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编者(zhě)按:7月7日,人民日报科(kē)技版刊发《空(kōng)、天、地、海无所不在(zài)——雷达(dá),离生活很近》稿件,深入介(jiè)绍了中国电科自主研(yán)制(zhì)多型(xíng)雷达产品,不仅服务于(yú)国防事业,还(hái)在民用领域广泛应用,深(shēn)刻改变着生产(chǎn)生活(huó)的(de)发展(zhǎn)成果。
恶劣天气里,实(shí)现航班起降动态(tài)预测;广袤农(nóng)田上,助力(lì)庄(zhuāng)稼抵御病虫害侵袭;隧道施(shī)工中(zhōng),精准(zhǔn)掌握地下错综复杂的环境;排除积雪厚度,助力珠峰测高更(gèng)加精确……这些关系(xì)国(guó)计民生(shēng)的重要领域,背后都(dōu)有雷达(dá)技(jì)术作(zuò)支撑。近年来,我国科研人员自主研(yán)制了多型雷达产(chǎn)品,不仅服务(wù)于国防事(shì)业,还(hái)在民用(yòng)领域广泛(fàn)应用,深刻改变着生产生活。
观测“千里眼”,捕捉监测几百到上千公里外的太空中微(wēi)小电子
想要用肉眼(yǎn)看到几百(bǎi)公里外(wài)的一(yī)根蜡烛,无疑是天方夜谭(tán)。但借助雷达,人们就可以拥有“千里眼”。
一款目前国际上(shàng)口径最大、功率(lǜ)最高的(de)相控阵(zhèn)非相干散射雷达,则可以对(duì)微弱的散射信号进行分析放大(dà),捕捉监测几百到上千公(gōng)里(lǐ)外的(de)太空中微小(xiǎo)电子的“一(yī)举一动”。
凑近看,这个(gè)庞然大物浑身上下布满数千个精密组件,通过它们可以发射和接收信号(hào),得到电(diàn)离层的参数。“高(gāo)度越高,电离层中电子的密度(dù)就越稀(xī)薄、越难以探测,电离层反射(shè)接(jiē)收(shōu)的信(xìn)号(hào)越微弱,这(zhè)对雷达接收(shōu)信号的灵敏(mǐn)度、波形(xíng)设计(jì)、算法都提出(chū)了极高要求。”中国电子科技集团该(gāi)雷达相关技术负责人表示,在(zài)没(méi)有任(rèn)何可(kě)借(jiè)鉴经验基础上,研制团(tuán)队经过数百次建模仿真、模块逐项分析,提出了一套经济高效(xiào)的研制方案,将电(diàn)离层(céng)探测高(gāo)度提升到了上千公里,还能够捕捉(zhuō)像等离子体这种更(gèng)加细微的粒子的变化,探(tàn)测精度和灵敏度(dù)达到(dào)国际领(lǐng)先水(shuǐ)平。
每次神舟飞船返回地球,穿(chuān)越大气(qì)层,都要经过一(yī)段“黑障(zhàng)区”,舱体经(jīng)受(shòu)超(chāo)高温的考验,与地面信号的连接也会被切(qiē)断。实(shí)际上,正(zhèng)是有多双“智慧眼”持(chí)续跟踪测量返(fǎn)回舱,实现了对神舟飞船(chuán)的跟踪定位。
关键的短短(duǎn)几分钟内,神舟飞船返回(huí)舱发射的(de)信号能量因被等离子(zǐ)体吸收而衰减,地面测控接收机无法捕获信号。这时,无线电波雷达(dá)就会挺身而出。
“无线电(diàn)波(bō)雷达通(tōng)过(guò)主动发射(shè)信号(hào),接(jiē)收飞(fēi)行(háng)器的回波信号,持续对返回舱进(jìn)行(háng)跟踪测(cè)量,‘紧盯’黑障(zhàng)区‘隐身’的返回舱,防止其偏离(lí)预定着(zhe)陆区域。”中国电子科技集(jí)团专家(jiā)介绍,通过反射式测(cè)量技术,雷达能智能判断黑障区状态(tài),实时选择(zé)最优波形、调度方式和(hé)处理算(suàn)法,通过建立(lì)电磁模型迭代仿真验证,确(què)保返回舱全(quán)程(chéng)都在雷达“视线”范围(wéi)内。
出行“守望者”,即(jí)使在能见度(dù)极低的恶劣天气(qì)里,也(yě)能(néng)穿透云雾(wù)
旅(lǚ)客出行,最重要的就是安全。
