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中国的雷达有多牛?能在数公里外测出单只昆虫

发布日期:2020-06-09  作者:admin  来源:未知
 

让雷达看到几千米以外的虫子,让卫星把“大脑”带到天堂。

他和他的团队想出了国外意想不到的雷达。

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龙腾:杰出教授,教授,北京工业大学党委常委、副校长,教育部长江学者。他长期从事雷达和新系统实时信息处理领域的研究工作,发表了2篇学术著作和130多篇SCI检索论文。领导和授权50多项发明专利;获国家技术发明奖二等奖(排名第一)、国防和军队科技成果一等奖、二等奖、三等奖共8项,2019年获何梁和李基金会科技进步奖,2020年获“国家创新一等奖”。他曾任中国电子学会信号处理分会主席、中国电子学会会员、英国IET院士和美国乔春明院士。

受访者提供了照片。

本报记者张盖伦

江,云南。一架机载昆虫生物迁移探测雷达正在监测从缅甸飞来的草地夜蛾。

这是北京工业大学雷达技术研究所研制的第一台Ku波段高分辨率全极化昆虫探测雷达样机。它可以测量几公里外一只昆虫的体长、重量、飞行角度和翅膀幅度。

“全世界的雷达都不能做到这一点。”6月4日,龙腾在接受《科技日报》记者采访时,满怀信心和兴奋地提到了雷达。

龙腾是北京工业大学副校长、雷达技术研究所所长,也是中国雷达信息处理领域的学术带头人之一。他说得很快,但是他的思维很清晰,他很少需要停下来思考他的话。谈到雷达,他已经研究了30年,没有什么失误。

不久前,龙腾获得了国家创新与竞赛奖章。创新是龙腾乃至北方工学院雷达技术研究团队血液中流淌的东西。"我们一直鼓励自由探索。"龙腾强调。

数千米的昆虫识别为农业害虫的预防和控制提供支持

1989年龙腾进入北京工业大学时,中国的雷达技术还比较落后。“当时,我们看到了外国提出的新想法和新机制,感到很惊讶,好像我们永远赶不上它们。”龙腾说,“但是现在,我们基本上可以想到国外的事情。但是我们想到的许多事情在国外都没有想到过。”

一个典型的例子是该小组正在开发的昆虫探测雷达。

该雷达能在几公里外分辨出单个昆虫的种类,为我国农业害虫的防治提供基础支持。

一个有着悠久历史的雷达研究所怎么能想到低头与昆虫“竞争”?这是六年前开始的。

当天龙腾回到研究所时,工作人员告诉他,中国农业科学院的吴孔明院士来访,并留下了名片。龙腾对此表示怀疑:一个大院士怎么能连招呼都不打就来这里?

他上网查了一下,发现有一个真人。他迅速拨通了电话。原来,吴孔明想成为一个监视昆虫活动的雷达。他知道北方技术研究所开发的雷达的水平。这两个单位只隔着一条路,所以他径直来到你的门前。吴孔明一直想知道三件事:昆虫什么时候起飞;昆虫是如何飞行的?当昆虫迁徙时,天空中有很多层。它们是如何形成层的?

传统的昆虫探测雷达可以探测昆虫群。但是龙腾想要做的是检测一只昆虫。

虫子这么小,怎么能认出几千米外的“敌人”呢?如果使用传统方法,要在这样的距离达到毫米级测量精度,雷达带宽必须达到150千兆赫,这是现有雷达技术无法做到的。

该团队选择了“曲线救国”——间接检测。一个普通的四雷达,包括一个天线长度为2.5米的相控阵雷达和三个天线长度为2.5米的多频全极化雷达,把一只虫子锁在一起。

龙腾做着手势,尽力用p

基于这一众所周知的常识,该团队提出了一种新的机制,并开辟了一个新的应用空间。

然而,这种想法太新了,人们不得不为此担心。在项目申请之初,甚至连原则都被拒绝了。这个团队捕了一年的虫子,在微波暗室里验证了这个原理。后来,我又去了野外一年,证实离开实验室环境是可以的。2017年,昆虫探测雷达最终被批准为国家重大研究仪器设备开发项目。

