获得 2018 年度国家最高科学技术奖的刘永坦院士和钱七虎院士，在国防科技方面有哪些成就？ 第1页

作为半个雷达搬砖狗，我来从知识分子这篇文章谈谈刘永坦院士的工作吧。

刘院士的获奖成果是“海探测新体制雷达理论体系”的奠基人。说实话，看到“新体制雷达理论体系”我是懵的.....“新体制雷达”这个范围实在是很大，而且到现在我也没搞懂什么算“旧体制雷达”。

所以这个“新体制雷达”实在是没法分析......也没办法给大家介绍。那介绍一下我觉得比较明确的工作：

一项是”逆合成孔径实验雷达”及其运动补偿算法。

另一项是“我国唯一具备全天时、全天候、超视距、海空兼容对海探测能力的雷达装备”。

先介绍后一个，大部分波段合适的雷达都具备全天时、全天候，但是“超视距”是一个比较麻烦的事儿。

为了尽量简单点，我就不写公式，只介绍了，这两项都大概是本科到研究生阶段的知识。

超视距雷达（Over-the-horizon Radar）

我们都知道，电磁波在自由空间的传输是呈直线状的，而地球本身是一个球体，因此低于视线的目标直线传播的电磁波无法照射，这是视野盲区。

比如，装在10米（33英尺）桅杆顶部的雷达，考虑进大气折射效应，可以达到13千米（8.1英里）的地平线处。如果目标在地球表面之上，探测距离则会相应增加，所以相同的雷达，可以探测到一个在26 km（16 mi）远，10米（33英尺）高的目标。一般来说，建立直视距离超过几百公里的雷达系统不切实际。

但是，实际上我们可以依靠多种电磁波传输现象来完成超视距探测。比如天波(Skywave, 通常为1.6-30MHz)和地波(低于1.6MHz)。

地球电离层对高频(3-45MHz)的短波有反射作用，因此可以利用反射波探测远方物体，如下图：

不过，天波传输的问题是电离层会随四季和昼夜变化，影响电波的反射，比如白天电离层吸收强，晚上电离层反射强。那么如何在不同时间找到合适的补偿时机，是很重要的。

会沿地面传输的电磁波叫做地波。

沿地面传播距离增加时，地波信号会急速衰减。但是海水带有高传导性，可支持地波传到100公里或以上。这种地波雷达用于监视，操作范围通常在4到20MHz之间。较低的频率获得更好的传播效果，但是从小物体反射回来的也少，所以根据被探测目标的类型，来决定最适频率。

当然理论是一回事，实现又是另外一回事，理论比较简单，但是工程实践中会考虑很多奇怪的因素，能做出国内唯一一个对海探测预警雷达非常不容易。

逆合成孔径雷达(ISAR）及其运动补偿算法

ISAR是合成孔径雷达(SAR)的一种，不同于用以探测运动物体的的脉冲-多普勒雷达，SAR主要用于遥感成像，对空，对地都可以。

为了介绍ISAR，我们要从SAR开始。

SAR通常以飞行器为载体，存在星载，机载等形式。

SAR是一种高分辨率的有源雷达系统，它利用飞行器为载体，可以实现二维或三维的区域成像。它利用脉冲压缩技术提高距离向分辨率，利用合成孔径技术提高方位向分辨率。距离向和方位向信息可以在上图中找到。

• 脉冲压缩：我在其他答案里也有提到，这是今年诺贝尔奖啁啾脉冲放大的的原理之一。通常，在雷达中，距离向分辨率与脉冲宽度成反比（即脉冲宽度越窄，分辨率越高），但是窄脉冲的信噪比低，发射端处理复杂，而宽脉冲的信噪比高。于是处理方式就是脉冲压缩：

发射调制过的宽脉冲，在接收端经过压缩处理使得接收脉冲等效窄脉冲，通常用来压缩的信号是线性调频脉冲压缩（LFM)，就是啁啾信号。

• 合成孔径：很容易理解，收到的临近两点的回波信号能不能区分(方位向分辨率)与天线孔径有关。通常，提高方位向分辨率必须增大天线尺寸（也就是天线孔径），但是这会超过可承受的范围(好几公里的天线长度)。于是，可以考虑通过雷达与目标的相对运动来形成虚拟的天线孔径。比如下图：

飞机在运动过程中一直在向一个区域发射信号，并接受回波，这样经过一系列处理之后，一个小天线通过“运动”方式就合成一个等效“大天线”，这样可以得到较高的方位向分辨率，最终通过多普勒锐化（DBS）等等很多种算法来合成遥感图像。

以上是SAR的原理，SAR的运动物体是雷达本身。

那么反过来，当雷达不动，目标移动的时候，同样是一种相对运动，这种运动也可以用以合成孔径，这叫做ISAR，逆合成孔径雷达。

运动补偿：在SAR成像中，飞行器乖乖按预定轨迹飞行是最好的，合成孔径算法可以直接工作。但是，天气，气流可不一定如愿。因此，存在由于飞行器飞行姿态变化引起的运动误差。这时候就需要通过利用GPS/INS对飞机飞行位置检测，换算为天线位置中心的误差修正函数，再计算为回波延迟和回波相位，通过内插等方式对回波直接修正。这种修正称为运动补偿。

运动补偿在SAR中比较简单，因为运动物体（飞机）是可控的，我们知道具体参数。而当雷达本身不动，目标在动时，就很麻烦了。因为目标一般都是非合作的，他们不可能把自己的运动路线给雷达，让雷达自己补偿。

所以运动补偿问题在ISAR成像中特别突出，这也是影响ISAR性能的关键因素之一。

（小声说，ISAR目前普遍性能不好，大部分是因为这个原因。

这就是刘院士公布出来的两项工作，论证并实现了两种不同的雷达类型，在一穷二白的当时，确实为国内雷达领域做了开创性的贡献，是国内雷达先驱~

致敬。

完。

嗯，作为一名答主，我想说大家被带到坑里去了。

ISAR？naive。

明明是时间不均衡扰动探测，叫雷达那是掩人耳目，叫做Tidar更加合适。

这玩意很费能量，通过制造时间空洞产生差异，并以此为基底，探测特定能量物质。

用超级计算机，将特定能量等级的物质时间特征表放在虚拟数字空间中，当能量物质在基底上留下扰动后，即可快速的判断该能量物质的位置和运动。

这一技术可实现地球任何地方的高能量体的实时探测，并具备一定的时间相对穿越作用，对地球特定区域的时间分布有一定的影响，并且由于分辨率和基底感知系统的能量大小有关，受限于能量的供应，实际应用仍然需要概略到具体的场景选择。

只能透露这么多了。

2020年的雨果奖能给我了吗？谢谢！