重大突破！全球最高分辨率測風(fēng)雷達(dá)

導(dǎo)言：

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)在相干測風(fēng)激光雷達(dá)方面實(shí)現(xiàn)重大突破，首次實(shí)現(xiàn)3米和0.1秒的全球最高時空分辨率的高速風(fēng)場觀測。

■ 抖音視頻：https://v.douyin.com/6mXWgtW/本視頻發(fā)布于2022年8月2日，點(diǎn)贊量近2.5w■ 精彩呈現(xiàn)：最近，人民日報微信報道了一個重大突破，——這文章的標(biāo)題就叫《重大突破！》。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)在相干測風(fēng)激光雷達(dá)方面實(shí)現(xiàn)重大突破，首次實(shí)現(xiàn)3米和0.1秒的全球最高時空分辨率的高速風(fēng)場觀測，發(fā)表在《光學(xué)快報》（https://opg.optica.org/ol/fulltext.cfm?uri=ol-47-13-3179&id=477123）。導(dǎo)言：

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)在相干測風(fēng)激光雷達(dá)方面實(shí)現(xiàn)重大突破，首次實(shí)現(xiàn)3米和0.1秒的全球最高時空分辨率的高速風(fēng)場觀測。

■ 抖音視頻：https://v.douyin.com/6mXWgtW/本視頻發(fā)布于2022年8月2日，點(diǎn)贊量近2.5w■ 精彩呈現(xiàn)：最近，人民日報微信報道了一個重大突破，——這文章的標(biāo)題就叫《重大突破！》。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)在相干測風(fēng)激光雷達(dá)方面實(shí)現(xiàn)重大突破，首次實(shí)現(xiàn)3米和0.1秒的全球最高時空分辨率的高速風(fēng)場觀測，發(fā)表在《光學(xué)快報》（https://opg.optica.org/ol/fulltext.cfm?uri=ol-47-13-3179&id=477123）。什么叫風(fēng)場？就是大氣中風(fēng)的分布，即每一點(diǎn)有沒有在刮風(fēng)，如果有的話向什么方向刮，風(fēng)速是多少。探測風(fēng)場對航空航天安全、高價值目標(biāo)保障、數(shù)值天氣預(yù)報等方面都具有重大意義，我們希望它“看的遠(yuǎn)、看的細(xì)，測的快、測的準(zhǔn)”。以前還從來沒有實(shí)現(xiàn)過3米空間分辨率和0.1秒時間分辨率，為此需要把現(xiàn)有的激光雷達(dá)信號檢測靈敏度提高兩個數(shù)量級以上?？拼髨F(tuán)隊(duì)通過在激光光源、光學(xué)收發(fā)系統(tǒng)、高速數(shù)據(jù)采集電路和數(shù)據(jù)處理算法上對激光雷達(dá)進(jìn)行全面優(yōu)化，并在時頻分析、脈沖編碼基礎(chǔ)上提出一種新的反演算法，大大提高了風(fēng)場反演精度和穩(wěn)健性，最終實(shí)現(xiàn)了一套全國產(chǎn)化的“產(chǎn)品級”測試樣機(jī)。該雷達(dá)工作波長為1550.1納米，具有人眼安全、設(shè)備輕便（40公斤）、工作穩(wěn)定、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)（http://news.ustc.edu.cn/info/1055/79715.htm）。通過外場對比試驗(yàn)，該雷達(dá)樣機(jī)風(fēng)場觀測結(jié)果與定標(biāo)設(shè)備對比誤差小于0.5 m/s。為進(jìn)一步測試?yán)走_(dá)觀測性能和環(huán)境適應(yīng)性，團(tuán)隊(duì)利用該雷達(dá)在宿州市高鐵站實(shí)地測量了高速列車尾流中的風(fēng)場結(jié)構(gòu)。雷達(dá)在無人值守下連續(xù)穩(wěn)定工作超過100小時，獲得了3米和0.1秒高時空分辨率下的350 km/h的高鐵尾流連續(xù)觀測，并首次利用激光雷達(dá)捕捉到高鐵尾流中類似于卡門渦街的風(fēng)場結(jié)構(gòu)，與計(jì)算流體力學(xué)模擬結(jié)果高度一致。這些成果令人振奮，而媒體沒有報的另一個有趣的信息是論文的作者。此文的第一作者是科大地球和空間科學(xué)學(xué)院的梁晨博士，兩位共同通訊作者是薛向輝教授和王沖副研究員。實(shí)際上此文還有一位作者是竇賢康院士，曾任科大副校長、副書記，2016年起擔(dān)任武漢大學(xué)校長，同時仍然在科大地空學(xué)院與微尺度國家研究中心任職。在他的百度百科科研綜述中，第一句就是“竇賢康開拓性地研制成功量子激光雷達(dá)，開創(chuàng)了激光雷達(dá)探測新途徑，在大氣污染檢測、臨近空間環(huán)境保障等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景”。是的，他們的測風(fēng)雷達(dá)用到了量子技術(shù)。具體而言，是用一種單光子頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)，把原本難以探測的光子變成另一個頻率的容易探測的光子，從而大大提高了信噪比，把探測距離從以前的2.6公里提高到了8公里。在我的科普書《量子信息簡話》中，介紹了這種量子雷達(dá)。