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玉兔二號滿載而歸 雷達傳感器大顯神通
2020-09-09
最近非常流行一句話：一起去爬山嗎？相信大家都聽過。近日，玉兔二號攜帶雷達一起“爬山”已經(jīng)不單單是一句玩笑話了。
為探測人類向往已久的月表淺層結(jié)構(gòu)，中國科學(xué)家在玉兔二號上搭載了測月雷達。該雷達由2個頻率通道組成，其中高頻通道探測深度約50米，用于探測月壤及其下伏濺射物的高分辨結(jié)構(gòu)，低頻通道探測深度可達約500米，用于探測可能存在的厚層狀濺射角礫巖層和玄武巖層等結(jié)構(gòu)。功夫不負有心人，中國科學(xué)家基于玉兔二號前3個月晝雷達探測數(shù)據(jù)，獲得月球背面著陸區(qū)月壤和淺層結(jié)構(gòu)的重要發(fā)現(xiàn)和認識，翻開月球演化“日記”的全新一頁。
測月雷達的工作原理
測月雷達應(yīng)用了合成孔徑雷達技術(shù)。合成孔徑雷達的分辨率可達到1米以內(nèi)，航天器上的合成孔徑雷達因作用距離遠，為獲得高分辨率，技術(shù)較為復(fù)雜。合成孔徑雷達主要用于航空測量、航空遙感、衛(wèi)星海洋觀測、航天偵察、圖像匹配制導(dǎo)等。
測月雷達的探測伴隨月球車的移動而進行。當(dāng)月球車移動時，測月雷達以收發(fā)天線共偏移點的方式工作，通過發(fā)射天線往月面下發(fā)射脈沖電磁波信號，電磁波信號在月壤或月巖中遇到分層等介電常數(shù)不連續(xù)的目標(biāo)時會發(fā)生后向反射和散射，形成回波，被接收天線接收。科學(xué)家只需對接收到的回波信號進行處理，就可獲得一副地下目標(biāo)的剖面圖像。獲得的連續(xù)剖面圖像的縱坐標(biāo)為電磁波的雙程傳播時間，橫坐標(biāo)為巡視器移動的距離。電磁波的傳播速度確定后，探測深度就可由雙程傳播時間計算出來。
雷達與傳感器那些不得不說的故事
雷達是利用電磁波探測目標(biāo)的電子設(shè)備。通過發(fā)射電磁波對目標(biāo)進行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。
其中無源雷達是一種不用發(fā)射機發(fā)射能量而靠接受溫?zé)嵛矬w或他源反射的微波能量探測目標(biāo)的雷達，有天線和靈敏度極高的接受裝置。無源雷達鑒別目標(biāo)的能力，主要取決于目標(biāo)之間的表面溫差和目標(biāo)的反射系數(shù)，天線波束與目標(biāo)之間的入射余角，無線極化和波束寬度與接受機的最小可檢測電子等。
但無論是哪種雷達，都必須具有接收和感應(yīng)信號的功能，那就一定有感應(yīng)器并傳遞信號。所以傳感器是雷達最重要的組成部分。雷達具備傳感器的所有功能，但不僅僅只是傳感器。雷達是一個系統(tǒng)，傳感器只是系統(tǒng)中的一個組件。
據(jù)了解，2010-2019年期間，全球傳感器市場一直保持快速增長，隨著經(jīng)濟環(huán)境的持續(xù)好轉(zhuǎn)，市場對傳感器的需求將不斷增多，到2018年全球傳感器行業(yè)市場規(guī)模增長至2059億美元，同比增長5.3%。初步測算2019年全球傳感器行業(yè)市場規(guī)模近2265億美元，同比增長10.0%。
雷達傳感器的應(yīng)用
除了探測月亮以外，雷達傳感器還有更多貼近我們?nèi)粘Ｉ畹淖饔谩１热缭跈C載、艦載、基地雷達等方面去對目標(biāo)進行檢測和成像，在日常生活層面我們可以借助雷達傳感器去實現(xiàn)天氣預(yù)報、交通管控、資源勘查等等很多的應(yīng)用。近些年隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，使得很多雷達的尺寸、功耗都在大幅下降，毫米波、超寬帶技術(shù)和多發(fā)多收的使用，結(jié)合創(chuàng)新的信號處理技術(shù)和計算能力不斷增強的芯片，雷達的感知功能日益強大。
雷達傳感器可以在許多應(yīng)用場景出現(xiàn)。比如，毫米波雷達就已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車輔助駕駛領(lǐng)域，用以檢測行人和前車，實現(xiàn)防撞預(yù)警。雷達在居家、智能大廈、自動駕駛以及可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域也有很多潛在的應(yīng)用。當(dāng)前隨著新型低功耗、小型雷達傳感器的不斷發(fā)展，雷達技術(shù)在很多智能設(shè)備以及電子產(chǎn)品當(dāng)中都進行了很多應(yīng)用。
目前，雷達傳感器通過結(jié)合不同傳感器的優(yōu)勢和特性實現(xiàn)了更加可靠的判斷，也有很多科研人員開始對雷達和視頻傳感進行結(jié)合，這樣一來就可以更加可靠的實現(xiàn)避障等功能。未來我們還將會看到越來越多的雷達傳感與人工智能之間所進行的應(yīng)用。
