Практическое применение и анализ воздействия доплеровских радиолокационных датчиков в Индонезии

Прорывные приложения в области спасения при стихийных бедствиях

Будучи крупнейшим в мире архипелагом, расположенным вдоль Тихоокеанского огненного кольца, Индонезия постоянно сталкивается с угрозой землетрясений, цунами и других стихийных бедствий. Традиционные методы поиска и спасения часто оказываются неэффективными в сложных ситуациях, таких как полное обрушение зданий, где технология радиолокационного зондирования на основе эффекта Доплера предлагает инновационные решения. В 2022 году совместная тайваньско-индонезийская исследовательская группа разработала радиолокационную систему, способную обнаруживать дыхание выживших сквозь бетонные стены, что представляет собой качественный скачок в области обнаружения жизни после стихийных бедствий.

Основная инновационность технологии заключается в интеграции частотно-модулированного непрерывного радиолокационного излучения (FMCW) с передовыми алгоритмами обработки сигналов. Система использует две высокоточные измерительные последовательности для устранения помех от завалов: первая оценивает и компенсирует искажения, вызванные крупными препятствиями, а вторая фокусируется на обнаружении едва заметных движений грудной клетки (обычно с амплитудой 0,5–1,5 см) при дыхании для точного определения местонахождения выживших. Лабораторные испытания демонстрируют способность системы проникать сквозь бетонные стены толщиной 40 см и обнаруживать дыхание на расстоянии до 3,28 метра позади них с точностью позиционирования ±3,375 см, что значительно превосходит показатели традиционных систем обнаружения.

Эффективность работы была подтверждена в ходе моделирования спасательных операций. Система успешно распознала все сигналы дыхания испытуемых, находясь за бетонными стенами различной толщины, сохраняя надёжную работу даже в самых сложных условиях, например, за стенами толщиной 40 см. Этот бесконтактный подход исключает необходимость входа спасателей в опасные зоны, значительно снижая риск получения вторичных травм. В отличие от традиционных акустических, инфракрасных или оптических методов, доплеровский радар работает независимо от темноты, дыма и шума, обеспечивая круглосуточную работу в течение критического «золотого 72-часового» спасательного окна.

Таблица: Сравнение эффективности проникающих технологий обнаружения жизни

Инновационная ценность системы выходит за рамки технических характеристик и её практической развёртываемости. Устройство состоит всего из трёх компонентов: модуля FMCW-радара, компактного вычислительного блока и литиевой батареи 12 В. Вес всего устройства составляет менее 10 кг, что позволяет управлять им одному оператору. Эта лёгкая конструкция идеально подходит для архипелагического рельефа Индонезии и условий повреждённой инфраструктуры. Планы по интеграции технологии с дронами и роботизированными платформами позволят расширить её охват на труднодоступные районы.

С точки зрения общества, проникающий радар для обнаружения живых существ может значительно повысить возможности Индонезии по реагированию на стихийные бедствия. Во время землетрясения и цунами в Палу в 2018 году традиционные методы оказались неэффективными на бетонных завалах, что привело к предотвратимым жертвам. Широкое внедрение этой технологии может повысить показатели обнаружения выживших на 30–50% при аналогичных катастрофах, потенциально спасая сотни и тысячи жизней. Как подчеркнул профессор Алоиус Адья Прамудита из Университета Телком в Индонезии, конечная цель технологии идеально соответствует стратегии Национального агентства по управлению стихийными бедствиями (BNPB) по смягчению последствий: «сокращение числа жертв и ускорение восстановления».

В настоящее время активно ведутся работы по коммерциализации: исследователи сотрудничают с отраслевыми партнёрами, чтобы превратить лабораторный прототип в надёжное спасательное оборудование. Учитывая высокую сейсмическую активность в Индонезии (в среднем более 5000 толчков в год), эта технология может стать стандартным оборудованием для BNPB и региональных агентств по ликвидации последствий стихийных бедствий. Исследовательская группа рассчитывает, что внедрение на местах произойдёт в течение двух лет, при этом себестоимость прототипа, как ожидается, снизится с нынешних 15 000 долларов до менее 5000 долларов при масштабном использовании, что сделает её доступной для местных органов власти во всех 34 провинциях Индонезии.

