打破雷達現(xiàn)有格局！深大雷達感知團隊研發(fā)這項技術(shù)將開創(chuàng)“雷達版航拍”
深大雷達感知團隊歷時8年研發(fā)的單比特雷達成像技術(shù)正在進行實驗，實驗成功將說明團隊前期在單比特雷達方面提出的部分理論和技術(shù)已趨成熟，并可在相關(guān)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。團隊帶頭人黃磊教授，將此項無人機單比特雷達成像技術(shù)稱為“雷達版航拍技術(shù)”。他認(rèn)為，這項全球首創(chuàng)的技術(shù)將顛覆雷達接收機的架構(gòu)，打破雷達現(xiàn)有格局。
突破雷達瓶頸，數(shù)據(jù)減半以上
一直以來，無人機遙感成像都會受到光線、霧、霾等因素的影響，使得其應(yīng)用場景受到局限。而深大雷達感知團隊研究的無人機雷達成像技術(shù)，具備晝夜全天時探測的能力（相比于光學(xué)相機），且具有更強的透射能力（相比于激光雷達），能夠在煙、雨、霧、霾等惡劣天氣條件下工作，適用場景更加廣泛。傳統(tǒng)的高分辨雷達成像的數(shù)據(jù)量巨大，對數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸、處理等方面有著很高要求。無人機僅飛20到30分鐘，就會產(chǎn)生上百個GB的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行存儲、傳輸、處理需要花費3到5個小時。
在黃磊教授的帶領(lǐng)下，團隊專注于單比特雷達信號處理理論與技術(shù)的研究，首創(chuàng)基于單頻閾值、頻譜搬移、參數(shù)重構(gòu)等單比特量化技術(shù)，有效克服了單比特量化中的非線性失真、諧波自耦、交調(diào)互耦等技術(shù)難題。
通俗來說，單比特成像雷達相對于傳統(tǒng)雷達，在同等分辨率條件下，數(shù)據(jù)量將減少50%以上，不僅節(jié)省了時間、降低了成本，更重要的是依然可以得到高清的圖像。黃磊說：“我們這項技術(shù)非常新穎先進，我稱之為“雷達版航拍”技術(shù)，顛覆了雷達接收機和信號處理機的架構(gòu)，能夠推廣應(yīng)用到智能駕駛、智慧物流、智慧城市、搶險救災(zāi)等領(lǐng)域，更好地服務(wù)國計民生。”
6月16日下午1時30分，黃磊與雷達系統(tǒng)架構(gòu)師周漢飛博士一起討論了實驗要驗證的關(guān)鍵技術(shù)點，確定針對性實驗方案，指導(dǎo)了重點場景選取、雷達數(shù)據(jù)錄取與成像的關(guān)鍵指標(biāo)分析。
2個半小時后，基于無人機平臺的單比特成像雷達首次在深圳大學(xué)進行飛行實驗。趙博一邊觀察實驗地形，一邊對照雷達圖像計算參數(shù)，調(diào)整目標(biāo)與實驗設(shè)置。
圖1雷達感知團隊在布置目標(biāo)場景
圖2黃磊（右一）、周漢飛（左二）現(xiàn)場指導(dǎo)實驗方案設(shè)計 圖3趙博（左一）現(xiàn)場分析數(shù)據(jù)
圖3無人機掛飛場景
此次實驗對單比特雷達技術(shù)的驗證具有重要的價值。目前國內(nèi)外尚無單比特雷達實際應(yīng)用的相關(guān)報道。本次實驗將獲得首批深圳大學(xué)微波雷達探測數(shù)據(jù)，對單比特雷達技術(shù)的進一步發(fā)展與完善具有重要的推動作用。
圖4深圳大學(xué)滄海校區(qū)單比特雷達成像結(jié)果
“泡”在實驗室，創(chuàng)業(yè)靠定力
在雷達技術(shù)不斷追求“多比特、高精度”的趨勢背景下，“單比特”雷達反其道而行，力圖以更少的數(shù)據(jù)達到同等的性能，其難度可想而知。由于技術(shù)新、文獻少，在研究初期，黃磊團隊曾多次遭受質(zhì)疑。團隊成員查閱大量文獻，但收獲甚微。
黃磊表示，單比特雷達技術(shù)的研究曾一度陷入困境，但多年的專業(yè)與技術(shù)積累使得他們清楚地知道無人機雷達的痛點所在，海量數(shù)據(jù)的存儲、傳輸、計算均存在極大的難度。“‘卡脖子’問題的突破不能僅僅依賴硬件性能的提升，唯有基礎(chǔ)理論的突破方能獨辟蹊徑，柳暗花明，也正是這一信念支撐我們在迷茫中重整旗鼓，堅持創(chuàng)業(yè)。”黃磊把過去的這一段時期，比喻為“創(chuàng)業(yè)”。“我們團隊從無到有，從弱到強，中途有人退出，但大部分都堅持下來。回顧這一路走來的時光，甚是艱辛！”黃磊感嘆道。那時的趙博連走路、吃飯的時候都在思考怎樣突破現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸期，周末外出也隨身帶著筆記本電腦，一想到什么問題就拿出電腦查閱文獻、推公式、寫程序驗證。趙博稱“每當(dāng)有新的idea時，就會很興奮，廢寢忘食地驗算、寫程序驗證，但往往經(jīng)過求證后，又會把之前的設(shè)想推翻”。于是，一切只能從頭再來。
成就感與使命感，賦予團隊無限可能
8年時間，讓黃磊團隊堅持下來的既有成就感，也有使命感。“雖然我們在實驗室看似枯燥，但我們樂在其中，非常enjoy。”當(dāng)預(yù)想的公式推導(dǎo)成功，當(dāng)調(diào)試信號燈閃爍的一剎那，那種興奮感會像煙花一樣在黃磊心中“綻放”，這是驅(qū)使團隊堅持下來的重要動力。
當(dāng)今國力強盛，國家高度重視關(guān)鍵核心技術(shù)的創(chuàng)新攻關(guān)。黃磊認(rèn)為，“我們有責(zé)任為國家出一份力量、盡一份責(zé)任。我們的技術(shù)在全世界范圍內(nèi)是首創(chuàng)，我們近五年發(fā)表關(guān)于單比特雷達技術(shù)的學(xué)術(shù)論文有20余篇，申請發(fā)明專利18項，已授權(quán)8項，承擔(dān)了多項國家級重大重點科研項目。2021年，在國際雷達學(xué)術(shù)年會中，我們曾主辦過單比特雷達專題研討會。這一切都讓我們感到非常自豪，有種強烈的民族使命感。”
