[发明专利]一种基于UWB生物雷达的扫描探测方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于生物雷达探测技术领域，具体涉及一种基于UWB生物雷达的扫描探测方法及系统。 

背景技术

生物雷达是一种用于生命体目标探测和识别的特殊形式雷达，是国际科技界公认的新兴前沿技术。该技术主要以人体为探测目标，以雷达发射的电磁波为载体，能穿透废墟、墙壁等障碍，检测到人体目标的运动，或呼吸、心跳等生命体征引起的体表微动，进而判断有无目标的存在。生物雷达具有非接触、穿透力强、能精确定位的特点，在生物医学、国家安全、应急救援等领域具有广泛的应用前景。 

生物雷达主要采用窄带连续波（Continuous Wave,CW）和超宽谱（Ultra Wideband,UWB）两种体制的雷达技术。相比而言，UWB生物雷达具有较强的穿透能力、良好的近场性能和目标识别能力。特别是其具有距离信息，不仅能探测和识别人体目标的有无，而且能进一步实现目标的测距或定位。 

在穿透障碍物（墙壁、废墟等）条件下，UWB生物雷达以人体目标的呼吸为探测指标，并以此为依据判断目标的有无。现阶段，UWB生物雷达技术研究大都围绕微弱呼吸信号的检测和识别，已经取得了较好的效果。但是在实际使用中，人体目标距离通常未知。对这一问题的忽视将导致UWB生物雷达难以用于实际场合。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于UWB生物雷达的扫描探测方法及系统，该方法基于UWB生物雷达的距离信息和相关控制参数，在未知人体目标距离的情况下，实现对目标的有效覆盖和可靠探测，从而解决人体目标的探测识别问题。 

本发明是通过以下技术方案来实现： 

一种基于UWB生物雷达的扫描探测方法，包括以下步骤： 

1）对UWB生物雷达系统参数进行初始化设置，然后设定最远探测距离、起始距离、时窗及扫描模式； 

2）根据起始距离，由近及远分区域进行扫描，判断该区域是否达到了设定的最远探测距离，如果达到则结束探测，未达到则对该区域进行生命探测识别； 

3）通过检测人体呼吸做出有无生命迹象的判断，如果无生命迹象，则说明该区域不存在人体目标，则增大起始距离对下一个区域进行扫描；如果有生命迹象，则对人体目标进行识别和测距，然后根据初始设定的扫描模式进行相应的操作，得出探测结果。 

所述的生物雷达系统参数包括发射脉冲的重复频率，回波接收采样点数和回波接收采样速度。 

所述的最远探测距离由预期探测区域的实际距离决定。 

所述时窗决定了每次探测中UWB生物雷达覆盖的相对距离范围，对应回波信号的延迟时间，时窗与距离的换算关系满足式（1）： 

d=τ×c2ϵr---(1)]]>

其中，d为距离，τ为时窗，c为光速，ε_r为电磁脉冲传播介质的相对介电常数，2倍代表脉冲的双程走时。 

所述的扫描模式包括单目标扫描模式和多目标扫描模式。 

所述的单目标扫描模式是当生命探测识别为有目标时，UWB生物雷达会对当前区域进行重复探测识别，UWB生物雷达对距离雷达最近的人体目标做出反应。 

所述的多目标扫描模式是当生命探测识别为有目标时，UWB生物雷达 会对当前目标进行标记，进而对下一个区域继续进行探测。 

所述的检测人体呼吸做出有无生命迹象的判断，是实现生命探测识别的过程，该过程是在噪声和背景杂波中估计正弦函数的幅度、频率和延时，表现为式（2）： 

H₀:r(t,τ)＝w(t,τ)   （2） 

H₁:r(t,τ)＝A(τ)cos(2πf_bt)+w(t,τ)