工业无线遥控开关爆炸装置的分析研究

陈 涛，孙玉友，曾令华，樊武龙，张冀峰

（1.中国人民公安大学刑事科学技术学院，北京100038；2.公安部物证鉴定中心，北京100038）

工业无线遥控开关爆炸装置的分析研究

陈 涛1，孙玉友2,*，曾令华1，樊武龙2，张冀峰2

（1.中国人民公安大学刑事科学技术学院，北京100038；2.公安部物证鉴定中心，北京100038）

目的针对近年来出现的利用工业无线遥控开关制造爆炸装置的案件，探索案件中爆炸装置出现自爆的可能性、可实现的遥控距离，并初步分析炸后现场装置遗留物，为此类爆炸案件的侦破提供侦查的线索和方向。方法采用实验验证的方法，对不同类型无线开关的学习特征、遥控距离等特性进行测试，探索其工作原理、学习方式、遥控距离。结果这类无线遥控开关可实现一对多、多对一、多对多的学习功能，遥控距离并没有达到标称的距离，且装置所处高度对遥控距离有较大影响。结论此类爆炸装置存在信号误入可能，现场勘查时需考虑无线遥控开关可实现的遥控距离。

工业无线遥控开关；爆炸装置；学习特征

21世纪以来，随着电子科技产品的发展和智能生活家居的普及，爆炸案件中作案人制作爆炸装置的手段推陈出新，在以往出现过的利用遥控玩具汽车、摩托车报警器等制作爆炸装置手段外，近年又出现了利用工业无线遥控开关制作爆炸装置的新方式，如2015年某汽车爆炸案中，调查人员根据现场被炸死的犯罪嫌疑人所处位置和受伤情况，以及爆炸装置和遥控器碎片的分布情况，判定爆炸装置为自爆，并提出其他信号误入导致装置自爆的可能性。为验证此类爆炸装置因信号误入导致自爆的可能性，以及分析此类爆炸装置炸后现场可能存在的遗留物，本文对工业无线遥控开关的工作方式及遥控距离进行研究。

1 工业无线遥控开关

工业无线遥控开关是利用无线电传递信号，对远处的各种机构进行控制的遥控设备，无线遥控开关分为发射模块和接收模块。

1.1 无线电波

无线电波案频段分为甚低频（VLF甚长波）、低频（LF长波）、中频（MF中波）、高频（HF短波）、甚高频（VHF米波）、特高频（UHF分米波）、超高频（SHF厘米波）、极高频（EHF毫米波）[1]。目前民用无线电遥控开关所使用频段主要是315 MHz与433 MHz[2]。无线电波以每秒三十万公里的速度发射后，经过不同路径到达接收点，根据传播路径的不同，无线电波分为地波、天波、空间波、散射波[3]。（1）地波，指沿地球表面传播的无线电波。（2）天波，也即电离层波。无线电波进入地球大气电离层时会改变方向，出现“折射”。因电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，而电离层如同一面镜子会反射无线电波，最终让无线电波拐回地面。（3）空间波，分为直射波和反射波。由发射天线直接到达接收点的电波为直射波，而通过地面或其他障碍物反射到达接收点的为反射波。（4）散射波，指在大气层或电离层出现不均匀团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四周反射，而部分能量到达接收点的无线电波[3]。

1.2 工业无线遥控开关的构成及工作原理

无线电遥控开关由编码发射电路和接收解码开关电路组成。发射部分包括信号源、低频放大器、调制器、高频信号振荡器、高频放大器、发射天线；接收部分包括接收天线、输入电路、高频放大器、变频器、中频放大器、解调器、低频放大器。超远距无线开关有220、380 V交流以及12、14.4、24 V等直流供电类型，并分为单路、多路（2、4、6、8、10、12、16路等）不同通道类型。考虑到爆炸装置的便携性，犯罪分子多使用12 V直流遥控开关。遥控开关的工作原理：首先对发射部分和接收部分的地址编码器和地址解码器进行编码，启动发射部分通道编码和地址编码电路，通过控制脉冲发送电路产生的带有通道编码和地址编码的脉冲信号，由无线电发射电路发射出去[4]。接收部分的无线电接收电路将所接收到的无线电信号经放大整形后，送入地址解码电路和通道解码电路，进行编码地址辩识确认，判断发射部分和接收部分的编码地址是否相同。相同则控制脉冲发生电路产生通道开关信号，控制开关电路动作；不相同则控制脉冲发生电路将无通道开关信号输出，开关电路不动作[5]。

