搜救侦测通信技术论文

2022-04-28

下面是小编为大家整理的《搜救侦测通信技术论文(精选3篇)》,仅供参考,大家一起来看看吧。>近日,美军开展了侧重无人作战装备的“2021无人系统综合作战问题”演习,联合利用有人、无人装备加强综合情报、监视侦察与有人-无人团队作战。未来美军可能出现无人与有人作战平台混合编隊战斗的作战样式,从传统的侦察扩展到打击、运输、监视、干扰、反潜等各个领域,这都离不开一系列先进的无人作战武器装备。

搜救侦测通信技术论文 篇1:

单片机技术在电子信息技术中的应用初探

摘 要:如今的时代是一个智能化的,随着科学技术的不断发展,我国现在的技术已经实现了能够将一个规模较大的集成电路技术了一个非常小的芯片上,单片机技术已经应用到各个领域当中,而且深入到了人们的日常生活和工作当中,对比其他嵌入系统单片机拥有独有的优势。它能够在为产品提供服务的同时又能够实现智能化,所以单片机在电子技术中的应用十分广泛。

关键词:单片机;电子技术;发展前景

单片机作为一种嵌入式的电子系统,其已经被应用到汽车仪器、通信技术、电动设备等各个领域当中。对比其它的嵌入式系统来讲:一块芯片就成了相当于一台计算机。它的体积更小、质量更轻、价格也很便宜。这为人们的学习和工作提供了便利。同时,学习使用单片机可以很快的了解计算机,掌握其中的原理结构。单片机的体积较小、耗能低,而且具有较高的继承性。其对数据的处理能力十分强大,而且它的储存性能较好,所以在电子技术中被广为应用。

1 单片机与电子信息技术

1.1 单片机简介

单片机又可以称为单片微型控制器,它不是一个简单只能完成某项功能的芯片,而是利用技术将整个计算机的系统都集中到一个芯片中去,可以将之看为一个小型的计算机。只要加上一些输入出系统就可以成为完整的系统。单片机的运作原理很简单,就是通过接受指令从而完成操作。由设计人员编写操作指令然后传达到单片机中去,每个指令都会含有各自的信息地址,只需要根据所对应的信息地址按照顺序来开展工作。在单片机工作的时候,操作员可以随时随地的对信息地址进行更改跟踪,对其运行进行实时监控和了解。作为一种嵌入式的系统在各个领域中都被广泛应用的单片机,在我们的日常工作和生活当中,一些智能仪表仪器和家用电器、航天、农业等领域都会运用到单片机。各种不同类型的产品,一旦运用了单片机就代表着产品已经进行了更新换代,意味着产品已经进行进一步的升级,通常人们就将这类型的产品称作为智能产品,如智能热水器、智能电视等。

1.2 电子信息技术概述

电子信息技术是一种通过计算机和现代科学技术将电子信息进行控制和处理的技术。主要是针对电脑设备和信息的各种研究开发和信息的获取控制等。随着现在信息的不断变化发展,高科技的产品不断涌现出来,越来越多的行业急需大量的电子信息技术人才,与电子信息技术相关的一些专业也收到了越来越多人的欢迎。其在人们的工作和生活中的应用也就更加的广泛。

2 单片机与电子信息技术两者之间的关系

单片机技术应用在电子信息技术的方方面面,其作为电子信息的控制系统的核心,借助各个电路的传感器、自动控制系统等各个部件来实现技术操控,与此同时,电子信息技术能够及时的对从传感器传递过来的信息进行处理和调整,从而达到对整个系统的控制和指导。两者在医学、农业、电器等许多领域都有实际性的应用。

3 单片机在电子信息技术中的优势

3.1 增加系统稳定

单片机的应用可以在一定程度上增强电子信息技术应用系统的稳定性。电子信息系统在经过长时间的运行后会受到一些因素的影响,其中系统的敏锐度和系统的分辨率会收到降低,这些问题会干扰信息系统的稳定性,对信息系统的安全造成一定的威胁。单片机的加入,可以巧妙的避开上面的问题,同时也可以对电子信息系统内部出现的问题进行修复处理,从而更好的促进信息系统内各项工作的进行,维护系统的稳定。

