生物雷達語音信號探測技術研究進展

陳扶明 李 盛 安 強 張自啟 王健琪*

①(第四軍醫大學生物醫學工程學院 西安 710032)

②(西京學院控制工程學院 西安 710123)

生物雷達語音信號探測技術研究進展

陳扶明①李 盛②安 強①張自啟①王健琪*①

①(第四軍醫大學生物醫學工程學院 西安 710032)

②(西京學院控制工程學院 西安 710123)

語音信號的獲取對人類進行交流具有重要意義。生物雷達技術具有非接觸、非侵入、安全、方向性好、靈敏度高、抗干擾能力強，并具有一定穿透性等多種優點，在語音信號探測領域具有重要應用前景。該文首先回顧了語音探測技術的發展歷程，然后綜述了生物雷達語音探測技術的研究現狀，給出了生物雷達探測語音信號的基本原理，并對3種不同體制的生物雷達語音探測系統性能進行了對比闡述。最后對生物雷達語音信號探測技術的應用前景進行了展望。

生物雷達；語音探測；語音信號；聲學傳感器

1 引言

語音信號是人體重要的生理信號之一，也是人類進行交流必不可少的信息交流手段。因此，研究語音信號的有效探測技術具有重要意義。目前，語音信號的探測技術按聲波的傳播媒介可分為空氣傳導和非空氣傳導技術兩類。空氣傳導探測技術的主要代表是傳統麥克風傳感器，其原理是語音信號的振動傳遞到麥克風振膜上，將變動的壓力波轉換為電信號而獲取語音信號的裝置，已被廣泛應用于人類生活的諸多領域。然而，該探測技術極易受到周圍環境噪聲和聲音噪聲的干擾，而且該語音探測技術的探測距離較短。接觸式非空氣傳導探測技術以喉部送話器為代表，它將喉部送話器緊貼使用者的喉部，使用者說話時聲帶振動，引起喉部送話器電壓發聲變化，使得振動信號轉換為語音信號。該探測技術的優點在于空氣傳導的聲波對其無影響，因此，該類探測裝置具有較強的抗噪聲干擾能力。然而，像喉部送話器等非空氣傳導探測技術需要緊貼人體皮膚，往往使人體活動受到限制且舒適度較低。激光多普勒語音探測技術作為非接觸式非空氣傳導語音探測技術，已有學者將此方法成功應用語音探測中。雖然激光、紅外等光學語音探測傳感器能夠實現遠距離無接觸探測，但是這類光學傳感器極易受溫度、氣候等環境因素影響。以上語音探測技術各自的缺點制約了人體語音信號的獲取。

近年來，一種新的非接觸式的生命探測技術逐漸得到廣泛重視，該探測技術不受環境溫度、氣候等條件的影響，能夠非接觸、非侵入、安全、高靈敏度、高方向性的探測遠距離物體微動信號。國內外學者稱該技術為“生物雷達”。生物雷達技術自提出以來，已在人體生命體征呼吸、心跳等檢測方面得到了廣泛應用，并取得了較好的成果。而將其應用于語音信號探測是一項較新的研究。

2 語音探測技術發展歷程

2.1 空氣傳導式語音探測技術

早在1857年，法國發明家斯科特發明了一種語音描記器，第1次將聲音記錄到固定的媒介中，該裝置的發明成為了傳統語音探測技術麥克風傳感器發展的開端。1925年，貝爾實驗室中的E.C.Wente等人研究出第1支電容式麥克風[1]，它有足夠的靈敏度與頻寬可將各種聲音轉換成電氣訊號，該麥克風成了當時實用可行的原始電氣錄音設備。在這之后，很多學者開始致力于麥克風語音探測裝置的研究，電動式，壓電、壓敏電阻式，接觸式等麥克風語音探測技術應運而生[2]；例如，1983年Royer等利用硅微機械加工技術研制了一種壓電式麥克風[3]，該麥克風具有較高的靈敏度和較寬的頻率范圍。1997年，Pedersen等用新材料聚酰亞胺研制了一種硅電容式麥克風[4]。2001年，Kronast等研制了一種高度敏感的氮化硅膜的硅電容式麥克風[5]。

