小雷达“盯住了”大害虫

MEMS 2024-06-14 00:02

雷达看得见客机、云团,还能看见空中的飞虫?来自北京理工大学前沿技术研究院的科研团队说,不仅看得见,还能看得很清楚。

6月初正是黄淮海平原的麦收时节。在山东东营的黄河三角洲农业高新技术产业示范区,四座雷达基站伫立在田野上。若从空中俯视,其中三台雷达基站组成了一个等边三角形,剩下的一台位于三角形中心附近。在周围金黄色的小麦、深绿色的牧草映衬下,它们雪白色的雷达罩格外醒目。


在黄河三角洲农业高新技术产业示范区,昆虫雷达基站的外形格外醒目

“相比空管雷达、气象雷达,这台相控阵昆虫雷达才3米高,的确是‘小个子’。”在中心点的雷达基站里,为了压过电机马达工作的噪声,北京理工大学雷达技术研究院博士研究生王廉钧不由得提高嗓门告诉记者。

伴着一阵阵嗡嗡声,记者眼前的相控阵昆虫雷达阵列斜对着天空,正不疾不徐地旋转,不一会儿就完成“巡天”一圈。在这里,人眼看不到的电磁波被发射出去,又带着天上的“消息”回来,随后被处理成可视化的图像。

“根据记录,今天清晨4点至6点,昆虫的雷达回波比较明显,说明这一时段空中飞虫的数量和密度比较高。”在雷达基站旁的数据方舱,王廉钧指着屏幕上一段折线图说。


在东营试验场站,北京理工大学博士研究生王廉钧正在查看雷达监测数据

这里的雷达真能看清空中的飞虫吗?“是的,长度几毫米的飞虫,在2公里半径内都能被探测到。两只飞虫只要间隔超过20厘米,就可以被分别标注出来。”北京理工大学前沿技术研究院多源感知创新中心高级工程师张晓来说。

迁飞性害虫,是粮食生产的大敌。农业农村部《一类农作物病虫害名录(2023年)》点名了10种害虫,多数具有迁飞习性,其中不乏草地贪夜蛾、飞蝗、粘虫等大害虫。“火眼金睛”的雷达,自然为“虫口夺粮”带来更多底气。

“昆虫为躲避天敌,多在夜晚进行迁飞。这让传统光学追踪等手段难以及时有效监测虫情变化。雷达具有全天候、全天时探测优势,能有效监测昆虫迁飞。”北京理工大学前沿技术研究院多源感知创新中心副主任、北京理工大学雷达技术研究院副教授李卫东说。


正在运转的相控阵昆虫雷达阵列

记者了解到,此前国内外虽研制了专用的昆虫雷达,但并未能解决雷达观测迁飞昆虫“看不清”的问题。

位于黄河三角洲的雷达基站,则为精准探测迁飞性害虫做出新贡献。李卫东表示,通过理论与技术创新,科研团队在雷达探测原理、方法、体制等方面,形成一套动物迁飞雷达精细探测体系,突破了多项关键技术,实现对迁飞动物个体振翅频率等生物学参数,及三维轨迹等行为学参数的精细测量,具备对迁飞动物个体种类辨识与轨迹分析能力。


正在调试的缩比高分辨全极化昆虫雷达,随后将运至外地安装

2023年2月,这个由国家自然科学基金资助、北京理工大学与中国农业科学院植物保护研究所等多家单位合作的国家重大科研仪器研制项目,在东营试验场站成功通过验收。研制的高分辨率多维协同雷达测量仪,已投入迁飞动物日常监测工作。

在东营试验场站的仓库里,记者见到了正在调试的缩比高分辨全极化昆虫雷达。不久后,它就要装车发往浙江。今年,科研团队计划在浙江建设4部昆虫雷达,进行组网试点。未来,他们还将构建面向迁飞昆虫监测预警的大规模昆虫雷达网综合信息平台体系。


在北京理工大学前沿技术研究院,昆虫雷达的介绍被放在突出位置

“得益于技术积累,缩比雷达成本更低,已在云南等地布设。”李卫东说,在监测草地贪夜蛾、黄脊竹蝗等重大迁飞害虫入侵中,新款昆虫雷达已发挥重要作用,得到用户高度评价。

延伸阅读:
《汽车雷达技术及市场-2023版》
《激光雷达(LiDAR)技术及市场-2024版》

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    liweicheng 2024-07-13 19:06 33浏览
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    自做自受 2024-07-13 22:40 176浏览
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    丙丁先生 2024-07-15 07:27 44浏览
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    coyoo 2024-07-14 12:25 88浏览
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