CN106772363A - 一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统及方法，系统的雷达探测装置包括控制器、雷达发射机、发射天线、接收天线、雷达接收机和电源模块；控制器用于控制雷达探测装置工作；雷达发射机与控制器连接，用于产生雷达波；发射天线与雷达发射机连接，用于发射产生的雷达波；接收天线用于接收经反射的雷达波；雷达接收机与接收天线连接，用于对接收天线接收的雷达波进行处理，并将处理后的雷达波发送给控制器；控制器通过无线通讯方式与后台主控系统相连；电源模块用于为雷达探测装置提供工作电源。本发明不仅能够快速探测到掩埋于地下的隐蔽物证，而且能够对掩埋于地下的隐蔽物证进行准确定位，有助于刑事犯罪侦查工作。

Description

一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统及方法，属于雷达探测技术领域。

背景技术

伴随社会的法制化进程，犯罪嫌疑人人权保障程度越来越高，公安机关刑事执法越来越规范。在此背景下，获取犯罪嫌疑人口供的难度愈加增大，传统的通过口供获取证据从而侦破案件的侦查模式已不适合当前形势发展和刑侦工作需要。由此，公安部提出科技强警、信息导侦是公安工作的未来发展方向。随之，刑侦部门由供到证的侦查模式必然由传统的由供到证向由证到供转变。在刑事犯罪侦查工作中，往往会遇到尸体、凶器等关键物证被犯罪嫌疑人故意隐匿的情形，在犯罪嫌疑人拒不供述的情况下，刑侦部门需要耗费大量人力物力对上述物证进行查找，即使找到亦拖延了办案时间，严重影响侦破效率；在很多情况下，由于刑侦部门缺乏寻找上述物证的有效手段，导致关键证据缺失，无法有效追诉，造成犯罪嫌疑人逍遥法外。这使得公安机关背负了严重的政治和舆论压力，极大影响了公安机关的执法形象和公信力。以命案为例，一个省侦办命案高达800起左右，其中因无法找到关键证据导致无法判决的就有很多起。命案因社会危害性大，社会关注度高，对人民群众安全感影响巨大，命案侦办是刑侦部门的首要任务，公安机关将投入极大人力物力予以侦破。各地公安机关都在积极探索查找隐蔽犯罪证据的新技术、新方法，囿于缺乏专业设备及技术，尚未取得关键性突破。

地质雷达(Ground Penetrating Radar，GPR)又称透地雷达，探地雷达，是用频率介于10^6-10^9Hz的无线电波来确定地下介质分布的一种无损探测方法。地质雷达通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。地质雷达作为一种新型的无损检测技术，以其快速、连续检测、无破坏性等优点，有着极其广阔的应用前景。地质雷达可用于检测各种材料，如岩石、泥土、砾石，以及人造材料如混凝土、砖、沥青等的组成。地质雷达在工作过程中，在雷达主机控制下，脉冲源产生周期性的毫微秒信号，并直接馈给发射天线，经由发射天线耦合到地下的信号在传播路径上遇到非均匀体(面)时，产生反射信号。位于地面上的接收天线在接收到地下回波后，直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，经处理后传输到微机。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经事后处理，可用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数。目前地质雷达技术在地质工程探测及质量监测方面取得了较好的应用效果，可准确确定地下金属或非金属管道、下水道、缆线、缆线管道、孔洞、基础层、混凝土中的钢筋及其它地下埋件的空间位置。

在刑事案件侦查中，掩埋于地下、水下的白骨、尸块、凶器、爆炸物等隐蔽物证通常难以探查、发现，尤其是在时间跨度较长的隐案积案中表现的尤为突出。以白骨为例，在很多案件中，即便犯罪嫌疑人如实供述了当年的埋尸地点，因为时过境迁，地形地貌已经发生巨大变化，而且警犬以及金属探测仪也无能为力，搜寻起来相当困难，更何况犯罪嫌疑人拒不供述真实地点的情形呢？遇到尸体深埋且时间跨度较长、尸体白骨化的案件时，侦查部门几乎束手无策。2012年9月1日犯罪嫌疑人胡某等人，将受害人张某的尸体抛掷于浙江省丽水市青田县境内滩坑水库内，直至2015年1月，杭州下城区警方历时近三年，花费超过百万元人民币，终将受害人尸体打捞出来。此案反映出，侦查部门缺乏探寻隐蔽物证的专业设备。

