校园动态
实践纪实|“天眼扫四方,问天梦飞扬”——电子与信息工程学院昂首问天实践队
发布时间:2023-08-31 14:05:47 1784

【电子与信息工程学院宣】党的二十大以来航天强国成为我国战略的重要组成部分,2019年“嫦娥四号”探测器成功登月、2020年“天问一号”发射升空、2022年中国空间站建成,我国的航天事业正高速蓬勃发展。航天强国是党的二十大报告中实现社会主义现代化建设的重要一环,深入采访调研有利于我们了解航天事业的现状,为航天建设贡献力量。

团队成员聚焦于航天雷达这一独特视角,从卫星通信,卫星网络协议,空天地网络等多方面深入了解航天雷达。航天雷达,是装载在航天器上各种雷达的总称,通过雷达成像技术能够实现对于地面地质的勘探,地貌的测量等等,具体到生活实际,在抗震救灾,智能交通,海洋监测方面发挥着重大作用。结合我们电子信息类专业中的通信领域,对于卫星与地面,卫星与卫星之间通信的实现,是否受到电磁干扰或者环境因素干扰,如何进一步提高星载雷达成像的分辨率等等这些问题希望能从专家学者的访问中寻求到答案。

 图片1.png

(图:团队成员在确定选题)

7月3日至4日,在哈工大(深圳),团队邀请到了张霆廷院长,杨志华教授和焦健教授进行科普性采访,解答学子的心头疑惑,在查询相关资料后,进一步加深对于航天雷达工作原理,技术壁垒等多方面知识的了解。

航天雷达在宇宙空间中勘测地面信息,能够实现大区域覆盖,以“天眼”代替“人眼”,这往往不是一个卫星所能够完成的,如何架构卫星网络,实现信号传输与信息捕获,有赖于空天地一体化网络的建设。

针对此,团队成员在空天地网络搭建,卫星信号系统的设计方面展现了浓烈的兴趣。张霆廷院长认为,在香农定理的约束下,如何协调好信道信息传送速率的上限(比特每秒)和信道信噪比及带宽的关系,需要一种“折中”的思想,在有限的代价下提高产出,不断优化方案,突破信道容量,实现大容量高速高效的信息传输。他也指出,空地之间信号的传输往往也会受到电磁的干扰,因为信息是以微波的形式传输的。

 图片2.png

(图:张霆廷院长在耐心解答团队成员的疑惑)

卫星通信是数据通信网络的重要形式,卫星通信协议,是TCP/IP协议在卫星通信中的应用,卫星通信网的主要功能是支持网络层以下各层的数据包传送业务,但由此形成的端到端连接的延迟、速率、误码率等信道特性会对终端设备上的TCP协议产生实质性影响。

然而卫星网络错综复杂,卫星网络协议建立有什么困难?影响卫星网络传输和分发的因素又有哪些?在杨志华教授看来,较大的信道差错率,较大的传播延迟以及信道不对称是目前制约卫星网络协议发展的三大阻力。通俗地讲,卫星网络协议需要一套完美的代码,在高速旋转的航天器对接时能够顺利实现信号的传输。

当问到科研中的挫折与困难时,杨志华教授还亲切地和团队成员谈起自己的大学生活,感慨有很多大学生没有能够明确自己的方向,在大三大四学年中一脸茫然地走入导师的课题组,深刻劝诫团队成员要刻苦学习,矢志报国。他也承认,科研工作并非一帆风顺,甚至于看起来十分枯燥,但是只有守得花开月正圆的耐心才能在几十年如一日的工作中找寻属于自己的乐趣。

 图片4.png

(图:杨志华教授在分享自己的大学经历)

由距离和环境上的巨大差异,深空通信与近地通信必然也存在巨大的差异,例如传输路径、传输效率到设备功率、功能等等。航天雷达作为依托于深空航天器的设备,自然与其他雷达有所不同,我们在焦健老师这里了解到上述的主要差异和用户连接卫星互联网系统的实现原理。

除了这些专业知识外,焦健教授也向我们分享了他走向这条研究方向的历程,向我们传授了作为一名科研工作者所应该具备能坐“冷板凳”的素养以及要以兴趣为主要驱动力的方式。

 图片6.png

(图:小组成员在与焦健老师交流学习)

在与三位教授进行完交流后,我们各个成员都收获匪浅,在航天雷达方面的许多疑问得到了解答,学习到了很多的相关专业基础知识,加深了本专业与所探讨的方向的深刻联系性,同时学习到了类如“折中”的重要的科研思想和科研本质。但是这些还远远不够,我们所了解的还只是局限于有关航天雷达的“纸面知识”,那么我国企业的相关业务有哪些应用呢?航天雷达的产品研发有怎样的流程呢?于世界而言,我们的产业发展到底处于什么水平,我们有哪些引领性的成果,我们的下一步该怎么走?这些问题我们还不得而知,所以我们的小队联系了深圳航天工业技术研究院,一家直属于航天科工集团的航天领域专业企业,希望通过一次参观学习去了解更多。

在此次访问企业的过程中,哈工大毕业的三位学长向我们介绍了公司的发展历史,让我们深刻体会到这家企业的许多研发成果对国家航天事业的巨大贡献。企业方向我们展示和介绍了公司在航天雷达方向的相关产品、研发现状、技术突破。就航天雷达的应用方面,我们也与他们进行了讨论,比如在能源方面,能源系统的转型与发展是中国能源发展的重要一步,在与企业专家交流的过程中,我们了解到在未来的能源结构下,气象情况或许成为影响能源开发供应链的重要因素,而装载了航天雷达的雷达卫星可以提高覆盖密度和缩短重访周期,能够提供精确且及时的气象信息,这也说明着航天雷达在能源结构改革中也起到重要作用。

在整个交流的过程中,学长们也是多次强调哈工大培养出的杰出人才在航天领域的杰出贡献,多次教导我们要珍惜学校的教育资源,提升自己的专业能力,未来能够投身到国家需要的科技建设中。我们也学习到从自己所学的专业、用自己掌握的知识去理解这个世界方方面面的思考方式。这次参观不仅是视觉上的满足、更是精神上的丰裕。

图片7.png

(图:团队参观企业的科研成果)

 图片8.png

(图:企业工作人员及毕业学长向我们介绍公司历史、分享学习与工作经验)

 图片9.png

(图:三位学长与我们进行问答环节)

向教授们学习专业知识,通过企业参观了解产业状况,团队通过这种方式去了解航天雷达的原理、困难、应用与发展,也在此过程中收获许多,领悟许多。国家的前端科技一定要掌握在自己手中,否则就会落后于人、受限于人,作为哈工大的学生,学习重要思想、掌握专业知识、投身科技建设是促进个人和国家的重中之重。

图片10.png

图片11.png

(图:团队成员有感而发)

经过这次思政实践活动,我们加深了对航天雷达的理解和认识,了解了该领域发展近况和前景,坚定了科研报国的决心。在与老师的访谈中,我们汲取到了老师们在科研过程中的宝贵精神财富,感受了老师的殷殷期望;在企业的参观访谈中,我们了解了企业对相关人才的要求。作为哈工大人,我们小组一定会不负韶华,为建设新时代的航天强国做出自己的贡献。(审核:黄小琼)