m-Widar实验室设置示意图，发射器和接收器在左边，人在墙板后面在右边。右下角的插图显示了仪器产生的相应图像。来源:国家标准

 

美国国家标准与技术研究所(NIST)和Wavsens LLC的研究人员开发了一种方法，利用无线电信号创建隐藏和移动物体的实时图像和视频，这可以帮助消防员在充满火情和烟雾的建筑物中找到逃生路线或受害者。该技术还可以帮助跟踪高超音速物体，如导弹和空间碎片。

 

发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的新方法可以提供关键信息，帮助减少伤亡。在室内定位和跟踪第一反应者是公共安全社区的首要目标。成千上万的太空垃圾被认为对人类和宇宙飞船有危险。天富登录测速

 

“我们的系统允许实时成像在角落和穿墙和跟踪快速运动的物体,如效果空间碎片飞行以每秒10公里,超过每小时20000英里,从对峙距离,”物理学家法比奥·达·席尔瓦说,领导发展的系统,同时在NIST工作。

 

这个m-Widar(微波图像检测、分析和测距)系统的演示显示，在左边的视频中，一个人在一个无回声的房间里走着，然后蹲着，然后躺着。发射器和接收器在箱体右侧的一条垂直线上。右边的第二个视频显示了同一场景的仪器视图。在视频大约21秒的时候，在人和消声室里的仪器之间插入了一块墙板，以显示m-Widar可以透过墙壁“看到”。来源:国家标准

 

da Silva补充说:“因为我们使用无线电信号，它们几乎可以穿透任何东西，比如混凝土、石膏板、木材和玻璃。”“这非常酷，因为我们不仅可以看到墙后面，而且只需要几微秒的数据就可以形成图像帧。采样是以物理上尽可能快的光速进行的。”

 

NIST成像方法是雷达的一个变种，它发送一个电磁脉冲，等待反射，然后测量往返时间来确定到目标的距离。多站点雷达通常有一个发射器和几个接收器，接收回波并三角定位目标。天富登录注册

 

“我们利用了多站点雷达的概念，但在我们的案例中使用了许多发射器和一个接收器，”da Silva说。“通过这种方式，我们就能定位和成像任何在太空中反射的物体。”

 

Da Silva这样解释成像过程:

 

“对建筑的想象，实际感兴趣的体积比建筑本身的体积小得多，因为它大部分是空的空间，里面有稀疏的东西。为了确定一个人的位置，你会把建筑分成一个立方体矩阵。通常情况下，你会向每个立方体单独发送无线电信号并分析反射，这是非常耗时的。相比之下，NIST方法同时探测所有的立方体，并使用返回的回波，例如，100个立方体中的10个来计算这个人在哪里。所有的传输都会返回一个图像，信号形成一个图案，空的立方体就会消失。”

 

Da Silva已经申请了一项专利，最近他离开了NIST，将该系统以m-Widar(微波图像检测、分析和测距)的名称通过一家初创公司Wavsens LLC(西敏斯特，科罗拉多州)商业化。

 

NIST团队在一个无回声的室内演示了这项技术，制作了一个人在干墙后面移动的3D场景的图像。发射器的功率相当于12部手机同时发送信号，通过墙板在大约10米(30英尺)的距离拍摄目标的图像。

 

 

达席尔瓦说，目前的系统有可能达到几公里。他说，随着一些改进，射程可能会更远，只受发射机功率和接收机灵敏度的限制。

 

其基本技术是计算成像的一种形式，即瞬态渲染，自2008年以来一直作为一种图像重建工具出现。这个想法是使用一个小样本的信号测量来重建基于随机模式和相关性的图像。该技术以前被用于通信编码和网络管理、机器学习和一些高级形式的成像。

 

 

Da Silva结合了其他领域的信号处理和建模技术，创建了一个新的数学公式来重建图像。每个发射器同时发出不同的脉冲模式，以一种特定的随机序列，干扰来自其他发射器的脉冲在空间和时间上，并产生足够的信息来构建图像。