麥克風語音探測技術經過不斷的發展，無論在設計還是探測性能方面都得到了很大發展，并且已廣泛應用于人類生活各個方面。然而，麥克風語音探測技術在獲取有用信號的同時，大量聲學噪聲往往也被捕獲，這些噪聲信號極大地降低了語音信號的質量。因此，周圍環境噪聲干擾在一定程度上限制了靠空氣傳導的語音探測技術的發展。

2.2 非空氣傳導接觸式語音探測技術

1986年，Ingalls發明了一種名為喉部送話器的語音探測裝置，并申請了專利[6]。該非空氣傳導的接觸式語音探測技術主要是將喉部送話器緊貼人體喉部，當人體發音時聲帶的振動會引起喉部皮膚振動，該振動信號傳遞到喉部送話器后，喉部送話器可將該振動信號轉化為電信號，即得到語音信號。喉部送話器語音探測技術不受空氣傳導噪聲的影響，具有較強的抗噪聲干擾能力。因此，在飛機、坦克等環境噪聲較大的場合得到了廣泛應用。為了提高在強噪聲環境下的語音識別能力，Shahina等用喉部送話器進行了語音識別研究，實驗結果表明基于喉部送話器的語音識別系統在強噪聲環境下具有較好的識別效果[7]。

另一類非空氣傳導的接觸式語音探測典型裝置是骨傳導麥克風[8]。骨傳導麥克風是將聲帶的振動經過顱骨傳輸給麥克風，從而獲得語音信號。該探測技術的優點在于聲波信號的采集與現場周圍的環境噪聲毫無關系，因此，可以有效獲取高質量語音信號。1986年，Hough等人研制了一種骨傳導助聽器設備，用于克服由于內耳損傷、病變等造成的聲音傳導機制受阻造成的聽力損失[9]。2013年，張杰將骨傳導聽說技術應用于煤礦應急救援，提高了煤礦應急救援的安全性和可靠性[10]。

以上研究表明，喉部送話器和骨傳導麥克風等非空氣傳導的接觸式語音探測技術具有較強的抗環境噪聲干擾能力，在強噪聲環境下具有較好的應用前景。然而，這類語音探測裝置常常佩戴于人體喉部或者頭部，需要與人體直接接觸，極大地限制了人體的自由活動，而且長時間佩戴會影響人體舒適度，此外，該類裝置在一些特殊場合會增加人們的緊張情緒。

2.3 非空氣傳導非接觸式語音探測技術

近年來，一種非空氣傳導非接觸式的光學探測技術得到了發展，這類探測技術能夠克服靠空氣傳導和非空氣傳導接觸式語音探測技術的缺點，具有遠距離、抗干擾、非接觸式探測等優點，已有學者將其應用于語音信號的檢測。2006年，Li等人將激光多普勒測振儀(LDV)應用于語音信號探測，并利用維納濾波對激光語音信號進行了增強[11]。2011年，Avargel等人利用激光多普勒測振儀進行了語音探測實驗研究，實驗結果表明當激光波束對準人體喉部時，該語音探測裝置可以探測到頻率上限為1.5～2.0 kHz的語音信號[12]。尚建華等人在聲源前放置一塊玻璃，進行了利用激光多普勒測振儀探測由聲源振動引起玻璃振動的聲音信號實驗，實驗結果表明：該探測技術可以獲得25 m以外的語音信號[13]。

以上研究表明光學語音探測技術能夠有效探測到遠距離的語音信號。然而，這類語音探測技術存在光路對準困難，易受溫度等環境條件影響[14]，而且這類光學材料往往價格昂貴，往往難以獲得[15]，此外，使用激光危險性較大，當激光輸出功率在5 mW以上時，已處于激光安全等級的3a級[16]。這些不足在一定程度上阻礙了光學語音探測技術的發展。因此，迫切需要研制一種更新的語音探測技術，能夠克服上述語音探測技術存在的缺點，且可以有效獲得語音信號的探測方法。

