军事天地
雷达是一种利用电磁波探测目标的一种电子设备。问世80多来,在军用和民用领域已获得广泛应用,在电子技术迅速发展的今天,如何让传统雷达焕发新的战斗力生机呢?国防科技大学电子科学学院智能感知系以服务备战打仗为鲜明导向,不断挖掘雷达技术潜力,取得一系列创新成果。今年3月被评“全军科技工作先进单位”。
用雷达探测地雷
某地演训场,铁甲轰鸣,硝烟弥漫,一场实兵对抗演习激战犹酣。
突然,“红方”凌厉的攻势被阻滞,“敌”防御阵地前布有反坦克地雷。
此时,早已严阵以待的工兵排雷分队接到“火速前往排雷”的命令,5辆新型地雷探测车迅速前出,如 “变形金刚”般张开探测臂、调整天线位置,车上警报装置随即发出 “嘀、嘀、嘀!”的报警声。
“发现地雷!”5辆地雷探测车放慢速度,对雷场情况 收集处理,不一会,前方区域的地雷坐标、深度、成像画面及数量便出现在显示器上,工兵分队迅速标定出避开地雷的多条安全行进路线。
短短几分钟,铁甲再次“吼叫”,沿着标定的安全路线越过雷区,向纵深挺进!
“用这种新型地雷探测车,探雷既快又准。”部队官兵如此评价。这种新型地雷探测车,就是国防科技大学研制成功列装部队的。
地雷虽然是一种普通武器,依然是现代战争中的“狠角色”,不仅对人员、装备具有直接杀伤力,而且让装甲部队陷入地雷阵迟滞不前而成为“活靶子”。传统探雷方法主要采用探雷针、探雷器,效率低、危险性大。
10多年前,该系周智敏教授等专家在部队调研中,发现部队官兵迫切渴望新探雷装备。于是萌生了用雷达推测地雷的想法,解决部队的急需。
“用雷达探测地雷?能行吗?”“这跨界也跨得太大了吧?”当时,许多人认为不可能。周智敏对王建等团队成员说:“创新就是要把‘不可能‘变成’可能’,只要是部队有需求,再难,我们也要干!”
很快,一个地雷探测车的研制技术方案迅速形成。有关部门听闻后,当即表示给予立项支持,要求尽快完成研制任务。
用雷达探测地雷,原理看似简单,实现起来却相当困难。因为地雷探测车要在战场复杂地形中探雷,车辆行进和颠簸会对天线发射和接收电磁波产生影响,造成信号衰减。地雷埋在地下,类型不同,形状各异,如何确保成像分辨率和参数精度?怎样使天线与地面始终处于最佳角度?……面对这些难题,周智敏还是那句话:部队有需求,再难也要干!
经过团队顽强攻关,他们一系列技术难题,搬开前进道路上的一个个“绊脚石”,设计出可根据载荷量和侦察任务进行重构和灵活配置的雷达系统。为按时完成型号研制任务,他们一边与国防工业部门协调地雷探测车制造生产,一边组织开展试验验证,对不同地域、气候、环境、天气,以及地雷类型、雷区土壤、行进路况等因素对探雷效果的影响一一进行试验,验证探测车的性能。
经过3年不懈奋斗,团队终于研制出国内首辆新型地雷探测车。与国外同类探雷装备相比,在探测距离、探测宽度、探测效率、野战性能等方面具有明显优势。从此,部队官兵拥有了一把降服地雷的“利器”。
图为履带式探雷车
让雷达探测隐蔽目标
随着一束雷达电磁波扫向远方,穿过草丛、墙壁、地表,一簇簇跃动的光点同步显现在显示器上,随即形成清晰可辨的图形。
这就是该系研制的一种具有穿透探测的新型雷达。为了研制这种雷达,该系创新团队整整奋斗了20年。
20世纪90年代,该系梁甸农教授把几名年轻人召集在一起,他告诉大家:雷达技术经过几十年发展,其应用潜力还未深入挖掘,我们应该瞄准国家和军队需求,开发能探测隐蔽目标的雷达,为未来战场、反恐提供新的侦察手段。
用雷达探测隐蔽目标,信号和信息处理极为复杂。系统如何设计?算法怎样突破?成像分辨率没有保证……当时,一些雷达研究单位认为技术难度太大,几乎没有人相信他们能够成功。
创新几多难。研究初期,他们连最起码的信号产生都无法实现,进退维谷之际,梁甸农、周智敏等课题组成员都选择了坚持。他们认准了一个理儿:为战而研,必须瞄准打赢突破这一新型雷达技术,为部队提供新的战场侦察手段。
这是一场艰苦卓绝的寂寞长跑,也是一段激情燃烧的岁月――缺乏前期试验条件,他们就在办公楼顶架设简易轨道等试验装置;设置探测目标没有制式装备,他们就自制简易火炮当目标;没有制式发射机,他们就用烧热的铜丝模拟红外源;机载试验时,飞机上没有厕所,他们就带上两个大铁桶充当卫生间,为检验雷达性能,团队成员从西北大漠、东北雪原到西南山区、边防海岛,进行各种环境、气候条件下的地面试验、高低温试验,机载试验……
从零起步,自主创新,团队像“燕子垒窝”一样,从基础理论研究开始,逐步建立起一套新体制雷达理论体系,以“水滴石穿”的韧劲,攻克了系统设计与研制、信号处理算法等一个个技术难题。历时10年,终于研制出了能探测隐蔽目标的新型雷达样机。
为把创新成果转化为战斗力,课题组紧接着又打响了一场新的攻关战斗。这一干,又是10年。
艰难困苦,玉汝于成。2015年,团队研制的新型雷达终于定型列装,实现了我军雷达技术与侦察装备跨越式发展,成果获得国家科技进步二等奖等多项奖励。
未来,雷达也能做“CT”
雷达的潜力有多大?未来它还能在哪些方面发挥作用?这支源自“哈军工”初期雷达专科的教学科研团队,仍然在雷达这个传统技术上,不断挖掘新的应用潜力。
该团队金添教授介绍,团队中的几名研究生在导师指导下,研发出了一个能捕捉微弱人体信号、隔墙重构人体姿态的穿墙雷达,可实现隔墙成像,对于城市反恐和城市作战提供类似“透明可视”的技术支持,起到“隔山打牛”的作用。
着眼未来,抢占新的雷达技术制高点,团队在国内首次提出将太赫兹这一用于6G通信的波段引入雷达探测。该系副主任邓彬介绍,这个波段在雷达装备领域目前仍是空白,越早使用它,就能优先使用这一频谱资源。展望未来,太赫兹雷达将是“用更小的尺度和更高分辨率测量世界”的一把好尺子。
深入挖掘雷达技术潜力,该系还提出了给全空域做“CT”的构想,即利用地面雷达站覆盖全空间的方法,实现电磁全息感知,改变了常规雷达的探测模式。虽然这是一个难度极大的创新项目,不过,该团队已经着手进行基础研究,给全空域做“CT”将在从概念向现实逐步推进。
图为科研人员在进行雷达性能测试
经过60多年的发展与薪火相传,该系已建设起一支包括院士、长江学者、973技术首席在内的高水平科研队伍,他们正以新的姿态向着更高的目标奋力攀登。(作者:王握文、桓 斌 来源:国防科技大学科普中国共建基地)
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