



编者按:7月(yuè)7日(rì),人民(mín)日报(bào)科(kē)技(jì)版刊(kān)发《空(kōng)、天、地、海无所不在(zài)——雷达,离生活(huó)很近》稿件,深(shēn)入介绍了中国电(diàn)科自主(zhǔ)研制多型雷达(dá)产品,不仅服务于国防事业,还在民(mín)用(yòng)领域(yù)广泛(fàn)应用,深刻改变(biàn)着生产生(shēng)活的发(fā)展成果(guǒ)。
恶劣(liè)天气里,实(shí)现航班起降动态预测;广袤(mào)农田上,助力庄稼(jià)抵御病(bìng)虫害(hài)侵袭;隧道(dào)施工中,精准(zhǔn)掌握地下错综(zōng)复杂的环境(jìng);排除积雪厚(hòu)度,助力(lì)珠峰测高更(gèng)加精确(què)……这些关系国计民生的(de)重要领(lǐng)域,背后都(dōu)有雷(léi)达技术作(zuò)支撑。近年(nián)来(lái),我国科研(yán)人员自主研制(zhì)了(le)多(duō)型雷达(dá)产品,不仅服(fú)务于国防事业,还在民用领域广泛应用,深(shēn)刻改变着生(shēng)产生活。
观测“千里(lǐ)眼”,捕捉监测几百到上千公里外的太空中微小(xiǎo)电子
想要(yào)用肉眼看到(dào)几百公里外的(de)一根蜡烛,无疑是天方夜谭。但借助雷达,人们就(jiù)可以拥有“千里(lǐ)眼”。
一款目前国际上口径最大、功率最高的相控阵非相干(gàn)散(sàn)射雷达(dá),则可(kě)以对微弱的散射信号进行分析放(fàng)大(dà),捕(bǔ)捉(zhuō)监测几百到上千公里外的太空中微小电子的“一举一动”。
凑近看,这个庞然大物浑身(shēn)上(shàng)下布(bù)满数千(qiān)个精密(mì)组件,通过它们可以发射和接收信号,得到电离(lí)层的(de)参数。“高度(dù)越高,电离层中电子的密(mì)度就越稀薄、越难以探测,电离层(céng)反射(shè)接收的信号越微弱,这对雷达接收(shōu)信号的灵敏度、波形设计、算法都提出(chū)了极高要求。”中国(guó)电子科技集团该雷达相关技术(shù)负(fù)责人表示(shì),在没(méi)有任何可借鉴(jiàn)经验基础(chǔ)上,研(yán)制团队经(jīng)过数百次建模仿真、模(mó)块逐项分(fèn)析,提出了一套经(jīng)济高(gāo)效的研制方案,将电离(lí)层探测高度提(tí)升到了上(shàng)千公里,还能够捕捉像等离(lí)子体这种(zhǒng)更加细微(wēi)的粒子(zǐ)的(de)变化,探测精(jīng)度和灵(líng)敏度达到国际领先(xiān)水平(píng)。
每次神舟飞船返(fǎn)回地球,穿越大(dà)气层,都要经过(guò)一段“黑(hēi)障区”,舱体经受超(chāo)高温的考验,与地(dì)面信号的连接也会被切断(duàn)。实(shí)际(jì)上,正是(shì)有多(duō)双“智慧眼(yǎn)”持(chí)续跟踪测(cè)量返回舱,实现了对(duì)神舟(zhōu)飞船的跟踪(zōng)定位。
关键(jiàn)的短短几分(fèn)钟内,神舟飞船返回舱发射的信号能量因被等(děng)离(lí)子(zǐ)体吸收而衰(shuāi)减(jiǎn),地面测控接收(shōu)机无法捕获信(xìn)号。这时,无线电波雷(léi)达就会挺身而出(chū)。
“无线电波(bō)雷达通过主动发射信号(hào),接收飞行器(qì)的回波信号,持(chí)续对返回舱进行跟踪(zōng)测(cè)量(liàng),‘紧盯’黑障(zhàng)区‘隐(yǐn)身’的返回舱(cāng),防止其偏(piān)离预定着陆区域(yù)。”中国(guó)电(diàn)子(zǐ)科技集团专家介绍,通过反射式测量(liàng)技术,雷达(dá)能智能(néng)判断(duàn)黑障区状态,实时选择最(zuì)优波(bō)形、调度(dù)方式和处理算法,通过(guò)建立电(diàn)磁模型迭代仿真验(yàn)证,确保返回舱全程都在(zài)雷达“视(shì)线”范围内。
出行“守望(wàng)者”,即使在能见度极低(dī)的恶劣(liè)天(tiān)气里(lǐ),也能穿透(tòu)云(yún)雾
旅客出行,最重(chóng)要的就(jiù)是安全。
