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编者按:7月7日,人(rén)民日报科技版刊(kān)发《空、天、地、海无所(suǒ)不在——雷达,离(lí)生活很近》稿件,深入介(jiè)绍了(le)中国电科(kē)自主研制(zhì)多型雷达产品,不仅服务于国防(fáng)事(shì)业,还在(zài)民用(yòng)领域广泛应(yīng)用,深刻(kè)改(gǎi)变着生(shēng)产生活(huó)的(de)发展成果。
恶劣天(tiān)气(qì)里,实现航班起降动态(tài)预测;广袤(mào)农田上,助力庄(zhuāng)稼(jià)抵御病虫害侵袭;隧(suì)道施工中,精准掌(zhǎng)握地下错综复杂的(de)环境;排除积雪厚度,助(zhù)力珠峰测高(gāo)更加(jiā)精确(què)……这些关系国(guó)计民生的重要领域(yù),背(bèi)后都有雷达(dá)技术作支撑。近年(nián)来,我国科研人员自主研制(zhì)了(le)多型雷达产品,不仅服务(wù)于国防(fáng)事业(yè),还在(zài)民用领域广泛应用,深刻改变着(zhe)生产(chǎn)生活。
观测(cè)“千里眼”,捕捉监(jiān)测几百到上(shàng)千公里外的(de)太(tài)空中微小电子
想要用肉(ròu)眼看到几百公里外的一根蜡烛(zhú),无疑是(shì)天方夜谭。但借助(zhù)雷达,人们(men)就可以拥有“千(qiān)里眼”。
一款目前国际上口径最大、功(gōng)率(lǜ)最(zuì)高的相(xiàng)控(kòng)阵非(fēi)相干散射雷达(dá),则可以对微弱的散射(shè)信号进行分(fèn)析放大,捕捉(zhuō)监测几百到上(shàng)千公里外的太空中微小电(diàn)子的“一(yī)举一动”。
凑近(jìn)看,这个庞然大物浑身上下布(bù)满数千个精密组件,通过它们可以发射和接收(shōu)信号,得到电离层的(de)参数(shù)。“高度(dù)越高,电离层中电(diàn)子的(de)密(mì)度就越稀(xī)薄、越难(nán)以探测,电(diàn)离层反射接收的信号越微弱,这(zhè)对雷达接收信号的灵敏度、波形设计、算法都提出了极(jí)高要求。”中国电子科技集团该雷(léi)达相(xiàng)关技术负(fù)责人表示,在没(méi)有任何可借鉴(jiàn)经验基(jī)础(chǔ)上,研(yán)制团(tuán)队经过(guò)数百次建模仿(fǎng)真、模块逐(zhú)项分析,提出了一套(tào)经济高(gāo)效(xiào)的研制(zhì)方案,将电(diàn)离层探测高度提升到(dào)了上千公里,还能够捕捉(zhuō)像等离子体这种更加细微的粒子的变化(huà),探(tàn)测精度和灵(líng)敏(mǐn)度达到国际领先水平。
每(měi)次神舟飞船返(fǎn)回地球,穿越大气层,都(dōu)要经过一段“黑障区”,舱(cāng)体(tǐ)经受超高(gāo)温的考验(yàn),与(yǔ)地面(miàn)信号的连(lián)接也会被切断。实际上,正是有多双“智慧眼”持续跟踪测量返回舱,实(shí)现了对神舟飞船的跟踪定位(wèi)。
关键的短短几分钟内,神舟飞船返回舱发射的信(xìn)号能量因被等离子体吸收而衰减,地面(miàn)测控接收机无法捕获信号。这时,无(wú)线电波雷达就会挺身(shēn)而出。
“无线电波雷(léi)达通过主动发(fā)射信号,接收飞行器的回波信号(hào),持续对返回舱进行跟(gēn)踪测量,‘紧盯(dīng)’黑障区‘隐身(shēn)’的返(fǎn)回舱,防止其偏离预定(dìng)着陆区域(yù)。”中国电子(zǐ)科技集团专家(jiā)介绍,通过反射式(shì)测(cè)量技术,雷达(dá)能智能判断黑障区(qū)状态,实时选(xuǎn)择最优波形(xíng)、调度方式和处理算法,通过(guò)建(jiàn)立电磁模型迭代仿真(zhēn)验证,确保(bǎo)返回(huí)舱(cāng)全(quán)程都在雷达“视线(xiàn)”范围(wéi)内。
出行“守(shǒu)望者”,即(jí)使在(zài)能见度极低的恶劣天气里,也能穿(chuān)透云雾
旅客出行(háng),最重要的就是安全(quán)。
