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新聞詳情

登頂珠峰·主力實測│深度解析南方測繪雪深雷達(dá)系統(tǒng)的技術(shù)融合攻關(guān)

5月27日

，2020珠峰高程測量隊成功登頂并順利完成測量任務(wù)

。

與此同時，由南方測繪集團(tuán)聯(lián)合自然資源部第一大地測量隊（國測一大隊）定制開發(fā)的“高原冰雪探測雷達(dá)系統(tǒng)”

、由南方測繪集團(tuán)常州工廠定制生產(chǎn)的覘標(biāo)作為此次測量的主力設(shè)備登頂珠峰，經(jīng)受住了珠峰頂上低氧

、高寒、低壓

、大風(fēng)等極端惡劣使用環(huán)境的考驗

，成功完成珠峰高程測量任務(wù)

。

登頂?shù)难┥罾走_(dá)（右下角）和覘標(biāo)（圖片來源于：光明網(wǎng)）

高原冰雪探測雷達(dá)系統(tǒng)簡稱為雪深雷達(dá)，它并不是常規(guī)測量中使用的設(shè)備

。雪深雷達(dá)主要利用天線發(fā)射和接收高頻電磁波來探測地面雪深

，通過雪深雷達(dá)觀測獲得珠峰峰頂冰雪層厚度，并將其從珠峰峰頂雪面海拔高中扣除

，即獲得珠峰峰頂巖石面海拔高，也就是俗稱的“珠峰高程”

。

2020年3月，多套定制的雪深雷達(dá)和峰頂覘標(biāo)就進(jìn)駐珠峰

，由珠峰高程測量隊員在實際環(huán)境下進(jìn)行頻繁測試

，以確保正式測量過程正常順利

。

5月初

，南方測繪西安分公司總經(jīng)理馬卓齊和技術(shù)員李喜喜專程趕往珠峰大本營，代表南方測繪集團(tuán)探望珠峰高程測量隊

，贈送慰問品

，同時與測量隊員們溝通了解此次南方測繪提供設(shè)備的使用情況，以便根據(jù)需求提供及時的服務(wù)

。

南方產(chǎn)品應(yīng)用在哪里，南方測繪星級服務(wù)就在哪里

。在交談中我們了解到，歷經(jīng)前期研制過程中近乎苛刻的實驗測試后

，上珠峰后的雪深雷達(dá)表現(xiàn)出色。

首次確定聯(lián)合國產(chǎn)定制

時間退回到2019年6月。

自然資源部第一大地測量隊（國測一大隊）項目部主任柏華崗

、隊員陳真、南方測繪多名技術(shù)員在北京會聚

，大家討論的一個重點就是：能不能定制全國產(chǎn)化的高原冰雪探測雷達(dá)系統(tǒng)用于2020珠峰高程測量

。

柏華崗曾參與過2005年珠峰高程測量，同時將參與2020年珠峰高程測量

。他提出

，定制的設(shè)備除了要能滿足2005年珠峰高程測量時所使用的雪深雷達(dá)高強(qiáng)度三防

、抗高寒等基礎(chǔ)要求外，還需要解決多傳感器集成的問題

。2005年使用的雪深雷達(dá)探測儀，雷達(dá)與GNSS之間主要通過一條線來串聯(lián)

，無法做到時間同步和位置同步——GNSS雖然一直在測量

，但要同時獲取某個時間點的GNSS數(shù)據(jù)和雷達(dá)數(shù)據(jù)，需要先對GNSS時間點做標(biāo)記

，再去對應(yīng)雷達(dá)的時間，相對比較復(fù)雜

。也正是因為沒有做到時間同步

、位置同步

，后期數(shù)據(jù)解算效率降低

。

此前，國測一大隊已經(jīng)聯(lián)系過瑞典

、意大利等相關(guān)產(chǎn)品的多個廠家，對方都表示

，定制要求“難度之大，空前絕后”

，并且數(shù)量又不多

，考慮到研發(fā)難度和經(jīng)濟(jì)效益，都明確拒絕

。對方不愿意接受條件

，柏華崗也不愿意降低要求

。多次碰壁后，柏華崗提出

，“就一定要是進(jìn)口廠家嗎

，能否試一試讓具有實力的國內(nèi)企業(yè)或單位聯(lián)合定制

，實現(xiàn)設(shè)備的國產(chǎn)化？”

