生命信息提取基本流程是由雷達前端檢測電路輸出信號經(jīng)預處理后,進行A/D轉(zhuǎn)換,然后送計算機處理。在雷達式生命參數(shù)探測系統(tǒng)中,動目標干擾對后續(xù)處理影響很大,因此,首先采用跟蹤干擾譜峰的濾波算法,對動目標干擾進行抑制,將動目標干擾的影響降到最小。然后,信號分兩路并行處理,一路采用神經(jīng)網(wǎng)絡的模式識別算法,對探測目標進行識別,以確定探測區(qū)域內(nèi)是否有人存在。另一路行基于FFT的頻域積累,估計出生命信號的頻譜范圍,并進行小波變換,分離出呼吸信號。以進一步對生命目標進行辯識。
技術指標與實驗
研制的超寬譜雷達式生命探測儀,其天線采用介質(zhì)耦合屏蔽型;天線中心頻率為500MHz;時窗為1—5000ns可調(diào);最小時間分辨率為 ≤10ps。能探測到靜止存活人員的呼吸、體動信號;自由空間探測距離£30M;能穿透鋼精混凝土結構,廢墟(有空間、間隙)探測深度£10M;可測距,距離分辨率達10cm;具有一定的區(qū)分人和動物的能力;工作溫度可達-20 ~40°C。重量£10Kg,可單人攜行;電池供電,電池(可充電)連續(xù)工作時間≮4小時。操作簡單,可提供良好的人機界面,設備自動給出智能探測結果,并標注目標所在的方向和距離,為搶救存活者提供直觀、明了的重要信息。
在第四軍醫(yī)大學生命探測實驗場地進行了測試,該實驗場模擬墻體為實心磚、空心磚和混凝土混合結構,墻厚2米,天線距目標為3米,測試人員采用躺姿并靜止正常呼吸。探測儀快速自動探測到生命目標,并顯示其距離。
在北京某地震實驗場地也進行了測試測試。在模擬粉碎性坍方場地。被測試人員從豎井中進入探測區(qū)域,并靜止,探測儀成功探測到目標。在廢墟的側(cè)面探測時,被測試人員斜靠在斷墻面上并靜止,探測儀成功探測到目標,目標距離為5米左右。在模擬高層建筑倒塌場地。六塊各20cm厚鋼筋混凝土預制樓板疊放在一起,被測試人員靜止躺在下面,探測儀成功探測到目標,深度約2米左右,說明這種生命探測儀具有很強的穿透能力。在測試現(xiàn)場,工作人員可以在工作現(xiàn)場附近,不必撤離,只要相對保持靜止即可,說明這種生命探測儀具有好的抗干擾能力。
結果與討論
從實驗情況看,超寬譜雷達式生命探測儀具有以下顯著特點和優(yōu)勢。
?。?)穿透能力強。 該探測儀輻射信號的頻譜分量主要分布在VHF和UHF頻段上,這些頻段的電磁波穿透能力都較強。使得這種生命探測儀在穿透探測上具有很強的優(yōu)勢。
(2)作用距離精確。 該探測儀距離門可在很大范圍內(nèi)滑動,這樣就可實現(xiàn)對固定距離的目標進行探測,把該距離范圍內(nèi)的目標檢測出來。距離分辨率可達10cm。從而方便的對目標定位,非常有利于挖掘救護。
?。?)抗干擾能力強。 該探測儀對其它電磁信號的抗干擾能力是通過積分電路實現(xiàn)的,如正弦干擾信號通過多次積分后,其輸出可為0;對運動目標的抗干擾能力可通過距離門來提高,距離門以外的干擾無法進入信號處理通道。
?。?)具有多目標探測能力。由于其測距能力,因此,可實現(xiàn)多目標的探測。
?。?)探測靈敏度高。由于采用了生物醫(yī)學信號處理技術,因此,可以探測到臥姿(包括側(cè)臥、俯臥等)情況下,靜止人員的生命特征,如呼吸、體動等。從而使該儀器在生命探測中,具有了很強的實用價值。
超寬譜雷達式生命探測儀正是具備以上的特點,使它在生命探測領域,具有廣泛的應用前景。它和其它生命探測儀相比,更實用化,因此,受到用戶和研究者的關注,成為研究熱點。目前,國際上這種產(chǎn)品還比較少見,相信它的使用,將使我們的災后應急搜救能力得到進一步提高,將會有更多的寶貴生命得到及時救護。