本發(fā)明涉及無(wú)線探測(cè)技術(shù)，具體涉及一種物體特征探測(cè)裝置和方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的活動(dòng)物體探測(cè)通常利用多普勒雷達(dá)實(shí)現(xiàn)。圖1示出了現(xiàn)有的物體特征探測(cè)系統(tǒng)的框圖。如圖1所示，現(xiàn)有的物體特征探測(cè)系統(tǒng)通過(guò)微波收發(fā)器91向物體發(fā)送雷達(dá)信號(hào)，并接收物體反射的回波信號(hào)。通過(guò)將回波信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)混頻輸出低頻信號(hào)，該低頻信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器或閾值判斷電路92檢測(cè)其頻率值，以獲取物體特征。

但是，采用現(xiàn)有技術(shù)中的物體特征探測(cè)系統(tǒng)容易受到外部雜波干擾，準(zhǔn)確性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種物體特征檢測(cè)裝置和方法，以提高檢測(cè)的精確度，進(jìn)一步還可以使得一部分微弱的特征也可以被檢測(cè)到。

第一方面，提供一種物體特征檢測(cè)裝置，包括：

探測(cè)信號(hào)發(fā)射端，用于將數(shù)字中頻信號(hào)加載到載波信號(hào)上向外發(fā)射；

回波信號(hào)接收端，用于在接收所述回波信號(hào)并基于所述載波信號(hào)的正交信號(hào)和所述數(shù)字中頻信號(hào)的正交信號(hào)分別進(jìn)行下變頻提取物體特征信號(hào)；以及

信號(hào)處理器，用于根據(jù)所述物體特征信號(hào)識(shí)別物體特征。

優(yōu)選地，所述探測(cè)信號(hào)發(fā)射端包括：

直接數(shù)字式頻率合成器，用于產(chǎn)生所述數(shù)字中頻信號(hào)；

數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述數(shù)字中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號(hào)；

載波生成電路，用于生成所述載波信號(hào)；

混頻器，用于將所述模擬中頻信號(hào)加載到所述載波信號(hào)上；以及

發(fā)射電路，用于發(fā)射混頻后的信號(hào)。

優(yōu)選地，所述回波信號(hào)接收端包括：

接收電路，用于在預(yù)定頻段接收所述回波信號(hào)；

第一下變頻器，用于根據(jù)所述載波信號(hào)的正交信號(hào)對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行下變頻，獲取模擬中頻接收信號(hào)；

模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述模擬中頻接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻接收信號(hào)；以及

第二下變頻器，用于根據(jù)所述數(shù)字中頻信號(hào)的正交信號(hào)對(duì)數(shù)字中頻接收信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻提取所述物體特征信號(hào)。

優(yōu)選地，所述探測(cè)信號(hào)發(fā)射端還包括：

抗混疊濾波器，設(shè)置于所述直接數(shù)字式頻率合成器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間。

優(yōu)選地，所述探測(cè)信號(hào)發(fā)射端還包括：

低通濾波器，設(shè)置于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述混頻器之間。

優(yōu)選地，所述信號(hào)處理器被配置為執(zhí)行如下步驟：

對(duì)物體特征信號(hào)進(jìn)行抽取濾波；以及

從經(jīng)過(guò)抽取濾波后的物體特征信號(hào)中檢測(cè)物體特征。

優(yōu)選地，所述物體特征包括運(yùn)動(dòng)速度、呼吸頻率和心跳頻率；

所述信號(hào)處理器被配置為檢測(cè)所述物體特征信號(hào)在預(yù)定的第一頻段、第二頻段和第三頻段的信息以獲取所述物體的運(yùn)動(dòng)速度、呼吸頻率和心跳頻率；或者，

所述信號(hào)處理器被配置為檢測(cè)所述物體特征信號(hào)在預(yù)定的第一頻段、第二頻段和第三頻段是否分別存在預(yù)定信號(hào)以判斷檢測(cè)范圍內(nèi)是否存在物體；

