震后生命探测技术研究综述

生命探测是震后应急救援关键技术之一。介绍现有生命探测技术,包括雷达生命探测技术、光学生命探测技术、声波振动生命探测技术、红外生命探测技术4种。给出了生命探测技术的国内外研究现状,分析了4种生命探测技术各自具有的优势和存在的问题。最后对生命探测技术的发展方向进行了展望。     

生命探测技术研究现状与发展

在震后生命救援中生命探测器占有很重要的地位。综述了生命探测技术,阐述了生命探测原理,简述了声波振动生命探测器、雷达生命探测器、红外生命探测器和气体生命探测器及其所涉及的技术。介绍了每种生命探测技术的研究现状,展望了每种生命探测器的发展趋势。     

基于FMCW毫米波雷达的生命探测研究与设计

毫米波雷达能够非接触性地检测电磁波信号,FMCW毫米波雷达传感器能采集生命的呼吸和心跳等特征信号。对FMCW毫米波雷达的原理和人体生命体征信号研究分析,提出了多路信号复用技术探测方法。采用FMCW毫米波雷达传感器,STM32芯片为主控制器的方法,结合Wi-Fi无线通信技术设计一个生命探测系统。经过实验测试,系统可以在短距离非接触条件下探测生命体征信息。     

EEMD生命探测雷达人体数量识别技术

针对生命探测雷达回波信号的非线性、非平稳性和难以获得大量实验样本的实际问题,提出了一种基于EEMD奇异值和支持向量机的多人识别方法。通过对雷达回波信号进行EEMD分解,将信号自适应分解为若干个本征模态函数(IMF),然后对特征向量矩阵进行奇异值分解求出特征向量,最后将特征向量输入支持向量机的分类器进行模式识别,判断墙体后面的人体数量。实验结果表明,所提出的方法识别速度快,识别率高,可有效应用于生命探测雷达的人体数量识别,具有广阔的应用前景。     

基于光电探测器和FPGA的瞬变光辐射探测技术的应用研究

结合光电探测技术和空间对地探测瞬变光辐射技术,阐述瞬变光信号探测的应用系统研究.分析目标特性,提出了基于光电探测器和FPGA技术的瞬变光辐射探测系统设计方案.着重介绍了系统核心模块设计及其核心器件选择.完成软硬件设计、调试,以自研制模拟信号源为输入的测试结果表明,系统运行状态良好,设计方案可行.     

储粮数量的电磁波探测技术研究

目前我国在检测粮库有效的储粮数量时仍经常采用一种传统的方法,即压力传感器法。虽然这种方法被广为使用,但其测量精度差、没有很好的代表性,而且所需的维护成本高。为了克服这些缺陷来得到有效的储粮数量,该文提出了一种新型的研究方法,即采用甚高频电磁波来对大型粮堆内部的密度进行快速检测。根据电磁波的反射和折射在粮堆不同深度处的不同的原理得到粮堆表层介电常数,之后利用菲涅尔公式并结合此表层介电常数反演出粮堆其他层介电常数分布。再结合介电—密度这个经验模型,将粮堆各层的介电常数分布转换为密度分布,进而将粮堆整体的三维立体密度分布图模拟出来。根据实验结果分析,发现此种方法检测精度高、检测速度快,较之传统方法,其在大范围的检测中更为适用。     

储粮数量的电磁波探测技术研究

目前我国在检测粮库有效的储粮数量时仍经常采用一种传统的方法,即压力传感器法。虽然这种方法被广为使用,但其测量精度差、没有很好的代表性,而且所需的维护成本高。为了克服这些缺陷来得到有效的储粮数量,该文提出了一种新型的研究方法,即采用甚高频电磁波来对大型粮堆内部的密度进行快速检测。根据电磁波的反射和折射在粮堆不同深度处的不同的原理得到粮堆表层介电常数,之后利用菲涅尔公式并结合此表层介电常数反演出粮堆其他层介电常数分布。再结合介电—密度这个经验模型,将粮堆各层的介电常数分布转换为密度分布,进而将粮堆整体的三维立体密度分布图模拟出来。根据实验结果分析,发现此种方法检测精度高、检测速度快,较之传统方法,其在大范围的检测中更为适用。     