雷达像是忠诚(chéng)的空(kōng)中“交通卫士”,时(shí)刻扫(sǎo)描着空域,精准捕(bǔ)捉每架飞机的位置、速(sù)度和航向信息,即使在能见度(dù)极低的恶劣天(tiān)气里,也(yě)能穿透(tòu)云雾(wù),为飞机(jī)的安全起降提供可靠的数据支持。
90秒内完成40层体积扫描,空间分辨率(lǜ)达75米,采用分(fèn)布式发射和接收(shōu)技术,可靠性由600小时提升至(zhì)3000小时以上……北京大(dà)兴国际机场,C波段(duàn)全数字有(yǒu)源相控阵天气雷(léi)达在全球首次实现最新雷达(dá)体制在民航领域的应用,使气象目标探测精细化、快(kuài)速化。
实现(xiàn)空、天、地(dì)、海无所不在的(de)时空智(zhì)能,雷达(dá)是(shì)关(guān)键设备(bèi)。
专家表示,通过配(pèi)置激(jī)光雷(léi)达、毫(háo)米波雷达和摄像头,结合智能(néng)决策(cè)、轨迹规划、场景仿真等先进算法,自(zì)动驾驶(shǐ)车辆得以(yǐ)实现(xiàn)“超视距”感知,及时将检测到的道(dào)路施工、闯红(hóng)灯、交叉路口冲突、限速、行人碰(pèng)撞等危(wēi)险信息(xī)传递给车辆。
“我们自主研(yán)制的一款超声波雷达,主要用于0至10米范围内的物体探测,在智能驾驶系统中与毫米(mǐ)波雷达和激(jī)光(guāng)雷达共(gòng)同组成(chéng)由近及远的(de)整车感(gǎn)知(zhī)系统。超声波雷达还可以(yǐ)用于车门防撞、涉水深度探测、自动泊(bó)车等场景(jǐng)。目前,累计装车量达2000万只(zhī)。”中国电子(zǐ)科技集团有关技术负责人介(jiè)绍。
防(fáng)灾“好(hǎo)帮手(shǒu)”,实现(xiàn)对有害昆虫振翅(chì)频率、体长、体重(chóng)等(děng)的测量
应对极端天气,我国自主研发了测风、测雨、测云的(de)全谱系气象雷达(dá)。例(lì)如(rú),S波段双偏振相控阵天气雷达、C波(bō)段相控阵天气(qì)雷达等,都可以快速监测灾害性(xìng)天气,提供预警信息。
雷达既(jì)是“千(qiān)里眼”,也是“透视眼”。
探(tàn)地雷达具(jù)有(yǒu)无损(sǔn)性、高(gāo)效性、直(zhí)观性,分(fèn)辨(biàn)率高、操作灵活方便等优点,可广泛(fàn)应用于隧道检测、地质勘察(chá)、建(jiàn)筑物结构检测和道路(lù)塌陷探测、水利工程检测等领(lǐng)域。
生(shēng)命搜救雷达可向(xiàng)建(jiàn)筑物废墟下发射超(chāo)宽带电磁脉冲,对前方遇到的呼吸、心(xīn)跳等人体(tǐ)生命活(huó)动产生反射信号,并对(duì)该信号进行处(chù)理(lǐ),还原成人体(tǐ)生命体征,从而(ér)实现“生命探(tàn)测”功能。在地震发生(shēng)后,这(zhè)种设备第(dì)一时间(jiān)随救援队进入灾区开(kāi)展救援工(gōng)作,找(zhǎo)到并救出(chū)被困人员。
病虫害是农业生(shēng)产的(de)大敌(dí),传统(tǒng)的病(bìng)虫害监测主要依(yī)靠(kào)人工田间巡查,效率低(dī)且难以做(zuò)到(dào)早期预警。在科研人员的(de)不懈(xiè)攻关下,我国首个高分辨多(duō)频段全(quán)极(jí)化探虫雷(léi)达已(yǐ)广(guǎng)泛(fàn)应用于农业领(lǐng)域。这款兼具“火(huǒ)眼金睛(jīng)”和“智慧大脑”的探(tàn)虫雷达,通过对探(tàn)测跟踪结果(guǒ)的(de)数据处理,实现(xiàn)对有害昆虫振翅频率、体长(zhǎng)、体重、雷达散射截(jié)面(miàn)、头部(bù)朝向的测量。
目前,这款雷(léi)达已获(huò)取大量(liàng)迁(qiān)飞昆虫科学观测(cè)数据,为研(yán)究(jiū)农(nóng)业害(hài)虫(chóng)的空中迁飞规律、种群结(jié)构特征等提供了关键(jiàn)数据(jù)支撑,相关(guān)研究成(chéng)果为构建全国性昆虫迁飞预(yù)警平台奠定(dìng)技术基础。
专(zhuān)家表示,正在(zài)加快雷达技(jì)术与人工智能技术深度融合(hé),让雷达具备更(gèng)高(gāo)的自主决策能力(lì),向(xiàng)着智能化发展,为(wéi)更多行业注入新动(dòng)能。