【摘 要】
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多人定位及生命体征探测技术在医疗监护、应急救援、家庭健康监测等领域具有广泛的应用需求。基于视频、红外的成像技术可以将人体目标从待测环境中区分出来,但容易受到光照强度、温度等环境因素的干扰,并且不能给出准确的生命体征信息。基于雷达的多人定位及生命体征探测技术不受环境条件的限制,可以实现长时间、不间断的监测,具有重要的研究意义。本文提出了一种基于单发多收FMCW雷达的多人定位及生命体征探测算法及系统,
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多人定位及生命体征探测技术在医疗监护、应急救援、家庭健康监测等领域具有广泛的应用需求。基于视频、红外的成像技术可以将人体目标从待测环境中区分出来,但容易受到光照强度、温度等环境因素的干扰,并且不能给出准确的生命体征信息。基于雷达的多人定位及生命体征探测技术不受环境条件的限制,可以实现长时间、不间断的监测,具有重要的研究意义。本文提出了一种基于单发多收FMCW雷达的多人定位及生命体征探测算法及系统,实现对多个人体目标的二维空间定位并获得对应目标的呼吸及心跳信号。主要研究内容归纳如下:（1）介绍了FMCW雷达的测距及生命体征探测的基本原理,研究了基于DBF的多人定位及生命体征探测的基本原理,并对基于向量空间的非自适应DBF算法进行了仿真和性能验证。（2）根据本文的应用需求,设计了一套单发多收FMCW雷达系统,介绍了系统的各单元模块,包括收发天线、发射及接收单元、采样单元、控制及数据传输单元;并通过多接收通道幅度与相位校正实验消除各通道的固有误差,提高了DBF技术的准确性。（3）提出了一种多人定位及生命体征信号探测算法:首先基于DBF角度扫描,求出各个人体目标的距离、角度信息;然后基于改进A~2RC算法,抑制干扰人体目标角度区间的能量,提取出各个人体目标的生命体征信号;最后基于改进VMD算法,克服端点效应问题,准确地分离出各个人体目标的呼吸、心跳信号。（4）搭建了单发多收FMCW雷达系统实验平台,通过两人和三人实验验证了本文提出的多人定位及生命体征信号探测算法的有效性。两人实验中,测距最大误差为0.162m,测角最大误差为2°,呼吸、心跳信号频率的最大测量误差为0.024Hz;三人实验中,测距最大误差为0.142m,测角最大误差为4.7°。呼吸、心跳信号频率的最大测量误差为0.0244Hz。
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