生命探测雷达信号处理模块设计(2)
3.5.1 基于FFT的生命信号简单时频分析22
3.5.2 基于希尔伯特—黄变换的生命信号时频分析.22
3.6 本章总结24
4 基于TMS320C6713B的生命探测信号处理硬件电路设计25
4.1 生命探测信号处理硬件电路总体设计. 25
4.2 生命信号数字处理模块电路设计26
4.2.1 生命信号采样电路设计.26
4.2.2 生命信号处理数据存储电路设计.27
4.2.3 生命信号处理数据传输电路设计.28
4.2.4 JTAG接口电路设计29
4.2.5 电源电路设计.29
4.2.6 复位、晶振电路设计.30
4.3 本章小结31
5 生命探测雷达系统硬件调试.32
结论.36
致谢.37
参考文献 38
1 引言
现如今，各种自然灾害、恐怖活动频频发生，每次灾害发生，都有成千上万的人被困在废墟当中，或受恐怖组织挟持。因此，对受害人群的搜救问题成为救援中的关键性问题。如何快速有效的搜索到受害人是现今的研究重点。
1．1 生命探测雷达简介
生命探测雷达是一种利用雷达体制的生命探测技术，它通过定向地朝目标发射电磁波，穿透障碍物，经目标反射后得到回波信号，在回波信号中提取生命信号来用于判决生命体的存在与否。这种探测技术可以应用在临床人体检测，反恐活动，地震、坍塌以及建筑物倒塌下的废墟救援等。雷达式生命探测技术只是生命探测技术中的一种，目前还有很多常用的非接触式生命探测方式，如红外探测、光学探测、声波探测以及人体生物电场感应法等。这些方法各有特点，在搜救过程中都发挥了巨大的作用，但还是存在一些不足。红外探测在有火焰燃烧的情况（如火灾）下受到的干扰较大；光学探测则对环境光照亮度的要求较高，尤其是在夜晚的时候，探测仪很难正常工作；声波探测则受周围声音的影响较大；人体生物电场感应法的检测方法则过于复杂，实现困难。因此与这些探测方式相比，雷达式生命探测仪抗干扰性能更强，尤其是上述的声、光、电等元素的影响，能穿透一定厚度的介质，有效克服上述探测方式的不足，因此该技术得到了广泛的应用。
20世纪80年代，美国的D.K.Misra领导研究了关于人体在受到电磁波照射时所体现的散射特性，研究得到人体体表的微动（如胸腔运动等）对回波信号的幅度和相位的影响特性。基于这个理论基础，各国科学家相继开展了基于连续波雷达体制的生命探测技术的研究，在大量的研究中发现，连续波雷达容易受到工作环境的干扰。后来由J.Lin 教授和Victor M. Lubecke教授领导的团队，在通过科研人员的不断努力之后，连续波体制的生命探测雷达的性能得到不断的改进，且技术越来越成熟，尤其是它的抗干扰能力得到了显著的提高。在1994年，美国斯坦福大学LLNL又开始利用超宽带雷达（UWB）来设计生命探测仪，用于探测生命信号，1996年，该课题组研制出了微功率脉冲生命探测雷达，并且成功检测到了人体的生命体征信号。超宽带体制的生命探测雷达抗干扰能力强，且分辨率较高，但是由于其研究成本较高，相比连续波体制更加复杂，因此推广度仍然不足。所以连续波体制的生命探测雷达在生命探测领域依旧具有很大的用途，有较好的发展前景。
国内生命探测领域的研究主要集中在第四军医大学。从1998年开始，该校的生物医学工程系研制了许多种连续波生命探测雷达样机，这些样机分别工作在不同的频率段。其后还联合了其他公司和研究所，自主研制了一些先进的生命探测雷达，并在各个地震灾害救援中发挥了巨大的作用。如今也在超宽带雷达体制方面开展研究，并朝着小型化、便携式的方向不断发展。