編者按：7月7日，人民日?qǐng)?bào)科技版刊發(fā)《空、天、地、海無所不在——雷達(dá)，離生活很近》稿件，深入介紹了中國電科自主研制多型雷達(dá)產(chǎn)品，不僅服務(wù)于國防事業(yè)，還在民用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，深刻改變著生產(chǎn)生活的發(fā)展成果。
惡劣天氣里，實(shí)現(xiàn)航班起降動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)；廣袤農(nóng)田上，助力莊稼抵御病蟲害侵襲；隧道施工中，精準(zhǔn)掌握地下錯(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境；排除積雪厚度，助力珠峰測(cè)高更加精確……這些關(guān)系國計(jì)民生的重要領(lǐng)域，背后都有雷達(dá)技術(shù)作支撐。近年來，我國科研人員自主研制了多型雷達(dá)產(chǎn)品，不僅服務(wù)于國防事業(yè)，還在民用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，深刻改變著生產(chǎn)生活。
觀測(cè)“千里眼”，捕捉監(jiān)測(cè)幾百到上千公里外的太空中微小電子
想要用肉眼看到幾百公里外的一根蠟燭，無疑是天方夜譚。但借助雷達(dá)，人們就可以擁有“千里眼”。
一款目前國際上口徑最大、功率最高的相控陣非相干散射雷達(dá)，則可以對(duì)微弱的散射信號(hào)進(jìn)行分析放大，捕捉監(jiān)測(cè)幾百到上千公里外的太空中微小電子的“一舉一動(dòng)”。
湊近看，這個(gè)龐然大物渾身上下布滿數(shù)千個(gè)精密組件，通過它們可以發(fā)射和接收信號(hào)，得到電離層的參數(shù)。“高度越高，電離層中電子的密度就越稀薄、越難以探測(cè)，電離層反射接收的信號(hào)越微弱，這對(duì)雷達(dá)接收信號(hào)的靈敏度、波形設(shè)計(jì)、算法都提出了極高要求。”中國電子科技集團(tuán)該雷達(dá)相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人表示，在沒有任何可借鑒經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過數(shù)百次建模仿真、模塊逐項(xiàng)分析，提出了一套經(jīng)濟(jì)高效的研制方案，將電離層探測(cè)高度提升到了上千公里，還能夠捕捉像等離子體這種更加細(xì)微的粒子的變化，探測(cè)精度和靈敏度達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
每次神舟飛船返回地球，穿越大氣層，都要經(jīng)過一段“黑障區(qū)”，艙體經(jīng)受超高溫的考驗(yàn)，與地面信號(hào)的連接也會(huì)被切斷。實(shí)際上，正是有多雙“智慧眼”持續(xù)跟蹤測(cè)量返回艙，實(shí)現(xiàn)了對(duì)神舟飛船的跟蹤定位。
關(guān)鍵的短短幾分鐘內(nèi)，神舟飛船返回艙發(fā)射的信號(hào)能量因被等離子體吸收而衰減，地面測(cè)控接收機(jī)無法捕獲信號(hào)。這時(shí)，無線電波雷達(dá)就會(huì)挺身而出。
“無線電波雷達(dá)通過主動(dòng)發(fā)射信號(hào)，接收飛行器的回波信號(hào)，持續(xù)對(duì)返回艙進(jìn)行跟蹤測(cè)量，‘緊盯’黑障區(qū)‘隱身’的返回艙，防止其偏離預(yù)定著陸區(qū)域。”中國電子科技集團(tuán)專家介紹，通過反射式測(cè)量技術(shù)，雷達(dá)能智能判斷黑障區(qū)狀態(tài)，實(shí)時(shí)選擇最優(yōu)波形、調(diào)度方式和處理算法，通過建立電磁模型迭代仿真驗(yàn)證，確保返回艙全程都在雷達(dá)“視線”范圍內(nèi)。
出行“守望者”，即使在能見度極低的惡劣天氣里，也能穿透云霧
旅客出行，最重要的就是安全。
雷達(dá)像是忠誠的空中“交通衛(wèi)士”，時(shí)刻掃描著空域，精準(zhǔn)捕捉每架飛機(jī)的位置、速度和航向信息，即使在能見度極低的惡劣天氣里，也能穿透云霧，為飛機(jī)的安全起降提供可靠的數(shù)據(jù)支持。
