Ilmuwan Mengembangkan Radar Tembus Dinding

Ini juga memberi resolusi yang sangat baik, karena pengolahan digital dan algoritmanya yang canggih untuk pengolahan citra. Ini sedikit besar dan besar bagi seseorang untuk digunakan di lapangan.



Kemampuan untuk melihat di balik dinding tidak lagi menjadi fiksi ilmiah. Para peneliti Laboratorium Lincoln di Institut Teknologi Massachusetts (MIT) telah berhasil mengembangkan tipe baru teknologi radar yang memungkinkan pengguna mampu melihat objek di balik dinding.

Dalam rangka memahami inovasi ini, sangat penting untuk diingat bahwa mata manusia melihat melalui gelombang cahaya tampak yang memantul dari benda-benda dan kemudian melabrak retina mata kita. Demikian pula radar, “melihat” dengan mengirimkan gelombang radio yang memantulkan target dan kembali ke penerima radar.

Tapi dengan hanya sebagai cahaya saja tidak dapat menembus benda padat dalam jumlah yang cukup besar bagi mata untuk bisa mendeteksinya, sulit untuk membangun radar yang dapat menembus dinding dengan cukup baik agar bisa menunjukkan apa yang terjadi di belakangnya.

Namun, kini para peneliti Lincoln Lab telah membangun sebuah sistem yang dapat melihat melalui dinding dari beberapa jarak jauh, memberi gambaran sesaat aktivitas di sisi lain.

Perangkat para peneliti adalah berupa array sederhana antena yang diatur menjadi dua baris – delapan elemen penerima di bagian atas, 13 transmisi di bagian bawah – dan beberapa peralatan komputasi, semua dipasang ke wadah yang bergerak. Dan ini berimplikasi kuat untuk operasi militer, terutama pada “situasi tempur di perkotaan,” kata Gregory Charvat, staf teknis di Lincoln Lab dan pemimpin proyek.

Gelombang melalui dinding

Para peneliti menguji sistem mereka ini pada dinding beton setebal empat dan delapan inci (10,16 dan 20,32 cm).

Pada awalnya, fungsi radar ini sama seperti yang lainnya: Pemancar memancarkan gelombang frekuensi tertentu ke arah target. Tapi dalam kasus ini, setiap kali gelombang melabrak dinding, beton menghalangi lebih dari 99 persen gelombang tersebut. Dan itu barulah setengah pertempuran: Setelah memantulkan target, gelombang tersebut harus kembali melewati dinding untuk mencapai penerima radar – dan sekali lagi, 99 persennya tidak berhasil. Pada saat mencapai penerima, sinyal berkurang menjadi sekitar 0,0025 persen dari kekuatan aslinya.

Bagaimanapun juga, menurut Charvat, hilangnya sinyal dari dinding bukanlah tantangan utamanya. “Amplifier [sinyal] adalah hal yang mudah,” katanya. Apa yang sulit untuk sistem radar tembus-dinding adalah mencapai kecepatan, resolusi dan jangkauan yang diperlukan untuk menjadi berguna secara real time. “Jika Anda berada dalam situasi pertempuran berisiko tinggi, Anda tidak menginginkan satu gambar setiap 20 menit, dan Anda tidak ingin berdiri tepat di samping sebuah bangunan yang berpotensi berbahaya,” kata Charvat.

Sistem tim riset Lincoln Lab ini dapat digunakan pada kisaran jarak hingga 60 meter jauhnya dari dinding. (Demo dilakukan pada jarak 20 kaki, yang menurut Charvat merupakan jarak yang realistis dalam situasi tempur di perkotaan.) Dan, itu memberikan gambaran real-time pada gerakan di balik dinding dalam bentuk video dengan kecepatan 10,8 frame per detik.

Penyaringan untuk frekuensi

Salah satu pertimbangan untuk radar tembus-dinding adalah panjang gelombang radio apa yang harus digunakan. Panjang gelombang yang lebih panjang lebih mampu melewati dinding, yang membuat sinyal menjadi lebih kuat, namun juga memerlukan perlengkapan radar yang lebih besar untuk menangkap target individu manusia.

