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玉兔二號滿載而歸雷達(dá)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(dá)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(dá)。該雷達(dá)由2個(gè)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(dá)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(fù)有心人，中國科學(xué)家基于玉兔二號前3個(gè)月晝雷達(dá)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(rèn)識(shí)，翻開月球演化“日記”的全新一頁。
　　測月雷達(dá)的工作原理
　　測月雷達(dá)應(yīng)用了合成孔徑雷達(dá)技術(shù)。合成孔徑雷達(dá)的分辨率可達(dá)到1米以內(nèi)，航天器上的合成孔徑雷達(dá)因作用距離遠(yuǎn)，為獲得高分辨率，技術(shù)較為復(fù)雜。合成孔徑雷達(dá)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(dá)的探測伴隨月球車的移動(dòng)而進(jìn)行。當(dāng)月球車移動(dòng)時(shí)，測月雷達(dá)以收發(fā)天線共偏移點(diǎn)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(shí)會(huì)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(jìn)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(shí)間，橫坐標(biāo)為巡視器移動(dòng)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(shí)間計(jì)算出來。
　　雷達(dá)與傳感器那些不得不說的故事
　　雷達(dá)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(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)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(dá)是一種不用發(fā)射機(jī)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(dá)，有天線和靈敏度極高的接受裝置。無源雷達(dá)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(jī)的最小可檢測電子等。
　　但無論是哪種雷達(dá)，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(dá)最重要的組成部分。雷達(dá)具備傳感器的所有功能，但不僅僅只是傳感器。雷達(dá)是一個(gè)系統(tǒng)，傳感器只是系統(tǒng)中的一個(gè)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(jì)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(dá)傳感器的應(yīng)用
　　除了探測月亮以外，雷達(dá)傳感器還有更多貼近我們?nèi)粘Ｉ畹淖饔?。比如在機(jī)載、艦載、基地雷達(dá)等方面去對目標(biāo)進(jìn)行檢測和成像，在日常生活層面我們可以借助雷達(dá)傳感器去實(shí)現(xiàn)天氣預(yù)報(bào)、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(dá)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(jì)算能力不斷增強(qiáng)的芯片，雷達(dá)的感知功能日益強(qiáng)大。
　　雷達(dá)傳感器可以在許多應(yīng)用場景出現(xiàn)。比如，毫米波雷達(dá)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(shí)現(xiàn)防撞預(yù)警。雷達(dá)在居家、智能大廈、自動(dòng)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(dá)傳感器的不斷發(fā)展，雷達(dá)技術(shù)在很多智能設(shè)備以及電子產(chǎn)品當(dāng)中都進(jìn)行了很多應(yīng)用。
　　目前，雷達(dá)傳感器通過結(jié)合不同傳感器的優(yōu)勢和特性實(shí)現(xiàn)了更加可靠的判斷，也有很多科研人員開始對雷達(dá)和視頻傳感進(jìn)行結(jié)合，這樣一來就可以更加可靠的實(shí)現(xiàn)避障等功能。未來我們還將會(huì)看到越來越多的雷達(dá)傳感與人工智能之間所進(jìn)行的應(yīng)用。

（文章來源：儀表網(wǎng)）

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