1.3 工业无线遥控开关的对码学习

随着人们生活水平的提高，更多家庭以及工作场合配备有多个无线电遥控设备，如遥控车库门、窗帘、灯具、电机、起吊设备及家居安防系统等，多通道学习型遥控开关的市场十分广阔。这类无线遥控开关可实现对码学习及一对多、多对一、多对多的功能。对码学习是指开关主机可通过对码学习操作，任意学习同频率的遥控器；一对多，是指一个遥控器在经过对码学习后可以同时控制多个无线开关主机；多对一，是指多个遥控器通过对码学习操作后可同时控制同一个遥控开关接收器；多对多，即指多个遥控器可交叉相互控制多个无线开关接收器。

2 无线遥控开关爆炸装置原理

工业无线遥控开关可利用电磁波实现对远方执行机构的控制，犯罪分子利用无线遥控开关制作爆炸装置正是基于无线遥控器的这一基本功能。即对遥控开关进行对码学习后，把电雷管、电阻丝、破壳灯珠等发火元件接入到无线开关接收器电路中，通过按动遥控器上对应的按键，使无线开关接收器对应的通道接通，整个电路导通并输出电流到发火元件，进而引爆炸药，对12 V的无线遥控开关，供电电源一般使用12 V摩托车电瓶。

3 工业无线遥控开关遥控特性研究

3.1 实验设计

根据案件中提取到的工业遥控开关残片以及市场上的无线遥控器的销售情况，选择多种品牌、外观不同的无线开关以及遥控器进行实验。不同品牌无线遥控装置5款：α1、α2、α3、α4、α5；不同品牌无线遥控器8款：工业无线开关配套遥控器，编号为A1、A2、A3、A4、A5，点动卷闸门遥控器B1，棕色摩托车遥控器C1，黑色（无天线）摩托车遥控器C2。如下图1、2所示。

图1 无线遥控装置编号Fig.1 The selected wireless remote control devices for test

α1 α2 α3 α4 α5

图2 遥控器编号Fig.2 The selected wireless remote control switches for test

A1 A2 A3 A4 A5 B1 C1 C2

将12V摩托车灯珠接入工业无线接收器所在电路中代替爆炸装置中的发火元件，然后在不同条件下，如不同遮挡条件、不同发射高度、是否拉出天线，对无线遥控开关的学习特性（一对多、多对一、多对多）以及遥控距离进行测试。

3.2 实验内容与结果3.2.1 无线开关学习方式测试

市场上广泛售卖的学习对码无线开关可以学习任意同频率的无线遥控器，包括市场上与工业无线遥控开关配套的遥控器，如上述编号为A的遥控器，也包括常用于卷闸门开关的遥控器，如编号为B的遥控器，还包括常用于摩托车报警器的无线钥匙，如C类遥控器。并且可以实现多对一、一对多以及多对多控制，即经过学习对码后一个遥控器可以同时控制多个接收器，一个接收器也可被多个遥控器控制。

3.2.2 遥控器控制距离地面实验3.2.2.1 地面无障碍控制距离测试

在户外无障碍情况下，使用8款遥控器对5款接收器进行可控制距离测试，接收器为α1、α2、α3、α4、α5；遥控器为A1、A2、A3、A4、A5、B1、C1、C2。分别测试了遥控器在拉出和不拉出天线两种状态下的最远控制距离。实验结果见表1。

表1 遥控开关最远控制距离测试Table 1 Furthest distances functioned by wireless remote control switches (Unit: meter)