正是此時的想法

，促成了2020珠峰高程測量雪深雷達(dá)的全國產(chǎn)化定制和實測

。

此次會談后，又多次實地考察

，確定由南方測繪集團(tuán)聯(lián)合國測一大隊定制開發(fā)“高原冰雪探測雷達(dá)系統(tǒng)”

，并敲定了設(shè)備定制要求：①要求系統(tǒng)能夠透過一定深度冰雪混合物探測巖石界面，并對檢測位置實時定位

，探測精度達(dá)到厘米級

，探測深度至少6米

；②“高原探冰雪雷達(dá)系統(tǒng)”集成雷達(dá)主機(jī)、收發(fā)天線

、GNSS

、供電系統(tǒng)、存儲設(shè)備等部件

，不能配用顯示器，總重量不超過5kg

；③雷達(dá)設(shè)備外接GNSS天線

，且雷達(dá)設(shè)備中心與GNSS中心對應(yīng)

，精度cm級；④設(shè)備組裝簡單

，低溫低氣壓高原環(huán)境下可正常工作

；⑤雷達(dá)數(shù)據(jù)格式中能夠有歷元時間，與GNSS時間對應(yīng)

；⑥存儲：“高原探冰雪雷達(dá)”對GNSS原始觀測數(shù)據(jù)要存儲一份；⑦確保整套系統(tǒng)能在零下40℃能夠正常工作1小時

。

接到定制任務(wù)，南方測繪集團(tuán)積極響應(yīng)號召

，與自然資源部

、中國測繪科學(xué)研究院

、陜西測繪地理信息局、自然資源部第一大地測量隊（國測一大隊）等保持溝通

，主動作為，調(diào)動集團(tuán)技術(shù)力量攻克科研難題

。南方衛(wèi)星導(dǎo)航立即成立高原冰雪探測雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)組，由南方衛(wèi)星導(dǎo)航副總工程師丁永祥牽頭

，技術(shù)員程少華作為多方的聯(lián)絡(luò)人，南方測繪西安分公司作為一線支持與聯(lián)絡(luò)……開啟了此次設(shè)備的攻關(guān)之旅

。

峰回路轉(zhuǎn)的攻關(guān)過程

雪深雷達(dá)的定制研發(fā)主要經(jīng)歷了幾個大的階段：第一階段方案設(shè)計論證

；第二階段設(shè)計生產(chǎn)；第三階段整機(jī)試驗

；第四階段多臺研制、測試

；第五階段現(xiàn)場實測。如果順利的話

，所有這些都可以在2019年完成。

在后來的設(shè)備實際制造過程中才發(fā)現(xiàn)

，要實現(xiàn)預(yù)定的技術(shù)目標(biāo)

，并沒有那么簡單。硬件方面的集成

，不能只是將GNSS主機(jī)頭接到雷達(dá)儀上，而是將主機(jī)頭分解成模塊集成到設(shè)備中

，并對不同版本的模塊進(jìn)行升級和測試。數(shù)據(jù)方面

，GNSS

、雷達(dá)都是電磁波信號，為了保障所獲取北斗數(shù)據(jù)的信噪比

，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量

，電磁波干擾問題必須解決。再者

，珠峰峰頂?shù)臏y量需要一次到位

，所采集數(shù)據(jù)要實現(xiàn)極端條件下多途徑安全可靠的保存

。最后，雷達(dá)的時間要求精確到ns

，數(shù)據(jù)采集頻率50Hz。而在設(shè)備極端環(huán)境測試方面，實驗室零下40℃氣溫條件下破壞性試驗2小時后

，再將設(shè)備拿出來正常采集

。

另外在定制和測試過程中我們發(fā)現(xiàn)，原定的那些技術(shù)參數(shù)是無法滿足實際測量要求的

，好幾個方面都需要根據(jù)實測需求進(jìn)行提升和修正。

這些需求方進(jìn)一步的要求和測試出現(xiàn)的問題

，讓整個研發(fā)團(tuán)隊都繃緊了弦：固件的穩(wěn)定性

、屏蔽層的效果、雷達(dá)數(shù)據(jù)與GNSS 數(shù)據(jù)時間同步

、數(shù)據(jù)質(zhì)量問題、信號燈藍(lán)紅顯示問題等等需要解決

。

為此，南方測繪集團(tuán)發(fā)動南方衛(wèi)星導(dǎo)航的研發(fā)團(tuán)隊：測繪事業(yè)部大量測試拆開的主板

、天線采集數(shù)據(jù)

