6月27日，山東省科學(xué)技術(shù)獎勵大會舉行，青島鐳測創(chuàng)芯科技有限公司（以下簡稱“鐳測創(chuàng)芯”）的“高光譜分辨率激光遙感技術(shù)裝備研發(fā)與應(yīng)用”項目，獲得山東省科學(xué)技術(shù)發(fā)明一等獎。該技術(shù)通過激光雷達(dá)實現(xiàn)對大氣海洋的三維遙感探測，類似于為大氣“做CT”。目前該公司的相關(guān)技術(shù)及設(shè)備已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
鐳測創(chuàng)芯激光雷達(dá)設(shè)備在風(fēng)電領(lǐng)域，做風(fēng)功率預(yù)測。
給大氣做CT
在位于嶗山區(qū)的鐳測創(chuàng)芯大樓樓頂上，布放著許多臺白色設(shè)備，設(shè)備頂部有一個轉(zhuǎn)動的伺服掃描頭，工作人員介紹，該設(shè)備就是三維掃描型測風(fēng)激光雷達(dá)，通過三維掃描，設(shè)備正實時獲取空間三維風(fēng)場的風(fēng)速風(fēng)向等信息。
“過去我們只能做地面或者點上的測量，通過激光雷達(dá)遙感設(shè)備，可以遙測某一區(qū)域內(nèi)的空間信息。它能實現(xiàn)高分辨率、實時和立體的探測，相較于傳統(tǒng)微波雷達(dá)，其波長更短，分辨率更高，能夠探測大氣風(fēng)場、溫室氣體、溫度、濕度以及氣溶膠等要素，被形象地比喻為給環(huán)境氣象做CT。”中國海洋大學(xué)海洋技術(shù)學(xué)院教授、鐳測創(chuàng)芯董事長吳松華介紹，這臺公司自主研制的測風(fēng)激光雷達(dá)，相當(dāng)于把看不見摸不著的風(fēng)，變成可視化、三維立體的風(fēng)，能為民航等部門提供重要數(shù)據(jù)。
青藏高原上，鐳測創(chuàng)芯激光雷達(dá)設(shè)備組成了全國乃至全球最高海拔、最大規(guī)模的風(fēng)場及通量觀測激光雷達(dá)立體監(jiān)測網(wǎng)。
“現(xiàn)在膠東國際機(jī)場就布放著我們的設(shè)備，它每天都在默默為機(jī)組安全提供保障。”吳松華說，氣流的變化對飛機(jī)的起降至關(guān)重要。過去風(fēng)切變預(yù)警都是靠地面監(jiān)測后再利用算法反推進(jìn)行的，但并不精準(zhǔn)，風(fēng)是突變的，在飛機(jī)起降過程中，隨時都有可能發(fā)生風(fēng)速風(fēng)向的改變，所以需要獲取精準(zhǔn)的風(fēng)切變數(shù)據(jù)。
激光雷達(dá)技術(shù)能精準(zhǔn)根據(jù)航班、機(jī)型、環(huán)境等信息，動態(tài)捕捉到飛機(jī)尾渦的位置、強度等數(shù)據(jù)，把周邊十幾公里半徑、幾公里高空以下三維風(fēng)場信息通過掃描精準(zhǔn)監(jiān)測。
吳松華提到，還有一個問題，如果把所有數(shù)據(jù)都測出來，但它不一定都是航空飛行所需要的，那就造成虛警。所以，我們的設(shè)備，還配備了一套精密軟件，硬件軟件一體化，能實現(xiàn)信息快速迭代，迅速提升預(yù)報的準(zhǔn)確性和實用性。
吳松華介紹，這套設(shè)備包含了激光發(fā)射、接收、光電轉(zhuǎn)換等模塊，以及配套的算法、軟件等，解決了全鏈條技術(shù)創(chuàng)新，用更高功率的激光器測得更遠(yuǎn)、更精準(zhǔn)，設(shè)備配套的算法、軟件可以將獲得的物理信息變成可被利用的數(shù)據(jù)。“實現(xiàn)了實驗室中精密測量儀器的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。”吳松華說。
青藏高原上，鐳測創(chuàng)芯激光雷達(dá)設(shè)備組成了全國乃至全球最高海拔、最大規(guī)模的風(fēng)場及通量觀測激光雷達(dá)立體監(jiān)測網(wǎng)。
從“跟跑”到“并跑”
“這項技術(shù)最早由中國海洋大學(xué)在20世紀(jì)90年代中期開始研究，通過長時間研發(fā)迭代，走出實驗室，目前在風(fēng)電、氣象、航空中廣泛應(yīng)用，賦能防災(zāi)減災(zāi)和更精細(xì)化的天氣預(yù)報。”吳松華介紹。
1998年，以劉智深教授為首的中國海洋大學(xué)團(tuán)隊完成了碘分子吸收池在激光多普勒測風(fēng)中的應(yīng)用，成功研制出我國首臺直接探測多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)。
