Молодой доктор наук из Москвы разработал радиовизор, с помощью которого можно получить данные о внутренней структуре объектов

Источник: minobrnauki.gov.ru

В МИРЭА — Российском технологическом университете (РТУ МИРЭА) ведутся исследования в области радиовидения. Новая технология позволяет получить не только радиотомографические изображения объектов, но и информацию об их внутреннем строении и физических свойствах.

Радиовидение используют для обнаружения и распознавания летательных аппаратов, для интроскопического бесконтактного контроля изделий на производстве и в ходе полигонных испытаний, для диагностики в медицине, при создании телеметрических средств радиосенсорного управления, радиомониторинга, радиогеномной аутентификации и так далее. 

Практические задачи в области радиовидения в РТУ МИРЭА решает молодой ученый Михаил Костин — доктор технических наук, профессор. Он работает над тем, чтобы получить видимые изображения объектов с помощью радиоволн. Созданием высокоточных радиоволновых методов и средств телеметрического радиомониторинга на базе сверхширокополосных технологий сигнально-томографического радиовидения ученый занимается на протяжении 10 лет. Его работа была отмечена дипломом I степени отраслевой премии Союза машиностроителей России за исследования и разработки в интересах обороны и безопасности страны, результаты которых использованы при создании новой продукции специального назначения и специальной техники. 

Метод профессора Костина позволяет получать данные о внутреннем строении объектов, которые невозможно получить в инфракрасном или видимом оптическом диапазоне при помощи тепловизоров или фотокамер высокочеткого разрешения.

По словам ученого, радиоволны буквально заполняют наш мир. Если бы человеческий глаз воспринимал радиочастотный диапазон, то мы бы увидели электромагнитный фон, по своей плотности подобный туману или смогу, через который было бы трудно что-то разглядеть. В то же время радиоволны легко проходят сквозь стены, рассеиваются и отражаются любыми объектами, что представляет особый интерес для их применения. 

Информация о строении и состоянии объекта содержится в распределении интенсивности и фазы радиоволн, в характере их поляризации, времени запаздывания и т.д. Эти их свойства ученые давно научились использовать. Но у большинства систем радиовидения есть недостатки: низкое разрешение картинки, «зашумленные» изображения с отвлекающими отражениями, что затрудняет понимание происходящего. То есть можно увидеть, например, летящий объект, но трудно понять, что это, беспилотник квадрокоптерного типа, птица, фантомная цель или летучая мышь.

Михаил Костин нашел решение проблемы: он предложил использовать для распознавания зондируемых объектов сверхкороткие импульсы (СКИ) в сантиметровой области СВЧ-диапазона. Более того, использовать не только классический метод томографического изображения, но и сигнальный, тем самым обеспечив сигнально-томографическое, комбинированное решение, которое позволило не только увидеть объект, но и распознать его физические характеристики, а также радиометрические свойства и т.п. Это позволяет получать радиопортрет уже совершенно в ином качестве — в субнаносекундном разрешении. То есть точность воспроизведения и детализация объектов увеличиваются на несколько порядков, а практически в миллион раз! Иными словами, если раньше при получении радиоизображения, например, автомобиля можно было различить только кузов и колеса, то, применяя сигнально-томографический метод Костина, можно будет различить каждый элемент кузова с высокой детализацией. 

Переход к сигнально-томографическому радиовидению с использованием нестационарных СКИ наносекундной длительности потребовал решения научной проблемы отображения информации в «видимом изображении». Это достигается с помощью специальных приборов. Такого прибора, как и разработанного ученым из РТУ МИРЭА комбинированного метода, ранее не существовало. Для регистрации и идентификации сигнального профиля финитных полей СКИ он разработал экспериментальный образец сигнально-томографического радиовизора с уникальной программно-управляемой алгоритмистикой.     

«Мне удалось разработать и запатентовать метод «строб-фрейм дискретизации» СКИ-радиоизображений (сверхкороткоимпульсных), обеспечивающий субнаносекундное разрешение при обнаружении и распознавании неподвижных и динамических объектов или пространственной системы из объектов различной конфигурации, таких как, например, рой или группа беспилотников, выстроенных в матрицу. Спроектирован экспериментальный образец фрейм-дискретизатора. Разработан и запатентован образец СКИ-рециркулятора для формирования из одиночного СКИ серии таких же самоподобных «клонированных» импульсов, позволяющих воссоздать исходное радиоизображение. Таким образом, разработанный мною ряд научных методов и радиоинженерных решений привел к созданию радиовизора. По результатам проводимых исследований опубликован цикл более чем из 50 научных работ в журналах ВАК и Scopus, в том числе научная монография «Радиоволновые технологии субнаносекундного разрешения». Научная тематика проводимых мною и моими коллегами исследований, безусловно, имеет дальнейшие перспективы и научно-прикладное развитие в России», — рассказал Михаил Костин.