Приложения для интеллектуального управления транспортом

Хроническая загруженность дорог Джакарты (занимающая 7-е место в мире) способствовала инновационному применению доплеровских радаров в интеллектуальных транспортных системах. Городская инициатива «Умный город 4.0» предусматривает установку более 800 радарных датчиков на критически важных перекрёстках, что позволяет:

• Сокращение заторов в часы пик на 30% за счет адаптивного управления сигналами
• Повышение средней скорости транспортных средств на 12% (с 18 до 20,2 км/ч)
• Среднее время ожидания на пилотных перекрестках сократилось на 45 секунд

Система использует превосходные характеристики доплеровского радара 24 ГГц в условиях тропического дождя (точность обнаружения 99% против 85% у камер во время сильных ливней) для отслеживания скорости, плотности движения и длины очереди в режиме реального времени. Интеграция данных с Центром управления дорожным движением Джакарты позволяет динамически корректировать время подачи сигналов каждые 2–5 минут в зависимости от фактического потока транспорта, а не от фиксированного расписания.

Пример: улучшение дорожного коридора Гатот Суброто

• 28 радарных датчиков установлены на участке длиной 4,3 км
• Адаптивные сигналы сократили время в пути с 25 до 18 минут
• Выбросы CO₂ сократились на 1,2 тонны в день
• На 35% меньше нарушений правил дорожного движения обнаружено с помощью автоматизированного контроля

Гидрологический мониторинг для предотвращения наводнений

Системы раннего оповещения о наводнениях в Индонезии используют технологию доплеровских радаров в бассейнах 18 крупных рек. Проект бассейна реки Силивунг является примером такого применения:

• 12 станций радиолокационного контроля речного потока измеряют скорость поверхности каждые 5 минут
• В сочетании с ультразвуковыми датчиками уровня воды для расчета расхода
• Данные передаются через GSM/LoRaWAN в центральные модели прогнозирования наводнений
• Время оповещения увеличено с 2 до 6 часов в Большой Джакарте

Бесконтактное измерение с помощью радара особенно ценно во время наводнений с обломками, когда традиционные измерители течений неэффективны. Установка радара на мостах позволяет избежать опасностей в воде и обеспечивает непрерывный мониторинг, не подверженный влиянию осадконакопления.

Сохранение лесов и защита дикой природы

В экосистеме Лёйзер на Суматре (последнее место обитания суматранских орангутанов) доплеровский радар помогает:

1. Антибраконьерский надзор

• Радар 60 ГГц обнаруживает движение человека сквозь густую листву
• Отличает браконьеров от животных с точностью 92%.
• Радиус охвата составляет 5 км на единицу (по сравнению с 500 м для инфракрасных камер)

2. Мониторинг полога

• Радар миллиметровых волн отслеживает колебания деревьев
• Выявляет незаконную вырубку леса в режиме реального времени
• Сокращение несанкционированной вырубки леса на 43% в пилотных районах

Низкое энергопотребление системы (15 Вт/датчик) позволяет ей работать на солнечной энергии в удаленных местах, передавая оповещения через спутник при обнаружении подозрительной активности.

Проблемы и будущие направления

Несмотря на многообещающие результаты, широкое внедрение сталкивается с рядом препятствий:

1. Технические ограничения

• Высокая влажность (>80% относительной влажности) может ослаблять высокочастотные сигналы.
• Плотная городская застройка создает многолучевые помехи
• Ограниченный местный технический опыт для обслуживания

2. Экономические факторы

• Текущие затраты на датчики (3000–8000 долларов за единицу) создают трудности для местных бюджетов.
• Расчеты рентабельности инвестиций неясны для муниципалитетов, испытывающих нехватку средств
• Зависимость от иностранных поставщиков основных компонентов

3. Институциональные препятствия

• Обмен данными между агентствами остается проблематичным
• Отсутствие стандартизированных протоколов для интеграции радиолокационных данных
• Регуляторные задержки в распределении спектра

Новые решения включают в себя:

• Разработка влагоустойчивых систем 77 ГГц
• Создание местных сборочных предприятий для снижения затрат
• Создание программ передачи знаний между правительством, наукой и промышленностью
• Реализация поэтапных стратегий внедрения, начиная с территорий с высоким уровнем воздействия

В перспективе возможны следующие области применения:

• Сети радаров на базе дронов для оценки последствий стихийных бедствий
• Автоматизированные системы обнаружения оползней
• Интеллектуальный мониторинг рыболовной зоны для предотвращения чрезмерного вылова рыбы
• Отслеживание береговой эрозии с точностью до миллиметровых волн

При надлежащих инвестициях и политической поддержке технология доплеровских радаров может стать краеугольным камнем цифровой трансформации Индонезии, повысив устойчивость на 17 000 её островов и создав новые высокотехнологичные рабочие места на местном уровне. Опыт Индонезии демонстрирует, как передовые технологии зондирования могут быть адаптированы для решения уникальных задач развивающихся стран при условии внедрения соответствующих стратегий локализации.

Пожалуйста, свяжитесь с Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Сайт компании:www.hondetechco.com

Тел.: +86-15210548582