医学上通常采用观察法和触诊法来测量呼吸频率，呼吸的观察主要是看胸廓的起伏，根 据起伏的次数来计算呼吸的频率。同时观察呼吸时，应做好不让患者察觉，以免使患者精神 紧张而影响呼吸次数和心率。由此可见，在医学临床应用中，非接触式生命体征检测具有实 际的应用价值。医用生命体征检测系统采用非接触的方式，可以在远距离处实时监测患者的 呼吸和心率，因此对人体无生理、心理负荷，患者感到更加舒适。故可以将该系统广泛应用 于医院，提高医院的临床监护水平。

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虽然近年来，医疗技术水平飞速发展，医用仪器精密度，智能化程度越来越高，然而医 用非接触式生命体征监测雷达系统依旧处于科学研究阶段。若能研制出应用于医学临床监护 的非接触式生命体征监测系统，能极大的提高临床监护水平。

1。2 国内外研究现状

1。3 论文主要研究工作

本文基于连续波多普勒生命探测雷达原理，设计了医用非接触式生命体征检测系统，实 时监测受试人体的呼吸和心率。本文主要对系统信号处理模块进行研究和设计。主要章节安 排如下：

第一章：介绍了本文的研究背景及意义，国内外非接触式生命体征检测雷达技术的发展 历程和研究现状。

第二章：首先讨论了整个系统的方案设计，从射频前端体制的选择到接收机结构以及解 调方式的选择，通过对比最终确定了系统的方案。然后对生命体征检测雷达探测呼吸和心跳 的工作原理进行了分析，最后对雷达接收到的回波信号建模，分析回波信号的组成与特点。 第三章：首先根据回波信号的组成与特点，设计了信号调理模块对雷达信号进行预处理。

模拟信号预处理部分包括信号的放大、滤波以及电平抬升。其次，介绍了 DSP 芯片的选型， 选择一个各项参数都满足系统要求的 DSP 芯片。之后，根据系统的需求，设计了以 DSP 芯片 为核心的数字信号处理硬件电路。

第四章：基于 DSP 信号处理平台，研究和设计了用于人体呼吸信号和心跳信号实时检测 的信号处理算法。首先，研究和学习了数字滤波器的设计，采用 FIR 低通滤波器和 FFT 的方 法提取了呼吸信号。然后，研究了基于 LMS 的自适应抵消算法，通过滤波处理，将微弱的心 跳信号从呼吸信号和杂波噪声中分离并提取心率。最后采用生命体征信号的实测数据对信号 处理算法做仿真实验，测试算法的可行性和效果。

第五章：介绍了硬件实物的制作以及最后的系统测试工作。

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2 医用非接触式生命体征检测系统方案设计

2。1 非接触式生命体征检测系统总体方案文献综述

医用非接触式生命体征检测系统的总体设计框图如图 2。1 所示，该系统主要由 24GHz 射 频前端、模拟信号预处理模块和 DSP 信号处理模块三部分组成。通过前端对人体目标发射射 频信号，回波信号经人体呼吸和心跳运动引起的微动进行相位调制，通过接收机相关处理后， 再进行放大、滤波等模拟信号预处理，然后送入 DSP 芯片通过数字信号处理，最终提取出心 跳和呼吸信号。

图 2。1 医用非接触式生命体征检测系统总体设计图

2。2 射频前端体制的选择