【摘要】：上世紀70年代,基于連續(xù)波的雷達式生命探測技術(shù)被首次提出,作為一種新興的生命探測技術(shù),其相比于其他生命探測方式具有非接觸性和不易受探測環(huán)境影響等明顯優(yōu)勢,因此,在軍事、災(zāi)后救援、安檢、反恐和醫(yī)療等諸多領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。目前,生命探測雷達系統(tǒng)的發(fā)射信號主要包括正弦連續(xù)波信號(CW)、步進頻率連續(xù)波信號(SFCW)、線性調(diào)頻連續(xù)波信號(LMFCW)、超寬帶脈沖信號(UWB)和隨機信號等,不同的發(fā)射信號有各自的優(yōu)勢和不足。物理隨機碼的功率譜寬且平坦,幅值較高,其自相關(guān)曲線類似于?函數(shù)并且具有較強的抗干擾能力,非常適合空間上的距離探測;利用正弦連續(xù)波信號進行生命探測,提取算法簡單并且靈敏度高。因此,本文將物理隨機碼引入傳統(tǒng)的多普勒生命探測雷達,設(shè)計了隨機碼-多普勒生命探測雷達系統(tǒng),以隨機碼調(diào)制的正弦連續(xù)波信號作為發(fā)射信號進行生命信息和位置信息的檢測。主要研究工作包括:1.總結(jié)了現(xiàn)有生命探測雷達的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并分析了不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點,總結(jié)了基于不同發(fā)射信號的生命探測技術(shù)并分析了不同探測信號進行生命探測的優(yōu)缺點,對現(xiàn)有生命信號提取算法的研究現(xiàn)狀進行了總結(jié)。提出將物理隨機碼信號引入到傳統(tǒng)多普勒生命探測雷達中,并設(shè)計了隨機碼-多普勒生命探測雷達系統(tǒng)。2.闡述了雷達式生命探測系統(tǒng)的探測原理,主要介紹了隨機碼-多普勒生命探測雷達系統(tǒng)利用連續(xù)波進行生命探測,利用物理隨機碼信號對目標位置信息進行探測。搭建了傳統(tǒng)多普勒生命探測雷達實驗平臺,并利用實驗獲得的回波信號對生命信號的處理方法進行了分析研究。3.設(shè)計了隨機碼-多普勒生命探測雷達的硬件系統(tǒng),主要包括硬件系統(tǒng)總體方案的選擇,系統(tǒng)信號源工作頻段的選擇和收發(fā)天線的設(shè)計制作。基于FPGA實現(xiàn)了200 MHz的物理隨機碼發(fā)生器,實驗表明,物理隨機碼信號的幅值可達2 V,其功率譜寬且平坦,自相關(guān)曲線呈圖釘形,具有較好的相關(guān)特性和抗干擾能力。4.設(shè)計了隨機碼-多普勒生命探測雷達的軟件系統(tǒng),主要包括采集卡采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。設(shè)計了隨機碼-多普勒生命探測雷達系統(tǒng)的操作界面。5.對設(shè)計的隨機碼-多普勒生命探測雷達系統(tǒng)的性能在實驗室環(huán)境中進行了測試,主要測試了系統(tǒng)的探測距離、穿透能力和分辨率,實驗表明,該系統(tǒng)穿透20 cm厚度煤渣磚墻可探測到距墻體5 m范圍內(nèi)的人體呼吸頻率和位置信息,能夠檢測到60 cm厚度煤渣磚墻后0.5 m左右處人體目標的呼吸頻率并對其定位,系統(tǒng)分辨率為0.75 m,與信號帶寬理論分辨率基本一致。
【圖文】：

線之間的距離使基帶信號的相移常量為 /2的偶數(shù)倍時隔 /4（ 為探測信號的波長）雷達會出現(xiàn)一次探測盲系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，，因此必須解決系統(tǒng)的盲點問題[問題的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有正交解調(diào)結(jié)構(gòu)、雙邊帶結(jié)自注入鎖定結(jié)構(gòu)等。構(gòu)消除盲點采用如圖 1-1 所示的正交解調(diào)結(jié)構(gòu)解決系統(tǒng)的盲點問射到人體目標被反射回來，回波信號通過系統(tǒng)內(nèi)部的正混頻解調(diào)，使得系統(tǒng)輸出兩路基帶信號始終相差 90°收通道不處于系統(tǒng)的探測盲點，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性雷達結(jié)構(gòu)相對簡單，但難以保證兩個通道振幅和相位的

太原理工大學碩士研究生學位論文-Contact Heartbeat Detector Measured from Four Sides of A Human Body》中介紹-2 所示的雙邊帶結(jié)構(gòu)生命探測雷達，在雙邊帶硬件系統(tǒng)中包含兩個本振信號，混頻后作為探測信號，回波信號分別與兩個本振信號進行下變頻，實現(xiàn)兩個邊重新組合，使得輸出中頻信號的解調(diào)盲點和最佳解調(diào)點的距離差值變?yōu)?/16IF （頻波長），通過控制中頻信號的波長達到消除盲點的目的。雙邊帶結(jié)構(gòu)可有效的探測盲點并抑制直流偏移，但復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)加大了系統(tǒng)成本。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN95

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本文編號：2703113