編者按：7月7日，人民日報科技版刊發(fā)《空、天、地、海無所不在——雷達，離生活很近》稿件，深入介紹了中國電科自主研制多型雷達產(chǎn)品，不僅服務(wù)于國防事業(yè)，還在民用領(lǐng)域廣泛應用，深刻改變著生產(chǎn)生活的發(fā)展成果。
惡劣天氣里，實現(xiàn)航班起降動態(tài)預測；廣袤農(nóng)田上，助力莊稼抵御病蟲害侵襲；隧道施工中，精準掌握地下錯綜復雜的環(huán)境；排除積雪厚度，助力珠峰測高更加精確……這些關(guān)系國計民生的重要領(lǐng)域，背后都有雷達技術(shù)作支撐。近年來，我國科研人員自主研制了多型雷達產(chǎn)品，不僅服務(wù)于國防事業(yè)，還在民用領(lǐng)域廣泛應用，深刻改變著生產(chǎn)生活。
觀測“千里眼”，捕捉監(jiān)測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，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，則可以對微弱的散射信號進行分析放大，捕捉監(jiān)測幾百到上千公里外的太空中微小電子的“一舉一動”。
湊近看，這個龐然大物渾身上下布滿數(shù)千個精密組件，通過它們可以發(fā)射和接收信號，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，電離層反射接收的信號越微弱，這對雷達接收信號的靈敏度、波形設(shè)計、算法都提出了極高要求。”中國電子科技集團該雷達相關(guān)技術(shù)負責人表示，在沒有任何可借鑒經(jīng)驗基礎(chǔ)上，研制團隊經(jīng)過數(shù)百次建模仿真、模塊逐項分析，提出了一套經(jīng)濟高效的研制方案，將電離層探測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微的粒子的變化，探測精度和靈敏度達到國際領(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，與地面信號的連接也會被切斷。實際上，正是有多雙“智慧眼”持續(xù)跟蹤測量返回艙，實現(xiàn)了對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)射的信號能量因被等離子體吸收而衰減，地面測控接收機無法捕獲信號。這時，無線電波雷達就會挺身而出。
“無線電波雷達通過主動發(fā)射信號，接收飛行器的回波信號，持續(xù)對返回艙進行跟蹤測量，‘緊盯’黑障區(qū)‘隱身’的返回艙，防止其偏離預定著陸區(qū)域。”中國電子科技集團專家介紹，通過反射式測量技術(shù)，雷達能智能判斷黑障區(qū)狀態(tài)，實時選擇最優(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證，確保返回艙全程都在雷達“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。
雷達像是忠誠的空中“交通衛(wèi)士”，時刻掃描著空域，精準捕捉每架飛機的位置、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75米，采用分布式發(fā)射和接收技術(shù)，可靠性由600小時提升至3000小時以上……北京大興國際機場，C波段全數(shù)字有源相控陣天氣雷達在全球首次實現(xiàn)最新雷達體制在民航領(lǐng)域的應用，使氣象目標探測精細化、快速化。
實現(xiàn)空、天、地、海無所不在的時空智能，雷達是關(guān)鍵設(shè)備。
專家表示，通過配置激光雷達、毫米波雷達和攝像頭，結(jié)合智能決策、軌跡規(guī)劃、場景仿真等先進算法，自動駕駛車輛得以實現(xiàn)“超視距”感知，及時將檢測到的道路施工、闖紅燈、交叉路口沖突、限速、行人碰撞等危險信息傳遞給車輛。
“我們自主研制的一款超聲波雷達，主要用于0至10米范圍內(nèi)的物體探測，在智能駕駛系統(tǒng)中與毫米波雷達和激光雷達共同組成由近及遠的整車感知系統(tǒng)。超聲波雷達還可以用于車門防撞、涉水深度探測、自動泊車等場景。目前，累計裝車量達2000萬只。”中國電子科技集團有關(guān)技術(shù)負責人介紹。
防災“好幫手”，實現(xiàn)對有害昆蟲振翅頻率、體長、體重等的測量
應對極端天氣，我國自主研發(fā)了測風、測雨、測云的全譜系氣象雷達。例如，S波段雙偏振相控陣天氣雷達、C波段相控陣天氣雷達等，都可以快速監(jiān)測災害性天氣，提供預警信息。
雷達既是“千里眼”，也是“透視眼”。
探地雷達具有無損性、高效性、直觀性，分辨率高、操作靈活方便等優(yōu)點，可廣泛應用于隧道檢測、地質(zhì)勘察、建筑物結(jié)構(gòu)檢測和道路塌陷探測、水利工程檢測等領(lǐng)域。
生命搜救雷達可向建筑物廢墟下發(fā)射超寬帶電磁脈沖，對前方遇到的呼吸、心跳等人體生命活動產(chǎn)生反射信號，并對該信號進行處理，還原成人體生命體征，從而實現(xiàn)“生命探測”功能。在地震發(fā)生后，這種設(shè)備第一時間隨救援隊進入災區(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)測主要依靠人工田間巡查，效率低且難以做到早期預警。在科研人員的不懈攻關(guān)下，我國首個高分辨多頻段全極化探蟲雷達已廣泛應用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。這款兼具“火眼金睛”和“智慧大腦”的探蟲雷達，通過對探測跟蹤結(jié)果的數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)對有害昆蟲振翅頻率、體長、體重、雷達散射截面、頭部朝向的測量。
目前，這款雷達已獲取大量遷飛昆蟲科學觀測數(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警平臺奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
專家表示，正在加快雷達技術(shù)與人工智能技術(shù)深度融合，讓雷達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)注入新動能。