90秒內(nèi)完成40層體積掃描，空間分辨率達(dá)75米，采用分布式發(fā)射和接收技術(shù)，可靠性由600小時(shí)提升至3000小時(shí)以上……北京大興國際機(jī)場(chǎng)，C波段全數(shù)字有源相控陣天氣雷達(dá)在全球首次實(shí)現(xiàn)最新雷達(dá)體制在民航領(lǐng)域的應(yīng)用，使氣象目標(biāo)探測(cè)精細(xì)化、快速化。
實(shí)現(xiàn)空、天、地、海無所不在的時(shí)空智能，雷達(dá)是關(guān)鍵設(shè)備。
專家表示，通過配置激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和攝像頭，結(jié)合智能決策、軌跡規(guī)劃、場(chǎng)景仿真等先進(jìn)算法，自動(dòng)駕駛車輛得以實(shí)現(xiàn)“超視距”感知，及時(shí)將檢測(cè)到的道路施工、闖紅燈、交叉路口沖突、限速、行人碰撞等危險(xiǎn)信息傳遞給車輛。
“我們自主研制的一款超聲波雷達(dá)，主要用于0至10米范圍內(nèi)的物體探測(cè)，在智能駕駛系統(tǒng)中與毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)共同組成由近及遠(yuǎn)的整車感知系統(tǒng)。超聲波雷達(dá)還可以用于車門防撞、涉水深度探測(cè)、自動(dòng)泊車等場(chǎng)景。目前，累計(jì)裝車量達(dá)2000萬只。”中國電子科技集團(tuán)有關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹。
防災(zāi)“好幫手”，實(shí)現(xiàn)對(duì)有害昆蟲振翅頻率、體長(zhǎng)、體重等的測(cè)量
應(yīng)對(duì)極端天氣，我國自主研發(fā)了測(cè)風(fēng)、測(cè)雨、測(cè)云的全譜系氣象雷達(dá)。例如，S波段雙偏振相控陣天氣雷達(dá)、C波段相控陣天氣雷達(dá)等，都可以快速監(jiān)測(cè)災(zāi)害性天氣，提供預(yù)警信息。
雷達(dá)既是“千里眼”，也是“透視眼”。
探地雷達(dá)具有無損性、高效性、直觀性，分辨率高、操作靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于隧道檢測(cè)、地質(zhì)勘察、建筑物結(jié)構(gòu)檢測(cè)和道路塌陷探測(cè)、水利工程檢測(cè)等領(lǐng)域。
生命搜救雷達(dá)可向建筑物廢墟下發(fā)射超寬帶電磁脈沖，對(duì)前方遇到的呼吸、心跳等人體生命活動(dòng)產(chǎn)生反射信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理，還原成人體生命體征，從而實(shí)現(xiàn)“生命探測(cè)”功能。在地震發(fā)生后，這種設(shè)備第一時(shí)間隨救援隊(duì)進(jìn)入災(zāi)區(qū)開展救援工作，找到并救出被困人員。
病蟲害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大敵，傳統(tǒng)的病蟲害監(jiān)測(cè)主要依靠人工田間巡查，效率低且難以做到早期預(yù)警。在科研人員的不懈攻關(guān)下，我國首個(gè)高分辨多頻段全極化探蟲雷達(dá)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。這款兼具“火眼金睛”和“智慧大腦”的探蟲雷達(dá)，通過對(duì)探測(cè)跟蹤結(jié)果的數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)有害昆蟲振翅頻率、體長(zhǎng)、體重、雷達(dá)散射截面、頭部朝向的測(cè)量。
目前，這款雷達(dá)已獲取大量遷飛昆蟲科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)，為研究農(nóng)業(yè)害蟲的空中遷飛規(guī)律、種群結(jié)構(gòu)特征等提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐，相關(guān)研究成果為構(gòu)建全國性昆蟲遷飛預(yù)警平臺(tái)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
專家表示，正在加快雷達(dá)技術(shù)與人工智能技術(shù)深度融合，讓雷達(dá)具備更高的自主決策能力，向著智能化發(fā)展，為更多行業(yè)注入新動(dòng)能。
