西南技术物理研究所激光测风雷达研发纪实
当风被激光雷达探测到时，将会在雷达界面上呈现出羽毛的图案，科研人员们将其亲切的称为“风羽”。
风是人类生活中最常见的一种天气现象，它给我们带来舒适以及清洁的能源，也会给我们带来生活的不便甚至是灾难。因此，测风一直是人类探索自然、获取能源以及避免灾害的一项重要手段。随着科技的不断发展，风速风杯仪、超声风速仪、小型气象站、固态气象仪、风廓线雷达等多种测风装置实现了对风的便捷快速测量。但是，由于风的快速变化特性以及人类生活、科技、军事活动的日益频繁，上述测风设备并不能满足人们对风场精准探测的需求。而随着激光技术的快速发展，激光雷达技术正好可以填补高时空分辨率精准探测风场的需求，激光技术科研者也把目光投向了该项技术的开发。21世纪初，国外激光测风技术已经非常成熟并且装备应用，而国内激光测风雷达雏形尚无。为打破该项技术的封锁，2005年，西南技术物理研究所（以下简称西物所）作为国内传统激光技术研究所，率先在国内开始了激光测风雷达技术研究。风羽图是气象上用来表征风速大小和风向的标识符号，西物所开启的“测风”之路，称得上是一段艰辛而又精彩的“风羽”历程。
从零开始，突破技术封锁
2005年针对火箭炮低空主动段弹道气象修正需求，以周鼎富研究员为核心的研究团队在国内率先开始了相干测风雷达关键技术研究。项目组完全从零开始，采用连续激光探测体制，夜以继日反复试验单模光纤耦合匹配光路及全光纤相干光路等基础技术，随着2006年的一天下午用一本杂志在准直器前的扇动，电脑屏幕上出现了来回移动的多普勒信号，终于实现了通过全光纤相干探测技术获得速度信号。在取得关键技术突破后，结合技术引进项目，2009年项目组研制出国内首款相干激光测风雷达样机并直接转入工程型号研制。
工程型号研制过程中，项目组从西南到东北，从平原到高山，从草原到高原，采集各种地理环境、不同气候和天气环境下风场信号特征，从而研制出全地理、全天候工作的型号样机。2014年项目组成功完成国内首型激光测风雷达军用设计定型，并获得了中国兵器集团科技进步一等奖、国防科学技术进步三等奖。项目组在研究中突破了相干激光发射、高灵敏相干接收及风场高精度反演等多项关键技术，并在国内率先建立了测风雷达试验评价方法。同时，项目的研制还牵引了相关光电子元器件的国产化研制步伐，为后续多种类相干激光雷达的发展奠定了基础。
立足需求，创新应用功能
针对全军对边界层风场保障的强烈需求，2010年项目组开始了脉冲体制的便携式激光测风雷达技术研制。该型雷达采用脉冲相干体制，提出并突破了双模复合探测、小型化雷达系统总体集成、高精度风场扫描及反演等多项关键技术。其中“双模复合探测”技术是周鼎富研究员在火车上突闪的灵感，成功解决了探测低盲区与探测远距离不可兼得的难题，该项技术也获得了国防发明专利。2015年随着雷达样机的研制以及多个试用单位的良好反响效果，雷达研制工作直接转入工程型号阶段。2017年项目组完成了国内首型便携式激光雷达的设计定型。该产品成为了军用激光测风雷达经典产品，在各军兵种得到大量应用，覆盖全国各省市及海外，多次参与重大军事活动气象保障。同时该项目也获得了中国兵器科技进步一等奖、国防科技进步二等奖。
再度启航，向着深蓝出发
针对飞行器安全起降对风切变探测的强烈需求，2014年项目组开始了船载平台的激光测风雷达竞标及型号研制工作。彼时，国内已经有多家单位在激光测风雷达技术领域取得了较好成绩，实力不容小觑。在实物竞标期间，团队克服成都地区处于内陆的地理劣势，发挥一不怕苦、二不怕难的精神，敢于创新，最终通过国际上首创的光电二维转塔结构形式小型化创新技术、丰富的数据产品及人性化应用软件技术以压倒性优势在竞标中胜出。