3.2 增加系统抗干扰能力

单片机在电子信息系统中的应用,可以有力的增强信息系统的抗干扰能力,信息系统在日常的运作中经常会收到外界工作的干扰,单片机就可以有效的处理这些问题,避免系统安全问题发生;另外,系统在工作的过程中,受外界复杂环境的影响,随时都会出现问题,随机波动的问题时有发生,这个时候就需要单片机来对这些随机干扰进行处理,对系统进行优化,提高信息系统的运行能力。

4 单片机在电子信息技术中的应用

4.1 在公安方面的应用

(1)搜集信息,跟踪处理

公安部门在进行侦测检查工作时,受警车和直升机等交通工具影响,目标显眼且噪音过大,容易被不法人员察觉暴漏身份,所以公安部门在进行确定不法分子信息的时候可以采用无人机技术进行跟踪监测,通过运用无线遥控设备进行目标寻找和跟踪,确保能够在多种环境下对目标进行跟踪确定。同时还可以采取无人信息控制系统进行对目标的照相检查、对待可疑车辆进行跟踪排查、进行人员搜救等等,隐蔽性强不容易引起注意,而且一定程度上缩减了人力物力的消耗,可以保障公安人员在执行任务期间的安全。

(2)进行现场勘测

单片机结合电子信息技术在对现场勘测方面的应用也比较广,现场勘测信息技术大都包括GPS信息勘测技术、现场信息定位、现场无线电子信息勘测、现场信息获取等,在有关刑事案件的侦察中,可以在现场进行勘测检查,能够对犯罪分子在现场留下的痕迹进行搜索检查,通过不同的痕迹检测,来对犯罪现场进行事故现场图的绘制,确定犯罪分子,为刑事案件的侦察提供了更为精细的勘测数据。

(3)设计数据库

单片机和电子信息技术的结合可以有效的提高数据库的安全性,增强了系统防御,能够有效的保护信息管理系统中的数据,对于未经授权而访问的操作进行驳回。同时两者的相结合也可以扩大其储存能力,对于一些部门人员的信息,岗位信息和学历信息等都能够有效的保存管理,查询的时候也十分快捷方便。

4.2 农业方面的应用

(1)农业智能化

目前许多农业种植都实现了种植智能化、机械化操作,通过对一些机械发布指令,就可以对化肥农药的喷洒进行精准操作,特别是一些水资源灌溉,一定程度上节约了水资源,避免过度浪费,化肥农药的精准喷洒也给农户节约了不少成本。同时对于大棚内种植的农作物可以进行实时的监控,对于作物的种植,采摘的全过程都可以通过发布指令完成操作,使得系统内部各个环节都可以相互协调,有效的提高操作的准确性;还可以反方向的通过记录作物的生长状况,作物产量,和作物适合生长的气候等数据来判定农业的天气预报,大大的实现了农业生产的智能化。

4.3 医学方面的应用

(1)医学信息化的發展

目前许多医疗机构都已经借助电子信息技术实现了医院信息数据化。使得病人的信息和电子病历能够随时相关联,为医院随时了解病人信息提供了方便,通过数据库和程序的相结合,帮助医院医生随时掌控病人信息、长期储存患者信息表、快速进行病例分类等,节约了时间,提高了医师工作效率。

(2)利于远程手术开展

医学方面的远程手术对电子技术的要求较高,医生借助远程通信设备对远距离的患者进行治疗,有效的解决了因为距离问题造成的无法现场手术的问题,使得医生能够在短时间内对手术进行远程指导,提高医学整体效率。

(3)利于医学影像数字化发展

单片机和电子信息技术两者结合应用到医学影像方面,促进了医学影像数字化发展。医院影像通过数字的形式进行传输,单片机和电子信息的应用能够更快速的对传送过来的数据进行整理分析,极大的提高了诊断效率,为后来更高技术的医学治疗提供更高的技术支撑。

5 结束语

现在的社会,越来越多的技术被运用,极大的方便了人们的工作和生活。随着单片机技术和电子信息技术的结合,在未来各个领域会有更大的发展。

参考文献

[1]孙静.单片机技术在电子信息技术中的应用[J].电子技术与软件工程, 2020(11).

