超越国际巨头,这款产品跻身航空电机全球第一的最大功臣是这所大学
如果要选2023年年度热词,“遥遥领先”一定将占有一席之地。
这是一个因华为而爆火的词,但“遥遥领先”不仅只有华为,在硬科技领域,还有更多的中国企业、国产技术,在各自的领域突破技术封锁,实现“卡脖子”技术国产化,甚至在某些领域,技术优势可谓“一骑绝尘”。
近日,无人机行业便迎来一款技术优势“一骑绝尘”的产品。据悉,广州华浦电子科技有限公司(下称“华浦电子”)发布了一款重载工业无人机电机电调一体化产品——鲲鹏KP200。
这是一款完全自主创新的产品,凭借更小、更轻、更强、更智能的产品特色,为重载工业无人机在复杂环境作业提供更具便携性、高效化、智慧化的可能。
该产品对重载工业无人机行业从依赖燃油发动机或国外进口电机电控技术,转变到国产技术带动发展模式,有着重大的意义,也将推动中国“低空经济”高速发展。
不止“遥遥领先”,更是“一骑绝尘”
5G通信、高铁、移动支付、新能源……各个领域一项项创新,正让中国技术走向世界前列,实现“遥遥领先”。在无人机行业,一项重磅产品的发布,让国产技术优势不止“遥遥领先”,更是“一骑绝尘”。
9月28日,华浦电子主题为“低空未来·智电重载”的重载工业无人机电机电调一体化产品发布会圆满举办,正式发布了全球首款功率重量比高达6.66kW/kg的鲲鹏KP200。
6.66kW/kg,为目前已知航空电机全球第一,超越了西门子2021年发布的5.2kW/kg的航空电机。之所以能实现这一成绩,是因为华浦电子对电机结构、电调设计的改进、优化。
华浦电子总经理袁大为在发布会上表示,鲲鹏KP200为鲲鹏系列首发,在电机结构的研发设计上以“做减法”的智慧压榨材料的物理特性,以“做除法”的魄力在电调设计上颠覆传统。
“总体重量为9kg的电机呼之欲出,小身材爆发大能量,电机最大拉力高达150kg,轻松带动62寸碳纤维桨叶起飞”“1200Hz超级变频轻易实现毫秒级响应,有效化解当下工业无人机反应慢、延迟长的痛点,让飞行作业畅快无忧”“鲲鹏KP200具备的超低温升、超低铁损铜损等产品优势,为客户在需求变化和市场竞争下拔得头筹”……
西电科研实力的彰显推动无人机技术创新
在鲲鹏KP200的研发背后,是西安电子科技大学强大的科研实力的支撑。
近年来,西电在雷达、集成电路、网络安全等前沿技术领域取得了一系列原创性成果,显示出在高新技术研究方面的雄厚实力。
西电不断加大科研投入,并重视科技成果的转化,以丰硕的科研成果推动高新技术的产业化。
可以说,鲲鹏KP200的诞生有力地彰显了西电的科研实力,预示着其将进一步引领我国工业无人机技术的创新发展。
鲲鹏KP200的发布标志着我国工业无人机技术在核心部件方面实现重大创新突破,这充分展现了我国高校科研机构在高新技术研发方面的强大实力。
相信在西电等高校科研机构的牵头下,我国工业无人机技术将进入快速创新发展的新阶段,为推动制造业转型升级和建设制造强国提供有力支撑。我们期待西电等高校能够继续发挥科技创新引领作用,使中国制造迈向更高层次。
西电:国家级科技创新基地
胸怀国之大者,西电的科研工作者们坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,加快实现高水平科技自立自强,为伟大复兴提供更坚实的科技支撑。
西电悠久而辉煌的校史里,记录了我国电子与信息技术领域多项第一,我国第一部气象雷达、我国第一套流星余迹通信系统、我国第一台可编程雷达信号处理机、我国第一台毫米波通信机、我军第一台塔型管空腔振荡器……继往开来,西电如今仍瞄准国家重大战略需求,引导创新要素向电子与信息领域基础前沿和核心关键技术汇聚。
西电现有9个国家级科技创新基地、1个科工局科技创新基地,10个教育部科技创新基地、38个陕西省科技创新基地,2013年入选国家级创新人才培养示范基地。先后牵头承担了“973”、“863”、重大专项、国家重点研发计划、国家自然科学重大项目、国家重大项目科研仪器研制项目等重大、重点项目,产生了一批标志性的研究成果。2014年,学校牵头的“信息感知技术协同创新中心”通过国家“2011计划”认定,位列行业产业类第一,进一步奠定了学校在全国高校中突出的国防科研特色优势地位。
“十八大”以来,西电荣获多个国家科技奖项,包括国家科学技术进步奖一等奖1项;国家科学技术进步奖二等奖4项;国家技术发明奖二等奖9项;国家自然科学奖二等奖3项。
实现ADC芯片国产替代
西安电子科技大学微电子学院在高速模数转换芯片(ADC)方向取得重要进展。据悉,高速高性能模数转换器是现代移动通信、宽带雷达、卫星定位、无线通信等电子系统的关键部件,也是欧美针对中国瓦森纳协议中管控的核心“卡脖子”器件。与此同时,纳米级工艺尺寸微缩导致芯片供电电压下降,器件本征增益降低,电容微缩受到限制,传统架构ADC芯片能效提高和面积微缩愈发困难。