其中，所述第一頻段與運(yùn)動(dòng)速度范圍對(duì)應(yīng)，第二頻段與呼吸頻率范圍對(duì)應(yīng)，以及，第三頻段與心跳頻率范圍對(duì)應(yīng)。

第二方面，提供一種物體特征檢測(cè)方法，包括：

將數(shù)字中頻信號(hào)加載到預(yù)定頻率的載波信號(hào)上向外發(fā)射；

在預(yù)定接收頻段接收回波信號(hào)并基于所述載波信號(hào)的正交信號(hào)和所述數(shù)字中頻信號(hào)的正交信號(hào)分別進(jìn)行下變頻提取物體特征信號(hào)；以及

根據(jù)所述物體特征信號(hào)識(shí)別物體特征。

優(yōu)選地，將數(shù)字中頻信號(hào)加載到載波信號(hào)上向外發(fā)射包括：

產(chǎn)生所述數(shù)字中頻信號(hào)；

將所述數(shù)字中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號(hào)；

生成所述載波信號(hào)；

將所述模擬中頻信號(hào)加載到所述載波信號(hào)上；以及

發(fā)射混頻后的信號(hào)。

優(yōu)選地，在預(yù)定接收頻段接收回波信號(hào)并基于所述載波信號(hào)和所述數(shù)字中頻信號(hào)的正交信號(hào)分別進(jìn)行下變頻提取物體特征信號(hào)包括：

在預(yù)定接收頻段接收回波信號(hào)；

根據(jù)所述載波信號(hào)的正交信號(hào)對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行下變頻，獲取模擬中頻接收信號(hào)；

將所述模擬中頻接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻接收信號(hào)；以及

根據(jù)所述數(shù)字中頻信號(hào)的正交信號(hào)對(duì)數(shù)字中頻接收信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻提取所述物體特征信號(hào)。

優(yōu)選地，將數(shù)字中頻信號(hào)加載到載波信號(hào)上向外發(fā)射還包括：

在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換前對(duì)所述數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行抗混疊濾波。

優(yōu)選地，將數(shù)字中頻信號(hào)加載到載波信號(hào)上向外發(fā)射還包括：

在進(jìn)行混頻前對(duì)所述模擬中頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波。

優(yōu)選地，根據(jù)所述物體特征信號(hào)識(shí)別物體特征包括：

對(duì)物體特征信號(hào)進(jìn)行抽取濾波；以及

從經(jīng)過(guò)抽取濾波后的物體特征信號(hào)中檢測(cè)物體特征。

優(yōu)選地，所述物體特征包括運(yùn)動(dòng)速度、呼吸頻率和心跳頻率；

根據(jù)所述物體特征信號(hào)識(shí)別物體特征包括：

檢測(cè)所述物體特征信號(hào)在預(yù)定的第一頻段、第二頻段和第三頻段的信息以獲取所述物體的運(yùn)動(dòng)速度、呼吸頻率和心跳頻率；或者，

檢測(cè)所述物體特征信號(hào)在預(yù)定的第一頻段、第二頻段和第三頻段是否分別存在預(yù)定信號(hào)以判斷檢測(cè)范圍內(nèi)是否存在動(dòng)物體；

其中，所述第一頻段與運(yùn)動(dòng)速度范圍對(duì)應(yīng)，第二頻段與呼吸頻率范圍對(duì)應(yīng)，以及，第三頻段與心跳頻率范圍對(duì)應(yīng)。模擬中頻信號(hào)模擬中頻信號(hào)模擬中頻信號(hào)模擬中頻信號(hào)模擬中頻信號(hào)

