CN114296141B 多目标生命征象侦测器及其侦测方法 （台湾中山大学）

本发明是一种多目标生命征象侦测器及其转换器将该自我注入锁定振荡器的振荡信号转域反射的频率调变连续波接收信号转换为注入元及该多目标生命征象处理单元由该振荡信号我注入锁定振荡器的目的在于提高频率调变连2性连接该降频混波器并接收该注入信号而处于自我频率解调单元，电性连接该自我注入锁定振荡器以对该振荡信号进多目标生命征象处理单元，电性连接该频率解调单信号产生器以将该振荡信号及该啁啾信号混波而将该振荡信号转换为该频率调变连续波器，该第一功率分配器电性连接该自我注入锁定振荡器并用以将该振荡信号区分为两路，其中一路的该振荡信号传送至该升频混波器，另一路的该振荡信号传送至该频率解调单第二功率分配器用以将该啁啾信号分为两路，其中一路的该啁啾信号传送至该升频混波3波器及该接收天线阵列单元并用以切换其中的该接收天线阵列单元耦接至该降频混波器，频混波器及该自我注入锁定振荡器并用以相移该注入信号0度或90度而产生正交相移注入频率解调单元用以频率解调该正交相移振荡信号为正交频率取样及处理该正交频率解调信号而产生所述接收天线阵列单元对应的多个距离多普勒图元对应的所述多个距离多普勒图像中撷取出距离对调变连续波信号发射为发射信号至该区域并接收该区域反射的反射信号为该频率调变连该注入信号注入该自我注入锁定振荡器，使该自我注入锁多目标生命征象处理单元对该频率解调信号进行取样及处理而建构出距离对生命征该距离多普勒图像模块用以对该频率解调单元的该频率解调信号进行取样及处理而输出4射信号接收为该频率调变连续波接收信号并传送连接该降频混波器及该接收天线阵列单元并用以切换其中的该接收天线阵列单元耦接至器电性连接该降频混波器及该自我注入锁定振荡器并用以相移该注入信号0度或90度而产元用以频率解调该正交相移振荡信号为正交频率解像模块用以取样及处理该正交频率解调信号而产生所述接收天线阵列单元对应的多个距天线阵列单元对应的所述多个距离多普勒图像中撷取出5物体的生命征象侦测则会因为各个生物体反射的无线信号之间互[0003]频率调变连续波雷达(Frequency-ModulatedContinuousWaveRadar,FMCW单元以取样及处理该频率解调信号而建构出距离对生将该频率调变连续波接收信号及该啁啾信号混波而将该频率调变连续波接收信号转换为6像模块用以对该频率解调信号进行取样及处幅标准化模块用以对该去背距离多普勒图像进行振幅标准化并输出标准化距离多普勒图波器以将该区域反射的该反射信号接收为该频率调变连续波接收信号并传送至该降频混注入信号0度或90度而产生正交相移注入信号，该正交相移注入信号用以注入该自我注入像模块并用以由所述接收天线阵列单元对应的所述多个距离多普勒图像中撷取出距离对信号进行取样及处理而建构出距离对生命征7波器以将该区域反射的该反射信号接收为该频率调变连续波接收信号并传送至该降频混注入信号0度或90度而产生正交相移注入信号，该正交相移注入信号用以注入该自我注入像模块并用以由所述接收天线阵列单元对应的所述多个距离多普勒图像中撷取出距离对合使用生物体的距离资讯分辨出各该生物体的8[0033]图12A至图12C：本发明第二实施例的多目标生命征象侦测器产生的多普勒频谱[0059]该自我注入锁定振荡器110为压控振荡器，其接收控制电压(图未绘出)并产生振荡信号SO，该第一功率分配器150电性连接该自我注入锁定振荡器110以将该振荡信号SO区9该升频混波器121电性连接该第一功率分配器150及该第二功率分配器125，以由该第一功啁啾信号SCH，该升频混波器121将该啁啾信号SCH及该振荡信号SO混波为频率调变连续波信SFCO成为步阶频率连续波信号(Stepped-frequencycontinu该频率调变连续波信号SFCO发射为发射信号ST至区域A，该滤波器F用以滤除该频率调变连由低噪音放大器LNA电性连接该收发天线122以接收该频率调变连续波接收信号SFCR，并由波器121及该降频混波器123，该发射天线122a将该频率调变连续波信号SFCO发射为该发射信号ST至该区域A，该接收天线122b将该区域A反射的该反射信号SR接收为该频率调变连续频单元123并接收该注入信号SI，使该自我注入锁定振荡器110处于自我注入锁定状态(Self-injection-lockedstate)，该带通滤波器BPF及该放大器Amp用以在窄频宽内放大会对该发射信号ST产生多普勒效应，使得该反射信号SR中具有相对位移造成的多普勒相移多个生物体时，位于不同距离下的该生物体会让该发射信号ST及该反射信号SR之间产生不该自我注入锁定振荡器110的该振荡信号SO产生的频率调变也会含有所述生物体的距离及[0064]请参阅图1，该频率