因此，如果将地质雷达技术引入刑事犯罪侦查工作中，则具有重大的现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统及方法，不仅能够快速探测到掩埋于地下的隐蔽物证，而且能够对掩埋于地下的隐蔽物证进行准确定位，有助于刑事犯罪侦查工作。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统，包括雷达探测装置和后台主控系统，其特征是，所述雷达探测装置包括控制器、雷达发射机、发射天线、接收天线、雷达接收机和电源模块；所述控制器用于控制雷达探测装置工作；所述雷达发射机与控制器连接，用于产生雷达波；所述发射天线与雷达发射机连接，用于发射产生的雷达波；所述接收天线用于接收经反射的雷达波；所述雷达接收机与接收天线连接，用于对接收天线接收的雷达波进行处理，并将处理后的雷达波发送给控制器；所述控制器通过无线通讯方式与后台主控系统相连；所述电源模块用于为雷达探测装置提供工作电源。

优选地，所述雷达发射机包括触发单元、电压转换电路和脉冲放大电路，所述触发单元的输入端与控制器的脉冲信号输出端连接，触发单元的输出端与脉冲放大电路的脉冲信号输入端相连，所述脉冲放大电路的电压输入端与电压转换电路的输出端连接，脉冲放大电路的脉冲信号输出端与发射天线连接。

优选地，所述触发单元包括电容C1、电容C2、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、可变电阻VR2以及三极管Q1，所述三极管Q1的基极通过电容C2连接控制器的脉冲信号输出端，所述三极管Q1的集电极通过变阻器VR2连接到脉冲放大电路的脉冲信号输入端，所述三极管Q1的发射极通过二极管D1连接到电源模块，所述电阻R1连接在电源模块和三极管Q1的基极之间，所述电阻R3连接在三极管Q1的集电极和地之间，所述电阻R2连接在三极管Q1的发射极和地之间，所述电容C1连接到电源模块和地之间。

优选地，所述电压转换电路包括直流电压转换芯片、开关频率控制电路、斩波电路、多级倍压升压电路、反馈分压电阻、反馈电位器、输入电压滤波电路、输出电压滤波电路和环路补偿电路，所述输入电压滤波电路的输入端与电源模块的直流电压端连接，输入电压滤波电路的输出端与直流电压转换芯片的输入端连接，直流电压转换芯片的输出端与斩波电路的输入端连接，斩波电路的输出端与多级倍压升压电路的输入端连接，多级倍压升压电路的输出端与输出电压滤波电路的输入端连接，输出电压滤波电路的输出端与脉冲放大电路的电压输入端连接，反馈分压电阻的输入端与多级倍压升压电路连接，反馈分压电阻的输出端通过反馈电位器与直流电压转换芯片的输入端连接，开关频率控制电路和环路补偿电路分别与直流电压转换芯片连接。

优选地，所述脉冲放大电路包括多个串联的雪崩电路，每个雪崩电路由一三极管和一电阻组成，每个雪崩电路的三极管的集电极通过电阻连接到电压转换电路的输出端，每个雪崩电路的三极管的发射极接地，第一级雪崩电路中的三极管的基极通过一电容连接到触发单元的输出端，其他雪崩电路中的三极管的基极和发射极通过一电容连接到前一级雪崩电路的三极管的集电极和电阻之间，发射天线通过一电容连接到最后一级雪崩电路的三极管的集电极和电阻之间。

优选地，所述雷达接收机包括触发电路、低压雪崩电路、双脉冲产生器、采样头、高放电路、积分器和反馈电路，触发电路连接低压雪崩电路，低压雪崩电路连接双脉冲产生器，双脉冲产生器连接采样头，采样头分别连接反馈电路和高放电路，高放电路连接积分器，积分器连接反馈电路；采样头的输入端与接收天线连接，用于接收的高频模拟信号；触发电路、低压雪崩电路和双脉冲产生器为单向连接控制，由触发信号激励产生采样头所需要的采样双脉冲；采样头、高放电路、积分器和反馈电路为闭合环路连接控制，构成高频信号的差分取样；积分器的输出端与控制器连接，用于将低频模拟信号发送给控制器。

