◎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)山體滑坡等次生災害。泥石流從山頂瀉下，將部分房屋、道路和地基嚴重沖毀，通往受災現(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。

　　除了被應用在救災中，在日常生活中，從預測風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”，那就是低空風切變。低空風切變是航空界公認的威脅民航飛機起飛和著陸安全的重要因素之一。

　　風切變會導致垂直運動的風突然加速，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)，導致飛行姿態(tài)不可控。

　　風切變的發(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)測預警一體化綜合解決方案，成為這一“機場殺手”的“克星”。

　　為了應對可能多發(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)、激光測風雷達、邊界層風廓線雷達、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、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切變?yōu)楹诵牡奶囟ㄎｋU天氣現(xiàn)象預警情報，提高機場相關(guān)工作人員應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，成功預警10余次發(fā)生在機場跑道上的風切變，顯著提升了民航機場航運安全的保障能力。

　　除了風切變，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)負責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、邊界層風廓線雷達、微波輻射計等裝備為主的云霧綜合觀測預警系統(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，有良好的觀測與預警預報效果。

　　讓天氣預報更準確

　　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、冰雹等強對流天氣的精準預測。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，導致無法進一步分析云活動的物理過程。

　　為了提高預報精度，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?；夭ǎ瑢⒂行岣邔妆┐箫L、暴雨、冰雹等災害性天氣的監(jiān)測預警能力。

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

　　中國航天科工二院二十三所相關(guān)負責人告訴記者，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，相控陣雷達天線的觀測精度較高，任何細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、冰雹、雷暴等災害性天氣的實時監(jiān)測，為防災減災提供有力支持。

　　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)負責人介紹，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，對災害天氣頻發(fā)的重點區(qū)域進行氣象災害警戒監(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)測和早期預警，為人工增雨作業(yè)提供準確的氣象信息。

　　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)射激光束探測目標位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。其工作原理是，向目標發(fā)射激光束，然后將接收到的從目標反射回來的信號與發(fā)射信號進行比較，進行適當處理后，即可獲得目標的有關(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。毫米波雷達精準度高、抗干擾能力強、探測距離遠、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，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、中國公路學會科技成果轉(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)了對目標高精度、遠距離的實時跟蹤。

　　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范蔚母咚傩旭偰繕诉M行監(jiān)測，擁堵場景下可對低速行駛目標進行探測、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、車道級導航、危險預警等功能。

　　讓安保工作更嚴密

　　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，無法滿足更高標準的安防需求。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)對人體的準確感知。

　　全天候、不間斷是安防雷達能夠滿足高標準安防需求的重要優(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，都能夠被其有效監(jiān)測出來，它還可以準確地測量出活動目標的速度、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，如大小車輛甚至是流浪動物。一旦可疑目標靠近或越過預設(shè)的安全邊界，安防系統(tǒng)便可即刻發(fā)出警報，啟動相應的安防措施。