摘要
超宽带(UWB)雷达由于具有结构简单、发射功率低、穿透能力强、分辨能力高、传输速度快等诸多优势,逐渐成为多探测场景广泛应用的生命信息探测技术及装备。要完成生命信息的有效探测,关键是利用雷达回波信息处理技术从UWB雷达回波中提取被测人员的呼吸心跳信号,这对不同场景实现生命信息的判定、位置信息的获取、疾病的监测和预防以及保障人员安全具有至关重要的意义。为此,该文介绍了UWB雷达及分类、电磁散射机理和探测原理;分析了呼吸心跳信号的雷达回波模型构建现状;从时域、频域、时频域分析方法等角度梳理了现有呼吸心跳信号的提取方法;并从矿山救援、地震救援、医疗健康、穿墙探测等场景归纳了呼吸心跳信号提取的研究进展。总结了当前研究中存在的主要问题,展望了未来研究工作应重点关注的领域。
Due to their many advantages,such as simple structure,low transmission power,strong penetration capability,high resolution,and high transmission speed,UWB(Ultra-WideBand)radars have been widely used for detecting life information in various scenarios.To effectively detect life information,the key is to use radar echo information-processing technology to extract the breathing and heartbeat signals of the involved person from UWB radar echoes.This technology is crucial for determining life information in different scenarios,such as obtaining location information,monitoring and preventing diseases,and ensuring personnel safety.Therefore,this paper introduces a UWB radar and its classification,electromagnetic scattering mechanisms,and detection principles.It also analyzes the current state of radar echo model construction for breathing and heartbeat signals.The paper then reviews existing methods for extracting breathing and heartbeat signals,including time domain,frequency domain,and time-frequency domain analysis methods.Finally,it summarizes research progress in breathing and heartbeat signal extraction in various scenarios,such as mine rescue,earthquake rescue,medical health,and through-wall detection,as well as the main problems in current research and focus areas for future research.
作者
郑学召
丁文
黄渊
蔡国斌
马扬
刘盛铠
周博
ZHENG Xuezhao;DING Wen;HUANG Yuan;CAI Guobin;MA Yang;LIU Shengkai;ZHOU Bo(College of Safety Science and Engineering,Xi’an University of Science and Technology,Xi’an 710054,China;Xi’an Research Center of National Mine Rescue,Xi’an 710054,China;Shaanxi Xikuang Zhitong Technology Co.,Ltd.,Xi’an 710086,China)
出处
《雷达学报(中英文)》
北大核心
2025年第1期204-228,共25页
Journal of Radars
基金
国家自然科学基金(52174197)
国家重点研发计划(2023YFC3010905)
陕西省科协青年人才托举计划(20240205)。
关键词
超宽带(UWB)雷达回波
生命信息探测
呼吸心跳信号
雷达回波模型
信号提取
Ultra-WideBand(UWB)radar echoes
Life information detection
Respiratory and heartbeat signals
Radar echo models
Signal extraction
作者简介
郑学召,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为矿山应急技术与管理、UWB雷达生命信息探测技术;通信作者:丁文,硕士生,主要研究方向为矿山应急技术与管理、UWB雷达回波信号处理、有效特征提取与识别,2695900258@qq.com;通信作者:黄渊,博士生,主要研究方向为矿山应急技术与管理、UWB雷达回波特征,hy_xust@163.com;蔡国斌,博士生,主要研究方向为矿山应急救援、UWB雷达弱回波信号增强与提取;马扬,硕士生,主要研究方向为矿山应急技术与管理、UWB雷达回波信号处理、人员定位与量化识别;刘盛铠,硕士生,主要研究方向为矿山应急技术与管理、激光雷达信号处理;周博,硕士生,主要研究方向为矿山应急救援、UWB雷达回波特征提取。
