北方工业大学先进雷达成像安全监测技术成果展示

首席专家：王彦平

王彦平，北方工业大学研究员、博士生导师，信息学院人工智能系主任，青年北京学者、北京市学术创新团队负责人、首都劳动奖章获得者。主持国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金国际合作重点项目、国家重点研发计划项目课题等。担任国家安全生产专家、中国电子学会信号处理分会委员、中国电子学会数字信号处理专家委员会委员、中国岩石力学与工程学会地质与岩土工程智能监测分会常务理事、中国高科技产业化研究会智能信息处理产业化分会理事、《信号处理》编委等。

团队简介

团队紧紧围绕雷达成像安全监测中的矿山边坡形变、机场安检人体成像、大型基础设施三维成像等特色优势方向展开深入的理论与应用研究。团队研制了一系列自主知识产权的滑坡（边坡）监测雷达、桥梁监测雷达、隧道灾中全景应急监测系统、交通监测雷达、安检人体成像系统、小型化毫米波雷达等安全监测雷达系统。

所研制雷达广泛用作矿山、国土等安全监测预警装备，服务于深圳光明、浙江丽水、四川汉源、甘肃永靖等我国30余次重大滑坡抢险救援应急监测，经央视等多家媒体报道，受到各级政府的好评，获得北京市科学进步一等奖、中国专利优秀奖等。

团队致力于为遥感与安全监测行业、科研机构培养高级人才。累计培养毕业硕士研究生18人。毕业生工作岗位为大中型国有企业和科研院所，如中国铁塔股份有限公司、中电科智能研究院等。

获奖情况

团队获北京市科技进步奖一等奖、北京市公路学会科学技术奖一等奖（团体及个人）、中国专利优秀奖、中国职业安全健康协会科学技术奖一等奖、中国职业安全健康协会科学技术奖三等奖。

知识产权情况

成果展示

团队瞄准国家滑坡监测预警的重大需求，以成像雷达传感器技术为核心寻求解决方案，开展深入长期的工作。

在国内率先开展边坡雷达原理验证和关键技术攻关，形成了实验样机系统；研制成功我国首套自主知识产权的滑坡监测预警雷达，打破了国外垄断；研制成功国内外首套大视场直线扫描滑坡监测预警雷达，填补了技术空白。

研制了面向不同行业应用的系列化大视场滑坡监测预警雷达，推进了从单一露天矿山边坡监测到国土防灾应急等多行业应用的拓展。

2015年以来，推广装备于中石油、中石化、地质勘查等应急救援基地，用于四川茂县、金沙江滑坡、甘肃永靖等滑坡抢险救援，防范二次滑坡，保障抢险救援人员和装备安全。

申请人作为国家安全生产专家，携带自主研制的边坡雷达监测预警系统，服务于我国20余次重大滑坡灾害事故抢险救援应急监测，包括浙江丽水11.13滑坡、深圳12.20滑坡、福建泰宁5.8泥石流、浙江苏村9.28滑坡、四川茂县叠溪6.24滑坡、四川汉源 “8.21”滑坡等，为防范二次滑坡、保障抢险救援人员装备安全提供了重要技术保障，得到了各级人民政府和安监、国土等部门的高度评价，受到了央视、新华社、东方卫视等多家媒体的关注和广泛报道，社会效益显著。

复杂结构设施的SAR三维成像是SAR成像领域的热点和难点问题。现有SAR三维成像依赖于高程方向的多通道或多次飞行，对雷达系统或数据获取的要求较高。

团队提出无先验模型复杂结构设施三维成像方法，仅需一次飞行即可获得先验信息未知区域全场景全方位三维图像。

该方法充分利用SAR全方位的解叠掩和解高程模糊优势，无需目标预先建模和三维成像网格构建，适用于大面积区域复杂结构设施的精细三维成像，在雷达三维成像实用化技术方面取得了重要进展。

全方位观测与三维成像相结合，能够进一步提升对目标观测的精细化程度。全方位SAR三维重建图像，解决了形变、轮廓不完整问题，更接近目标真实的物理结构可实现对典型目标的精细化描述，获取更加丰富、全面的信息，在重点目标探测识别方面具有重要的应用潜力。

金属坦克模型全方位三维成像

首次成功获取FAST (500米口径球面射电望远镜)全方位三维雷达图像，三维分辨率为0.3m×0.3m×0.3m（距离×方位×高程）。FAST三维立体结构清晰可见，红圈内为悬挂于球面反射面之上的馈源。馈源支撑塔高度测量值约为168 m，与实际情况相符。

机载实验飞行轨迹与观测目标

成果适用于复杂结构设施的雷达精细三维成像，在城市基础设施安全监测等领域具有重要应用前景。

在保护隐私条件下，实现危险物的检测和自动识别。依靠毫米波雷达实现不涉及隐私的穿透技术，实现对于人体是否携带危险物的检测。加入AI技术，完成对于危险物自动检测并识别的进一步实现。

毫米波人体安检具有两个优势：一是解决了人们最担心的辐射问题，因为它采用的是无电离辐射的毫米波收发模块，能够避免对人体造成伤害；二是解决了隐私问题，因为毫米波的波长能够穿透衣物获取人体表面信息，配合人工智能算法，能够只检查人体衣物内藏有的危险物品，不会获取被检测者的敏感信息。因此，毫米波人体安检仪具有较高的安全性和隐私保护性，可以在安全检查过程中为被检测者提供更好的保障。

实际设备样图

毫米波人体成像技术可通过在目标空间安置设备并通过采集设备的自转收集的毫米波信息实现。由设备高速旋转中收集的数据，通过数据处理生成的人体“透视”图。

实例效果图