多救援场景生命探测装备—— 微波成像车
来源:    发布时间: 2024-03-01
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微波成像是指以微波作为信息载体的一种成像手段,实质属于电磁逆散射问题。由于它既用被成像目标散射的幅度信息,也用它的相位信息,因此也称为微波全息成像。其具有全天时、全天候的对地观测能力,在农林监测、海洋监测、测绘制图、军事侦察、应急救援等领域有着广泛的应用。2021 年 10 月,在第十九届中国国际消防设备技术交流展览会上,北京某汽车有限公司推出一款微波成像车(图 1),克服了现有微波生命探测设备探测距离近、穿透力低、精度差、不具备三维定位与成像能力等缺点,满足了应急救援、开阔要地人体监测、反恐维稳等领域的无损生命特征测量应用需求。

图1 微波成像车

微波成像车由车载平台、控制舱体、三波段微波成像生命探测系统等组成。车载平台采用整体自装卸式,以全驱动越野底盘为基型车进行改装,控制舱体采用整体自装卸方舱式,与整体自装卸运输底盘车配合使用,由运输车搭载舱体,运输到指定地点后工作,或将舱体放置于现场独立进行工作。与传统的应急车辆不同,这款微波成像车搭载了 3 款生命探测仪,即便携式生命微波成像生命探测仪、要地监测微波成像生命探测仪和车载 P 波段微波生命探测仪。车舱就像一个指挥部,里面设有操作平台,这 3 款设备既可以根据不同救援场景单独工作,也可以组网工作,实现远距离目标探测、穿透障碍物目标探测,以及目标三维定位与成像等功能。微波成像生命探测系统包括车载式和便携式,主要由 P 波段设备、L 波段设备和 K 波段设备组成。车载式工作在 K 波段和 P 波段,采用 LFMCW 信号体制,K 波段主要用于对开阔地远距离生命体探测,可搜索 500 米范围内生命体活动;P 波段设备工作时安装于箱体顶部前端,主要用于对森林、庄稼地等遮挡密集场所进行生命探测;便携式 L 波段采用伪随机编码 MIMO 体制,用于穿透多层楼板或穿过坍塌建筑对生命体的探测、三维定位和成像。便携式和车载式探测仪可单独工作也可组网工作,实现远距离目标探测、穿透障碍物目标探测,目标三维定位与成像等功能。
       各生命探测仪性能参数如下:
(1)便携式生命微波成像生命探测仪
       便携式生命探测仪(图 2)创新性地采用 MIMO 技术和伪随机编码体制满足大探测深度和三维成像定位的技术需求,探测仪包含 4 个发射天线和 8 个接收天线。在二维平面形成稀疏 MIMO 阵列。可实现建筑物地震废墟倒塌四层楼板的穿透,以及单面非承重墙后 55 米对生命体进行探测和成像。
(2)要地监测微波成像生命探测仪
       要地监测微波成像生命探测仪(图 3)采用一发二收 LFMCW 体制和微带阵列天线,主要用于机场、油库、军事禁区等要地生命体入侵监视。
(3)车载 P 波段微波成像生命探测仪
       采用 MIMO 技术和调频连续波体制满足远距离探测技术需求,生命探测仪包含 2 个发射天线和 12 个接收天线。车载 P 波段微波成像生命探测仪呈 U 字形结构,尺寸约为 2.4m×0.5m×0.8m。生命探测仪装配于方舱顶部,可通过导轨将生命探测仪移动到驾驶舱顶部。
       该装备于 2021 年 6 月 25 日在北京国家地震紧急救援训练基地通过现场应用示范评审,暂未投入实际应用。


图 2 便携式生命探测仪

图3 要地监测微波成像生命探测仪