海洋探测激光雷达(海洋雷达前景)

江南官网app 2023-05-08 18:39 编辑:jing 262阅读

1. 海洋雷达前景

因为价格高。相控阵雷达也可以应用在民用领域,例如气象、水利、航空管制等方面,但相较于常规雷达,其价格高昂,目前尚未得到大规模应用,但应用案例正在不断增多,未来随着其技术日益成熟、成本不断下降,民用领域需求有望不断增长,但在较长一段时间内,军事领域仍将是其主要应用市场

2. 雷达对海探测数据

雷达出了分对海,对空,对地外,还要分机载,车载,路基固定等。。。。如果是飞机的机载雷达的话,对海和对地都是可以用得,因为目前主要用得还是高性能军用多普勒雷达。美国的雷达会先进一点,配有光学设备。防空雷达主要是指车载,和军舰上的,它们都有自己的搜索仰角(不可以调成0度),所以不可以对海平面防空搜索。

英国在马岛的谢菲尔德号军舰就是因为这个原因被阿根廷的法制飞鱼导弹攻击了(从5米的低空躲过了英国人的雷达)。

3. 海洋气象雷达

飞机雷达在滑行起飞时开启,降落后关闲。飞机在起飞和着陆时要用雷达控制,那么飞机在飞行过程中需要用到雷达吗? 飞机从一地飞往另一地是要按照预先规定好的航线飞行的。

如果是白天和晴天,领航员又熟悉飞行路线,也可以不用雷达来保证飞机按航线飞行;但是如果是黑夜,或是云雾天气,或者是领航员对航线不熟,那就要用雷达导航了。如果在飞机上装一部雷达,天线朝向地面,这样在平面位置显示器上就会显示出一幅“雷达地图”,领航员可随时观看这雷达地图,就能随时知道飞机的位置,保证飞机按航线飞行。有时候领航员还要使用一种特殊的雷达图,这种雷达图之所以特殊,是因为它是把显示器显示出来的地形图的图片和实际地形图合并在一起而产生的,有了这个图,领航员就可以根据显示器显示的雷达地图,在陌生的地带飞行,并保持正确的航线。飞行员在飞行过程中,还必须随时掌握飞机距离地面的高度,这就需要在飞机上装一部叫做“雷达测高计”的测高雷达。这样,在大平原上空飞行,可以随时知道距离陆地的高度;在崇山峻岭上飞行,可以随时知道收音机距离高峰、山岭的高度;在海洋上空飞行,就能随时知道飞机距离海平面的高度。此外,在一些需要低空突防的军用飞机上,还要装上一种“防撞雷达”,以保证飞机在低空高速飞行时,对高山和高大建筑物自动避让。所以,飞机在飞行的过程中也是需要用到雷达的。

4. 海洋激光雷达

普通雷达与激光雷达的区别在于工作原理和应用场景不同。明确普通雷达和激光雷达在工作原理和应用场景上存在明显差异。解释普通雷达是利用电磁波,通过对回波信号进行判断,得到物体的位置、距离、速度等信息。而激光雷达则是利用激光束,扫描目标物体,通过对激光反射回来的信息进行解算,得到目标物体的位置、距离、速度等信息。普通雷达主要应用于气象、航空、海洋等领域,广泛用于飞机雷达、船用雷达、地面雷达等。而激光雷达则主要应用于测绘、自动驾驶等领域,如自动驾驶车辆、工业机器人等。因为激光雷达精度较高,可以在低光条件下进行测量,更适合于高精度、长距离测量。

5. 海洋雷达前景分析

雷达卫星是由雷达测高计、雷达散射计和合成孔径雷达组成的。它们和地面上使用的雷达相似,是通过无线电波测定目标位置和有关参数的,因而可不受地域、天气条件的限制,能在各种天气条件下昼夜对地面大范围地区长期探测、监视和侦察,获得时效性强的信息。

雷达测高计主要用于大地测量和海洋观测,可测量卫星对海面的平均高度,从而获得地球基本形状、扁率和重力场分布等参数。雷达散射计是一种用来测量海面或地面散射回波信号功率的雷达,它所测定的散射系数主要决定于被测表面粗糙度。因海风影响海面的粗糙度,故散射计可间接测定风速和估计方向。合成孔径雷达是利用雷达与目标的相对运动,把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合一较大的等效天线孔径的雷达。它的特点是分辨率很高,能全天候工作。雷达卫星可观测海底地貌的起伏和发现潜水艇。

近日,美国气象数据公司宣布,该公司计划发射数十颗雷达卫星,为全球各地的天气预报提供实时的气象观测数据,以提升天气预测和预报能力。

众所周知,如今大家熟悉的气象卫星都是被动探测的可见光和红外遥感卫星,在光学气象卫星已经大显身手的时代,为什么还要专门研制雷达卫星呢?

