DARPA测试先进的化学传感器

DARPA测试先进的化学传感器

美国国防部高级研究计划局的西格玛项目始于2014年,该项目已经证明了城市规模的能力,能够探测目前正在运行中部署的放射性和核威胁。国防高级研究计划局正与Sigma+倡议合作,致力于在整个化学、生物、辐射、核和爆炸威胁空间内提供城市到区域的规模探测能力。

DARPA去年发起了一项名为Chemsigma的Sigma+试点研究,以提供初始数据,并深入了解使用现有Sigma网络的新型化学传感器将如何工作。化学传感器组件将化学传感器、风传感器和通信板集成到防风雨外壳中。传感器将风的读数和实时的化学信息报告给一套由中央云托管的融合算法。

国防部高级研究计划局国防科学办公室的项目经理安妮·费舍尔说:“这些算法是用一个自定义的模拟引擎开发的,它融合了多个探测器的输入。”“我们在大城市地区建立了基于模拟发布的算法,因此我们利用现有数据为这个网络框架构建了算法。有了这个网络,我们可以只使用化学传感器输出和风力测量来实时查看化学威胁动态,这些化学威胁如何随时间演变,以及威胁在一个区域内移动时的集中程度。”

在这项初步研究中,来自麻省理工学院林肯实验室、物理科学公司和两个6个实验室的DARPA研究人员建立了一个化学传感器包的小网络。与印第安纳波利斯市警察局、印第安纳波利斯汽车高速公路和马里恩县卫生局合作,DARPA的表演者团队于2018年4月底在印第安纳波利斯汽车高速公路现场部署了该网络。

传感器/网络在印第安纳波利斯500测试,2018年5月

化学传感器网络和在2018年印第安纳波利斯500事件期间收集的数据对DARPA的工作至关重要,使研究小组能够评估传感器和网络算法的性能。这些测试是在城市环境中进行的,以确保系统能够处理来自城市化学背景中存在的物种的复杂随机信号。值得注意的是,网络级算法通过在单个检测器级别正确地抑制错误检测事件,成功地提高了系统性能。DARPA研究小组还能够收集大量相关数据集和有价值的用户反馈,以指导正在进行的系统开发工作。

2018年8月,在印第安纳波利斯汽车高速公路上进行进一步的安全模拟/音乐会烟雾测试。

在2018年8月的额外测试中,印第安纳波利斯空旷的汽车高速公路以现实的威胁速度释放了一种无害的化学模拟物。音乐会雾也被释放,作为一个可见的示踪剂。可见光跟踪器在航空摄影中的传播被观察到,Chemsigma传感器和算法以前所未有的精度确定了释放位置。基于Web的Chemsigma界面允许用户通过各种设备实时查看警报。在数天的过程中进行了多次试验,以评估各种气象条件下的性能。释放发生在白天和夜间,有全方位的风向和速度。Chemsigma原型系统检测到所有模拟释放,并在测试过程中生成零错误警报。

2018年10月,犹他州杜威试验场国防部模拟试验

菲舍尔说:“我们正在研究如何使这个网络更加健全和成熟。”“例如,我们在Dugway试验场实施了一个网络,作为国防部模拟发布测试的一部分,并表明该网络可以响应许多不同于印第安纳波利斯使用的化学模拟威胁,以及移动发布的内置功能。在过去的几个月里,该团队使用这些数据集进一步完善了算法,并计划在今年晚些时候计划的测试活动中,将它们与Chemsigma系统集成并进行测试。”

在INDY500和Dugway试验场对Chemsigma系统进行了成功的中试和模拟试验,为源定位和羽流传播算法的验证和验证提供了有价值、相关和现实的数据集。

美国国防高级研究计划局目前正在通过改进额外的传感器模式来扩展网络化化学检测的能力,包括基于质谱和远程光谱系统等技术的短程点传感器。随着这些系统的进一步开发和成熟,它们将集成到Sigma+连续、实时和可扩展的网络架构中,以增强系统对化学和爆炸威胁和威胁前兆的城市规模监测的能力。

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