基于生物雷達的非接觸信號探測技術以電磁波為探測媒介，當電磁波到達人體時，經人體生理活動引起的體表微動調制，引起電磁波相位、頻率發聲改變，通過對接收的雷達回波信號進行解調，即可獲得人體生理信號。1971年Caro等首次利用連續波體制雷達監測人體呼吸[17]，自此廣大研究者開始將其應用人體生命體征的監測[18–21]。此外，將生物雷達應用于語音信號探測作為一種新技術也得到很多研究者的關注。

3 生物雷達語音探測技術研究現狀及進展

據文獻報道，將生物雷達應用于語音信號探測研究的開端是1996年，中國東南大學黎宗文等首次利用40 GHz毫米波雷達成功探測到自由空間人體語音信號[15]。同時他提出60 GHz或者90 GHz等更高頻的毫米波將在語音信號獲取方面優于40 GHz毫米波雷達。然而并沒有從根本上回答該技術探測語音的原理，后續也無更新報道。

1994年，McEwan研制出一種低功率電磁波(ElectroMagnetic Wave, EMW)雷達傳感器，并申請了發明專利[22]，該雷達具有低功耗、非侵入性、安全、快速、便攜、低成本等優點。1996年Holzrichter等將該EM雷達傳感器應用于語音的編碼、識別及合成[23]。1997年，該課題組又將該EM雷達傳感器應用于人體發聲器官的測量[24]。在此項研究中，他們用一個工作頻率為2.3 GHz，輸出功率為毫瓦級的EM雷達傳感器測量人體發音時聲帶、嘴唇、下巴、舌頭等聲道組織的運動。并與電聲門圖(Electroglottography)測量結果進行了對比實驗，實驗發現EM雷達傳感器和電聲門圖測量結果具有一致性。此外，該研究還說明EM傳感器在語音識別、合成、診斷等與語音相關的研究方面具有重要的應用前景。1999年，Burnett等人用EM雷達傳感器檢測人體發聲時氣管后壁組織的運動[25]。他們用雷達探測的氣管后壁組織運動信號確定聲道的聲音激勵函數，從而計算出準確的基音信息。用獲取的激勵函數和錄制的音頻信號確定聲道振動的傳遞函數。研究表明由此確定的傳遞函數可以作為新的特征向量提高語音識別器和合成器的性能。此外，由于EM雷達傳感器在檢測聲門運動方面具有較好的應用前景，Burnett等命名這種EM雷達傳感器為GEMS(Glottal Electromagnetic Micropower Sensors)。2000年，該研究組將GEMS信號和聲音信號相結合有效去除了聲音信號中的噪聲[26]。Titze等人通過實驗對比發現將EM雷達傳感器放置于靠近人體喉部附近時，EM雷達傳感器測量的振動信號與電聲門圖具有較高的相似性[27]。2002年，Staderini等人用超寬譜(Ultra WideBand, UWB)雷達對人體心臟運動、人體發聲功能等進行了評估和監測[28]。為了進一步驗證EM雷達傳感器所測量發聲器官振動的信號源，2005年，Holzrichter通過一組特殊實驗驗證了EM雷達傳感器所探測的發聲器官的振動源主要是聲帶[29]。

2009年，Ahmed和Wallace等人用UWB雷達對唇、舌頭、聲門等器官的位置和運動進行探測，并通過實驗說明了超寬譜語音感知技術在語音合成、語音識別等研究中的有效性[30]。

2010年，臺灣國立中正大學張盛富教授課題組，用發射頻率為925 MHz的零差拍連續波雷達探測人體說話時聲帶振動信號。在實驗中，雷達與麥克風同步采集人體聲帶振動信號，實驗結果表明，該雷達能夠有效探測人體說話時聲帶振動信號[31]。