通過(guò)在發(fā)射時(shí)將預(yù)定的中頻信號(hào)疊加在預(yù)定頻率的載波信號(hào)上發(fā)送，同時(shí)，在接收回波時(shí)，通過(guò)兩次下變頻提取回波信號(hào)中的物體特征信號(hào)。其中，引入數(shù)字中頻信號(hào)，可以避免低頻和直流干擾信號(hào)對(duì)物體特征檢測(cè)的負(fù)面影響，提高了檢測(cè)的精確度，進(jìn)一步使得一部分微弱的特征(例如，呼吸，心跳特征)也可以被檢測(cè)到。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1是現(xiàn)有的物體特征探測(cè)系統(tǒng)的框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的物體特征檢測(cè)裝置的框圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的物體特征檢測(cè)方法的流程圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中發(fā)射的探測(cè)信號(hào)的頻譜原理圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)過(guò)人體調(diào)制的回波信號(hào)的頻譜原理圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行第一次下變頻的頻譜原理圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行第二次下變頻的頻譜原理圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例中發(fā)射的射頻信號(hào)的仿真頻譜圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)過(guò)人體調(diào)制的回波信號(hào)的仿真頻譜圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例中回波信號(hào)在幅值較大的頻段的仿真頻譜圖；

圖11是本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)過(guò)下變頻獲得的數(shù)字中頻接收信號(hào)的仿真頻譜圖；

圖12是本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)過(guò)下變頻獲得的數(shù)字中頻接收信號(hào)在幅值較大的頻段的仿真頻譜圖；

圖13是本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)過(guò)第二次下變頻獲得的物體特征信號(hào)的頻譜仿真圖；

圖14是本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)過(guò)第二次下變頻獲得的物體特征信號(hào)幅值較大的頻段的仿真頻譜圖；

圖15是本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)過(guò)抽取濾波后的物體特征信號(hào)的仿真頻譜圖。

具體實(shí)施方式

以下基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。為了避免混淆本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，公知的方法、過(guò)程、流程、元件和電路并沒有詳細(xì)敘述。

此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說(shuō)明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。

同時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，在以下的描述中，“電路”是指由至少一個(gè)元件或子電路通過(guò)電氣連接或電磁連接構(gòu)成的導(dǎo)電回路。當(dāng)稱元件或電路“連接到”另一元件或稱元件/電路“連接在”兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間時(shí)，它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中間元件，元件之間的連接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結(jié)合。相反，當(dāng)稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時(shí)，意味著兩者不存在中間元件。

除非上下文明確要求，否則整個(gè)說(shuō)明書和權(quán)利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語(yǔ)應(yīng)當(dāng)解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說(shuō)，是“包括但不限于”的含義。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的物體特征檢測(cè)裝置的框圖。如圖2所示，本實(shí)施例的物體特征檢測(cè)裝置包括探測(cè)信號(hào)發(fā)射端1、回波信號(hào)接收端2和信號(hào)處理器3。其中，探測(cè)信號(hào)發(fā)射端1用于將預(yù)定的數(shù)字中頻信號(hào)d(n)加載到預(yù)定頻率的載波信號(hào)l(t)上向外發(fā)射。回波信號(hào)接收端2用于在預(yù)定接收頻段接收回波信號(hào)并基于所述載波信號(hào)的正交信號(hào)l^*(t)和所述數(shù)字中頻信號(hào)的正交信號(hào)d^*(n)分別進(jìn)行下變頻提取物體特征信號(hào)b(n)。其中，下變頻通常需要使用對(duì)應(yīng)信號(hào)的正交信號(hào)，所述正交信號(hào)可以根據(jù)原有的載波信號(hào)和數(shù)字中頻信號(hào)處理后獲得，也可以由生成載波信號(hào)和數(shù)字中頻信號(hào)的電路直接生成。信號(hào)處理器3用于根據(jù)所述物體特征信號(hào)識(shí)別物體特征，所述載波信號(hào)可以為具有預(yù)定頻率的射頻載波信號(hào)，所述回波信號(hào)為射頻信號(hào)。

