Fenomenologisk beskrivning av väggpenetrerande radar

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 inbegriper modellbaserade resonemang i ett iterativt, återkopplat schema, där en modell av en byggnad konstrueras, lager för lager. Arbete enligt denna gång pågår inom det amerikanska VisiBuildingprogrammet.