Questo metodo utilizza i segnali radio per visualizzare oggetti nascosti ad alta velocità.

I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) e Wavsens LLC hanno sviluppato un modo per utilizzare i segnali radio per creare immagini e video in tempo reale di oggetti nascosti e in movimento. Questo aiuta i vigili del fuoco a trovare le vie di evacuazione e le vittime nell’edificio. Fuoco e fumo. Questa tecnologia può anche essere utile per tracciare oggetti ipersonici come missili e detriti spaziali.

Nuovo metodo descritto in Comunicazioni sulla natura, Può fornire informazioni importanti per aiutare a ridurre le vittime. Trovare e rintracciare i primi soccorritori all’interno è uno degli obiettivi principali della comunità della sicurezza pubblica. I detriti spaziali in centinaia di migliaia di orbite sono considerati pericolosi per l’uomo e i veicoli spaziali.

“Il nostro sistema è il fisico in tempo reale Fabio da Silva, che ha guidato lo sviluppo, ha scattato immagini dietro gli angoli e attraverso i muri ad alta velocità come detriti spaziali di dimensioni millimetriche che volano a 10 chilometri al secondo e oltre 20.000 miglia orarie. Tieni traccia di oggetti in movimento. Del sistema mentre lavoravo al NIST.

“Usiamo segnali wireless, quindi passa attraverso quasi tutto, inclusi cemento, cartongesso, legno e vetro”, ha aggiunto da Silva. “È piuttosto interessante perché non solo puoi vedere dietro il muro, ma ci vogliono solo pochi microsecondi di dati per creare la cornice dell’immagine. Il campionamento viene effettuato alla velocità della luce fisicamente possibile”.

Il metodo di imaging NIST è una variazione del radar, impulso elettromagnetico Attendere la riflessione e misurare il tempo di andata e ritorno per determinare la distanza dal bersaglio. Il radar multisito ha in genere un trasmettitore e più ricevitori che ricevono echi ed eseguono la triangolazione per identificare gli oggetti.

Abbiamo usato il concetto di radar multisito, ma nel nostro caso utilizziamo molti trasmettitori e un ricevitore, dice da Silva. “In questo modo, puoi trovare e immaginare tutto ciò che si riflette ovunque nello spazio”.

Da Silva descrive il processo di imaging come segue: 淭 per immaginare un edificio, il volume di interesse è molto più piccolo del volume dell’edificio stesso, perché è per lo più spazio vuoto e scarsamente popolato. Divide l’edificio. Di solito ci vuole molto tempo per inviare un segnale radio a ciascun cubo individualmente e analizzare il riflesso. Al contrario, il metodo NIST invia tutti i cubi contemporaneamente. Sonda e calcola la posizione di una persona, ad esempio, in 10 cubi su 100. Ogni trasmissione restituisce un’immagine, il segnale forma uno schema e un cubo vuoto esce. “

Da Silva ha depositato un brevetto e recentemente ha lasciato il NIST per commercializzare il sistema sotto il nome m-Widar (rilevamento, analisi e rilevamento di immagini a microonde) attraverso la startup Wavsens LLC (Westminster, Colorado). fatto.

Il team del NIST ha dimostrato questa tecnica in una camera anecoica (non ecoica), creando immagini di scene 3D che coinvolgono persone che si muovono dietro il muro a secco. La potenza del trasmettitore era equivalente a 12 telefoni cellulari che trasmettevano segnali contemporaneamente per creare un’immagine del bersaglio da una distanza di circa 10 metri (30 piedi) attraverso il wallboard.

Secondo Da Silva, la portata potenziale dell’attuale sistema è fino a pochi chilometri. Con alcuni miglioramenti, la portata può essere molto più lontana, ha affermato, limitata solo dalla potenza del trasmettitore e dalla sensibilità del ricevitore.

La tecnica di base è una forma di imaging computazionale chiamato rendering transitorio, che è stato utilizzato come strumento di ricostruzione dell’immagine dal 2008. L’idea è quella di utilizzare un piccolo campione di misurazione del segnale per ricostruire l’immagine in base a schemi e correlazioni casuali. Questa tecnica è stata precedentemente utilizzata nella codifica delle comunicazioni e nella gestione della rete, nell’apprendimento automatico e in alcune forme avanzate di imaging.

Da Silva ha combinato l’elaborazione del segnale e le tecniche di modellazione di altre discipline per creare nuove formule matematiche per la ricostruzione delle immagini. Ogni trasmettitore emette diversi modelli di impulsi simultaneamente in un particolare tipo di sequenza casuale. Interferisce con gli impulsi di altri trasmettitori nello spazio e nel tempo, producendo informazioni sufficienti per costruire l’immagine.

L’antenna trasmittente operava a frequenze da 200 MHz a 10 GHz. Questa è la metà superiore dello spettro radio, comprese le microonde. Il ricevitore consisteva in due antenne collegate a un digitalizzatore di segnali. I dati digitalizzati sono stati trasferiti su un computer portatile e caricati su un processore grafico per ricostruire l’immagine.

Il team del NIST ha utilizzato questo metodo per ricostruire la scena con una frequenza fotogrammi di 1,5 miliardi di campioni al secondo e un corrispondente 366 kHz (fotogrammi al secondo). In confronto, questo è circa 100-1.000 volte il fotogramma/secondo di una videocamera per cellulare.

Il sistema NIST utilizzava 12 antenne per generare un’immagine di 4096 pixel con una risoluzione di circa 10 centimetri su una scena di 10 metri. Questa risoluzione dell’immagine è utile quando la sensibilità o la privacy sono un problema. Tuttavia, puoi migliorare la risoluzione aggiornando il tuo sistema con tecnologie esistenti come più antenne di trasmissione e generatori di segnali casuali e digitalizzatori più veloci.

In futuro, potresti utilizzare per migliorare l’immagine Quantum entanglement, Le caratteristiche dei singoli segnali radio diventeranno interconnesse. L’entanglement può migliorare la sensibilità. Il metodo di illuminazione quantistica ad alta frequenza può aumentare la sensibilità di ricezione.

Nuove tecniche di imaging possono anche essere adattate per trasmettere invece la luce visibile. Segnale wireless I laser ultraveloci possono aumentare la risoluzione delle immagini, ma perderanno la capacità di penetrare nelle pareti o nell’onda sonora Utilizzati per applicazioni di imaging ecografico e sonar.

Oltre alle emergenze di imaging Detriti spaziali Il nuovo metodo potrebbe anche essere utilizzato per misurare la velocità delle onde d’urto, un indicatore importante per la valutazione degli esplosivi, e per monitorare i segni vitali come la frequenza cardiaca e la respirazione, ha affermato Da Silva. Sono.

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Per maggiori informazioni:
FCS da Silva, AB Kos, GE Antonucci, JB Coder, CW Nelson, A. Hati. 2020. Imaging a microonde ad acquisizione continua. Comunicazioni sulla natura.. 25 giugno.

Fornito da
Istituto nazionale di standard e tecnologia

Citazione: Il metodo è un oggetto veloce nascosto recuperato da https: //phys.org/news/2021-06-method-radio-image-hidden.html il 25 giugno 2021 utilizzando un segnale radio. (2021, 25 giugno) verrà ripreso.

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