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我是教師
在雷達成像中“左右手互博”——記“華山學者計劃”之菁英人才周峰教授


金庸小說《射雕英雄傳》中的周伯通,被黃藥師困在桃花島期間,別出心裁,悟創出上乘武功“左右手互搏術”。周伯通創立這套功夫的目的,起初只是想自己和自己打架,打發時間、自娛自樂,沒想到在攻敵時使用,分進合擊,竟能實現以二對一的效果。

現實生活中電子工程學院周峰教授的研究工作,與周伯通的“左右手互搏術”有類似之處:一方面,他要通過研究干擾抑制算法,讓我方的成像雷達看得更清楚,識得了正誤、辨得了真假;另一方面,他還用靈巧的干擾技術手段,移山倒海、騰挪變化,虛擬出高度逼真的目標,欺騙敵方雷達,以假亂真。

把上述描述轉變成雷達領域的專業語言,就是本期菁英人才主人公的研究方向:雷達成像的干擾和抗干擾問題。現年35歲的周峰教授,從2002年起,就師從著名雷達專家保錚院士碩博連讀,一路走來,在雷達信號處理國家重點實驗室的領導和老專家的關心和支持下,周峰已經在這個領域進行了10多年的深入研究,取得了顯著的成績。

高分辨成像雷達技術

人類最初研制的雷達,只能夠發現目標并測定它們的空間位置,獲得距離、速度、方位、高度等簡單信息。上世紀50年代,一種里程碑式的新雷達出現了,這就是成像雷達。從此,雷達不僅僅可以將所觀察的對象視為“點”目標,而且還能獲得目標及其場景周圍的圖像信息。

周峰介紹說,今天世界上高分辨率的成像雷達,其圖像質量已經逐漸接近光學照相機拍攝照片的水平。“其分辨率可以達到亞米級,也就是0.1m×0.1m,如果再結合其它雷達技術,還可以完成對場景的高程測量,并在場景中準確地標示出運動目標。”

雷達成像與光學成像相比,前者具有全天候、全天時、遠距離、寬測繪帶和較強穿透能力,以及易于從固定背景中區分運動目標的能力。

周峰介紹說:“大氣中的雨、雪、云、霧等沉降粒子會對可見光造成嚴重的散射,所以距離遠了圖像就會不清楚,變得模糊,甚至被完全遮擋。但雷達電磁波波長遠大于可見光,這些粒子都可以繞射過去,對于雷達成像來說,100米、1公里,乃至100公里的距離,大氣沉降物散射對圖像清晰度的影響都較小。”

提到成像雷達不得不說合成孔徑雷達,這是一種典型的成像雷達,它利用雷達與目標的相對運動,把尺寸較小的真實天線孔徑,用數據處理的方法合成一個較大的等效天線孔徑,可以在能見度極低的氣象條件下得到類似光學照相的高分辨雷達圖像。周峰說,合成孔徑雷達,顧名思義,就是雷達平臺與目標的相對運動而形成一系列的虛擬孔徑,通過相干積累合成較大的等效天線孔徑,從而提高雷達的橫向分辨率。

據介紹,合成孔徑雷達在軍事上主要用于戰場偵察、打擊評估、空間態勢感知等,民用上主要用于資源遙感、地理測繪、海洋環境監測等。

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