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        爭氣!為祖國做最好的激光雷達!”

        2022.05.22



        往期精彩


        共同成長,才是愛情最好的模樣

        @畢業生:這100件事,你都做了嗎?

        今天的推送,很有用!


        又一個全球首創!


        2022515日,全球首臺中尺度二氧化碳通量探測激光雷達在南京信息工程大學誕生。該雷達由智能遙感工程研究院夏海云團隊潛心數年研制,是目前全世界唯一可以實現二氧化碳通量探測的商用激光雷達。




        近年來,團隊接連創下許多個世界“首次”——首次研制成功單光子頻率上轉換測風激光雷達,首次利用超導探測器和飛秒光頻梳技術實現距離分辨的多種氣體精細光譜遙感探測,首次提出時域色散超快飛秒激光測距技術,該技術至今保持最快目標探測世界紀錄……


                                                                            自力更生,打破國外技術壟斷


        1999年,夏海云考入蘇州大學學習,開始對大氣光學著迷。之后的二十多年里,他從中科院、北京航空航天大學,到加拿大渥太華大學、約克大學,一路努力“追光”。他發明時域色散飛秒激光雷達,被美國5家國家實驗室應用并命名為“夏-張方法”,2018年被美國能源部寫進戰略發展報告中。他曾獲軍隊科技進步一等獎、日內瓦國際發明展評審團嘉許金獎、首屆全國博士后創新創業金獎,2019年入選國家重大人才計劃B類青年拔尖人才。2020年,夏海云懷著對氣象事業的滿腔熱情加入南京信息工程大學,在學校的大力支持下,組建了智能遙感工程研究院。


        夏海云



        “激光雷達作為新的大氣遙感手段正在蓬勃發展,精確的大氣物理、化學、生物參數探測,對于數值天氣預報、氣候模型改進、軍事環境預報、生化氣體監控、機場風切變預警等具有重大意義?!?span style="margin:0px;padding:0px;outline:0px;max-width:100%;box-sizing:border-box !important;overflow-wrap:break-word !important;color:#0070C0;">夏海云帶領團隊聚焦激光雷達研發,尤其是提出高量子效率、低噪聲、全光纖集成紅外激光雷達方案,探索開辟出激光雷達發展的新方向。


        2022120日,由智能遙感工程團隊自主研發、具有國際領先水平的多大氣參數探測激光雷達在我國西南地區,氣象條件最為復雜的昆明長水國際機場部署應用。該雷達利用極限靈敏度探測技術對飛機起降區間進行全時全域掃描探測,是世界水平探測距離最遠的(30km)相干探測體制測風激光雷達,能夠精準探測并預警風切變、微下擊暴流、順風側風等干擾飛機飛行安全的大氣突發事件,為飛機安全起降保駕護航。


        多大氣參數探測激光雷達在長水機場部署


        團隊打破常規,徹底顛覆了傳統激光雷達技術工藝——“我們不再單純依賴提高激光功率或者增大望遠鏡面積的傳統辦法,而是通過提高光量子探測效率和系統的光學效率,來大幅提升激光雷達探測性能?!毕暮T平榻B,這項技術完全自主研發,雷達關鍵核心部件高性能紅外探測器、全光纖激光器和高速模數轉換采集卡等核心部件均實現自主研制、自主可控,完全國產化,擁有自主知識產權。在與日本三菱、美國洛克希德馬丁等國際同類型雷達對比測試中,團隊研制的多大氣參數探測激光雷達無論在風切變、湍流、順風預警等功能上,還是在時空分辨率、重量功耗等性能參數上以及探測參數多樣性上都超越了國際同類產品,成功打破該領域國外技術的壟斷,解決了長期被發達國家制約的“卡脖子”問題。



        北京大興機場雷達對比測試:

        左側方艙為三菱雷達,右側為項目組雷達


        經過多年“咬定青山不放松”的連續攻關,一項項國際領先的激光雷達技術從智能遙感工程研究院的實驗室里誕生。艱苦創業的背后,是夏海云心中始終積蓄的一股力量在驅動:“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的,我們必須爭氣,為祖國做最好的激光雷達!


        打通產業化的“最后一公里”

        讓“國貨之光”閃耀



        除了“高校教師”,夏海云還有著另一重身份——南京泰愛信科技有限公司董事長,中科翼安(深圳)科技有限公司、中科天承(南京)科技有限公司首席技術官。“研究激光雷達,必須將前沿研究成果轉化為生產力,用于解決實際問題?!?/strong>夏海云和團隊先后創辦起多家高科技公司,云集了章振、舒志峰、楊元建、李建宇、高志球、裘家偉、董晶晶等來自清華大學、中國科學院、南京信息工程大學的專家?;诙嗄甑募夹g積累,他們成功將“大氣多參數探測相干多普勒激光雷達”和“中尺度二氧化碳通量探測激光雷達”進行產品化。20214月,“多大氣參數探測激光雷達”亮相南京創新周黑科技展,并入選“南京市十大黑科技”。202112月,在首屆全國博士后創新創業大賽總決賽上,一舉斬獲金獎。



