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玉兔二號滿載而歸 雷達傳感器大顯神通
2020-09-09
最近非常流行一句話：一起去爬山嗎？相信大家都聽過。近日，玉兔二號攜帶雷達一起“爬山”已經不單單是一句玩笑話了。
為探測人類向往已久的月表淺層結構，中國科學家在玉兔二號上搭載了測月雷達。該雷達由2個頻率通道組成，其中高頻通道探測深度約50米，用于探測月壤及其下伏濺射物的高分辨結構，低頻通道探測深度可達約500米，用于探測可能存在的厚層狀濺射角礫巖層和玄武巖層等結構。功夫不負有心人，中國科學家基于玉兔二號前3個月晝雷達探測數據，獲得月球背面著陸區月壤和淺層結構的重要發現和認識，翻開月球演化“日記”的全新一頁。
測月雷達的工作原理
測月雷達應用了合成孔徑雷達技術。合成孔徑雷達的分辨率可達到1米以內，航天器上的合成孔徑雷達因作用距離遠，為獲得高分辨率，技術較為復雜。合成孔徑雷達主要用于航空測量、航空遙感、衛星海洋觀測、航天偵察、圖像匹配制導等。
測月雷達的探測伴隨月球車的移動而進行。當月球車移動時，測月雷達以收發天線共偏移點的方式工作，通過發射天線往月面下發射脈沖電磁波信號，電磁波信號在月壤或月巖中遇到分層等介電常數不連續的目標時會發生后向反射和散射，形成回波，被接收天線接收。科學家只需對接收到的回波信號進行處理，就可獲得一副地下目標的剖面圖像。獲得的連續剖面圖像的縱坐標為電磁波的雙程傳播時間，橫坐標為巡視器移動的距離。電磁波的傳播速度確定后，探測深度就可由雙程傳播時間計算出來。
雷達與傳感器那些不得不說的故事
雷達是利用電磁波探測目標的電子設備。通過發射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。
其中無源雷達是一種不用發射機發射能量而靠接受溫熱物體或他源反射的微波能量探測目標的雷達，有天線和靈敏度極高的接受裝置。無源雷達鑒別目標的能力，主要取決于目標之間的表面溫差和目標的反射系數，天線波束與目標之間的入射余角，無線極化和波束寬度與接受機的最小可檢測電子等。
但無論是哪種雷達，都必須具有接收和感應信號的功能，那就一定有感應器并傳遞信號。所以傳感器是雷達最重要的組成部分。雷達具備傳感器的所有功能，但不僅僅只是傳感器。雷達是一個系統，傳感器只是系統中的一個組件。
據了解，2010-2019年期間，全球傳感器市場一直保持快速增長，隨著經濟環境的持續好轉，市場對傳感器的需求將不斷增多，到2018年全球傳感器行業市場規模增長至2059億美元，同比增長5.3%。初步測算2019年全球傳感器行業市場規模近2265億美元，同比增長10.0%。
雷達傳感器的應用
除了探測月亮以外，雷達傳感器還有更多貼近我們日常生活的作用。比如在機載、艦載、基地雷達等方面去對目標進行檢測和成像，在日常生活層面我們可以借助雷達傳感器去實現天氣預報、交通管控、資源勘查等等很多的應用。近些年隨著半導體技術的快速發展，使得很多雷達的尺寸、功耗都在大幅下降，毫米波、超寬帶技術和多發多收的使用，結合創新的信號處理技術和計算能力不斷增強的芯片，雷達的感知功能日益強大。
雷達傳感器可以在許多應用場景出現。比如，毫米波雷達就已經被廣泛應用在汽車輔助駕駛領域，用以檢測行人和前車，實現防撞預警。雷達在居家、智能大廈、自動駕駛以及可穿戴設備等領域也有很多潛在的應用。當前隨著新型低功耗、小型雷達傳感器的不斷發展，雷達技術在很多智能設備以及電子產品當中都進行了很多應用。
目前，雷達傳感器通過結合不同傳感器的優勢和特性實現了更加可靠的判斷，也有很多科研人員開始對雷達和視頻傳感進行結合，這樣一來就可以更加可靠的實現避障等功能。未來我們還將會看到越來越多的雷達傳感與人工智能之間所進行的應用。
