穿墙有生体探测信号处理研究

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穿墙有生体探测技术是利用雷达探测墙壁等障碍物后人体或动物呼吸和心跳等生命体征的技术,该技术可广泛应用于救灾、医疗、军事、反恐、海关等领域。穿墙有生体探测雷达的应用环境一般比较复杂,通常伴随各种干扰,因此使用先进信号处理方法来准确提取生命信号成为了穿墙有生体探测技术的核心问题。本文针对连续波多普勒穿墙有生体探测雷达信号处理中测量盲点问题和单通道选择线性近似解调的失真问题,研究了生命信号的AT (Arctangent)解调方法。为解决空间静止物体杂波干扰、硬件电路不理想产生的基带信号直流偏置对AT解调的影响问题,提出先将基带信号所有直流分量滤除,然后应用LM算法和Pratt算法相结合的圆心估计方法进行有用直流分量恢复的AT解调方法。仿真结果证明了这种AT解调方法的有效性。在对生命信号进行准确AT解调基础上,针对人体随机运动或雷达探测器抖动对生命信号造成的扰动干扰问题,采用基于CEEMD(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition)算法的希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)提取有扰动干扰的心跳信号,并分析心跳信号的瞬时频率。仿真结果验证了CEEMD算法能有效消除抖动频率与心跳信号频率相近的扰动干扰,并且采用希尔伯特变换能得到准确的心跳信号瞬时频率信息。最后,本文设计了模拟实验,采用实验室35GHz连续波穿墙探测雷达隔硬纸板对人体探测,采用基于CEEMD的希尔伯特—黄变换对测得的有扰动干扰的心跳信号数据进行处理,有效地从有身体抖动的扰动干扰信号中提取出了心跳信号,并实现了瞬时心率监测。
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