以上研究表明生物雷達技術在聲道發音器官測量方面得到了廣泛的應用，并取得了一定的研究成果。除此之外，有學者將生物雷達技術應用于語音增強、語音端點檢測以及聲音信號的測量。2004年Hu用GEMS和聲音傳感器同步采集語音信號，然后用聲門相關性(Glottis CORRelation, GCORR)方法對單聲道的語音信號進行增強，實驗結果表明GCORR能夠有效增強低信噪比時的語音信號[32]。2005年，該研究小組用一種聲音多普勒雷達有效區分了人體語音的發聲段和靜默段[33]，實驗表明該雷達可以有效提高語音端點檢測性能。然而，文獻對該聲音多普勒雷達系統未做詳細的闡述。2006年，Quatieri等人將多傳感器(GEMS、骨傳導麥克風、生理麥克風、EGG)信息融合，有效地提高了語音編碼器在強噪聲環境下的可懂度[34]。2005年，Anderson研究組將GEMS應用于線性語音編碼器(Mixed Excitation Linear Prediction, MELP)的語音增強[35]。Xiao等人用一種低功率的Ka波段多普勒雷達探測人體呼吸和心跳信號，并取得較好的效果，此外，他們通過改變濾波電路對聲音信號進行了探測實驗，實驗表明該雷達可以檢測到100 Hz的聲音信號[36]。

以上關于生物雷達探測技術的應用研究充分說明了雷達傳感器在語音探測方面的可行性和有效性。然而這些研究的重心主要是測量人體發音器官的運動，然而將雷達傳感器直接應用于人體語音信號的探測未見詳細報道。

第四軍醫大學王健琪教授領導的課題組從1998年開始了連續波雷達語音探測技術的研究。該課題組于2006年研制出第1代非接觸式雷達語音探測平臺，該雷達能成功探測到自由空間人體語音信號[37]。由于第1代雷達語音探測系統容易因電磁耦合而產生信號形變，因此該體制雷達探測到的語音信號質量較差。為解決第1代雷達語音探測系統存在的不足，該課題組于2007年研制了第2代雷達語音探測系統[38]。第2代雷達語音探測系統采用超外差式雙天線結構，在探測性能方面較第1代雷達語音探測系統有了較明顯的提高。然而，以上兩代生物雷達語音探測技術存在采集的語音信號高頻分量不充分，可懂度低等問題。文獻[39]提出，在生理信號探測方面，與Ka波段的雷達相比，W波段(75～110 GHz)雷達能夠在探測范圍和靈敏度兩方面提供一個最佳折衷。因此，該課題組在2013年以來，采用了一種基于94 GHz的生物雷達進行語音探測技術的研究[40]。

4 生物雷達語音探測原理

假設連續波雷達發射天線發射的單頻信號為：

其中，A是發射信號振動幅度，f0是發射信號的頻率，θ1是初始相位。當發射信號到達與其距離為d0的人體喉部時，由d0引起的回波信號相位變化為θ2，經人體喉部振動x(t)調制引起回波信號相位變化為4πx(t)/λ0，則接收天線接收的回波信號可表示為：

