【正文】 Abstract非接觸式人體生命體征微波探測儀設計摘 要本項目探討運用微波探測的方法，在一些特殊情況下無法通過直接接觸人體進行人體生命體征探測時，進行非接觸式人體生命體征的探測，例如無法接觸式心率監(jiān)控的嚴重燒傷病人，地震災害時瓦礫下掩埋的生還者等的生命探測等。主要運用微波雷達，對人體的生命體征進行探測，從人體的心跳和呼吸兩個方面，建立這兩個人體生命的主要體征與微波雷達信號之間的科學聯(lián)系；運用《信號與系統(tǒng)》與《數(shù)字信號處理》中的相關知識和方法，進行微波雷達信號的頻譜變換，從信號的頻率、幅度、脈沖特征等方面建立人體生命體征的微波雷達信號模型；進行人體衣物、瓦礫、墻壁等掩蓋物的微波雷達衰減測試，進而為嚴重表皮燒傷的人體、瓦礫掩埋下的人體等無法接觸人體的真實情況下的非接觸探測，提供測試方法和數(shù)據(jù)的支持。關鍵詞：非接觸；生命體征；微波雷達；生命探測Noncontact human vital signs microwave detector designABSTRACTThis project explores the use of microwave detection method,In some special cases signs of human life can not be detected by direct contact with human,noncontact detection of human vital signs,Such as severe burns can not contact heart rate monitoring patients buried under rubble when the earthquake survivors and other life detection and so on. The main use of microwave radar, the body39。s vital signs to detect,From the human heartbeat and breathing are two aspects to establish a scientific link the two main signs of human life and microwave radar signal。The use of Signals and Systems and Digital Signal Processing in the relevant knowledge and methods for spectral transform microwave radar signals,Establishment of human vital signs from the frequency, amplitude, pulse characteristics and other aspects of microwave radar signal model。 conduct human clothing, rubble, walls and other objects concealed microwave radar attenuation test, and then severe skin burns body, buried under the rubble of the human body and other noncontact probe can not reach the truth of the human body under the support test methods and data.Key words：Noncontact；Vital Signs；Microwave radar；Life detection目錄目錄第1章 緒論 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 4 5 5 5 5 6第3章 物質的微波穿透實驗研究 8 微波的特性 8 9 10 穿透性相關實驗 10 16 16 17 17第4章 系統(tǒng)集成 18 19 19 多普勒效應簡介 20 多普勒效應原理 22 22 23第5章 實驗的研究 24 24 25 25 25 25 25結論 30致謝 32參考文獻 33III第1章 緒論我國幅員遼闊，同時也是自然災害多發(fā)的國家之一。地震、泥石流等一直影響著人們的生命以及財產(chǎn)安全等問題。災情發(fā)生后人們結合了很多種搜救方式，并且將其和現(xiàn)代科技結合起來，這樣能有效并且準確的對遇難的的人進行定位和搜救。其中非接觸式雷達生命體征探測技術集合了多普勒頻移等相關原理，在不于人體接觸的狀況下，利用雷達波探測未知區(qū)域是否存在生命體。但是顯示生命的信號存在噪聲強、信號弱、隨機性強和頻率范圍低等問題，這樣一來提取微弱的生命信號在生命探測技術中就顯得十分重要了。雷達生命探測系統(tǒng)運用的是非接觸檢測技術，通過對電子、雷達和計算機技術的綜合運用，將人體生命參數(shù)從攜帶有微弱人體生命體征（呼吸、心跳、體動信號等）的雷達回波信號中檢測出來，這樣才能進行人體呼吸、心跳、體動等生命體征的非接觸式探測。目前我國已經(jīng)成功地研制出了雷達式非接觸生命探測儀，它是由中國第四軍醫(yī)大學的研究人員們歷經(jīng)5年的時間，在不斷的艱苦攻關下才得以完成。這一成果已經(jīng)通過了由總后衛(wèi)生部組織的專家鑒定。由俞夢孫院士和7名有關專家組成的鑒定委員會一致認為：該儀器的主要性能指標達到了國際同類儀器水平，將我國和我軍的衛(wèi)生裝備上面的空白進行了填補，這同時標志著我國擁有了自主知識產(chǎn)權的雷達式非接觸生命探測技術。 生命探測技術是近代發(fā)展的一項新技術，主要用于戰(zhàn)場上傷員的查找以及探測廢墟中是否有存活者。傳統(tǒng)的方法則是運用聲波來探測生命，但需要設置多個接觸式傳感器。雷達是探測近年來越來越受到人們的重視，因為他不需要設置與人體相接觸的輔助器材，即可探測是否存在生命。98年的時候，第四軍醫(yī)大學生物醫(yī)學工程系王健琪教授開始就該課題率領研究小組進行攻關。歷經(jīng)5年的長久時間的努力，終于研制出我國自己的雷達生命探測儀。這種儀器融合了雷達與生物醫(yī)學工程的相關技術，通過雷達發(fā)射微波，接收反射波后檢測出是否存在人體生命活動引起的微動，并且用特有的生物醫(yī)學信號處理技術提取出人的呼吸、心臟跳懂以及體動等生命體征的信息，從而探測到人。雷達式“生命探測儀”探測距離可達30～50米，可隔著幾間房探測到人，還能自動識別人體，其主要性能指標達到國際同類水平，有些性能指標甚至優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。有關專家介紹，雷達式“生命探測儀”在我國首次解決了對生命信息的探測問題，它可以探測到廢墟、瓦礫、建筑物中掩埋或隱藏的人員，它擁有著相當明顯的軍事應用價值，還被廣泛的應用于反恐斗爭、災難救護、傳染病人監(jiān)護等領域。微波生物雷達特指探測生命體的雷達，生物雷達技術檢測人體生命信號的研究組織主要集中在美國、俄羅斯、日本、意大利等發(fā)達的國家。1994年，Yamaguchi等一些專家用L頻段的調(diào)頻線性連續(xù)波信號，探測研究了埋藏在雪地中的生命體，并且還分別采用S、X、Ka波段的微波，運用了雷達雙通道微波鑒相等技術，采用濾波與FFT技術進行信號提取，使得生命體是否存在的探測問題得到解決。美國密歇根州立大學研究小組在Chen等專家的領導下采用L和S波段的兩種不同頻率的雷達連續(xù)波天線同時檢測，取得的結果比較好。日本方面，從事的是小于50cm的距離的研究，透過不同的衣服、被褥等不同材料對股動脈、頸動脈、心率和指尖處的脈搏進行探測研究，它采用連續(xù)波探測信號，運用最小二乘估計方法和兩路正交微波檢波技術，但是探測的距離比較近。美國方面利用的則是雷達生命體征信號檢測技術，并且還研制出了手電筒式雷達，能夠探測到房門、墻壁、樹叢后的人。本課題旨在利用價格低廉、通用于智能交通、自動門等領域的微波頻率雷達，對衣物、瓦礫或墻壁等掩蓋物下的生命體進行探測方法與技術的研究，不僅進行人體生命體征與微波雷達信號間的科學聯(lián)系，而且進行信號檢測電路的設計與制作，系統(tǒng)的集成，并最終進行原理性的樣機測試與實驗研究。從而能夠在一些特殊情況下，進行非接觸式人體生命體征的探測。無法接觸式心率監(jiān)控的嚴重燒傷病人，地震災害時瓦礫下掩埋的生還者等的生命探測等。主要運用微波雷達，對人體的生命體征進行探測，從