專利名稱：一種用于生命信息監(jiān)測的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)的制作方法
一種用于生命信息監(jiān)測的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于雷達(dá)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于生命信息監(jiān)測的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，臨床上對住院病人生命體征檢測和監(jiān)測的方法有
(1)護(hù)士查房檢測呼吸、心跳次數(shù)等；
(2)采用儀器及相應(yīng)的電極等(傳感器)進(jìn)行接觸式監(jiān)測。
本發(fā)明不需護(hù)士臨床，采用非接觸雷達(dá)生命檢測技術(shù)，對住院病人的呼吸和心跳進(jìn)行監(jiān)測。這不僅減小了護(hù)士的工作量，而且不干擾處于睡眠中的病人，更重要的是可以實(shí)時(shí)、連續(xù)、隨時(shí)掌握病人的狀況，以便及時(shí)采取相應(yīng)的醫(yī)療措施。
用于臨床監(jiān)測的微型、微功率雷達(dá)，要求體積小巧，便于安裝而又不影響病房環(huán)境，同時(shí)要求雷達(dá)發(fā)射的電磁波功率微小，對生命體不能產(chǎn)生任何傷害或副作用。
雷達(dá)生命探測儀在探測過程中，雷達(dá)波是以電磁波形式發(fā)射和接收的。
雷達(dá)回波信號中含有很強(qiáng)的干擾信號，相比之下生命信息非常微弱，淹沒在干擾信號中。因此，消除干擾信號、從強(qiáng)干擾信號中提取出生命信號(即信號處理)是雷達(dá)生命探測儀探測生命信號的關(guān)鍵，也是本發(fā)明的關(guān)鍵之所在。
干擾信號的來源
生命體所處環(huán)境導(dǎo)致的干擾雷達(dá)生命探測儀是在建筑物、廢墟等各種復(fù)雜介質(zhì)上探測生命的，由于各種介質(zhì)的介電常數(shù)不同，雷達(dá)波在任何兩種介質(zhì)表面均會產(chǎn)生強(qiáng)反射回波，這種強(qiáng)回波稱為強(qiáng)回波干擾；
外界電磁波干擾雷達(dá)波是一種電磁波，外界的電磁波作為干擾進(jìn)入雷達(dá)天線形成干擾；比如電器設(shè)備、醫(yī)療儀器等均會產(chǎn)生電磁波干擾。
系統(tǒng)干擾雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部的元器件無法克服的因素引起的干擾，稱為系統(tǒng)干擾。
在雷達(dá)生命體信息監(jiān)測系統(tǒng)中，生命體信息的提取和處理至關(guān)重要。用雷達(dá)非接觸檢測的生命信息，十分微弱，臨床環(huán)境中大型儀器設(shè)備集中，電磁波干擾對雷達(dá)非接觸監(jiān)測影響很大，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致監(jiān)測錯誤的結(jié)果。這就要求生命信息提取和處理電路功能模塊， 能有效地從干擾信號中提取出生命信息、抑制外界強(qiáng)電磁波干擾，還原出可靠的生命信息。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于生命信息監(jiān)測的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)用雷達(dá)非接觸檢測到的生命信息十分微弱，在臨床環(huán)境中大型儀器設(shè)備集中時(shí)，電磁波干擾對雷達(dá)非接觸監(jiān)測影響很大，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果錯誤，不能有效地從干擾信號中提取出生命信息，抑制外界強(qiáng)電磁波干擾，還原出可靠的生命信息的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于生命信息監(jiān)測的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
用于接收雷達(dá)信號，濾除所述雷達(dá)信號中的部分高頻干擾信號，并對已濾除部分高頻干擾信號的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的積分電路；
與所述積分電路相連接，用于接收所述積分電路輸出的雷達(dá)信號，并對雷達(dá)信號進(jìn)行放大的放大器；