其中，λ0=c/f0, c是光速，K是發射信號振動幅度的衰減系數。雷達回波信號與發射信號進行混頻：

經低通濾波、濾除直流后可得基帶信號為：

其中，Δθ是由發射信號與喉部距離d0產生的相位偏移。當人體喉部微動所引起的位移x(t)遠小于雷達波長時，且Δθ是π/2奇數倍時，基帶信號可以表示為：

此時，人體喉部振動的信息即包含于解調后基帶信號中，通過處理即可獲得語音信號。

5 生物雷達語音探測系統及性能分析

5.1 生物雷達語音探測系統

人體發聲時喉部振動幅度為毫米級，由式(5)可知當雷達波的波長較短時，才能夠有效的解調出語音信號，又根據文獻[15]的實驗研究啟示，本課題組研制了毫米波體制雷達進行語音探測技術研究。毫米波雷達即波長為1～10 mm電磁波，毫米波雷達具有分辨率高、抗干擾能力強以及方向性好等優點。然而，毫米波在空氣中傳播會受到水蒸氣H2O和氧分子O2吸收和散射，從而造成電磁波的衰減。這些氣體分子對某些頻率的毫米波吸收較多而造成雷達波衰減的現象，稱為在該頻率的“吸收峰”。因此，在這些“吸收峰”附近頻段的毫米波會嚴重衰減。在這些“吸收峰”頻段內存在衰減為極小值的頻段，我們稱這些極小值頻段為毫米波的“大氣窗口”，這些窗口的中心頻率有35 GHz, 94 GHz, 140 GHz和220 GHz[41]。

本課題組于2006年研制出第1代非接觸式語音探測平臺。生物雷達語音探測技術的主要組成部分是雷達收發前端系統，雷達收發前端系統體制和工作模式不同，語音信號的獲取能力也不同。第1代實驗平臺為零差拍體制[37]，發射頻率為34 GHz的連續波雷達，其收發前端框圖如圖1所示。

圖1 零差拍雷達系統收發前端框圖Fig. 1 Block diagram of transceiver front-end for the homodyne radar system

當壓控振蕩器(VCO)產生正弦連續波信號，經定向耦合器將該信號分為兩路，一路作為輻射輸出信號，一路作為本振信號。輻射輸出信號經環形器和調配器輸送至天線。發射信號到達人體喉部，經反射由天線接收。接收信號經調配器和環形器后送入混頻器并與本振信號進行差拍形成差拍信號，差拍信號經后端系統處理后獲得語音信號。

該雷達系統工作參數如表1所示。

表1 零差拍雷達系統工作參數Tab. 1 Working parameters of the homodyne radar system

基于零差拍體制雷達的收發前端系統容易受定向耦合器、環形器、調配器等的影響。且該體制語音探測系統采用單天線作為接發天線，因此，發射信號和接收信號無法被環形器完全隔離，此時部分發射信號會進入接收機，從而影響語音探測質量。

針對第1代雷達語音探測系統的缺點。2007年，本課題組研制了第2臺雷達語音探測技術。該實驗平臺為超外差連體制[38]，發射頻率為35.5 GHz。該雷達收發前端框圖如圖2所示。

圖2 超外差雷達系統收發前端框圖Fig. 2 Block diagram of transceiver front-end for the superheterodyne radar system

該超外差體制雷達前端收發系統主要由壓控振蕩器、晶振源、上變頻器、下變頻器、混頻器、功分器、中頻放大器、低噪聲放大器、接收天線和發射天線構成。在發射端，首先由壓控振動器(VCO)產生頻率為34.5 GHz的正弦信號，與晶振源產生的1 GHz的信號進行上變頻得到35.5 GHz信號，經過濾波電路將其注入發聲機通過發射天線發射出工作頻率為35.5 GHz的電磁波。在接收端，當電磁波經人體喉部皮膚振動反射，接收天線接收到帶有語音信號的回波信號，經低噪聲放大器(LNA)放大，然后與VCO產生的34.5 GHz的正弦波信號進行下變頻，而后經中頻放大器放大與晶振源產生的1 GHz信號進行混頻，經計算機處理、D/A和A/D轉化得到語音信號。

超外差體制雷達系統發射模塊頻率源不是直接傳送至射頻發射單元，而是采用超外差方式，通過上變頻器將34.5 GHz 的高穩定性、低噪聲VCO與1 GHz的晶振輸出信號混頻產生所需的35.5 GHz射頻頻率，并采用功率調整器將源發射功率提高到100 mW以上，提升了系統探測語音信號的能力。

該雷達系統工作參數如表2所示。

表2 超外差雷達系統工作參數Tab. 2 Working parameters of the superheterodyne radar system

以上兩種體制雷達為語音探測提供了廣闊的研究思路。然而，以上兩代生物雷達語音探測技術存在采集的語音信號高頻分量不充分，可懂度低等問題。因此，本課題組自2013年開始，將一種發射頻率為94 GHz的生物雷達應用于語音信號探測[40]。其收發前端框圖如圖3所示。