优选地，所述的发射天线和接收天线均采用定向偶极子天线，所述定向偶极子天线包括天线壳体以及至少2根设置在壳体内且围绕天线中心轴顺轴向、等间隔的偶极子天线，每根偶极子天线与天线中心轴相互之间设置有聚氯乙烯树脂屏蔽材料；每根偶极子天线包括设于同一轴线上并采用连接固定套固定的两个单极子天线，每个单极子天线的天线头通过加载电阻连接天线节，在加载电阻处设置有扩展固定套将天线头、加载电阻和天线节进行固定，每根偶极子天线的两个单极子天线头分别通过电缆的内、外导线经天线中心轴引出。

优选地，所述天线节包括多个柱体形天线节，各个柱体形天线节之间均采用加载电阻连接，从天线头到各个柱体形天线节的加载电阻的阻值依次增加。

优选地，所述电源模块包括开关电源和中间继电器，所述开关电源通过中间继电器分别与交流电源和直流电源连接，所述交流电源分为两条支路，一条支路与中间继电器的常开开关进线侧端子连接，另一支路与中间继电器的吸引线圈连接，所述直流电源与中间继电器的常闭开关进线侧端子连接，常闭开关的出线侧端子和常开开关的出线侧端子同相并联后与开关电源连接。

本发明还提供了一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测方法，其特征是，包括以下步骤：

S1、建立刑事案件物证数据库

进行实景模拟，采用雷达探测刑事案件中常见的隐蔽犯罪证据的密度及电阻率特征参数的规律，并将获取的反射电磁波作为参考模板存储到建立的隐蔽犯罪证据特征参数数据库中；

S2、搜寻地下刑事案件物证

启动雷达探测装置工作，雷达发射机通过发射天线向地下发射高频脉冲电磁波，雷达接收机通过接收天线接收反射回地面的电磁波并对反射电磁波进行预处理，然后通过控制器发送给后台主控系统；

S3、确认地下刑事案件物证

后台主控系统将获得的反射电磁波与隐蔽犯罪证据特征参数数据库中的参考模板进行比对，如果比对成功则根据参考模板确定刑事案件物证。

本发明的有益效果是：

本发明利用雷达探测装置对地下刑事案件物证进行探测，其不仅检测精度高、速度快，而且通过利用地质雷达技术并结合侦查、犯罪现场特征，形成刑事案件侦查独有的地质雷达探测技术搜寻体系，实现了地质雷达技术的跨领域应用。

本发明从发利用物性测试设备及技术探测掩埋于地下的物证，解决了传统刑事案件侦办方法中对隐蔽物证的查找经常费时费力且经常导致侦查陷入僵局的问题。

本发明的地下刑事案件物证探测方法通过物性测试技术研究刑事案件中常见的尸体、头颅、白骨及常见物证的密度、电阻率等物理特征参数的规律，建立隐蔽物证特征参数数据库，为后继的资料处理及解释提供数据支持。根据隐蔽物证特征，研究地质雷达相关理论及具体的施工方法技术及最佳探测参数，并形成刑事案件侦查独有的地质雷达探测技术搜寻体系，为地下刑事案件物证提供了可靠保证，提高了公安机关刑事侦查科学技术水平，有助于刑事犯罪侦查工作。

本发明的雷达发射机主要由触发单元、电压转换电路和脉冲放大电路组成，可以响应400KHz以内的触发脉冲信号，从而在高达400KHz的触发脉冲的情况下也能够正常工作，提高了地质雷达发射机的脉冲信号响应带宽；脉冲放大电路通过采用多级串联雪崩电路，利用三极管的雪崩效应可以将地质雷达发射机的瞬间脉冲发射电压提高到400V，增大了发射脉冲的功率，其瞬间功率越大，通过发射天线转换成的电磁波能量也越大，因此探测深度和效果也相应增加。电压转换电路采用了直流电压转换芯片处理单元对低电压进行转换，能够预先设置地质雷达需要的工作频率，采用倍压升压单元进行升压，能够获得地质雷达需要高压，利用信号反馈单元，能够实现对输出信号的微调，因此能够适应地质雷达的供电需求。

本发明的雷达接收机主要由触发电路、低压雪崩电路、双脉冲产生器、采样头、高放电路、积分器和反馈电路构成，可以对800KHz以内的触发脉冲信号正常工作，最高可以达到800KHz的触发脉冲频率响应；采用低电压作为雪崩电压，避免高压产生纹波噪声的干扰，满足高精度探测地下刑事案件物证的要求。

