不同领域下超宽带雷达探测呼吸心跳信号研究综述

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作者 郑学召 丁文 +4 位作者 黄渊 蔡国斌 马扬 刘盛铠 周博 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期204-228,共25页

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... 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。 展开更多

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

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VMD与MUSIC相结合的超宽带雷达呼吸与心跳检测系统

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作者 李春帅 张朝霞 +1 位作者 史碧俊 王倩 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2024年第10期86-94,共9页

超宽带雷达是一种重要的生命探测遥感工具,文中利用超宽带雷达穿透能力强、分辨率高等优点,可以得到人体的生命体征信息,处理雷达回波信号可以得到呼吸心跳信息,实现对生命信号的非接触式监测。文中针对回波信号易受环境噪声影响、心跳... 超宽带雷达是一种重要的生命探测遥感工具,文中利用超宽带雷达穿透能力强、分辨率高等优点,可以得到人体的生命体征信息,处理雷达回波信号可以得到呼吸心跳信息,实现对生命信号的非接触式监测。文中针对回波信号易受环境噪声影响、心跳信号微弱且易受呼吸谐波影响的问题,构造了生命体征模型模拟人体呼吸与心跳频率,提出了一种基于变分模态分解(VMD)与多重分类算法(MUSIC)相结合的方法。使用PulsON440超宽带雷达在1 m距离处进行了实验,与传统的快速傅里叶变换、奇异值分解相比,该方法提取的呼吸和心跳信号更加准确。在不同距离和遮蔽条件下验证了该方法的适用性。结果表明提出的基于MUSIC和VMD相结合的方法能够有效地从大呼吸信号中分离出小心跳信号,准确地检测出呼吸和心跳频率。 展开更多

关键词 超宽带雷达 目标生命探测 傅里叶变换 多重分类算法 变分模态分解算法

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基于压缩感知的脉冲超宽带信号检测 被引量：8

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作者 朱星 李有明 刘小青 《微波学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期76-81,共6页

传统的信号检测算法基于奈奎斯特采样定理来实现,这对于带宽极宽的超宽带(ultra-wideband,UWB)信号而言由于要求采样速率过高而很难用硬件去实现。为此,本文研究了基于压缩感知(compressive sensing,CS)的脉冲超宽带(impulse radio UWB,... 传统的信号检测算法基于奈奎斯特采样定理来实现,这对于带宽极宽的超宽带(ultra-wideband,UWB)信号而言由于要求采样速率过高而很难用硬件去实现。为此,本文研究了基于压缩感知(compressive sensing,CS)的脉冲超宽带(impulse radio UWB,IR-UWB)信号检测问题,利用IR-UWB信号在时域上的稀疏特性,设计了一种基于压缩感知的IR-UWB信号检测框架,在此基础上提出了一种自适应加权正交匹配追踪检测算法。仿真结果表明,新算法不仅能够通过远少于奈奎斯特定理所要求的采样速率检测出IR-UWB信号,而且与基于匹配追踪的压缩感知检测算法相比,新算法在低信噪比的情况下对IR-UWB信号的检测效果更佳。 展开更多

关键词 压缩感知 脉冲超宽带 信号检测 自适应加权正交匹配追踪

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超宽带雷达信号处理技术和实验研究 被引量：2

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作者 粟毅 匡纲要 +1 位作者 郭盛桃 陆仲良 《电子科学学刊》 CSCD 1997年第6期768-772,共5页

针对探测空中目标的超宽带(UWB)/冲激雷达,本文讨论了UWB/冲激雷达的信号处理技术,主要是信号检测和目标特性分析,首先讨论了目标检测技术,提出了用小波变换和高阶谱估计技术在变换域内进行检测的算法;其次讨论了目标特性分析技术,采用... 针对探测空中目标的超宽带(UWB)/冲激雷达,本文讨论了UWB/冲激雷达的信号处理技术,主要是信号检测和目标特性分析,首先讨论了目标检测技术,提出了用小波变换和高阶谱估计技术在变换域内进行检测的算法;其次讨论了目标特性分析技术,采用了高阶谱估计,提出了一种时域双谱估计算法,它可精确估计复杂形体目标的局部散射中心的分布.最后,结合作者等人研制的冲激雷达实验系统,对上述信号处理方法进行了实验研究,验证了上述信号处理方法的有效性。 展开更多

