附录1 封面
仪器科学与电气工程学院
本科生科技学术实践“六个一”工程
调研报告
生命探测仪器的应用现状及发展方向
姓名：韩醒之
学号： 65100302
时间：2012年8月6日
生命探测仪器的应用现状及发展方向
测控技术与仪器专业 65100302 韩醒之
摘要：如今随着科技飞速发展，人们愈发重视自然灾害中如何减少、避免人员伤亡，生命探测技术便成为了近代着重发展的一项技术。

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。

在2008年汶川地震中，声波型生命探测仪器在灾区投入使用，并成功营救多名伤员。

但是如今随着无线电技术的迅猛发展融合了超宽带（UWB）技术的超宽带脉冲探测雷达是当今最为先进的先进的生命探测仪器，其具有抗多径和窄带干扰能力强、传输速率高、系统容量大、穿透能力强、低功耗、系统复杂度低等一系列优点, 只要心脏还有微弱的跳动，探测仪也能探测出来。

在本次调研中通过网络信息、文献资料、拜访请教的方式对于已在中国近期发生的自然灾害中投入使用的声波型生命探测仪器的原理、使用方法、其优缺点等方面进行了研究和分析，并且以调查问卷和网络信息的方式调查人们对于声波型生命探测仪器的认识和评价，在当地的消防部门亲眼看到了声波型生命探测仪器实物，并请教工作人员此仪器使用方法和使用情况，结果为声波型生命探测仪器的可应用性已经得到一定证实，但存在明显缺点如速度慢、易受周围宽频噪声影响。

之后对于当今国际先进的超宽带脉冲探测雷达方面的信息进行了一定得了解，从而对未来生命探测仪器的发展方向进行初步的了解，得到生命探测仪器将要向更高速、准确、微量、小型的方向发展。

但在查找资料时候发现其技术要求比较高且原理复杂，目前在我国消防抢险方面、野外搜救方面、自然灾害后第一时间救援方面并没有大量投入使用，但其精确灵敏的有点十分显著。

关键词：自然灾害生命探测仪器声波探测超宽带脉冲探测雷达一．调研主要内容、目标与方案（途径）简介
1.声波生命探测仪器
（1）简介声波生命探测仪器：
声波生命探测仪音频生命探测仪应用了声波及震动波的原理，采用先进的微电子处理器和声音/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，进而迅速确定被困者的位置。

（2）声波生命探测仪器工作原理：
高灵敏度的音频生命探测仪采用两级放大技术，探头内置频率放大器，接收频率范围为1～4000Hz，主机收到目标信号后再次升级放大。

这样，它通过探测地下微弱的诸如被困者呻吟、呼喊、爬动、敲打等产生的音频声波和振动波，就可以判断生命是否存在。

音频生命探测仪是一套以人机交互为基础的探测系统，包括信号的检测、监听、选取、储存和处理等几个方面。

在研制过程中的关键技术包括：高灵敏度传感器的研制;通过对声波和震动波数理模型的研究确定信号有效性的判据和有效信号源位置的判定。

（3）声波型生命探测仪器使用方法：简而言之就是通过探头获取在空气中传播的生命体发出的微弱声波，通过电子器件对所获取的信号进行放大，从而通过信号的各项指标来判断信号来源是否为探测目标，从而gps定位来确定搜救对象的具体位置，实施进一步搜救。

（4）声波型生命探测仪器使缺点分析：由于音频生命探测仪是一种被动接收音频信号和振动信号的仪器，救援时需要在废墟中寻找空隙伸入探头，容易受到现场噪音的影响，而且探测速度较慢。

2超宽带脉冲探测雷达相关资料了解
雷达生命探测仪是目前世界上最先进的生命探测仪，它主动探测的方式使其不易受到温度、湿度、噪音、现场地形等因素的影响，电磁信号连续发射机制更增加了其区域性侦测的功能。

超宽谱雷达生命探测仪是该类型中最先进的一种。

它的穿透能力强，能探测到被埋生命体的呼吸、体动等生命特征，并能精确测量被埋生命体的距离深度，具有强的抗干扰能力，不受环境温度、热物体和声音干扰的影响，具有广泛的应用前景。

超宽谱雷达生命探测仪具有很大的相对带宽（信
号的带宽与中心频率之比），一般大于25%，检验人体生命参数是以脉冲形式的微波束照射人体，由于人体生命活动（呼吸、心跳、肠蠕动等）的存在，使得被人体反射后的回波脉冲序列的重复周期发生变化。

