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玉兔二号满载而归 雷达传感器大显神通
2020-09-09
最近非常流行一句话：一起去爬山吗？相信大家都听过。近日，玉兔二号携带雷达一起“爬山”已经不单单是一句玩笑话了。
为探测人类向往已久的月表浅层结构，中国科学家在玉兔二号上搭载了测月雷达。该雷达由2个频率通道组成，其中高频通道探测深度约50米，用于探测月壤及其下伏溅射物的高分辨结构，低频通道探测深度可达约500米，用于探测可能存在的厚层状溅射角砾岩层和玄武岩层等结构。功夫不负有心人，中国科学家基于玉兔二号前3个月昼雷达探测数据，获得月球背面着陆区月壤和浅层结构的重要发现和认识，翻开月球演化“日记”的全新一页。
测月雷达的工作原理
测月雷达应用了合成孔径雷达技术。合成孔径雷达的分辨率可达到1米以内，航天器上的合成孔径雷达因作用距离远，为获得高分辨率，技术较为复杂。合成孔径雷达主要用于航空测量、航空遥感、卫星海洋观测、航天侦察、图像匹配制导等。
测月雷达的探测伴随月球车的移动而进行。当月球车移动时，测月雷达以收发天线共偏移点的方式工作，通过发射天线往月面下发射脉冲电磁波信号，电磁波信号在月壤或月岩中遇到分层等介电常数不连续的目标时会发生后向反射和散射，形成回波，被接收天线接收。科学家只需对接收到的回波信号进行处理，就可获得一副地下目标的剖面图像。获得的连续剖面图像的纵坐标为电磁波的双程传播时间，横坐标为巡视器移动的距离。电磁波的传播速度确定后，探测深度就可由双程传播时间计算出来。
雷达与传感器那些不得不说的故事
雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。
其中无源雷达是一种不用发射机发射能量而靠接受温热物体或他源反射的微波能量探测目标的雷达，有天线和灵敏度极高的接受装置。无源雷达鉴别目标的能力，主要取决于目标之间的表面温差和目标的反射系数，天线波束与目标之间的入射余角，无线极化和波束宽度与接受机的最小可检测电子等。
但无论是哪种雷达，都必须具有接收和感应信号的功能，那就一定有感应器并传递信号。所以传感器是雷达最重要的组成部分。雷达具备传感器的所有功能，但不仅仅只是传感器。雷达是一个系统，传感器只是系统中的一个组件。
据了解，2010-2019年期间，全球传感器市场一直保持快速增长，随着经济环境的持续好转，市场对传感器的需求将不断增多，到2018年全球传感器行业市场规模增长至2059亿美元，同比增长5.3%。初步测算2019年全球传感器行业市场规模近2265亿美元，同比增长10.0%。
雷达传感器的应用
除了探测月亮以外，雷达传感器还有更多贴近我们日常生活的作用。比如在机载、舰载、基地雷达等方面去对目标进行检测和成像，在日常生活层面我们可以借助雷达传感器去实现天气预报、交通管控、资源勘查等等很多的应用。近些年随着半导体技术的快速发展，使得很多雷达的尺寸、功耗都在大幅下降，毫米波、超宽带技术和多发多收的使用，结合创新的信号处理技术和计算能力不断增强的芯片，雷达的感知功能日益强大。
雷达传感器可以在许多应用场景出现。比如，毫米波雷达就已经被广泛应用在汽车辅助驾驶领域，用以检测行人和前车，实现防撞预警。雷达在居家、智能大厦、自动驾驶以及可穿戴设备等领域也有很多潜在的应用。当前随着新型低功耗、小型雷达传感器的不断发展，雷达技术在很多智能设备以及电子产品当中都进行了很多应用。
目前，雷达传感器通过结合不同传感器的优势和特性实现了更加可靠的判断，也有很多科研人员开始对雷达和视频传感进行结合，这样一来就可以更加可靠的实现避障等功能。未来我们还将会看到越来越多的雷达传感与人工智能之间所进行的应用。
