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实时射频成像技术:远距离穿墙探测隐藏与高速移动目标

研究人员开发利用无线电信号创建隐藏/移动物体实时图像视频的方法。系统支持绕拐角、穿墙实时成像,及远距离追踪毫米级太空碎片(20,000英里/小时)——均为站立距离探测。

技术原理:多发射单接收m-Widar

成像法为雷达变体:雷达发电磁脉冲等待反射测往返时间定距离。多站雷达通常一发射多接收三角定位。新方法m-Widar用多发射单接收。

团队在消声室演示:12部手机等效发射功率穿石膏板成像10米(30英尺)外移动人员3D场景。当前系统潜在范围达数公里,改进后可更远,仅受发射功率接收灵敏度限制。

瞬态渲染重构算法

基础技术为计算成像中瞬态渲染,自2008年起作图像重构工具。核心思想:用少量信号测量样本基于随机模式相关性重构图像。此前用于通信编码网络管理、机器学习、先进成像。新技术融合多领域信号处理建模技术创建新数学公式重构图像。每发射机发特定随机序列不同脉冲模式,同时发射在时空与其他发射机脉冲干涉产生足够信息建图像。

系统性能指标

发射天线工作频率200 MHz-10 GHz(射频谱上半段含微波)。接收机双天线连信号数字化仪。数字化数据传笔记本电脑上传GPU重构图像。系统重构场景15亿采样/秒,对应366 kHz帧率(帧/秒),约为手机摄像头100-1000倍。12天线生成4096像素图像,10米场景分辨率约10厘米。此分辨率在灵敏度/隐私顾虑场景有用。升级更多发射天线、更快随机信号发生器数字化仪可提升分辨率。未来量子纠缠可使单个无线电信号属性相互关联进一步改善图像。

多模态扩展与应用前景

新成像技术可改造发可见光而非无线电——超快激光提升分辨率但失穿墙能力;或用声波作声纳超声成像。除应急成像与太空碎片,新法还可测冲击波速度(评估炸药关键指标)、监测心率呼吸等生命体征。

阅读研究者Fabio da Silva与Tech Briefs问答。

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