◎本報記者 都 芃

　　上周，特大暴雨突然來襲，重慶市萬州區(qū)長灘鎮(zhèn)降下了該區(qū)1956年有完整氣象記錄以來的最大暴雨，引發(fā)山體滑坡等次生災(zāi)害。泥石流從山頂瀉下，將部分房屋、道路和地基嚴(yán)重沖毀，通往受災(zāi)現(xiàn)場的必經(jīng)之路也多有塌方，且有落石阻擋。盡管如此，多方救援力量克服困難全力營救受困者，救援人員使用雷達生命探測儀、音視頻生命探測儀等設(shè)備確定失蹤群眾位置。

　　除了被應(yīng)用在救災(zāi)中，在日常生活中，從預(yù)測風(fēng)云變幻到讓汽車自動駕駛，都離不開雷達的助力。

　　讓飛機起降更安全

　　在民航機場，有一種詭異的天氣現(xiàn)象，因其帶來的危害巨大，被稱為“機場殺手”，那就是低空風(fēng)切變。低空風(fēng)切變是航空界公認(rèn)的威脅民航飛機起飛和著陸安全的重要因素之一。

　　風(fēng)切變會導(dǎo)致垂直運動的風(fēng)突然加速，產(chǎn)生極強的下降氣流。一旦飛機飛入該氣流，就會迅速進入失速狀態(tài)，導(dǎo)致飛行姿態(tài)不可控。

　　風(fēng)切變的發(fā)生季節(jié)和出現(xiàn)時間沒有固定的規(guī)律可循，無論是在強雷暴等強對流天氣，還是在弱雷暴、云雨大風(fēng)天氣，甚至在看似萬里無云的晴天，它都有可能出現(xiàn)。而3公里以下，尤其是600米以下的低空，更是風(fēng)切變的頻發(fā)區(qū)域。

　　在不久前舉辦的第十屆世界雷達博覽會上，中國航天科工二院二十三所展示的低空安全監(jiān)測預(yù)警一體化綜合解決方案，成為這一“機場殺手”的“克星”。

　　為了應(yīng)對可能多發(fā)的危險天氣并減少其對機場安全運行造成的影響，中國航天科工二院二十三所工作人員將自動氣象觀測系統(tǒng)、激光測風(fēng)雷達、邊界層風(fēng)廓線雷達、多普勒天氣雷達等多種氣象探測設(shè)備協(xié)同組網(wǎng)，構(gòu)建了我國第一個高精度、高時空分辨、高數(shù)據(jù)獲取的機場風(fēng)場探測裝置。其能夠以多種探測方式獲取綜合的探測數(shù)據(jù)，對機場范圍內(nèi)以及機場周邊區(qū)域的風(fēng)、雨、云等氣象要素和天氣現(xiàn)象進行實時監(jiān)測，并通過提前輸出以風(fēng)切變?yōu)楹诵牡奶囟ㄎｋU天氣現(xiàn)象預(yù)警情報，提高機場相關(guān)工作人員應(yīng)急處置和保障飛行器安全的能力。依照該方案設(shè)計的試驗樣機在天津濱海機場安裝后，成功預(yù)警10余次發(fā)生在機場跑道上的風(fēng)切變，顯著提升了民航機場航運安全的保障能力。

　　除了風(fēng)切變，低云、霧等造成的低能見度天氣，也是影響民航飛行安全的重要因素。

　　中國航天科工二院二十三所相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴科技日報記者，該所通過與民航空管部門合作，已經(jīng)在大連周水子國際機場，構(gòu)建了以毫米波云霧雷達、邊界層風(fēng)廓線雷達、微波輻射計等裝備為主的云霧綜合觀測預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)對于機場本場形成的輻射霧以及霧的平流現(xiàn)象，有良好的觀測與預(yù)警預(yù)報效果。

　　讓天氣預(yù)報更準(zhǔn)確

　　除了能夠?qū)C場小范圍內(nèi)的天氣進行實時監(jiān)測，在更大范圍的時空尺度上，雷達同樣可以為氣象預(yù)測提供巨大幫助。人們手機中每天收到的精確到小時，甚至分鐘的天氣預(yù)報，背后就有天氣雷達的功勞。

