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编者按:7月7日(rì),人民(mín)日报科技版刊发(fā)《空、天、地、海无所不在——雷达,离生活很(hěn)近》稿件,深入介绍了(le)中国电科自主研制多型雷达产(chǎn)品,不仅服务于国防事业,还在民用领域广(guǎng)泛应用,深刻(kè)改变着生(shēng)产(chǎn)生(shēng)活的发(fā)展成(chéng)果。
恶(è)劣天气里,实现航班起降动态预测;广袤农田上(shàng),助(zhù)力庄稼抵御(yù)病(bìng)虫害侵袭;隧道施工中,精准掌握地下(xià)错综复杂的(de)环境;排除积(jī)雪厚度(dù),助(zhù)力珠(zhū)峰测高更(gèng)加精确(què)……这些关系国计民生的重(chóng)要领域,背后都有雷达技术作支撑。近年(nián)来,我国科研人(rén)员自主研(yán)制了多型雷达产品,不仅服务于国防事业,还在民用领(lǐng)域广泛应用,深刻改变着生产生活。
观测“千里眼(yǎn)”,捕捉监测(cè)几百到上千(qiān)公里外(wài)的(de)太空中微(wēi)小电(diàn)子(zǐ)
想要(yào)用肉眼看到几(jǐ)百公里外(wài)的一(yī)根蜡(là)烛,无疑是天方夜(yè)谭。但借助雷达,人们就可以(yǐ)拥有(yǒu)“千里眼”。
一款(kuǎn)目(mù)前国际上口径(jìng)最大、功(gōng)率最高(gāo)的(de)相控阵非相干散射雷达,则可以(yǐ)对微弱的散(sàn)射信(xìn)号进行分析放大,捕捉监测几百到上千(qiān)公(gōng)里外的太空中微小(xiǎo)电(diàn)子的“一举一(yī)动”。
凑近看,这个庞然大(dà)物浑身上下布满数千个(gè)精(jīng)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。“高度越(yuè)高,电离层中电子的密度(dù)就越稀薄、越难以探测,电离层反射(shè)接收的信号越微弱,这对雷(léi)达接收信号的灵敏(mǐn)度、波形设计、算法都提出了(le)极高(gāo)要求。”中国(guó)电子科(kē)技集团该雷达相关技术负责人表示,在没有任何可借鉴经验基础上,研制团队经过数百次建模仿真、模块逐项(xiàng)分析,提出了(le)一(yī)套经济高效的研制方案(àn),将电(diàn)离层(céng)探测高度提(tí)升(shēng)到了上千公里,还能够捕捉像等离子体这种更加细微的粒(lì)子的变化,探测精度和灵敏(mǐn)度达到国际领先(xiān)水平。
每次神舟飞船返回地球,穿越大气层,都要经过一段“黑障区”,舱体经(jīng)受超高温的考验,与地(dì)面(miàn)信号(hào)的连(lián)接也会被切断。实际上,正是有(yǒu)多(duō)双“智慧眼”持续跟踪(zōng)测量(liàng)返回舱,实(shí)现(xiàn)了对神舟飞(fēi)船的跟踪定位。
关键的短短(duǎn)几分(fèn)钟内,神(shén)舟飞(fēi)船返回舱发射的信号(hào)能(néng)量因被等离子体吸收而衰减,地面测控接(jiē)收(shōu)机无法捕获信号。这时,无线电(diàn)波雷达就(jiù)会挺身(shēn)而出。
“无(wú)线电波雷达通(tōng)过主动发射信号,接收飞行器的回波信号,持续对(duì)返回(huí)舱进行跟踪测量,‘紧(jǐn)盯’黑障区‘隐(yǐn)身(shēn)’的返回舱,防止其偏离预定(dìng)着陆区域。”中国电子科技集团专家(jiā)介绍(shào),通过反射式(shì)测(cè)量技术,雷达能智能判断黑障区状(zhuàng)态,实时选择最优波形、调度方式和处理算法(fǎ),通(tōng)过建立电磁(cí)模型迭(dié)代(dài)仿真验证,确保(bǎo)返(fǎn)回舱全程都在雷达“视线”范围内。
出行(háng)“守(shǒu)望者(zhě)”,即使(shǐ)在能见(jiàn)度极低的恶劣天气里,也能穿透云雾
旅客出(chū)行,最重要的就是(shì)安全。