雷达像(xiàng)是忠诚的空中“交通(tōng)卫(wèi)士”,时刻扫描着空(kōng)域(yù),精准捕捉(zhuō)每架飞机的位(wèi)置、速度(dù)和航向信息,即使(shǐ)在能见度极(jí)低的恶劣天气里(lǐ),也能穿透云雾,为飞机的安全起降提(tí)供(gòng)可靠的数据支持(chí)。
90秒内完成40层(céng)体积扫(sǎo)描,空间分辨率(lǜ)达(dá)75米,采用分布式(shì)发射和接收(shōu)技术,可靠性(xìng)由600小(xiǎo)时提升至3000小时(shí)以上……北京(jīng)大(dà)兴国际机场,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(léi)达(dá)体制(zhì)在民航领(lǐng)域的应(yīng)用,使气象目标探(tàn)测精细(xì)化、快速化。
实现空(kōng)、天、地、海无所不在的(de)时空智能,雷达(dá)是关键设备。
专家表(biǎo)示,通过配置激光雷达、毫米(mǐ)波雷(léi)达和摄像头,结合智能决策、轨迹规划、场景(jǐng)仿真等先进算法(fǎ),自动驾驶车(chē)辆得以实(shí)现“超视(shì)距(jù)”感知,及时将检测(cè)到的道路施(shī)工、闯(chuǎng)红灯、交叉路口冲突、限速、行人碰撞等危险信息传递给车辆(liàng)。
“我(wǒ)们自主研制的一款超声波雷(léi)达,主要用于0至10米范围内的物(wù)体探测,在(zài)智能驾驶系(xì)统(tǒng)中与毫米波雷达和(hé)激光(guāng)雷达共同组成由近及远的整车(chē)感知系统(tǒng)。超声波雷达还可以用于车门防撞、涉水深(shēn)度探测、自动泊车等场景。目前,累(lèi)计(jì)装车量达2000万只(zhī)。”中国电子科技集团有(yǒu)关技术负责(zé)人介绍。
防(fáng)灾“好帮手”,实现对(duì)有害昆虫振翅频率、体长、体重等的测量
应对极(jí)端(duān)天气(qì),我国自主研发了测风、测雨、测云的(de)全谱系气象雷达(dá)。例如,S波段(duàn)双偏振相控阵天气雷达、C波段相控阵天气雷达等,都可以快(kuài)速监(jiān)测灾害(hài)性天气,提供预警信(xìn)息。
雷(léi)达既是“千里眼”,也是(shì)“透视(shì)眼”。
探地雷达具有无损性、高(gāo)效性、直观性,分(fèn)辨率高、操作(zuò)灵活方便等优点(diǎn),可广泛应用(yòng)于隧道检(jiǎn)测、地(dì)质勘察、建筑物结构检(jiǎn)测(cè)和道(dào)路(lù)塌陷探(tàn)测、水(shuǐ)利工程检测等领域。
生(shēng)命搜救雷(léi)达(dá)可向建筑物废墟下发射超宽带电磁脉(mò)冲,对前方遇到的呼吸、心跳等人体生(shēng)命活动产生反射信号,并对该信号进行处理,还原成人体生命体征,从而实(shí)现“生命(mìng)探测”功能。在地震发生(shēng)后,这种设备第一时间随救援队进入灾区开展(zhǎn)救(jiù)援工作,找到并救出被困人员。
病虫害是农业生产的大敌,传统的病虫害监测主要依靠人工田间巡查,效率低且难以做到早期预警。在科研人员(yuán)的(de)不懈攻(gōng)关(guān)下,我国首个高分辨多频段全极(jí)化探虫(chóng)雷(léi)达已广(guǎng)泛应用于农业领域。这(zhè)款(kuǎn)兼(jiān)具“火眼金睛”和“智慧大脑”的(de)探虫雷达(dá),通过对探测跟踪结果的数据处理,实现(xiàn)对(duì)有(yǒu)害(hài)昆虫振翅(chì)频率、体长、体重、雷达散射截面、头部朝向(xiàng)的测量。
目前,这款雷达已获取大量(liàng)迁(qiān)飞昆虫科(kē)学观测(cè)数据,为研究农(nóng)业害虫(chóng)的空中迁飞规律、种群结(jié)构特征等提供(gòng)了关键数据支撑,相关研究(jiū)成果为构建(jiàn)全(quán)国性昆虫(chóng)迁飞预警平(píng)台奠定(dìng)技术基础(chǔ)。
专家表示,正在加快雷(léi)达技(jì)术与人工智能技术深度融合,让(ràng)雷(léi)达具备更高的自(zì)主决(jué)策能力,向着智能(néng)化发展,为更多行业注入新动(dòng)能。