如果对经人体反射后的回波脉冲序列进行解调、积分、放大、滤波等处理并输入计算机进行数据处理和分析，就可以得到与被测人体生命特征相关的参数。

超宽谱雷达生命探测仪用于震区生命探测具有穿透力强、作用距离精确、抗干扰能力强、多目标探测能力强、探测灵敏度高等优点，探测距离可达30～50m，穿透实体砖墙厚度可达2m以上，可隔着几间房探测到人，并具有人体自动识别功能，在生命探测领域拥有广泛的应用前景。

与红外生命探测仪、音频生命探测仪相比更实用，因此成为研究的热点。

生命探测技术的发展，必将使其应用范围不断扩大，如用于医学上的非接触式生命监护等，将通过更多的途径挽救生命，造福人类。

此类生命探测器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.
二．调研信息来源与调研过程的纪实
生命探测仪器的文字资料大多通过网络信息、文献资料的方式获取。

参考文献
1杨福生，高上凯，生物医学信号处理，高等教育出版社，1995
2丁璐飞雷达远距离探测心跳和呼吸的技术应用，雷达与电子站，1998
网络信息：1.易展仪表展览网（1）声波生命探测仪的工作原理，地址连接/news/d458794.html
（2）各种生命探测仪的功能，地址连接/news/d458793.html
2 中国项目可行性研究中心，声波生命探测仪项目节能评估报告，地址连接/xm8/idhdeggl.shtml
3. 中国产业竞争情报网，声波生命探测仪项目建议书(甲级资质)，地址连接/jysbg/gbfbceej.shtml
另外在调研中还使用了拜访请教和调查问卷的方式
拜访请教记录如下：
当天我到了哈尔滨市道里区消防支队参观生命探测仪器，工作人员对其工作原理现在的使用状况进行了简要的介绍，在介绍中我对声波型生命探测仪器有了一定的认识和了解，尤其在原理方面。

之后我又参观了实物，外观精致但略想笨拙，可移动性不是很强，但据了解这样的生命探测仪已经在许多方面都有了应用，虽然所应用的技术还有待进一步提高，但是他已经在灾后搜救，野外救援等方面起到了极大的作用。

调查问卷统计
1 数量：发出120，收回102.
2 问卷内容
调查问卷
（1）请问您对生命探测仪器的认识是？
A.用途很广发展前景好
B.有一定应用但前景一般
C.并不了解
（2）您所知道的生命探测仪器种类有？试列举
（3）您知道汶川地震中生命探测仪器搜救出多少生命么？
（4）声波探测仪的优缺点有哪些？
（5）您知道超宽频雷达型生命探测仪器相比声波生命探测仪器有哪些优势
么？
（6）你知道生命探测仪器应用的哪些实例
（7）你认为我国对于生命探测仪器的研究重视么？
3.统计结果大家对生命探测仪器有一定了解，但是普遍不深入，不过大多都认为生命探测仪器的发展前景非常好
部分对生命探测有一定了解的调查对象观点并不一致，对倾向于准确性精密性高科技性还是倾向于实用性经济型，观点并不一致。

三．创新训练项目立项建议
（1）建议项目名称：搭载声波生命探测仪器的自动循迹小车
（2）立项背景和依据
人们愈发重视灾后救援工作，生命探测仪器发展前景十分好，而且目前其应用也很广，自动化是其发展方向之一。

而且自动循迹小车目前已经掌握了一定的技术，两者的结合不但有实际使用可能，更具可行性、
（3）项目研究内容
声波生命探测仪器可以获取生命探测信号从而进行定位，将定位信息传输给小车内置处理器之中，小车根据其具体的gps定位位置进行自动追寻。

并及时提供一定援助。

小车自动需找Gps定位后的动作是项目的难点，如果只是提供救援信息其可用性便大大减低，所以需设计小车在得到搜救对象位置并到达相应地点后如何及时行动，作何行动时关键也是难点，我认为需要在校车内部添加一个机械手，一
个高清摄像头以及一套传感反馈系统，第一时间进行和搜救对象对话了解信息，简单的挖掘的行为，并及时向工作人员井进行反馈从而进行下一步工作。

其自动化和简便实用性是这一项目的创新点。