雷达生命探测仪

生命探测仪

之雷达生命探测仪原理及其应用

生命探测仪是借着感应人体所发出超低频电波产生之电场(由心脏产生)来

找到"活人"的位置。配备特殊电波过滤器可将其它动物，诸如狗、猫、牛、马、猪等不同于人类的频率加以过滤去除，使生命探测仪只会感应到人类所发出的频率产生之电场。仪器配备两种不同侦测杆，长距离侦测杆侦测距离可达500公尺，短距离20公尺。人体发出的超低频电场可穿过钢筋混凝墙、钢板。仪器在碰到上述障碍物时，侦测距离会减少，但只要操作者向前靠近侦测地点，仍可精准地找到欲搜寻的人体目标。

一、生命探测仪的种类：

目前所知的生命探测仪按原理结构可分为：雷达波探测器、视频探测器、音频探测器等。

1.音频探测器：

①.声波音频探测器

原理:通过获取在空气中传播的微弱声波并放大信号来探测目标。

②.震动波音频探测器

原理:通过震动探头拾取并放大地面传来的震动波来探测目标

两者的共同特点就是：价格较低，比较简单易用。

局限性：现场需要有一定的孔洞和裂隙才能伸入探测设备；或只适用于浅表层、大空间的探测；在下雨或有消防用水的情况下会受到一定的环境干扰。

2.视频探测器

原理:利用可见光或非可见光，通过CCD传感器摄像转送到显示屏成像。

有视频形象化，直观简单、易用、价廉

一般在使用中需要线缆传输音频信号，或缝隙孔洞。

3.雷达波生命探测仪

原理:由雷达天线定向集中地发射电磁波，该电磁波能穿透混凝土墙壁、碎石瓦砾等，与人体接触后反射并产生变化。由于这种变化受人的身体活动、呼吸甚至心跳活动的影响，反射后变化了的电磁波被接收器接收，经过过滤背景干扰，某些特有的波谱经计算机软件分析处理，在显示屏显示。

特点：具有易携带、移动快、无需与物体接触的特点，无需由孔洞、裂隙等进入，可在被各种物质隔离覆盖的情况下探测到被困者。

二、雷达生命探测仪具体原理：

无线探测发射器首先发射雷达波，雷达波可穿透普通的建筑墙体和碎石等材料，到达最远6米的被测目标。目标物的移动或呼吸心跳等使雷达波产生一定的改变，并把变化后的雷达波通过天线发送回掌上电脑上。经过电脑内专业软件的数据处理，得出相应的波形图及信号显示，从而判断被测范围内是否有幸存人员。

在操作该探测雷达时，要确保掌上电脑与无线探测发射器之间的距离在

1.5-15米范围内，并保证在距探测器天线6.1米的范围内没有其他可疑的移动。该设备通常能够在3分钟之内在有效空间范围内完成搜寻，并进一步定位被困人员。

图1.雷达生命探测仪工作原理图

图2.无幸存者时波形

图2.无幸存者时波形

图3.有幸存者时波形

图3.有幸存者时波形

图4.(a) 人体呼吸信号的时域波形; (b) 狗呼吸信号的时域波形; (c) 人体呼吸信号的功率谱; (d) 狗呼吸信号的功率谱。

图5.(a)人体呼吸信号的时频域三维图形(b)狗呼吸信号的时频域三维图形

怎样区别人和动物？

区别人体和动物的分析方法：时频分析。

时频分析是近年来发展起来研究非平稳信号的一种有效方法, 在生理信号分析中得到了广泛的应用。该方法通过在时频平面上表示信号的时变特征, 能够反映出信号的频率特性随时间的变化, 其中短时傅立叶变换因其概念简单、方法有效而得到广泛应用。本文利用短时傅立叶变换方法对人体和狗的呼吸信号进行分析, 并通过奇异值构造特征矢量, 实现对人体和狗的识别。

生命探测雷达发射的电磁波，采用了超宽带雷达非接触式生命特征提取技术，可穿透非金属介质照射到人体，雷达波被人体生命活动（人的体动和呼吸）所调制并被反射，这样雷达反射波中就包含有人体生命信息，雷达接收机接收含有这些信息的反射波后，对其信号进行解调、放大、滤波，经过A/D转换器转换成数字信号，后送至信号处理器，由信号处理器对数字信号进行特殊的生命信息分析处理，提取出人体生命特征信息，最后由计算机进行智能判断，并对分析判断的结果进行显示，从而实现“生命探测”的功能。

三、雷达生命探测仪系统构成：

1.救雷达主机

天线、发射机、接收机、信号预处理机、信号采集板、前端信号控制系统、电源系统等，主要完成电磁波的发射和接收，对接收的信号进行前期处理，以及探测数据的通讯等。

2.显示控制器

通过显示控制器对搜救雷达主机实施远距离无线操纵与控制，并显示搜救探测结果。

3.支撑配件等。

四、雷达生命探测器优点：

对比常规的生命探测手段，如音频探测、视频探测、红外热成像探测、搜救犬搜索等，雷达生命探测仪具有以下优点：

1. 可有效穿透各类障碍物进行探测，穿透障碍物的厚度可达数米甚至数十米；

2. 探测过程不受外界杂音、光线、温度等环境因素的影响；

3.对于生命体，只要有呼吸、心跳、体动等生理特征，即可被成功探测到，所以不仅对动目标可成功探测到，对静止的生命目标也有极佳的探测效果；

4.对比搜救犬等动物搜索方式，雷达生命探测仪作为一种电子设备，连续工作时间长，不受体力、心理等因素限制，训练、战备简单等。

五、雷达生命探测器性能指标：

1.穿透能力：搜救雷达主机穿透砖混结构实体墙：1m，对综合类废墟探测深度达12 米；

2.探测距离：在空旷环境下非接触探测的有效距离不应小于35m；

3.无线通讯能力：可实现100米

4.工作温度：－10℃～+50℃；

5.储存温度：

搜救雷达主机：－20℃～+60℃；

显示控制器：－10℃～+50℃。

6.时间适应性：展开时间≤1min；

目标响应时间≤3s；

撤收时间≤1min；

7.结果显示：直观显示被测目标的具体位置；

8.电源：可充电大容量内置锂电池，保证系统连续工作>8小时；