隔墙探人技术(总7页)

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隔墙探人技术
学科专业：武器系统与工程（自动武器）学生姓名：王暄
学生学号： 1101510304 指导老师：周克栋
隔墙探人技术
一般的光电设备，诸如可见光、红外和微光夜视设备都可以用来探测人员的位置。

但这些设备不能探测隐藏在混凝土墙、金属门等遮蔽物后面人的位置。

目前已研制出基于雷达探测、静电场和超低频电磁能等原理的多种隔墙探人系统。

隔墙探人技术已被美军应用于伊拉克城区巷战，犹如士兵长了第三只眼，能较早地发现隐蔽在墙后的敌人，极大提高了士兵的侦查和生存能力。

概念
穿墙探人技术是利用人体静电场、雷达生命特征信号监测、超宽带雷达原理等，来研究障碍物（一般指墙面或废墟）后有无生命现象的一种探测技术。

它主要根据人区别于动物或环境的某些特征来判断障碍物后有无活着的人员。

在城市巷战和反恐、防暴等特殊作战行动中，能否洞察先机，有效探测房间内或墙壁后的敌方目标位置等信息将对作战行动结局产生较大影响。

受城市巷战和反恐、防暴等作战需求的强烈牵引，现代隔墙探人技术获得了飞速发展。

军事需求分析
穿墙雷达是拓展人类视野的一大利器，是一种对非透明介质后进行探测的典型系统，在军事，反恐，灾难救援等方面有其独特的优势及应用前景。

军事：城区巷战中探测隐藏在建筑物内的敌军，在野战中，探测障碍物后有无敌军，对战场救护其辅助作用，特别实在伊拉克战争之后，各国越来越多清楚的认识到城区巷战已成为未来的一种重要形式，如何在城区想战中提高作战人员对周边环境（建筑物、堡垒和地下掩体等）的态势感知、侦查与探测的能力已成为各国军队的迫切需要。

反恐：反恐人员利用穿墙雷达对建筑物内的恐怖分子和人质进行探测、定位、跟踪和状态分析。

随着反恐斗争的不断深入，能否有效地对隐藏在建筑物内的恐怖分子和人质进行精确定位将很大程度上决定了人质营救以及反恐的成功率。

警戒：对未经许可入侵人员的探测，事先报警，可以有效防止重要物品丢失。

安检：对危险物品的远距离探测，可以解决很多情况下不便进行近身探测的矛盾。

救灾：灾害废墟人员的搜索与救援，通过对废墟进行生命的探测与生命迹象的定位等可以省去很多不必要的挖掘，为受灾者赢得更多的时间和抢救机会，在“5.12汶川地震”中，穿墙雷达发挥了极其重要的作用。

因此，穿墙雷达相关技术的研究无论在军事还是民事领域都具有重要的现实意义。

国内外发展
对穿墙雷达的研究是从二十世纪九十年代才兴起的，经过二十多年的发展已经逐步形成了以射频技术（RF）、超声波（Acoustic）技术、X射线技术、红外线技术等技术为主要手段的穿墙探测方法，基于各种技术的样机有的已经开发出来，有的已经进入实用阶段。

目前，国外国外非常重视穿墙雷达技术的研究，其中以美国、加拿大、俄罗斯、以色列等为典型代表。

他们已经在穿墙技术取得突破性进展，各种样机、实验系统以及普及了的非常成熟的系统已经出现了。

下面列出集中典型代表：
美国“手电筒式雷达”
美国佐治亚技术研究所利用雷达生命特征信号监测技术，研制出的“手电筒式雷达”(因其外形类似手电筒而得名)，可探测由于心跳或呼吸产生的人胸部的微小运动(只要隐藏者胸部有几毫米的运动就能被探测到)，并具有自动识别人体功能。