MIMO阵列信号空时两维优化的生命探测设计

针对常规生命探测方法所存在的测距分辨力不高、在杂波环境中难以检测到微弱生命信号、没有横向(方位)探测能力等缺陷,该文提出一种采用MIMO阵列信号空时两维优化的生命探测方法,结合不同发射波形的频率差,进行综合脉冲处理以获得高的距离分辨率,解决距离定位问题。同时通过收发"同时波束形成",并且结合超分辨阵列信号处理方法来提高空间定位能力,并且通过自适应波束形成技术来提高系统抗干扰能力,以及通过长时间积累方法提高对目标速度分辨率。新方法具有距离、角度定位精度高,抗干扰能力强,同时具有精细的速度分辨潜力,在灾害环境下地杂波中对低频生命信号检测能力更强。     

基于DSP技术的非接触生命信号探测系统关键技术研究

介绍了生命探测的基本原理,设计了基于TI公司TMS320VC5402芯片的非接触生命探测系统。阐述了系统的硬件构成及软件部分的关键技术,给出了微弱生命信号处理的实验波形。系统具有体积小、功耗低、携带方便、适用于野外生命探测的特点。     

基于信号特征值相关性去除穿墙雷达直达波

穿墙雷达是一种用来探测被障碍物遮挡目标的新型雷达,障碍物对于穿墙雷达成像影响较大,回波中的目标信号往往淹没在直达波信号中。目前所提出的算法不能够完全去除直达波信号,或者在去除直达波信号的同时削弱了目标信号的幅度,影响目标信号的识别。针对超宽带步进变频穿墙雷达中去除直达波的问题,提出采用奇异值分解的方法提取回波信号中的目标信号分量和直达波信号分量,并去除直达波信号,最后采用HFSS仿真软件进行建模仿真。仿真结果表明,奇值分解方法能够有效去除直达波信号,并且能够保留目标信号的绝大部分信息,优于对消法。改进方法是处理相干信号的一种比较有效的手段,可用于强干扰噪声环境下的噪声去除。     

一种结合ARMA的高精度穿墙雷达成像算法

雷达穿墙检测是一项新颖的探测技术,简要介绍了一种基于连续波的双频多普勒雷达以及应用这种雷达检测障碍物后运动目标的基本成像算法。分析了这种算法的主要特点,并针对其主要的缺陷,提出了一种新颖的ARMA（Auto-Regressive Moving Average）修正模型,成功改善了多普勒雷达中普遍存在的低分辨率和频谱混叠问题。对传统算法和基于ARMA模型算法的成像进行了仿真,成像结果验证了改进算法的先进性和有效性。     

基于吉赫电磁波植被衰减模型的无线传感网络早期森林火灾探测算法

无线传感网络WSN采用吉赫通信载波。有研究发现吉赫载波在传输路径上的衰减模型与植被含水量显性相关。本文利用WSN节点的RSSI机制可形成路径植被失水传感器。通过建立植被含水量与载波衰减的?关系,感知森林植被含水量变化与早期火灾孕育过程,确定出识别森林早期火灾的?算法。实验验证了无线传感网络可准确感知植被失水事件与火灾发生事件。仿真证明,WSN失水感知信道(点对点)数量占节点之间通信总载波信道数的75%以上,就可以满足探测需要。这在早期火灾探测上提出了新的探测方法。     

基于FDTD的电磁波透地通信分层传输模型数值计算

为了研究电磁波在地层中的传输特性,根据地层媒质的特点建立了电磁波透地通信分层传输模型,并求解了电磁波的反射和透射系数.在此基础上,采用有限差分时域(FDTD)法进行电磁场数值模拟,建立了电磁波透地通信FDTD数值计算模型,并利用实际测井数据进行了仿真计算.仿真结果表明:基于FDTD的电磁波透地通信分层传输模型能够较准确地反映出实际地层中电磁波的传播情况.     

