中国雷达:“锁定”智能生活

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2021-05-19

博览会上的毫米波相控阵雷达天线测试系统展台。   王路宪摄(人民视觉)博览会上的明星展品之一——能感应意念的“灵犀手”。   本报记者尹晓宇摄一辆自动驾驶的汽车,可以对周围300米范围内的场景进行精准识别,即使在拥挤路段也能安全通行。 一只智能“手”,可以准确感知手部残障人士的意念,帮助其轻松抓起一个苹果。

一个安检门,最短两秒即可完成人体的安检,能立刻识别哪怕是口袋里的一粒纽扣。

这些都得益于现代雷达技术在民用领域的智能化应用。

近年来,雷达技术在民用领域的使用场景越来越多,气象、安检、医疗、无人驾驶等都可见各类雷达的身影。

在近期于江苏南京举行的第九届世界雷达博览会上,琳琅满目的中国雷达民用产品吸引了很多观众的目光。

世界雷达博览会是中国唯一国家级、专业性、国际化的雷达行业展会,本届展会以“雷达感知世界,共创数智未来”为主题,推出“雷达技术与经济社会”“高新技术与数字化转型”“防务电子与公共安全”等三大主题展区,汇聚全球雷达及国防军工、民用、电子等企业,展示相关产品及技术、装备。 感知世界成为人的延伸对于手部残障人士来说,能够“再生”灵巧的“手”无疑是梦寐以求的。 本届博览会上展示的“灵犀手”给他们带来了美梦成真的希望。 “灵犀手”是能感应人的意念的仿真智能机械手,关节可以弯曲。

博览会上播放的一段显示,一位手部残障的人士戴上“灵犀手”,先用其抓起了一个苹果,放下后接着拿起一瓶矿泉水并完成了喝水的动作。 整个过程很顺畅。

“灵犀手”的研发得益于一项雷达技术,该技术目前已经迭代到第四代。 其原理是将人的动作抽象成信号处理过程,主要包括脑指令破译、动作信号提纯传输以及机械手准确实现3个部分。 这只具有国际领先水平的智能“手”已通过多项国际检测和1项民政部标准,此外还立项了1项国家标准并进入国际标准的新立项(PWI)阶段。

在应用方面,“灵犀手”目前已在多家医院进行试用,在帮助残疾人恢复生活、工业工程协助等领域具备广阔前景。

记者在博览会现场还看到了人脑机实验室的研究成果。

中国电科14所的人脑机实验室一直致力于脑机接口与脑电肌电信号分析相关方向研究,近期和南京脑科医院合作开展的阿尔兹海默症早期症状筛查活动中,也有不错表现。 雷达技术的进步让机器成为了人的延伸,可以帮助人类完成智能化、精细化操作,比如汽车自动驾驶。

无论是激光雷达还是毫米波雷达,在自动驾驶领域,都是大热门。 在雷达与自动驾驶分论坛上,一段自动驾驶马路实测的视频展示引起大家的兴趣。 装有雷达的汽车可以识别周边300米范围内的场景,可以准确区分无人机、行人等不同类型的目标并对场景做出分析和研判,在高速公路突然发生拥堵、复杂的城市街道等场景下,可以实现智能化处理。

当然,完全自动驾驶还有较长的过程,还要在传感器的使用、位置的分布,技术路线的选择等方面进行深入研究。

捕风捉雨打造安全屏障北京大兴国际机场,监测风云变幻的“天眼”——C波段全数字有源相控阵天气雷达正在监测天气的时时变化。 作为世界上首次在民航领域业务化应用的相控阵天气雷达,该天气雷达采用了近几年雷达领域发展的最新技术,相比常规雷达,它扫描速度更快、探测精度及可靠性更高、探测能力更强。

常规天气雷达需要6分钟才能完成一次的11层体积扫描,C波段全数字有源相控阵天气雷达只需要1分钟就能完成。 同时,该雷达采用分布式发射和接收技术,可靠性由常规雷达的600小时提升至3000小时以上。 此外,该雷达全面提高了地物杂波抑制能力、抗干扰能力和自动化探测能力,能更快、更准确地发现雷雨、大风、下击暴流、风切变等影响航空安全的危险天气,能够更加精细化地捕捉和分析危险天气的内部结构,为精准的航空预报服务提供探测依据。 展会现场还有一个微型的自动气象站,它可24小时实时观测局地风向、风速、气温、气压等信息,根据环境监测、农田种植等需求进行定制化设计。

值得一提的是,该气象站曾为南极科考、珠峰测高提供高精度气象数据服务。

除了应对自然灾害,大型场所的公共安全也是雷达技术大展身手之地。

一位参观者站到展台的一台安检仪内,他把手机、口罩塞进不同的口袋里。

工作人员进行程序设定后,2秒钟后,屏幕上就呈现出了检测影像,亮出几个灰色的圆点,这是提示这几个位置有异常。 这台设备是目前国内工作频段最高、分辨率最高的T-safeX2型主动式毫米波安检仪。

毫米波是一种特定频段的电磁波,可以穿透常见衣物、塑料、纸张等材料,辐射功率仅为手机信号的千分之一,特别适用于人体安检。

这台安检仪利用合成孔径雷达的成像原理,向人体发射毫米波信号,透过衣物后,被人体表面或者隐匿于衣物下的物体反射,接收并记录返回的信号幅度和相位信息,通过重建形成人体表面三维图像。

从该图像可以确定人体是否随身携带金属及非金属物品,2秒钟可以完成全流程查验,图像分辨率达到毫米级,可以利用人工智能算法自动判别人体隐匿携带的异物并报警。 赋能产业共创数智未来中国雷达协会理事长左群声介绍,虽然全球在技术路线上有差异,但积极融入全球智能化、数字化的发展是目前雷达行业的共识。 雷达及相关电子信息领域作为国家制造业中的高价值行业,是现代电子技术和信息技术的集大成者。

他表示,雷达行业要在新一轮国际经济秩序重构和产业发展生态建设进程中把握主动,以推动技术融合创新,业务协同发展,产业转型升级十分重要。 左群声认为,通过人工智能可以把传统雷达变成智能化雷达,让它能够在不同的环境进行中学习,用来辅助操作员作出判断与决策。

中国电科14所所长胡明春告诉记者,现代雷达在技术上正向着小型化、智能化方向发展,随着芯片技术的发展,多场景下处理能力的提升,不但体积可以更小,在系统集成的平台化应用上也有更出色的表现。

如果说传统雷达的工作更像是“耳朵管耳朵、嘴巴管嘴巴”,那么现代智能化雷达则是能根据复杂场景进行系统化研判做出综合分析。 据他透露,在轻量化方面,最新的雷达产品体积只有原产品的百分之一。 本报记者尹晓宇《人民日报海外版》(2021年05月17日第09版)责编:王西洛。