让卫星把“大脑”带到中国唯一的天堂

在边境上,有一个龙腾团队的昆虫探测雷达的原型。在地球轨道上,此时此刻,龙腾团队研发的——机载合成孔径雷达成像处理系统也在运行。

雷达和人类一样,有眼睛、耳朵、嘴巴、鼻子和舌头,可以收集信息。它还有一个大脑,可以处理它获得的信息。龙腾团队一直在做的是装备和升级雷达的大脑。

传统的遥感卫星信息获取链接是地面任务规划、机载数据获取、原始数据下载和向用户分发地面处理信息。随着中国高分数遥感卫星技术的发展,机载数据量呈几何级数增长。大量数据需要传输、处理和重新分配,这有一个突出的问题:——速度慢。

如果卫星能把它的“大脑”带到天堂,它就能消除无效信息,只需要传送最终结果,而且数据量可以大大减少。这样,地面接收装置也可以小得多。一艘船,一辆汽车,甚至一个背着设备的人都可以接收它。

然而,“大脑”在天堂,有太多的限制,不能太重或太大。可用的处理资源只有地面的1/10到1/100。

“对车载数据处理的需求一直存在。大约在2000年,我们将有一个针对这一点的预研究项目。”然而,由于各种主观和客观条件,这在当时被认为是“不可能的”。然而,团队并没有忘记这个想法,而是一直在努力前进,并通过结合新的技术手段来设计新的路线。

算法、架构、芯片……很难关闭。十多年后,他们终于熬过来了。

“很久以来,围绕国家需求进行的系统创新和持续努力最终导致了世界领先的科学研究成果的诞生。”龙腾坚定地说:“遇到困难,我们不会退缩。”

为此,雷达技术研究所成功构建了中国首个光学卫星星载处理系统和首个微波成像卫星星载处理系统。它产生的有效信息数据量只有原始数据的千分之一,并且可以从卫星直接广播给终端用户,延迟只有几分钟。这项技术成果获得了2018年国家技术发明二等奖。

该系统已稳定运行多年。龙腾表示,应用单位对该系统的评价是一个革命性的突破和跨越式发展。

值得一提的是,中国是唯一一个在轨道上携带类似系统的国家。

工作的动力不应该来自外部,而是来自内部。

龙腾领导着一支充满创新和活力的团队。该团队赢得了许多科技创新奖项,克服了许多难题,在雷达领域享有良好的声誉。

人们经常聚在一起讨论、交流想法和碰撞想法。这个团队不能用一个声音说话。“你和相对平等的人有关系吗?”记者问道。龙腾纠正道:“我们完全平等。”

该研究所强调——研究是为了完成事情。不要反过来,为文章和奖项做研究。“你不可能是空的。你必须坚定不移。”龙腾说道。

在采访中,龙腾经常提到他的导师毛院士,——雷达技术研究所的创始人。毛可儿一生都在研究雷达。现在他老了,仍然坚持每天在研究所工作。“就像从早到晚打卡一样。”研究所的工作人员说。

这种精神也激励着团队。

工作的动力不应该来自外界,而应该来自自己的内心。"智力不是我们研究的决定性因素,努力工作是第一位的."没有成功是容易的。"在过去的30年里,我将90%的时间用于雷达研究."龙腾总结。

这种“拼写”

龙腾从小就是一个学生欺负者。16岁时,他被中国科技大学录取。你知道,那一年,12个省、自治区的顶尖学者都选择了这所人才济济的学校。

当他从本科毕业时,他学习无线电。他盯上了当时走在信息通信工程前沿的北京工业大学,找到了该校最著名的教师毛。龙腾的想法是找到最好的。

三十年过去了,但回顾他的本科学习,龙腾仍然有一些“苦涩的感觉”——,当他阅读许多与他的专业无关的人文书籍。“你周围的人都很聪明,你会花很多时间做其他事情。可以想象,你的成绩肯定不是最好的。”他说。

在北京学习后,龙腾毅然放弃了耗时的围棋和桥牌爱好,将更多精力投入到雷达研究中。"我不能接受不努力工作。"他平静地说。龙腾知道阅读其他学科的书籍是必要的,尤其是如果你想走得更远,你不能缩小你的知识范围。但是如果他能再做一次,他想了一会儿说,“我应该少花点时间在非专业书籍上。”

负责人非常自律和勤奋。雷达技术研究所也因其“严格的要求”和“努力工作”而闻名于整个北方理工学院。“只要遵守你的规则。谁敢来,谁愿意来,谁就准备在这里战斗。”龙腾强调,“当你来的时候,你一定要特别能打。”


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