南京信息工程大學造出國際領先全天候非視域激光雷達

4月8日,南京信息工程大學大氣物理學院教授夏海云研制的30千米全天候非視域多功能激光雷達,在惡劣天氣、建筑物阻擋等情況下也可實現精準探測。相關研究成果于近期在國際著名雜志《遙感》《光學快訊》上發表。

“在降雨的時候,雨水會阻擋我們的視線,激光雷達也一樣,雨水積在雷達光學玻璃的表面,導致雷達性能受限!毕暮T平榻B,風切變是常見的航空氣象災害,嚴重威脅飛機起降安全,傳統測風激光雷達由于探測能力有限,難以適應各種復雜惡劣天氣條件下的風切變探測,“我們通過江蘇菲沃泰納米科技股份有限公司研制的納米結構,在玻璃上做了一個疏水疏油的材料,讓油污、水滴不會積在鏡片上,激光能夠順利打出去!

據了解,該課題組最新研制出的30千米全天候非視域多功能激光雷達位于全球領先水平,最大水平和垂直探測距離分別達到30公里和7公里,尤其是在降雨、大霧等惡劣天氣下,單機實現大氣風場、降雨、云霧、湍流等多項參數的高時空分辨率探測。根據課題組在云南昆明長水機場連續9個月的觀測結果,在降雨條件下,該雷達10千米以上的探測概率達到92.79%,有效覆蓋機場跑道。

值得一提的是,無論是在城市的高樓大廈之間,還是在崎嶇的自然地形中,即使在激光“看不見”“照不到”的情況下,該雷達也可以借助人工智能技術建立風場反演模型,準確提供全域的高時空分辨率探測數據。

“在外場實驗中,廣州白云機場由于機場塔臺、航站樓和圍欄等低空建筑物的遮擋,導致跑道缺乏完整的水平風場探測數據。在光束阻擋的區域,我們就通過流體力學的辦法,去計算高樓等阻擋物后面應該是怎樣的,也就是在視線受阻擋別人沒法探測的情況下,在世界上率先實現了風場全區域的測量和重建!毕暮T普f。

此外,環境適應能力強也是該雷達的一大特點,未來可根據實際需求,應用于航空氣象、交通氣象、環保監測、應急管理等多種場景。夏海云表示,他們采用了單光子靈敏度的探測,所以這款雷達的發射功率是世界上最低的,只有1.5瓦,發熱量小,對環境的適應能力也非常穩定,“可以在零上60攝氏度至零下40攝氏度的大氣環境中,進行24小時365天不間斷工作!