具體地，探測(cè)信號(hào)發(fā)射端1包括直接數(shù)字式頻率合成器11、數(shù)模轉(zhuǎn)換器12、載波生成電路13、混頻器14和發(fā)射電路15。直接數(shù)字式頻率合成器11用于產(chǎn)生數(shù)字中頻信號(hào)d(n)。直接數(shù)字式頻率合成器(directdigitalsynthesizer，dds)是從相位概念出發(fā)直接合成所需要波形的一種新的頻率合成器件，與傳統(tǒng)的頻率合成器相比，直接數(shù)字式頻率合成器具有低成本、低功率、高分辨率和快速轉(zhuǎn)換時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器12用于將數(shù)字中頻信號(hào)d(n)轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號(hào)d(t)。載波生成電路13用于生成載波信號(hào)l(t)。其中，載波生成電路13可以包括晶振131和壓控振蕩器(vco)132。壓控振蕩器132能夠?qū)⒕д?31產(chǎn)生的固定頻率的信號(hào)轉(zhuǎn)換為與控制電壓對(duì)應(yīng)的載波信號(hào)l(t)輸出?；祛l器14用于將模擬中頻信號(hào)d(t)加載到載波信號(hào)l(t)上。發(fā)射電路15用于發(fā)射混頻后的射頻信號(hào)。其中，發(fā)射電路15可以包括高通濾波器151、功率放大器152和天線153。高通濾波器151可以去除外部引入的低頻干擾提高信號(hào)質(zhì)量。

優(yōu)選地，本實(shí)施例的探測(cè)信號(hào)發(fā)射端1中還設(shè)置有抗混疊濾波器16和低通濾波器17?？够殳B濾波器16設(shè)置在直接數(shù)字式頻率合成器11和數(shù)模轉(zhuǎn)換器12之間，用于對(duì)數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行抗混疊濾波。頻率混疊是由于采樣信號(hào)頻譜發(fā)生變化，而出現(xiàn)高、低頻成分發(fā)生混淆的現(xiàn)象。在抽樣時(shí)頻率不夠高時(shí)，抽樣出來(lái)的點(diǎn)既代表了信號(hào)中的低頻信號(hào)的樣本值，也同時(shí)代表高頻信號(hào)樣本值，在信號(hào)重建的時(shí)候，高頻信號(hào)被低頻信號(hào)代替，兩種波形完全重疊在一起，形成嚴(yán)重失真?？够殳B濾波器16實(shí)際上是一種低通濾波器，其作用在于降低輸出電平中的混疊頻率分量。由此，可以防止數(shù)模轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)頻率混疊，進(jìn)一步提高物體特征檢測(cè)裝置的準(zhǔn)確性。低通濾波器17設(shè)置于數(shù)模轉(zhuǎn)換器12和混頻器13之間，用于對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波，去除高頻噪聲。

回波信號(hào)接收端2包括接收電路21、第一下變頻器22、模數(shù)轉(zhuǎn)換器23和第二下變頻器24。其中，接收電路21用于在預(yù)定接收頻段接收射頻信號(hào)。其中，接收頻段根據(jù)載波信號(hào)頻率確定，位于射頻載波頻率的附近。接收電路21可以包括接收天線211、射頻濾波器212和低噪聲放大器213。接收天線211用于在預(yù)定頻段共振將空間中的電磁波轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)。射頻濾波器212用于去除接收到的射頻信號(hào)中的噪聲。低噪聲放大器213用于將微弱的射頻信號(hào)放大,獲得接收到的射頻信號(hào)r(t)。第一下變頻器22用于根據(jù)載波信號(hào)的正交信號(hào)l^*(t)對(duì)接收到的射頻信號(hào)r(t)進(jìn)行下變頻，獲取模擬中頻接收信號(hào)m(t)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器23用于將模擬中頻接收信號(hào)m(t)轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻接收信號(hào)m(n)。第二下變頻器24用于根據(jù)數(shù)字中頻信號(hào)的正交信號(hào)d^*(n)對(duì)數(shù)字中頻接收信號(hào)m(n)進(jìn)行數(shù)字下變頻提取物體特征信號(hào)b(n)。