[2]孙小亮.单片机技术在电子信息技术中的应用研究[J].轻工科技, 2020, v.36;No.259(06):83-84.

南京聚诚电子科技有限公司 江苏 南京 210000

作者:王文荣

搜救侦测通信技术论文 篇2:

信息化战争下的美军无人作战装备

近日,美军开展了侧重无人作战装备的“2021无人系统综合作战问题”演习,联合利用有人、无人装备加强综合情报、监视侦察与有人-无人团队作战。未来美军可能出现无人与有人作战平台混合编隊战斗的作战样式,从传统的侦察扩展到打击、运输、监视、干扰、反潜等各个领域,这都离不开一系列先进的无人作战武器装备。盘点美军现代化无人系统平台,对了解未来战争形态、深研未来作战手段具有重要意义。

随着多年探索,美军的无人系统与装备陆续走向战场实践,立足信息化,关联智能化,可以分为无人航空器、无人水面舰艇与潜航器以及无人战车等三大空、海、陆作战领域,对无人联合作战均起到关键性作用。
铁“翅”凌云——翱翔蓝天的美无人战机

大规模使用无人机是未来作战模式的重要方向之一,各国都在积极研发武装无人机,作为一种新型军事力量用以执行无人侦察和攻击任务。

美军近日对VA001香草无人机进行测试。长达56小时不间断的无燃料飞行创造了新的无人机世界耐力纪录。这款长航时无人机,能够携带多光谱成像传感器,用于执行遥感任务,还能配备通信中继载荷,执行空中网络中继任务,为在不利地形条件下作战的部队提供通信支持,它还可以配备光电传感器,执行ISR任务。在为期数天的时间中,香草无人机在包括超视距遥控、搜索目标在内的各项测试中均表现十分出色。这意味着,无论是在战场、战区实施侦察,还是深入敌后纵深侦察监视,香草都可以凭借其顶尖的续航能力,更大范围、更长时间完成战略侦察任务,为指挥中心提供战略情报,为取得信息化战争胜利进而实现战略意图打下坚实基础。同时也证实了设计一款低成本无人机,实现从美国国土范围的一边起飞,飞到另一边继而执行一周任务的可行性,这将在无人机通信和情报收集领域产生重大影响,也标志着无人机发展过程中一个新阶段的开始,并且日益受到世界各国的重视。
X-47b三视角图

美军一直是无人机技术领域的领跑者,除了执行战略侦察任务的无人侦察机外,还有配合火力打击行动的各型无人攻击机,最典型的当属X-47B,其具备隐身、载荷多样、续航能力强、可舰上弹射起飞等多项顶尖技术,是第一款完全依赖机载电脑设备实现无人工干预、可自主驾驶的喷气式无人攻击机。如果在后续的发展中无人控制空中加油技术有所突破,X-47B便称得上是真正意义上的无人作战飞机。

RQ-180是公认的隐身与高气动效率一体化设计的最新成就。RQ-180主要用于情报收集、监视侦察,并具备执行电子干扰的能力。主要载荷包括有源相控阵雷达、被动电子监视测量装置等多种电子传感器,相比现役的无人侦察机,RQ-180具有更大的尺寸、更好的隐身性能和更远的航程。

虽然RQ系列无人机美名远播,也多次入选全球最先进无人机排行榜,但其劣势同样明显。如引擎噪声过大,导致隐蔽难度增加;需固定跑道起降,限制了跟随快速移动的作战单位的机动能力;操作系统过于庞大,保障复杂等。因此,未来战术无人航空系统(FTUAS)的研发被提上了日程。该系统可以利用雷达盲区飞行,具有优异性能。优势一体现在能够垂直起飞,便于安装部署,垂直起降使无人机更加灵活,消除了建立和维护起降跑道所需的人力和设备。优势二体现在其自主性能强,发射方式灵活,操作员可为无人机飞行设置航路点,并具有定制和更改航线的强大功能,这可有效躲避敌人防空火力的威胁。优势三体现在其受天候影响小,便于维护保障,所有无人机系统都经过了防潮和防雨处理,紧凑和功能强大的有效载荷软件包是技术上的飞跃。最后该系统还进行了静音处理,难以被侦测,侦察能力更强,这些侦察无人机能够集成一系列传感器,包括短波红外、高光谱、合成孔径雷达和信号情报系统以及视频/数据链接,在L、S或C频段中运行,并传输实时传感器数据。专为在恶劣的天气条件,密闭地区和海上进行的远征ISR任务而制造,是陆军未来全域作战的重要组成部分。
高空投放的密集固定翼无人机编队组网协同作战

