Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

Fenomenologisk beskrivning av väggpenetrerande radar.

Fenomenologisk beskrivning av väggpenetrerande radar. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen
Författare: Ain Sume, Stefan Nilsson
Ort: Linköping
Sidor: 75
Utgivningsår: 2009
Publiceringsdatum: 2009-01-08
Rapportnummer: (FOI-R--2635--SE)
Nyckelord ”Se-igenom-vägg”, radar, vågutbredning, reflektion, transmission, dämpning, , fasdistorsion, bildalstring, fokusering, väggpenetration, väggmaterial, monopuls, , flervägsutbredning, urban, stridsfältsövervakning
Keywords “see-through-the-wall”, radar, wave propagation, reflection, transmission, , attenuation, phase distortion, image generation, focusing, wall penetration, wall materials, , monopulse, multipath, urban, battlefield surveillance
Sammanfattning Rapporten utgör en sammanställning av de insikter om fenomenologin vid användning av väggpenetrerande radar, som erhållits i projektet "Lokal stridsfältsövervakning i urban miljö" och andra FOI-arbeten, samt från viktigare internationella teoretiska och experimentella studier. Reflektion, transmission och dämpning av radarvågen behandlas i rapporten vid olika väggtyper, från enkla homogena, plana skikt till inhomogena väggar bestående av flera skikt, väggar med håligheter, armering och/eller skrovlighet. Tyngdpunkten har lagts vid frekvenser omkring 10 GHz. Dämpningen varierar inom stora gränser, från låg för innerväggar av gips, till hög i fallet betongväggar, som framgår av mätningar och beräkningar vid FOI; fukthaltens betydelse har därvid fastlagts genom systematiska mätningar. Möjligheten att utnyttja den s.k. Brewster-effekten påpekas, för att maximera inträngningen i vägg, vid snett infall och vertikal polarisation. Genom detaljerade fältberäkningar inom projektet har vägginverkan på riktningsnoggrannheten hos ett antennsystem av monopulstyp, som trycks mot väggen, beräknats. Därvid har uppmärksammats den betydande bakåtriktade returen från väggen, och förslag ges för lindring av effekten. Allmänt vid väggpenetrerande radar kan man bli tvungen att kompensera för väggpåverkan, om man vill uppnå rimliga systemprestanda, t.ex. vid bildgenerering av området bakom en vägg. Internationella studier av hur detta kan göras refereras. Fältberäkningar har gjorts i projektet för fallet med inhomogeniteter i form av armering. De visar att reflektion och transmission varierar starkt med armeringens typ och dimensioner. I rapporten refereras också modellering och analytiska beräkningssätt förstudium av inverkan av väggskrovlighet. Experimentella och teoretiska studier av hålad betong visar en starkt förvrängd fältbild nära väggen, med stark försämring av riktningsestimat för t.ex. monopulsantenner. Om möjligt, bör sensorerna placeras på större avstånd från väggen. Efter passage av den första väggen vidare in i en byggnad blir vågutbredningen snabbt oöverskådlig, med en mångfald av möjligheter för vidare interaktioner med stationära och rörliga objekt, ur vilka man söker särskilja eventuella mål. För specifika uttalanden krävs omfattande datorberäkningar för respektive enskilt fall. Inhomogeniteterna och flervägsutbredningen utgör dock positiva element vid självfokusering av t.ex. en gruppantenn medelst tidsreversering (vågfrontsreversering), vars tillämpning för bildgenerering emellertid är svårare att förutsäga. I projektet har simulerats ett fall med en svepande 10 GHz-radar som registrerar rörelser hos en människa bakom en vägg, i ett rum. Målreturerna "smetas ut" i både Doppler och avstånd, vilket försämrar möjligheten att studera s.k. mikrodoppler, orsakad av t.ex. armoch benrörelser. Avslutningsvis ges en skiss av aktuella tankar om hur en avancerad kartläggning av innandömet av byggnader skall utföras. Metodik beskrivs, som inbegrip
Abstract The report is an overview of the insight into the phenomenology when using wall penetrating radar, gained in the project "Local Urban Battlefield Surveillance" and other FOI work, as well as from some international theoretical and experimental studies. Reflection, transmission and attenuation of the radar wave are treated in the report for various wall types, from simple homogeneous, plane sheets, to inhomogeneous stratified walls, hollow walls, reinforced concrete walls and/or rough walls displaying diffuse scattering. The focus is on frequencies about 10 GHz. The attenuation varies between wide limits, from low for indoor plasterboard walls to high for concrete walls, as manifested by FOI measurements and calculations; the significance of moisture content is established through systematic measurements. The possibility to use the so-called Brewster effect to maximize the penetration into a wall, with oblique incidence and vertical polarization is pointed out. By detailed field calculations performed in the project, the influence of the wall on the pointing accuracy has been determined for a monopulse antenna system, being held against the wall. Thereby the significant wall return in the backward direction has been noticed and propositions made to alleviate the effect. With wall penetrating radar in general, one may be forced to compensate for the influence of the wall, if reasonable system performance is to be obtained, e.g. with image generation of the region behind a wall. International studies of how this is to be done are described. Field calculations have been performed in the project of inhomogeneities in the form of reinforced concrete walls. They show that reflection and transmission vary strongly with the type and dimensions of the bars. In the report an account is given of work on modeling and of analytical calculation methods for the study of the influence of wall roughness, and also measurements of metalized rough building materials. Experimental and theoretical studies of hollow concrete show a severely distorted wave field close to the wall, with a strong deterioration of direction estimates of e.g. monopulse antennas. If possible, the sensors should be placed further away from the wall. Having passed through the first wall further into a building the wave propagation quickly becomes intractable, with a host of possibilities for further interactions with stationary and moving objects, where discrimination of targets is attempted. For specific statements, elaborate computer calculations are required for the case in question. The inhomogeneities and the multipath propagation are however positive elements for focusing of e.g. an antenna array by means of time reversion (wave front reversion) , whose application for image generation is more difficult to predict. In the project a case has been simulated containing a scanning 10 GHz radar, monitoring movements of a human behind a wall, in a room. The target returns are smear

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182