記者從南信大了解到，南信能遙南京信息工程大學在多普勒激光雷達領域又有新突破。大激達科斷該校大氣物理學院教授夏海云研制的光雷感無30千米全天候非視域多功能激光雷達，在降雨、研再大霧等惡劣天氣，突破條件或是惡劣百姓彩票首頁遇到建筑物(wu)阻(zu)擋等(deng)情況下也(ye)可實現精準探(tan)測。相(xiang)關研究成(cheng)果于近期(qi)在國(guo)際著(zhu)名雜志《遙(yao)感》《光學快訊》上發表(biao)。下也(ye)

30千米全天候非視域多功能激光雷達

風雨無阻，惡劣天氣下也能正常探測

夏海云教授介紹，破國激光雷達作為新的外技大氣遙感手段正在蓬勃發展，精準的術壟大氣物理、化學、南信能遙生物參數探測，大激達科斷百姓彩票首頁對(dui)于(yu)數值天氣預報、光(guang)雷感無氣候模型改進、研再軍事環境預報、大(da)氣污染監(jian)測(ce)、生化氣體監(jian)控、機場風(feng)切變預警等具有重大(da)意義。團隊聚焦激(ji)光(guang)雷達(da)研發(fa)(fa)，尤其是提(ti)出高(gao)量子效率、低噪聲、全光(guang)纖集成紅外激(ji)光(guang)雷達(da)方案(an)，探索(suo)開辟出激(ji)光(guang)雷達(da)發(fa)(fa)展的新方向(xiang)。

此前，百姓彩票大廳在2022年，夏海云(yun)就曾(ceng)帶領(ling)團隊自主研(yan)發、具(ju)有國(guo)際領(ling)先水(shui)平的(de)多大氣(qi)參數探測(ce)激光(guang)雷(lei)達(da)(da)，并在我(wo)國(guo)西南地區，氣(qi)象條件最為復雜的(de)昆明長水(shui)國(guo)際機場部署應用。該雷(lei)達(da)(da)利(li)用極限靈敏(min)度探測(ce)技術(shu)對飛(fei)(fei)機起降(jiang)區間(jian)進行(xing)全時全域(yu)掃描探測(ce)，是世界水(shui)平探測(ce)距離最遠的(de)（30km）相干探測(ce)體制測(ce)風(feng)激光(guang)雷(lei)達(da)(da)，能夠精準探測(ce)并預(yu)警風(feng)切變、微(wei)下(xia)擊(ji)暴流、順風(feng)側風(feng)等干擾飛(fei)(fei)機飛(fei)(fei)行(xing)安(an)全的(de)危險天氣(qi)狀況，為飛(fei)(fei)機安(an)全起降(jiang)保駕護航。

降雨條件下形成和微波雷達探測互補

這一次，夏海云(yun)團隊的(de)技(ji)術再次升級(ji)，讓(rang)雷(lei)(lei)達在(zai)降雨(yu)(yu)、大(da)霧(wu)等惡劣(lie)天(tian)氣(qi)(qi)下(xia)也(ye)能實(shi)(shi)現遠距(ju)離、多大(da)氣(qi)(qi)參數激光(guang)雷(lei)(lei)達遙(yao)感。特別是在(zai)激光(guang)光(guang)束在(zai)被(bei)低空(kong)障礙物阻(zu)擋的(de)情況下(xia)，實(shi)(shi)現全域風(feng)場的(de)重(zhong)建。“舉個例(li)子(zi)，下(xia)雨(yu)(yu)天(tian)氣(qi)(qi)，雨(yu)(yu)水會阻(zu)擋我(wo)們的(de)視線。同樣(yang)受阻(zu)的(de)還(huan)有(you)雷(lei)(lei)達。傳統測風(feng)激光(guang)雷(lei)(lei)達由(you)于探(tan)(tan)測能力(li)有(you)限，難以(yi)適應各種復雜惡劣(lie)天(tian)氣(qi)(qi)條件下(xia)的(de)風(feng)場探(tan)(tan)測。我(wo)們通過江蘇菲(fei)沃泰納(na)(na)米科(ke)技(ji)股(gu)份有(you)限公司研制的(de)納(na)(na)米結構技(ji)術，在(zai)玻(bo)璃上(shang)做了一個疏(shu)水疏(shu)油(you)的(de)材料，讓(rang)油(you)污(wu)、水滴不會積(ji)在(zai)鏡片上(shang)，激光(guang)能夠(gou)順利打出去。這樣(yang)能更好地滿足各種條件下(xia)的(de)探(tan)(tan)測業務(wu)需(xu)求。”夏海云(yun)說。