“手电筒式雷达”系统可探测到位于水泥墙、木墙、钢门以及树丛后的人员，探测距离30—50米，穿透2～3米实体砖墙后可探测10米以内的人员目标。

该装置目前只能固定使用。

美国的“隔墙探人器”
美国为其特种兵生产的隔墙探人器。

该系统重O．45千克。

用9伏电池供电，可用34天．在风速小于9米／秒条件下均能正常可靠使用。

它主要由一个
模块化的天线阵列构成，其中包括角反射器、引向器和放大器。

使用时，只需手持该装备指向可疑方向，并对四周扫描，当扫描到人体信号时，“探人器”的静电场与人体静电场产生引力，将“探人器”天线拉向静电场最强的方向。

这个方向就是敌人隐藏的方向。

试验表明，该系统的探测距离与遮蔽物性质和操作手的变动有关。

试验显示当被探测人员在遮蔽物如墙壁后面时，探测距离仅比无遮蔽物时降低10％~20％。

由于每人产生的静电场不同，其探测效果也会略有差别。

“探人器”还可以根据需要定制，用于探测其他有生命和无生命的目标。

美国的Xaver800
美国CAMERO公司开发的Xaver800是一款利用雷达3D成像技术的穿墙探测雷达，其能够对人物、犬类等进行高分辨率实时3D成像，最终给出目标个数，方位，更能对房间的形状（包括地板、天花板、桌子等固态静止物体）进行3D 成像，更能看出来目标正在做什么事情。

比如，能够清晰的看到一位人质坐在椅子上，其中一个恐怖分子，正用枪指着他的头。

Xaver800仅重15kg,47×47×15cm大小，一个成年人就能非常轻易的搬走，并且前面的天线部分和后面处理显示部分可以直接连起来，也可以通过最长不超过30m的电缆来连接方便远程操控。

工作时可以放置在离墙最远8m距离的任何位置上，当然离墙稍远效果更好。

其早期产品与2007年进行入市场，现在已经在多个国家的军队、执法机构装备。

英国的穿墙雷达
而英国剑桥大学在2003年就已经推出其第一款穿墙雷达，该雷达的带宽为20GHz，能够在穿透40cm厚的墙体后探测达15m远的距离，在2005年，剑桥大学又推出一款名为Prism200的穿墙雷达，该雷达已经具备三维成像能力，是当今主流穿墙雷达产品的代表之一。

美国的RadarVision系统
美国的TimeDomain公司于1998年推出了他们的第一款穿墙雷达RadarVision1000，它采用超宽带技术和一发一收天线，系统工作时，雷达依靠硅—锗专用集成电路构成的时间芯片发射和接收脉冲，并有相关芯片将脉冲积聚成波形，经处理器分析后最终在显示器上以红色暗影的形式，将墙壁另一侧
的目标显示出来。

可穿透一般墙壁，但只能提供距离维信息。

直到2002年，该公司又推出了RadarVision1000的升级版—RadarVision2000，它采用了收发天线阵列，可实现二维成像。

在RadarVision系列的基础上，该公司继续推出了SolidVision系列，其中的SV2000A1就是一种编写超宽带雷达。

但但其探测距离不够理想，而且分辨率不高。

俄罗斯的“RASCAN”系统
俄罗斯的Remote Sensing Lab 设计了“RASCAN”系统，其工作频率在1~10GHz，可以远距离探测10m厚混凝土墙壁后的活动目标。

国内研究动态
在国外做穿墙雷达研究的同时，国内也越来越认识到穿墙雷达的重要性，紧随国际潮流，展开了一系列的穿墙雷达的研究。

2005年，我国研制的“警视”系列隔墙探测雷达，利用了雷达生命特征信号监测技术了，可隔墙扫描探测并给出探测区域内人员的大致位置和分布情况。

“警视一Ⅱ”探人雷达是专为公安、武警等部门的特种需求而设计研制的，主要用于在建筑物内隔墙(厚度小于国家建筑标准24厘米的砖混结构墙体)探测用常规方法难以发现的活人。

