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不同领域下超宽带雷达探测呼吸心跳信号研究综述 被引量:2
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作者 郑学召 丁文 +4 位作者 黄渊 蔡国斌 马扬 刘盛铠 周博 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期204-228,共25页
超宽带(UWB)雷达由于具有结构简单、发射功率低、穿透能力强、分辨能力高、传输速度快等诸多优势,逐渐成为多探测场景广泛应用的生命信息探测技术及装备。要完成生命信息的有效探测,关键是利用雷达回波信息处理技术从UWB雷达回波中提取... 超宽带(UWB)雷达由于具有结构简单、发射功率低、穿透能力强、分辨能力高、传输速度快等诸多优势,逐渐成为多探测场景广泛应用的生命信息探测技术及装备。要完成生命信息的有效探测,关键是利用雷达回波信息处理技术从UWB雷达回波中提取被测人员的呼吸心跳信号,这对不同场景实现生命信息的判定、位置信息的获取、疾病的监测和预防以及保障人员安全具有至关重要的意义。为此,该文介绍了UWB雷达及分类、电磁散射机理和探测原理;分析了呼吸心跳信号的雷达回波模型构建现状;从时域、频域、时频域分析方法等角度梳理了现有呼吸心跳信号的提取方法;并从矿山救援、地震救援、医疗健康、穿墙探测等场景归纳了呼吸心跳信号提取的研究进展。总结了当前研究中存在的主要问题,展望了未来研究工作应重点关注的领域。 展开更多
关键词 超宽带(UWB)雷达回波 生命信息探测 呼吸心跳信号 雷达回波模型 信号提取
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面向矿山救援的UWB雷达人员定位研究现状及展望 被引量:1
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作者 郑学召 马佳文 +3 位作者 黄渊 李强 任婧 刘钰 《工矿自动化》 北大核心 2025年第4期9-18,共10页
超宽带(UWB)雷达穿透能力强,分辨率高,可穿透煤岩等非磁性矿井坍塌物探测并定位后方被困人员。介绍了UWB雷达定位原理及其在矿山救援中的应用。从雷达定位方法、动静态目标定位、单多目标定位3个方面系统梳理了UWB雷达人员定位技术的研... 超宽带(UWB)雷达穿透能力强,分辨率高,可穿透煤岩等非磁性矿井坍塌物探测并定位后方被困人员。介绍了UWB雷达定位原理及其在矿山救援中的应用。从雷达定位方法、动静态目标定位、单多目标定位3个方面系统梳理了UWB雷达人员定位技术的研究现状。指出目前该技术在矿山救援领域应用存在的问题:(1)在大厚度、非均匀、不连续介质环境中定位误差较大,有效探测距离有限。(2)非视距环境下,雷达回波信号较弱且杂波干扰显著,导致微动目标探测定位精度低,动态目标实时定位误差大。(3)多目标信号相互干扰和遮挡效应影响定位精度。对未来面向矿山救援的UWB雷达人员定位技术研究趋势作出展望:(1)通过构建跨模态信息融合模型、开发高适应性信息处理方法等优化UWB雷达定位系统,提升系统对矿井灾后环境的适应性。(2)改进动静态目标定位算法,结合贝叶斯网络或深度信念网络融合静态和动态目标特征,构建基于目标状态切换的综合定位模型,提升对动静目标综合定位的适用性。(3)改进UWB雷达回波处理算法,结合自适应波束成形技术、多输入多输出技术及优化的K-means++或熵分析分层算法,有效区分多目标位置信息,并通过大量模拟实验检验其在复杂环境中的适应性和可靠性。 展开更多
关键词 矿山应急救援 UWB雷达 人员定位 动态目标定位 多目标定位
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智能救援破拆技术及装备研究现状与发展趋势 被引量:1
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作者 郑学召 牟浩伟 +4 位作者 蔡国斌 李文煜 段云峰 周博 刘盛铠 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第1期211-218,共8页
为提高应急救援效率,分析接触式与非接触式应急救援破拆装备的研究现状、优势及局限性,探讨其在救援领域的主要不足及未来展望。研究结果表明:现有装备存在智能化程度较低、装备可靠性不佳、极端救援环境适应性不强、装备体积或重量过... 为提高应急救援效率,分析接触式与非接触式应急救援破拆装备的研究现状、优势及局限性,探讨其在救援领域的主要不足及未来展望。研究结果表明:现有装备存在智能化程度较低、装备可靠性不佳、极端救援环境适应性不强、装备体积或重量过大等问题;未来装备应聚焦于极端环境精准感知、装备自主决策;装备安全性能应聚焦于通信系统可靠性、关键保护和控制系统的稳定性;装备结构应聚焦于轻量化、小型化、高效集成化。研究结果可为设计高效、智能化的救援装备提供参考。 展开更多
