Источник фото: Tomsk.ru
Технологии

Сверхзрение: как радиофизики ТГУ научились искать выживших под завалами и на поле боя

16:10 / 20.06.24
1440
Мы в социальных сетях:

БПЛА-радар для дистанционного мониторинга сердечной активности разработали радиофизики Томского государственного университета. Он способен находить выживших по сердцебиению,  даже если они не подают видимых признаков жизни. Запускать такой радар можно над полем боя, а в перспективе – и над техногенными завалами. Подробнее – в новом выпуске специального проекта Tomsk.ru и ТГУ «Технотренды».

Источник видео: Tomsk.ru

…Прошел бой. Одни победили, другие проиграли, на месте остались раненые. Возможно, лежат без сознания, то есть без видимых признаков жизни. Но их сердца бьются… Как команде эвакуации  дистанционно понять, стоит ли рискнуть и вернуться за своими? Как заранее вычислить тех, кому можно помочь, чтобы не терять лишнее время?..

Сергей Шипилов, доктор  физ.-мат. наук, профессор радиофизического факультета ТГУ, директор научно-образовательного центра «Радиоэлектроника СВЧ»:

«У нас был опыт, когда мы создали прибор под названием «Радиодозор-М400», который обнаруживает людей за стеной. Причем не просто «сообщает», есть они или нет, а еще и показывают их местоположение. Увидеть это позволяют радиоволны, которые регистрируют движение на фоне неподвижных объектов. «Радиодозор»  создавался с учетом требований специальных организаций, в том числе  для проведения контртеррористических операций. Несколько месяцев назад во время встречи с представителями службы медицины катастроф возникла идея, что эту же разработку можно использовать для поиска выживших на поле боя. На СВО эта потребность актуальна: лежат раненые, идут обстрелы, наугад выдвигаться на спасательную операцию опасно. Изначально мы предположили, что искать живых людей можно с помощью «Радиодозора» так же по движению — в данном случае грудной клетки. Но если человек без сознания, дыхания почти нет, и зафиксировать изменения  практически нереально».

Ученые придумали решение, при котором радиоволны могут фиксировать сердцебиение – сердечная мышца у живых в любом случае сокращается несколько раз в минуту. Для этого нужно было подобрать определенную частоту зондирующего сигнала, которая могла бы проникать в грудную клетку, взаимодействовать с сердечной мышцей, а в отраженном излучении выделять нужные характеристики сигнала.

Сверхзрение: как радиофизики ТГУ научились искать выживших под завалами и на поле боя

Сергей Шипилов:

«Мы разработали умное радиоэлектронное  устройство, которое получило название «Кардио-радар» . Это не просто радар, который излучает и отражает сигнал. Основная проблема подобных радаров, описанная в литературе — это как раз правильная математическая обработка сигнала, обеспечивающая выделение в отраженном сигнале модуляций, связанных с сердцебиением. Сейчас мы совершенствуем  математическое ядро, которое реализует эту функцию.  Исследования поддержаны в рамках университетского гранта по программе «Приоритет 2030»». 

Прототип устройства  «Кардио-радар» радиофизики презентовали в конце мая на выставке разработок молодых ученых в рамках форума U-NOVUS 2024». Прибор «считывал» (и показывал на мониторе) сердцебиение людей с расстояния примерно полтора  метра. В реальных условиях применения радар будет прикреплен к беспилотнику. Зависнув над человеком, он сможет определить наличие сердечного ритма с высоты 3-5 метров. По специальным каналам связи информация с БПЛА-радара будет передаваться оператору управления дроном.

«Существующие аналоги работают на дистанции не более 1-2 м. О радарах с большей дальностью нам ничего неизвестно. Особенностью нашего научно-инженерного коллектива является большой опыт работы в разработке радиоволновых систем ближнего радиуса действия, что позволяет нам с уверенностью и ответственностью браться за за сложные задачи  и находить уникальные решения», — подчеркивает Сергей Шипилов.

Сверхзрение: как радиофизики ТГУ научились искать выживших под завалами и на поле боя

Диапазон радиоволн примерно такой же, как у телефона. Они далеко распространяются, проникают через стенки, почву. По словам Сергея Шипилова, по сути, ученые создают у человека «седьмое чувство», сверхзрение, которое позволяет увидеть то, что  скрыто от человеческих глаз. При этом такое излучение абсолютно безопасно для человека, в отличие, например, от того же рентгена. Кстати, бронежилет помехой для радиоволн  не станет: он состоит не из цельного куска металла, а из металлических пластинок,  и между ними излучение хорошо проникает.

Сергей Шипилов:

«В данный момент мы работаем над изменением антенной решетки для радара, которая позволит создать более узкий луч и тем самым увеличить его дальность действия. Параллельно стоит задача облегчить конструкцию, планируем уложиться в вес 4 кг (вместе с батареей) – стандартные беспилотники смогут легко с этим радаром перемещаться».

Разработкой ученых заинтересовались и в МЧС – там есть необходимость искать выживших под завалами, пока эффективного способа их «просвечивать» не придумано. В этом случае, вероятнее всего, потребуется модификация антенны для обеспечения ее согласования с бетоном. Впрочем, радиофизики ТГУ  уже умеют делать антенны, согласованные с различными средами.