超表面生物雷達“透視眼鏡”走進現實
隔牆“視”物 助力搜救

戴上眼鏡,即使隔著水泥牆,也能“看”到牆后人體的位置和生命體征﹔目光移動,探測波束隨之改變方向,實現“看哪裡探哪裡”。這不是科幻電影中的情節,而是超表面生物雷達“透視眼鏡”系統的真實演示內容。
位於陝西的中國人民解放軍空軍軍醫大學研發的生物雷達技術不僅能遠程探測生命信號,還能實現隔牆“視”物,並已多次在地震等救援實戰中成功探測生命信號,為復雜環境下的搜救工作提供了強有力的技術支撐。
在空軍軍醫大學軍事生物醫學工程學系(以下簡稱“醫工系”)的實驗室裡,記者看到了超表面生物雷達“透視眼鏡”系統的原理樣機。佩戴好眼鏡,研究團隊成員邱天碩轉頭看向記者所在的方向,顯示器上幾條平穩的線條隨即有規律地波動。“‘透視眼鏡’捕捉到了兩位的呼吸和心跳。”醫工系講師安強介紹,樣機由眼動信息捕捉眼鏡、信號分析儀、超表面天線和顯示器連接而成,佩戴者隻需移動視線,生物雷達發射的電磁波就會自動轉向,實現“看哪裡探哪裡”的效果。
團隊負責人、醫工系教授王健琪介紹,“透視眼鏡”目前已實現了多種功能:一是多目標呼吸和心跳非接觸探測,二是障礙物后人體定位和動作檢測,三是無人飛行器智能跟蹤及干擾,四是無障礙語音獲取。
王健琪表示,下一步,團隊將在眼動捕捉系統集成、天線系統小型化、射頻收發系統的集成化、信號處理算法芯片加載等方面進一步優化。
王健琪表示,傳統的生命探測技術存在兩個短板:一方面,醫用監測儀大多依靠傳感器與人體表面的接觸,但在災后、戰場等環境下,受廢墟、牆壁、樹叢等遮擋,部分傷員既看不見也摸不著。另一方面,面對高溫、高濕、高海拔、高噪聲、濃煙霧的多變環境,音頻、光學等非接觸生命探測技術難以兼顧遠距離和穿透性,且容易受到環境干擾。
經過可行性分析,王健琪認為,利用雷達電磁波探測生命信號,會為非接觸式生命探測技術帶來突破。王健琪召集團隊先后突破了超低頻微動檢測、跟蹤干擾抑制、間隙採樣掃描、生命信號相關性辨識等技術,成功研制出中國首台具有自主知識產權的生物雷達。
“目前‘透視眼鏡’工程化分為高頻段和低頻段兩套系統推進,高頻段主要用於探測呼吸和心跳,低頻段則用於穿透真實牆體。”王健琪向記者介紹,高頻段系統已實現超表面天線的小型化和射頻收發系統的集成化,能夠精准探測呼吸和心跳信號,未來可廣泛應用於醫院、養老院及傳染病防控等場景,實現遠程無接觸生命體征監測。低頻段系統正在優化天線和射頻收發系統,以提高在復雜環境中的探測能力,為地震救援、反恐安保等領域提供技術支持。
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