，在不同環(huán)境下測試

、分析數(shù)據(jù)；系統(tǒng)三部定制軟件模塊內(nèi)嵌到主板

，解決50Hz采集以及數(shù)據(jù)質(zhì)量問題；系統(tǒng)二部聯(lián)合解決信號屏蔽

、抗干擾問題

；測繪事業(yè)部與系統(tǒng)二部定制特定的線纜，解決信號傳輸問題

；系統(tǒng)三部解決定位設(shè)備與雷達(dá)采集的時間同步問題……
在多部門的默契配合下

，看似一團(tuán)亂麻的困難被一一拆解消化

。

與此同時，在柏華崗的指導(dǎo)下

，南方測繪技術(shù)團(tuán)隊頻繁地進(jìn)行精度測試、時間匹配測試

、數(shù)據(jù)的存貯測試

。

此次研發(fā)過程中

，碰到的困難還不止技術(shù)本身

，攻關(guān)最吃緊的時候恰逢疫情爆發(fā)，大家的出行受影響

，還有的技術(shù)員被隔離

。不能見面就遠(yuǎn)程聯(lián)系溝通

，多地聯(lián)動解決

，有問題就一遍遍測試、改進(jìn)

，整個項目組都繃緊一根弦，加快進(jìn)度

、解決問題

，確保設(shè)備如期

、高質(zhì)量供應(yīng)。

高原冰雪探測雷達(dá)系統(tǒng)助力珠峰高程測量

設(shè)備交付一個多月后

，自然資源部宣布2020珠峰高程測量正式啟動，此后的一個多月時間里

，全行業(yè)的目光都投向那英雄測量隊所在的世界之巔，關(guān)注著這次國產(chǎn)測繪儀器裝備主要擔(dān)綱測量任務(wù)的國家測繪科技發(fā)展水平的檢閱

。

柏華崗評價，對比2005年珠峰高程測量所使用的雪深雷達(dá)探測儀

，本次“高原冰雪探測雷達(dá)系統(tǒng)”亮點頗多：①重量更輕

。包括集成的雷達(dá)主機(jī)

、收發(fā)天線、GNSS

、供電系統(tǒng)

、存儲設(shè)備等部件在內(nèi)

，整體重量不超過5kg；②雷達(dá)

、GNSS全國產(chǎn)化

。其中雷達(dá)探測深度≥5米

，探測精度＜5%*D（D為探測深度）

，GNSS實時定位并記錄數(shù)據(jù)

，可實現(xiàn)－40℃超低溫環(huán)境下連續(xù)作業(yè)；③集成度高

，在雷達(dá)內(nèi)部全面實現(xiàn)系統(tǒng)集成，實現(xiàn)時間同步

、位置同步

，每道雷達(dá)數(shù)據(jù)均有相應(yīng)的GNSS數(shù)據(jù)對應(yīng)并儲存；④數(shù)據(jù)解算速度更快

。

成立三十多年來

，南方測繪堅持多重科研體系

，自主創(chuàng)新，掌握核心科技

，實現(xiàn)測繪儀器國產(chǎn)化，推動行業(yè)信息化發(fā)展

，從立足中國到走向世界。南方測繪通過持續(xù)的科技創(chuàng)新

，在新技術(shù)

、新領(lǐng)域不斷探索，實現(xiàn)從技術(shù)突破到產(chǎn)品落地

，從產(chǎn)品落地到形成持續(xù)的規(guī)模化銷售和應(yīng)用

，展示了強(qiáng)勁的研發(fā)能力、創(chuàng)新能力

、集成實施能力和服務(wù)能力

。南方測繪正在實施大地信戰(zhàn)略

，將會在高端國產(chǎn)測繪裝備研制和地理信息多行業(yè)應(yīng)用等方面加大力度

，為國家重點建設(shè)項目和國家安全重點領(lǐng)域提供可靠的自主測繪裝備和應(yīng)用系統(tǒng)。

上一篇：登頂珠峰|南方測繪定制雪深雷達(dá)、覘標(biāo)助力2020珠峰高程測量圓滿成功

！下一篇：南方測繪代表出席廣州市復(fù)工復(fù)產(chǎn)新聞會

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