关键词 雷达 信号检测 目标特性

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DS-UWB信号的四阶累积量检测

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作者 虞路勤 张天骐 +1 位作者 李越雷 高清山 《电讯技术》 北大核心 2010年第2期52-56,共5页

分析了基于四阶统计量切片检测直接序列超宽带(DS-UWB)信号理论和利用切片估计码片宽度的可行性。对于基于四阶统计量不同切片的检测性能做了有效的仿真分析,在仿真实验中得出不同切片在选择不同的延迟时具有不同的检测性能,四阶累积量... 分析了基于四阶统计量切片检测直接序列超宽带(DS-UWB)信号理论和利用切片估计码片宽度的可行性。对于基于四阶统计量不同切片的检测性能做了有效的仿真分析,在仿真实验中得出不同切片在选择不同的延迟时具有不同的检测性能,四阶累积量的2-D切片延迟为零时能获得最好的检测性能。最后通过仿真实验得出:基于四阶统计量切片估计码片宽度能够在较低信噪比下估计出码片宽度。 展开更多

关键词 直接序列超宽带 信号检测 四阶统计量 码片宽度估计

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基于先验信噪比估计的超宽带穿墙雷达呼吸信号检测算法研究 被引量：2

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作者 潘俊 叶盛波 +3 位作者 史城 倪志康 郑之杰 方广有 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期1241-1248,共8页

废墟下呼吸信号的检测对地震救援具有重要意义。在实际中,障碍物(如墙体)后的人体呼吸信号会被环境中的噪声所掩盖。如何提升穿墙呼吸信号的信噪比(SNR)仍是一项具有挑战性的工作。该文提出一种基于先验信噪比估计的检测算法,用于增强... 废墟下呼吸信号的检测对地震救援具有重要意义。在实际中,障碍物(如墙体)后的人体呼吸信号会被环境中的噪声所掩盖。如何提升穿墙呼吸信号的信噪比(SNR)仍是一项具有挑战性的工作。该文提出一种基于先验信噪比估计的检测算法,用于增强穿墙弱呼吸信号的输出SNR。该算法在谱减法中典型的决策导向(DD)算法基础上加入了自适应权重因子,通过降低先验信噪比的估计误差来进一步消除残余随机噪声。通过仿真和实验验证了所提出算法的性能。与传统的快速傅里叶变换(FFT)、奇异值分解(SVD)和DD检测算法相比,所提出的呼吸检测算法的输出SNR有所提高。 展开更多

关键词 穿墙雷达 超宽带 呼吸检测 先验信噪比

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基于生命体征监测与室内定位技术的消防员协助系统 被引量：4

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作者 王圣哲 王博 +1 位作者 高鸣远 罗亮 《电子技术应用》 2020年第12期72-77,共6页

现代科技发展带来高层建筑和复杂建筑结构增多,导致消防员很容易在火场内受到生命危险。针对消防人员进入复杂火场后的生命体征状态及室内定位问题,提出了一套完整的协助系统。提出使用LSTM神经网络预测消防人员的动作姿态,使用光电传... 现代科技发展带来高层建筑和复杂建筑结构增多,导致消防员很容易在火场内受到生命危险。针对消防人员进入复杂火场后的生命体征状态及室内定位问题,提出了一套完整的协助系统。提出使用LSTM神经网络预测消防人员的动作姿态,使用光电传感器监测消防员的心率血氧以及周边气体环境。同时,提出了一种基于超宽带通信定位与高精度惯性元件导航进行数据融合的室内消防员定位手段。最后,终端通过LoRa-170M无线系统上传给移动监测平台,利用LabVIEW软件完成了监测上位机,并通过实验验证了其可靠性及稳定程度。 展开更多

关键词 消防救援 生命体征监测 室内定位 LSTM神经网络 超宽带技术

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基于FHN神经元模型的UWB信号检测方法 被引量：3

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作者 刘潇文 蒋磊 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2015年第4期58-61,78,共5页

针对FHN模型检测UWB信号时需要已知UWB信号和调节噪声强度来产生随机共振的局限性,研究分析了FHN模型系统参数与发生随机共振现象的关系,推导了新的输入输出互相关函数,提出了基于新互相关函数的参数调节FHN模型检测新方法。采用新方法... 针对FHN模型检测UWB信号时需要已知UWB信号和调节噪声强度来产生随机共振的局限性,研究分析了FHN模型系统参数与发生随机共振现象的关系,推导了新的输入输出互相关函数,提出了基于新互相关函数的参数调节FHN模型检测新方法。采用新方法对强噪声中的UWB脉冲信号进行检测并对该方法的检测性能进行了仿真比较与分析。仿真结果表明,新方法可以较为准确地检测到淹没在强噪声中的未知UWB脉冲信号,是一种低信噪比非合作下检测UWB信号的方法。 展开更多

