
无线电侦测和定距(Radio Detection and Ranging, RADAR)技术,自从1917年由尼古拉.特斯拉(Nikola Tesla)发展出基本原理后,便一直沿用至今,但美国国家标准暨技术研究局(National Institute of Standards and Technology, NIST),近期研发出新雷达技术,有能力侦测极音速导弹、太空垃圾、甚至墙后面的人。
雷达侦测的方式,是以一组发射机(Transmitter)与一到多组接收机(Receiver)组成,无线电信号由发射机送出后,碰到目标物反射回来,再由接收机侦测反射信号。从信号反射回来的时间,可计算目标物与发射机之间的距离,并由反射时间变化,计算目标物的移动方向与速率。
时任NIST研究员的Fabio da Silva,运用单像素相机(Single-pixle Camera)的技术原理,即智能运算和压缩感知(Compressed Sensing),将截取到的低分辨率画面中,次要部分的像素移动分布到主要部分,增加图像识别度。Silva将这项概念修改成微波信号,并使用多组发射机与一组接收机的配置,设计出这项“微波图片侦测、分析与测距(micro-Wave Image Detection, Analysis and Ranging, m -Widar)”系统,并发布在《自然-通信》(Nature Communication)科学期刊。
m-Widar的测试视频,可看到即使放上了木板,右方的即时图片仍然可以侦测到木板后方的人。
在测试中,m-Wider系统发射出的微波信号,可穿透大部分的物体,如木头、石头或水泥等,因此位于发射器与接收器之间的目标物,无论中间是否有物品阻挡,都能够被接收器收到,并显示出对应的即时图片。
“目前我们的测试结果,对于日常环境的场景中,如房屋、街道等,都可以顺利侦测,但由于微波无法穿越金属,对海水的穿透能力也不佳,因此在实际运用上还是以陆上及空中较为有效。”Silva指出,除了能够侦测障碍物后的目标之外,研发团队更新过后的算法,可将m-Widar的分辨率(Frame rate)提升到700 Hz,对于侦测极小型太空垃圾(Space debris),甚至是极音速导弹,都有着比传统雷达更好的效率。
m-Widar系统开发者Fabio da Silva博士(Source:LinkedIn)
Da Silva在替m-Widar系统申请专利后,便离开NIST创建自己的公司,专注精进m-Widar系统的准确性和实用性,这套系统未来将能够帮助警察、消防员、军人在执勤时,提升环境感知并降低伤亡几率,且可协助NASA和太空军进行太空垃圾和极音速武器的侦测。
(首图来源:NIST)