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    登顶珠峰·主力实测│深度解析大发体育雪深雷达系统的技术融合攻关

    责任编辑: 蔡奕霖    来源: south    作者: 品牌与宣传企划中心    2020-05-28    浏览量: 111

    5月27日,2020珠峰高程测量队成功登顶并顺利完成测量任务。

     

     

     

    与此同时,由大发体育集团联合自然资源部第一大地测量队(国测一大队)定制开发的“高原冰雪探测雷达系统”、由大发体育集团常州工厂定制生产的觇标作为此次测量的主力设备登顶珠峰,经受住了珠峰顶上低氧、高寒、低压、大风等极端恶劣使用环境的考验,成功完成珠峰高程测量任务。

     

    登顶的雪深雷达(右下角)和觇标(图片来源于:光明网)

     

    高原冰雪探测雷达系统简称为雪深雷达,它并不是常规测量中使用的设备。雪深雷达主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测地面雪深,通过雪深雷达观测获得珠峰峰顶冰雪层厚度,并将其从珠峰峰顶雪面海拔高中扣除,即获得珠峰峰顶岩石面海拔高,也就是俗称的“珠峰高程”。

    2020年3月,多套定制的雪深雷达和峰顶觇标就进驻珠峰,由珠峰高程测量队员在实际环境下进行频繁测试,以确保正式测量过程正常顺利。

     

     

     

    5月初,大发体育西安分公司总经理马卓齐和技术员李喜喜专程赶往珠峰大本营,代表大发体育集团探望珠峰高程测量队,赠送慰问品,同时与测量队员们沟通了解此次大发体育提供设备的使用情况,以便根据需求提供及时的服务。

    南方产品应用在哪里,大发体育星级服务就在哪里。在交谈中我们了解到,历经前期研制过程中近乎苛刻的实验测试后,上珠峰后的雪深雷达表现出色。

     

     

     

     

    首次确定联合国产定制

    时间退回到2019年6月。

    自然资源部第一大地测量队(国测一大队)项目部主任柏华岗、队员陈真、大发体育多名技术员在北京会聚,大家讨论的一个重点就是:能不能定制全国产化的高原冰雪探测雷达系统用于2020珠峰高程测量。

    柏华岗曾参与过2005年珠峰高程测量,同时将参与2020年珠峰高程测量。他提出,定制的设备除了要能满足2005年珠峰高程测量时所使用的雪深雷达高强度三防、抗高寒等基础要求外,还需要解决多传感器集成的问题。2005年使用的雪深雷达探测仪,雷达与GNSS之间主要通过一条线来串联,无法做到时间同步和位置同步——GNSS虽然一直在测量,但要同时获取某个时间点的GNSS数据和雷达数据,需要先对GNSS时间点做标记,再去对应雷达的时间,相对比较复杂。也正是因为没有做到时间同步、位置同步,后期数据解算效率降低。

    此前,国测一大队已经联系过瑞典、意大利等相关产品的多个厂家,对方都表示,定制要求“难度之大,空前绝后”,并且数量又不多,考虑到研发难度和经济效益,都明确拒绝。对方不愿意接受条件,柏华岗也不愿意降低要求。多次碰壁后,柏华岗提出,“就一定要是进口厂家吗,能否试一试让具有实力的国内企业或单位联合定制,实现设备的国产化?”

    正是此时的想法,促成了2020珠峰高程测量雪深雷达的全国产化定制和实测。

    此次会谈后,又多次实地考察,确定由大发体育集团联合国测一大队定制开发“高原冰雪探测雷达系统”,并敲定了设备定制要求:①要求系统能够透过一定深度冰雪混合物探测岩石界面,并对检测位置实时定位,探测精度达到厘米级,探测深度至少6米;②“高原探冰雪雷达系统”集成雷达主机、收发天线、GNSS、供电系统、存储设备等部件,不能配用显示器,总重量不超过5kg;③雷达设备外接GNSS天线,且雷达设备中心与GNSS中心对应,精度cm级;④设备组装简单,低温低气压高原环境下可正常工作;⑤雷达数据格式中能够有历元时间,与GNSS时间对应;⑥存储:“高原探冰雪雷达”对GNSS原始观测数据要存储一份;⑦确保整套系统能在零下40℃能够正常工作1小时。

