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我是教师
在雷达成像中“左右手互博”——记“华山学者计划”之菁英人才周峰教授


金庸小说《射雕英雄传》中的周伯通,被黄药师困在桃花岛期间,别出心裁,悟创出上乘武功“左右手互搏术”。周伯通创立这套功夫的目的,起初只是想自己和自己打架,打发时间、自娱自乐,没想到在攻敌时使用,分进合击,竟能实现以二对一的效果。

现实生活中电子工程学院周峰教授的研究工作,与周伯通的“左右手互搏术”有类似之处:一方面,他要通过研究干扰抑制算法,让我方的成像雷达看得更清楚,识得了正误、辨得了真假;另一方面,他还用灵巧的干扰技术手段,移山倒海、腾挪变化,虚拟出高度逼真的目标,欺骗敌方雷达,以假乱真。

把上述描述转变成雷达领域的专业语言,就是本期菁英人才主人公的研究方向:雷达成像的干扰和抗干扰问题。现年35岁的周峰教授,从2002年起,就师从著名雷达专家保铮院士硕博连读,一路走来,在雷达信号处理国家重点实验室的领导和老专家的关心和支持下,周峰已经在这个领域进行了10多年的深入研究,取得了显著的成绩。

高分辨成像雷达技术

人类最初研制的雷达,只能够发现目标并测定它们的空间位置,获得距离、速度、方位、高度等简单信息。上世纪50年代,一种里程碑式的新雷达出现了,这就是成像雷达。从此,雷达不仅仅可以将所观察的对象视为“点”目标,而且还能获得目标及其场景周围的图像信息。

周峰介绍说,今天世界上高分辨率的成像雷达,其图像质量已经逐渐接近光学照相机拍摄照片的水平。“其分辨率可以达到亚米级,也就是0.1m×0.1m,如果再结合其它雷达技术,还可以完成对场景的高程测量,并在场景中准确地标示出运动目标。”

雷达成像与光学成像相比,前者具有全天候、全天时、远距离、宽测绘带和较强穿透能力,以及易于从固定背景中区分运动目标的能力。

周峰介绍说:“大气中的雨、雪、云、雾等沉降粒子会对可见光造成严重的散射,所以距离远了图像就会不清楚,变得模糊,甚至被完全遮挡。但雷达电磁波波长远大于可见光,这些粒子都可以绕射过去,对于雷达成像来说,100米、1公里,乃至100公里的距离,大气沉降物散射对图像清晰度的影响都较小。”

提到成像雷达不得不说合成孔径雷达,这是一种典型的成像雷达,它利用雷达与目标的相对运动,把尺寸较小的真实天线孔径,用数据处理的方法合成一个较大的等效天线孔径,可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。周峰说,合成孔径雷达,顾名思义,就是雷达平台与目标的相对运动而形成一系列的虚拟孔径,通过相干积累合成较大的等效天线孔径,从而提高雷达的横向分辨率。

据介绍,合成孔径雷达在军事上主要用于战场侦察、打击评估、空间态势感知等,民用上主要用于资源遥感、地理测绘、海洋环境监测等。

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