為探測人類向往已久的月表淺層結構，中國科學家在玉兔二號上搭載了測月雷達。該雷達由2個頻率通道組成，其中高頻通道探測深度約50米，用于探測月壤及其下伏濺射物的高分辨結構，低頻通道探測深度可達約500米，用于探測可能存在的厚層狀濺射角礫巖層和玄武巖層等結構。功夫不負有心人，中國科學家基于玉兔二號前3個月晝雷達探測數據，獲得月球背面著陸區月壤和淺層結構的重要發現和認識，翻開月球演化“日記”的全新一頁。
測月雷達的工作原理
測月雷達應用了合成孔徑雷達技術。合成孔徑雷達的分辨率可達到1米以內，航天器上的合成孔徑雷達因作用距離遠，為獲得高分辨率，技術較為復雜。合成孔徑雷達主要用于航空測量、航空遙感、衛星海洋觀測、航天偵察、圖像匹配制導等。
測月雷達的探測伴隨月球車的移動而進行。當月球車移動時，測月雷達以收發天線共偏移點的方式工作，通過發射天線往月面下發射脈沖電磁波信號，電磁波信號在月壤或月巖中遇到分層等介電常數不連續的目標時會發生后向反射和散射，形成回波，被接收天線接收。科學家只需對接收到的回波信號進行處理，就可獲得一副地下目標的剖面圖像。獲得的連續剖面圖像的縱坐標為電磁波的雙程傳播時間，橫坐標為巡視器移動的距離。電磁波的傳播速度確定后，探測深度就可由雙程傳播時間計算出來。
雷達與傳感器那些不得不說的故事
雷達是利用電磁波探測目標的電子設備。通過發射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。
其中無源雷達是一種不用發射機發射能量而靠接受溫熱物體或他源反射的微波能量探測目標的雷達，有天線和靈敏度極高的接受裝置。無源雷達鑒別目標的能力，主要取決于目標之間的表面溫差和目標的反射系數，天線波束與目標之間的入射余角，無線極化和波束寬度與接受機的最小可檢測電子等。
但無論是哪種雷達，都必須具有接收和感應信號的功能，那就一定有感應器并傳遞信號。所以傳感器是雷達最重要的組成部分。雷達具備傳感器的所有功能，但不僅僅只是傳感器。雷達是一個系統，傳感器只是系統中的一個組件。
據了解，2010-2019年期間，全球傳感器市場一直保持快速增長，隨著經濟環境的持續好轉，市場對傳感器的需求將不斷增多，到2018年全球傳感器行業市場規模增長至2059億美元，同比增長5.3%。初步測算2019年全球傳感器行業市場規模近2265億美元，同比增長10.0%。
雷達傳感器的應用
除了探測月亮以外，雷達傳感器還有更多貼近我們日常生活的作用。比如在機載、艦載、基地雷達等方面去對目標進行檢測和成像，在日常生活層面我們可以借助雷達傳感器去實現天氣預報、交通管控、資源勘查等等很多的應用。近些年隨著半導體技術的快速發展，使得很多雷達的尺寸、功耗都在大幅下降，毫米波、超寬帶技術和多發多收的使用，結合創新的信號處理技術和計算能力不斷增強的芯片，雷達的感知功能日益強大。
雷達傳感器可以在許多應用場景出現。比如，毫米波雷達就已經被廣泛應用在汽車輔助駕駛領域，用以檢測行人和前車，實現防撞預警。雷達在居家、智能大廈、自動駕駛以及可穿戴設備等領域也有很多潛在的應用。當前隨著新型低功耗、小型雷達傳感器的不斷發展，雷達技術在很多智能設備以及電子產品當中都進行了很多應用。
目前，雷達傳感器通過結合不同傳感器的優勢和特性實現了更加可靠的判斷，也有很多科研人員開始對雷達和視頻傳感進行結合，這樣一來就可以更加可靠的實現避障等功能。未來我們還將會看到越來越多的雷達傳感與人工智能之間所進行的應用。
（文章來源：儀表網）
TAGS : 傳感器
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