生命探测雷达信号处理模块设计(4)
在硬件实现上，各个研究人员使用了各种不同的平台来实现。
第四军医大学早期在研制连续波雷达式生命探测系统时，多是采用PC机来作为信号处理的终端。这种处理系统虽然免去了信号处理硬件电路的设计，但是对采集到的信号的分析和处理都需要在Windows操作系统下进行，系统成本高、体积大，且携带不方便。不过现在许多生命探测的成品，也都是利用PC机进行处理，这种技术相对来说比较成熟。后来他们又采用DSP来同时完成信号处理和控制功能，或者是基于DSP和单片机，由DSP完成A/D转换和信号处理部分，单片机来完成控制和液晶显示部分。这极大地减小了设备体积，但设计的复杂程度也有所上升。随后该课题组基于双单片机的信号处理硬件平台，研制了基于连续波雷达的数字信号处理和控制显示系统。该系统除了完成必要功能之外，其体积小，成本低。文汀[15]研制的就是这样一个系统，其中对于系统的控制、呼吸信号和心跳信号的采集与数字处理、以及波形的即时显示等都是用单片机C8051F120 来完成的。又由于实现目标识别技术的数字信号处理算法复杂，单片机 C8051F120 无法顺利地完成，故该系统采用了单片机 C8051F123 来完成目标识别的功能。另外西安电子科技大学还曾用AVR单片机来完成信号采集、处理和控制功能。不过，在对处理速度要求不高的情况下，针对复杂的数字信号处理算法，基于DSP的数字信号处理系统显然更能满足设计的要求。
1．3 采取的研究方案和技术路线
（1）生命信号建模
通过查阅有关于生命探测雷达的文献，分析生命信号的组成，包括呼吸、心跳信号、干扰噪声等，用数学表达式建立一个近似于生命信号的理想模型。用于软件仿真。
（2）时频分析
利用CCS、MATLAB等仿真软件，分别在时域和频域对信号进行分析，了解信号的频谱分布以及存在哪些干扰问题，进而选择合适的滤波、提取信号的方法。利用MATLAB进行设计并仿真，分析每一种滤波去噪方法的性能，以进一步确定滤波器的阶数、截止频率等。在CCS中，可以通过观察信号经去噪处理后的波形，来判断某种去噪方法是否有效。
（3）硬件平台调试
将仿真通过的信号处理程序下载到DSP芯片中，在实际硬件电路中进行调试，根据实际调试结果进一步完善信号处理算法。
1．4 本文内容安排
本文主要研究了生命探测雷达的信号处理方法，针对正交双通道接收机的设置，研究了AT解调方法的实现，并针对信号由于电路设计不理想带来的直流偏置问题，研究了圆心估计算法。同时对于信号的滤波去噪问题，设计了FIR数字滤波器，最后通过FFT进行信号的时频分析。本文还设计了信号处理硬件电路并对其进行调试，对实际采集到的数据进行仿真。
第一章：阐述了生命探测雷达的发展背景及其意义，简要列举了生命探测雷达的发展历程，对于国内外关于生命探测的信号处理方面的研究做了一定的介绍，并就连续波体制与超宽带体制做了比较。最后提出了本次课题采用的研究方案和技术路线。
第二章：介绍了生命探测雷达的系统组成及其基本检测原理，以及正交双通道接收机的原理和作用。随后又建立了生命信号的数学模型并用MATLAB画图显示，重点分析了回波信号中可能存在的干扰噪声及其对检测电路和数字信号处理的影响。
第三章：详细介绍了数字信号处理中用到的处理方法。特别针对信号中的直流成分的滤除与有用的直流成分的恢复进行了讨论，介绍了基于径向误差约束条件预处理的最小二乘法的圆心估计算法。同时针对每一个方案，详细阐述了各方案的设计过程，同时编写了C语言程序，在MATLAB和CCS两个仿真软件上进行仿真实现，并通过信号处理前后仿真结果的观察比较，得到该信号处理方法的效果。