西安專家研發火場救援智能定位系統

當高層建筑發生火災時,最令人憂心的就是如何進行救援——由于樓層較高、濃煙滾滾,消防員無法快速確定被困人員具體位置;傳統的紅外線感應器,受到了高溫的影響,無法發揮原本的識別作用。如果有一種工具可以突破以上障礙,迅速定位被困人員,消防隊員就可以爭分奪秒地搶救生命,將損失降到最低。

11月28日記者獲悉,中國西北大學房鼎益、陳曉江教授團隊與美國麻省大學、英國利茲大學專家的最新成果,或將為填補“生命的空白”提供一種有效解決方案。

該團隊的研究成果,解決了遠距離下無線信號面臨多徑、噪聲的問題,由無人機搭載的收發設備可對多個生物目標在空間上依次進行掃描,在一定范圍內確定各個目標的位置(目標不需要攜帶任何信號發送裝置,收發設備根據呼吸和運動尋找和定位目標)。同時,該成果消除了無人機抖動對于感知造成的影響,最終用單套收發設備實現了遠距離、大范圍非接觸目標感知系統——WIDESEE。

該成果實現了WIDESEE原型系統,并在真實場景下進行了系統測試。WIDESEE僅使用一套較為廉價的商用LoRa(遠距離無線電信號)收發設備(成本千元左右),在無人機搭載收發設備飛行的過程中,就能夠對外墻(鋼筋混凝土)厚度為40cm的高層建筑物內目標進行穿墻感知,90%的定位精度在4.6m以內。

當設備面對高溫、火焰、煙霧等干擾時,可將影響降至最低,對于火災救生場景中應用提出了有效的解決方案。檢測對象的運動狀態是設備反饋的主要依據,在測試對象保持移動狀態時,WIDESEE可以對其進行定位追蹤;當測試對象揮手示意時,WIDESEE可以檢測到有目標存在。

此外,該成果還利用無線信號來感知具有微弱呼吸運動的靜止目標,使WIDESEE可通過目標呼吸時胸部起伏造成的信號波動來感知目標的存在。

該成果論文通訊作者陳曉江教授介紹,同類型產品中,具備穿墻功能的設備可選方案不多,當面搜救對象和無人機同時移動,而且距離較遠的情況下,定位難度更大,同時滿足多項指標較為困難。而WIDESEE綜合多項優勢,可以說是目前高層建筑火情搜救人員的“性價比優化解”。因此,該項成果不僅具有學術價值,而且具有一定的社會意義。

這項技術不僅可以應用于指導高層建筑火災救援,還可能應用于地震生命探測、恐怖分子搜索等需要穿透性非接觸感知技術的緊急場景。目前研究人員正致力于將設備和算法進一步改進,提高感知的粒度和實時性。

該研究成果論文被國際計算機學會(ACM)主辦的ACM嵌入式網絡傳感器系統會議以長文形式錄用,獲得了最佳論文獎提名。據悉,這是中國大陸地區在今年ACM SenSys上唯一一篇以第一作者單位入圍最佳論文提名的文章。

原文鏈接:http://epaper.xiancn.com/newxarb/html/2019-12/02/content_407338.htm?div=-1

 


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