通过表1可以看出，A类遥控器在地面无障碍控制试验时，拉出天线时对几类接收器的最远遥控距离为350～500 m，并没有达到商家宣传所说3 000 m的距离，不拉出天线时对几类接收器的最远遥控距离为150～250 m，对于接收不好的接收器可能只有30 m左右，白色遥控器（点动卷闸门）在拉出天线的情况下的控制距离基本达到A类遥控器的水平，而不拉出天线时的控制距离基本和C1摩托车遥控器，C2（无天线）摩托车遥控器的距离差不多，在30 m左右。3.2.2.2 地面有障碍控制距离测试

在有障碍情况下，利用8款遥控器对5款接收器进行可控制距离分类测试，5款接收器为α1、α2、α3、α4、α5；8款 遥 控 器:A1、A2、A3、A4、A5、B1、C1、C2。有障碍测试设置为3种：第一类为在建筑物中对障碍物外的接收器的控制，第二类为建筑物中的拉出天线与不拉出天线两种情况下对建筑物中的接收器遥控距离的测试，第三类为在建筑物中及建筑物外的对建筑物中接收器遥控的最远控制距离测试。通过实验发现，A类遥控器进行地面建筑物障碍试验，不拉出天线时对几类接收器的最远遥控距离基本在3间房屋的阻碍距离左右（直线距离30 m左右），拉出天线时对几类接收器基本可实现6到8间房屋的阻碍距离（直线100～150 m左右）的控制，B1在拉出天线的情况下的控制距离基本达到A类遥控器的水平，而不拉出天线时的控制距离基本和C1一致，C2的距离差不多为30 m左右（3间房屋阻碍，穿过六层砖墙）。3.2.3 遥控器高空发射控制距离测试

利用不同型号遥控器对接收器进行高空有遮挡和无遮挡情况下的最远控制距离测试（遮挡穿过墙的层数较多，但阻挡物体积不大，两边为街道，封闭性相对来说小于之前有遮挡实验）。实验运用了5个接收器：α1、α2、α3、α4、α5；8个遥控器：A1、A2、A3、A4、A5、B1、C1、C2，都在拉出天线的情况下进行最远控制距离测试。实验结果见表2。

表2 遥控器高空（32m）发射控制距离测试结果Table 2 The tested distance 32-meter for wireless remote control switches to operate the devices

5个接收器中α1、α2、α3、α5在有无遮挡物时受到无线遥控器控制时的最远距离差距并不大；只有α4受遮掩物的影响比较明显。8个遥控器中A类遥控器及B1对5种接收器的无遮挡最远控制距离基本都在800 m左右，在接收器较好的情况下C1也可达到该距离；而在有一定遮挡的情况下，A类遥控器明显比B1和C1的控制距离更远，基本能达到无遮挡遥控距离的93 %左右。所以，遥控器所处高度对于遥控距离有较大影响，在案件勘查侦破过程中应该合理考虑该因素。

3.3 环境因素的影响

电磁波在空间传播时，向外传输的电磁波以球面波的形式向外发射，距离越大，球面半径就越大，单点的电磁信号就越小，空间损耗也就越大[6]。此外，电磁波在空间传播的过程中会受到空气中的水汽、尘土、水滴等物质的影响，造成反射以及散射；电磁波在接近地表传输时，由于地表不是绝对光滑，而是存在高低起伏、树木遮挡、建筑物遮挡、大型水面或湖面的影响，而产生反射、绕射等情况，这样，电磁波信号到达接收天线时就会由各种传播方式传播到的所有信号叠加而成。因为各个地区的地形存在很大差异，同一地区各个方向上的建筑物、树木、河流湖泊等情况也不尽相同，因此这种不是由于空间球面扩散而产生的损耗就是很难预测的。所以对于使用无线遥控开关的爆炸案件，应该综合考虑现场周围的环境判断嫌疑人所处的位置。