另外,美军还在研制一款超小型无人机,主要用于反恐作战、搜救人质等作战行动中的侦察任务。其优势主要体现在:一是小,单兵也能随身携带;二是可实现迅速反应,作战人员通过无人机上的摄像载荷,能够及时获取战场动态,做出相应战略战术部署,并可根据情况自主发射,无需再请求无人机部队支援,能极大缩短反应时间;三是制造成本低,方便大规模量产列装的趋势。

美国防部公布的《2007—2032年无人系统路线图》文件指出:各军种今后都有大规模扩编无人作战平台的计划,无人作战平台要朝着多功能化、网络化和一体化方向发展。

当前军用无人机轻便小巧、滞空时间长、不易被发现,可保持长时间不间断侦察,消耗的电和燃料等能源较少,能将作战领域从物理空间拓展到电磁空间、太空空间,同时降低地面作战部队人数。未来,作战无人机运用会越来越广泛,目前D OPPA在研制神经元无人机,随着人工智能技术提高,美军军用作战无人机自主性将越来越强。
海战黑马——驰骋大洋的美无人舰艇与潜航器

随着无人水下科技的快速发展,无人水面舰艇与潜航器在现代战争中的作用逐渐凸显,被称为水下战场的黑马。美军在最近一次演习中,首次展示了名为“阿达罗”的无人水面艇。

阿达罗由SeaLandAire公司制造,这种小型无人水面艇长约3英尺(0.9米),重约20磅(9千克),艇身小巧,机动性高。“阿达罗”采用混合动力装置驱动,在纯电力驱动的状态下,可做到静默行驶。艇身由复合材料打造,隐身效果好,隐蔽性极高。在油电混合模式下,航速最高可达25节,航程可达230英里。阿达罗还支持手动自动双模式控制,采用模块化平台,可容纳多种有效载荷,适合各类侦察任务,如侦察海岸部署或港口情况。它将作为一名水上尖兵,扩大情报、监视、侦察的覆盖范围,帮助舰队在沿海海域作战。

除了最新研制的阿达罗外,承担反潜任务的“ 海上猎手”凭借超强的续航能力和巡逻范围,识别分类并锁定潜艇方位,有效引导打击行动,成为美国维护其海洋霸主地位的杀手锏。海鹰无人水面艇以高速机动能力,提供更好的战术灵活性,为舰载兵力提供有效保护。

无人潜航器是通过自主控制或遥控方式在水下航行,代替小型潜艇进行深海探测、救生、侦察、排雷、等高危险水下任务的智能化系统,在战场上发挥着与无人水面艇同等重要的作用。
阿达罗小型无人水面艇

美军研发了众多型号的军用无人潜航器。美国金枪鱼机器人公司生产的金枪鱼系列无人潜航器主要用于水雷探测、海洋环境调查等,其中包括便携式金枪鱼9、金枪鱼12和在濒海作战舰上应用的金枪鱼21无人潜航器。

美军对攻击型无人潜航器下了不少功夫,研制出了曼塔试验艇和虎鲸无人潜航器。其主要任务包括侦察探测并攻击敌潜艇。曼塔可以悬挂在潜艇外部,在必要时自主执行任务,也可以作为母艇平台,搭载小型潜航器和各式武器装备。虎鲸能够执行包括水雷战、反潜战、反水面作战等多项作战能力。

无人装备作为美国海军重点研发的对象,以其较高的性价比,打造无人舰队。一旦投入实战部署,极有可能改变目前的海战模式,适应美国海军全球远洋作战战略,是实现“制霸深海”、维持水下优势的一大利器。
陆战创新——纵横大陆的美无人战车与机器人

为了在极端恶劣条件下,尽可能的减少人员伤亡,保存团队的战斗能力完成各种危险侦测、战地支援与侦查等高危任务,美军一直不断探寻着地面无人系统,来跨越各种障碍。而随着通信技术、计算机技术、精密传感技术等高新技术的高度发展,无人技术也随之取得了显著性的进展,无人战车正逐渐改变着地面战斗的面貌。