以西安电子科技大学为第一完成单位,微电子学院的张乘浩和尉江渤博士作为论文第一第二作者,刘马良教授、杨银堂教授和陈勇教授作为共同通信作者的最新研究成果发表在集成电路设计领域国际顶级期刊JSSC ( IEEE Journal of Solid-State Circuits )上,题为A 0.004-mm2 3.65-mW 7-bit 2-GS/s Single-Channel GRO-Based Time-Domain ADC Incorporating Dead-Zone Elimination and On-Chip Folding-Offset Calibration in 28-nm CMOS,该研究采用新型时间域转换架构实现了国际顶尖的高鲁棒性、高单通道转换速率、高能效ADC芯片。
该研究提出一种基于门控环形振荡器的新型时间域模数转换架构,突破了高线性度时域信号处理电路设计,相比于传统架构有效提升了单通道转换速率,大幅降低了芯片功耗,并搭配精准的时序控制和高效数字辅助校准技术,实现了业内顶尖的高鲁棒性时间域模数转换芯片,核心面积仅为0.004-mm²。
该ADC芯片在2GS/s的单通道采样速率下,可实现高于50dB的SFDR和大于1GHz的有效带宽,功耗仅为3.65mW,能效比在国际同指标ADC芯片中达到最优。多批次芯片其在工业温度范围和供电电压变化下SNDR性能波动小于1dB,具有良好的鲁棒性,且各项性能指标已通过工信部五所权威认证,是业内首批可实现量产的时间域ADC芯片。该架构ADC适应于未来的5nm、3nm等更先进制程工艺,并具备更好性能和更小面积的潜力,也是全数字化ADC发展的里程碑。
应用于雷达的高分辨成像方法
近日,国家知识产权局发布第二十四届中国专利奖授奖决定,西安电子科技大学白雪茹教授团队的发明专利“基于HRRP序列的空间目标高分辨成像方法”和梁毅教授团队的发明专利“弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法”分别获得优秀奖。
白雪茹教授团队的“基于HRRP序列的空间目标高分辨成像方法”发明专利,其通过稀疏信号重构获得高质量HRRP序列后,采用有效的航迹关联方法从HRRP序列中生成散射点航迹矩阵,进而通过带约束条件的矩阵分解实现高分辨成像。该方法克服了基于分段伪Keystone变换方法对PRF要求高、对目标运动模型要求严格、对高速旋转目标成像时精确平动补偿和初相校正难度大、运算量高等缺点,具有在低PRF甚至方位多普勒模糊条件下能够进行高分辨成像、对目标运动模型具有普适性、不需平动补偿、效率高、图像聚焦良好等优点。该专利已推广应用到我国多项雷达系统中,经济、军事及社会效益均十分显著。
梁毅教授团队的“弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法”发明专利,其利用子孔径数据实现弹载SAR前斜视高阶非线性调频变标成像,首先对回波信号进行距离脉压和时域走动校正,将信号变到二维频域进行频域徙动校正和二次压缩并补偿方位向的高次相位,然后在方位频域引入高阶非线性调频变标扰动因子,校正多普勒调频率和方位向高次项的空变,最后通过谱分析处理将图像聚焦在方位频域上。该方法解决了距离方位的解耦合以及时域校正走动而带来的方位聚焦深度问题,能够用于机载、弹载平台SAR成像及其他场景及高分辨率要求,也可用于地图测绘等领域。该专利已应用于多个型号的雷达中,产生了巨大的经济效益。
西电斩获10项科技奖
陕西省人民政府发布了《陕西省人民政府关于2022年度陕西省科学技术奖励的决定》,由西安电子科技大学牵头的10个项目获得高度认可,荣获了自然科学奖、技术发明奖等殊荣。
其中,朱圣棋教授牵头完成的“时频调制阵列系统多维优化模型与目标检测方法”项目获得自然科学一等奖。项目研制出了首台时频调制阵列原理样机,解决了雷达抗主瓣干扰的行业难题,显著提升了非均匀模糊杂波抑制性能,相关成果已在地基战略预警雷达、机载火控雷达等国家重点型号工程获得应用。
由杨银堂教授、张进成教授、李兴华教授分别牵头完成的项目,经过审定,纷纷荣获技术发明一等奖。
由杨银堂教授牵头完成的“硅基三维集成电路关键技术及应用”项目所取得的自主创新成果包括三维异构互连、宽带微波电容/电感等微波无源器件、微米尺寸的硅基微波电路等,实现了国家重大工程和产业化应用,取得了显著的经济效益和社会效益。
张进成教授牵头完成的“微波毫米波二极管”项目,开创并建立了新一代氮化镓基大功率微波毫米波限幅核心技术体系,发明了势垒可调凹槽阳极二极管结构等,解决了高位错缺陷密度氮化镓材料上肖特基二极管可靠性差和漏电大的国际难题,研制了目前国际最高水平的氮化镓微波毫米波二极管和集成式限幅器。
李兴华教授牵头完成的“智慧城市中网络安全关键技术”项目突破了无线终端轻量级安全接入、轻量级跨域密钥协商、轻量级数据安全操作等关键技术。成果应用于华为技术有限公司、中国联通、杭州安恒信息技术股份有限公司等单位,产生了显著的经济效益和社会效益。其中多项发明填补了相关领域的技术空白,促进了我国智慧城市中网络安全产业的发展。
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