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無線電偵測和定距(Radio Detection and Ranging, RADAR)技術﹐自從1917年由尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)發展出基本原理後﹐便一直沿用至今﹐但美國國家標準暨技術研究局(National Institute of Standards and Technology﹐NIST)近期研發出新雷達技術﹐有能力偵測極音速飛彈﹑太空垃圾甚至牆後面的人。
雷達偵測是以一組發射機(Transmitter)與一到多組接收機(Receiver)組成﹐無線電訊號由發射機送出後﹐碰到目標物反射回來﹐再由接收機偵測反射訊號。從訊號反射回來的時間﹐可計算目標物與發射機之間的距離﹐並由反射時間變化﹐計算目標物的移動方向與速率。
時任NIST研究員的Fabio da Silva﹐運用單畫素相機(Single-pixle Camera)技術原理﹐即智慧運算和壓縮感知(Compressed Sensing)﹐將擷取到的低解析度畫面次要部分畫素移動分佈到主要部分﹐增加圖像辨識度。Silva將這項概念修改成微波訊號﹐並使用多組發射機與一組接收機的配置﹐設計出這項「微波影像偵測﹑分析與測距」(micro-Wave Image Detection, Analysis and Ranging, m-Widar)系統﹐並發表在《自然通訊》(Nature Communication)科學期刊。
m-Wider系統射出的微波訊號可穿透大部分物體﹐如木頭﹑石頭或水泥等﹐因此位於發射器與接收器之間的目標物﹐無論中間是否有物品阻擋﹐都能被接收器收到﹐並顯示對應的即時影像。
「目前測試結果對日常環境的房屋﹑街道等都可順利偵測﹐但由於微波無法穿越金屬﹐對海水的穿透能力也不佳﹐因此實際運用還是以陸上及空中較有效。」Silva指出﹐除了偵測障礙物後的目標﹐研發團隊更新後的演算法﹐可將m-Widar 的影格率(Frame rate)提升到700Hz﹐對偵測極小型太空垃圾(Space debris)甚至極音速飛彈﹐都有比傳統雷達更好的效率。
Da Silva替m-Widar系統申請專利後﹐便離開NIST建立公司﹐專注精進m-Widar系統的準確性和實用性﹐這套系統未來將能幫助警察﹑消防員﹑軍人執勤時﹐提升環境感測並降低傷亡機率﹐且可協助NASA和太空軍偵測太空垃圾和極音速武器。