无线电信号图像隐藏和超速物体
研究人员开发了一种使用无线电信号创建隐藏和移动物体的实时图像和视频的方法。该系统允许在拐角处和穿过墙壁进行实时成像，并跟踪快速移动的物体，例如以每小时 20,000 英里的速度飞行的毫米级空间碎片——所有这些都来自对峙距离。
成像方法是雷达的一种变体，它发送电磁脉冲，等待反射，并测量往返时间以确定到目标的距离。多站点雷达通常具有一个发射器和多个接收器，用于接收回波并对其进行三角测量以定位物体。这种称为 m-Widar 的新方法使用多个发射器和一个接收器。
该团队在无回声（非回声）室中演示了该技术，制作了一个人在石膏板后面移动的 3D 场景图像。发射器功率相当于 12 部手机同时发送信号，以通过墙板从大约 10 米（30 英尺）的距离创建目标图像。当前系统的潜在范围可达数公里。通过一些改进，范围可能会更远，仅受发射器功率和接收器灵敏度的限制。
基本技术是一种称为瞬态渲染的计算成像形式，自 2008 年以来一直作为图像重建工具出现。其想法是使用少量信号测量样本来根据随机模式和相关性重建图像。该技术此前已用于通信编码和网络管理、机器学习和一些高级成像形式。
阅读与研究人员的问答
Fabio da Silva 与 技术简报 交谈 关于 m-Widar。
这项新技术结合了来自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。每个发射器以特定类型的随机序列同时发射不同的脉冲模式，在空间和时间上干扰来自其他发射器的脉冲，并产生足够的信息来构建图像。
发射天线的工作频率为 200 兆赫至 10 兆赫，大约是无线电频谱的上半部分，其中包括微波。接收器由连接到信号数字化仪的两个天线组成。数字化数据被传输到笔记本电脑并上传到图形处理单元以重建图像。该团队使用该方法重建了每秒 15 亿个样本的场景，相应的图像帧速率为 366 千赫兹（每秒帧数）。相比之下，这大约是手机摄像机每秒帧数的 100 到 1000 倍。
该系统使用 12 根天线，在 10 米的场景中生成 4096 像素的图像，分辨率约为 10 厘米。当敏感度或隐私受到关注时，此图像分辨率可能很有用。可以通过使用现有技术（包括更多发射天线和更快的随机信号发生器和数字化仪）升级系统来提高分辨率。未来，可以利用量子纠缠对图像进行改进，使单个无线电信号的特性相互关联。
新的成像技术也可以用于传输可见光而不是无线电信号——超快激光可以提高图像分辨率，但会失去穿透墙壁的能力——或者用于声纳和超声成像应用的声波。除了对紧急情况和空间碎片进行成像外，新方法还可用于测量冲击波的速度，这是评估爆炸物的关键指标，并监测心率和呼吸等生命体征。
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