與所述放大器相連接，用于篩選出與所述積分電路所接收雷達(dá)信號中的高頻干擾信號等幅度、同相位的高頻干擾信號，并對篩選出的高頻干擾信號進(jìn)行輸出的高通濾波器；
與所述放大器及高通濾波器相連接，用于接收所述放大器輸出的雷達(dá)信號及所述高通濾波器篩選出的高頻干擾信號，進(jìn)一步消除雷達(dá)信號中的高頻干擾信號，提高雷達(dá)信號的信噪比，并對已消除高頻干擾信號的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的減法器；
與所述減法器相連接，用于接收所述減法器輸出的雷達(dá)信號，消除雷達(dá)信號中的低頻干擾信號，并對已消除低頻干擾信號的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的高通濾波電路；
與所述高通濾波電路相連接，用于接收所述高通濾波電路輸出的雷達(dá)信號，對所述雷達(dá)信號進(jìn)行放大，提高雷達(dá)信號的信噪比，并對放大后的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的主放大器；
與所述主放大器相連接，用于接收所述主放大器輸出的雷達(dá)信號，分離出雷達(dá)信號中的呼吸信號及心跳信號，并對所述呼吸信號及心跳信號分別進(jìn)行輸出的濾波器組；
與所述濾波器組相連接，用于接收所述濾波器組輸出的呼吸信號，對所述呼吸信號的幅值進(jìn)行調(diào)整，并對所述呼吸信號進(jìn)行輸出的呼吸信號處理模塊；
與所述濾波器組相連接，用于接收所述濾波器組輸出的心跳信號，對所述心跳信號的幅值進(jìn)行調(diào)整，并對所述心跳信號進(jìn)行輸出的心跳信號處理模塊。
本發(fā)明提供的生命體信息提取和處理系統(tǒng)，雷達(dá)信號經(jīng)積分器和放大器后，濾除了高頻干擾信號，提高了雷達(dá)信號的信噪比，再經(jīng)高通濾波器、減法器和高通濾波電路，進(jìn)一步消除了低頻和高頻干擾信號，經(jīng)過主放大器和濾波器組，進(jìn)一步提高了雷達(dá)信號的信噪比，分離出呼吸信號和心跳信號，呼吸信號增益控制電路和心跳信號增益控制電路可調(diào)整兩路信號的幅值，呼吸信號輸出電路和心跳信號輸出電路用以提高兩路信號的輸出驅(qū)動能力，有效地從包含干擾信號的雷達(dá)信號中提取出生命信息，抑制外界強(qiáng)電磁波的干擾，還原出可靠的生命信息。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的用于生命信息監(jiān)測的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明， 并不用于限定發(fā)明。
圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的用于生命信息監(jiān)測的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。
該系統(tǒng)11包括
用于接收雷達(dá)信號，濾除雷達(dá)信號中的部分高頻干擾信號，并對已濾除部分高頻干擾信號的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的積分電路111 ；
與積分電路111相連接，用于接收積分電路111輸出的雷達(dá)信號，并對雷達(dá)信號進(jìn)行放大的放大器112;
與放大器112相連接，用于篩選出與積分電路111所接收雷達(dá)信號中的高頻干擾信號等幅度、同相位的高頻干擾信號，并對篩選出的高頻干擾信號進(jìn)行輸出的高通濾波器 113 ；
與放大器112及高通濾波器113相連接，用于接收放大器112輸出的雷達(dá)信號及高通濾波器113篩選出的高頻干擾信號，進(jìn)一步消除雷達(dá)信號中的高頻干擾信號，提高雷達(dá)信號的信噪比，并對已消除高頻干擾信號的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的減法器114 ；
與減法器114相連接，用于接收減法器114輸出的雷達(dá)信號，消除雷達(dá)信號中的低頻干擾信號，并對已消除低頻干擾信號的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的高通濾波電路115 ；
與高通濾波電路115相連接，用于接收高通濾波電路115輸出的雷達(dá)信號，對雷達(dá)信號進(jìn)行放大，提高雷達(dá)信號的信噪比，并對放大后的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的主放大器116 ；