圖3 94 GHz雷達系統收發前端框圖Fig. 3 Block diagram of transceiver front-end for the 94 GHz radar system

該94 GHz生物雷達收發前端系統的主要由介質振蕩器、倍頻器、帶通濾波器、鎖頻放大器、平衡混頻器、低噪聲放大器、功率放大器和功分器以及收發天線組成。系統工作的基本原理如下：由介質振蕩器發射出頻率為7.23 GHz的本振信號，經功率放大器和功分器后注入發射和接收模塊，在發射模塊，經倍頻器(×13)倍頻后得到94 GHz的高頻信號，然后被發射天線發出，經人體喉部微動調制將信號反射。在接收模塊，介質振蕩器發射的7.23 GHz本振信號經倍頻器(×12)倍頻后得到86.7 GHz的高頻信號，此高頻信號與接收天線接收的高頻信號進行混頻得到7.23 GHz的中頻信號。然后將得到的中頻信號經低噪聲放大器放大后與本振信號混頻，得到I和Q兩路輸出經A/D采集后進入電腦，即可獲得語音信號。

該雷達系統收發前端工作參數如表3所示。

表3 94 GHz生物雷達系統工作參數Tab. 3 Working parameters of the 94 GHz radar system

5.2 生物雷達語音探測性能對比分析

為對比分析上述3種體制生物雷達語音探測系統的探測性能，采用一名男性對象在安靜的環境下用耳麥進行錄音，錄音語句為“第四軍醫大學”，為了保證在相同實驗環境，相同距離，聲源發音的一致性，利用體積為15 cm×12 cm×20 cm的音箱播放錄音語句，并在聲源距采集系統2 m和10 m處與麥克風同步采集語音信號。實驗中，聲源需要與采集系統的天線中心保持同等高度，并用激光筆調整雷達天線的方向，使其中心對準聲源。

圖4是4種語音探測系統采集的2 m處語音信號的時域波形和語譜圖。其中圖4(a)，圖4(e)是麥克風語音信號，圖4(b)，圖4(f)是零差拍雷達語音信號，圖4(c)，圖4(g)是超外差雷達語音信號，圖4(d)，圖4(h)是94 GHz雷達語音信號。由圖4可以看出，4種語音探測技術都可有效探測到2 m處的語音信號。此外，從時域波形和語譜圖都可以觀察到麥克風采集的語音信號包含大量的噪聲，語音信號信噪比較低。相比麥克風語音信號，雷達語音信號所含噪聲較小。由此可以看出，生物雷達語音探測技術相比麥克風語音探測技術具有較強的抗聲學噪聲干擾能力。

圖5是4種語音探測系統采集的10 m處的語音信號的時域波形和語譜圖。其中圖5(a)，圖5(e)是麥克風語音信號，圖5(b)，圖5(f)是零差拍雷達語音信號，圖5(c)，圖5(g)是超外差雷達語音信號，圖5(d)，圖5(h)是94 GHz雷達語音信號。圖4和圖5對比發現，隨著探測距離的增加，4種語音探測系統都丟失了部分高頻分量，但是仍然可以獲取到語音信號。同時，還可以看出，94 GHz雷達所含的噪聲信號相對于34 GHz兩種體制生物雷達明顯較小。這是由于94 GHz雷達的波束角為1°，而34 GHz生物雷達的波束角為9°。也就是說94 GHz雷達具有更強的方向性，因此其抗周圍聲學噪聲干擾較強。此外，由于發射頻率越高，回波信號的相位變化越大，所探測的微動信號的靈敏度越高。圖4與圖5的結果還顯示出超外差語音探測雷達所含噪聲較零差拍雷達較小，這是由于超外差體制雷達接收器可以減小直流偏置和1/f 噪聲的影響。