改进的DSSS电磁波随钻测量信号载频估计算法

为了解决随钻测量中电磁波信号的载频估计问题,基于直接序列扩频（ DSSS）通信原理,建立了改进的电磁波信号载频估计法,该方法采用信号自适应干扰对消技术滤除噪声信号,然后再通过带通滤波技术获得DSSS信号的频带,从而提高了信号的信噪比（ SNR）。在此基础上,建立了System View仿真模型,仿真结果表明：改进的载频估计法可以有效滤除噪声信号,精确地检测出电磁波信号的载波频率。     

基于SIFT特征匹配的监控图像自动拼接

针对不同摄像头的监控图像,提出了一种优化的SIFT特征匹配的监控图像自动拼接方法。在图像整合方面,通过高速提取SIFT特征描述符并进行稳定精确匹配,利用改进RANSAC算法去除错配,从而确定待拼接图像之间的变换参数;在图像融合方面,有效消除了颜色和光照差异,最终实现自动的无缝拼接系统。实验结果证明该方法对重叠区域小、形变大、有运动遮挡和噪声的监控图像有较完美的拼接效果。     

铝板纵波电磁超声检测中电磁铁的遗传算法优化设计

提出一种提升电磁超声检测能力的电磁铁的遗传算法优化方法,首先采用单目标优化方法,分别以磁感应强度和均匀度为目标,利用响应曲面法（RSM）,确定磁感应强度与磁芯,线圈等因素的二阶响应模型,根据响应模型得到优化参数。然后采用多目标优化方法,以磁感应强度和均匀度为目标,采用Matlab与Comsol联合仿真,并结合遗传算法进行优化。两组优化结果表明：多目标优化方法得到的有效区域磁感应强度更高,均匀度更好,通过实验证明优化后纵波信号提升60%,证明优化方法有效,可以将该方法运用到其他形式的电磁铁设计。     

梯度直方图卷积特征的胶囊网络在交通监控下的车型分类

为了充分利用图像信息以提高现有交通监控下车型分类的效果,在胶囊网络的基础上增加梯度直方图卷积（HOG-C）特征提取方法,提出HOG-C特征的胶囊网络模型——HOG-C CapsNet。首先,使用梯度统计特征提取层对图像中的梯度信息进行统计,构建方向梯度直方图（HOG）特征图;其次,使用卷积层提取出图像的颜色信息,把提取出的颜色信息与HOG特征图融合构成HOG-C特征图;最后,输入卷积层提取HOG-C特征图的抽象特征,并通过胶囊网络对提取的抽象特征进行具有三维空间特征表达的胶囊封装,使用动态路由算法实现车型分类。在BIT-Vehicle数据集上对该模型和其他相关模型进行的对比实验中,该模型得到98.17%的准确率、97.98%的平均精确率均值（MAP）、98.42%的平均召回率均值（MAR）和98.20%的综合评价指标。实验结果表明,该模型在交通监控下的车型分类上具有更好的效果。     

基于统计分析的PCB组装缺陷特征学习方法*

为了减少自动光学检测系统对用户经验的依赖,提出了一种基于统计分析的PCB组装缺陷特征学习方法。该方法通过对良品和不良品样本图像的统计学习优选出分类能力强的特征,再采用最小风险贝叶斯决策得到特征分类参数。实验结果表明,该算法有效地简化了用户检测程序的编程和调试,提高了AOI的使用效率和准确率。     

RIS辅助毫米波系统中基于压缩感知的信道估计

针对可重构智能超表面（RIS）辅助无线通信系统中使用传统信道估计方法导频开销过高的问题,提出了一种基于块稀疏的正交匹配追踪（OMP）信道估计方案。首先,根据毫米波（mmWave）信道模型推导出级联信道矩阵,并将其转换到虚拟角域（VAD）中以获得级联信道的稀疏表示;其次,利用级联信道特有的稀疏特性将信道估计问题转换成稀疏矩阵恢复问题,并使用压缩感知的重构算法进行稀疏矩阵的恢复;最后,通过分析特殊的行-块稀疏结构,对传统的OMP方案进行优化,从而进一步减少导频开销并提升估计性能。仿真结果表明,与传统的OMP方案相比,所提出的基于行-块稀疏结构的优化OMP方案的归一化均方误差（NMSE）减小了大约1 dB。可见,所提出的信道估计方案能够有效减少导频开销并获得更好的估计性能。     

基于VOC检测的光离子化检测器的实验研究

采用光离子化检测器(PID)传感器对挥发性有机化合物(vOC)气体进行检测,通过对PID的研究,自行设计适合本系统的PID检测器结构,并搭建了一套完整的检测系统.通过实验证明:所搭建的以PID检测器为核心的VOC气体检测系统已能够实现对VOC气体的定量检测.确定实验流量为160～170 mL/min,且在(0～5) ×10-6内传感器响应呈线性关系.