優(yōu)選地，本實(shí)施例在第一下變頻器22和模數(shù)轉(zhuǎn)換器23之間設(shè)置濾波器25，以在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換前對(duì)第一次下變頻獲得模擬中頻信號(hào)m(t)進(jìn)行濾波，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的精確度。

信號(hào)處理器3可以包括抽取濾波模塊31和特征提取模塊32。抽取濾波模塊31用于對(duì)物體特征信號(hào)b(n)濾波以降低后續(xù)特征提取的計(jì)算量。特征提取模塊32用于根據(jù)預(yù)定的特征識(shí)別算法從物體特征信號(hào)b(n)中識(shí)別特征。抽取濾波模塊31可以用專用集成電路實(shí)現(xiàn)，也可以與特征提取模塊32一同通過(guò)可編程器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的物體特征檢測(cè)方法的流程圖。以下結(jié)合圖3-圖7說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的物體特征檢測(cè)裝置和物體特征檢測(cè)方法的原理。物體特征檢測(cè)裝置按照如下步驟來(lái)進(jìn)行物體特征檢測(cè)：

在步驟s100，將預(yù)定的數(shù)字中頻信號(hào)d(n)加載到預(yù)定頻率的載波信號(hào)l(t)上向外發(fā)射。

如圖4所示，數(shù)字中頻信號(hào)的頻率為fd，其理想頻譜為頻率fd處的沖激信號(hào)。同時(shí)，載波信號(hào)的頻率為flo，其理想頻譜為頻率flo處的沖激信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，載波頻率為可供廠家自定義的2.4ghz頻段或5.8ghz頻段。數(shù)字中頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的模擬中頻信號(hào)和載波信號(hào)通過(guò)混頻后，得到一個(gè)頻率為flo+fd的周期信號(hào)，該周期信號(hào)即為探測(cè)信號(hào)發(fā)射端1發(fā)射的探測(cè)信號(hào)s(t)，其理想頻譜為頻率flo+fd處的沖激信號(hào)。在實(shí)際中，探測(cè)信號(hào)s(t)為中心頻率在flo+fd處具有較窄帶寬的信號(hào)。

進(jìn)一步地，步驟s100可以包括如下步驟：

步驟s110、產(chǎn)生數(shù)字中頻信號(hào)d(n)。

d(n)滿足：d(n)＝e^j2πfdn

步驟s120、將所述數(shù)字中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號(hào)d(t)。

d(t)滿足：d(t)＝e^j2πfdt

優(yōu)選地，在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換前，可以通過(guò)抗混疊濾波器16進(jìn)行抗混疊濾波，避免在數(shù)模轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)頻率混疊。

步驟s130、生成載波信號(hào)l(t)。

l(t)滿足：l(t)＝e^j2πflot

應(yīng)理解步驟s130獨(dú)立于步驟s110和步驟s120，在實(shí)際中，其與步驟s110和步驟s120同時(shí)進(jìn)行。

步驟s140、將所述模擬中頻信號(hào)加載到所述載波信號(hào)上以獲得混頻后的射頻信號(hào)s(t)。

s(t)＝d(t)*l(t)＝e^j2πfdt*e^j2πflot＝e^{j2π(flo+fd)t}

步驟s150、發(fā)射混頻后的射頻信號(hào)s(t)。

優(yōu)選地，在發(fā)射前可以對(duì)射頻信號(hào)s(t)進(jìn)行高通濾波去除噪聲。

在步驟s200，在預(yù)定接收頻段接收射頻信號(hào)r(t)并基于載波信號(hào)的正交信號(hào)l^*(t)和數(shù)字中頻信號(hào)的正交信號(hào)d^*(n)分別進(jìn)行下變頻提取物體特征信號(hào)b(n)。

