基于超低频电磁波的穿墙生命探测技术

国外穿墙雷达技术原理

Ground-penetrating radar (GPR) is a non-destructive technology

used for detecting objects or voids beneath the Earth's surface.

地质雷达是一种非破坏性技术，用于检测地表下的物体或空洞。

It works by transmitting high-frequency electromagnetic pulses into

the ground and then receiving the reflections from subsurface

structures.

它通过向地下发射高频电磁脉冲，然后接收地下结构的反射来工作。

These reflections are then used to create a detailed image of the

subsurface, allowing for the identification of buried objects or

geological features.

然后利用这些反射来创建地下的详细图像，从而可以识别埋藏的物体或地质特征。

In the field of archaeology, GPR has been instrumental in locating

buried artifacts, ancient structures, and even lost civilizations.

在考古学领域，地质雷达在定位埋藏的古物、古代结构甚至失落的文明等方面发挥了重要作用。

The technology has also proven to be invaluable in the construction

industry for detecting underground utilities, voids, and potential

超宽带穿墙雷达成像原理

今天来聊聊超宽带穿墙雷达成像原理。你看啊，在生活中我们有时候会觉得眼睛不够用，比如说你想知道墙那头有啥，眼睛可看不到。但是超宽带穿墙雷达就像是有了一双“透视眼”，能够透过墙看到后面的物体成像，可神奇了。

超宽带穿墙雷达的原理呢，我也是研究了一阵子才略懂皮毛的。首先，它会发射出超宽带的脉冲信号，这个超宽带信号就像是一阵超级复杂的声波，这个脉冲的频率范围特别宽。比如说，普通的声音只是在一个小的频率范围内，而这个超宽带就像是从低沉的大鼓声到尖锐的哨子声这个超级大的频率范围组合起来的一种信号。

说到这里，你可能会问，这个信号发出去，怎么就能成像呢？这就要说到信号的传播和反射了。这个信号碰到墙以及墙后面的物体，就会反弹回来。咱们打个比方吧，这就像你在一个黑暗的屋子里丢出很多弹力球（代表超宽带脉冲信号），屋子里面有各种形状的家具（代表墙后的物体），球打到墙上或者家具上就会弹回来。

超宽带穿墙雷达接收到反射回来的脉冲之后呢，就可以根据信号的时间延迟、强度变化等信息来判断物体的位置、形状和材质。因为不同的物体、不同的距离会对信号造成不同的影响。就像是不同的家具对弹回来的球影响不一样，柔软的沙发可能对球的反弹方向有很缓和的改变，而硬邦邦的桌子可能会让球直接以一个很锐利的角度弹回来。

这背后其实是有不少理论支持的。比如说电磁波传播理论，超宽带信号就是一种特殊的电磁波。它在不同介质中的传播速度和电波衰减程度是不一样的。墙相对真空或者空气是一种更复杂的传播介质，而墙后面不同的物体也是不一样的介质。

超宽带穿墙雷达在实际应用的案例也不少。消防队员在着火的建筑物搜救幸存者的时候，如果烟雾很大根本看不见屋里情况，这个时候超宽带穿墙雷达就可以扫描各个房间，看看哪里有生命迹象，因为人体和周围的废墟等物体的反射特性是不一样的。还有在军事上的城市巷战之中，可以探测建筑物内部敌人的分布情况，有助于制定作战计划。

“隔墙有眼”的穿墙透视技术

作者：暂无

来源：《检察风云》 2020年第22期

文·图/沈臻懿

开启“墙后世界”的透视外挂

不少热衷于第一人称射击类网游的玩家可能都碰到过这样的情况，正当你在游戏中手持武器藏在对手墙后“伺机而动”时，莫名其妙就被对手给“爆头”了。原来，由于游戏“透视外挂”的存在，令对方拥有了能够穿墙透视的超能力。

科学家们对于穿墙透视的兴趣，最早可追溯至1895年德国物理学家伦琴发现X射线之时起。如今，X射线在放射医学领域，在机场、火车站、地铁站安全检查等领域中的应用已极为普遍。那么，该技术用于穿墙透视是否可行呢？科学家们经过实验发现，要想利用X射线的穿透力来透视墙体难度较大。此外，X射线还具有强致癌性，在使用时需充分考虑到安全防护问题。

