周永軍　龐令陽　張輝　趙興瑾

【摘 要】生物雷達(dá)是雷達(dá)技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)相融合、用于探測生命信號(hào)的特殊雷達(dá)，是近年來國外提出的一種非接觸生命探測技術(shù)。本文為了檢驗(yàn)搭建的連續(xù)波生物雷達(dá)系統(tǒng)探測生命的可行性和有效性，對(duì)六種不同狀況下的被探測區(qū)域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：與無生命體或距離較遠(yuǎn)時(shí)相比，當(dāng)探測區(qū)域存在生命體且距離較近時(shí)探測曲線會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的下陷峰且幅值較高，和前者的探測曲線相比存在明顯差異。故連續(xù)波生物雷達(dá)系統(tǒng)探測生命不僅可行而且有效。

【關(guān)鍵詞】生物雷達(dá)技術(shù);非接觸;生命探測;實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)： R318.04文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）05-0181-002

0 引言

聚集一個(gè)區(qū)域大量資源和人口的城市勢必會(huì)面臨諸如火災(zāi)、治安、反恐、地震等災(zāi)害人員搜救等問題，這促進(jìn)非接觸式生命檢測技術(shù)[1-2]的研制與發(fā)展。

以發(fā)射微波對(duì)未知場景中生命體信息進(jìn)行檢測的技術(shù)稱為生物雷達(dá)技術(shù)。與激光、紅外及超聲波探測技術(shù)相比，生物雷達(dá)技術(shù)具有不易受環(huán)境溫度、熱源影響，能有效穿透介質(zhì)的特點(diǎn)，能較好地解決激光、紅外及超聲探測技術(shù)缺陷問題[3-4]，具有更加廣泛的應(yīng)用前景，已成為近些年來國內(nèi)外研究人員研究的熱點(diǎn)[5]。

雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于生命體檢測開始于20世紀(jì)70年代，在隨后幾十年中，包括中國在內(nèi)的很多國家科研工作者加入到生物雷達(dá)研究的隊(duì)伍中并取得一定可喜的成績[6-7]。但隨著該領(lǐng)域的深入發(fā)展，人們提出更多、更高技術(shù)要求[8]。

目前依據(jù)載波形式不同生物雷達(dá)技術(shù)可分為CW（Continue Wave， 單頻連續(xù)波）[9]和UWB（Ultra-wide Bandwidth： 超寬帶）[10]兩種。

對(duì)生物雷達(dá)檢測技術(shù)而言，實(shí)驗(yàn)研究是必不可少環(huán)節(jié);因CW（Continue Wave，單頻連續(xù)波）信號(hào)穩(wěn)定，可獲得較高信噪比。故本文實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所搭建連續(xù)波探測系統(tǒng)探測生命體的有效性和可行性。

1 CW生物雷達(dá)的主要工作原理

雷達(dá)向未知區(qū)域連續(xù)發(fā)射電磁波，根據(jù)多普勒原理，回波信號(hào)將被探測區(qū)域物體所調(diào)制，其頻率、相位等參數(shù)將發(fā)生改變;利用天線采集到回波信號(hào)后，再選擇合適的技術(shù)即可從這些變化中提取出探測區(qū)域物體信息。其工作原理框圖如圖1所示

2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（DS7631A/50Ω，300KHz-1300MHz），生物雷達(dá)天線，耦合器、標(biāo)準(zhǔn)同軸線電纜等。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了檢驗(yàn)搭建連續(xù)波探測系統(tǒng)對(duì)生命體檢測的有效性和可行性，文中僅對(duì)二種情況（一是在有障礙物前提下，探測區(qū)域有、無生命的情況，二是無障礙物前提下，被探測區(qū)域生命體距離探測雷達(dá)遠(yuǎn)、近情況）進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果如圖2.、3、4、5中的a圖和b圖所示。生物雷達(dá)發(fā)射電磁波頻率為900MHz，輸出電平為5dBm。

4 分析與討論

本文實(shí)驗(yàn)環(huán)境為一個(gè)貼近實(shí)際情況房間內(nèi)。對(duì)比圖3、圖2（有障礙物且探測區(qū)域有、無生命體），由探測曲線可看到，有生命體存在時(shí)探測曲線出現(xiàn)一個(gè)明顯下陷峰且峰值明顯高于無生命體存在的情況，對(duì)比圖5，圖4（無障礙物且探測區(qū)域生命體距離生物雷達(dá)遠(yuǎn)、近），由探測曲線可知當(dāng)生命體離生物雷達(dá)近時(shí)，探測曲線上的下陷峰幅值明顯高于生命體遠(yuǎn)離生物雷達(dá)的情況，造成這種現(xiàn)象原因是生物雷達(dá)輸出電平為5dBm，該電平值的連續(xù)波探測遠(yuǎn)距離目標(biāo)后回波信號(hào)能量已經(jīng)很弱了，所以探測曲線未出現(xiàn)明顯下陷峰。由此可見搭建的CW生物雷達(dá)系統(tǒng)用于生命探測可行。

5 展望

基于生物雷達(dá)非接觸檢測技術(shù)從提出到實(shí)現(xiàn)每一步都依賴于生物雷達(dá)技術(shù)的革新及新的、更有效的信號(hào)處理技術(shù)的出現(xiàn)。雖然CW生物雷達(dá)系統(tǒng)探測生命信息是可行，但只能探測到被測區(qū)域是否存在生命體，并不能分辨出生命體是人還是動(dòng)物，而成像是解決該問題的有效途徑。

【參考文獻(xiàn)】

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