【新技术】以色列军事新技术可以“看穿墙壁”！
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基于雷达的系统可以通过墙壁识别房间内的成人和儿童。
来源：海外防务网站 2022年9月05日
编译：防务小军
根据 Camero Tech 的说法，这种便携式设备——几乎不需要培训即可使用——可以穿透从薄石膏板到钢筋混凝土的所有东西。该设备能够检测单个身体部位以及目标是动物、儿童还是成人，将用于识别建筑物内人员的位置。
据Shepard Media报道，该技术在 Eurosatory 2022 上进行了展示。
与所有军事技术一样，Xaver™ 1000 的工作原理知之甚少。它有一个 25.7 厘米（10.1 英寸）的显示屏，可以靠在您希望“看穿”的墙壁上，周围还有一个可折叠的天线。Camero 表示它使用人工智能系统来跟踪材料背后的模式并提供房间的布局，以及里面的物品，但这就是我们目前所拥有的。
深入研究 Camero 的技术后，他们表示他们的产品使用无线电波穿透墙壁，这并不新鲜。然而，雷达在穿过墙壁时的分辨率极低，因为厚重的材料会扭曲波，并且设备很难将它们所拥有的少量信息拼凑在一起。根据 Camero 的说法，他们的产品似乎通过将分辨率提高到识别精细动作的程度来解决了这个问题，让 AI 可以完成剩下的繁重工作。
该公司表示，虽然他们不能提供完整的 X 射线视觉包，但他们肯定最接近。
“尽管我们已经接近这一点，但我们不太可能声称我们可以通过使用像我们肉眼看到的超逼真图像这样的无线电技术来真正‘看穿墙壁’。但是我们能清楚地了解墙后的确切场景吗？在这里，答案肯定是肯定的，”Camero Tech 在他们的网站上写道。
穿墙的幻想——真的有可能吗？
作者：Camero-Tech 创始人兼首席执行官 Amir Beeri
自古以来，人们就住在房子里，因为房子被四堵墙围起来，所以感到安全和受到保护。如果一个人认为他不能被看到，他就可以自由行动。这就是为什么其他人有兴趣试图隔着墙看他的确切原因。这样做合乎道德吗？合法吗？这取决于…
间谍的历史可以追溯到文明的早期，那时社会生活才刚刚开始。有些人试图找出其他人想要隐藏的东西。纵观历史，看穿墙壁的幻想促使人们和政府机构投资开发这些能力，不仅是为了控制人们并增强他们的权力，而且也是为了防止犯罪和恐怖活动以及拯救生命。
它是如何开始的
从 1950 年代初到 1980 年代末，被称为“党的盾牌和利剑”的东德秘密警察斯塔西广泛监视其公民。他们的方法之一是在公寓和酒店房间钻小孔，他们的特工通过插入墙壁孔的特殊管子对市民进行拍摄。学校、大学和医院也被广泛渗透。斯塔西控制着人口，并且可以在施工期间轻松安装这些装置，或者在管道安装在墙上时阻止人们进入他们的房屋。
冷战时期，包括美国和苏联在内的许多国家，也包括中国和其他国家，都在努力寻找有效而隐秘的“穿墙”手段来增强彼此的间谍能力。
斯塔西方法需要改进和完善，以便在不受控制或不熟悉的地方看穿墙壁。在试图看穿墙壁的同时，开发了一种将光纤插入墙壁的新方法。通过一些光学手段，人们可以通过这种光纤看到墙的另一面。这在工作时效果很好，但在用于此目的时会带来很多问题和困难。虽然钻孔很安静，但必须紧贴墙壁钻孔，有时需要几个小时，这可以揭示秘密操作。但是，即使程序成功结束，也不能保证您将能够看到任何东西。例如，如果穿透壁橱或冰箱或电视后面，或者即使照明条件不够好，所有视野都可能被遮挡。
许多其他想法，包括为此目的使用红外摄像机的热成像，都无效，因为大多数墙壁的导热性非常差。
在 1960 年代，进行了一项新的研究——使用无线电波“看穿墙壁”。当时无线电波主要用于广播、通信和军用雷达。政府研究使用无线电波“看穿墙壁”，主要是美国和俄罗斯，然后是学术界，最后是商业部门。
使用无线电波“看穿墙壁”
