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2023-01-31
相控陣雷達防治野豬引熱議！可同時監(jiān)控100個目標，這么白菜了？
更新時間：2022-08-28 16:05:41作者：佚名
明敏 羿閣 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
沒想到，用在航母軍艦上的相控陣雷達，現(xiàn)在被拿來防野豬了？？？
還能配合著大疆無人機一起用。
雷達一發(fā)現(xiàn)野豬，無人機就去驅離。覆蓋范圍從半徑5公里到10公里不等，可同時監(jiān)控100個目標。
而且雷達只要15kg，單人就能扛走。
好家伙，防個野豬把“迷你”、“移動式”、“相控陣”、“蜂群”這群關鍵字給湊齊了。
網(wǎng)友看了都忍不住說：
不過話說回來，號稱是雷達之王的相控陣雷達，咋就被拿去防野豬了？
軍用技術防野豬
其實原因很簡單，因為野豬太難對付了。
它們經(jīng)常結隊下山、進田啃食，還順帶在田里拱幾圈，把一些莊稼作物連根禍禍了，會給農(nóng)戶帶來非常嚴重的損失。
但野豬同時還是國家保護動物，除非是專門的捕殺行動，一般農(nóng)戶能做的只有驅趕。
這就不是件容易事了。
因為野豬體型大、移動速度快、攻擊性強、不怕人，一般驅趕方法就是強光照射、火把、播放刺耳噪音或者修防護欄。
這些方法對人力物力的要求都很高，效果還不一定好。
基于這樣的現(xiàn)狀，也就不難理解為啥農(nóng)民兄弟會想到把相控陣雷達用在此了。
相控陣雷達全稱為相位控制電子掃描陣列雷達。
它最大的特點就是可以快速而精準地轉換波束，完成對全空域的掃描。
還能同時監(jiān)測多個目標，探測范圍甚至可以達到數(shù)千公里遠。
它的工作原理有點像蜻蜓、蒼蠅的復眼。
雷達板上規(guī)則排列了非常多微小單元，每個單元都能單獨發(fā)射和接收信號。
當這些獨立單元發(fā)出的波同時向外傳播時，它們之間會發(fā)生波的干涉現(xiàn)象。
如果發(fā)出的波不完全同步，兩個波紋之間就會產(chǎn)生相移，這時通過計算機來控制每個單元發(fā)出的電磁波的相位差，就能讓波向著想要去的方向傳播了。
這種方式被稱為電掃描，速度遠高于傳統(tǒng)雷達的機械掃描，也就是轉動天線。
根據(jù)啟用的發(fā)射/接收組件數(shù)量不同，相控陣雷達可分為兩種。
無源相控陣雷達只有一個中央發(fā)射機和一個接收機，有源相控陣則是每個輻射器都配有一個發(fā)射/接收組件。
有源相控陣雷達的性能更強大，成本也更高，一般討論較多的就是這一種。
開頭提到的民用相控陣雷達，正是屬于這一類。
官方介紹，它能對運動目標監(jiān)測，并自動識別進行分類評級，監(jiān)測視角可達±45度。
可以探測5公里內(nèi)的行人、10~15公里的車輛目標、3公里外的無人機目標、10~30公里的船只目標。
像這樣兩個人一抬、一架，雷達就能安裝在戶外，雷電、雨雪等天氣都能扛住。
通信條件不好的地方也能用，帶寬要求僅為8Mbps。據(jù)說使用難度也不高，非專業(yè)人員也能快速上手。
這家公司還強調(diào)，“TR組件、有源相控陣等核心部件均為自研，成本可控、供貨可持續(xù)保障”。
總而言之，就是印象里在航母、戰(zhàn)機上用的高端電子裝備，現(xiàn)在不僅民用了，而且使用門檻、價格都不高。
這就讓人好奇了：
相控陣怎么就白菜化到這個程度了？
關鍵還看氮化鎵
這主要和有源相控陣雷達核心部件的材料發(fā)展趨勢有關。
相控陣雷達的核心部件是T/R組件，它的成本占了整個雷達成本的60%左右。
進入21世紀后，這個部件的主要材料正在從砷化鎵逐漸轉變?yōu)榈墸蕴岣呃走_的功率。
