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中山大學最新感測研究 助攻災防黃金救援

2024-05-31
人體存在感測雷達技術與大眾生活密切相關，從車載安全、智能安防到智慧生活隨處可見。國立中山大學電機工程學系副教授王復康研發「調頻相位自我注入鎖定雷達」，可做到10公尺遠非接觸感測，靈敏度比傳統架構提升100萬倍，以低成本創造優異抗雜波能力，同時在軟體演算法上創新，大幅降低計算成本，研究成果可應用於防災、救災，預計可減少6成感測時間，把握黃金救援。
 
王復康指出，SIL雷達過去主要感測呼吸心跳，他嘗試拓展至人體存在感測領域，研究成果可以用在救災，預計縮短6成的感測時間，如人員搜救上，有望可幫助救援人員更快找到受困人員，並提供健康狀況的資訊，提高救援效率。用於室內防護上，如果發現偵測對象一直待在浴室或突然消失不見，可能就是跌倒或是發生意外，具警示效果。對比過往紅外線感測、超聲波感測和微波電磁波感測，最新研究可以避免發生在座椅感測器上放置物品卻誤判被視為有人占用，或車用麥克風感測卻因乘客熟睡無聲而偵測失敗等情形，同時解決攝影機侵犯隱私的問題。
 
王復康表示，硬體部分升級採用「調頻相位自我注入鎖定雷達（Frequency-Modulated Phase-and-Self-Injection-Locked Radar, FMPSIL）」，除了可距離10幾公尺非接觸感測，亦可調頻、靈敏度更高、輸出頻率更為穩定。軟體演算法部分與高教深耕計畫「6G通訊與感測研究中心」跨領域合作獲得靈感，首將通訊領域常用的統計分析演算法運用於感測領域。團隊於6x6平方公尺雜亂的環境中進行600分鐘的數據集實驗，研究成果顯示，對單一移動目標感測的準確度，從82.11%提升到97.32%，成功克服頻譜泄漏問題。以往偵測時間需要3至4個呼吸心跳週期（約15至20秒），他們將計算流程最佳化，透過波形分布判斷人數和位置，耗時僅需1個呼吸心跳週期（約5秒），大幅縮減了運算與觀測時間，同時提高準確度。

王復康現為為中山特聘年輕學者，自2009年起研發「自我注入鎖定（self-injection-locked, SIL）雷達系統」，突破雷達研究60年的技術瓶頸，偵測靈敏度比傳統架構連續波雷達（CW）可提升達100萬倍，以低成本創造優異的抗雜波能力，搭配軟體演算法與大數據分析，在非接觸式生命徵象感測技術取得突破性進展，將雷達技術應用在智慧畜牧、遠距醫療與安全防護等產業上，並提供零死角、不間斷、全自動的非接觸生理徵象量測功能。
 
迄今獲得經濟部國家產業創新獎、國家發明獎、國科會吳大猷先生紀念獎與國家新創獎等國家級獎項的肯定。研究成果獲世界各國專利共62件，透過產學合作促進產業升級，簽約金額已逾新臺幣1億元。其研發SIL雷達系統創新發明已拓展至健康管理、長期照顧、防疫及畜牧產業，下一階段將應用於動物育種、車內感測與智慧建築等產業，發展可期。
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