我们生活中的所有物体与环境,由于自身电荷的运动、或原子与分子能级的跃迁都会产生一定的电磁辐射。
不同的物体和环境所产生的电磁辐射有所差异,也各具特点。在地球遥感中,通过获取陆地、海洋、大气等电磁辐射信号来研究自然气候和预报天气;在目标探测中,利用目标本身与周围环境的辐射差异来探测识别目标。而目前广泛应用的光学、红外等成像手段,容易受到光照、云雾、烟尘等多种因素影响,主动雷达手段由于需要自身发射信号,会增加功耗且易受到地海杂波的干扰。
由湖北珞珈实验室微波遥感与电磁感知团队研制的“高分辨率毫米波双频机载被动成像系统”(以下简称:毫米波辐射成像技术),通过被动接收目标和自然场景的电磁辐射信号,结合目标电磁辐射特性从而提供一种新的探测、识别和遥感手段,有效弥补当前光学、红外和主动雷达等手段的不足。
该仪器系统成本低、分辨率高、视场宽
该团队研制的双频机载毫米波辐射成像技术系统提供了一种新的有效探测平台。该系统由天馈系统、双频毫米波接收机、步进电机转台、定标结构、主控制板卡、上位机(控制软件)等部分组成,用于接收来自物体和环境中的电磁辐射,自身不主动发射任何信号,可接收天线视场范围内的各种物体自身所辐射和反射的电磁辐射信号,得到红外和可见光等手段所不能获得的额外信息。该系统具有成本低、分辨率高、视场宽等优点,荣获第25届中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖。
应用领域:适用于众多重要应用场景
毫米波辐射成像技术适用于众多重要应用场景。可用于研究大气气候变化、监测海冰和大气温湿度分布,在对海目标探测、对地侦察与监视等领域具有广阔应用前景,在农业探测农作物长势、森林火灾预警与监测、自动着陆引导、交通枢纽安检等方向也有许多发挥空间。
另外,该系统具备全天时、全天候工作的特点,在硬件生产水平的提升和信号高速处理能力的增强下,极大地推动高分辨率毫米波辐射测量技术的发展,使得被动毫米波辐射成像应用领域得到不断扩展。
当前,实验室毫米波辐射成像技术系统已通过前期的室外基本功能调试,在探测江面、海面目标实验中取得初步验证,并基于此进行算法优化和硬件改进,计划将该系统搭载于配套设计的无人机,进行空对地目标探测试验。一系列的试验与性能提升将为毫米波辐射成像技术的发展和应用奠定重要技术基础,包括对海目标探测与制导、对地目标侦察与监视、无人机着陆与引导、森林火灾监测预警等应用领域。
团队介绍
湖北珞珈实验室微波遥感与电磁感知团队由卢海梁博士牵头,主要研究方向为被动微波遥感与探测、射频干扰监测、无线通信与电子对抗,现有团队成员8名,学科背景涵盖电子科学与技术、电子信息工程、信息与通信系统等,目前正在开展无线电信号监测、无人机通信与自组网、电子对抗、毫米波辐射探测与制导等领域的技术攻关和成果推广,诚邀无线通信、射频电路、FPGA硬件实现等方向的优秀研发人才加盟。
撰文 | 刘威利
排版 | 史凤玲
编审 | 综合办公室