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雷达原理(雷达探测半径10公里)

时间:2023-05-05 19:10:43 阅读:93164 作者:4978

让雷达看清千米以外的小虫子,让卫星“大脑”拥有国外无法想象的雷达,由他和团队组成

人物档案

龙腾(北京理工大学教授、党委常务委员、副校长、教育部长江学者特聘教授。 长期从事新体制雷达和实时信息处理领域的研究,出版学术着作两本,发表SCI检索论文130余篇; 牵引并认可专利50多项发明的国家技术发明奖二等奖(第一名)、国防军队科技成果一、二、三等奖共8项,2019年获得何梁何利基金科技进步奖,2020年获得“全国创新争夺奖章”。 担任中国电子学会信号处理分会主任委员,中国电子学会会师、英国IET Fellow、美国IEEE Fellow。

回答者供图

云南,江城。 空中昆虫生物飞来探测雷达监视着从缅甸方向飞来的草地贪婪夜蛾。

这是北京理工大学雷达技术研究所研制的Ku波段高分辨率全极化昆虫探测雷达的第一代样机。 从几公里以外,可以测量一只昆虫的体长、体重、飞行角度、振翅宽度。

“全世界的雷达都做不到这一点。 ”6月4日,龙腾在接受科技日报记者采访时,拿起了这台雷达,满怀信心,兴奋不已。

龙腾是北京理工大学副校长、雷达技术研究所所长,也是我国雷达信息处理领域的学术带头人之一。 他说得很快,但思路清晰,很少停下来斟酌措辞。 说到雷达,——是他研究了30年的东西。

前几天,龙腾获得了“全国创新争夺奖牌”。 创新是流淌在龙腾乃至北理工雷达技术研究小组血液中的东西。 “我们一直鼓励自由探索。 ”龙腾强调。

识别千米的虫子,帮助防治农业害虫

1989年,龙腾进入北京理工大学时,我国的雷达技术发展水平还相对落后。 “当时,我们看到了海外提出的新想法、新机制,深表感叹。 好像永远也赶不上了。 ”龙腾说:“但是,现在在国外考虑的事情,我们几乎都能想到。 我们想到的很多事情在国外都没有想到。 ”

典型的例子是团队正在开发的虫探雷达。

该雷达可以在几公里外分辨出一只昆虫的种类,为我国农业害虫防治提供基础支撑。

拥有悠久历史的雷达研究所,为什么会考虑弯腰与昆虫“较量”? 这个从6年前开始说。

当天,龙腾回到住处,工作人员告诉他,中国农科院的jqdl院士来访,留下了名片。 对此,龙腾会有疑问:“大院士为什么不打招呼就自己来呢?”

他在网上一查,确实有那个人,请马上打电话。 原来,jqdl打算制造一种雷达来监视昆虫的飞来情况。 他知道北理工开发雷达的水平,只有两个单位隔着马路,他直接来了家。 jqdl一直想知道三件事。 昆虫什么时候起飞? 昆虫是怎么飞行的? 昆虫飞来时在天空中分层的现象,到底是怎么分层的?

传统的虫探雷达可以探测虫群。 但是,龙腾团队要制造的探测虫雷达是探测一只昆虫。

虫子那么小,你怎么认识“敌人”在公里之外? 传统方法要在这样的距离内实现毫米级的测量精度,雷达带宽必须达到150G,现有的雷达技术无法实现。

小组选择了“曲线救国”——间接探测。 共用1、4台雷达,包括1台天线长达2.5米的相控阵雷达和3台2.5米天线的多频全极化雷达,一起锁定1只虫子。

龙腾比试图用浅显的语言说明:“雷达回波的大小与用于测量该回波的频率之间存在对应关系,并作为曲线表现出来。” 这条曲线是研究雷达的人都知道的常识。 “我们测量曲线上的几个频率点,然后进行拟合、反转,推测虫子的长度。 ”

基于大家都知道的这个常识,团队提出了新的机制,并就此开拓了全新的应用空间。

但是,这种想法太新了,新得让人心不在焉。 最初申请立案时,连原理是否可行都被否定了。 小组捕获虫子一年,在微波暗室验证原理可行; 之后,进行了一年的野外实验,验证了可以远离实验室的环境。 2017年,探虫雷达终于被批准为国家重大科研仪器设备研发专业。