Para peneliti memilih gelombang S-band, gelombang yang memiliki panjang gelombang yang hampir sama dengan Internet nirkabel – yaitu, cukup pendek. Itu artinya lebih banyak sinyal yang hilang – dan inilah yang dibutuhkan untuk amplifier – sementara perangkat radar yang sebenarnya bisa tetap pada panjang sekitar delapan setengah meter. “Ini, kami yakin, adalah titik yang pas karena kami pikir ini akan dipasang pada beberapa jenis kendaraan,” kata Charvat.

Bahkan ketika masalah kekuatan-sinyal tertuju pada amplifier, dinding selalu akan hadir sebagai titik terang jauh. Untuk menyiasati masalah ini, para peneliti menggunakan filter kristal analog, yang mengeksploitasi perbedaan frekuensi di antara gelombang termodulasi yang terpantul dari dinding dan yang berasal dari target. “Jadi jika dinding berjarak 20 meter jauhnya, dinding itu muncul sebagai gelombang sinus 20-kilohertz. Jika Anda, di balik dinding, adalah 30 meter jauhnya, mungkin Anda akan muncul sebagai gelombang sinus 30-kilohertz,” kata Charvat. Filter dapat diatur untuk memungkinkan gelombang hanya berada pada kisaran 30 kilohertz untuk tembus kembali ke penerima, secara efektif menghapus dinding dari gambar sehingga tidak mengungguli penerima.

“Ini adalah sistem yang sangat handal terutama karena kemampuan pencitrannya yang real-time,” kata Burkholder Robert, seorang profesor penelitian di Departemen Teknik Elektro dan Komputer Ohio State University. “Ini juga memberi resolusi yang sangat baik, karena pengolahan digital dan algoritmanya yang canggih untuk pengolahan citra. Ini sedikit besar dan besar bagi seseorang untuk digunakan di lapangan,” katanya, tetapi setuju bahwa pemasangan radar ini pada sebuah truk akan sesuai dan berguna.

Memonitor gerakan

Pada demonstrasi terakhir, Charvat bersama rekan-rekannya menunjukkan bagaimana radar mampu mencitrakan gambar dua manusia yang bergerak di belakang beton padat dan dinding batako, serta saat manusia mengayunkan tiang logam dalam ruang kosong. Proyek ini memenangkan makalah terbaik pada konferensi terakhir, Tri-Services Radar Symposium 2010.

Karena prosesornya menggunakan metode pengurangan – yaitu membandingkan tiap-tiap gambar baru dengan yang terakhir, dan melihat apa yang berubah – radar hanya bisa mendeteksi target yang bergerak, bukan benda mati seperti furniture. Namun, meskipun manusia berusaha untuk berdiri diam, masih tetap ada sedikit gerakan, dan sistem dapat mendeteksi gerakan-gerakan kecil untuk menampilkan lokasi manusia itu.

Sistem mendigitalkan sinyal yang diterimanya ke dalam video. Manusia muncul sebagai “gumpalan” yang bergerak dalam perspektif visual mata seekor burung, seolah-olah pemirsa berdiri di atas dinding dan menatap ke bawah pemandangan di belakangnya. Para peneliti saat ini bekerja pada algoritma yang secara otomatis akan mengkonversi gumpalan tersebut menjadi simbol yang bersih untuk membuat sistem yang lebih ramah bagi pengguna akhir. “Untuk memahami gumpalan ini membutuhkan banyak pelatihan tambahan,” kata Charvat.

Dengan perbaikan lebih lanjut, radar ini bisa digunakan dalam negeri oleh tim tanggap darurat dan lain-lain, namun para peneliti mengatakan bahwa mereka mengembangkan teknologi ini dalam pikiran terutama untuk aplikasi militer. Charvat mengatakan, “ini dimaksudkan untuk pejuang perang urban … situasi-situasi di mana perang itu sangat menegangkan dan ini akan menjadi hebat untuk mengetahui apa yang terjadi di balik dinding.”

Video demonstrasi radar tembus-dinding MIT di YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=H5xmo7iJ7KA