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编者(zhě)按:7月7日,人民日报(bào)科(kē)技版刊(kān)发(fā)《空、天、地、海(hǎi)无所不在——雷达,离生活很近》稿件(jiàn),深入介绍了中国(guó)电科(kē)自主研制多(duō)型雷达产品,不仅服务(wù)于国防事业(yè),还在民用领域广泛应用,深(shēn)刻改(gǎi)变着生产生(shēng)活的发展成果(guǒ)。
恶劣天(tiān)气里,实现(xiàn)航班起降动(dòng)态(tài)预测;广袤农田上,助力(lì)庄(zhuāng)稼抵(dǐ)御病虫害(hài)侵袭;隧(suì)道(dào)施工中,精准掌握地下错综复杂的环境;排除积雪厚度,助力珠峰测高更加精确……这(zhè)些(xiē)关系(xì)国计民生的重(chóng)要领(lǐng)域,背后都有雷达(dá)技术(shù)作支撑。近年来,我(wǒ)国科研(yán)人员自主研制了多型雷达产品,不仅服务于国防事业,还在民用领(lǐng)域广泛应(yīng)用,深(shēn)刻改(gǎi)变着生产(chǎn)生活。
观测“千里眼”,捕捉(zhuō)监测几(jǐ)百到上千公里外的太空中微小电(diàn)子
想要用肉眼看到几(jǐ)百公里外的一根蜡烛(zhú),无疑是天方(fāng)夜谭。但借助雷达,人们就可以拥有“千里眼”。
一款目前国际(jì)上口(kǒu)径最大(dà)、功率最高的(de)相控阵非相干散射雷达,则可以对微弱的散射信号进行分析放大,捕捉监测几(jǐ)百(bǎi)到上千(qiān)公里外的太空中微(wēi)小电子的“一举一动(dòng)”。
凑(còu)近看,这个庞然大物浑身上下布(bù)满数千个精密组件(jiàn),通过它们可以发射和接收信号(hào),得到电离层的参(cān)数。“高(gāo)度(dù)越(yuè)高,电离层中(zhōng)电子的密度就(jiù)越稀薄、越难(nán)以(yǐ)探测,电(diàn)离层(céng)反(fǎn)射接收的(de)信号越微(wēi)弱,这对雷达接收信号(hào)的灵敏度(dù)、波形设计、算法都提(tí)出了极高要求。”中国电子科技集团该雷达相关(guān)技术(shù)负责人表示,在(zài)没有任何可借鉴经验基础上,研制团队经过(guò)数(shù)百(bǎi)次(cì)建模仿真、模块逐项(xiàng)分析,提出了一套经济高效的研制方案(àn),将电(diàn)离(lí)层探测高度(dù)提升到了(le)上千公里,还能够捕(bǔ)捉像等离子体这(zhè)种更加细(xì)微的粒子的(de)变化,探测精度和灵敏度达到国际领先(xiān)水(shuǐ)平。
每(měi)次神舟飞船返(fǎn)回地球(qiú),穿越大气层,都(dōu)要(yào)经过一(yī)段“黑障区”,舱(cāng)体经受超高温的考验(yàn),与地面信号的连接(jiē)也会被切断。实(shí)际上,正是有多双(shuāng)“智慧眼”持续跟(gēn)踪测(cè)量(liàng)返回舱,实现了对神舟飞船的跟踪定位。
关键的短短几(jǐ)分钟(zhōng)内,神舟飞船返回舱(cāng)发射的(de)信号能量(liàng)因被等离子体(tǐ)吸收而(ér)衰减(jiǎn),地面测控接(jiē)收机无法捕获信号。这时,无线电波雷达就(jiù)会挺身(shēn)而出。
“无线电波(bō)雷达通过主动发射信号,接收飞(fēi)行器的回波信号(hào),持续对返回舱进行跟(gēn)踪(zōng)测量,‘紧盯’黑障(zhàng)区‘隐身’的(de)返回(huí)舱,防止其偏离预定着陆区(qū)域。”中国电子科技集团专家介绍,通(tōng)过反射(shè)式测量(liàng)技术,雷(léi)达能智能判断黑(hēi)障区状(zhuàng)态,实时选(xuǎn)择最优波形、调度方式和处理算法,通过建立(lì)电磁(cí)模型迭代仿真验证,确保返回舱全程都(dōu)在雷(léi)达“视线”范围(wéi)内。
出行(háng)“守(shǒu)望(wàng)者”,即使在能见度极低的(de)恶劣天气里,也能穿透(tòu)云雾
旅客出行,最重(chóng)要(yào)的就是安全。