雷达像是忠诚的空中“交通卫士”,时刻扫描着空域,精准(zhǔn)捕捉(zhuō)每架飞机的位(wèi)置、速(sù)度和航向信息,即使在能见度极低的(de)恶劣天气里(lǐ),也(yě)能穿(chuān)透云雾,为飞机的安全起降(jiàng)提供可靠(kào)的数据(jù)支持。
90秒内完成40层体积扫描,空(kōng)间分辨率达75米,采用分(fèn)布式发射(shè)和接收技术(shù),可靠性由600小时提升至3000小时以上……北京大(dà)兴国际机场,C波段全数字有源相控阵天气(qì)雷(léi)达在全球首次实现最新雷达体制在民航领域的应用,使气(qì)象目标(biāo)探测精细(xì)化、快速化(huà)。
实(shí)现(xiàn)空、天、地、海无所不(bú)在的时空智能,雷达是关键设备。
专(zhuān)家(jiā)表示,通过配置激光雷达、毫(háo)米波雷达和摄像头,结合智(zhì)能决策、轨迹规(guī)划、场景仿真等先(xiān)进算法,自动驾驶车辆得以实现“超视距”感知,及时将检测到的道路施工(gōng)、闯红灯(dēng)、交叉路口冲突(tū)、限速(sù)、行人碰撞(zhuàng)等危险信息传递给车(chē)辆。
“我们自主研制的一款超声波雷达(dá),主要用于0至10米范围内(nèi)的物体探测,在智能驾(jià)驶系统中与毫米波雷达和(hé)激光雷达共同组(zǔ)成由近(jìn)及(jí)远(yuǎn)的整车感知(zhī)系统。超声(shēng)波雷达还可(kě)以用于车门防撞(zhuàng)、涉水深(shēn)度探测、自动泊车等场景。目前(qián),累计装车量(liàng)达2000万只。”中(zhōng)国电子(zǐ)科技集团(tuán)有关技术负责人介绍。
防灾(zāi)“好帮手”,实现对有害昆虫振翅频率、体(tǐ)长、体重(chóng)等(děng)的测量
应对极端天气,我国自主研发了(le)测风、测雨、测(cè)云的(de)全谱系气(qì)象(xiàng)雷达。例如,S波段双偏振相(xiàng)控阵天气雷达、C波段相控(kòng)阵天气(qì)雷达等(děng),都(dōu)可(kě)以快(kuài)速(sù)监(jiān)测(cè)灾害(hài)性天(tiān)气,提供预警(jǐng)信息。
雷达既是“千里眼”,也是“透视眼”。
探地雷达具有无损性、高效性、直(zhí)观性(xìng),分辨(biàn)率高、操作灵活方便等优(yōu)点,可广(guǎng)泛应用于隧道检测(cè)、地质勘察、建筑物结(jié)构(gòu)检测和道路塌陷探测、水(shuǐ)利工程检测等领域(yù)。
生(shēng)命搜救(jiù)雷达(dá)可向建筑物废墟下发(fā)射超宽带(dài)电(diàn)磁(cí)脉(mò)冲,对前方遇到的(de)呼吸、心跳等(děng)人体生命(mìng)活动产生(shēng)反射(shè)信(xìn)号,并(bìng)对该信号进行处理,还原成人体生命体征,从而(ér)实(shí)现“生命(mìng)探测”功能(néng)。在地(dì)震发生后,这种(zhǒng)设备第一时间随救(jiù)援队进入(rù)灾区开展救援工作(zuò),找到并救出(chū)被困人员。
病(bìng)虫(chóng)害是农业生(shēng)产的(de)大(dà)敌,传统的病(bìng)虫(chóng)害监测主要依靠人工田间(jiān)巡查,效率低且难以做到早期预(yù)警。在(zài)科研人员的不(bú)懈攻关下,我国首个高分辨多频段全极化探虫雷达已广泛应用于农业领域。这款兼具“火眼金睛”和“智慧(huì)大脑”的探虫雷达,通过对探测跟踪结果的数据处理(lǐ),实现对有害昆虫振翅频率、体长、体重、雷(léi)达散射截面、头部朝向的测量(liàng)。
目前,这款(kuǎn)雷达已获取(qǔ)大量迁(qiān)飞昆虫科学(xué)观测数据,为研究(jiū)农业害虫的空中迁飞(fēi)规律、种(zhǒng)群结构(gòu)特征等提供了(le)关键数据支撑(chēng),相关研究成果为构建(jiàn)全(quán)国性昆(kūn)虫迁飞预(yù)警平台奠定(dìng)技术基础。
专家表示,正在加快雷达技术与人工智(zhì)能技术深度(dù)融合,让雷达具备更(gèng)高的自(zì)主决(jué)策能(néng)力,向着智能化发展,为(wéi)更多行(háng)业注入新(xīn)动(dòng)能。