上述现实短板，无疑阻断了X射线的穿墙透视之路。那么，有没有一种既方便、安全，又功能强大的穿墙透视技术呢？从实用性和便利性的角度而言，真正意义上的穿墙透视设备应当体积小巧且便于携带，只需要将设备贴于墙体外侧，就能进行扫描，并可在视屏上看到墙内的影像。而今，穿墙透视技术已从幻想走进现实。

穿墙透视利器的问世

城市反恐或人质营救等行动中，令执法人员最为头疼的事情，恐怕就是隐蔽在墙体后的不确定因素。在这些行动中，敌我双方之间的距离往往只有一墙之隔。如果有穿墙透视技术作为“开路先锋”助力探测墙体后的敌方位置，执法人员就可以对敌方进行定位与跟踪，在不打草惊蛇的前提下，掌握人质所处位置，从而增大营救行动的成功概率。

当前，经过科学家们的不断研发，各类功能不一的穿墙透视利器已纷纷问世——

脉冲电波穿墙透视技术

脉冲电波有着极强的穿透性，无论是混凝土、木材，还是砖块砌成的墙体，都可被其轻而易举地穿透。加之脉冲电波自身较难被仪器设备所探测，且能够在较广泛的区域内工作，这也在一定程度上保证了反恐、营救等行动的隐蔽性。

基于穿墙雷达对目标成像的研究

基于穿墙雷达对目标成像研究

在20世纪90年，美国军队将隔墙探测技术作为新《联合城区作战条令》重点研究的三大关键技术之一，并作为美国国防部先进研究项目局的重要研究项目之一，而超宽带穿墙雷达特性优良，因此被广泛的应用于军事领域。穿墙雷达是利用电磁波的穿透能力，发射电磁波穿透非金属建筑材料，并分析接收天线收到的回波信号，对墙后或封闭环境中的隐藏目标进行成像。由于超宽带穿墙雷达能够实现墙后隐藏目标的定位和探测，在反恐斗争中，可以实时地了解恐怖分子的分布情况以及人员的精确定位，这可以有效的提高营救人质的几率；在城市巷战中，利用超宽带穿墙雷达可以快速的探测隐藏在建筑物内的敌军分布，以便我军做出正确的部署；在各种灾难救援中，超宽带穿墙雷达还能够探测人的心跳、呼吸等微弱信号，从而能够使救援队伍能够快速、准确的进行救援工作。因此在穿墙雷达目标定位和成像方面所做的研究对丰富该领域具有积极的意义。

超宽带信号具有一个很大的带宽，而雷达信号的距离分辨率为/(2)RcB，它与信号带宽成反比，因此可以得出超宽带雷达信号具有很高的距离分辨率，这对目标的识别、检测和成像具有非常重大的意义，正因为此近年来超宽带雷达一直是该领域的研究热点。除了具有高距离分辨率以外，超宽带雷达还具有如下一些优势：

一、超宽带雷达信号具有强的穿透能力，能够探测非金属室内环境中的隐藏目标和地下介质中的物质，因此近几年被广泛的应用于室内感知和探地雷达相关领域。

二、超宽带雷达信号抗干扰能力强，具有比较好的隐蔽性。一方面它具有极低的能量密度，如果要对其进行干扰，必须要加大干扰信号的带宽，但是这会导致干扰信号的功率谱密度降低，从而使干扰效果降低；另一方面超宽带雷达信号与传统的窄带雷达信号之间具有很小的干扰，很难被侦查，因此被广泛的应用在军事领域。

三、超宽带雷达具有对目标的感知能力。在雷达所接收到的超宽带反射信号中，不仅包含了目标的位置信息，还包含了目标的形状和电特性参数等信息，从而通过一些信号处理技术，可以从超宽带回波信号中反演出目标的位置、形状以及电特性参数等信息。

生命探测仪—研究现状

这次大汶川地震中数百万房屋被震塌，十几万人被压埋在倒塌的房屋下面，尽快抢救被压埋的幸存者成为开始救灾的第一位紧急任务，但是由于房屋倒塌现场的各种复杂情况，许多被深埋的幸存者无法主动把呼救信息传递上来，在这种地震灾害中就急需一种被称为生命探测仪的信息检测技术。