雷达(dá)像是忠诚的空中“交(jiāo)通(tōng)卫士”,时(shí)刻扫(sǎo)描着(zhe)空域(yù),精准捕捉每架飞(fēi)机的位置、速度和航(háng)向信息,即使(shǐ)在能见度极(jí)低(dī)的(de)恶劣天气里,也(yě)能穿透云雾,为飞(fēi)机的安全起降(jiàng)提供可靠的数据支持。
90秒内完成(chéng)40层体积扫描,空间分(fèn)辨(biàn)率达(dá)75米,采用分(fèn)布式发射和(hé)接收技术,可(kě)靠性由600小(xiǎo)时提升(shēng)至3000小(xiǎo)时以上(shàng)……北京大兴国际(jì)机场,C波段全数字有源相控阵天气雷达在全球首次实现最新雷达(dá)体制在民航领域(yù)的应用,使气(qì)象目标探测精细化、快速化。
实现空(kōng)、天、地、海无所不在的时空智能,雷达是关键设备。
专家表示,通过配(pèi)置激(jī)光雷达、毫米波雷达和摄像头,结合智能决策、轨迹规(guī)划、场景仿真等先进算(suàn)法,自动驾驶车辆得以实现“超(chāo)视距”感知(zhī),及时将(jiāng)检测到的道路施工、闯红灯、交叉路口冲突、限速、行人(rén)碰撞等(děng)危险信息传递给(gěi)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(cè),在(zài)智能驾驶系统中与毫米波(bō)雷达和激光(guāng)雷达共同(tóng)组成由(yóu)近及远(yuǎn)的整车感知系统。超(chāo)声波(bō)雷达还(hái)可以用于车门防(fáng)撞、涉(shè)水深度探测、自动泊车(chē)等场景。目前,累计装车(chē)量达2000万(wàn)只。”中(zhōng)国电子科技集团有关技术负责人介绍。
防灾“好帮(bāng)手(shǒu)”,实现对有害昆虫振(zhèn)翅频(pín)率、体长、体重等的(de)测量
应对极端天气,我国自主研(yán)发了测风(fēng)、测(cè)雨、测云的全谱系(xì)气象雷(léi)达。例如(rú),S波段双偏(piān)振相控阵天气雷达、C波(bō)段相控阵(zhèn)天(tiān)气雷达等,都可以快速监测灾害性天气(qì),提供(gòng)预警信(xìn)息(xī)。
雷达(dá)既是“千(qiān)里眼(yǎn)”,也(yě)是“透(tòu)视眼(yǎn)”。
探(tàn)地雷(léi)达具有无损性、高效性、直(zhí)观性,分辨率高、操作灵活方便等优(yōu)点,可广泛应用于隧道检测(cè)、地质勘(kān)察、建筑物结构检测和道路塌陷(xiàn)探测、水利工程检测(cè)等领域。
生命搜救雷(léi)达可(kě)向建筑物废墟下发射超(chāo)宽(kuān)带电(diàn)磁脉冲,对前方遇到的呼吸、心跳等人体生命(mìng)活动产生反射信号,并对该信号进行处理,还(hái)原(yuán)成人体生(shēng)命体(tǐ)征,从而实现“生命(mìng)探测”功能(néng)。在(zài)地震(zhèn)发(fā)生后(hòu),这种设备第一时间随救援队进(jìn)入灾区开展救(jiù)援工作,找到并(bìng)救出被困人(rén)员。
病虫害是农(nóng)业(yè)生(shēng)产的大敌,传统(tǒng)的病虫害监测主要依靠人工田间巡查,效(xiào)率低且难以做到早期预(yù)警。在科研人(rén)员的不(bú)懈攻关下,我国首个高(gāo)分辨多频(pín)段全极化探虫雷达已广泛应用于农业领域。这款兼具(jù)“火眼(yǎn)金睛”和“智慧大脑”的(de)探虫雷达,通过对探(tàn)测跟踪结果的数据处理,实现(xiàn)对(duì)有害(hài)昆虫振(zhèn)翅频率、体长、体重、雷达散(sàn)射截(jié)面、头部朝向的测(cè)量。
目前(qián),这款雷达已(yǐ)获取大量迁飞昆虫科学观测数据(jù),为(wéi)研究农业害虫(chóng)的空中迁飞规律(lǜ)、种群结构(gòu)特征等提供了(le)关键数(shù)据支(zhī)撑,相关研究成果为构建(jiàn)全国性昆(kūn)虫(chóng)迁飞(fēi)预警平(píng)台奠定技(jì)术基础(chǔ)。
专(zhuān)家表示(shì),正(zhèng)在加快(kuài)雷达技(jì)术与人工智能技术深度融合,让雷达具备更高的自主决策能力,向着(zhe)智能化发(fā)展,为更多(duō)行业注入(rù)新动能。