氮化鎵想必大家都非常熟悉了，作為第三代半導體材料，它憑借在高功率、高速光電元件上的優(yōu)越性能，成為了當下討論度頗高的一種材料。
由于擁有更高的擊穿電壓，可以通過大幅提高電壓以減小電流和相應能量損耗，相控陣雷達的核心組件T/R組件用上氮化鎵后，能量利用率、功率都會大幅提升。
這樣一來，使用氮化鎵的雷達性能可以提升，散熱問題也相對弱化。
更關鍵的是，相對于依賴進口的砷化鎵材料，氮化鎵的成本能降低30%左右。
我國現(xiàn)在的氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈相對更加完整，像普通的快充充電器，用的就是這種材料。
此外，現(xiàn)在相控陣雷達T/R組件的產(chǎn)品結構形式開始從“磚塊式”發(fā)展為“瓦片式”。
“瓦片式”的好處在于，它能減少印制電路板和連接器的數(shù)量，并能通過大規(guī)模微博制造技術和封裝工藝，來降低相控陣雷達的體積、重量，這也能讓成本進一步降低。
實際上，相控陣雷達民用，已經(jīng)遠超我們想象，如氣象探測、水利防洪、5G通信等領域都有它的身影。
民用場景并不少
其中發(fā)展最快的當屬氣象探測領域。
與傳統(tǒng)天氣雷達相比，相控陣天氣雷達的功能簡直是降維性打擊。
舉個例子，北京大興機場使用的就正是C波段全數(shù)字有源相控陣天氣雷達。
常規(guī)天氣雷達需要6分鐘才能完成一次的11層體積掃描，該雷達只需要1分鐘就能完成。同時該雷達采用分布式發(fā)射和接收技術，可靠性由常規(guī)雷達的600小時提升至3000小時以上。
此外，該雷達全面提高了地物雜波抑制能力和抗干擾能力和自動化探測能力，能更快、更準確的的發(fā)現(xiàn)雷雨、大風、下?lián)舯┝?、風切變等影響航空安全的危險天氣，在空管氣象危險天氣監(jiān)測中可以發(fā)揮巨大作用。
除了氣象探測，去年11月，相控陣雷達還首次被用在田野文物安防上。
文物大省陜西，由于古跡、遺址數(shù)量龐大且分布零散，安防一直是個大問題。
相控陣雷達由于反應速度快、目標更新速率高、多目標追蹤能力強、分辨率高等特性，可以說是專業(yè)非常對口了。
現(xiàn)在，相控陣雷達已經(jīng)在麗山園、兵馬俑一號遺址坑開展了現(xiàn)場測試和可行性驗證工作。
△圖源：陜西省文保院
One More Thing
這波相控陣雷達的熱度，也讓人不禁想起一個曾經(jīng)流傳甚廣的笑話……
據(jù)說毛子一噸重的相控陣雷達，靜止時啟動產(chǎn)生的高溫能把200米內(nèi)的野豬熱暈。
還有其他各種版本的……
嗯，如果是真的，也是一種防治野豬的有效辦法了（doge）。
參考鏈接：
[1]https://m.weibo.cn/status/4805932813124635
[2]https://www.sohu.com/a/501400643_100106801
[3]https://m.elecfans.com/article/1588672.html
[4]https://www.bilibili.com/video/BV1md4y1U7BD
[5]https://xw.qq.com/amphtml/20220729A02J4400
[6]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1740221301992139719&wfr=spider&for=pc
[7]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1715566817717352037&wfr=spider&for=pc
[8]https://zhuanlan.zhihu.com/p/349663246