Физики из Технологического университета Мюнхена разработали метод получения трехмерных голограмм помещений, использующий обычные Wi-Fi роутеры. Ученые отмечают, что голограмму можно получить даже сквозь бетонное перекрытие. Сама методика может найти применение, например, для поиска меток в складских помещениях. В теории Wi-Fi голограмму можно получать со скоростью порядка 10 кадров в секунду, что позволяет увидеть динамические изменения в исследуемом помещении. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает Physics.
Традиционно для исследования трехмерного пространства используют радарные техники — они требуют достаточно широкого диапазона длин волн используемого радиоизлучения. Гигагерцовое излучение Wi-Fi роутеров наоборот, имеет очень узкий диапазон. Вместе с тем, оно повсеместно распространено. Ранее уже предпринимались попытки создания радаров на основе гигагерцового излучения, но все они требовали специального оборудования, например, узконаправленных Wi-Fi-антенн. С их помощью удавалось различить фигуры людей и металлические объекты (ноутбуки и так далее).
Авторы новой работы разработали систему голографии на основе стандартных Wi-Fi роутеров (TP-LINK Archer C20, пять гигагерц, и Google Nexus S, 2,4 гигагерца в режиме точки доступа). Сам роутер выступает в роли источника сигнала, «освещающего» помещение. На другом конце помещения (в 2,3 метра) ученые поместили антенну-приемник, которую с помощью тележки перемещали в плоскости. Кроме того, в помещении была неподвижная антенна, которая использовалась как стандарт при измерении сигнала. В такой постановке эксперимента ученым удалось визуализировать металлический крест, установленный перед роутером.
При анализе данных физики записывали не только сигнал, который приходил на считывающую антенну напрямую, но и многочисленные отражения этого сигнала от окружающих источник предметов. Это позволило восстановить полную трехмерную структуру помещения. Теоретическое моделирование показало, что аналогичным образом можно получить голограмму и более крупного помещения (склада с металлическими стеллажами 20×17×12 метров), даже если источник «освещения» — роутер — располагается за межэтажным перекрытием.
Главная проблема метода — небольшая скорость сканирования. Ее можно решить, используя вместо одной антенны двумерный массив антенн. Тогда, по оценкам авторов, скорость сканирования можно будет увеличить до 10 кадров в секунду с разрешением каждого кадра в один мегапиксель.
Часто для наблюдения объектов, скрытых от источника излучения используется более высокочастотное — терагерцовое излучение. С его помощью можно, например, «заглянуть» под изоляцию тросов. Однако главная проблема терагерцового излучения — отсутствие широко распространенных компактных источников и приемников.
Владимир Королёв