其中，載波信號(hào)的正交信號(hào)l^*(t)可以由載波生成電路13直接生成。數(shù)字中頻信號(hào)的正交信號(hào)d^*(n)可以由直接數(shù)字式頻率合成器11直接生成。

進(jìn)一步地，步驟s200可以包括如下步驟：

步驟s210、在預(yù)定接收頻段接收回波信號(hào)。

如圖5所示，作為探測(cè)信號(hào)的射頻信號(hào)s(t)對(duì)外發(fā)射后，如果有物體在信號(hào)傳播路徑上，則會(huì)將探測(cè)信號(hào)反射和散射形成回波信號(hào)r(t)?；夭ㄐ盘?hào)r(t)中包含物體運(yùn)動(dòng)信息以及其它表征物體變化的信息p(t)，這使得回波信號(hào)r(t)中被包含探測(cè)信號(hào)頻段以外的其它頻率分量。因此，物體對(duì)于探測(cè)信號(hào)的反射和散射可以等效為物體(特征函數(shù)p(t))對(duì)探測(cè)信號(hào)進(jìn)行了調(diào)制獲得了回波信號(hào)r(t)。物體對(duì)應(yīng)的特征函數(shù)p(t)滿足：p(t)＝e^j2πfpt。則，回波信號(hào)r(t)滿足：

r(t)＝s(t)*p(t)＝e^{j2π(flo+fd)t}*e^j2πfpt＝e^{j2π(flo+fd+fp)t}

例如，在物體為運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，回波信號(hào)r(t)中主要包含運(yùn)物體的運(yùn)動(dòng)信息；在物體為靜止的物體時(shí)，回波信號(hào)r(t)中主要包含靜止物體的呼吸和心跳信息。

步驟s220、根據(jù)所述載波信號(hào)的正交信號(hào)l^*(t)對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行下變頻，獲取模擬中頻接收信號(hào)m(t)。

進(jìn)行下變頻的過(guò)程可以用如下公式標(biāo)識(shí)，也即，

m(t)滿足：

m(t)＝p(t)*l^*(t)＝e^{j2π(flo+fd+fp)t}*e^-j2πflot＝e^j2π(fd+fp)t

由此，如圖6所示，接收信號(hào)r(t)的頻譜由頻率flo+fd+fp向下搬移到頻率fd+fp。

步驟s230、將模擬中頻接收信號(hào)m(t)轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻接收信號(hào)m(n)。

其中，數(shù)字中頻接收信號(hào)m(n)滿足：m(n)＝e^j2π(fd+fp)n

優(yōu)選地，在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換前可以進(jìn)行濾波，為模數(shù)轉(zhuǎn)換做好準(zhǔn)備。

步驟s240、根據(jù)數(shù)字中頻信號(hào)的正交信號(hào)d^*(n)對(duì)數(shù)字中頻接收信號(hào)m(n)進(jìn)行數(shù)字下變頻提取物體特征信號(hào)b(n)。

物體特征信號(hào)b(n)滿足：

b(n)＝m(n)*d^*(n)＝e^j2π(fd+fp)n*e^-j2πfdn＝e^j2πfpn

如圖7所示，經(jīng)過(guò)第二次下變頻，與原來(lái)的物體特征函數(shù)p(t)對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，也即，上述的物體特征信號(hào)b(n)被提取出來(lái)，其包含物體的特征信息，例如運(yùn)動(dòng)信息，心跳、呼吸等信息。