为探测人类向往已久的月表浅层结构，中国科学家在玉兔二号上搭载了测月雷达。该雷达由2个频率通道组成，其中高频通道探测深度约50米，用于探测月壤及其下伏溅射物的高分辨结构，低频通道探测深度可达约500米，用于探测可能存在的厚层状溅射角砾岩层和玄武岩层等结构。功夫不负有心人，中国科学家基于玉兔二号前3个月昼雷达探测数据，获得月球背面着陆区月壤和浅层结构的重要发现和认识，翻开月球演化“日记”的全新一页。
测月雷达的工作原理
测月雷达应用了合成孔径雷达技术。合成孔径雷达的分辨率可达到1米以内，航天器上的合成孔径雷达因作用距离远，为获得高分辨率，技术较为复杂。合成孔径雷达主要用于航空测量、航空遥感、卫星海洋观测、航天侦察、图像匹配制导等。
测月雷达的探测伴随月球车的移动而进行。当月球车移动时，测月雷达以收发天线共偏移点的方式工作，通过发射天线往月面下发射脉冲电磁波信号，电磁波信号在月壤或月岩中遇到分层等介电常数不连续的目标时会发生后向反射和散射，形成回波，被接收天线接收。科学家只需对接收到的回波信号进行处理，就可获得一副地下目标的剖面图像。获得的连续剖面图像的纵坐标为电磁波的双程传播时间，横坐标为巡视器移动的距离。电磁波的传播速度确定后，探测深度就可由双程传播时间计算出来。
雷达与传感器那些不得不说的故事
雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。
其中无源雷达是一种不用发射机发射能量而靠接受温热物体或他源反射的微波能量探测目标的雷达，有天线和灵敏度极高的接受装置。无源雷达鉴别目标的能力，主要取决于目标之间的表面温差和目标的反射系数，天线波束与目标之间的入射余角，无线极化和波束宽度与接受机的最小可检测电子等。
但无论是哪种雷达，都必须具有接收和感应信号的功能，那就一定有感应器并传递信号。所以传感器是雷达最重要的组成部分。雷达具备传感器的所有功能，但不仅仅只是传感器。雷达是一个系统，传感器只是系统中的一个组件。
据了解，2010-2019年期间，全球传感器市场一直保持快速增长，随着经济环境的持续好转，市场对传感器的需求将不断增多，到2018年全球传感器行业市场规模增长至2059亿美元，同比增长5.3%。初步测算2019年全球传感器行业市场规模近2265亿美元，同比增长10.0%。
雷达传感器的应用
除了探测月亮以外，雷达传感器还有更多贴近我们日常生活的作用。比如在机载、舰载、基地雷达等方面去对目标进行检测和成像，在日常生活层面我们可以借助雷达传感器去实现天气预报、交通管控、资源勘查等等很多的应用。近些年随着半导体技术的快速发展，使得很多雷达的尺寸、功耗都在大幅下降，毫米波、超宽带技术和多发多收的使用，结合创新的信号处理技术和计算能力不断增强的芯片，雷达的感知功能日益强大。
雷达传感器可以在许多应用场景出现。比如，毫米波雷达就已经被广泛应用在汽车辅助驾驶领域，用以检测行人和前车，实现防撞预警。雷达在居家、智能大厦、自动驾驶以及可穿戴设备等领域也有很多潜在的应用。当前随着新型低功耗、小型雷达传感器的不断发展，雷达技术在很多智能设备以及电子产品当中都进行了很多应用。
目前，雷达传感器通过结合不同传感器的优势和特性实现了更加可靠的判断，也有很多科研人员开始对雷达和视频传感进行结合，这样一来就可以更加可靠的实现避障等功能。未来我们还将会看到越来越多的雷达传感与人工智能之间所进行的应用。
（文章来源：仪表网）
TAGS : 传感器
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