关键词 应急救援 破拆装备 智能控制 自主决策 远程控制
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基于改进人工水母搜索算法的矿井救援无人机路径规划研究
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作者 郑学召 刁呈泽 +4 位作者 蔡国斌 文虎 杨博 侯宗宣 牟浩伟 《工矿自动化》 北大核心 2025年第6期61-70,共10页
为提高矿井救援无人机在通道狭窄、障碍密集复杂环境下的路径规划搜索效率和路径优化程度,提出了基于改进人工水母搜索(IJS)算法的矿井救援无人机路径规划方法。将人工水母搜索(JS)算法与Logistic混沌映射结合进行信息素更新,以避免陷... 为提高矿井救援无人机在通道狭窄、障碍密集复杂环境下的路径规划搜索效率和路径优化程度,提出了基于改进人工水母搜索(IJS)算法的矿井救援无人机路径规划方法。将人工水母搜索(JS)算法与Logistic混沌映射结合进行信息素更新,以避免陷入局部最优;应用高斯函数变异,以减少种群中的劣质个体数量;引入Lévy飞行扰动策略优化随洋流漂移(全局搜索)和追踪食物源(局部搜索)阶段的位置公式,以提高无人机路径规划效率。无人机路径规划模拟实验表明:在障碍物占比为14.56%情况下,IJS算法与遗传算法(GA)、粒子群优化(PSO)算法和JS算法相比,路径规划时间分别减少了72.27%,66.12%,70.87%,路径长度分别缩短了2.67%,3.95%,1.36%,路径中拐点数量分别减少了47.37%,50%,28.57%;在障碍物占比为32.20%情况下,IJS算法相比GA和PSO算法,路径规划时间分别减少了62.50%,55.61%,路径长度均缩短了4.03%,路径中拐点数量分别减少了15.38%,18.52%,与JS算法相比路径长度增加了3.89%,但规划时间缩短了57.32%,拐点数量减少了8.33%。建立灾后井下巷道实验平台,进行无人机路径规划实验,结果表明:IJS算法与GA,PSO,JS算法相比,路径规划时间分别减少了60.77%,58.70%,51.52%,路径长度分别缩短了9.62%,7.58%,7.50%,路径中拐点数量分别减少了40%,30.77%,25%,验证了IJS算法在复杂环境下具有更优的路径优化能力和计算效率。 展开更多
关键词 矿井救援 无人机路径规划 人工水母搜索算法 多策略融合优化 动态避障
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面向矿山救援的UWB雷达生命信息识别研究现状与展望 被引量:2
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作者 郑学召 马扬 +2 位作者 黄渊 蔡国斌 丁文 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第7期12-20,共9页
超宽带(UWB)雷达可穿透煤岩等非磁性介质,实现坍塌物后人员生命信息探测。因矿井环境复杂,加载生命体征信号的UWB雷达探测回波易被环境噪声、杂波信号干扰,且人体目标信息识别困难。介绍了UWB雷达生命探测系统原理及其在矿山救援中的应... 超宽带(UWB)雷达可穿透煤岩等非磁性介质,实现坍塌物后人员生命信息探测。因矿井环境复杂,加载生命体征信号的UWB雷达探测回波易被环境噪声、杂波信号干扰,且人体目标信息识别困难。介绍了UWB雷达生命探测系统原理及其在矿山救援中的应用。从UWB雷达生命信息提取、动静态人体目标识别和生命体量化3个方面,对UWB雷达生命信息识别研究现状进行了归纳。指出目前UWB雷达生命探测技术在矿山救援领域应用存在的问题:①针对井下坍塌环境中非平稳信号与环境噪声等的滤除方法研究较少。②针对运动(或微动)目标姿势、行为、生命状态等信息的提取与表征方法有待改进,人体生命信息识别模型尚未完善且模型间特征关联性较低。③针对多目标产生的“混叠”问题缺乏解决方案。对面向矿山救援的UWB雷达生命信息识别研究方向作出展望:①不断优化多类矿山灾变环境的噪声与杂波自适应滤除方法。②构建适用于矿山救援领域的人体生命信息识别模型。③进一步提高对矿井遮蔽物后多目标的量化能力。④深入探究UWB雷达最佳探测频段确定方法。 展开更多
关键词 矿山救援 生命信息识别 UWB雷达 杂波滤除 生命信息提取 目标识别 生命体量化
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