　　天氣雷達通過發(fā)射電磁波照射大氣中的水粒子，能夠?qū)崿F(xiàn)對雷暴、大風(fēng)、冰雹等強對流天氣的精準(zhǔn)預(yù)測。目前，我國已經(jīng)部署了200余部天氣雷達，單部雷達的有效觀測半徑超過200公里，在我國人口密集的中東部地區(qū)已經(jīng)基本實現(xiàn)無死角覆蓋。

　　此前的天氣雷達多采用單偏振多普勒雷達，通常發(fā)射單一的水平偏振波。其一大缺陷是無法識別云內(nèi)降水粒子的相態(tài)，不能分辨產(chǎn)生回波的是水滴、雪花、冰粒還是混合粒子，導(dǎo)致無法進一步分析云活動的物理過程。

　　為了提高預(yù)報精度，目前我國氣象部門正在對現(xiàn)有的天氣雷達進行雙偏振改造，經(jīng)過改造的雙偏振天氣雷達，能夠更加準(zhǔn)確地描述降水粒子的尺寸和形狀、降水類型及分布情況，更好地識別氣象回波，濾除異常回波，將有效提高對雷暴大風(fēng)、暴雨、冰雹等災(zāi)害性天氣的監(jiān)測預(yù)警能力。

　　在極端天氣頻發(fā)的區(qū)域，還有更多類型雷達被應(yīng)用于快速氣象信息探測，為防災(zāi)減災(zāi)提供數(shù)據(jù)支持。

　　中國航天科工二院二十三所相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，常規(guī)的多普勒天氣雷達掃描單位區(qū)域需要6分鐘，而該所研制的X波段相控陣天氣雷達只需要1分半鐘就可以完成一次掃描，能夠更快地捕捉到天氣要素的變化。與此同時，相控陣?yán)走_天線的觀測精度較高，任何細(xì)小的氣象要素變化都逃不過它的“雙眼”。其不僅可以被用于降水觀測，還能實現(xiàn)對龍卷風(fēng)、冰雹、雷暴等災(zāi)害性天氣的實時監(jiān)測，為防災(zāi)減災(zāi)提供有力支持。

　　一旦伏旱發(fā)生，為緩解高溫和旱情，氣象部門就要抓住有利天氣條件及時開展人工增雨作業(yè)。要實施人工增雨，離不開對云情況的觀測，而毫米波測云雷達是目前實現(xiàn)云精細(xì)化探測的最有效裝備之一。中國航天科工二院二十三所相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，他們在毫米波測云雷達基礎(chǔ)上研發(fā)出的毫米波測云儀，可以垂直探測15公里范圍內(nèi)的云量、云狀信息，對災(zāi)害天氣頻發(fā)的重點區(qū)域進行氣象災(zāi)害警戒監(jiān)測，對局部地區(qū)的對流天氣進行高分辨率、高精度的實時監(jiān)測和早期預(yù)警，為人工增雨作業(yè)提供準(zhǔn)確的氣象信息。

　　讓輔助駕駛更可靠

　　如今，新能源汽車往往有不同級別的輔助駕駛功能，這一功能的實現(xiàn)同樣有賴于被安裝在車輛上的雷達。

　　車輛雷達通常采用激光雷達或毫米波雷達。激光雷達是通過發(fā)射激光束探測目標(biāo)位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。其工作原理是，向目標(biāo)發(fā)射激光束，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號與發(fā)射信號進行比較，進行適當(dāng)處理后，即可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息。

　　激光雷達的特點是精度高、穩(wěn)定性強，但激光雷達只能通過發(fā)射激光束進行探測，因此其探測范圍有限，且在雨、雪、霧霾、沙塵暴等惡劣天氣發(fā)生時，使用效果會大打折扣。

　　激光雷達的缺點，恰好是毫米波雷達的優(yōu)點。毫米波雷達精準(zhǔn)度高、抗干擾能力強、探測距離遠(yuǎn)、探測范圍廣，并且能夠全天候工作，在惡劣天氣下使用效果也不會受到影響。

