Penetrerande radarsystem för urbana operationer - Slutrapport

Denna slutrapport redovisar genomförd verksamhet och framkomna resultat inom det treåriga försvarsmaktsprojektet Penetrerande radarsystem för urbana operationer. Projektet vidareutvecklar den kompetens och teknikplattform som FOI genom tidigare satsningar etablerat inom forskningsområdena väggpenetrerande radar och radar för att se runt hörn. Projektet fokuserar mot att fenomenologiskt och tekniskt studera, värdera och utveckla metoder, signalbehandling och systemlösningar för såväl dopplerbaserade som bildalstrande väggpenetrerande radarsystem. Väggpenetrerande mätningar av en person i rörelse i ett tillslutet rum har analyserats och olika detektionsmetoder med möjlig realtidsprestanda har testats med gott resultat. Vi visar på möjligheten att automatiskt kunna detektera mänskliga rörelser ända ned till andningsrörelser. De målspår som skapas från rörelsedetektionerna har olika utseenden beroende på personens aktivitet. Detta ger förhoppning om att spårens karakteristiska utseende ska kunna användas för att avgöra vilken typ av aktivitet som sker bakom väggen. Projektet finansierar medverkan i NATO-gruppen Advancing Sensing Through the Walls Technologies (2009-2012) där Sverige, USA, Kanada, Frankrike, Norge och Turkiet ingår. Gruppen studerar metoder och tekniker som ökar detektionsförmågan, och här är förmågan till särdragsextraktion central. Genom deltagandet får FOI tillgång till viktig information om pågående forskning. I ett NATO-relaterat arbete undersöker vi möjligheten att använda polarimetriska vågformer för att förbättra detektionsprestanda för mänskligt målobjekt. En experimentell fullpolarimetrisk avbildande mätning av människa bakom vägg har genomförts inom projektet. Såvitt vi vet är det första gången en sådan mätning genomförts. Vår bildanalys visar att radarkontrasten mellan ett mänskligt målobjekt och omgivningen beror på polarisationsvalet i sändnings- och mottagarantenn. För att undersöka om automatisk särskiljning av människa från olika andra objekt är möjlig har vi testat en typ av klassificeringsschema som används i polarimetrisk SAR i fjärranalyssammanhang. Resultaten är lovande men inte helt entydiga och den sammantagna slutsatsen blir att arbetet med polarimetrisk radarteknik bör fortsätta. Den av FOI lanserade metoden att med radar detektera mänsklig rörelse runt hörn, har sedan förra året ingått i projektets verksamhet. 2010 års mätningar i realistisk miljö visar att en radar, med hjälp av dopplereffekten, i princip alltid kan detektera en person som rör sig i närområdet bakom ett hörn, genom att utnyttja reflexer i en motstående vägg. Vi har också undersökt möjligheten att utifrån kännedom om spridningsmiljön kunna lägesbestämma och följa en människa i rörelse genom att kombinera dopplerinformationen från diffraktionsbidraget och multipelstudsbidragen. Vi har demonstrerat att multipelspridningen i en känd miljö ger möjlighet till såväl säkrare positionering som detektering. Nästa steg är att spara målindikationer mellan olika tidssteg, för att på så sätt närma sig en följealgoritm. Arbete med detta har påbörjats. Vidare har vi gjort simuleringsberäkningar som visar att en gruppantenn och SAR-processningsteknik ger möjlighet till högre upplösning jämfört med en motsvarande traditionell antenn av samma dimension. Inom detta projekt etablerar FOI en fördjupad systemkompetens och har utvecklat en utvärderingsmetodik för väggpenetrerande system som bidrar till att kunna stödja FMV och FM i framtida värderingsuppdrag. Under 2011 genomfördes kontrollerade experimentella systemtester av två kommersiella system. En genomförd omvärldsanalys visade att antalet tillverkare av operativa väggpenetrerande system har vuxit under de senaste åren. Utvecklingen sker enligt två huvudspår; dels avancerade bildalstrande system och dels enklare rörelsedetekterande system.