光学遥感有缺陷

目前在世界各国研制的对地遥感卫星中,光学遥感卫星是主要分支,且气象卫星全都采用光学遥感技术,这种卫星发展到今天,最高分辨率可达到0.1米。

光学卫星拍摄的上海陆家嘴

世界各国部署在天上的这些“眼睛”,让人们可以从太空对地面一览无余。航天遥感具有观测范围广、观测成本低和观测数据多等优势,极大地扩展了人类对地球的了解。但是,光学遥感卫星也有很多显而易见的劣势,所有的光学遥感卫星都是被动工作方式,成像严重受光线条件影响。

以常见的对地遥感成像卫星为例,无论是云、雾、霾、雨、雪等不良气象,还是黑夜环境下,它都心有余而力不足。换句话说,光学遥感卫星即使性能很先进,也容易受到大气尤其是气象条件的影响,无法做到全天候、全时段工作。

面对光学遥感卫星的不足,科研人员早有应对之策。雷达在第二次世界大战前就已经出现,并在二战中得到了快速发展。上世纪50年代,合成孔径雷达技术(SAR)被提出并研制成功。简单地说,它是主动发送雷达波来探测目标,同时通过小孔径天线的不断移动,再叠加处理接收信号的振幅和相位,将这个小孔径天线虚拟为一个很大孔径的天线,从而实现高精度的对地遥感。

合成孔径雷达在航空遥感方面得到了应用,不久后就上天成为航天遥感的新秀。这种雷达卫星具有全天候、全天时的遥感数据获取能力,有效地弥补了光学遥感卫星的不足,并在航天和国防领域得到了广泛应用。

雷达卫星可全天候工作

雷达卫星具有很多光学卫星不具备的优越能力,突出表现在无论云、雾、雨、雪等天气,它都能穿透大气稳定成像,保持全天时和全天候的遥感能力,而且夜间成像同样是拿手好戏,这些优势让它很快成为航天遥感领域的顶梁柱之一。

雷达卫星拍摄的北京南站,分辨率为0.5米

雷达卫星的优势不止于全天候作战,相比光学遥感卫星,雷达卫星的雷达波能穿透土壤和植被,换句话说,就是可以探测地下目标。雷达遥感在不同的波段下,对土壤穿透的深度不一样,通过不同波段的SAR雷达卫星遥感,还可以反演地表土壤特征。

另外,雷达卫星的雷达波波段和光学卫星的可见光或红外相去甚远,可以反映不同层面的遥感信息。同时,雷达图像可以更好地反映出地面的含水量、含盐量,以及地面物体的外形和纹理特征,结合光学遥感的数据,能更好地描述被遥感探测的目标。

此外,SAR雷达成像的分辨率取决于合成孔径大小,卫星成像分辨率和轨道高度无关,而光学遥感的分辨率和轨道高度成反比,高度越大分辨率越低。雷达卫星还有不同波束的工作模式,成像更为灵活,提供了更丰富的分辨能力。

因此,相比可见光和红外波段的传统光学遥感卫星,雷达遥感卫星具有无可替代的优势,在航天遥感中发挥着重要作用。当然,雷达遥感卫星的工作波段长,X波段SAR卫星的分辨率只有0.3米左右,其他常用波段分辨率更低,两种卫星结合使用效果更佳。

雷达遥感卫星在气象领域也开始得到应用。传统气象观测是光学气象卫星和地面气象雷达结合使用。虽然卫星提供了大范围的光学观测能力,但分辨率太低且无法探测内部情况;地面气象雷达的覆盖面积有限,但可以穿透云层对各种天气系统的内部结构进行探测和识别。例如,美国GPM卫星携带了双频降雨雷达,能在观测降雨量的同时,对台风和暴雨进行可靠监测。

雷达卫星前途广阔

虽然雷达卫星已经得到广泛应用,但它的发展方兴未艾,在未来将得到更加广泛的发展和应用。

雷达卫星在技术上也在不断进步,基于雷达波波段极为宽广的特征,SAR雷达技术的重要趋势是充分利用地面物体的电磁特征和雷达波频率的关系,利用不同频率的电磁波对目标进行探测,以便得到更加丰富的信息,这可以形象地称为雷达遥感高光谱技术。

另外,雷达遥感的不同极化方式同样会带来不同的遥感影像,有利于更充分地完成目标探测。如今,SAR雷达技术还发展出干涉技术,各种不同的干涉方式都可以进一步探测地面目标的高程或速度信息,解决传统SAR雷达卫星的不足。同时,SAR雷达技术的波束成像模式也在进一步发展,为用户提供更丰富的遥感目标信息。

