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追逐會通信的流星

  • 發佈時間:2016-04-18 02:31:32  來源:經濟日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  當一顆明亮的流星劃破晴朗夜空,你閉上雙眼許下心願時可曾想過,這顆璀璨的流星除了承載著心願還可以做什麼?西安電子科技大學綜合業務網理論與關鍵技術(ISN)國家重點實驗室研究中心主任李讚説,流星余跡可以用於通信,而且是一種非常有意義的通信方式。

  李讚研究的領域是如何利用流星余跡來傳遞資訊。常人以為流星不常見,其實,每天墜入地球大氣層的流星約有數十億顆。流星經過摩擦、灼熱、燃燒、發光,使周圍的氣體電離,形成柱狀電離雲,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。李讚介紹説:“雖然流星余跡持續時間只有300毫秒至500毫秒,但流星的數量非常多、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通信方式無可替代的優勢和價值,特別是在自然災害等充滿複雜干擾的應急條件下,可以提供重要通信,幫助維護人身安全和挽回財産損失。”

  在李讚的眼中,流星有一些非常典型的特點:首先,它的通信距離非常遠。流星余跡通信單跳通信距離超過2000公里,無需轉机就基本能夠覆蓋中國的東西、南北跨度;其次,其信道穩定性強,不受電磁層擾動、太陽黑子爆發等影響,特別適用於應急通信;再次,其安全保密性好。因為它的方向性很強,收方和發方如需要通信,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。李讚還提出:“流星余跡通信設備簡單、成本低廉,不用製造昂貴的人造衛星,更不用將它發射升空。”

  但利用流星余跡通信要“靠天吃飯”。為摸清流星分佈規律,科學家們必須經常到極偏遠的地區採集信號數據。美國等發達國家已將流星余跡通信上升到國家基礎設施範疇。為儘快填補我國在這一研究領域的空白,李讚和團隊遠赴南極極地科考,還多次深入陜西長安縣、湖南懷化山區等偏遠山區,在惡劣環境下開展一系列遠距離(600公里至1500公里)野外線路試驗。通過長達5年的採集,他們獲取了寶貴的信道特性數據,最終構建出中國首個支援通信系統倣真的流星余跡信道模型,由此衍生出新一代流星余跡應急通信系統。

  流星通信跟其他通信方式最大的區別是什麼?據李讚介紹,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,才能把系統設計得非常優秀。她特別提出,流星信道不符合某一特定規律,會因經度、緯度、月份、每一天的不同而發生變化。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,她們為此投入了大量時間和精力。

  流星余跡應急通信與百姓有何聯繫呢?李讚説,在當今世界災害頻繁發生的情況下,流星余跡應急通信技術應用廣泛,優勢明顯:首先,它的通信距離非常遠,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資訊;在美國,還研發出積雪探測系統,可以獲得雪崩等自然災害的相關數據,起到預測作用;在加拿大,則會用它來探測森林火災資訊。

  李讚還強調了流星余跡的一個顯著優點:“它的造價比較低,相當於一顆自然的衛星。”眾所週知,衛星通信成本比較高,而流星本身就相當於是自然形成的衛星,沒有成本。李讚説:“我們只需要研製它的設備,這和普通通信設備的成本相當。應該説,流星通信還是能得到很廣泛的應用,在自然災害預警、應急以及數據收集這些方面,都有比較大的應用,國外的應用更多。”

  從招收培養第一位研究生、申請第一個科研項目、建設第一塊科研場地……李讚一步一個腳印,組建出一支由四五十人組成的年輕科研團隊。伴隨著隊伍的壯大,李讚實驗室的成果也引人矚目:針對傳統跳頻技術在複雜電磁環境、多維干擾等條件下無法高安全、高可靠傳輸這一問題,李讚帶領團隊展開了智慧跳頻新技術的研究,並開發出了智慧跳頻晶片。這一成果如今已在數十種型號的通信産品和設備中得到應用,有效提高了系統安全性。

  在此基礎上,李讚團隊還將研究方向擴展到網路化寬頻電磁頻譜監測領域,研製出協作寬頻電磁頻譜監測設備。這對於頻譜大數據研究、無線電監管、行動通訊運營商網路規劃支撐、重大自然災害救援,以及高鐵、機場等重要部門的通信保障,都具有十分廣闊的應用和産業化前景。

  談到因何結緣科學,李讚説,“從19歲選擇學習通信保研至今,我在西電科大一待就是21年”。這樣的環境造就了一位專注的科學工作者。如同她本人非常欣賞的一句話,“做科研的人其實是非常簡單的人,因為你沒有那麼多其他想法,只是對自己的工作非常投入。最關鍵的,還是對科學的熱愛。熱愛它就不會感到負擔,熱愛它就會堅持投入,就是這麼簡單”。

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