受光学相干断层成像启发的低带宽雷达技术

近日，以色列特拉维夫大学一项新研究发现，由光学相干断层成像技术（OCT）启发的一个方案，需要很少甚至为零的带宽，就可以准确地创造出雷达周围环境的高分辨率图。

背景

雷达技术一开始是被设计用于识别和追踪空中的军事目标。如今，这项技术更常用于检测机动车辆、天气形成和地质地形。

（图片来源：维基百科）

迄今为止，科学家们相信雷达的准确度和分辨率，与设备使用的频率范围或者无线电带宽相关。

创新

然而，以色列特拉维夫大学（TAU）一项新研究发现，由光学相干断层成像技术（OCT）启发的一个方案，需要很少甚至为零的带宽，就可以准确地创造出雷达周围环境的高分辨率图。

（图片来源：参考资料【2】）

特拉维夫大学电气工程学院教授Pavel Ginzburg 表示：“我们展示了一种不同类型的测距系统，它具有卓越的距离分辨率，并且几乎完全不受带宽限制。这种新技术具有许多应用，特别是在汽车工业。值得注意的是，现有的设施支持我们的新方案，这意味着这个方案几乎可以立即实施。

特拉维夫大学电气工程学院的Ginzburg 教授、Vitali Kozlov 教授、Rony Komissarov 教授、Dmitry Filonov 教授联合领导和开展了这项新研究。这篇文章发表在3月29日的《自然通信（Nature Communications）》期刊上。

技术

人们普遍相信，雷达分辨率与使用的带宽成正比，频率范围越宽，检测到的物体就越精确。但是，特拉维夫大学的研究人员们展示了低带宽的雷达能利用电磁波的相干特性，在较低成本以及没有宽带信号的情况下实现相似的性能。

如果两种波源具有固定的相位差异、相同的频率和相同的波形，则它们就是完全相干的。这种新型“部分相干”的雷达在发现目标方面与实验条件下的标准“相干”雷达一样有效。

部分相干雷达的运作示意图（图片来源：参考资料【2】）

价值

Kozlov 表示：“我们构想提供了在需要高距离分辨率和准确度，但是带宽受限的情况下的解决方案，例如无人驾驶汽车工业、光学成像和天文学。如今，路上的车辆并不是很多都会使用雷达，所以对于分配的频率来说没有竞争。但是，当每辆汽车都装备一个雷达，并且每个雷达都需要占用整个带宽的时候，未来将会发生什么情况？”

Kozlov 表示：“我们将发现我们自己处于一种无线电交通堵塞中。我们的解决方案使得驾驶员能够分享可用带宽，而不会产生任何冲突。”

Ginzburg 教授总结道：“我们的演示只是一系列射频探测器的新方案中的第一步，这些射频探测器将探索低带宽雷达对传统领域的影响。我们想要将这项技术应用到之前未开发的领域，例如救援行动，感测掩埋在废墟中的个体；或者街道测绘，辨别儿童准备过马路时是否有汽车藏在他身后。”

参考资料

【1】https://www.aftau.org/news-page-computers--technology?&storyid4702=2443&ncs4702=3
【2】http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-09380-x