生命探测技术是近代发展的一项新技术，主要用于废墟中发现存活者及寻找清理战场时的伤员。传统的方法一般应用光学、红外线、无线电、卫星定位技术、声波等技术进行探测。红外生命探测技术利用了人体的红外辐射特性，人体的红外辐射能量较集中的中心波长为9.4μm，人体皮肤的红外辐射范围为3～50μm，其中8～14μm占全部人体辐射能量的46%，这个波长是设计人体红外探测仪的重要的技术参数，决定了人体与周围环境的红外辐射特性不同与差别，探测仪可以用成像的方式把要搜索的目标与背景分开。声波振动生命探测仪应用了声波及震动波的原理，采用声音/振动传感器，进行全方位的振动信息收集，可探测以空气为载体的各种声波和以其它媒体为载体的振动，并将非目标的噪音波和其它背景干扰波过滤，进而确定被困者的位置。但这些技术都有各自的局限性，无法有效地探测到埋藏在废墟、瓦砾或建筑物下的人员。

随着无线电技术的迅猛发展，根据 HAETC(Hughes Advanced

Electro-magnetic Technology Center)对电磁波在多种介质中的穿透特性的测量研究可知：在低频段，在 l～10GHz范围的电磁波在穿过混凝墙壁时衰减很小，并且随着频率的降低，衰减也在减少，其中在8GHz时衰减大约为 l0dB，在2GHz时衰减将下降到5dB以下【1】。因此，低于10G 的频率适合对砖块和混凝土构筑的墙壁进行穿透探测。所以微波多普勒雷达被用于探测几米厚的墙体后探测数十米距离幸存者的呼吸、心跳和体动等生命体征信息。多普勒探测雷达发射电磁波探测信号，遇墙壁、废墟等穿透性较好，遇生命体后反射并由接收机接受解调，得到呼吸、心跳和体动等生命体征信息【2】。根据多普勒原理，运动物体对反射信号后，会对反射信号的频率、相位造成影响，其影响主要决定于物体的运动速度。将人体的胸腔、心脏看作目标物体，则它们的振动变化会对反射信号造成有规律的变化，接收机解调反射信号后就可以得到呼吸、心跳等生命体征信息。

DKL生命探测仪

（一）特点

DKL生命探测器为目前世界上最先进的搜救仪器，体积轻巧仅约1公斤，手持式设计，携带方便，操作简单，性能优越于其他任何高科枝的搜救产品，并已广泛为世界上先进国家的军事、海关、海巡、消防、安全、救援、航天等政府部门使用。此产品是由美国高科技公司结合世界上最尖端的生化、介电质、超低频传导及DNA技术研发而成，已申请多项技术专利，此型号为DKL公司目前设计最成熟的产品。

（二）技术参数；

一、感应方式：侦测人体心脏所发射之超低频电波产生之电场，此极低频电波为30HZ或以下，其可穿透建筑物钢筋混凝土墙、钢门、树木等，开放空间侦测距离可达500公尺。

二、非感应目标：除人体以外之任何动物皆不被侦测。

三、侦测频率：超低频30HZ或以下。

四、垂直侦测角度：开放空间120度(上下各60度)，建筑物内80度(上下各40度)。

五、水平侦测角度：+/- 2度(左右各2度)。

六、手握式操作，重量1公斤或以下。

七、侦测距离：不须使用任何工具即可更换下列二型侦测杆。 1.伸缩式短距离型：0-20公尺；

2.伸缩式长距离型：0-500公尺。

八、目标锁定功能：当侦测到人体心脏所发出超低频电波产生之电场后侦测杆会自动锁定此电场，人体移动时，侦杆也会跟着移动。

九、电源：9伏特可充电式电瓶，充电时间14至16小时；操作时间：正常情况下12小时，若连续使用雷射光点辅助操作为2小时。

十、配备美国标准三A级雷射光点提供操作者寻找侦测杆方向。

（三）功能

提供抢救人员在进入搜救现场时先行确认其内部是否有人存活减低抢救人员搜救时的危险程度并在第一时间侦测出任何遮挡物背后的生存者。以被动接收方式侦测远端微弱心跳介电场的方向，并只侦测存活的人类而不受其它动物的干扰。能穿越钢板、水泥、复合材料、树丛等各种障碍物，使侦测距离在开放空间可达500米，水面上达1公里以上。经特殊处理，适用于各种恶劣的天气条件，维护简单而且故障率极低，如配合便携式电脑及专用的人工智能软件，即可产生侦测的图像和声音信息，进一步提高操作人员的判别能力，同时也可减少新手训练的时间。（四）工作原理

