無所遁形,新雷達技術可偵測躲在牆後的人

作者 | 發布日期 2021 年 06 月 30 日 17:16 | 分類 尖端科技 , 軍事科技 Telegram share ! follow us in feedly


無線電偵測和定距(Radio Detection and Ranging, RADAR)技術,自從 1917 年由尼古拉‧特斯拉(Nikola Tesla)發展出基本原理後,便一直沿用至今,但美國國家標準暨技術研究局(National Institute of Standards and Technology,NIST)近期研發出新雷達技術,有能力偵測極音速飛彈、太空垃圾甚至牆後面的人。

雷達偵測是以一組發射機(Transmitter)與一到多組接收機(Receiver)組成,無線電訊號由發射機送出後,碰到目標物反射回來,再由接收機偵測反射訊號。從訊號反射回來的時間,可計算目標物與發射機之間的距離,並由反射時間變化,計算目標物的移動方向與速率。

時任 NIST 研究員的 Fabio da Silva,運用單畫素相機(Single-pixle Camera)技術原理,即智慧運算和壓縮感知(Compressed Sensing),將擷取到的低解析度畫面次要部分畫素移動分佈到主要部分,增加圖像辨識度。Silva 將這項概念修改成微波訊號,並使用多組發射機與一組接收機的配置,設計出這項「微波影像偵測、分析與測距」(micro-Wave Image Detection, Analysis and Ranging, m-Widar)系統,並發表在《自然通訊》(Nature Communication)科學期刊。

▲ m-Widar 測試影片,可看到即使放上木板,右方即時影像仍可偵測到木板後方的人。

m-Wider 系統射出的微波訊號可穿透大部分物體,如木頭、石頭或水泥等,因此位於發射器與接收器之間的目標物,無論中間是否有物品阻擋,都能被接收器收到,並顯示對應的即時影像。

「目前測試結果對日常環境的房屋、街道等都可順利偵測,但由於微波無法穿越金屬,對海水的穿透能力也不佳,因此實際運用還是以陸上及空中較有效。」Silva 指出,除了偵測障礙物後的目標,研發團隊更新後的演算法,可將 m-Widar 的影格率(Frame rate)提升到 700Hz,對偵測極小型太空垃圾(Space debris)甚至極音速飛彈,都有比傳統雷達更好的效率。

Da Silva 替 m-Widar 系統申請專利後,便離開 NIST 建立公司,專注精進 m-Widar 系統的準確性和實用性,這套系統未來將能幫助警察、消防員、軍人執勤時,提升環境感測並降低傷亡機率,且可協助 NASA 和太空軍偵測太空垃圾和極音速武器。

(首圖來源:NIST