雷达像是忠诚(chéng)的空中“交通卫士”,时刻扫描着空域,精准捕捉(zhuō)每(měi)架飞(fēi)机(jī)的位置、速度和航(háng)向信息,即使在能见度极低的恶劣天气里,也能穿透云雾,为(wéi)飞机的安全起(qǐ)降提供可靠的数据(jù)支持。
90秒内完成40层体积扫描,空间分辨率达75米(mǐ),采用分布式发射和(hé)接收技术,可靠性由600小时提(tí)升至3000小时以(yǐ)上……北京大兴国(guó)际机场(chǎng),C波(bō)段全(quán)数字有(yǒu)源相控阵天气(qì)雷达在全球首次实现最新雷达(dá)体(tǐ)制在民航领域的应用,使(shǐ)气象目标(biāo)探测(cè)精细(xì)化、快速化。
实现空、天、地、海无所不(bú)在的时(shí)空智(zhì)能,雷达是(shì)关键(jiàn)设备。
专(zhuān)家表示,通(tōng)过配置激光(guāng)雷达、毫米波雷(léi)达和摄像头,结(jié)合智能(néng)决(jué)策、轨迹(jì)规划、场景仿真等先(xiān)进算法,自动驾驶车辆(liàng)得(dé)以实现(xiàn)“超视距”感知,及时(shí)将(jiāng)检测到的道路施工、闯红灯(dēng)、交叉路口冲突(tū)、限速、行(háng)人碰撞等危险信息传递给车辆。
“我们自主(zhǔ)研制的一款(kuǎn)超声波雷达,主要用(yòng)于0至10米范围内的物体探测,在智能驾驶系统(tǒng)中与毫米波雷达(dá)和激光雷达共同组成由近及远的整车感(gǎn)知系统。超声波雷(léi)达还可以(yǐ)用于车门防撞、涉水深度探测、自(zì)动泊车等场景。目前,累(lèi)计(jì)装车(chē)量达2000万(wàn)只。”中国电子科技集团有关(guān)技术负责人介绍。
防灾“好帮手”,实现(xiàn)对有害昆虫振(zhèn)翅频率、体(tǐ)长、体重等的测量
应对极端(duān)天(tiān)气(qì),我国自(zì)主研发了测风、测雨、测云的全谱系气象雷(léi)达。例(lì)如,S波(bō)段双偏振相(xiàng)控阵天(tiān)气雷达、C波段相控阵天气雷达等(děng),都可以快速监(jiān)测灾害性天气,提供预警信息。
雷(léi)达既是(shì)“千里眼(yǎn)”,也是“透视眼”。
探地雷达具有无损性、高效性、直观性,分(fèn)辨率高、操作灵活方便(biàn)等优点,可广(guǎng)泛应用于隧道检(jiǎn)测、地(dì)质勘察、建筑物结构检测和道路塌(tā)陷探测、水(shuǐ)利工程检(jiǎn)测等领(lǐng)域。
生命搜(sōu)救(jiù)雷达可向建筑物(wù)废(fèi)墟下发射超(chāo)宽(kuān)带电磁脉冲,对前方遇到的呼(hū)吸、心跳等人体(tǐ)生(shēng)命活动产生(shēng)反射信(xìn)号,并对该(gāi)信号进行处理,还原成人体生命体征,从而实现“生(shēng)命探测”功能。在地震发生后,这种设备第一(yī)时(shí)间(jiān)随救(jiù)援队进(jìn)入灾区开展救援工作,找到(dào)并(bìng)救(jiù)出被困人员。
病虫害是农业生(shēng)产的大敌,传统的病虫(chóng)害监测(cè)主要(yào)依靠人工田(tián)间巡查(chá),效(xiào)率(lǜ)低且(qiě)难以做到早(zǎo)期预警。在(zài)科研人员的不(bú)懈攻关下(xià),我国首个高分辨多频段全(quán)极化探(tàn)虫雷达已广泛应用于农业(yè)领域。这款兼具(jù)“火眼(yǎn)金睛”和“智慧大脑(nǎo)”的探虫雷达,通过对探测跟踪结果的数据处理,实现对(duì)有害昆虫(chóng)振翅频率、体长、体重、雷达散射(shè)截面、头部朝向的测量。
目前,这款(kuǎn)雷达已获取大量(liàng)迁飞昆虫(chóng)科学(xué)观测(cè)数据,为研究农业害虫(chóng)的空中迁飞规律、种(zhǒng)群结构特征(zhēng)等(děng)提供了(le)关键数据支撑(chēng),相关研究(jiū)成果为构建全国性昆(kūn)虫迁(qiān)飞预警平台(tái)奠定(dìng)技术(shù)基础。
专家表示,正在加快雷达技术与人工智(zhì)能技(jì)术深度融合,让(ràng)雷达具(jù)备更高(gāo)的自(zì)主决策能力,向着智能化(huà)发展,为更多行业注入新动能。