如隔墙探测、监视室内人员；警察破门前，可探测室内罪犯状况等。

可以在一定距离内穿透一定厚度的墙体探测到静止人员的呼吸、体动信号，从而实现隔墙探人的功能。

“警视一Ⅲ”探测雷达是其最新型号，探测距离远，穿透能力强，不仅可以穿透非金属遮挡物探测是否有人员活体存在，并能在电脑终端精确显示其所处距离。

此外还可纵向跟踪人员的运动情况并显示其运动轨迹。

该探测雷达在穿透0．5米厚钢筋混凝土或砖混墙体后。

还可以探测到15米以内的人员目标，距离分辨率小于10厘米。

系统视场为120度，总重量小于10千克。

电池(可充电)供电可连续工作两小时。

电子科技大学从2005年开始展开了对穿墙雷达的探索研究，经过几年的努力和大量的实验，现已经生产了步进频超宽带穿墙雷达样机，该雷达工作在1~20GHz能穿透40cm厚的一般水泥墙，实时给出目标的个数，方位，距离信息，实现目标跟踪成像等，有效探测距离可达15m。

南京理工大学根据穿墙生命探测的特点，提出了基于正弦调制，扩频连续波体质的穿墙探测方案，研制完成了该探测器的实验系统，并且进行了相关实验研究。

国防科技大学对穿墙雷达回波进行了建模，提出了基于小波变换的方法对雷达信号进行处理，并采用超宽带冲击波体质，对非金属墙壁后的人体目标进行检测，探测距离3~5m.。

另外中国电子科技集团公司第三十八研究所也在积极进行穿墙雷达相关研究，目前已经取得相当的成绩。

应用方向
穿墙探测在目前来说，是一个非常有前景但也颇具挑战性的问题。

前景在于，目前很多场合都迫切需要一种设备能够实时准确地发现障碍物后面感兴趣的目标，并且这种信息越来越细节越好，然而，虽然理论上利用回波来探测可行的，实际上由于种种因素，如环境因素、空气湿度、墙体厚度、墙体结构、墙体材料等得限制，大大增加了穿墙探测的难度。

穿墙探测本身就是一个比较难得问题，因为墙体的厚度、材料、温度、湿度等环境因素千变万化，要在如此复杂的一个背景下面提取出人们感兴趣的信息本身就很困难，想要精确提取更难，这导致了基于多种技术手段的穿墙雷达的产生，比如超声波、毫米波、X射线、红外线等技术，以用来对付不同环境下的干扰，适用于不同环境。

这虽然为穿墙雷达提供了部分解决思路和技术途径，然而这些技术本身也存在这样那样的不足，例如：超声波雷达的传感器特别容易受温度、湿度和噪声的影响，穿透性能很差；毫米波雷达虽然对一些非金属介质如塑料、木板等有一定的穿透力，但对于国内非常普遍的混凝土和砖块结构的墙穿透效果很差；X射线虽有较强的穿透能力，但对人体有害，会威胁到人类的健康。

所以超宽带雷达在穿墙探测方面就脱颖而出：一方面其发射的超宽带信号具有高的距离分辨率，有利于目标的检测和定位；另一方面其发射的超宽带信号具有相对较低的工作频率，而且带宽很宽，所以该频段的电磁波可以穿透多种类型的墙壁，
能够保证雷达在有较强的穿透能力的同时还具有较大的作用距离，具有独特的优势。

发展趋势
穿墙雷达最近几年的主要发展趋势还是向小型化，便携式，低能耗，易使用，多功能方面发展最小的穿墙雷达小到如手电筒大小。

其系统模式主要由天线、收发信机、数据采集（ADC）、数据处理（DSP）、显控平台（ARM）组成，其中现场可编程门阵列（FPGA）因其灵活、高速、兼有ASIC和DSP的优点，越来越受到人们的青睐。

同时，FPGA里面的资源越来越多，现阶段的高端FPGC 都集成ARM和DSP核，按照这个发展趋势，以后的便携式雷达系统很有可能仅用一个高端的FPGA芯片就可以完成。

结束语
通过隔墙探人系统资料的查阅，加深了我对隔墙探人系统的认识，对当前的主要隔墙探人原理和系统有了一定的了解。

我相信经过这样的积厚薄发一定能对我在今后对武器系统方面的研发和设计上有很大的帮助；同时也只有像这样时刻了解国际上隔墙探人系统的研发动态，我们才能在吸收国外的先进思想下自主研发出我们中国人自己的隔墙探人系统，才能让我国的国防军队克敌制胜，才能为我国的国防事业贡献力量。