光学遥感卫星在向微小卫星、卫星编队和遥感星座方向发展,雷达卫星同样如此。为缩短对特定区域的重访周期,也就是提高时间分辨率,使用多颗雷达卫星星座组网,可以显著提高覆盖密度和缩短重访周期。

此外,多颗卫星编队协同工作,也是雷达卫星发展的重要方向。SAR雷达技术是单颗卫星雷达天线虚拟为大天线,而多颗卫星在轨道上组成特定形状,构成一颗虚拟卫星和虚拟大天线,能以更低的成本提供同等功能和性能,替代大型雷达遥感卫星。

美国气象数据公司的新一代雷达卫星,就是雷达卫星发展的代表。他们计划在2022年下半年发射首颗卫星,随后发射数十颗小型雷达卫星组成的气象卫星星座。

雷达卫星拍摄的美国五角大楼

该公司表示,虽然地面气象雷达为各国提供降雨和云层结构的信息,但覆盖范围限制了它的预报能力,天基雷达卫星重访周期较长,同样限制了它的作用,而该公司的小型雷达气象卫星星座,有望提供1小时重防一次的能力,将为准确预测全世界各地的天气提供准确和及时的气象信息。

6. 海洋雷达专业

这群兵,他们远离喧嚣,却扎根高山;

这群兵,他们远离亲人,却无怨无悔;

这群兵,战场没有硝烟,却时刻枕戈待旦。

他们与大山为伴、与风雪为舞,他们用青春书写着平凡中的伟大。现在,就让笔者带你走近北部战区空军某高山雷达站的这群兵。

通信技师:王加华,守山6年

一根线路连万里,畅通无阻才安心

2019年春节,一部“军人的年”催泪视频,让人们认识了这个叫王加华的雷达通信技师。

成为“网红”后的王加华告诉笔者,关心自己的人比以前更多了,工作也变得更有压力。

在雷达站,王加华的职责是保障通信畅通,同时还要担负每天达10小时以上的值班。

起初,王加华就是一个门外汉,虚心向老同志请教、与兄弟单位战友交流,挑灯夜战学专业、泡在指挥室里研装备、冒着风雪摸线路、自费购买器材练业务,凭着这股不服输的精神,让他在岗位上得心应手。

后来,他参加了旅机关组织的通信骨干培训,厚实了专业基础,抓住到院校培训的机会,开阔了眼界。在自己的努力下,考取了通信专业职称。

对于王加华来说,还有一项重要的工作,那就是巡线。高山天气恶劣、降雪量大,冰雪很容易压断通信线路,定期的巡线就显得尤为重要。

数万米的线路、上百个电线杆、数公里的巡线路,积雪下面还暗藏着石头、荆棘和倒下的树木这样那样的“陷阱”,每次都需要5到6个小时。遇到饭点,也只能靠随身携带的几包饼干和早就冻硬的矿泉水充饥。

遇到冰雪过多的线路,王加华总是首当其冲,爬上电线杆清理积雪。他说:“线路经过的地方基本没有路,但脚下却是我的路。”

7. 海面雷达系统

雷达在战争中的作用与眼睛在人身体上的作用相类似,反潜雷达就是反潜作战兵力的“千里眼”。通常情况下,反潜雷达的天线尺寸越大,其探测距离、区域及分辨能力就越强。反潜机具有足够大的使用空间和载重量,适合装载反潜雷达。

通常在机身下方两侧或机翼下装有大尺寸的侧视雷达天线,这样在执行搜索任务时,就可同时向航线两侧发射电波,搜索飞机航线两侧区域的目标。 侧视雷达的天线可顺着机身安装得较长一些,以不超过机身长度为原则,这样,雷达搜索时的鉴别能力和抗海浪干扰能力就大大增强了,目标的影像也就更加清晰。

高度为1000米的反潜飞机侧视雷达,一般可搜索飞机两侧各50海里的海面。由于

侧视雷达是向飞机航线两侧发射电磁波的,位于飞机航线两侧的潜艇只有在距离很近时才能发现飞机,而此时,雷达早己搜捕到潜艇,潜艇来不及下潜逃逸,就会遭到反潜飞机的攻击。

反潜雷达不仅具有探测距离远、搜索面积大的优点,而且不受复杂气象和夜暗的影响。

8. 海面雷达

无线电波朝海面发射时,在海水表面会存在一种电磁波传播模式,称为地波(Ground Wave)是一种表面波(Surface Wave),因此高频地波雷达也叫做高频表面波雷达(HF Surface Wave Radar)。在中波和短波段海水表面的地波传播衰减很小,而且地波在一定程度上会沿着频率。

9. 海洋监测雷达

中国的海洋监视卫星上面就有雷达。

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