TITAN无人车首次在美国陆军协会(AUSA)亮相,是由奎奈蒂克(QinetiQ)公司的北美分公司与MILREM公司联合研制生产的首款模块化混合动力无人车,根据作战任务不同,可选无人控制模式和有人控制模式,在指标上完全满足并超出了美军SMET项目严格的要求。

TITAN无人车平台采用了油电混合动力的履带驱动模块驱动,拥有全地形远程长距离行驶的能力。如果采用纯电力驱动,可实现静默行驶,减少热量及噪音的产生,以防止在执行秘密任务时被红外或雷达检测到。最高时速可达24千米每小时,能够越过最大762毫米的壕沟,并实现原地转向。油电混合驱动状态下,最大可工作72小时或行驶10 0千米。根据负载不同,最大可爬8 0%的坡,与车辆极限最大爬坡度100%仅一步之遥。

TITAN无人车拥有出色的有效载荷加装能力,可以满足不同的作战需求。TITAN无人车是一个高度模块化的平台,开放式的结构设计使得无人车可以加装不同作战装备。它在满足高机动性的要求下可以快速地安装或拆卸各种作战装备,以适应多变的未来战场环境及复杂的作战任务。无人车整备情况下,自重约907千克,最大可提供与自重相当的牵引力。

TITAN无人车可通过更换装备执行救援、运输、作战、侦查等任务。QinetiQ公司提供的标准的可换负载系统包括:土方推铲或铲斗、伤员撤离运输担架、后勤物资运输框、行军背包座、杀伤性障碍破坏系统、反简易爆炸装置、滚轮耙架、反简易爆炸装置感应系统等。
美军展出TITAN无人车

此外,美军还研制了T360 M2 MUT T遥控无人战车,凭借不错的战略和战术机动能力,极大地提升步兵班层面的火力。2020年末,RCV-L实验原型交付国民警卫队基地,以高度灵活性及模块化开放系统,大大提高了该车的可拓展性。最大的亮点是其可以配备系留无人空中系统,在车辆处于安全距离时进行部署及空中侦查。

除了对无人战车的研发,美军也积极研发地面作战机器人。合理部署机器人作战,可以迅速取得并扩大战场优势,赢得战场主动权。Foster-Miller TALON军用作战机器人极富代表性。它有不俗的负荷能力,超强的越野能力,并支持加装M249机枪,可以在执行战场救援和战场侦查等任务时发挥奇效。
展望未来——美军无人作战装备何去何从

美国无人作战平台研究资深专家指出:“武器系统的设计和研制,正在朝着自动化的方向快速发展,无人化作战系统开始应用并通过战场检验,这种发展趋势必将导致一种全新的无人化作战形态的出现。”

随着无人作战装备的研发与高新技术的不断进步,无人作战装备发展呈现多元一体化的趋势。美军海、陆、空、太空、网络等多领域无人平台均投入设计与研发,武器装备多元化凸显,同时更加强调一体化作战支援配合能力,多领域跨领域无人平台相互配合实现快速运输、伴随保障、通信中继等后勤保障任务,也可实现快速精确打击、情报侦察与火力突袭等作战任务,提升包括态势感知、作战应用、多平台协同、战场防护、机动作战的一体化联合作战能力。

美军无人装备未来发展更加强调有人无人协同化。以无人战机为例,2020年8月美空军在内利斯空军基地集结了F-35A、F-22、B-2轰炸机与RQ-170侦察无人机等隐身战机,以及F-15 E 战斗机和E/A-18G咆哮者电子攻击机,调配各式指挥控制系统,聯合举行了一次大规模演习。此次军演提供了由隐身先进战机与无人侦察机,以及电子战机等组合的联合平台,通过建立有人—无人战机编队进行协同配合,改进空军联合战术,探索构建有人—无人结合的空中分布式打击体系。