众所周知，无线电波可以穿过墙壁。这就是为什么我们可以在建筑物中使用手机通话或使用 Wi-Fi 通过墙壁将数据从一个房间传输到另一个房间。无线电信号，尤其是低频信号，在穿透墙壁方面非常有效。尽管如此，穿墙并不意味着你可以“看穿墙”。但这是使用无线电波感知墙另一侧的人的第一步。
早期的想法来自雷达系统。为了探测和定位穿过墙壁的移动目标，雷达以同样的方式探测飞机和船只。基本上所有雷达系统都设置为向目标传输信号，在这种情况下通过墙壁，并分析反射率以检测和显示目标位置。
一个问题是，为了获得有用的信息，你需要一定的分辨率来要求高频，而要穿透大多数建筑材料，你需要在相对较低的频段工作。分辨率和穿透性之间的这种权衡阻碍了这项研究的成功进展一段时间。
超宽带 (UWB) 雷达的发明和实施取得了突破性进展。UWB 的独特之处在于它在相对较低的频率下运行，同时使用非常宽的带宽，这允许穿透能力而不牺牲分辨率，这可以通过非常宽的带宽来实现，适用于该应用。
在 1970 年代初期，第一台 UWB 雷达问世，美国、苏联和中国政府都朝着这个方向加速努力。然而，直到 1990 年代，“劳伦斯利弗莫尔国家实验室”（LLNL）的工程师 Thomas McEwan 才能够开发出第一个实用的 UWB 雷达，称为“微功率脉冲雷达”。这项技术继续被研究用于不同的应用，包括“穿墙感应”（STTW）。然而，此后数年才获得第一个现场系统，使操作员能够检测人们穿过墙壁的运动并粗略定位他们。尽管如此，“看穿墙”的梦想还很遥远。
为什么看穿墙这么难？
似乎能够穿透墙壁并可能达到所需的分辨率是不够的。即使在低频下，墙壁也不是真正的“透明”。不幸的是，穿过墙壁会极大地衰减无线电波，并可能导致接收到的信号严重失真。通常，如果不采取任何措施来补偿某些物理现象，反射信号质量将完全没有意义。
墙壁只是部分透明的，即只有部分信号进入墙壁，而其余的则反射回来。进入墙壁的信号会受到墙壁材料、墙壁湿度水平、墙壁厚度和其他一些参数的高度衰减。除此之外，墙壁结构也会显着扭曲 UWB 信号。墙壁结构中的不均匀性，如墙壁中的混合材料、空腔或物体，可能会导致衍射、回声和其他可能破坏信号的有害影响。此外，取决于它的形状、位置和横截面，位于墙另一侧的物体，我们有兴趣“看到”他，是否只能部分反射回系统，或者在某些情况下，反射在不同的方向，使系统“盲目”。这些来自物体的反射穿过墙壁，在到达系统接收器之前再次遭受衰减和失真。这意味着在大多数情况下，系统接收回的传输信号的极小部分，而接收到的信号也可能完全失真。
我们发现接收器在处理微弱和失真的信号以重建出现在墙后的场景时存在很大的挑战。
系统向“看穿墙壁”的演变
实际上，透视墙壁的挑战非常困难，以至于只能获得一些关于墙壁另一侧正在发生的事情的迹象，并且通常，当系统连接到墙壁时，观察非常短的距离在后面。在某些情况下，这些不同级别的迹象可以提供足够好的“情境意识”。
它首先尝试检测墙壁另一侧的运动。假设如果从另一边没有检测到任何动作，它很可能是空的，而有人在墙后面的任何动作。这些假设的问题在于它们并不总是正确的。如果放置在墙后的人没有移动，或者如果不是人的物体似乎在移动，则操作员可能会通过使用此类系统得出错误的结论。
通过大大提高检测微小运动的灵敏度，即使目标似乎停留在同一位置而没有任何明显的运动，系统也可以检测到重要的生命迹象。如果该人正在呼吸或表现出其他非常小的动作，系统就可以指示有人在墙的另一侧存在。为了拒绝通常不是由人触发的非人类运动模式的错误指示，需要额外的人工智能 (AI) 层。
提高“态势感知”的第二个层次是找到位于墙后的物体的 2D 或 3D 位置。这意味着雷达应该能够转向不同的方向，通常使用发射和接收天线阵列来实现。一旦实现了 UWB 收发器阵列，这些设备的校准就成为一项挑战，并且随着它们的带宽扩展以获得更好的分辨率，准确的校准变得更加关键和具有挑战性。
