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摘要基于雷达技术的非接触式生命体征探测是近些年来新兴起来的一种高新技术，它结合了雷达技术与生物医学工程技术。它无需借助电极或传感器等实物来接触生命体，可以透过非金属物质在一定距离内探测到生命体如呼吸和心跳等生命信号。该技术不仅避免了利用超声探测技术而带来的空间传播损耗大以及受环境干扰阻挡失效的问题，也很好地克服了利用激光和红外进行探测时遇物体阻挡失效、受温度影响严重的问题，因此近些年该技术备受关注。 本文主要目的是介绍对非接触式生命体征探测雷达的回波信号的数字信号处理，对雷达的回波信号进行滤波，正交变换，傅里叶变换等一系列处理后得到呼吸分量和心跳分量，并利用赛普拉斯公司的 FX3 芯片控制 USB3.0 接口将处理后的数据传输至电脑端。25987
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毕业论文关键词 雷达技术 非接触 生命体征探测 信号处理
Title Wireless Vital Signs Detection Algorithm Design And Implement Base On FPGA
Abstract
Based on non-contact radar technology to detect signs of life is a high-tech,
emerging in recent years. Radar technology and biomedical engineering technology
are combined. Such as breathing and heart rate and other vital signs can be detected
within a certain distance from the living body pass through non-metallic material
without the aid of electrodes or sensors kind. Not only great loss of space
propagation and blocked by environmental interference failure caused by using of
ultrasonic detection technology are avoided, but also the problem of failure caused
by the barrier of objects and influence caused by temperature using laser or
infrared are well overcomed. So the technology is concerned in recent years.
The digital signal processing of non-contact vital signs detection radar echo
signal is introduced in the paper. Signal filtering, orthogonal transformation,
Fourier transform and a series of processing to dispose radar echo to get breathing
and heartbeat components are used in the system, and Cypress's FX3 USB3.0 interface
is used to transmit the data to a computer.
Keywords Radar Technology Non-contact Vital Signs Detection Signal Processing
目 次
1 引言 .. 1
1.1 课题背景及研究意义 .. 1
1.2 国内外研究现状 .. 1
1.3 本文研究的主要内容 .. 2
2 回波信号建模 . 3
2.1 多普勒雷达工作原理 .. 3
2.2 雷达回波信号分析 . 4
2.3 信号处理流程 .. 5
2.4 算法设计与仿真 6
3 算法的FPGA设计 10
3.1 算法设计概述 . 10
3.2 硬件平台简介 . 10
3.3 系统时钟模块的设计 . 11
3.4 数据生成模块的设计 . 12
3.5 反正切模块的设计 15
3.6 相位补偿模块的设计 . 21
3.7 滤波器与FFT模块的设计 22
3.8 求模与峰值索引模块的设计 . 22
4 数据传输设计 24
4.1 EZ-USB FX3 简介 . 24
4.2 FPGA 向FX3传输数据的设计 25
4.3 传输数据测试 . 29
结论 32
致谢 . 33
参考文献 34
1 引言
1.1 课题背景及研究意义
呼吸心跳信号作为人的心肺活动的参数对人体生命健康状况起着非常重要的监测指示作