解调单元130经由该第一功率分配器150电性连接该自我注入锁定振荡器110以接收另一路的该振荡信号SO，且该频率解调单元130对该振荡信号SO进行频率解调而输出频率解调信号SDM，其中该频率解调单元130可为延迟线频率解调单元或锁[0065]请参阅图1及图2，该多目标生命征象处理单元140具有距离多普勒图像(Range-[0066]请参阅图2，该距离多普勒图像模块141对该频率解调单元130的该频率解调信号该距离多普勒图像模块141对该频率解调信号SDM进行处理首先建构的J×N原始数据矩阵接收该距离多普勒图像，该去背模块142借由不同时间下的该距离多普勒图像去除该距离[0068]该振幅标准化模块143接收该去背距离多普勒图像，并对该去背距离多普勒图像心跳频率。该峰值搜寻模块144搜寻该标准化距离多普勒图像中高于门槛值的多个峰值以[0069]本发明的该多目标生命征象侦测器100使用该自我注入锁定振荡器110提升频率调变连续波侦测过程的灵敏度，而能够让该多目标生命征象侦测器100分辨出位于不同距[0070]请参阅图4，其为本发明的该多目标生命征象侦测器100的侦测方法10的一实施锁定振荡器110的该振荡信号SO，并经由该第二功率分配器125接收该啁啾信号产生器124的该啁啾信号SCH以将该振荡信号SO转换为该频率调变连续波信号SFCO，该发射天线122a由该升频混波器121接收该频率调变连续波信号SFCO并将其发射为该发射信号ST至该区域A，频混波器123接收该频率调变连续波接收信号SFCR并经由该第二功率分配器125接收该啁啾信号产生器124的该啁啾信号SCH，且该降频单元123将该频率调变连续波接收信号SFCR转换生物体时，该自我注入锁定振荡器110的该振荡信号SO会产生与该生物体的距离及位移资注入锁定振荡器110的该振荡信号SO，且该频率解调单元130对该振荡信号SO进行频率解调调信号SDM进行取样及处理而建构出该距离对生峰值搜寻模块144搜寻该标准化距离多普勒图像中高于该门槛值的多个峰值以建构出该距该多目标生命征象侦测器的侦测方法10中各个步骤的详细作动已在该多目标生命征象侦[0075]该开关122c电性连接该降频混波器123及该天线接收阵列单元122d，因此各该天线接收阵列单元122d接收的该频率调变连续波信号SFCR经由该开关122c传送至该降频混波啾信号SCH并与该频率调变连续波接收信号SFCR进行混波而将其转换为[0076]该相移器126电性连接该降频混波器123及该自我注入锁定振荡器110，并提供该注入信号SI0度或90度的相移而产生正交相移注入信号SI,QUAD，该正交相移注入信号SI,QUAD交相移振荡信号SO,QUAD经由该第一功率分配器传送至该升频混波器121而与该啁啾信号产[0077]该频率解调单元130经由该第一功率分配器150接收该自我注入锁定振荡器110的该正交相移振荡信号SO,QUAD并进行频率解调而得到正交频率解调信号SDM,QUAD。该正交频率解调信号SDM,QUAD可被该多目标生命征象处理单元140使用数字波束成型技术计算出各该天像模块141及方位角数字波束成型模块145。该距离多普勒图像模块141取样并处理该频率解调单元130的该正交频率解调信号SDM,QUAD以产生对应于所述接收天线阵列单元122d的所数字波束成型技术由对应所述天线阵列单元122d的所述多个距离多普勒图像中撷取出距[0079]第二实施例的目的不只是能够借由该自我注入锁定振荡器110及该啁啾升降频转换器120使该多目标生命征象侦测器100能够分辨出位于不同距离下的该生物体的生命征该相移器126让该多目标生命征象侦测器100能够区分出位于不同方位角下的该生物体的据，在本实测中有三个为人类的生物体位于相对于该多目标生命征象侦测器100的不同距上。图8为该频率解调信号SDM进行第一次快速傅立叶转换所得的距离频谱信号(Range对距离频谱信号中位于频率160、210及260Hz的成分经过多个扫描周期变化进行第二次快呼吸速率及心跳速率可分别由各该多普勒频谱中速率为10至30次/分钟的范围及速率为60至120次/分钟的范围中具有最大峰值的成分[0081]图10为该多目标生命征象处理单元140产生的该距离对生命征象多普勒图像，该3生物体位于同一距离下的各该生命征象频率由低到高分别是由呼吸、呼吸谐波及心跳所[0082]图11及图12A至图12C是本发明第二实施例的该多目标生命征象侦测器100的实测生命征象侦测器100能够量测所述生物体相对于该多目标生命征象侦测器100的距离及方勒频谱，第1至3生物体的呼吸及心跳频率皆可清楚地由图12A至图12C的多普勒频谱中辨识，显示出第二实施例的该多目标生命征象侦测器100可同时测得位于不同位置的所述生