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追逐會通信的流星
- 發(fā)布時間:2016-04-18 02:31:32 來源:經(jīng)濟(jì)日報(bào) 責(zé)任編輯:羅伯特
當(dāng)一顆明亮的流星劃破晴朗夜空,你閉上雙眼許下心愿時可曾想過,這顆璀璨的流星除了承載著心愿還可以做什么?西安電子科技大學(xué)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)理論與關(guān)鍵技術(shù)(ISN)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究中心主任李贊說,流星余跡可以用于通信,而且是一種非常有意義的通信方式。
李贊研究的領(lǐng)域是如何利用流星余跡來傳遞信息。常人以為流星不常見,其實(shí),每天墜入地球大氣層的流星約有數(shù)十億顆。流星經(jīng)過摩擦、灼熱、燃燒、發(fā)光,使周圍的氣體電離,形成柱狀電離云,從而令流星余跡猶如一個個金屬圓柱體,對無線電波具有反射作用。李贊介紹說:“雖然流星余跡持續(xù)時間只有300毫秒至500毫秒,但流星的數(shù)量非常多、頻率也非常高,完全能夠滿足通信的需求。這種通信方式具備很多常規(guī)通信方式無可替代的優(yōu)勢和價值,特別是在自然災(zāi)害等充滿復(fù)雜干擾的應(yīng)急條件下,可以提供重要通信,幫助維護(hù)人身安全和挽回財(cái)產(chǎn)損失?!?/p>
在李贊的眼中,流星有一些非常典型的特點(diǎn):首先,它的通信距離非常遠(yuǎn)。流星余跡通信單跳通信距離超過2000公里,無需中轉(zhuǎn)就基本能夠覆蓋中國的東西、南北跨度;其次,其信道穩(wěn)定性強(qiáng),不受電磁層擾動、太陽黑子爆發(fā)等影響,特別適用于應(yīng)急通信;再次,其安全保密性好。因?yàn)樗姆较蛐院軓?qiáng),收方和發(fā)方如需要通信,必須要有一顆高度、方向都非常合適的流星作為信道來傳輸信號。李贊還提出:“流星余跡通信設(shè)備簡單、成本低廉,不用制造昂貴的人造衛(wèi)星,更不用將它發(fā)射升空?!?/p>
但利用流星余跡通信要“靠天吃飯”。為摸清流星分布規(guī)律,科學(xué)家們必須經(jīng)常到極偏遠(yuǎn)的地區(qū)采集信號數(shù)據(jù)。美國等發(fā)達(dá)國家已將流星余跡通信上升到國家基礎(chǔ)設(shè)施范疇。為盡快填補(bǔ)我國在這一研究領(lǐng)域的空白,李贊和團(tuán)隊(duì)遠(yuǎn)赴南極極地科考,還多次深入陜西長安縣、湖南懷化山區(qū)等偏遠(yuǎn)山區(qū),在惡劣環(huán)境下開展一系列遠(yuǎn)距離(600公里至1500公里)野外線路試驗(yàn)。通過長達(dá)5年的采集,他們獲取了寶貴的信道特性數(shù)據(jù),最終構(gòu)建出中國首個支持通信系統(tǒng)仿真的流星余跡信道模型,由此衍生出新一代流星余跡應(yīng)急通信系統(tǒng)。
流星通信跟其他通信方式最大的區(qū)別是什么?據(jù)李贊介紹,流星通信的信道非常特殊,因此要非常清楚地摸出信道特性,才能把系統(tǒng)設(shè)計(jì)得非常優(yōu)秀。她特別提出,流星信道不符合某一特定規(guī)律,會因經(jīng)度、緯度、月份、每一天的不同而發(fā)生變化。比如,一般在每天上午8時到12時,流星通信效果非常好;但到太陽落山時,效果就比較差。同樣,到了夏季,通信情況非常好;冬季時,就會比較差。因此,要摸清楚信道特性是比較難的工作,她們?yōu)榇送度肓舜罅繒r間和精力。
流星余跡應(yīng)急通信與百姓有何聯(lián)系呢?李贊說,在當(dāng)今世界災(zāi)害頻繁發(fā)生的情況下,流星余跡應(yīng)急通信技術(shù)應(yīng)用廣泛,優(yōu)勢明顯:首先,它的通信距離非常遠(yuǎn),可以無人值守。有著漫長海岸線的日本,就用流星通信來收集海洋信息;在美國,還研發(fā)出積雪探測系統(tǒng),可以獲得雪崩等自然災(zāi)害的相關(guān)數(shù)據(jù),起到預(yù)測作用;在加拿大,則會用它來探測森林火災(zāi)信息。
李贊還強(qiáng)調(diào)了流星余跡的一個顯著優(yōu)點(diǎn):“它的造價比較低,相當(dāng)于一顆自然的衛(wèi)星。”眾所周知,衛(wèi)星通信成本比較高,而流星本身就相當(dāng)于是自然形成的衛(wèi)星,沒有成本。李贊說:“我們只需要研制它的設(shè)備,這和普通通信設(shè)備的成本相當(dāng)。應(yīng)該說,流星通信還是能得到很廣泛的應(yīng)用,在自然災(zāi)害預(yù)警、應(yīng)急以及數(shù)據(jù)收集這些方面,都有比較大的應(yīng)用,國外的應(yīng)用更多?!?/p>
從招收培養(yǎng)第一位研究生、申請第一個科研項(xiàng)目、建設(shè)第一塊科研場地……李贊一步一個腳印,組建出一支由四五十人組成的年輕科研團(tuán)隊(duì)。伴隨著隊(duì)伍的壯大,李贊實(shí)驗(yàn)室的成果也引人矚目:針對傳統(tǒng)跳頻技術(shù)在復(fù)雜電磁環(huán)境、多維干擾等條件下無法高安全、高可靠傳輸這一問題,李贊帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)展開了智能跳頻新技術(shù)的研究,并開發(fā)出了智能跳頻芯片。這一成果如今已在數(shù)十種型號的通信產(chǎn)品和設(shè)備中得到應(yīng)用,有效提高了系統(tǒng)安全性。
在此基礎(chǔ)上,李贊團(tuán)隊(duì)還將研究方向擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)化寬帶電磁頻譜監(jiān)測領(lǐng)域,研制出協(xié)作寬帶電磁頻譜監(jiān)測設(shè)備。這對于頻譜大數(shù)據(jù)研究、無線電監(jiān)管、移動通信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃支撐、重大自然災(zāi)害救援,以及高鐵、機(jī)場等重要部門的通信保障,都具有十分廣闊的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景。
談到因何結(jié)緣科學(xué),李贊說,“從19歲選擇學(xué)習(xí)通信保研至今,我在西電科大一待就是21年”。這樣的環(huán)境造就了一位專注的科學(xué)工作者。如同她本人非常欣賞的一句話,“做科研的人其實(shí)是非常簡單的人,因?yàn)槟銢]有那么多其他想法,只是對自己的工作非常投入。最關(guān)鍵的,還是對科學(xué)的熱愛。熱愛它就不會感到負(fù)擔(dān),熱愛它就會堅(jiān)持投入,就是這么簡單”。
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