2月4日晚，第二十四屆冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)開幕式在北京國(guó)家體育場(chǎng)舉行。在這場(chǎng)盛會(huì)中，來(lái)自中國(guó)海洋大學(xué)的“黑科技”——三維風(fēng)場(chǎng)激光雷達(dá)保障了開幕式的順利舉行，并將在整個(gè)冬奧會(huì)舉辦期間發(fā)揮科技助力作用。
2020年伊始，海大信息科學(xué)與工程學(xué)部海洋技術(shù)學(xué)院吳松華教授帶領(lǐng)的激光雷達(dá)團(tuán)隊(duì)接到國(guó)家氣象部門的委托，執(zhí)行北京冬奧會(huì)三維風(fēng)場(chǎng)激光雷達(dá)觀測(cè)保障任務(wù)。這是激光雷達(dá)團(tuán)隊(duì)自2008年北京奧運(yùn)會(huì)、2010年亞運(yùn)會(huì)、慶祝中華人民共和國(guó)成立70周年大會(huì)后，再一次服務(wù)于國(guó)家重大活動(dòng)保障任務(wù)。
北京冬奧會(huì)對(duì)于氣象保障的要求是“一場(chǎng)一策，一項(xiàng)一策”，要在時(shí)間上精確到分鐘級(jí)，在空間上精準(zhǔn)到百米級(jí)。對(duì)于在戶外進(jìn)行的滑雪項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，比賽時(shí)的風(fēng)力大小、雪面狀態(tài)等都將直接影響選手的比賽成績(jī)，甚至影響選手的生命安全。以高山滑雪為例，選手沿高山賽道進(jìn)行滑降和快速回轉(zhuǎn)，賽時(shí)僅為1－2分鐘，比賽期間運(yùn)動(dòng)員速度最高可達(dá)每小時(shí)140公里，一旦賽場(chǎng)風(fēng)速超過(guò)18米／秒就必須立即停止比賽。可以說(shuō)，天氣預(yù)報(bào)和賽場(chǎng)氣象實(shí)況就是雪上項(xiàng)目的發(fā)令槍。
團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的三維掃描型測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)，通過(guò)測(cè)量發(fā)射與空氣中微粒反射回來(lái)的激光的頻率差，也就是利用多普勒效應(yīng)來(lái)觀測(cè)空氣的流動(dòng)情況，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)40米到6000米范圍內(nèi)風(fēng)廓線的實(shí)時(shí)探測(cè)，獲取高時(shí)空分辨率的大氣風(fēng)場(chǎng)，被公認(rèn)是精確測(cè)量三維風(fēng)場(chǎng)的有效手段。
“傳統(tǒng)的氣象測(cè)量手段很難覆蓋雪山賽道的整體和復(fù)雜地形，由于點(diǎn)位的限制，存在較大盲區(qū)。激光雷達(dá)可以提供一種覆蓋整個(gè)雪山賽道的風(fēng)場(chǎng)和湍流場(chǎng)的高時(shí)空分辨率的數(shù)據(jù)，這對(duì)于氣象保障是至關(guān)重要的，保障了雪上項(xiàng)目的順利安全進(jìn)行。”吳松華介紹。
除了激光雷達(dá)設(shè)備要過(guò)硬，觀測(cè)模式也非常關(guān)鍵。激光雷達(dá)團(tuán)隊(duì)基于自主研制的測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)，創(chuàng)新研發(fā)了適用于復(fù)雜地形的掃描探測(cè)模式及三維風(fēng)場(chǎng)反演算法，實(shí)現(xiàn)了冬奧賽區(qū)和賽道三維風(fēng)場(chǎng)的精細(xì)化探測(cè)覆蓋，為冬奧會(huì)的氣象保障提供了強(qiáng)有力的支撐。
團(tuán)隊(duì)交付的設(shè)備，自2020年起就開始應(yīng)用于全國(guó)冬運(yùn)會(huì)、奧運(yùn)會(huì)預(yù)備賽等各項(xiàng)冬季賽事，在內(nèi)蒙古、延慶、張家口地區(qū)都開展了相關(guān)的測(cè)試和服務(wù)。
團(tuán)隊(duì)交付的激光雷達(dá)被部署在北京國(guó)家體育場(chǎng)，對(duì)開幕式現(xiàn)場(chǎng)的氣象條件開展了長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)前期觀測(cè)，獲取不同高度的高精度、高時(shí)空分辨率的風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)，為開幕式舉辦時(shí)間段內(nèi)的氣象條件分析和預(yù)報(bào)提供歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)，保障開幕式的順利舉辦。
比賽期間，團(tuán)隊(duì)交付的激光雷達(dá)為在延慶賽區(qū)國(guó)家高山滑雪中心進(jìn)行的高山滑雪分項(xiàng)提供氣象保障。
海大激光雷達(dá)團(tuán)隊(duì)一直秉持“創(chuàng)新引領(lǐng)，精益求精，勇于擔(dān)當(dāng)，科技報(bào)國(guó)”的理念，緊密圍繞國(guó)家和行業(yè)重大需求，堅(jiān)持自主技術(shù)創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，掌握了多項(xiàng)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)。在設(shè)備研發(fā)初期，光電轉(zhuǎn)換組件主要依靠國(guó)外進(jìn)口，甚至連技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都要受制于國(guó)外。經(jīng)過(guò)科研人員的不懈努力，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了激光器、光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集器等核心器件的自主設(shè)計(jì)和制造，大大降低了設(shè)備的生產(chǎn)成本。
團(tuán)隊(duì)帶頭人吳松華教授近年來(lái)主持了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等多個(gè)課題，其研究不僅在大氣三維風(fēng)場(chǎng)和湍流的實(shí)時(shí)觀測(cè)、風(fēng)力發(fā)電站選址布局、機(jī)場(chǎng)飛機(jī)起降安全和通行效率提升上有重大意義和實(shí)用價(jià)值，也為海洋和大氣的耦合研究提供了新的觀測(cè)技術(shù)和裝備。團(tuán)隊(duì)研發(fā)的產(chǎn)品目前在氣象探測(cè)、環(huán)保監(jiān)測(cè)、智慧風(fēng)電領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，為相關(guān)領(lǐng)域提供了關(guān)鍵技術(shù)保障和產(chǎn)品支持。
2018年，在政府和學(xué)校的全力支持下，吳松華教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成立了青島鐳測(cè)創(chuàng)芯科技有限公司，走上了產(chǎn)－學(xué)－研－用一體化的道路。2021年，吳松華教授代表企業(yè)向?qū)W校捐資設(shè)立“鐳測(cè)創(chuàng)芯·敏知獎(jiǎng)學(xué)金”，用于支持和獎(jiǎng)勵(lì)海大在讀學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新與個(gè)性化發(fā)展。（青島日?qǐng)?bào)／觀海新聞?dòng)浾?趙黎）
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