4 讨论

市场上广泛售卖的工业无线遥控开关可以学习任意同频率的无线遥控器，能够实现一对多、多对一、多对多的控制；在没有障碍物阻挡的情况下，遥控距离并没有达到商家宣传的3 000 m的距离，并且障碍物的阻挡对于无线开关的遥控距离有较大的影响；增加遥控器的遥控高度，会一定程度增加遥控距离，并且对于部分无线开关，高度对于控制距离的影响较大。实验研究表明利用工业无线遥控开关制作爆炸装置时，存在信号误入导致可控制装置并偶然引爆装置的可能性。所以，当爆炸现场勘查结果表明装置属于误爆时，如在现场找到了遥控器，并根据现场的死者的损伤情况、装置碎片的分布与现场环境的变化，能确定不是嫌疑人和其作案时身边人触发了遥控器，则应该将信号误入的情况纳入考虑范围。同时，验证了此类超远距离遥控开关并没有达到商家宣称的3公里的遥控距离。在爆炸案件现场，若能够确定是使用了无线遥控开关制作的爆炸装置，现场勘查和侦查人员应该在中心现场1200 m到1500 m的半径范围进行勘查与访问；若是能判断犯罪嫌疑人实施犯罪时距离中心现场距离较远，应该排除摩托车报警器、电动玩具等控制距离较近的器材制作装置的可能性，而考虑是否使用超远距无线开关。现场勘查人员在勘查爆炸案件现场时，要注留现场出现的接线柱、接线口、蓄电池网电池皮、电池碳棒，小灯珠的灯座、电桥丝残段、雷管脚线残段，电路板、导线残段、塑料外壳、金属器件等物证，结合工业无线遥控开关的相关结构特征判断是否是无线遥控开关制作的爆炸装置，为装置材料的溯源提供依据；并且根据装置的制作水平判断嫌疑人的职业特征、智力水平、知识层次，为案件侦破提供线索和证据。

［1］ 徐子久, 韩俊英. 电波特性与无线电监测［J］. 中国无线电管理, 2002(6):44-49.

［2］ 刘自范. 小型地面移动遥控机器人的设计与实现［D］. 郑州：郑州大学，2009.

［3］ 陈晓毅. 数字广播接收机的软件无线电研究［D］. 杭州：浙江大学，2005.

［4］ 杨宁. 基于PT2262和PT2272的无线求救系统设计［J］. 无线互联科技，2013(7):78-78.

［5］ 陈龙, 刘建, 秦会斌. 新型红外线遥控多通道开关系统的设计与实现［J］. 红外与激光工程, 2004，33(4):347-350.

［6］ 田旋旋. 基于FDTD的IR-UWB共焦成像研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2012.

Research on the Explosive Device Operated with Industrial Wireless Remote Control Switch

CHEN Tao1, SUN Yuyou2,*, ZENG Linghua1, FAN Wulong2, ZHANG Jifeng2
(1. School of Criminal Science and Technology, People’s Public Security University of China, Beijing 100038, China; 2. Institute of Forensic Science, Ministry of Public Security, Beijing 100038, China)

ObjectiveFor providing clues and directions for solving cases in which explosive devices were triggered with industrial wireless remote control switches.MethodsSome basic knowledge about industrial wireless remote control switches and related explosive devices was paved at the beginning, followed with a batch of experimental verifcation to measure the learning trait, remote control distance and other characteristics of the wireless switches, than a conclusion was achieved.ResultsThis kind of wireless remote control switch can realize one to many, many to one, many to many learning function, the remote control distance does not reach the nominal distance, and height has a great infuence on the remote control distance.ConclusionThe possibility of spontaneous blast occurrence does exist when this kind of explosive device is involved, and the remote control distance of the wireless remote control switch should be considered in the scene investigation.

Wireless remote control switches; explosive devices; learning feature

DF793.2

A

1008-3650(2016)06-0446-004

2016-07-16

格式：陈涛，孙玉友，曾令华，等.工业无线遥控开关爆炸装置的分析研究[J]. 刑事技术，2016,41(4):446-449.

10.16467/j.1008-3650.2016.06.004

陈涛（1990—），男，山东潍坊人，硕士研究生，研究方向为刑事科学技术。E-mail:843387994@qq.com

* 通讯作者：孙玉友（1963—），男，吉林公主岭人，学士，研究员，研究方向为爆炸纵火案件现场勘查及鉴定。E-mail:sunyuyou126@qq.com