煤炭科学技术

作者：黄渊, 郑学召, 金霏阳, 马扬, 文虎, 刘荫, 丁文, 马佳文,

关键词：矿山钻孔救援, UWB雷达, 遮蔽环境, 单人体动信号提取, ICEEMDAN算法,

钻孔救援技术作为一种生命通道快速构建的新型救援技术已得到广泛应用。超宽带（UWB）雷达能够基于钻孔实现遮蔽环境下的人体生命信息探测，但其回波信号易受井下复杂环境噪声、背景杂波和目标自身运动状态的影响，难以直接提取有效的被困人员生命特征。基于UWB雷达探测原理，构建了适用于煤岩复杂介质环境的人体目标识别数学模型，结合多普勒效应与二维傅里叶变换，系统分析了人体生命体征信号在雷达回波中的时频分布特征。结合矿山救援应用实际，以人体体动信号作为主要探测目标，针对矿井环境中存在的强杂波、多径效应及信号混叠问题，提出了一种融合指数加权、自适应增益与慢时间域能量平均消除的雷达信号预处理方法，显著抑制了背景噪声与遮蔽物引起的干扰。为进一步提升人体体动信号提取能力，提出了改进型完全集合经验模态分解（ICEEMDAN）算法，通过构建含噪声仿真信号，以信噪比和均方根误差为评价指标，验证了该算法在信号分解与重构方面优于EMD与EEMD方法，有效提高了体动信号提取的精度与鲁棒性。在此基础上，研制了专用UWB雷达探测装置，并在由50 cm碎煤与30 cm砖混墙构成的模拟遮蔽环境中开展了单人动目标探测试验。结果表明，经ICEEMDAN算法处理后，可在3.8～10.8 m距离范围内清晰提取人体目标的基波与谐波特征，且谐波频率呈基波整数倍关系，验证了该算法在复杂遮蔽条件下对运动目标的增强探测能力。为矿山救援等强遮蔽、高噪声场景中的单人动目标识别提供了有效的技术方法与装备参考。

来源：2026年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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