用于灾后救援的微型声波生命探测系统

摘要

地震是对人类生存安全危害最大的自然灾害之一，我国是世界上地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一。防震减灾是国家公共安全的重要组成部分，是重要的基础性、公益性事业，事关人民生命财产安全和经济社会可持续发展。加快防震减灾事业发展，研究一套新型、高效能的救援技术方法及相关设备对于全面建设小康社会、构建社会主义和谐社会具有十分重要的意义。 本文根据目前国内缺乏操作简便、实用性强的便携式灾后救援设备的现状。提出了一种新型的用于地震灾害救援中的微型声波生命探测系统的设计思想与实现方法，并给出了系统设计方案及电路设计。在系统方案设计中，考虑到救援设备的实用性、可靠性和经济性，采用FPGA作为数据处理单元进行数据处理、MCU作为逻辑控制单元实现人机接口。 微型声波生命探测系统是在已研制完成的“声波/振动探生仪”的基础上，根据地震灾后现场救援的需求进行相应改进，并在大量实验后，提出的一项具有代表性的实用化研究专题。主要的研究原理是：捕捉、放大废墟下的敲击、呼喊、移动等微弱信号，并对信号进行筛选放大。然后通过无线方式传回捕捉到的信号，将检测到异常信号的通道通过LED报警显示并给救援人员提供实时语音监听功能，进而对求救者进行快速定位初步判断。 该实用设备的主要研究目标是使原有设备更加轻便，使用更加方便灵活，符合现场救援设备要求。该设备同“声波/振动探生仪”相比，具有如下优点：用无线传输代替有线传输，有效地减少了系统的体积和功耗；增加了监听通道数，使监控范围增大，更能满足地震现场使用的需要，提高了救援队工作效率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

1.1研究意义

1.2国内外现状

1.3特点及创新

第2章 系统分析与研究路径

2.1系统的设计原理及工作方法

2.1.1系统的设计原理

2.1.2系统的工作方法

2.2系统各部分功能

2.2.1探测部分

2.2.2接收部分

2.3系统设计目标

2.3.1研究目标

2.3.2主要技术指标

2.4研究路径

第3章 发射部分电路分析

3.1概述

3.2信号采集放大电路

3.2.1声响传感器

3.2.2信号采集放大电路

3.3数字通信电路

3.3.1无线收发模块nRF24E1简介

3.3.2 nRF24E1内部结构说明

3.3.3 nRF24E1收发控制

3.3.4频分多址原理及特点

3.3.5 nRF24E1接口电路

第4章 接收部分电路分析

4.1概述

4.2模拟部分电路设计

4.2.1 D/A转换电路

4.2.2滤波电路

4.2.3音频放大电路

4.3数字部分电路设计

4.3.1数字通信电路

4.3.2 FPGA单元电路

4.3.3 MCU单元电路

第5章 系统软件设计

5.1概述

5.2 NRF24E1的开发环境

5.3 NRF24E1软件设计

5.4 MCU软件设计

5.5 FPGA开发平台

5.6 FPGA软件设计

第6章 关键技术分析

6.1系统的工作频段选择

6.2系统的硬件抗干扰设计

第7章 结论和建议

7.1实验结果

7.2结果分析及建议

致谢

参考文献