本发明的发射天线和接收天线均采用定向偶极子天线，该定向偶极子天线可工作在50-500MHz频段，并达到简化天线结构、减小天线直径的目的，有效提高了地质雷达的性能、探测范围和效率，以便获得地下深处地下刑事案件物证的数据信息。

本发明的电源模块通过中间继电器实现了交流电源和直流电源的双电源输入，当一路电源出现故障时，自动切换到另一路电源，不仅提高了雷达探测装置的运行可靠性，而且具有功耗低和成本低的特点。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明所述雷达发射机的结构示意图；

图3为本发明所述触发单元的电路图；

图4为本发明所述电压转换电路的结构示意图；

图5为本发明所述雷达接收机的结构示意图；

图6为本发明所述偶极子天线的结构示意图；

图7为本发明所述电源模块的结构示意图；

图8为本发明的方法流程图；

图6中，1连接固定套、2天线头、3加载电阻、4天线节、5扩展固定套、6同轴电缆、61电缆内导线、62电缆外导线。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1所示，本发明的一种地下刑事案件物证的探测系统，它包括雷达探测装置和后台主控系统，所述雷达探测装置包括控制器、雷达发射机、发射天线、接收天线、雷达接收机和电源模块；所述控制器用于控制雷达探测装置工作；所述雷达发射机与控制器连接，用于产生雷达波；所述发射天线与雷达发射机连接，用于发射产生的雷达波；所述接收天线用于接收经反射的雷达波；所述雷达接收机与接收天线连接，用于对接收天线接收的雷达波进行处理，并将处理后的雷达波发送给控制器；所述控制器通过无线通讯方式与后台主控系统相连；所述电源模块用于为雷达探测装置提供工作电源。

如图2至图4所示，本发明所述的雷达发射机包括触发单元、电压转换电路和脉冲放大电路，所述触发单元的输入端与控制器的脉冲信号输出端连接，触发单元的输出端与脉冲放大电路的脉冲信号输入端相连，所述脉冲放大电路的电压输入端与电压转换电路的输出端连接，脉冲放大电路的脉冲信号输出端与发射天线连接。

所述触发单元包括电容C1、电容C2、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、可变电阻VR2以及三极管Q1，所述三极管Q1的基极通过电容C2连接控制器的脉冲信号输出端，所述三极管Q1的集电极通过变阻器VR2连接到脉冲放大电路的脉冲信号输入端，所述三极管Q1的发射极通过二极管D1连接到电源模块，所述电阻R1连接在电源模块和三极管Q1的基极之间，所述电阻R3连接在三极管Q1的集电极和地之间，所述电阻R2连接在三极管Q1的发射极和地之间，所述电容C1连接到电源模块和地之间。

所述电压转换电路包括直流电压转换芯片、开关频率控制电路、斩波电路、多级倍压升压电路、反馈分压电阻、反馈电位器、输入电压滤波电路、输出电压滤波电路和环路补偿电路，所述输入电压滤波电路的输入端与电源模块的直流电压端连接，输入电压滤波电路的输出端与直流电压转换芯片的输入端连接，直流电压转换芯片的输出端与斩波电路的输入端连接，斩波电路的输出端与多级倍压升压电路的输入端连接，多级倍压升压电路的输出端与输出电压滤波电路的输入端连接，输出电压滤波电路的输出端与脉冲放大电路的电压输入端连接，反馈分压电阻的输入端与多级倍压升压电路连接，反馈分压电阻的输出端通过反馈电位器与直流电压转换芯片的输入端连接，开关频率控制电路和环路补偿电路分别与直流电压转换芯片连接。

所述直流电压转换芯片为LT3757芯片，用于接收直流低压信号，产生开关频率控制电路设置频率的电压信号。

所述开关频率控制电路连接到直流电压转换芯片的频率设置引脚，用于设置工作频率。

所述斩波电路与直流电压转换芯片的电压输入引脚和输出引脚分别相连，用于对直流电压转换芯片产生的信号进行斩波，产生斩波脉冲信号，并将斩波脉冲信号输出给多级倍压升压电路。

所述多级倍压升压电路中的每一级倍压升压电路包括2个电容和2个二级管，第一级倍压升压电路中的一个电容一端与斩波电路相连，另一端与一个二极管的负极和另一个二极管的正极相连，另一个电容的一端分别与一个二极管的正极和斩波电路相连，另一端与另一个二极管的负极相连，后续级倍压升压电路中的一个电容一端与前一级倍压升压电路相连，另一端与本级一个二极管的负极和另一个二极管的正极相连，另一个电容的一端分别与一个二极管的正极和前一级倍压升压电路相连，另一端与另一个二极管的负极相连。