让卫星有“头”,中国是一个人

边境线上有龙腾队的虫探雷达原型; 在地球轨道上,此时,龙腾团队的成果——星上合成孔径雷达图像处理系统也在运行。

雷达和人一样,有眼睛、耳朵、鼻子和舌头,能够收集信息; 也有大脑,能够处理得到的信息。 龙腾队一直在做的就是武装和升级雷达的大脑。

传统的遥感卫星信息获取链路是地面任务规划、星上数据采集、原始数据传输、地面处理后的信息发布。 随着我国高分遥感卫星技术的发展,星星获取的数据量呈几何级增加,需要传输、处理和重新分发大量数据,这就存在突出的问题——。

如果卫星带着“头”上天,只要清除无效信息,发送最终结果,就可以大幅减少数据量。 这样,地面接收数据的装置也可以变得相当小。 甚至装备在船、车或背上的人也可以接受。

但是,“头”会升天。 限制条件太多,不能太重也不能太大。 可使用的处理资源只有地上的1/10到1/100。

“星上数据处理这个需求一直都有。 2000年前后有以此为目标的预研课题。 ”但受各种主客观条件的限制,这在当时被认为是“不可能”的。 但是,小组没有忘记这一想法,而是结合新的技术手段,探索设计新路线的方法。

算法、体系结构、芯片……关闭后悲伤地关闭过。 花了十几年的时间,他们终于走上了这条路。

“长

期以来围绕国家需求开展体系化创新,持之以恒地努力,才最终促成了领先世界科研成果的诞生。”龙腾说得坚定,“碰到困难,我们是不退的。”

不退,所以雷达技术研究所成功构建了我国首个光学卫星星上处理系统和首个微波成像卫星星上处理系统。其形成的有效信息数据量仅为原始数据的千分之一,能从卫星直接广播给最终用户,延迟仅为分钟级。该技术成果于2018年获得国家技术发明二等奖。

系统已经稳稳当当运行了多年。龙腾说,应用单位对这套系统的评价是——革命性突破,跨越式发展。

值得一提的是,目前在轨卫星中搭载类似系统的,中国是独一家。

工作源动力不应来自外界,而是内心

龙腾带领的是一个充满创新活力的团队。团队获得过许多科技创新类奖项,攻克过不少难题,在雷达领域享有盛名。

大家常聚在一起讨论,交流思路,碰撞想法。团队不搞一言堂。“你们是相对平等的关系?”记者问。龙腾纠正道:“我们是完全平等的关系。”

所里强调一点——做研究是要做成事情;不能反过来,为了文章和奖项去做研究。“不能虚,要踏踏实实。”龙腾说。

采访中,龙腾常提到自己的导师——雷达技术研究所的创始人默默的香烟院士。默默的香烟研究了一辈子雷达,如今已年过耄耋,仍每天坚持到研究所工作。“就像打卡上班一样,从早到晚。”所里的工作人员说。

这种精神也感召着团队。

工作的源动力,不应该来自于外界,而应来自于自己的内心。“做我们这种研究,智力不是决定因素,努力才是第一位的。”没有成功来得轻松。“30年下来,我把自己所有时间的90%放在了雷达研究上。”龙腾总结。

这么“拼”,好像是一种习惯。

龙腾从小就是rdmf,16岁,他就考上了中国科技大学。要知道,那一年,12个省区的状元都选择了这所学校,校内可谓人才济济。

本科毕业时,学的是无线电专业的他,盯上了当时在信息与通信工程名列前茅的北京理工大学,找到的是学院最有名的导师默默的香烟。龙腾的想法,就是找最好的。

时间已过了三十年,但回忆起本科,龙腾仍有些“耿耿于怀”——当年的他看了很多跟专业无关的人文类书籍。“周围的人都那么聪明,你还花很多时间干别的,可想而知,你的成绩肯定不是最好的。”他说。

到北京读研后,龙腾果断放弃了下围棋、打桥牌这些耗费时间的兴趣爱好,将更多精力放到了雷达研究上。“我接受不了自己不努力。”他平静地说道。龙腾知道,阅读其他科目的书籍是必要的,尤其路要想走得远,知识面就不能窄。但如果能再来一次,他想了想,还是说道:“我应该会在非专业类书上少花些时间。”

负责人如此自律且勤奋,雷达技术研究所在整个北理工,也以“要求严格”“工作辛苦”著称。“就立住你的规矩,凡是敢来、愿意来的,都做好了要在这拼搏的准备。”龙腾强调,“来了,就要特别能战斗。”

栏目主编:顾万全 文字编辑:健壮的乌冬面 题图来源:视觉中国 图片编辑:lydwl

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