生命探测雷达

1 生命探测雷达

一、项目简介：

生命探测雷达通过发射电磁波穿过障碍物，接收人体的电磁反射信号，探测被墙壁或非金属障碍物遮挡的人体信息。其应用领域有：

1.搜寻隐藏在建筑物内的犯罪嫌疑人，并对其进行定位，从而制定攻击和抓捕方案，减少我方人员伤亡，可装备武警部队和公安干警，是一种有效的反恐装备。

2.探测、营救在自然灾害和意外事故中被埋在废墟中的人，如营救地震、火灾等灾难中的幸存者。

3.探测隐藏的人员，如出入境边防站，检测隐藏在货车、货箱中的偷渡者等。二、主要技术指标：

1.穿过30cm实心砖墙探测距离：≥12 m（人体静止状态）；

2.穿过30cm钢筋水泥墙探测距离：≥4 m（人体静止状态）；

≥10 m（人体体动状态）；

3.自动识别：有人／无人，体动／静止；

4.电源：可充电锂电池；

5.体积：370×300×100mm。 2 三、市场前景：

目前国内外的反恐斗争日趋复杂，自然灾害频发，生产安全事故时有发生，从中央到各省市地方政府对反恐斗争、安全生产和灾难救助都高度重视，反恐装备和灾难救助设备是武警、公安、边防、消防、地震、安全等部门急需的产品。近年来公安消防新增了灾难救助任务，但消防部队的灾难救助设备很少，每年各省财政均投入较多的经费用于灾难救助和反恐设备的采购，生命探测设备是其中的主要设备之一。目前生命探测设备主要依靠进口，生命探测雷达的市场前景广阔，推广价值很高。

四、合作方式：技术转让，股份制合办企业等。

生命雷达探测器的原理

生命雷达探测器是一种利用雷达技术来探测和追踪生命迹象的仪器。其工作原理是通过发射和接收电磁波来探测和分析目标物体的特征，进而判断其是否为生命体。

生命雷达探测器主要包含传感器、发射器、接收器和信号处理器等部件。传感器是用来感知和测量目标物体的物理量，例如距离、速度、角度等。发射器用来产生并发射电磁波，接收器则用来接收目标物体反射回来的电磁波，信号处理器则对接收到的信号进行分析和处理。

生命雷达探测器使用的是微波或毫米波频段的电磁波。这些波长的电磁波能够穿透一些常见的物体，例如墙壁、树木等，使其可以探测到藏身在这些物体后面的目标。生命体，例如人类和动物，对这些电磁波有反射和散射的能力，因此可以通过分析反射和散射的信号来确定目标是否为生命体。

生命雷达探测器的工作原理可以分为以下几个步骤：

1. 发射电磁波：生命雷达通过发射器产生并发送微波或毫米波信号。这些信号以一定的频率和功率被发射到周围环境中。

2. 接收反射信号：一部分发射的电磁波会被目标物体反射回来，并通过接收器接收到。接收器通常包含一个天线用来接收返回的信号。

3. 信号处理：接收到的信号被送入信号处理器进行处理。首先，信号处理器会对接收到的信号进行放大和滤波，以增强信号的可探测性和降低噪声干扰。然后，信号处理器会提取目标物体的特征信息，例如距离、速度、角度等。

4. 目标判别：信号处理器通过对特征信息的分析，判断目标物体是否为生命体。为了区分目标物体是否为生命体，通常会采取一些特殊的信号处理算法，例如通过分析信号的吸收和散射特征来判断目标物体是否有生命体产生的活动。

生命雷达探测器不仅可以探测到人类和动物等生命体，还可以探测到其活动的状态和准确位置。例如，通过分析目标物体反射的信号的变化，可以得知目标物体的运动速度和方向；通过测量信号的传播时间，可以确定目标物体与雷达的距离。

生命雷达探测器在许多领域有着广泛的应用。它可以用于安全监控、医疗诊断、灾难救援、野生动物保护等方面。例如，生命雷达可以在夜晚或恶劣天气下探测到潜在的危险物体或动态，以提醒人们注意安全；在医疗上，生命雷达可以用来监测病人的呼吸和心跳等生命迹象，帮助医生进行诊断和治疗。

生命探测仪原理及使用方法研究2800字

摘要：生命探?y仪是美国超视安全系统公司最新研发的安全救生系统。该生命探测仪，使搜索救援工作更迅速、精确、安全，成功解决了多项困扰传统安全救生系统的问题，是目前国际上最先进的生命探测系统。根据不同工作原理，消防部队配备的生命探测仪可分为音频雷达生命探测仪、视频生命探测仪和雷达生命探测仪。