　　當(dāng)然，毫米波雷達也有“先天不足”，其探測距離受到頻段的制約，想要探得足夠遠(yuǎn)，就必須使用高頻段雷達。

　　不久前，河北交通投資集團有限公司、北京理工大學(xué)、中國公路學(xué)會科技成果轉(zhuǎn)化中心在北京聯(lián)合發(fā)布了新一代94GHz高頻高性能超距毫米波雷達。該成果由河北交通投資集團有限公司聯(lián)合北京理工大學(xué)教授毛二可創(chuàng)新團隊研發(fā)，其將毫米波雷達的探測距離提升到1200米以上，實現(xiàn)了對目標(biāo)高精度、遠(yuǎn)距離的實時跟蹤。

　　毛二可創(chuàng)新團隊介紹，新發(fā)布的超距毫米波雷達不受場景應(yīng)用限制，可以全天候超視距感知交通狀態(tài)，能夠?qū)φＢ范蔚母咚傩旭偰繕?biāo)進行監(jiān)測，擁堵場景下可對低速行駛目標(biāo)進行探測、可以對重點車輛進行跟蹤，對危險駕駛行為進行監(jiān)測和預(yù)警，還能夠?qū)崿F(xiàn)全域事件檢測及事故智能跟蹤等，實現(xiàn)智慧高速全天時、全天候、全路段實時監(jiān)控，為交通出行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

　　除此之外，該毫米波雷達還有望進一步提升我國車路協(xié)同融合感知能力。當(dāng)服務(wù)于智能網(wǎng)聯(lián)車輛時，該雷達能夠以超低時延將雷達探測數(shù)據(jù)發(fā)送至車端，協(xié)助L3、L4級智能網(wǎng)聯(lián)車輛提高周邊態(tài)勢感知和分析能力，實現(xiàn)避碰、車道級導(dǎo)航、危險預(yù)警等功能。

　　讓安保工作更嚴(yán)密

　　有一類雷達在日常生活中并不起眼，但隨處可見，其一直在默默守護著人們的生命財產(chǎn)安全，它就是安防雷達。

　　安防雷達是近年來雷達產(chǎn)業(yè)新興的發(fā)展方向之一。傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)主要依賴于視頻監(jiān)控、紅外攝像、振動電纜等，但其對不同環(huán)境的適應(yīng)能力較差，容易受到天氣影響，并且防護范圍有限，無法滿足更高標(biāo)準(zhǔn)的安防需求。安防雷達則有效規(guī)避了上述缺點，真正做到了“無死角”地安全守護。

　　安防雷達多采用毫米波雷達，得益于毫米波的特性，其能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的人體檢測與追蹤。除此之外，高頻率的毫米波信號能夠穿透一定厚度的物體，實現(xiàn)對人體的準(zhǔn)確感知。

　　全天候、不間斷是安防雷達能夠滿足高標(biāo)準(zhǔn)安防需求的重要優(yōu)勢。不同于傳統(tǒng)雷達容易受到外界環(huán)境的影響，以毫米波為主的安防雷達無論是在白天還是在夜晚，無論是在雨天還是在雪天，都能夠保持較好的檢測水平。

　　同時，毫米波安防雷達還具有體積小、重量輕、可靠性高以及抗干擾性強等優(yōu)點，凡是在雷達波覆蓋區(qū)域內(nèi)活動的目標(biāo)，都能夠被其有效監(jiān)測出來，它還可以準(zhǔn)確地測量出活動目標(biāo)的速度、方位等相關(guān)信息，為安保人員提供更多的數(shù)據(jù)參考。

　　不僅可以監(jiān)測人員，安防雷達還可以實現(xiàn)周界防護和入侵檢測。將雷達模塊安裝在建筑物或圍墻上，其能夠監(jiān)控周邊區(qū)域內(nèi)的多數(shù)運動目標(biāo)，如大小車輛甚至是流浪動物。一旦可疑目標(biāo)靠近或越過預(yù)設(shè)的安全邊界，安防系統(tǒng)便可即刻發(fā)出警報，啟動相應(yīng)的安防措施。