第三级，也是为了更好地理解墙后场景的进一步步骤是添加关于其非人类静态对象的信息。这包括建筑物的内部布局，以及另一侧重要静态项目的信息。这可能要困难得多，因为墙壁及其背后的多路径环境会导致许多不良影响，不能像我们只寻找运动时那样轻易地过滤掉。
这些类型系统的最高级别可以提供完整的 3D 成像功能。这也是实现“看穿墙”梦想最近的一步。实时 3D 图像以可靠的方式以高分辨率呈现墙壁另一侧发生的情况，这是这些系统试图实现的目标。这是最困难的技术挑战。足够宽的超宽带传感器结合复杂的信号和图像处理、智能图像重建以及人工智能方法，可以接近实现这一目标。
为了成为可行的部署选项并在现场使用，必须考虑许多其他参数。考虑到尺寸、重量、电池寿命、可用性、坚固性、辐射安全、频率调节和标准，是与成像性能一起考虑的少数几个参数。
最先进的技术
世界各地的许多精锐部队已经将穿墙感知能力作为其作战的常见做法，并成为其CONOP（作战概念）不可或缺的一部分。近年来，一方面是先进的技术能力，另一方面是对这项技术的操作优势的理解，推动此类系统越来越多地部署在军事、执法和搜救行动中。
当尺寸和重量至关重要时，Camero-Tech 的 Camero Xaver™ 100 通常是正确的选择。这个非常小的设备可以装在袋子里，是一个强大的工具，您可以使用它从墙的另一侧获取即时和可靠的信息。首先评估围墙后的占用情况，以做出“走/不走”的战术决策。Camero Xaver™100 非常敏感，还能够捕捉到非常微小的生命活动，因此在完全静止时也可以检测到人。该设备还提供有关墙壁另一侧物体的高级信息，以确定确切的距离、运动模式和运动方向。
对于位于墙后的物体的精确 2D 和 3D 位置，最有可能使用Camero Xaver™400。该设备可以放入一个小背包中，可以自动跟踪物体，并提供有关发生事件的精确实时信息在墙的另一边。Camero Xaver™400 还可以检测完全静止的物体，例如墙壁，或穿过墙壁的大型家具和电气设备。因此，还可以通过获取其布局来可视化内部结构，测量房间大小、走廊宽度等，同时注意墙后的其他障碍物。Camero Xaver™400 通常被 SWAT 团队认为是首选选项，因为它提供了出色的功能范围、易于控制、直观的界面并符合 Mil-Standards。
Camero Xaver™800 提供了最全面的墙后视野，也是最接近真正的“穿墙透视”。Camero Xaver™800 是一款全 3D 成像设备，通常用于 ISR（情报、监视和侦察）工作。在提供全 3D 成像的同时，用户可以识别物体的位置，是站立、坐着还是躺着。例如，可以将成人与儿童或宠物区分开来。
使用Camero Xaver™800，用户只需“看到”墙的另一边发生的事情，而无需进行任何假设或推测。
尽管Camero Xaver™800 重建了墙后的体积以产生最逼真的图像，但仍然存在一些物理限制。出于这个原因，该系统为用户提供了一些用于清洁和改进图像、自动检测和跟踪对象的 AI 算法，同时添加了Camero Xaver™400 和Camero Xaver™100也使用的所有工具。
虽然上述产品涵盖了非常广泛的操作需求，从非常紧凑的战术工具到全面的成像能力，但所有这些系统都在距离墙壁相对较短的距离内运行。它们可以固定在墙上，也可以放置在远离墙壁的位置，但距离不超过几十米。系统设计有非常宽的视野，可以覆盖墙后发生的整个场景。可以使用无线装置远程控制和监视这些系统，但系统本身应位于墙壁附近。
一种名为Camero Xaver™ LR80 的新 STTW 系统最近被引入市场，其新功能可以检测 100 多米外墙后的活体。这是现场操作员第一次能够从如此长的距离穿过墙壁进行探测，同时远离墙壁保持安全。与所有其他 STTW 系统不同，Camero Xaver™LR80 仅覆盖很小的视野，可以选择性地将地点指向特定地址、家庭、公寓或仓库。执行城市和农村行动的特种部队和执法小组需要有关恶劣环境中墙后场景的可靠信息。在离墙很远的地方操作可以实现更安全、更有效和更灵活的任务。对于可以与危险环境保持安全距离并快速扫描大面积区域的搜索和救援团队也是如此。情报单位也是如此，他们可以利用距离来覆盖行动，而无需在目标附近进行干预。
