?
Алгоритм обнаружения неподвижного человека на основе циклических признаков сигналов дыхания
Постановка проблемы. Бесконтактное выявление признаков жизненной активности человека является актуальным направлением исследований, формирующим научный задел для решения задачи достоверного обнаружения человека и предварительной оценки его физического состояния. Своевременность обнаружения остающихся неподвижными в течение длительного времени людей является критичной в тех случаях, когда необходимо принятие решений о проведении или отказе от проведения активных спасательных мероприятий в тех случаях, когда существует возможность того, что после природных или техногенных катастроф живые люди, неподвижные или зафиксированные внешними объектами, остаются заблокированными в полостях, образованных из обвалившихся и поврежденных панелей, использованных при возведении зданий и сооружений.
Проведённый анализ признаков жизненной активности человека показал, что наибольшей мощностью обладает сигнал, порождаемый процессом дыхания, при котором происходят квазипериодические перемещения грудной стенки в силу ритмического изменения объёма лёгких. Было показано, что такой процесс в принятом радилокационном отклике проявляется в виде случайного сигнала, для описания свойств которого может быть использована модель циклостационарного случайного процесса. Такое представление является предпосылкой для разработки алгоритма идентификации сигнала дыхания во вторичном радиолокационном сигнале на основе выявления характерных циклических частот в оценках спектральных корреляционных функций.
Цель. Целью работы является разработка алгоритма обнаружения признаков жизненной активности неподвижного человека в форме алгоритма цифровой обработки вторичных радиолокационных сигналов, основанного на оценивании параметров циклостационарных моделей представления сигналов дыхания.
Результаты. В статье представлена блок-схема разработанного алгоритма обработки вторичных радиолокационных сигналов для выявления характерных циклических частот специфичных для сигналов дыхания неподвижного человека. Основная процедура алгоритма состоит в последовательной обработке сигналов, содержащихся в строках дальности радиолокационного кадра, и включает себя предварительную обработку для удаления низкочастотного смещения и высокочастотного шума, формирование оценки спектральной корреляционной функции и вычисление псевдомощности на её основе, отбор циклических частот, превышающих переменный порог. Работа алгоритма продемонстрирована на экспериментальных данных, полученных с использованием радиолокационной системы, излучающей сигналы со ступенчатой частотной модуляцией.
Практическая значимость. Предложенный алгоритм обнаружения признаков дыхания человека во вторичных сигналах, обрабатываемых радиолокационной системой, может быть использован при разработке новых и модернизации существующих технических решений, таких как комплексы бесконтактного мониторинга здоровья и безопасности объектов, узкоспециализированные решения, предназначенные для обнаружения выживших в завалах или для помощи людям с ограниченными возможностями.