生命探测微功率超宽带雷达电路设计开题报告

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1、毕业设计(论文)开题报告题目：生命探测微功率超宽带雷达电路设计院（系）电子信息工程学院专业生物医学工程班级100420姓名侯博学号100420104导师倪原2014年3月3日1研究背景和意义本课题所研究的微功率超宽带雷达主要就用于探测生命信号，而生命探测技术在上世纪80年代就已经是新兴技术了，它利用电磁波穿透性强的特点，在不接触生命体的情况下，对穿过墙壁、废墟等有形介质后，遇到人体胸腔震动而发生微小变化，再从回波信号中提取微弱的生命信号，从而达到探测人体生命信息的目的。目前常用的生命探测雷达可分为窄带系统连续波（ContinuousWave,CW）雷达和超宽带（Ultra-Wideban

2、d,UWB）系统微功率冲击雷达（MicropowerImpulseRadar,MIR）。CW雷达是向目标体发射连续的电磁波，利用多谱勒效应原理，被人体生命活动引起的体表微动所调制，使得回波信号的某些参数（如频率、相位）发生改变，选择合适的信号预处理电路和信号处理技术就能从这些变化中提取出相关人体生命参数信号。而超宽带雷达检测人体的生命参数是向目标体发射脉冲形式的电磁波，穿过有形介质后，被人体反射后的回波信号脉冲序列重复周期发生变化，这种变化与人体生命的活动速度和频率有关。通过对回波信号进行解调、积分、放大滤波，再经过微控制单元进行数据处理和分析得到人体生命信号。生命探测微功率冲击雷达的研

3、究开展于20世纪90年代，其融合雷达技术、生物医学工程技术于一体，借助外来能量，在一定距离，隔着一定介质，不接触人体的情况下探测人体生命信息，比起传统的连续波生命探测雷达具有不需要载波、较好的穿透力、受环境影响小的优点，该系统在灾害医学（地震、塌方伤员的搜救）、军事医学（伤员探寻）、城市反恐（解救人质）等方面具有广泛的应用前景。目前全世界多个国家和国防研究机构都在大力开展这一方面的研究，因此对这一技术的研究具有很重要的现实意义。2国内外研究现状微功率冲击雷达起源于20世纪90年代中期，它是伴随着传统冲击雷达的发展而产生的一种高科技新型雷达，其应用相当广泛。它起初是由国外发展过来，国外对此

4、技术的研究要远远早于国内，目前该技术已经在国内开始推广研究，本文主要是将微功率冲击雷达应用于生命探测方面的研究。2.1国外研究现状国外对生命探测雷达技术研究起步比较早，在20世纪80年代开始美国就已经采用L频段的调制连续波信号对埋藏在雪地里的生命体进行了探测研究。美国密歇根州立大学研究小组采用了L和S波段的不同频率的雷达连续天线对模拟震灾后的生命信号进行了检测，都成功的检测出人体呼吸和心跳等生命信号，取得的一定的成就。随后由美国佐治亚技术研究所研究出的手电筒式雷达“RadarFlashlight”,该雷达可对隐蔽在墙壁、钢门、树木后静止和运动的人进行探测，它采用多普勒技术和高速信号处理技

5、术，对接收回来的生命信号则采用快速傅里叶变换（FFT）和频率响应曲线陡的技术进行滤波，从而得到我们所需要的人体生命信号，该系统采用的天线是市场上可以买到的一种天线，它将发射端输出的波束控制在20度以内的扇形区域内。美国研究的同时，其它西方国家也对CW的研究有所成就，如俄罗斯RemoteSensingLab研究设计了一种“RASCAN”的生命探测雷达，此雷达系统可以探测10cm厚混凝土墙壁后的人体生命信号，它采用的工作频率为1-10GHz,其波长也就达到了3-30cm。还有由日本研究的连续波探测性雷达是针对近距离（小于50cm）的探测，它主要是透过各种衣物、被褥等对股动脉、指尖脉搏、颈动脉

6、及心率的探测，但由于其探测距离的有限性造成了其实际应用的局限性。超宽带系统的微功率冲击雷达技术的研究是从近十几年才新兴的一种雷达技术，而在生命探测上的应用的研究开始于美国斯坦福尼亚大学，此大学在1994年开始将超宽带雷达应用在生物医学上研究，并获得了一项专利。1995年美国麻省理工学院开始着手雷达听诊器的研究。1996年美国斯坦福尼亚大学研制出一种特殊的超宽带微功率冲击雷达，此雷达高增益天线采用可以探测到人体呼吸及心跳的生命信号，并对距离内技术提取生命信号，最大限度的抑制了外界噪声的干扰。同年，由美国McEwon先生研制的人体检测、成像系统，可以检测人体的心跳、呼吸、声带等信号并转换为声

7、音信号，从而在人体生理参数的监护仪上的应用达到了不可逾越的突破，并获得了美国的一项专利。McEwon先生在超宽带雷达上面的研究无疑是我们学习的典范，至今为止他研制的MIR已经在美国获得了56项专利，同时在全世界也达到了214项专利或应用专利。1999年后，针对微功率冲击雷达的体积小、功率小、寿命长、成本低及分辨率高等特点，将其广泛应用于生物医学领域，如在心脏监护、婴儿监护、障碍性睡眠呼吸暂停监护、脑出血监护等等的研究。2002年美国