关键词 超宽带 信号检测 FHN神经元模型 互相关函数 非合作

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超宽带雷达生命探测技术研究 被引量：4

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作者 赵尤信 姚海飞 +2 位作者 李佳慧 彭然 李璕 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第9期178-186,共9页

超宽带(UWB)雷达生命探测技术具有功耗低、穿透性好、保密性高等优点,有利于提高灾后受困人员的生存率。系统总结了UWB雷达生命探测技术的国内外研究进展及现状。根据发射信号形式不同,将UWB雷达生命探测技术分为连续波雷达生命探测技... 超宽带(UWB)雷达生命探测技术具有功耗低、穿透性好、保密性高等优点,有利于提高灾后受困人员的生存率。系统总结了UWB雷达生命探测技术的国内外研究进展及现状。根据发射信号形式不同,将UWB雷达生命探测技术分为连续波雷达生命探测技术和脉冲波雷达生命探测技术,分别介绍了2种探测技术的原理与应用优势。基于连续波雷达生命探测技术和脉冲波雷达生命探测技术的各自特点,从探测信号发射、回波信号预处理、生命信号提取与分析3个角度,分析了UWB雷达生命探测关键技术,总结了3种关键技术的研究现状。对UWB雷达生命探测技术的研究进行展望:突破生命探测仪收发机硬件性能,提升发射信号带宽,优化射频功率放大技术,以增大穿墙探测距离;综合利用多种特征提取方法和智能模式分类方法,以及人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术,提高目标识别的精确度;研制基于多输入多输出雷达的人体目标辨识与定位装备和高精度分布式组网全极化UWB雷达生命探测仪,提升探测结果维度。 展开更多

关键词 灾后救援 生命探测 超宽带雷达探测 连续波雷达 脉冲波雷达 生命信号提取

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一种新的基于FPGA的超宽带实时信号侦测技术 被引量：1

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作者 李佳洋 《弹箭与制导学报》 北大核心 2020年第1期137-140,共4页

针对战场复杂电磁环境下,超宽带电子信号的实时侦测处理流程所需资源多、难度大等情况,提出了一种基于FPGA实现的实时超宽带电子信号侦测算法。通过工程实现结果,可以看出在测频精度以及脉宽测量精度等关键指标上都优于系统指标要求。... 针对战场复杂电磁环境下,超宽带电子信号的实时侦测处理流程所需资源多、难度大等情况,提出了一种基于FPGA实现的实时超宽带电子信号侦测算法。通过工程实现结果,可以看出在测频精度以及脉宽测量精度等关键指标上都优于系统指标要求。与传统的宽带数字接收机相比,新的超宽带电子信号侦测技术在资源利用、实时性、测量精度、检测概率等方面都有显著提升。 展开更多

关键词 超宽带实时信号侦测 单通道信号检测引导 FPGA

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窄脉冲超宽带自导信号特性与近程应用分析

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作者 张娟 王新宏 陈航 《鱼雷技术》 2007年第6期32-35,共4页

传统的鱼雷自导信号多采用调制类宽带信号,但在探测近程目标时,因其探测盲区较大,会降低鱼雷命中目标的准确性。为弥补这一缺陷,文中分析了一种窄脉冲超宽带自导信号特性,通过与传统的调制类宽带信号在分辨性能、参数测量精度和多普勒... 传统的鱼雷自导信号多采用调制类宽带信号,但在探测近程目标时,因其探测盲区较大,会降低鱼雷命中目标的准确性。为弥补这一缺陷,文中分析了一种窄脉冲超宽带自导信号特性,通过与传统的调制类宽带信号在分辨性能、参数测量精度和多普勒速度容限等方面的比较分析,证明了窄脉冲超宽带信号具有较高的距离分辨率、较强的目标识别能力和较小的自导盲区。在近程应用时,窄脉冲超宽带信号可以比传统调制类宽带信号更好地实现末弹道对目标的连续跟踪和精确打击,在非常近的距离上作为引信信息,从而实现自导引信设计一体化。 展开更多

关键词 窄脉冲超宽带信号 探测盲区 调制类宽带(LFM)信号 目标识别 多普勒速度容限

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