在步驟s300，根據(jù)物體特征信號(hào)b(n)識(shí)別物體特征。

本步驟通過(guò)對(duì)物體特征信號(hào)進(jìn)行頻域分析，在各不同特征可能出現(xiàn)的頻率去分析物體特征信號(hào)以獲得物體特征。

具體地，在物體為動(dòng)物體時(shí)，物體特征包括運(yùn)動(dòng)速度、呼吸頻率和心跳頻率。物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻移為2v/λ，其中，v為運(yùn)動(dòng)速度，λ是射頻信號(hào)的波長(zhǎng)。因此，在物體特征信號(hào)b(n)的頻率點(diǎn)2v/λ處的信息即為表征運(yùn)動(dòng)速度的信息。根據(jù)目標(biāo)物體的極限速度，可以獲得運(yùn)動(dòng)速度的范圍。同時(shí)，對(duì)于人體而言，呼吸頻率的范圍通常為0.13-0.40hz，而心跳頻率的范圍通常為0.83-3.3hz?？梢?，上述三種頻率范圍相互之間并不重合。因此，在對(duì)應(yīng)的頻率范圍內(nèi)，物體特征信號(hào)b(n)的幅值或變化可以表征呼吸和心跳的狀態(tài)。

也就是說(shuō)，在本步驟，信號(hào)處理器3檢測(cè)所述物體特征信號(hào)在預(yù)定的第一頻段、第二頻段和第三頻段的信息以獲取動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)速度、呼吸頻率和心跳頻率。其中，所述第一頻段與運(yùn)動(dòng)速度范圍對(duì)應(yīng)，第二頻段與呼吸頻率范圍對(duì)應(yīng)，以及，第三頻段與心跳頻率范圍對(duì)應(yīng)。

在一個(gè)替代實(shí)施例中，信號(hào)處理器3可以基于物體特征信號(hào)是否存在呼吸頻率、心跳頻率和運(yùn)動(dòng)來(lái)判斷探測(cè)的物體是否動(dòng)物體或探測(cè)范圍內(nèi)是否存在動(dòng)物體。也就是說(shuō)，信號(hào)處理器3可以檢測(cè)所述物體特征信號(hào)在預(yù)定的第一頻段、第二頻段和第三頻段是否分別存在預(yù)定信號(hào)以判斷檢測(cè)范圍內(nèi)是否存在動(dòng)物體。所述第一頻段與運(yùn)動(dòng)速度范圍對(duì)應(yīng)，第二頻段與呼吸頻率范圍對(duì)應(yīng)，以及，第三頻段與心跳頻率范圍對(duì)應(yīng)。

以下結(jié)合圖8-圖15的仿真頻譜圖對(duì)本實(shí)施例的方案做進(jìn)一步說(shuō)明。圖8-圖15以人體特征檢測(cè)為例仿真獲得。如圖8所示，由于在仿真時(shí)，低頻信號(hào)與高頻信號(hào)的特性相同，為了便于展示，選擇載波頻率為500hz，中頻信號(hào)為200hz。上述兩個(gè)頻率均遠(yuǎn)大于人體特征的頻率，因此，可以近似等效地表征采用更高頻率時(shí)的頻譜分布狀態(tài)。載波信號(hào)和模擬中頻信號(hào)在探測(cè)信號(hào)發(fā)射端混頻后獲得700hz的回波信號(hào)，如圖8所示。

假設(shè)人體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻移為19.2hz，呼吸速率0.25hz，心跳頻率1.25hz，探測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)人體反射后的頻譜如圖9所示。根據(jù)圖9可知，回波信號(hào)r(t)的能量基本集中在700hz周圍。圖10是圖9的頻譜圖在700hz附近放大后的頻譜圖。根據(jù)圖10可以看到，回波信號(hào)r(t)的頻譜中存在三個(gè)尖峰，分別在700hz-705hz之間和720hz附近。這三個(gè)尖峰可以分別對(duì)應(yīng)于呼吸頻率、心跳頻率和運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的頻移。