美军无人作战装备更加趋于智能自主化。未来战争将从信息化跨越到智能化阶段,战场主力也将是具备人工智能的无人作战平台逐步取代人类士兵。大量无人平台被广泛应用于现代化战场之中,担负着越来越重要的角色,发展重点也许会集中在提升自主性能、加强态势感知能力上。美国防部首次将人工智能搭载在军用飞机U-2 D r a gon L ady上,使其执行原本需要由飞行员执行的特定飞行任务,这充分证明了人工智能新技术的强大功能,也将进一步推动美军的现代化建设进程。

作者:王立轩 李明富 吴松效 张宇凡

搜救侦测通信技术论文 篇3:

太赫兹技术及其应用前景

摘要:太赫兹波是处于毫米波与红外之间的波段,是电子向光子、宏观向微观过渡的区域。太赫兹是新型的、具备特殊性能的辐射源,其技术在通信、成像等许多领域具有广阔的应用空间。本文对太赫兹技术研究进行了归纳,为今后的发展研究提供理论参考。

关键词:太赫兹波;应用技术;应用前景

太赫兹(Terahertz,1THz=1012Hz)波[1]是0.1~10THz范围的电磁波,波长约在30微米~3毫米之间,介于毫米波与红外线之间。该频域是电子学向光子学、宏观经典理论向微观量子理论的过渡区。由于缺乏有效太赫兹发射源和灵敏探测器,这一波段也被称为THz间隙。太赫兹波具有较宽的频率范围、独特的光子能量与传播特性,其所涉及的对象范围涵盖了生命个体、宇宙天体等诸多物质,在与物质相互作用时表现出极为丰富的物理内涵。上世纪80年代以来,一系列新技术、新材料的发展,获得宽带稳定的脉冲THz源成为一种准常规技术,THz技术迅速发展,并在实际范围内掀起研究热潮。

1太赫兹波的特点

人们关注THz技术的原因是THz波普遍存在,且其具有一系列独特的性质,是人们认识自然界的有效线索和工具。THz波有以下特点:[2]

THz 脉冲很短,脉冲宽度在皮秒(ps,1s=1012ps)量级,其可方便有效地进行时间分辩,而且THz 脉冲具有很高的信噪比,对于背景噪音的干扰具有较强的抑制能力。

THz 辐射频带非常宽,可从GHz 覆盖到几十THz的较宽范围,该频段覆盖许多生物大分子的转动和振动频率,比如半导体材料、电介质等材料的声子振动频率就落在了THz波的频段内,基于这一特点,THz波非常适合分析物质的光谱性质。

THz 波具有低能性,能量只有几毫电子伏,不易损坏被检物质,所以在物质检测上具有一定的优势。

THz 波穿透非极性非金属材料时衰减小,可结合相应技术探测材料内部结构等信息。而极性物质水,对THz辐射的吸收比较强,所以成像技术中,可以利用这一特性分辨生物组织的不同状态。

基于THz 波具有如此之多的特点,进一步开发研究太赫兹技术的应用潜质成为科研工作者努力的方向,将太赫兹波广泛应用到生产生活中,不断进行技术创新。

2太赫兹科学技术

太赫兹科技是改变未来世界不可估量的前沿阵地,对于提高技术创新、增进国民经济发展、加强国防安全都有着非同小可的作用。鉴于THz波的特点,必将给通信、雷达、生物化学物品鉴定等领域带来不可估量的影响,乃至改变整个人类社会的生活。太赫兹科学技术应用之多[3],备受人们关注。

2.1 THz时域光谱技术

目前THz时域光谱技术已经开始商业化运作,其基本原理是利用飞秒脉冲产生并探测时间分辨的THz电场,得到被检测物质的光谱信息。因为很多生物大分子的振动和转动频率在THz波段,所以可以通过特征频率对物质进行分析和鉴定。如今,THz时域光谱技术已在美国、欧洲、日本等国家投入生产。

2.2 THz波成像

THz波成像是用THz波照射被检测的物质,通过物质反射或透射获取相应的信息,从而形成像。THz成像技术有两种方式,分别是脉冲成像和连续成像。

2.3公共安全检查

利用THz波进行安检,其原理即为THz波成像。THz波不仅穿透性强,而且对金属材料反射性也强,加之THz波具有高的分辨率,所以能够很容易检测到隐藏在包裹、行李箱内的管制刀具等。同时还可应用THz波能够鉴别物质的特性,检测人体内是否携带大麻、毒品等严禁物品。