為探測人類向往已久的月表淺層結(jié)構(gòu)，中國科學(xué)家在玉兔二號上搭載了測月雷達。該雷達由2個頻率通道組成，其中高頻通道探測深度約50米，用于探測月壤及其下伏濺射物的高分辨結(jié)構(gòu)，低頻通道探測深度可達約500米，用于探測可能存在的厚層狀濺射角礫巖層和玄武巖層等結(jié)構(gòu)。功夫不負有心人，中國科學(xué)家基于玉兔二號前3個月晝雷達探測數(shù)據(jù)，獲得月球背面著陸區(qū)月壤和淺層結(jié)構(gòu)的重要發(fā)現(xiàn)和認識，翻開月球演化“日記”的全新一頁。
測月雷達的工作原理
測月雷達應(yīng)用了合成孔徑雷達技術(shù)。合成孔徑雷達的分辨率可達到1米以內(nèi)，航天器上的合成孔徑雷達因作用距離遠，為獲得高分辨率，技術(shù)較為復(fù)雜。合成孔徑雷達主要用于航空測量、航空遙感、衛(wèi)星海洋觀測、航天偵察、圖像匹配制導(dǎo)等。
測月雷達的探測伴隨月球車的移動而進行。當(dāng)月球車移動時，測月雷達以收發(fā)天線共偏移點的方式工作，通過發(fā)射天線往月面下發(fā)射脈沖電磁波信號，電磁波信號在月壤或月巖中遇到分層等介電常數(shù)不連續(xù)的目標(biāo)時會發(fā)生后向反射和散射，形成回波，被接收天線接收。科學(xué)家只需對接收到的回波信號進行處理，就可獲得一副地下目標(biāo)的剖面圖像。獲得的連續(xù)剖面圖像的縱坐標(biāo)為電磁波的雙程傳播時間，橫坐標(biāo)為巡視器移動的距離。電磁波的傳播速度確定后，探測深度就可由雙程傳播時間計算出來。
雷達與傳感器那些不得不說的故事
雷達是利用電磁波探測目標(biāo)的電子設(shè)備。通過發(fā)射電磁波對目標(biāo)進行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。
其中無源雷達是一種不用發(fā)射機發(fā)射能量而靠接受溫?zé)嵛矬w或他源反射的微波能量探測目標(biāo)的雷達，有天線和靈敏度極高的接受裝置。無源雷達鑒別目標(biāo)的能力，主要取決于目標(biāo)之間的表面溫差和目標(biāo)的反射系數(shù)，天線波束與目標(biāo)之間的入射余角，無線極化和波束寬度與接受機的最小可檢測電子等。
但無論是哪種雷達，都必須具有接收和感應(yīng)信號的功能，那就一定有感應(yīng)器并傳遞信號。所以傳感器是雷達最重要的組成部分。雷達具備傳感器的所有功能，但不僅僅只是傳感器。雷達是一個系統(tǒng)，傳感器只是系統(tǒng)中的一個組件。
據(jù)了解，2010-2019年期間，全球傳感器市場一直保持快速增長，隨著經(jīng)濟環(huán)境的持續(xù)好轉(zhuǎn)，市場對傳感器的需求將不斷增多，到2018年全球傳感器行業(yè)市場規(guī)模增長至2059億美元，同比增長5.3%。初步測算2019年全球傳感器行業(yè)市場規(guī)模近2265億美元，同比增長10.0%。
雷達傳感器的應(yīng)用
除了探測月亮以外，雷達傳感器還有更多貼近我們?nèi)粘Ｉ畹淖饔谩１热缭跈C載、艦載、基地雷達等方面去對目標(biāo)進行檢測和成像，在日常生活層面我們可以借助雷達傳感器去實現(xiàn)天氣預(yù)報、交通管控、資源勘查等等很多的應(yīng)用。近些年隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，使得很多雷達的尺寸、功耗都在大幅下降，毫米波、超寬帶技術(shù)和多發(fā)多收的使用，結(jié)合創(chuàng)新的信號處理技術(shù)和計算能力不斷增強的芯片，雷達的感知功能日益強大。
雷達傳感器可以在許多應(yīng)用場景出現(xiàn)。比如，毫米波雷達就已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車輔助駕駛領(lǐng)域，用以檢測行人和前車，實現(xiàn)防撞預(yù)警。雷達在居家、智能大廈、自動駕駛以及可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域也有很多潛在的應(yīng)用。當(dāng)前隨著新型低功耗、小型雷達傳感器的不斷發(fā)展，雷達技術(shù)在很多智能設(shè)備以及電子產(chǎn)品當(dāng)中都進行了很多應(yīng)用。
目前，雷達傳感器通過結(jié)合不同傳感器的優(yōu)勢和特性實現(xiàn)了更加可靠的判斷，也有很多科研人員開始對雷達和視頻傳感進行結(jié)合，這樣一來就可以更加可靠的實現(xiàn)避障等功能。未來我們還將會看到越來越多的雷達傳感與人工智能之間所進行的應(yīng)用。
（文章來源：儀表網(wǎng)）
TAGS : 傳感器
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