3。1  多普勒雷达原理的理论描述  8

3。2  多普勒雷达系统的概述  12

4  多普勒雷达的建模与仿真  14

4。1  多普勒雷达系统的设计  14

4。2  基于ADS的雷达仿真  15

5  无接触人体生命体征检测实验  19

5。1  雷达实验系统的功能描述和硬件设计  19

5。2  系统软件设计  20

5。3  人体生命体征检测实验  21

5。4  实验结果讨论  25

6  建筑物结构振动的多普勒雷达测量装置及方法  27

6。1  引言  27

6。2  原理简述  27

6。3  装置优点  30

结论  31

致谢  34

参考文献  35

附录A  研究成果  38

附录B  专利资料  40

1  绪论

生命四大体征包括呼吸、体温、脉搏、血压。它们是维持机体正常活动的支柱，缺一不可，不论哪项异常都会导致严重或致命的疾病，同时某些疾病也可导致这四大体征的变化或恶化。所以对生命体征的检测显得十分重要。目前人体生命体征的检测装置主要用在医疗上各类疾病的诊断，这些装置有检测精度高的优点，但在实际使用中由于装置的体积较大、价格较为昂贵、操作比较复杂，使得其适用场合受到了限制，不利于向个人和家庭推广。

随着人类对自身健康的不断关注，技术的不断发展，出现了一些便携，可穿戴的设备如：穿戴式心电采集装置、腕带式脉搏血氧仪等。虽然，这些设备已经得到了一定的推广，用于家庭或个人的健康检测。然而，这些接触型医疗器械仍然存在一定的局限性：一方面局限了人体的自由活动给被监测者带来不便，佩戴胸带会限制身体活动，造成身体不适及皮肤刺痛的问题；另一方面易影响被监测者的情绪引起生理变化，给监测结果造成一定误差，因为被测者知道在进行测量可能会改变其呼吸方式、自身存在表面电荷效应等等。由此，无接触式检测方法势必需要得到推广，这种方法在生理上不限制身体的运动，也不会产生传统方法中电极和胸带所引起的的不适感和皮肤刺激的问题；无需佩戴或与身体进行直接接触，因而可以进行长期性、连续性的监测；被测者并不知道自己是在什么时间接受检测，确保了实验结果的可靠性。

    目前比较热门的无接触式生命体征检测方法有红外、气体成分、静电场、超声波和电磁波等，其中一些技术还在实验室研究阶段，一些技术已经得到推广，在日常生活中广泛的使用[34]。利用红外线测量体温，是非接触检测技术最典型的一种应用[34]。额温枪就是基于红外技术的发明，使用时只要将探头对准额头并按下测量按钮，几秒钟即可得到被测者的体温。利用气体成分和静电场的检测方法只能探测到是否有生命体征，只能用于探测和救援。而超声波和电磁波基于多普勒原理，不但可以探测到生命体征，而且可以获取呼吸和心跳的信息，便于实现进一步的分析。

2  基于多普勒雷达的无接触人体生命体征检测

2。1  人体生命体征检测技术

2。1。1  生理学基础

如图2。1所示为人体的呼吸示意图。生理学上，当人吸气的时候肺会扩张，呼气的时候肺会收缩，人的呼吸作用就是肺扩张和收缩的过程，而肺的扩张和收缩又引起了胸腔的起伏运动，从而能被多普勒雷达所检测到。

图2。1人体呼吸示意图

    A。D。Droitcour于2006年通过实验总结出了人体心跳所引起的胸腔运动的特性，得出心跳所能引起的胸腔最大位移的平均值为0。6mm，可以实现用多普勒雷达来对其进行检测的期望。Kondo于1997年通过激光位移装置对人体的呼吸作用进行了检测，实验得出人在吸入400ml气体时所引起的体表起伏是4mm，吸入1100ml气体时所引起的体表膨胀为12mm[35]。根据该实验可得，呼吸作用所引起的体表位移变化范围，即胸腔起伏运动的幅度范围为4-12mm。