目前雷达型号已经完成全国产化、100%自主可控，综合性能超过国际同类产品。研制期间样机多次随各型舰船在中国各海域、太平洋、印度洋等执行保障与科考任务。目前雷达已列装到多型国之重器平台，实现了对飞行器起降安全的关键气象保障。
转战蔚蓝，翱翔蓝天之间
针对大区域气象侦测及空投空降风场保障的强烈需求，2019～2020年间项目组以先进技术方案和深厚的团队技术实力，分别竞标胜出并先后承担了国内首型无人机和有人机载激光测风雷达型号研制。项目组采用机载光电转塔结构形式的创新结构实现了雷达小型化，突破了机载高速平台频谱自适应处理、高精度风场反演及应用等多项关键技术，2021年度先后完成了两型雷达的挂飞及鉴定飞行试验，并完成多套产品的列装，各项关键指标均处于同类产品领先水平。两型雷达的成功研制也标志着西物所激光测风雷达覆盖了地基、单兵、车载、船载及机载所有应用平台。
在研制有人机载激光测风雷达型号时，为保证雷达能顺利参加某飞行活动保障任务，在时间紧任务重的压力下，项目组团队充分发挥兵工人“艰苦奋斗、无私奉献”的精神，兵分两路分别在机场试验场和成都外场，利用机载和车载分别进行验证试验，通过连续几天几夜的奋战，成功验证了机载测风雷达的功能和性能，保证雷达的顺利安装，从而完成保障任务。
技术共享，军民齐头并进
激光测风不仅军事应用需求较多，民用需求更为广泛。结合国家民品发展要求，项目组从2015年开始开展军用科技成果民用转化工作，先后开发出FC型激光测风雷达系列化产品，并在民航、风电、气象、环保、科考、体育比赛等领域得到推广应用。其中FC-III型三维激光测风雷达继承军用激光测风雷达相关技术，可实现对半径10km范围内的大气风场测量，技术指标与国外同类产品相当，而体积重量比国际上同类产品小5倍以上。该雷达先后在西宁、银川、兰州、攀枝花、昆明、丽江等多个民航机场开展了数年的长期严格应用，功能、性能、可靠性、数据产品及机场适应性等得到民航部门的高度认可，目前已投入民航机场业务化运行。2019年开始该型改进型产品参与了北京冬奥会气象保障工作，并参与中国气象局组织的国产激光测风雷达综合性能比测及赛场实地长期观测试验验证。2022年北京冬奥会正式比赛期间，三台该型雷达分别在延庆赛道、首钢大跳台、崇礼滑雪赛道开展全天候24小时“捕风”作业，全程提供了2022年北京冬奥会滑雪赛场主滑道的“百米级、分钟级”气象服务保障，保障了比赛的顺利举行。2022年四川遭遇史上罕见的持续高温少雨天气，西物所为中航无人机系统公司、腾盾无人机公司的两型无人机提供激光测风雷达、云粒子谱仪、云粒子成像仪、降水粒子成像仪等装备，完成四川北部、东部区域人工增雨作业。这也是国内首次运用搭载国产激光测风雷达的无人机系统实施人工增雨。
西物所相干激光测风雷达的研制从“九五”至今经历了4个“五年计划”，17载“风羽”岁月，完成了大小项目40余项，研制出了国内装备史上首型连续波激光测风雷达、首型脉冲波激光测风雷达、首型舰船载激光测风雷达、首型机载激光测风雷达、首型浮标激光测风雷达，所研制的激光测风雷达应用于各军兵种及各型平台，同时也在民航安全、气象环境监测、活动保障、森林防火、新能源（光伏、风电）等民用领域到了广泛应用。
一路“风羽”一路歌，这其中有一系列璀璨夺目的技术成就，也有许多可歌可泣的感人故事，是西物所兵工人17载不忘初心、牢记使命、坚守科研一线的成果，也是以周鼎富研究员为核心的激光测风雷达团队牢记兵工人的强军首责，坚持严谨科研、创新突破、质量至上的研制原则，坚守国产化自主创新的初心，为我国激光雷达发展做出的一份不可磨灭的贡献！（图文 激光院）
