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.

Фотография эксперимента и срез Wi-Fi голограммы. P. Holl and F. Reinhard / Phys Rev. Lett., 2017

Традиционно для исследования трехмерного пространстваиспользуют радарные техники — они требуют достаточно широкого диапазона длинволн используемого радиоизлучения. Гигагерцовое излучение Wi-Fi роутеров наоборот, имеет очень узкийдиапазон. Вместе с тем, оно повсеместнораспространено. Ранее уже предпринимались попытки создания радаров на основегигагерцового излучения, но все они требовали специального оборудования,например, узконаправленных Wi-Fi-антенн. С их помощьюудавалось различить фигуры людей и металлические объекты (ноутбуки и так далее).

Авторы новой работы разработали систему голографии на основестандартных Wi-Fi роутеров(TP-LINK Archer C20, пять гигагерц, и Google Nexus S, 2,4 гигагерца врежиме точки доступа). Сам роутер выступает в роли источника сигнала, «освещающего»помещение. На другом конце помещения (в 2,3 метра) ученые поместилиантенну-приемник, которую с помощью тележки перемещали в плоскости. Кроме того,в помещении была неподвижная антенна, которая использовалась как стандарт приизмерении сигнала. В такой постановке эксперимента ученым удалосьвизуализировать металлический крест, установленный перед роутером.

При анализе данных физики записывали не только сигнал,который приходил на считывающую антенну напрямую, но и многочисленные отраженияэтого сигнала от окружающих источник предметов. Это позволило восстановить полнуютрехмерную структуру помещения. Теоретическое моделирование показало, чтоаналогичным образом можно получить голограмму и более крупного помещения (складас металлическими стеллажами 20×17×12 метров), даже если источник «освещения»— роутер — располагается за межэтажным перекрытием.

Главная проблема метода — небольшая скорость сканирования. Ееможно решить, используя вместо одной антенны двумерный массив антенн. Тогда, пооценкам авторов, скорость сканирования можно будет увеличить до 10 кадров всекунду 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. 

Автор: Владимир Королёв