所述反馈分压电阻用于对从多级倍压升压电路接收的高压信号进行分压，分压后的信号经反馈电位器输出到LT3757芯片；该反馈分压电阻的一端与多级倍压升压电路的电压输出端相连，另一端连接反馈电位器的调节端和第一端。

所述反馈电位器的调节端连接至LT3757芯片的反馈(PBX)引脚，第二端接地，通过调节反馈电位器的电阻值调节所述LT3757芯片的输出电压。

所述输入电压滤波电路由一个第一端与输入电压信号相连，第二端接地的电容实现。

所述输出电压滤波电路，由一个连接到多级倍压升压电路的电压输出端的π型滤波器实现。

所述环路补偿电路包括一个补偿电阻和三个补偿电容；所述补偿电阻的第一端与LT3757芯片的VC引脚相连，第二端与第一补偿电容的第一端相连；所述第二补偿电容的第一端与补偿电阻第一端相连；所述第三补偿电容的第一端与LT3757芯片的Vcc引脚相连；所述第一补偿电容、第二补偿电容和第三补偿电容的第二端均接地。

所述开关频率控制电路由电阻值为10.5K-150k的电阻或电位器实现，其一端与LT3757芯片的频率设置(RT)引脚相连，另一端接地；所述直流电压转换芯片接收的直流低压信号的电压为2.9V-40V；所述多级倍压升压电路输出的高压信号的电压为50V-500V，工作频率为100KHZ-1MHZ。

所述脉冲放大电路包括多个串联的雪崩电路，每个雪崩电路由一三极管和一电阻组成，每个雪崩电路的三极管的集电极通过电阻连接到电压转换电路的输出端，每个雪崩电路的三极管的发射极接地，第一级雪崩电路中的三极管的基极通过一电容连接到触发单元的输出端，其他雪崩电路中的三极管的基极和发射极通过一电容连接到前一级雪崩电路的三极管的集电极和电阻之间，发射天线通过一电容连接到最后一级雪崩电路的三极管的集电极和电阻之间。

如图5所示，本发明所述的雷达接收机包括触发电路、低压雪崩电路、双脉冲产生器、采样头、高放电路、积分器和反馈电路，触发电路连接低压雪崩电路，低压雪崩电路连接双脉冲产生器，双脉冲产生器连接采样头，采样头分别连接反馈电路和高放电路，高放电路连接积分器，积分器连接反馈电路；采样头的输入端与接收天线连接，用于接收的高频模拟信号；触发电路、低压雪崩电路和双脉冲产生器为单向连接控制，由触发信号激励产生采样头所需要的采样双脉冲；采样头、高放电路、积分器和反馈电路为闭合环路连接控制，构成高频信号的差分取样；积分器的输出端与控制器连接，用于将低频模拟信号发送给控制器。

本发明所述的发射天线和接收天线均采用定向偶极子天线，所述定向偶极子天线包括天线壳体以及至少2根设置在壳体内且围绕天线中心轴顺轴向、等间隔的偶极子天线，每根偶极子天线与天线中心轴相互之间设置有聚氯乙烯树脂屏蔽材料。如图6所示，每根偶极子天线包括设于同一轴线上并采用连接固定套1固定的两个单极子天线，每个单极子天线的天线头2通过加载电阻3连接天线节4，在加载电阻3处设置有扩展固定套5将天线头2、加载电阻3和天线节4进行固定，每根偶极子天线的两个单极子天线头分别通过同轴电缆6的内导线61、外导线62经天线中心轴引出。同轴电缆6的内导线61与外导线62之间设置有绝缘屏蔽层。

所述天线节包括多个柱体形天线节，各个柱体形天线节之间均采用加载电阻连接，从天线头到各个柱体形天线节的加载电阻的阻值依次增加。

如图7所示，所述电源模块包括开关电源和中间继电器，所述开关电源通过中间继电器分别与交流电源和直流电源连接，所述交流电源分为两条支路，一条支路与中间继电器的常开开关进线侧端子连接，另一支路与中间继电器的吸引线圈连接，所述直流电源与中间继电器的常闭开关进线侧端子连接，常闭开关的出线侧端子和常开开关的出线侧端子同相并联后与开关电源连接。