在回波信號(hào)接收端，回波信號(hào)r(t)經(jīng)過(guò)第一次下變頻后，獲得的模擬中頻接收信號(hào)m(t)的頻譜如圖11所示。根據(jù)圖11可知，模擬中頻接收信號(hào)m(t)的能量基本集中在200hz周圍。如圖12所示，將200hz附近的頻譜放大后可見，模擬中頻接收信號(hào)m(t)的能量存在三個(gè)尖峰，分別在200hz-205hz之間和220hz附近。這三個(gè)尖峰可以分別對(duì)應(yīng)于呼吸頻率、心跳頻率和運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的頻移。

在回波信號(hào)接收端，模擬中頻接收信號(hào)m(t)進(jìn)一步被轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻接收信號(hào)m(n)，并經(jīng)過(guò)第二次下變頻轉(zhuǎn)換為物體特征信號(hào)b(n)。物體特征信號(hào)b(n)的頻譜以及該頻譜在0hz附近的放大圖如圖13和圖14所示。根據(jù)圖13和圖14可見，物體特征信號(hào)b(n)的能量在0-5hz和20hz附近有三個(gè)尖峰，分別對(duì)應(yīng)于呼吸頻率、心跳頻率和運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的頻移。這與實(shí)際情況相符合。

優(yōu)選地，在步驟s300中，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信號(hào)的采樣率遠(yuǎn)高于特征信號(hào)所集中的頻率，因此，可以在降低物體特征信號(hào)的采樣頻率后，再對(duì)其進(jìn)行處理，以檢測(cè)物體特征。較低的采樣率可以降低信號(hào)處理器3進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計(jì)算量，有利于采用較低規(guī)格的信號(hào)處理器3來(lái)實(shí)現(xiàn)物體特征檢測(cè)，降低成本。為了降低采樣率，在進(jìn)行物體特征檢測(cè)前，對(duì)物體特征信號(hào)進(jìn)行抽樣濾波，然后再對(duì)抽樣濾波后的物體特征信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。具體地，抽樣濾波可以采用例如cic濾波器這樣的抽樣濾波器進(jìn)行。抽樣濾波后的物體特征信號(hào)b(n)的頻譜如圖15所示。根據(jù)圖15可見，抽樣濾波前后頻譜幾乎沒有變化，因此對(duì)于進(jìn)一步檢測(cè)物體特征不會(huì)產(chǎn)生影響。

通過(guò)在發(fā)射時(shí)將預(yù)定的中頻信號(hào)疊加在預(yù)定頻率的載波信號(hào)上發(fā)送，同時(shí)，在接收回波時(shí)，通過(guò)兩次下變頻提取反射的回波信號(hào)中的物體特征信號(hào)，同時(shí)，通過(guò)引入數(shù)字中頻信號(hào)，避免了低頻和直流干擾信號(hào)對(duì)物體特征檢測(cè)的負(fù)面影響，提高了檢測(cè)的精確度，進(jìn)一步使得一部分微弱的特征(例如，呼吸，心跳特征)也可以被檢測(cè)到。

應(yīng)理解，在本發(fā)明實(shí)施例中，探測(cè)信號(hào)發(fā)射端1、回波信號(hào)接收端2和信號(hào)處理器3中的數(shù)字部分可以現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(fpga)、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)或高性能的可編程邏輯器件(pld)或者專用集成電路中來(lái)實(shí)現(xiàn)。上述三個(gè)單元的數(shù)字部分可以采用相同類型的器件分別實(shí)現(xiàn)，或集成在統(tǒng)一器件內(nèi)，也可以根據(jù)不同的需求采用不同類別的器件分別實(shí)現(xiàn)。例如，可以將上述三者的數(shù)字部分均在一個(gè)dsp中實(shí)現(xiàn)，也可以將探測(cè)信號(hào)發(fā)射端1、回波信號(hào)接收端2的數(shù)字部分在一個(gè)器件內(nèi)實(shí)現(xiàn)，而將信號(hào)處理器3通過(guò)其它的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以有各種改動(dòng)和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。