與主放大器116相連接，用于接收主放大器116輸出的雷達(dá)信號，分離出雷達(dá)信號中的呼吸信號及心跳信號，并對呼吸信號及心跳信號分別進(jìn)行輸出的濾波器組117 ；
與濾波器組117相連接，用于接收濾波器組117輸出的呼吸信號，對呼吸信號的幅值進(jìn)行調(diào)整，并對呼吸信號進(jìn)行輸出的呼吸信號處理模塊118 ；
與濾波器組117相連接，用于接收濾波器組117輸出的心跳信號，對心跳信號的幅值進(jìn)行調(diào)整，并對心跳信號進(jìn)行輸出的心跳信號處理模塊119。
在本發(fā)明實(shí)施例中，呼吸信號處理模塊118包括
用于對呼吸信號的幅值進(jìn)行調(diào)整的呼吸信號增益控制電路1181 ；
與呼吸信號增益控制電路1181相連接，用于提高呼吸信號的輸出驅(qū)動能力，并對呼吸信號進(jìn)行輸出的呼吸信號輸出電路1182。
在本發(fā)明實(shí)施例中，心跳信號處理模塊119包括
用于對心跳信號的幅值進(jìn)行調(diào)整的心跳信號增益控制電路1191 ；
與心跳信號增益控制電路1191相連接，用于提高心跳信號的輸出驅(qū)動能力，并對心跳信號進(jìn)行輸出的心跳信號輸出電路1192。
在本發(fā)明實(shí)施例中，積分電路111還與雷達(dá)信號輸出電路12相連接。
在本發(fā)明實(shí)施例中，該系統(tǒng)11還包括
用于為系統(tǒng)11提供電能供應(yīng)的電源電路。
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
如圖1所示，雷達(dá)信號輸出電路12輸出的雷達(dá)信號從引腳①送入，經(jīng)積分電路111 和放大器112后，濾除了高頻干擾，提高了雷達(dá)信號的信噪比，再經(jīng)高通濾波器113、減法器 114和高通濾波電路115，進(jìn)一步消除了低頻干擾信號和高頻干擾信號，經(jīng)過主放大器116 和濾波器組117，提高了雷達(dá)信號的信噪比，同時(shí)分離出呼吸信號和心跳信號，呼吸信號增益控制電路1181和心跳信號增益控制電路1191可調(diào)整兩路信號的幅值，呼吸信號輸出電路1182和心跳信號輸出電路1192用以提高兩路信號的輸出驅(qū)動能力。
引腳②為雷達(dá)輸出信號地“GND” ；
引腳③、⑩為空腳；
引腳④為電源VCC輸入腳；
引腳⑤為電源地“GND” ；
引腳⑦和⑧為輸出信號地“GND”。
在系統(tǒng)11中，各電路功能及工作原理說明如下
雷達(dá)信號輸出電路12輸出的雷達(dá)信號，經(jīng)積分電路111電路形成濾除了部分高頻干擾的連續(xù)雷達(dá)信號，再經(jīng)放大器112放大，以提高信號的幅度，該雷達(dá)信號中含有呼吸信號、心跳信號和干擾信號。
由于該雷達(dá)信號中仍含有高頻干擾信號，為進(jìn)一步消除高頻干擾信號、提高雷達(dá)信號的信噪比，經(jīng)高通濾波器113篩選出與原雷達(dá)信號中的高頻干擾信號等幅度、同相位的高頻干擾信號，再經(jīng)減法器114電路與原雷達(dá)信號相減，消除了高頻干擾信號。
經(jīng)高通濾波電路115消除低頻干擾信號后，得到較純正的呼吸、心跳混合信號；經(jīng)主放大器116，增大信號的幅度，提升信號的信噪比。
濾波器組117用于從雷達(dá)信號中分離出呼吸信號和心跳信號，分離出的呼吸信號、心跳信號，經(jīng)各自的增益控制電路和輸出電路后輸出，增益控制電路使輸出信號的幅值控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，輸出電路以提高電路驅(qū)動能力而設(shè)置。
本發(fā)明實(shí)施例提供的生命體信息提取和處理系統(tǒng)，雷達(dá)信號經(jīng)積分電路111和放大器112后，濾除了高頻干擾信號，提高了雷達(dá)信噪比，再經(jīng)高通濾波器113、減法器114和高通濾波電路115，進(jìn)一步消除了低頻和高頻干擾信號，經(jīng)過主放大器116和濾波器組117， 進(jìn)一步提高了雷達(dá)信號的信噪比，分離出呼吸信號和心跳信號，呼吸信號增益控制電路 1181和心跳信號增益控制電路1191可調(diào)整兩路信號的幅值，呼吸信號輸出電路1182和心跳信號輸出電路1192用以提高兩路信號的輸出驅(qū)動能力，有效地從包含干擾信號的雷達(dá)信號中提取出生命信息，抑制外界強(qiáng)電磁波的干擾，還原出可靠的生命信息。