Способность видеть сквозь стены – уже не предмет научной фантастики, благодаря новой технологии «радар», разработанной в лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института.
Так же, как люди и другие животные видят через волны видимого света, которые отражаются от объектов, видит и радар, посылая радиоволны, которые отскакивают от цели и возвращаются к приемникам. Но подобно тому, как свет не может пройти сквозь стены в количестве, достаточно большом восприятия глазами, трудно построить радар, который сможет проникать сквозь твердые объекты достаточно хорошо, чтобы показать, что происходит сзади. Теперь исследователями лаборатории Линкольна была создана система, позволяющая видеть сквозь стены с некоторого расстояния, давая мгновенную картину деятельности на другой стороне. Свое устройство ученые разрабатывали для военного применения внутри страны.
Устройством исследователей является совокупность антенн, расположенных в два ряда – восемь приемных элементов на верхнем ряду, 13 элементов передачи на нижнем, а также некоторые элементы вычислительной техники, все прикреплено к подвижной тележке.
Волны сквозь стены
Свои системы исследователи проверили на четырех-и восьмидюймовых толщиной бетонных стенах.
Сначала их радар функционирует, как и любой другой: передатчики излучают волны определенной частоты в направлении цели. Но в обычных радарах, каждый раз, когда волны ударяются о стены, 99% не проникают в них. Но это только полдела: после того, как волны отражаются от каких-либо целей, они должны пройти обратно через стены до приемника радара — и снова, 99% не делают этого. К тому времени, когда волна попадает на приемники сигнала, она уменьшается примерно до 0,0025% своей первоначальной прочности.
Но, по словам Чарвата, ликвидация потери сигнала от стены даже не главная задача. Что было самым сложным, так это достижение скорости, разрешения и дальности, что особенно полезно в реальном времени. «Если вы находитесь в высокой степени риска в боевой обстановке, вы не хотите видеть одно и то же изображение каждые 20 минут, но вы и не хотите стоять рядом с потенциально опасные зданием,» – говорит Чарват.
Система команды лаборатории Линкольна предназначена для использования на расстоянии до 60 метров от стены. (такое расстояние, по мнению Чарвата, является реалистичным для городской боевой обстановки) и дает в режиме реального времени картину движения за стеной в виде видео со скоростью 10,8 кадров в секунду.
Фильтрация для частот
Для хорошего прохождения сквозь стены и обратно требуются более длительные волны, однако они требуют соответственно большую радиолокационную аппаратуру для решения индивидуальных человеческих целей. Исследователи остановились на S-диапазоне волн, которые имеют примерно ту же длину волны, как беспроводной Интернет — то есть, довольно короткую. Это означает, что потеря сигнала будет больше, отсюда возникает необходимость использования усилителей. Но реально работающий радар достигает восьми с половиной метров в длину. «Это, на наш взгляд нормальный размер для установки устройства на какой-нибудь автомобиль» – говорит Чарват.
Даже тогда, когда проблема прочности сигнала решается усилителями, стены — будь то бетон, саман или любое другое твердое вещество — всегда будут выглядеть как яркое пятно на сегодняшний день. Чтобы обойти эту проблему, исследователи применяют аналоговый фильтр-кристалл, который использует частоту различия между модулированными волнами, отражающимися от стен.
«Это очень способная система, в основном из-за возможности изображения в режиме реального времени» – считает Роберт Буркхолдер, профессор из Департамента штата Огайо, университета электротехники и вычислительной техники, который не был связан с этой работой. «Устройство также имеет очень хорошее разрешение, благодаря цифровой обработке и передовым алгоритмам для обработки изображений. Но система немного громоздка для того, чтобы перемещать ее самостоятельно» – говорит он, но соглашается, что установить ее на грузовике было бы целесообразно и полезно.
Мониторинг движения
В одном из недавних демонстраций, Чарват и его коллеги, Джон Пибоди и Тайлер Ралстон, показали, как радар смог показать изображение двух людей, движущихся за монолитным бетоном, а также человека, качающего металлический шест в свободном пространстве.
Поскольку процессор использует метод вычитания — сравнение каждой новой картины с предыдущей, радар может обнаруживать только движущиеся цели, а не неодушевленные предметы, такие как мебель. Тем не менее, даже человек, стоящий на месте, немного движется, и система может обнаружить эти небольшие движения, отображая местоположение, человека.
Пока что, люди могут отображаться только как «капли», которые перемещаются по экрану. В настоящее время исследователи работают над алгоритмами, которые автоматически преобразует каплю в чистый символ, чтобы сделать систему более удобной и понятной для пользователя.
При дальнейшем усовершенствовании, РЛС может быть использована внутри страны путем для помощи в чрезвычайных ситуациях. Исследователи говорят, что разрабатывали систему в первую очередь для военного применения: «Это устройство предназначено для таких напряженных ситуаций, когда было бы здорово знать, что стоит за этой стеной».
Источник: smione.ru