但在激光雷達(dá)技術(shù)研發(fā)過程中，團(tuán)隊面臨諸多難題。最初依賴進(jìn)口光源，但遇到技術(shù)瓶頸、溝通障礙、觀測成本昂貴且性能不佳等問題。
在這種情況下，創(chuàng)業(yè)初期的團(tuán)隊還面臨資金緊張的難題。當(dāng)時幾位創(chuàng)始人自掏腰包，籌集了400萬元啟動資金。但在之后數(shù)百萬元的經(jīng)費投入中，他們的啟動資金很快就捉襟見肘。
吳松華介紹，在政府平臺、天使投資及央企等多元化投資支持下，企業(yè)渡過難關(guān)并快速發(fā)展，最終擁有數(shù)千平方米的研發(fā)、生產(chǎn)場地。
在政策支持下，團(tuán)隊通過自主攻關(guān)，逐步掌握了核心光源技術(shù)，研發(fā)出適應(yīng)自身需求的特種光纖。2007年，團(tuán)隊成功研制了我國首臺車載多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)。
在海上風(fēng)電，鐳測創(chuàng)芯激光雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行風(fēng)資源前期勘測。
“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是關(guān)鍵，學(xué)校的支持和企業(yè)邏輯的研發(fā)迭代促進(jìn)了技術(shù)進(jìn)步。”吳松華說，在這個過程中，中國海洋大學(xué)科研經(jīng)費主要用于基礎(chǔ)研究，給予了重要支持。企業(yè)作為創(chuàng)新主體，承擔(dān)了將科研成果轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品的任務(wù)，通過市場驅(qū)動、整合，最終實現(xiàn)了0到1的跨越。這一過程中，企業(yè)的創(chuàng)新與高校創(chuàng)新互相補充，共同推動科研成果向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，該公司不斷得到認(rèn)可。在2019年國慶閱兵活動中，團(tuán)隊利用一臺雷達(dá)實現(xiàn)了10米空間分辨率的風(fēng)場觀測，覆蓋閱兵區(qū)域，為飛行管理和煙花表演提供了重要數(shù)據(jù)支持。吳松華介紹，該技術(shù)通過激光雷達(dá)的遙感能力，結(jié)合AI模型，能夠在一個區(qū)域內(nèi)生成高精度的預(yù)測場，且因其微弱的激光不會產(chǎn)生電磁輻射，避免了對其他通訊的干擾。這項工作因其創(chuàng)新性獲得了閱兵指揮部的表彰。
現(xiàn)在在遙遠(yuǎn)的青藏高原上，鐳測創(chuàng)芯的多臺激光雷達(dá)設(shè)備每天都在常態(tài)化運行，他們組成了全國乃至全球最高海拔、最大規(guī)模的風(fēng)場及通量觀測激光雷達(dá)立體監(jiān)測網(wǎng)，提升了科研人員在大氣風(fēng)場結(jié)構(gòu)、大氣邊界層結(jié)構(gòu)、區(qū)域湍流、氣溶膠特征等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)獲取及分析能力，為青藏高原地區(qū)的大氣環(huán)流分析、數(shù)值預(yù)報模型優(yōu)化、氣象氣候?qū)W研究等提供重要的裝備和數(shù)據(jù)支撐。
此外，激光雷達(dá)在風(fēng)能資源勘測、氣象環(huán)境監(jiān)測方面也有頗多應(yīng)用。在風(fēng)電領(lǐng)域，通過基于激光雷達(dá)的風(fēng)機(jī)智慧控制，可以提高發(fā)電量；在氣象環(huán)境領(lǐng)域，能監(jiān)測風(fēng)速、溫度、濕度等基本要素，以及PM2.5、溫室氣體和臭氧等指標(biāo)。
“與國際最先進(jìn)技術(shù)相比，我們已經(jīng)實現(xiàn)了從‘跟跑’到‘并跑’的跨越。”吳松華說，目前公司技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，去年公司產(chǎn)值已經(jīng)突破4億，在國內(nèi)處于前列。
（半島全媒體記者 王麗平）
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