火场救援急先锋！西北大学合作研究成果或将大幅提升搜救效率

当高层建筑发生火灾时

最令人忧心的就是如何进行救援

由于楼层较高、浓烟滚滚

消防员无法快速确定被困人员具体位置

而传统的红外线感应器受到了高温的影响

也无法发挥原本的识别作用

在性命攸关的紧急时刻，如果有一种工具可以突破以上障碍，迅速定位被困人员，消防队员就可以争分夺秒地抢救生命，将损失降到最低。目前市面上已有的探测工具或因体积、距离、造价等限制，难以成为高层火灾救援场景的普及配置，这片“生命的空白”亟待填补。

来自中国西北大学的房鼎益、陈晓江教授团队联合美国麻省大学、英国利兹大学的研究成果，或将为填补空白提供一种有效解决方案。

该团队解决了远距离下无线信号面临多径、噪声的问题，由无人机搭载的收发设备可对多个生物目标在空间上依次进行扫描，在一定范围内确定各个目标的位置（目标不需要携带任何信号发送装置，收发设备根据呼吸和运动寻找和定位目标）。同时，该团队消除了无人机抖动对于感知造成的影响，最终用单套收发设备实现了远距离、大范围非接触目标感知系统——WIDESEE。作者团队实现了WIDESEE原型系统，并在真实场景下进行了系统测试。WIDESEE仅使用一套较为廉价的商用LoRa（远距离无线电信号）收发设备（成本千元左右），在无人机搭载收发设备飞行的过程中，就能够对外墙（钢筋混凝土）厚度为40cm的高层建筑物内目标进行穿墙感知，90%的定位精度在4.6m以内。

作者团队在西北大学长安校区西学楼进行系统测试

当设备面对高温、火焰、烟雾等干扰时，可将影响降至最低，对于火灾救生场景中应用提出了有效的解决方案。

作者团队在陕西消防培训基地进行系统测试

检测对象的运动状态是设备反馈的主要依据，在测试对象保持移动状态时，WIDESEE可以对其进行定位追踪；当测试对象挥手示意时，WIDESEE可以检测到有目标存在。此外，作者团队还利用无线信号来感知具有微弱呼吸运动的静止目标，使WIDESEE可通过目标呼吸时胸部起伏造成的信号波动来感知目标的存在。 

同时，这项研究成果对远距离无线电收发设备进行了优化，在较低成本的投入下保证了定位精度，更有利于产业化投入使用，解决生活中的实际问题。论文通讯作者陈晓江教授介绍，同类型产品中，具备穿墙功能的设备可选方案不多，当面搜救对象和无人机同时移动，而且距离较远的情况下，定位难度更大，同时满足多项指标较为困难。而WIDESEE综合多项优势，可以说是目前高层建筑火情搜救人员的“性价比优化解”。因此，该项成果不仅具有学术价值，而且具有一定的社会意义。

这项技术不仅可以应用于指导高层建筑火灾救援，还可能应用于地震生命探测、恐怖分子搜索等需要穿透性非接触感知技术的紧急场景。目前我们正致力于将设备和算法进一步改进来提高感知的粒度和实时性。

——论文第一作者

西北大学信息科学与技术学院在读博士陈丽丽

如果在进行科学研究的过程中，能够锻炼和培养学生的创新能力，同时尝试通过所做的工作进行有效的社会服务，尽到高等学校应有的义务，从我们教师的角度来看是很有意义的。生命是无价的，我们希望这项工作能够解决高层建筑火情搜救中面临一些的问题。我们所做的仅仅是初步的尝试和探索，还面临着诸多的不足和可以深入挖掘的空间，也期待着更多的同行共同推进这个问题的解决，共同为产业化提供助力。

——论文通讯作者

西北大学信息科学与技术学院教授陈晓江

该研究成果被国际计算机学会(ACM)主办的"ACM嵌入式网络传感器系统会议SenSys 2019(SenSys: ACM Conference）以长文形式录用，论文题目为“WideSee: towards wide-area contactless wireless sensing”。文章获得了最佳论文奖提名，这也是中国大陆地区在今年ACM SenSys上唯一一篇以第一作者单位入围最佳论文提名的文章。

ACM SenSys是计算机嵌入式和传感器网络领域最为权威的国际会议。该会议每年收录的文章仅有20余篇。本年度论文录用率为19.44%，总共收录论文为28篇，被录用的文章均来自国际、国内著名高校及研究院，如加州大学洛杉矶分校，微软研究院，柏林工业大学，得克萨斯大学奥斯汀分校，哥伦比亚大学，马里兰大学帕克分校、诺基亚贝尔实验室、香港理工大学，上海交通大学、西安交通大学等。

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素材来源/ 信息科学与技术学院

采编/ 王誉谕  责编/ 李琛

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