什么是穿墙雷达成像?它和传统成像有什么不同?

MEMS/传感技术

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描述

近年来,一些战术竞技游戏凭借着花样繁多的武器装备、紧张刺激的玩法,吸引了大量玩家。然而,伴随着游戏的火热,游戏外挂——通过修改游戏数据而为玩家谋取利益的作弊程序或软件,逐渐成为困扰普通玩家的难题。在众多外挂中,一种名为“透视挂”的外挂极为普遍。所谓“透视挂”,即玩家可以透过游戏内的墙体,将墙后敌人的一举一动看得清清楚楚。有人不禁感慨,如果这种技术能在现实战场中使用,那该有多厉害。

事实上,这种技术早已不再是人们的幻想或者虚拟空间的程序代码。许多国家都对其进行了研究,甚至已经研发出相应产品投入市场。人们将这种技术称为:穿墙雷达成像。

穿墙雷达成像技术弥补了传统探测手段对遮蔽区域的探测短板,提升了对未知区域的探测能力,极大地提升了在城市作战中的侦察能力。这种技术不仅是信息时代的新锐,更像是一扇启示之门,引领人类进入一个以往未曾涉足的奇妙世界。

透视隔墙之景

究竟什么是穿墙雷达成像?它和传统成像有什么不同?

在光学成像中,光是我们信息获取的载体,通过接收目标反射的光进行成像。但光沿直线传播,会被传播路径上的介质遮挡,因此无法对介质后场景进行成像。人的眼睛,就是一个完整的光学成像系统。因此,我们只有在有光的情况下,才能看清外面的环境,而且我们看不到遮挡物背后的东西。

穿墙雷达成像则突破了这一局限。不同于传统光学成像以光作为探测媒介,穿墙雷达成像技术使用低频超宽带电磁波作为载体,通过发射低频超宽带电磁波照射被探测目标,接收到目标的散射回波后,利用成像算法分析回波,重新构建出目标物体的位置、形状、表面特征等信息,从而完成成像。低频超宽带电磁波具有较好的穿透性能,无论是木板、石膏板、墙体等建筑介质后隐匿的人体目标或是废墟瓦砾下掩埋的目标,在穿墙雷达成像技术下,都无处遁形。这项技术的出现,就像给予我们一双透视的眼睛,能窥探视线之外的隐藏世界。

穿墙探测最早始于20世纪80年代。早期的研究基于窄带雷达,主要实现对目标的一维探测。进入20世纪90年代,随着超宽带技术的广泛应用,超宽带穿墙雷达日渐受到重视,美国、英国、俄罗斯、加拿大、以色列、中国等国家相继开展了相关研究并取得一系列成果。

21世纪初,科学家们开始探索如何运用光、声波、微波等信号的传播和反射来探测目标的位置和形状。最初的研究涉及超声波或声波在空气或水中传播的特性,以实现对目标物体的成像。随着计算机处理能力的飞速提升,科学家们开始利用计算机的强大能力,模拟并分析信号在复杂环境中的传播和反射路径。通过巧妙地处理和重建这些信号,科学家成功地实现了对被遮挡物体的成像。穿墙雷达成像技术迎来了崭新的发展阶段,有关穿墙雷达成像的理论和应用随之大量涌现。

2009年,美国一家研究单位公布了一个名为SIRE(同步脉冲重建)的车载穿墙雷达成像实验结果。与此同时,全球各地的研究机构也在逐步展开相关研究。此后,法国格勒诺布尔国立综合理工学院和澳大利亚伍伦贡大学,都深入探讨了不同雷达信号和虚拟孔径组合在成像结果上的影响。2013年,加拿大国防研发部的研究人员通过穿墙成像技术,成功合成了墙内建筑的图像,并将其应用于城市环境的反恐行动。

这些进步如同一幅幅画作,勾勒出穿墙雷达成像技术不断发展的历程。通过计算机的辅助与创新的思维,我们正日益突破旧有的技术限制,揭开隐藏世界的神秘面纱。

透视本领非凡

一些传统成像技术也能在一定程度上实现穿透成像的目标,如声音成像、激光成像、超声成像和热成像等,不过,这些技术在面对厚重障碍物时穿透能力不足,无法有效探测障碍物后面目标。而穿墙雷达成像技术的优势,在于能够穿透这些实质性障碍物,在特定条件下,能够轻松“洞穿”墙壁,获取被掩盖目标的信息。