    接到定制任务,大发体育集团积极响应号召,与自然资源部、中国测绘科学研究院、陕西测绘地理信息局、自然资源部第一大地测量队(国测一大队)等保持沟通,主动作为,调动集团技术力量攻克科研难题。南方卫星导航立即成立高原冰雪探测雷达系统技术攻关组,由南方卫星导航副总工程师丁永祥牵头,技术员程少华作为多方的联络人,大发体育西安分公司作为一线支持与联络……开启了此次设备的攻关之旅。

     

    峰回路转的攻关过程

    雪深雷达的定制研发主要经历了几个大的阶段:第一阶段方案设计论证;第二阶段设计生产;第三阶段整机试验;第四阶段多台研制、测试;第五阶段现场实测。如果顺利的话,所有这些都可以在2019年完成。

    在后来的设备实际制造过程中才发现,要实现预定的技术目标,并没有那么简单。硬件方面的集成,不能只是将GNSS主机头接到雷达仪上,而是将主机头分解成模块集成到设备中,并对不同版本的模块进行升级和测试。数据方面,GNSS、雷达都是电磁波信号,为了保障所获取北斗数据的信噪比,确保数据质量,电磁波干扰问题必须解决。再者,珠峰峰顶的测量需要一次到位,所采集数据要实现极端条件下多途径安全可靠的保存。最后,雷达的时间要求精确到ns,数据采集频率50Hz。而在设备极端环境测试方面,实验室零下40℃气温条件下破坏性试验2小时后,再将设备拿出来正常采集。

    另外在定制和测试过程中我们发现,原定的那些技术参数是无法满足实际测量要求的,好几个方面都需要根据实测需求进行提升和修正。

    这些需求方进一步的要求和测试出现的问题,让整个研发团队都绷紧了弦:固件的稳定性、屏蔽层的效果、雷达数据与GNSS 数据时间同步、数据质量问题、信号灯蓝红显示问题等等需要解决。

    为此,大发体育集团发动南方卫星导航的研发团队:测绘事业部大量测试拆开的主板、天线采集数据,在不同环境下测试、分析数据;系统三部定制软件模块内嵌到主板,解决50Hz采集以及数据质量问题;系统二部联合解决信号屏蔽、抗干扰问题;测绘事业部与系统二部定制特定的线缆,解决信号传输问题;系统三部解决定位设备与雷达采集的时间同步问题……
    在多部门的默契配合下,看似一团乱麻的困难被一一拆解消化。

    与此同时,在柏华岗的指导下,大发体育技术团队频繁地进行精度测试、时间匹配测试、数据的存贮测试。

    此次研发过程中,碰到的困难还不止技术本身,攻关最吃紧的时候恰逢疫情爆发,大家的出行受影响,还有的技术员被隔离。不能见面就远程联系沟通,多地联动解决,有问题就一遍遍测试、改进,整个项目组都绷紧一根弦,加快进度、解决问题,确保设备如期、高质量供应。

     

    高原冰雪探测雷达系统助力珠峰高程测量

    设备交付一个多月后,自然资源部宣布2020珠峰高程测量正式启动,此后的一个多月时间里,全行业的目光都投向那英雄测量队所在的世界之巅,关注着这次国产测绘仪器装备主要担纲测量任务的国家测绘科技发展水平的检阅。

    柏华岗评价,对比2005年珠峰高程测量所使用的雪深雷达探测仪,本次“高原冰雪探测雷达系统”亮点颇多:①重量更轻。包括集成的雷达主机、收发天线、GNSS、供电系统、存储设备等部件在内,整体重量不超过5kg;②雷达、GNSS全国产化。其中雷达探测深度≥5米,探测精度<5%*D(D为探测深度),GNSS实时定位并记录数据,可实现-40℃超低温环境下连续作业;③集成度高,在雷达内部全面实现系统集成,实现时间同步、位置同步,每道雷达数据均有相应的GNSS数据对应并储存;④数据解算速度更快。

     

     

    成立三十多年来,大发体育坚持多重科研体系,自主创新,掌握核心科技,实现测绘仪器国产化,推动行业信息化发展,从立足中国到走向世界。大发体育通过持续的科技创新,在新技术、新领域不断探索,实现从技术突破到产品落地,从产品落地到形成持续的规模化销售和应用,展示了强劲的研发能力、创新能力、集成实施能力和服务能力。大发体育正在实施大地信战略,将会在高端国产测绘装备研制和地理信息多行业应用等方面加大力度,为国家重点建设项目和国家安全重点领域提供可靠的自主测绘装备和应用系统。

     

     

     

    
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