人类拥有雷达已将近一个世纪 ， 作为人类技术工具箱中低调的一部分 ， 雷达在概念上优雅而简单：您发送无线电波 ， 用接收器接收它们的反射 ， 然后研究电波 ， 来辨别事物的位置和距离 。 今天 ， 设计人员已经能够使用多个接收器创建复杂的雷达系统 。 例如 ， 当单个设备向多个接收器发送无线电波时 ， 它可以用令人难以置信的精度进行三角测量 。
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现在 ， 美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的研究人员创建了一种新的雷达扫描系统 ， 该系统使用相反的配置 ， 配有一个接收器和多个发射器 。 这种新的无线电设置可以创建实时图像和视频 ， 即使物体隐藏在墙后或以高超音速移动时也是如此 。该技术有可能让急救人员更容易地在烟雾缭绕的燃烧建筑物中找到人 ， 或者跟踪太空中加速移动的碎片 。 NIST 的系统依赖于微波 ， 而不是设备 ， 微波是无线电波家族中最短的成员 ， 它们的波长范围可以从学校尺子的大小到一角硬币的厚度 ， 目前已经被用于雷达 ， 比如在道路上跟踪汽车速度的设备通常依赖于微波 。 当我们把微波波长进一步缩短 ， 直到比最短的微波短一万倍的时候 ， 我们得到的是可见光 。 所有这些都在电磁波谱上 ， 除了波长之外 ， 它们之间基本上没有区别 。 但是在创建图像方面 ， 微波比光具有某些优势 。 显然 ， 人类无法透过这些墙壁看东西 ， 因为人眼对波长很敏感 ， 不能很好地穿透这些物体看到墙壁里面发生的什么 ， 然而 ， 如果我们尝试使用更长的波长 ， 比如在微波领域就应该能够“看”穿墙 。
事实上 ， 这就是为什么您的路由器可以到达您家中的任何地方 ， 或者您的手机在地下接收信号的原因——它们通过可以穿过墙壁和地板的微波连接到互联网 。 这也意味着研究人员的新系统甚至可以穿透干墙和混凝土等相对致密的材料 ， 也不会受到厚云和雨等恶劣天气的阻碍 。 但是传统的雷达并不擅长快速形成详细的图像 ， 为了获得图像 ， 雷达系统通常需要扫描它们的照明模式 ， 这通常会减慢成像过程 。
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【微波|透视墙壁、跟踪太空碎片 美国这款微波扫描仪可以办到！】NIST 研究人员希望制作一个可以克服该限制的系统 。 为了获得灵感 ， NIST 团队找到了称为“单像素相机”的新设备 ， 本质上是没有镜头的相机 。 它们发出光 ， 并使用超快速和超灵敏的探测器测量光返回所需的时间 ， 如果再加上一个可以快速处理数据的系统 ， 就可以快速高效地创建图像 。 研究人员认为系统的另一个关键部分依赖于一种称为“飞行中的光”的东西 ， 它与波如何从物体上反弹到达接收器有关 。 除了成像之外 ， 3D 渲染软件还经常使用飞行中的光来创建更逼真的图像 。 NIST 的研究人员对其进行了调整 ， 使其能够与他们的微波一起使用 。 对于研究人员来说将所有这些概念整合到一个可用的扫描系统中是一个很大的障碍 。 所以他们转向 GPS ， 通过找到该物品相对于多颗卫星的位置来定位它 。 研究团队使用多个微波源和一个接收器 ， 依靠计算机算法将它们联系在一起 。
其结果是 ， 该系统可以扫描一个公寓大小的区域 ， 然后在几微秒内找到小到1毫米的物体 。 研究人员还希望该系统可以用于类似雷达最初应用----跟踪超音速物体 ， 其速度超过声速的5倍 ， 例如太空碎片 ， 随着地球轨道上越来越多的人造垃圾 ， 太空碎片正成为更大的威胁 。 除了在大场景上提供快速成像外 ， 此系统还可以区分第一次和第二次散射事件 ， 换句话说 ， 它不仅可以检测反弹 ， 还可以检测反弹后的反弹 ， 而人们可以使用二次散射事件通过障碍物以及它们周围的图像进行成像 。
除了这个系统之外 ， 其他研究人员还希望创建更快、侵入性更小、体积更小的微波安全扫描仪 ， 它甚至可以进入你的手机 ， 也可以用于娱乐 ， 例如检查鞋子的合脚性 ， 而不会产生任何有害影响 。
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