如图8所示，本发明的一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测方法，它包括以下步骤：

S1、建立刑事案件物证数据库

进行实景模拟，采用雷达探测刑事案件中常见的隐蔽犯罪证据的密度及电阻率特征参数的规律，并将获取的反射电磁波作为参考模板存储到建立的隐蔽犯罪证据特征参数数据库中；

S2、搜寻地下刑事案件物证

启动雷达探测装置工作，雷达发射机通过发射天线向地下发射高频脉冲电磁波，雷达接收机通过接收天线接收反射回地面的电磁波并对反射电磁波进行预处理，然后通过控制器发送给后台主控系统；

S3、确认地下刑事案件物证

后台主控系统将获得的反射电磁波与隐蔽犯罪证据特征参数数据库中的参考模板进行比对，如果比对成功则根据参考模板确定刑事案件物证。

本发明应用在刑事犯罪侦查工作中是首先需要进行隐蔽犯罪证据物性参数数据库建立：通过物性测试技术研究刑事案件中常见的埋藏物如尸体、头颅、白骨等人体组织；刀具、枪支、镐头、铁棍等金属类凶器；爆炸物；木质、竹制、砖块、混凝土等物体的密度、电阻率等物理特征参数的规律，建立隐蔽犯罪证据特征参数数据库，为后继的资料处理及解释提供数据支持。基于犯罪现场环境的多样性，预设多种场景，对不同隐蔽犯罪证据的地质雷达的探测效果进行实验，如室内、室外，山地、林地、耕地、沼泽、湖海、矿区等多种地理环境下的探测数据进行收集，对探测精度、速度等进行比较、归纳。在此基础上，进一步细化完善数据库，为后续的刑事侦查工作做好准备。

基于侦查实践的需要，雷达探测装置应当采用车载探测雷达或便携式专用探测雷达，方便移动和携带，后台主控系统可采用手提电脑代替，与雷达探测装置配合进行地下刑事案件物证探测。掩埋于地下、水下的白骨、尸块、凶器、爆炸物等隐蔽物证在成分、密度等方面与周围土壤有着较为明显的差异，这为地质雷达技术的运用提供了基础条件。本发明通过对刑事案件中常见的埋藏物如尸体、尸块、凶器、爆炸物等物体的特征进行描述、概括，确定最佳的探测方案，并形成刑事案件侦查独有的雷达探测技术体系，可进一步拓宽地质雷达的应用领域，也可提高公安机关刑事科学技术水平，助力刑事犯罪侦查工作。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统，包括雷达探测装置和后台主控系统，其特征是，所述雷达探测装置包括控制器、雷达发射机、发射天线、接收天线、雷达接收机和电源模块；所述控制器用于控制雷达探测装置工作；所述雷达发射机与控制器连接，用于产生雷达波；所述发射天线与雷达发射机连接，用于发射产生的雷达波；所述接收天线用于接收经反射的雷达波；所述雷达接收机与接收天线连接，用于对接收天线接收的雷达波进行处理，并将处理后的雷达波发送给控制器；所述控制器通过无线通讯方式与后台主控系统相连；所述电源模块用于为雷达探测装置提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统，其特征是，所述雷达发射机包括触发单元、电压转换电路和脉冲放大电路，所述触发单元的输入端与控制器的脉冲信号输出端连接，触发单元的输出端与脉冲放大电路的脉冲信号输入端相连，所述脉冲放大电路的电压输入端与电压转换电路的输出端连接，脉冲放大电路的脉冲信号输出端与发射天线连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统，其特征是，所述触发单元包括电容C1、电容C2、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、可变电阻VR1以及三极管Q1，所述三极管Q1的基极通过电容C2连接控制器的脉冲信号输出端，所述三极管Q1的集电极通过变阻器VR1连接到脉冲放大电路的脉冲信号输入端，所述三极管Q1的发射极通过二极管D1连接到电源模块，所述电阻R1连接在电源模块和三极管Q1的基极之间，所述电阻R3连接在三极管Q1的集电极和地之间，所述电阻R2连接在三极管Q1的发射极和地之间，所述电容C1连接到电源模块和地之间。