穿墙雷达成像技术还集各类“智慧”于一身,这些特点使它在多个领域具有广泛的应用价值。

无损探测/非侵入性。穿墙雷达成像技术是一种无损探测方法,无需对墙壁或障碍物进行任何改动。这意味着我们可以在不破坏建筑物完整性的前提下,获取墙后目标的信息。穿墙雷达成像技术如果应用于考古,将有利于保护文物、工艺品、历史建筑等具有重要价值的物体。同时,在很多应用情景下,穿墙雷达成像在实施对墙壁背后物体监测的同时,不会干预或影响被监测物体的正常状态。

实时性。穿墙雷达成像技术可以实时获取墙后目标的信息,响应速度快,适用于紧急救援、反恐等需要快速决策的场景。一方面,救援人员、安全人员或军队可以准确了解目标的位置和状况,避免不必要的搜索和破坏,从而节省时间和成本,更高效地利用资源。另一方面,该技术能够为特种部队提供即时情报,确定敌人的位置、动态和布局。有了相关信息,作战人员就能实时调整战术,增强作战的针对性和效果。

高分辨率。随着雷达技术的不断发展,穿墙雷达成像可以实现越来越高的分辨率,捕捉到更多细节,对目标物体进行更精确的定位和重建。在紧急救援中,每一分钟都关系到生命安全。穿墙雷达成像技术不仅能够快速准确定位被困人员,还能提供高精度的图像重建来重构墙后面的人体行为,为营救人员提供丰富的信息。

多样性应用。穿墙雷达成像技术在反恐、安全、救援、医疗等领域都有广泛的应用前景。无论是定位被困者,还是侦测隐藏在建筑内的可疑物体,都可以借助这项技术实现。此外,在城市反恐等行动中,穿墙雷达成像技术也为特种部队提供了强力的帮手,从而突破实体障碍,秘密接近目标。

穿墙雷达成像技术不仅是一种前沿的探测工具,更像是战场上的一位预言家。它不仅能洞悉目标的位置与态势,还在各个方面拥有智慧的优势。

应用潜力巨大

穿墙雷达成像作为一项革命性的技术,在军事领域具有广泛的应用前景。其突破了传统视觉的限制,为军队提供了全新的情报获取和战术决策能力,从而极大地增强了军事行动的效能与成功率。

首先,穿墙雷达成像在目标检测与侦察方面具有显著作用。它能够在复杂地域和城市环境中探测到敌方的活动,穿越建筑物和障碍物,发现隐藏的目标,为军队提供及时而精准的情报信息。这有助于提前预知对方意图,制定相应战术,从而减少可能的风险。

其次,穿墙雷达成像在城市战斗和救援行动中具有巨大价值。在城市环境中,建筑物、障碍物等会限制传统传感技术的应用,穿墙雷达成像技术则能帮助军队洞察建筑物内部情况,确定敌人位置,有力地支持城市战斗。这种能力在提高战术灵活性、减少人员伤亡方面具有重要作用。

值得一提的是,穿墙雷达成像不仅能够对地面上遮挡墙体进行透视探测,也可以对地下设施进行探测,从而在电子战中具有明显优势。地下设施如地道、藏匿点常常具有战术价值,而传统手段很难直接侦测。这项技术则能够穿透地表,获取地下设施的信息,为军事行动提供决策支持。在电子战中,该技术可用于侦测敌方的干扰设备,提供对抗干扰的信息,提升军队的通信和侦察能力。

总的来说,穿墙雷达成像在军事领域的应用,有效拓展了军队的感知范围与作战能力。它为情报获取、目标追踪、战场感知等提供了全新的方法,提升了作战决策的准确性和科学性。未来,随着穿墙雷达成像技术的不断发展,将继续在军事领域展现出更多潜力。

编辑:黄飞

 

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