雷达式生命探测系统中基于DSP的信号处理系统研究

摘要

雷达式生命探测仪特指探测生命体的雷达，其融合雷达技术、生物医学工程技术于一体，可穿透非金属介质（砖墙、废墟等），无需任何电极或传感器接触生命体，可在较远的距离内探测到生命体的生命信号（呼吸、心率等），是近年来国外学者提出的一种新概念雷达。本课题组主要将雷达式生命探测技术应用于生命探测方面，其基本原理是雷达发射电磁波照射人体，通过一定的硬件电路和软件算法，对含有由于呼吸、心跳等因素造成的体表微动信号的回波进行处理，从而得到生命参数。针对连续波体制的雷达式生命探测仪，本课题组前期的研制工作主要是以PC机为中心处理和控制单元，虽能实现探测的要求，但是系统的集成化程度和可靠性都较低，使用机动性能较差。为了使系统更加符合生命探测实际需要，同时针对连续波雷达式生命探测仪数据量较小的特点，本课题组相继研制了基于MCU+DSP+A/D芯片模式和双单片机+A/D芯片模式的处理系统，这两套系统实现了生命参数的探测识别，仪器实现了小型化，更加适合实际需求。但随着对探测能力和质量要求的提高，特别是在超宽谱生命探测技术推出以后，上述两套系统无论是软件还是硬件方面都无法适应现行超宽谱雷达硬件接口及大数据量处理的要求，为此提出了基于单片DSP的信号处理和控制研究。本研究所研制的系统采用一片高速DSP-TMS320C6713芯片来完成对超宽谱雷达所有数据的处理和计算功能，实现了数据的高速传输、实时处理和结果的实时发送，使系统不仅体积小巧，而且抗干扰能力和探测能力等均有所提高。
　　本研究主要完成以下工作：
　　1、构建了基于DSP-TMS320C6713的硬件平台。利用DSP串行口接收前端雷达发送数据，并对其利用一定的数字信号处理算法进行处理，将计算结果通过DSP串行口发送至SPI-串口转换单元，最后经蓝牙设备发送到控显终端进行显示输出。同时根据控显终端指令对系统流程进行控制。
　　2、设计实现了基于DSP的雷达式生命探测仪后端系统软件，利用C语言及汇编语言编写软件算法及流程控制，完成了数据及指令的高速接收，实时处理及结果的发送。
　　3、设计实验，完成了对系统软硬件的评价。通过改变数据传输的速度，来检测系统的可靠性。并在多种实验环境下对系统探测能力进行测试，来检测系统算法的实用性。
　　本论文的主要创新点包括：
　　1、建立了一套基于DSP的超宽谱雷达式生命探测系统的硬件平台，完成了基于UWB生命探测仪的小型化。该硬件平台可以高速接收指令及数据，实时处理数据并实时的传输计算结果。
　　2、设计完成了一套配合硬件的用于生命探测的软件算法，该软件不仅实现了系统的探测功能，而且根据DSP的硬件和软件流水特点进行了优化，较好的解决了实时性的问题。

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缩略语表

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前言

文献回顾

正文

1 总体设计

2 系统硬件设计

3 系统软件设计

4 系统测试

小结

参考文献

附录

个人简历和研究成果

致谢