        “多大氣參數探測激光雷達”

        入選2021年度“南京十大黑科技”


        為了打通產業化的“最后一公里”,他們的腳步在祖國大地上奔走了數萬公里。2021年,團隊先后去往西藏林芝米林機場、昌都邦達機場、拉薩貢嘎國際機場、成都天府國際機場,摸清當地復雜的天氣狀況和特殊的地理環境;在新疆生產建設兵團,探索單光子激光雷達和精準氣象數據模型在農業領域、邊防邊控領域的應用;在新疆維吾爾自治區應急管理廳,嘗試將精準化氣象數據模型應用于重大自然災害預警。


        拉薩貢嘎機場部署團隊研發的多普勒激光雷達


        作為“國貨之光”,團隊研制的多種激光雷達開始在航空航天、航海、國防、氣象、環保等多個“舞臺”上閃耀。202111月,北京冬奧會延慶賽區觀測站,團隊自主研發的激光雷達正式“上崗”,為氣象部門進行高山滑雪、雪車等項目保障提供重要數據支撐,成為冬奧賽場上的“氣象衛士”。單光子探測激光雷達完成了國慶70周年閱兵氣象保障任務,艦載多功能單光子探測激光雷達登上“探索二號”科考船,大氣多參數探測激光雷達完成了北京大興機場、拉薩貢嘎機場、新疆沙漠所等的大氣遙感和極端天氣預警預報……“為祖國做最好的激光雷達”從夢想走到現實,從實驗室走向產業化,實現了政產學研用的深度融合。


        艦載多功能單光子探測激光雷達
        登上“探索二號”科考船


        風廓線激光雷達服務北京2022冬奧會和冬殘奧會



        結束冬奧會的雷達任務后,夏海云感嘆,科研工作者應該像冬奧健兒一樣,有擔當有責任,能夠在自己所從事的領域內,讓中國的激光雷達領先世界。




        和困難“硬剛”,進步才是硬道理



        “成了!”2022114日凌晨332,智能遙感工程研究院的實驗室里爆發出歡呼,30km相干多普勒激光雷達研制成功!團隊拍下了一張合影,記錄這激動人心的一刻。照片上,每張臉都寫滿抑制不住的笑意,幾乎看不到一絲疲憊——他們早已習慣了把困難當成機會。“我們團隊的特點就是喜歡做有挑戰性的事”,夏海云說?!案矣诳杏补穷^,也善于啃硬骨頭”“進步是硬道理”“要實事求是”……這些他時常念叨的話,是團隊不斷實現技術突破的精神激勵。


        30km相干多普勒激光雷達研制成功留影紀念


        落地南信大后,智能遙感工程研究院聚集了一批多學科人才。高志球、楊元建、楊軍是大氣探測和大氣邊界層物理方向的專家,董晶晶、舒志峰已經和夏海云在激光雷達領域攜手奮斗了20年,裘家偉、余賽芬、章振、袁金龍是夏海云培養出的博士畢業生。在多學科的融合和支撐下,他們構建起多元融合的數據平臺,形成了從穩定數據采集,到精確提取信息,再到高效決策服務的全鏈條、精準化的氣象服務能力。


        團隊培養的9名博士畢業生中,有5人獲得校級優秀博士畢業生,2人獲得省級優秀博士畢業生,有的同學獲得了RoboCup機器人世界杯冠軍、日內瓦國際發明展評審團嘉許金獎,夏海云說:“這比我自己獲獎還開心”。曾經讀書時,有位老師告訴他:“不要感謝和報答我,你只要對自己的學生嚴格就行?!弊隽死蠋熤?,夏海云認為“嚴格”是一種大愛,有時候話說重了,他寧愿事后道歉,也不會放松要求。


        夏海云和同學們在一起



        夏海云根據每個學生的知識背景、興趣和特長,引導他們選擇課題。由于激光實驗的危險性,學生實驗過程中,他都會手把手地教。他帶著學生們去過全國所有的省份做實驗,博士生袁金龍就曾去過內蒙古朱日和基地、海南永興島、新疆塔克拉瑪干沙漠,上過山東艦、探索二號科考船。學生們的報告、論文,夏海云會一字一句地修改,甚至一篇文章能改十幾遍,他說:“我的老師就是這樣教我的”。


        余賽芬是夏海云指導的第一位女博士。研究激光雷達不容易,一項出色的成果往往需要投入數年時間,而余賽芬選擇的博士課題難度非常大,僅僅實驗就做了三年。202110月,成果終于成功發表在《自然》旗下國際頂尖學術期刊《Light:Science & Applications》,并被美國科學促進會專題采訪報道。




        余賽芬科研成果

        被美國科學促進會(AAAS)專題報道

        “做雷達二十年,什么時候最有成就感?”


        夏海云的答案不是某次雷達研制成功時,他是這樣說的:“當我的學生也像我一樣要求他的學生時,我最有成就感。







        文字:方向

        圖片來自受訪者

        編輯:韓可心

        責編:王星彭

        審核:戴慶龍





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