MESA-DAA超材料無人機雷達

Echodyne是一家位於西雅圖的高科技公司，總部位於華盛頓州貝爾維尤市（Believue），是從美國高智發明（Intellectual Ventures）剝離出來的第四家企業。 Echodyne公司開發出一種型號為MESA-DAA的中小型無人機機載探測和迴避雷達系統。這款雷達系統大小跟與智能手機差不多，適應於無人機機載。

Echodyne公司探測和避障技術可使無人機「觀察」移動的和靜止的障礙物，這是利用『雷達視覺』技術超越操控員視線飛越領空完成的。測試採用的系列雷達擁有超材料電子掃描陣列（MESA）專利技術，可使雷達相比之前以更小、更輕和更便宜的波形因子進行高性能電子掃描。

在測試期間，雷達成功地以寬視場（方位和俯仰達到120° x 80°）進行掃描、探測和跟蹤多種類型的飛機，包括一架小型無人機，一架Beechcraft Bonanza 飛機和一架飛越領空的超小型飛機。雷達給出回波4D數據立方，準確地描繪了地面植被、帶鐵絲網圍欄和其它靜止障礙物，並給出了被跟蹤飛機的飛行路徑。這些測試採用Echodyne公司早先開發的系列雷達（即MESA-DAA雷達的前身），探測和跟蹤距離3km處 Cessna 飛機大小的目標和距離750m處的小型無人機。超材料電子掃描陣列-探測和避障（MESA-DAA）雷達將於2017年年初開始商用。

MESA-DAA雷達系統；圖片出處：航空工業信息網

MESA系列雷達擁有超材料電子掃描陣列（MESA）專利技術。超材料（英文名metamaterial）通常是由金屬與塑料構成的複合材料。超材料內部存在著整齊劃一的重複結構單元。這些結構單元的尺寸在毫米到納米量級。由於這類結構單元的存在，超材料能呈現出天然材料所不具備的超常物理性質，可以導致電磁波的異常扭曲。基於這種特性，超材料可應用於航空航天、無線互聯、生物醫療、雷達、隱身、電子對抗等眾多高新技術領域。

具有負折射指數的超材料。銅材質的開口環諧振器(split ring resonator)被印刷在玻璃纖維板材上。

哈佛大學發明的超材料平面超薄透鏡可以取代傳統的顯微鏡頭。

雷達系統的工作原理是發射無線電波並使用回波創建物體圖像。在雷達發展的初期，這種掃描由一個旋轉的天線來完成。之後人們開發出了相控陣雷達。這些雷達系統使用電子電路操控發出的無線電波，無需旋轉天線就可以在掃描空中物體，同時由於掃描速度的提高，相控陣雷達可以對具體目標進行更準確的追蹤。但是這種相控陣雷達通常需要配有叫移相器的設備，使得雷達既昂貴又相對笨重。MESA雷達沒有使用傳統的移相器，而是使用了超材料來操控發出的無線電波，降低了製造成本與設備體積。

MESA在汽車安全及自動駕駛汽車方面的技術也存在市場，管理層也表示說，自己最終是想「回歸地面」的。目前，實驗性汽車利用昂貴的激光雷達來創建一份有關車周圍環境的即時高清地圖。不過，特斯拉的autopilot系統一直採用的是毫米波雷達與攝像頭的結合。因為他們認為，激光雷達的成本不可能降到可以用來大規模使用，而雨雪，霧霾等對激光雷達的干擾也讓激光雷達的全天候使用前景存在疑問。

Echodyne公司將在2017年第一個季度推出的MESA雷達的第一個版本，價格大約在 1 萬美元左右。這個價格對於無人機愛好者可能有點高，但是對於需要大規模商用的B端Amazon等用戶來說，還是一個值得考慮的投資。公司表示，未來隨著產量的持續擴大，這一價格還會持續下降，有可能最終只需幾千美元就能買到。

在聯邦航空局（FAA）近來發布的小型無人機操作條例中，所有無人機需保持在負責避障的操控員視距內。但普遍情況是當無人機超越操控員視距飛行時，它們需具備用DAA感測器和系統安全替代操控員「觀察和避障」的能力。正如有人機飛行員一樣，任何DAA系統需探測和避免協作目標（例如，用應答機發射各自目標的位置）和非協作目標（如未裝備應答機等裝置的飛機）, 並在各種天氣條件下可靠地工作。

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