4.根据权利要求2所述的一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统，其特征是，所述电压转换电路包括直流电压转换芯片、开关频率控制电路、斩波电路、多级倍压升压电路、反馈分压电阻、反馈电位器、输入电压滤波电路、输出电压滤波电路和环路补偿电路，所述输入电压滤波电路的输入端与电源模块的直流电压端连接，输入电压滤波电路的输出端与直流电压转换芯片的输入端连接，直流电压转换芯片的输出端与斩波电路的输入端连接，斩波电路的输出端与多级倍压升压电路的输入端连接，多级倍压升压电路的输出端与输出电压滤波电路的输入端连接，输出电压滤波电路的输出端与脉冲放大电路的电压输入端连接，反馈分压电阻的输入端与多级倍压升压电路连接，反馈分压电阻的输出端通过反馈电位器与直流电压转换芯片的输入端连接，开关频率控制电路和环路补偿电路分别与直流电压转换芯片连接。

5.根据权利要求2所述的一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统，其特征是，所述脉冲放大电路包括多个串联的雪崩电路，每个雪崩电路由一三极管和一电阻组成，每个雪崩电路的三极管的集电极通过电阻连接到电压转换电路的输出端，每个雪崩电路的三极管的发射极接地，第一级雪崩电路中的三极管的基极通过一电容连接到触发单元的输出端，其他雪崩电路中的三极管的基极和发射极通过一电容连接到前一级雪崩电路的三极管的集电极和电阻之间，发射天线通过一电容连接到最后一级雪崩电路的三极管的集电极和电阻之间。

6.根据权利要求1所述的一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统，其特征是，所述雷达接收机包括触发电路、低压雪崩电路、双脉冲产生器、采样头、高放电路、积分器和反馈电路，触发电路连接低压雪崩电路，低压雪崩电路连接双脉冲产生器，双脉冲产生器连接采样头，采样头分别连接反馈电路和高放电路，高放电路连接积分器，积分器连接反馈电路；采样头的输入端与接收天线连接，用于接收的高频模拟信号；触发电路、低压雪崩电路和双脉冲产生器为单向连接控制，由触发信号激励产生采样头所需要的采样双脉冲；采样头、高放电路、积分器和反馈电路为闭合环路连接控制，构成高频信号的差分取样；积分器的输出端与控制器连接，用于将低频模拟信号发送给控制器。

7.根据权利要求1所述的一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统，其特征是，所述的发射天线和接收天线均采用定向偶极子天线，所述定向偶极子天线包括天线壳体以及至少2根设置在壳体内且围绕天线中心轴顺轴向、等间隔的偶极子天线，每根偶极子天线与天线中心轴相互之间设置有聚氯乙烯树脂屏蔽材料；每根偶极子天线包括设于同一轴线上并采用连接固定套固定的两个单极子天线，每个单极子天线的天线头通过加载电阻连接天线节，在加载电阻处设置有扩展固定套将天线头、加载电阻和天线节进行固定，每根偶极子天线的两个单极子天线头分别通过电缆的内、外导线经天线中心轴引出。

8.根据权利要求7所述的一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统，其特征是，所述天线节包括多个柱体形天线节，各个柱体形天线节之间均采用加载电阻连接，从天线头到各个柱体形天线节的加载电阻的阻值依次增加。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测系统，其特征是，所述电源模块包括开关电源和中间继电器，所述开关电源通过中间继电器分别与交流电源和直流电源连接，所述交流电源分为两条支路，一条支路与中间继电器的常开开关进线侧端子连接，另一支路与中间继电器的吸引线圈连接，所述直流电源与中间继电器的常闭开关进线侧端子连接，常闭开关的出线侧端子和常开开关的出线侧端子同相并联后与开关电源连接。

10.一种基于地质雷达的地下刑事案件物证探测方法，其特征是，包括以下步骤：

S1、建立刑事案件物证数据库

进行实景模拟，采用雷达探测刑事案件中常见的隐蔽犯罪证据的密度及电阻率特征参数的规律，并将获取的反射电磁波作为参考模板存储到建立的隐蔽犯罪证据特征参数数据库中；

S2、搜寻地下刑事案件物证

启动雷达探测装置工作，雷达发射机通过发射天线向地下发射高频脉冲电磁波，雷达接收机通过接收天线接收反射回地面的电磁波并对反射电磁波进行预处理，然后通过控制器发送给后台主控系统；

S3、确认地下刑事案件物证

后台主控系统将获得的反射电磁波与隐蔽犯罪证据特征参数数据库中的参考模板进行比对，如果比对成功则根据参考模板确定刑事案件物证。