2.4太赫兹雷达

THz雷达的应用原理也是THz成像原理。鉴于水分对THz波的吸收作用强,以及物品对THz波的反射,使得近距离雷达成为THz波的优势。穿墙雷达和探雷雷达是科研工作者不断追求的THz应用技术,穿墙雷达可很好地应用于抗争救灾时的搜救工作,探雷雷达对于暴恐袭击时爆炸物的探测也有着可观的前景,但二者目前都处在研究开发的阶段。

2.5 天文探测

在整个宇宙中,存在着大量的物质,它们均可以发出THz波,利用THz波结合卫星空间成像就可以探测到星际中的大气分子,进一步认知天文领域,弥补了太赫兹之前在探测方面的缺憾。

2.6 THz通信技术

THz通信技术具有超快的传输速率,传输速率可达到10GB/s,特别是对卫星通信方面,在近似真空的外太空下,不考虑水分的影响,THz通信可以以极高的带宽进行高保密卫星通信。但由于缺乏有效的太赫兹辐射源,使得通信领域目前无法实现商业化,但新型发射源的研发必将解决这一难题。

3太赫兹科学技术应用前景

经过科研工作者几十年不断努力的研究,如今THz科技已是全世界各国倍加关注的科研技术,其在人类生活的很多方面都有着非常可观的开发利用前景。太赫兹在不久的将来主要应用在以下几方面:

太赫兹具有侦测物体化学性质的本领,能够分辨爆炸物品和药品,解决目前最受人们关注的反恐、缉毒等问题。目前英国发展的THz安检设备已经进入试用阶段,这对国际上的反恐斗争具有特别重要的意义。

太赫兹在天文学上有着非常重要的应用价值,南极建立的移动天文站就是利用THz望远镜实现了对很多重要新星体的观测,完成了许多天文探测方面的应用,具有难以估计的作用。

THz波在生物医学上的应用具有很大的吸引力,对分子生物学的发展起到了促进作用,并在医学诊断及药品研制鉴定方面具有可能超越现今技术的潜质。

THz波可用于粮食选种,菌种优选等方面,有望广泛应用于农业、食品加工业。

THz波可穿透烟雾检测出大气中有毒或有害的分子,对环境污染监测及环境保护有重要的作用。据报道,在美国卫星上已安装THz环境监控设备。英国利用THz波可穿透物质的独特性质,首先研制出的THz摄像机已在机场安检方面进行试用,取得很好的效果。特别重要的是美国橡树岭国家实验室(ORNL)和田纳西大学合作,开展“穿墙计划(Through wall Program)”,利用THz成像技术从外部获得墙内信息。显然,这项穿墙技术在国家安全方面有很重要的价值。

THz 通信技术具备传输速率高、方向性强等优势,THz雷达可使反隐身技术无所遁形,这些都将在军事应用领域有着诱人的前景。

THz波用于探测航天飞机可能存在的故障。美国一个实验室已做出鉴定,尤其是对PAL~Ramp SOFI绝热泡沫层的探测成功,充分肯定了THz波可对航天飞机进行有效的无损探伤。

4展望

THz科技是许多国家竞相发展研究的技术,利用太赫兹的独特优势,已在一些重要研究领域取得了巨大的进展,但探索新型的太赫兹辐射源和灵敏探测器仍需要不断努力,使太赫兹技术实现实用化、商业化。同时太赫兹技术的发展能够促进自然科学、应用科学等交叉学科的迅速发展,对人类社会的诸多方面都将带来深远影响。

参考文献

[1] 王忆锋,毛京湘.太赫兹技术的发展现状及应用前景分析[J].光电技术应用,2008,23(1).

[2] 牧凯军,张振伟,张存林.太赫兹科学与技术.中国电子科学研究院学报[J].2009,(3).

[3] 蔡禾,郭雪娇,和挺等.太赫兹技术及其应用研究进展[J].中国光学与应用光学,2010(3).

作者简介:孙京南,硕士学历,吉林化工学院化工与生物技术学院,助教,研究方向:物理教学、量子级联激光器研究及大学生思想政治教育。

作者:孙京南

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