毕业

关键词：生命探测仪；原理；使用方法；应用

1 雷达生命探测仪

雷达生命探测仪适用于坍塌、地震和建筑物废墟下的救援工作。其适用机构有市政、消防、矿山救护等。此外，其亦可用于边界、港口、海关、海巡署、安检人员侦测货柜夹层等是否藏有偷渡人员的检查。

1.1系统构成

雷达生命探测仪由雷达主机和显示控制器两部分构成。

1.2工作原理

雷达生命探测仪原理是根据人体运动在雷达回波上产生时域多普勒效应，利用该效应来分析判断废墟内有是否存在生命体以及生命体的具体位置。它充分利用纳秒级电磁波脉冲穿透性强、分辨力高、频谱宽、功耗低、抗干扰性好的特性，广泛应用于坍塌事故、地震灾害等的现场救援工作。纳秒级脉冲电磁波由废墟表面向废墟内发射，对回波相参接收后进行信号处理，将瓦砾、墙壁等静止目标的回波信号滤除，仅对运动的心肺、肢体等动目标回波予以检测显示，达到探测并搜救幸存者的目的。该方法有效克服了红外、光学、音频等生命探测仪的技术缺陷，尤其适用于存在强噪声的灾害现场救援，帮助救援人员更为快速、准确的判断有无幸存者及其具体位置，有效降低救援工作的工作量，提高救援效率。

1.3使用方法

（1）首先将雷达生命探测仪的主机放置于合适位置，使探测面正对需探测的区域。

（2）搜救人员持显示控制器，距雷达主机5米以上，保持安静状态，尽量避免身体移动。

（3）开启雷达主机电源开关，打开电源。

（4）打开显示控制器电源开关，点击“进入系统”选项，进入“探测界面”中的“开始检测”，此时雷达主机即可开始扫描目标区域，并将结果反馈到显示控制器。

遮蔽环境下基于超宽带雷达的生命探测技术研究

随着科技的发展，生命探测技术在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。然而，在某些特殊环境下，如建筑物废墟、森林密林等地，存在严重的遮蔽问题，传统的生命探测方法难以有效发挥作用。因此，基于超宽带雷达的生命探测技术凭借其对遮蔽环境的适应能力成为一个备受研究关注的领域。

超宽带雷达是一种利用极短脉冲宽度及宽频带的雷达技术。与传统的窄带雷达相比，超宽带雷达具有更高的分辨率和更好的抗干扰能力。在遮蔽环境下，传统窄带雷达往往容易受到窗户、墙壁等障碍物的干扰，导致无法准确探测到生命信号。而超宽带雷达通过利用较宽的频带和高能量脉冲，可以穿透遮蔽物，实现对生命信号的探测。

在遮蔽环境下基于超宽带雷达的生命探测技术的研究中，首先需要解决的一个关键问题是信号处理。由于超宽带雷达的脉冲宽度非常短，信号的功率较低，因此在信号处理过程中需要克服噪声干扰问题，并实现对生命信号的准确提取。研究人员通过优化信号处理算法、采用特殊的信号调制技术等手段，不断提高信号处理的灵敏度和准确性。

另一个关键问题是反射问题。在遮蔽环境中，超宽带雷达的信号往往会遇到多次反射，这会导致信号间的相互干扰，使得目标信号变得模糊不清。为了解决这个问题，研究人员利用超宽带雷达的高分辨率特性，通过抑制反射信号、选择性地提取目标信号，最大程度地减少干扰，有效地提高了生命信号的探测精度。

此外，超宽带雷达的工作频段也对生命探测技术的研究产生了重要影响。由于超宽带雷达系统的工作频率较高，其在远距离传输时会受到信号衰减的影响。因此，研究人员需要通过优化天线设计、增大雷达的输出功率等手段，来提高系统的探测距离和灵敏度。

在实际应用中，基于超宽带雷达的生命探测技术具有广泛的应用前景。例如，在灾难救援中，如地震、火灾等事故发生后，废墟中的生命探测成为救援工作的重点。传统的生命探测方法往往无法满足复杂环境下的需求，而基于超宽带雷达的生命探测技术能够有效地穿透废墟，找到被困者或生命体征信号，为救援行动提供宝贵的信息。