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无人机雷达成像技术具备昼夜全天时探测能力 具有更强的透射能力

2022-06-21 09:07:05    出处:深圳晚报

6月16日8时,深圳大学雷达感知团队雷达成像技术负责人赵博准时出现在实验室,打开电脑,将算法输入进去。马上,密密麻麻的数据在屏幕前不停“跳动”着。类似这样的早上,在过去8年的时间里几乎每天上演。不同的是,这些天对深大雷达感知团队来说是一个重要的时期。团队历时8年研发的单比特雷达成像技术正在进行实验,实验成功将说明团队前期在单比特雷达方面提出的部分理论和技术已趋成熟,并可在相关领域推广应用。

6月17日,该实验宣告成功。深圳大学雷达感知团队带头人黄磊教授,将此项无人机单比特雷达成像技术称为“雷达版航拍技术”。他认为,这项全球首创的技术将颠覆雷达接收机的架构,打破雷达现有格局。

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突破雷达瓶颈,数据减半以上

一直以来,无人机遥感成像都会受到光线、雾、霾等因素的影响,使得其应用场景受到局限。而深大雷达感知团队研究的无人机雷达成像技术,具备昼夜全天时探测的能力(相比于光学相机),且具有更强的透射能力(相比于激光雷达),能够在、雨、雾、霾等恶劣天气条件下工作,适用场景更加广泛。

以往的高分辨雷达成像的数据量巨大,对数据采集、存储、传输、处理等方面有着很高要求。赵博举例,无人机仅飞20分钟到30分钟,就会产生上百个GB的数据,对数据进行存储、传输、处理需要花费3至5个小时。

在黄磊教授的带领下,团队专注于单比特雷达信号处理理论与技术的研究。通俗来说,单比特成像雷达相对于传统雷达,在同等分辨率条件下,数据量将减少50%以上,不仅节省了时间、降低了成本,更重要的是依然可以得到高清的图像。黄磊说:“我们这项技术非常新颖先进,我称之为‘雷达版航拍’技术,颠覆了雷达接收机和信号处理机的架构,能够推广应用到智能驾驶、智慧物流、智慧城市、抢险救灾等领域,更好地服务国计民生。”

6月16日13时30分,黄磊与雷达系统架构师周汉飞博士一起讨论了实验要验证的关键技术点,确定针对实验方案,指导了重点场景选取、雷达数据录取与成像的关键指标分析。两个半小时后,基于无人机台的单比特成像雷达首次在深圳大学进行飞行实验。

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“泡”在实验室,创业靠定力

在雷达技术不断追求“多比特、高精度”的趋势背景下,“单比特”雷达反其道而行,力图以更少的数据达到同等的能,其难度可想而知。由于技术新、文献少,在研究初期,黄磊团队曾多次遭受质疑。团队成员查阅大量文献,但收获甚微。

看着眼前的无人机,赵博内心十分感慨。8年前,他跟着黄磊教授“白手起家”,为了在单比特雷达技术方面取得突破,赵博“泡”在了实验室里,每天8时到,20时走。他早已记不清自己的算法公式推导过几次。这8年来,除了上课,赵博把全部时间都投入到研究中。

黄磊表示,单比特雷达技术的研究曾一度陷入困境,但多年的专业与技术积累使得他们清楚地知道无人机雷达的痛点所在,海量数据的存储、传输、计算均存在极大的难度。“问题的突破不能仅仅依赖硬件能的提升,唯有基础理论的突破方能独辟蹊径,柳暗花明,也正是这一信念支撑我们在迷茫中重整旗鼓,坚持创业。”黄磊把过去的这一段时期,比喻为“创业”。“我们团队从无到有,从弱到强,中途有人退出,但大部分都坚持下来。回顾这一路走来的时光,甚是艰辛!”黄磊感叹道。

那时的赵博连走路、吃饭的时候都在思考怎样突破现有技术的瓶颈期,周末外出也随身带着笔记本电脑,一想到什么问题就拿出电脑查阅文献、推公式、写程序验证。赵博称“每当有新的思路时,就会很兴奋,废寝忘食地验算、写程序验证,但往往经过求证后,又会把之前的设想推翻”。于是,一切只能从头再来。

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成就感与使命感,赋予团队无限可能

8年时间,让黄磊团队坚持下来的既有成就感,也有使命感。“虽然我们在实验室看似枯燥,但我们乐在其中,非常享受。”当预想的公式推导成功,当调试信号灯闪烁的一刹那,那种兴奋感会像花一样在黄磊心中“绽放”,这是驱使团队坚持下来的重要动力。

黄磊表示,“我们有责任为国家出一份力量、尽一份责任。我们的技术在全世界范围内是首创,我们5年发表关于单比特雷达技术的学术论文有20余篇,申请发明专利18项,已授权8项,承担了多项国家级重大重点科研项目。2021年,在国际雷达学术年会中,我们曾主办过单比特雷达专题研讨会。这一切都让我们感到非常自豪,有种强烈的民族使命感。”(记者 王宇)

关键词: 无人机雷达成像技术 深圳大学雷达感知团队 雷达版航拍技术 无人机遥感成像

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