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美国利用光学技术让隐蔽目标无处遁形

发布时间:2018-03-12 18:11

     

  美国的物理学家开辟出一种简单的光学手艺用于追踪恍惚或荫蔽的方针。该方式利用随机光信号来检测被烟雾、云彩或其他散射介质所遮盖的挪动方针。

  美国的物理学家开辟出一种简单的光学手艺用于追踪恍惚或荫蔽的方针。该方式利用随机光信号来检测被烟雾、云彩或其他散射介质所遮盖的挪动方针。研究者们称这种手艺不只可以或许用于军用和民用监控范畴,以此降服微波雷达和激光雷达的局限性,也可以或许使用于生物医学范畴中。

  挪动物体的近程追踪在军用和民用监控范畴曾经有了普遍使用。例如,微波雷达和激光雷达,可以或许传输电磁波——此中微波雷达利用微波信号,激光雷达利用紫外光、可见光或近红外光进行传布——并阐发物体反射回来的电磁波。

  虽然雷达是一种强大的东西,可是在雷达天线和物体之间不克不及有妨碍物,在电磁波被云彩、雨水和烟雾等散射的环境下,雷达的探测能力将被大大减弱。虽然能够通过多次成像来追踪被遮盖的物体,但这需要复杂的设备和数据处置。若是这些由各类干扰形成的散射效应加强,那么这种手艺的追踪结果也会变差以至追踪失败。

  呈现这种问题的部门缘由是由于保守的手艺对追踪被遮盖的方针需要依赖于一个特定频次下的法则波脉冲或者一些确定频次信号的组合。来自美国中佛罗里达大学的研究团队成员Aristide Dogariu称:“若是有一个法则的信号,此中一些性质是确定的,将信号通过一些干扰,它就会被损坏——这或多或少取决于干扰的强度。”

  为领会决这个问题,美国中佛罗里达大学的Dogariu和Milad Akhlaghi测验考试了另一种处理方式。在他们颁发在《光学设想》(Optica)上的最新研究中,引见了一项利用随机光信号,或者说是“噪声”光信号追踪被散射前言所讳饰的挪动方针的手艺。这种测验考试可以或许成功是由于,虽然噪声光信号在通过干扰时已被粉碎,它的平均性质仍是比法则信号更不变。Dogariu称:“曾经被粉碎的信号不会等闲地被再次粉碎。”

  Dogariu和Akhlaghi开辟了一种统计方式,使得他们可以或许在光波频次上区分从挪动的方针上反射回来并被散射介质所散射的光波动。可是,这种方式只在方针和散射介质以分歧的速度活动的环境下合用,这意味着他们会别离前往一个分歧的光谱组合。

  Dogariu注释称:“当你获得了光强变化,就能够得出这些波动的光源光谱,然后你可以或许在这个光谱中寻找分歧的频带。这个操作可以或许及时进行,由于不需要复杂的计较——这仅仅是一个光源光谱阐发。”

  研究人员对这个研究思绪进行了测试,他们将一个小物体放置在一个树脂玻璃盒子中,盒子概况有一层成分为合成丙烯酸树脂的散射涂层。然后他们用一次光源将一束相关光映照在一个散射盒壁上,在盒子内部制造出一个二次光源。光束散射到物体上而且发生了更多的随机性,再穿过丙烯酸盒壁前往,紧接着通过一个装有光电倍增管的管子,再由光电探测器检测光信号。通过对信号进行统计学阐发,研究人员们可以或许追踪到物体完整的三维轨迹。这是一种对从散射盒子外部任何位置获取的信号进行的无效丈量体例。

  这种手艺不克不及供给被追踪物体的细致消息,只能获得物体活动的标的目的和速度,以及基于物体反射信号的强弱获得的物体的大致外形。正如Dogariu所注释的,想要晓得更多关于物体的消息,则需要更高贵和复杂的测试,他弥补说道:“这仅仅是一种检测(物体)能否挪动以及挪动标的目的的简单方式。”

  研究人员们目前正打算在现实的户外情况中进行测试,并弥补道,虽然他们在光学波段验证了这种检测手艺,可是这种方式该当也合用于声音信号和微波信号。他们还正在摸索这项手艺使用在生物医学上的可能性。





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