圖4 2 m處語音信號的4種時域波形和語譜圖Fig. 4 The waveforms and the spectrograms of a speech material (2 m)

圖5 10 m處語音信號的4種時域波形和語譜圖Fig. 5 The waveforms and the spectrograms of a speech material (10 m)

綜上所述，生物雷達語音探測技術具有較強的抗聲學噪聲干擾的能力，能夠非接觸有效地探測遠距離語音信號。

6 展望

生物雷達技術已在災害救援、城市反恐以及臨床生命體征監測等場合得到應用，而將生物雷達技術應用于語音探測領域仍是一項較新的研究。生物雷達語音探測技術為語音信號的獲取提供了一種新途徑，該探測技術在一定程度上彌補了麥克風等傳統語音探測技術的缺點，具有探測距離遠、方向性好、抗聲學噪聲干擾能力強等優點。

生物雷達語音探測是涉及生物雷達、人體語音及微弱信號檢測等多個學科的前沿交叉研究領域。生物雷達技術在語音探測方面的研究主要有2個方面：一是語音信號的探測；二是發音器官振動信號的檢測。從國內外研究進展來看，目前用生物雷達進行語音信號探測及發音器官振動信號的接觸檢測方面的研究已取得一定成果。然而，在發音器官振動信號的非接觸檢測方面的研究還未見文獻報道。因此，利用生物雷達語音探測技術進一步研究發音器官振動信號的非接觸檢測具有重要意義。此外，生物雷達語音探測技術在發音器官的疾病診斷、嗓音檢測、語音識別、語音合成、語音編碼等領域具有重要的應用前景。

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Advancements in Bio-radar Speech Signal Detection Technology

Chen Fuming①Li Sheng②An Qiang①Zhang Ziqi①Wang Jianqi①

①(School of Biomedical Engineering, Fourth Military Medical University, Xi’an 710032)

②(College of Control Engineering, Xijing University, Xi’an 710123)

Speech signal acquisition is of great significance for human communication. Bio-radar technology has many advantages, such as it is noncontact, noninvasive, safe, highly directional, highly sensitivity, immune to strong acoustical disturbance and penetrable. This technology has important applications in the field of speech detection. In this paper, we first review the developmental history of speech detection technology, and then summarize the status of bio-radar speech detection technology. The basic principles of a bio-radar in detecting speech signals are given, and the performance of three types of bio-radar speech detection systems are compared in this paper. Finally, the potential applications of bio-radar speech signal detection technology are prospected. Key words: Bio-radar; Speech detection; Speech signal; Acoustic sensor

TN957.51

A

2095-283X(2016)05-0477-10

10.12000/JR16099

陳扶明, 李盛, 安強, 等. 生物雷達語音信號探測技術研究進展[J]. 雷達學報, 2016, 5(5): 477–486.

10.12000/JR16099.

Reference format: Chen Fuming, Li Sheng, An Qiang, et al.. Advancements in bio-radar speech signal detection technology[J]. Journal of Radars, 2016, 5(5): 477–486. DOI: 10.12000/JR16099.

2016-09-13；改回日期：2016-11-02；

2016-11-16

*通信作者：王健琪 wangjq@fmmu.edu.cn

國家自然科學基金(61327805, 61371163)，陜西省工業科技攻關(2016GY-058)

陳扶明(1989–)，男，甘肅人，第四軍醫大學生物醫學工程學院博士研究生，研究方向為生物雷達語音信號探測、生物雷達生理信號檢測。

E-mail: cfm5762@126.com

李 盛(1972–)，男，副教授，博士，碩士生導師，研究方向為生命信息的獲取及處理。

E-mail: sheng@mail.xjtu.edu.cn

安 強(1990–)，男，甘肅天水人，第四軍醫大學生物醫學工程學院博士生，研究方向為非接觸生理信號檢測和穿墻成像等。

Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China (61327805, 61371163), The Key Industrial Science and Technology Program of Shaanxi Province, China (2016GY-058)