接下来是什么
看来我们将来会看到更精确、更可靠和改进的成像能力，以帮助用户更好地了解墙的另一边发生的事情。未来的产品预计将使用机器学习等现代技术整合更多的人工智能层。使用此类技术可以帮助克服 STTW 系统当前的许多限制。
新一代的 STTW 解决方案包括使用机器人和无人机在陆地和空中分布的传感器阵列，也可以预期。这将为整个建筑物、房屋和其他建筑提供更加灵活和全面的内部视图。
除了与特殊相机、热成像设备和音频遥感等其他传感器的集成之外，我们还可以期待未来的模块化解决方案。
那么，真的可以穿墙看吗？
尽管我们已经接近这一点，但我们不太可能声称我们可以通过使用无线电技术真正“看穿墙壁”，比如我们可以用肉眼看到的超逼真图像。但是我们能清楚地了解墙后的确切场景吗？在这里，答案肯定是肯定的。今天，Camero Xaver™系列已经为这种用途提供了强大的工具，满足所有级别的操作要求。
军队、执法队、情报机构和搜救单位需要回答几个关键问题，即围墙另一边发生的事情——里面有人吗？如果有，墙的另一边有多少人？它们具体位于哪里？它们是静止不动，还是移动？在那种情况下，他们要去哪里？他们在哪个位置，站立，坐着，睡觉？他们看起来像孩子还是成年人？里面房间的内部布局和大小是多少？入口和出口点在哪里？房间是否包含任何大型静止物体？等等。这些问题如果得到可靠和实时的回答，即使视觉表示不是超现实的，也正是操作上需要的。
这些都是 Camero Xaver™系统可以很好地回答的问题，因为它们提供了不同的选项，从实时检测、定位到完整的成像功能。穿过巨大的墙壁、天花板和地板，在大多数情况下，穿过多堵墙和复杂的结构。
除了成像之外，操作要求还包括他们携带到现场的工具的大小和重量、产品必须使用的环境条件以及它们与目标的潜在距离。Camero Xaver™系列提供从手掌大小的小型Camero Xaver™100 到距离墙壁 100 多米的Camero Xaver™LR80 的选择。这些产品的设计均符合军用标准，并且通过满足最严格的人体暴露国际标准，完全安全。
由于所有这些原因，Camero Xaver™产品已成功部署在全球 50 多个国家/地区，以造福其用户。
这些类型的系统很可能不仅限于精英和特种部队，还将以更广泛的方式协助更广泛的军队、执法部队和其他部队，以防止犯罪和恐怖活动并拯救生命。
技术成果
Camero 以提供具有专利的超宽带发射器和具有成本效益的低功率接收器的独特三维解决方案而自豪。两者都在 2 到 10GHz 之间运行。这种令人印象深刻的带宽使 Camero 能够达到无与伦比的范围和跨范围成像分辨率。 同类专利高增益 UWB 天线之一，在超过 8GHz 带宽内具有超低群延迟变化。 提供 3D 体积数据需要结合几个空间上位于给定孔径上的时域通道。这种组合依赖于所有通道相对于脉冲传输时序的正确对齐。Camero 获得专利的自主自校准功能有助于实现极高水平的准确对准。 Camero 独特的信号处理能力允许区分静态和动态对象。这些系统足够灵敏，可以捕捉到各种墙壁类型后面最轻微的生命人类活动。 高度先进和创新的图像重建能够在准确获取目标的同时显着提高整体图像分辨率并更好地抑制杂波。这种计算要求高的工作在小规模嵌入式计算平台上有效实施，以相对较低的功耗提供高帧率、低延迟、实时 3D 成像 最先进的图像处理方法包括基于贝叶斯滤波的跟踪解决方案，可减少杂波并提供连续的目标识别。直观的实时图像渲染允许通过直观的图形用户界面实时可视化 3D 体积
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