已在多個機場投入使用，為低空經濟提供氣象保障

據(ju)悉，該雷達(da)(da)已經在(zai)(zai)昆明(ming)長水(shui)機(ji)(ji)場、廣州白云機(ji)(ji)場投入使用。在(zai)(zai)云南昆明(ming)長水(shui)機(ji)(ji)場連(lian)續9個月的觀測(ce)(ce)統計結果顯示(shi)：在(zai)(zai)降雨(yu)條件下(xia)，激光(guang)雷達(da)(da)10千米(mi)以(yi)上的探(tan)(tan)測(ce)(ce)概率達(da)(da)到了92.79%，有(you)效覆蓋了機(ji)(ji)場跑道。在(zai)(zai)實際驗證(zheng)中，該激光(guang)雷達(da)(da)可以(yi)捕捉(zhuo)到對流(liu)天氣(qi)產生的輻合和輻散氣(qi)流(liu)。微波雷達(da)(da)可以(yi)探(tan)(tan)測(ce)(ce)強降雨(yu)區(qu)域(yu)，距離分(fen)辨(bian)率為(wei)1km；而激光(guang)雷達(da)(da)可以(yi)實現強降雨(yu)外區(qu)域(yu)探(tan)(tan)測(ce)(ce)，距離分(fen)辨(bian)率30-150米(mi)，風切變時空分(fen)布和演變過程清晰可見。通過垂直廓線探(tan)(tan)測(ce)(ce)揭示(shi)了機(ji)(ji)場降水(shui)和風切變形成的機(ji)(ji)制(zhi)，為(wei)航空氣(qi)象極端(duan)事件預報奠定了基(ji)礎(chu)。

視域阻擋情況下的全域風場重建

值(zhi)得一(yi)提的(de)是，無論是在城(cheng)市的(de)高樓大廈之間，還是在崎嶇的(de)自然地形中(zhong)，即使(shi)在激光“看不見”、“照不到”的(de)情況下(xia)，該雷(lei)達也可以借助(zhu)人(ren)工智能技術(shu)建立(li)風場(chang)反演模型，準確(que)提供(gong)全域的(de)高時空分辨(bian)率探測(ce)數據。

例如，在外(wai)場(chang)(chang)(chang)實(shi)驗中，廣州白云機(ji)場(chang)(chang)(chang)由于(yu)機(ji)場(chang)(chang)(chang)塔臺、航站(zhan)樓和圍欄等低(di)空建筑物的(de)遮(zhe)擋，導致跑道缺(que)乏完整的(de)水平風(feng)場(chang)(chang)(chang)探測數據。基(ji)于(yu)深度學習(xi)方(fang)法，在6個月(yue)連(lian)續觀測數據的(de)基(ji)礎上，建立了(le)(le)非視域(yu)(yu)風(feng)場(chang)(chang)(chang)重建模型，實(shi)現了(le)(le)全(quan)(quan)域(yu)(yu)風(feng)場(chang)(chang)(chang)的(de)重建，誤(wu)差優于(yu)0.85m/s。這項工作(zuo)具有普適的(de)應用場(chang)(chang)(chang)景：比(bi)如無論是在城市的(de)高樓大廈之間，還是在崎(qi)嶇的(de)自然(ran)地形(xing)中，激光(guang)雷達(da)都能準確提(ti)供高時(shi)空分辨率全(quan)(quan)域(yu)(yu)風(feng)場(chang)(chang)(chang)情況(kuang)，為低(di)空經(jing)濟(ji)提(ti)供實(shi)時(shi)精準的(de)氣(qi)象保障(zhang)。

水平探測距離未來還將升級，打破該領域國外技術壟斷

團隊打破常規(gui)，徹底顛覆了(le)傳統(tong)激光(guang)(guang)(guang)(guang)雷(lei)達(da)(da)技(ji)術(shu)工藝——“我們不再單純依賴提(ti)高激光(guang)(guang)(guang)(guang)功(gong)率或者增大(da)(da)望遠(yuan)鏡面(mian)積的(de)傳統(tong)辦法，而是(shi)通(tong)過提(ti)高光(guang)(guang)(guang)(guang)量子探(tan)測(ce)效(xiao)率和系統(tong)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)效(xiao)率，來(lai)大(da)(da)幅提(ti)升激光(guang)(guang)(guang)(guang)雷(lei)達(da)(da)探(tan)測(ce)性(xing)能(neng)。”夏海云(yun)介紹，這(zhe)項技(ji)術(shu)完(wan)全(quan)自(zi)(zi)主研發，高性(xing)能(neng)紅外探(tan)測(ce)器、全(quan)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖激光(guang)(guang)(guang)(guang)器和高速(su)模數(shu)轉換(huan)采(cai)集(ji)卡等(deng)核(he)心(xin)部件均(jun)實現(xian)自(zi)(zi)主研制、自(zi)(zi)主可控，完(wan)全(quan)國(guo)產(chan)化(hua)，擁(yong)有自(zi)(zi)主知識(shi)產(chan)權。在(zai)與日本三菱、美國(guo)洛(luo)克希德馬丁等(deng)國(guo)際(ji)同類型(xing)雷(lei)達(da)(da)對(dui)比(bi)測(ce)試(shi)中(zhong)，團隊研制的(de)多大(da)(da)氣參(can)數(shu)探(tan)測(ce)激光(guang)(guang)(guang)(guang)雷(lei)達(da)(da)無論在(zai)風(feng)切變、湍流(liu)、順風(feng)預(yu)警等(deng)功(gong)能(neng)上，還是(shi)在(zai)時空分辨率、重量功(gong)耗等(deng)性(xing)能(neng)參(can)數(shu)上以及探(tan)測(ce)參(can)數(shu)多樣性(xing)上都(dou)超越(yue)了(le)國(guo)際(ji)同類產(chan)品，成(cheng)功(gong)打破該領域國(guo)外技(ji)術(shu)的(de)壟(long)斷，解決了(le)長期被(bei)發達(da)(da)國(guo)家制約的(de)“卡脖子”問(wen)題。

實習生 張亦寧

揚子晚報(bao)/紫牛新(xin)聞記者 楊(yang)甜子

校對 盛媛媛