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于生命信息監(jiān)測的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)包括用于接收雷達(dá)信號，濾除所述雷達(dá)信號中的部分高頻干擾信號，并對已濾除部分高頻干擾信號的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的積分電路；與所述積分電路相連接，用于接收所述積分電路輸出的雷達(dá)信號，并對雷達(dá)信號進(jìn)行放大的放大器；與所述放大器相連接，用于篩選出與所述積分電路所接收雷達(dá)信號中的高頻干擾信號等幅度、同相位的高頻干擾信號，并對篩選出的高頻干擾信號進(jìn)行輸出的高通濾波器；與所述放大器及高通濾波器相連接，用于接收所述放大器輸出的雷達(dá)信號及所述高通濾波器篩選出的高頻干擾信號，進(jìn)一步消除雷達(dá)信號中的高頻干擾信號，提高雷達(dá)信號的信噪比，并對已消除高頻干擾信號的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的減法器；與所述減法器相連接，用于接收所述減法器輸出的雷達(dá)信號，消除雷達(dá)信號中的低頻干擾信號，并對已消除低頻干擾信號的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的高通濾波電路；與所述高通濾波電路相連接，用于接收所述高通濾波電路輸出的雷達(dá)信號，對所述雷達(dá)信號進(jìn)行放大，提高雷達(dá)信號的信噪比，并對放大后的雷達(dá)信號進(jìn)行輸出的主放大器；與所述主放大器相連接，用于接收所述主放大器輸出的雷達(dá)信號，分離出雷達(dá)信號中的呼吸信號及心跳信號，并對所述呼吸信號及心跳信號分別進(jìn)行輸出的濾波器組；與所述濾波器組相連接，用于接收所述濾波器組輸出的呼吸信號，對所述呼吸信號的幅值進(jìn)行調(diào)整，并對所述呼吸信號進(jìn)行輸出的呼吸信號處理模塊；與所述濾波器組相連接，用于接收所述濾波器組輸出的心跳信號，對所述心跳信號的幅值進(jìn)行調(diào)整，并對所述心跳信號進(jìn)行輸出的心跳信號處理模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)，其特征在于，所述呼吸信號處理模塊包括用于對呼吸信號的幅值進(jìn)行調(diào)整的呼吸信號增益控制電路；與所述呼吸信號增益控制電路相連接，用于提高呼吸信號的輸出驅(qū)動能力，并對所述呼吸信號進(jìn)行輸出的呼吸信號輸出電路。
3.如權(quán)利要求1所述的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)，其特征在于，所述心跳信號處理模塊包括用于對心跳信號的幅值進(jìn)行調(diào)整的心跳信號增益控制電路；與所述心跳信號增益控制電路相連接，用于提高心跳信號的輸出驅(qū)動能力，并對所述心跳信號進(jìn)行輸出的心跳信號輸出電路。
4.如權(quán)利要求1所述的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)，其特征在于，所述積分電路還與雷達(dá)信號輸出電路相連接。
5.如權(quán)利要求1所述的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于為系統(tǒng)提供電能供應(yīng)的電源電路。
全文摘要
本發(fā)明屬于雷達(dá)領(lǐng)域，提供了一種用于生命信息監(jiān)測的雷達(dá)生命體信息提取和處理系統(tǒng)，雷達(dá)信號經(jīng)積分器和放大器后，濾除了高頻干擾信號，提高了雷達(dá)信號的信噪比，再經(jīng)高通濾波器、減法器和高通濾波電路，進(jìn)一步消除了低頻和高頻干擾信號，經(jīng)過主放大器和濾波器組，進(jìn)一步提高了雷達(dá)信號的信噪比，分離出呼吸信號和心跳信號，呼吸信號增益控制電路和心跳信號增益控制電路可調(diào)整兩路信號的幅值，呼吸信號輸出電路和心跳信號輸出電路用以提高兩路信號的輸出驅(qū)動能力，有效地從包含干擾信號的雷達(dá)信號中提取出生命信息，抑制外界強(qiáng)電磁波的干擾，并對生命信息的信號進(jìn)行了適當(dāng)?shù)姆糯?，還原出可靠的生命信息。
文檔編號A61B5/08GK102488520SQ20111033073
公開日2012年6月13日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者呂昊, 張華 , 焦騰, 王健琪, 王 華, 荊西京, 薛慧君 申請人:中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)