新技术利用无线电信号对隐藏或加速的物体进行成像

美国国家标准与技术研究所（NIST）和Wavsens LLC的研究人员已经开发出一种方法，利用无线电信号来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和烟的建筑物内找到逃生路线或受害者。该技术还可以帮助追踪高超音速物体，如导弹和太空碎片。 ]D?# \|  
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发表在《自然·通讯》中的论文，描述了该方法可以提供关键信息，帮助减少伤亡。在室内定位和跟踪急救人员是公共安全社区的首要目标。数十万件轨道太空垃圾被认为对人类和航天器是危险的。 bQXc IIa{  
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物理学家法比奥·达席尔瓦（Fabio da Silva）在NIST工作期间领导该系统的开发工作，他说：“这种系统可以在拐角处和穿墙处实时成像，并跟踪快速移动的物体，如以每秒10公里、每小时2万多英里速度飞行的毫米级空间碎片。” oP=T6PX~l  
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达席尔瓦补充说：“因为它使用的是无线电信号，它们几乎可以穿过所有东西，比如混凝土、干墙、木材和玻璃，不仅可以看墙后面的东西，而且只需要几微秒的数据就可以形成一个图像帧。采样是以光速进行的，是物理上可能的最快速度。” k_K,J6_)  
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NIST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与目标的距离。多站点雷达通常有一个发射器和几个接收器，它们接收回波并对其进行三角测量以确定一个物体的位置。 ?z5ne??  
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达席尔瓦说："我们利用了多站点雷达的概念，但使用了很多发射器和一个接收器，这样一来，在空间任何地方的东西都能够定位和成像。” $^vp'^uW>  
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达席尔瓦 是这样解释成像过程的，要对一栋建筑进行成像，实际感兴趣的体积要比建筑本身的体积小得多，因为它大部分是空旷的空间，为了确定一个人的位置，你会把建筑物分成一个立方体的矩阵。通常情况下，你会向每个立方体单独发射无线电信号并分析其反射，这非常耗时。相比之下，NIST的方法是在同一时间探测所有的立方体，并使用来自比如说100个立方体中的10个回波来计算人的位置。所有的传输都将返回一个图像，信号形成一个模式，而空的立方体则被剔除。 \'; t*  
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NIST团队在一个消声（非回声）室中演示了该技术，制作了涉及一个人在干墙后面移动的三维场景的图像。发射器的功率相当于12部手机同时发送信号，从大约10米（30英尺）的距离通过墙板创建目标的图像。目前系统的潜在范围可达数千米，经过一些改进，范围可以更远，只受发射器功率和接收器灵敏度的限制。 =`]|/<=9'U  
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这项基本技术是一种被称为瞬态渲染的计算成像形式，自2008年以来一直作为一种图像重建工具存在。其想法是使用小的信号测量样本，来重建基于随机模式和相关关系的图像。该技术此前已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。 .K
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