基于遗传算法的无人机载穿墙三维SAR航迹规划方法

传统手持或车载穿墙雷达由于架设高度受限,无法对城市高层建筑内部目标进行透视成像,无人机载穿墙雷达具有灵活机动、高效便捷、无高度限制等优势,可对城市高层楼宇进行大范围三维穿透探测。三维层析合成孔径雷达(SAR)成像广泛采用多基线扫描模式,以获得高度向高分辨能力,但存在高度向空域欠采样导致的栅瓣问题。对此,该文提出一种基于遗传算法的无人机载穿墙三维SAR航迹规划方法,通过非均匀化飞行航迹,削弱周期性的雷达回波能量叠加,从而抑制栅瓣、实现更优的成像质量。该算法结合飞行距离与无人机载穿墙雷达成像质量的内在关系,建立了无人机航迹规划代价函数;利用遗传算法对3种典型的无人机飞行轨迹关键控制点进行基因编码,并进行基因杂交、变异等以优化种群与个体;最终通过最小化代价函数,分别筛选出3种典型飞行模式下的最优飞行航迹。仿真和实测数据的三维成像结果表明:相较于传统等间距多基线飞行模式,所提方法显著抑制了成像目标的栅瓣效应;此外,无人机斜线飞行的航迹长度明显缩短,提高了无人机载穿墙SAR成像效率。

X波段小型无人机载SAR(X-UAVSAR)应用性能评估

为评估X-UAVSAR各项应用性能,在后续飞行实验中进行优化,最终获取差分干涉成果,文章在R-D模型的基础上,结合外部DEM数据,对首次飞行实验数据进行平面定位精度评估;计算重轨飞行基线及图像相干性,评估其干涉性能;同时,对地物进行分类,评估图像信息量及其分类性能。结果表明:该无人机SAR系统平面定位精度尤其是绝对定位精度较低,满足基本的干涉处理要求,但实际处理难度较大;SAR影像信息量较丰富,能够满足地物的快速分类要求。对于后续飞行实验,在满足载机重量要求的前提下,应尽可能选择精度较高的惯性导航装置,并考虑在不同的飞行高度与植被覆盖度较低的地方进行飞行。

微波视觉三维SAR实验系统及其全极化数据处理方法

三维合成孔径雷达在测绘制图、防灾减灾等诸多领域有应用潜力,已经成为SAR的重要研究方向。为减少三维SAR的观测次数或天线阵元数量,推动三维SAR的应用和发展,中国科学院空天信息创新研究院牵头研制了微波视觉三维SAR实验系统,旨在为微波视觉SAR三维成像提供实验平台和数据。该文针对微波视觉三维SAR实验系统及其全极化数据处理方法进行介绍,涵盖了极化校正、极化相干增强、极化约束三维成像、三维融合可视化等全流程的关键步骤。基于发布的SAR微波视觉三维成像全极化数据集,给出了三维成像结果示例,验证了微波视觉三维SAR实验系统的全极化性能以及处理方法的有效性。该文发布的数据集将为SAR三维成像研究提供良好的数据条件。

基于多径模型的建筑区SAR三维成像中非视距目标重定位方法

随着合成孔径雷达(SAR)系统小型化技术、SAR三维成像技术的发展,当前已可利用无人机载小型化阵列干涉SAR实现城区三维成像,在城市测绘、复杂环境重建等领域具有重要应用前景。然而,SAR进行城市场景三维成像时,回波中存在多径信号,会导致成像结果解译困难,却也给非视距区域隐蔽目标的发现提供了重要手段。为此,该文针对低空无人机载阵列干涉SAR建筑区三维成像中的非视距目标进行了研究,建立了非视距目标在低空阵列干涉三维成像下的多径模型,给出了城市峡谷区域利用多径扩大可视范围的计算方法,并基于建筑平面拟合提出了非视距目标重定位方法。无人机载阵列干涉SAR的仿真和实际数据处理验证表明,所提出的方法可以对城市峡谷非视距目标进行有效的三维成像和重定位,重定位误差小于0.5 m,实现了对非视距区域信息的获取。

一个高精度无人机载多功能SAR系统

该文介绍了中国科学院电子学研究所研制的一个高精度无人机载多功能SAR系统,该系统可灵活工作在Ku和X波段,具有高分辨率、干涉、全极化成像能力。该文对该系统的指标、功能、组成进行了描述,提出了高精度运动补偿、宽带信号产生和中频接收、多通道幅相一致性保持等方案,通过车载和无人机飞行实验,验证了无人机装载多功能SAR系统的可行性。

微波视觉三维SAR关键技术及实验系统初步进展

合成孔径雷达(SAR)三维成像在复杂地形测绘、复杂环境下目标发现与识别等方面具有重要应用潜力,是当前SAR领域的重要发展方向之一。为推动SAR三维成像技术的发展和应用,中国科学院空天信息创新研究院牵头设计并研制了一套无人机载微波视觉三维SAR实验系统(MV3DSAR),为相关技术研究和验证提供实验平台。目前该系统的单极化版本已研制完成,并在天津开展了首次校飞实验。该文介绍了该系统的基本构成、主要性能以及系统和数据处理的关键技术,给出了首次校飞实验的实施情况以及初步的数据处理结果,验证了系统的基本性能指标和三维成像能力。该系统为后续SAR三维成像数据集构建和处理方法研究提供了良好的实验验证平台。

高分辨无人机载SAR多模接收/激励子系统

为适应无人机载SAR侦察系统高分辨、大测绘带、微型化要求,接收/激励子系统采用了直接解调与去调频兼容工作方式,使系统基于100 MHz实时处理器实现最高达0.5 m分辨率多种工作模式,并具有大测绘带功能。采用了基于高速数字直读波形产生技术实现了发射信号和去调频信号的预失真补偿,结合接收通道失真的大闭环补偿,在大带宽时获得优于-40 dB距离峰值副瓣。采用了多重隔振和小型化结构设计实现了强环境适应性和振动条件下高频率稳定度。

基于FPGA的无人机SAR天线稳定平台控制系统设计

为了满足无人机SAR成像对天线波束指向平稳性的要求,设计了一种基于FPGA的天线稳定平台控制系统。FPGA接收姿态传感器和DGPS/INS组合系统输出的姿态信息,采用数字滤波、数字PID控制实现对SAR天线指向的平稳控制。该系统具有实时性好、集成度高、小型化、低成本、低功耗等特点。通过大量实验验证,实验结果表明该系统性能良好,满足设计要求。

基于无人机紫外与SAR的溢油遥感监测方法研究

溢油污染不仅会造成巨大的经济损失,而且给生态环境带来难以修复的破坏。准确、高效地监测海面溢油仍是当前亟需解决的问题。紫外传感器对油膜非常敏感,可快速发现,但存在误判;而SAR(SyntheticApertureRadar)溢油探测的精度较高,两者相结合可准确探测溢油。无人机平台可低成本地实现溢油快速应急响应,无人机载SAR和紫外传感器的载荷重量小,可同时集成于无人机上开展联合溢油探测,以满足业务化监测需求,此方面的研究尚未见有相关报道。本文拟研究溢油不同种类、厚度、在不同海洋环境条件下的紫外图像特征和SAR纹理特征、形状特征、散射特征,构建溢油特征数据库,并建立一种基于特征组合的溢油SAR与紫外联合探测方法;在此基础上研究对无人机数据获取模式和控制单元等的改造方案,进而实现溢油SAR和紫外图像的高效获取。

无人机SAR/MTI侦察技术中若干问题的探讨

本文介绍了国外无人机SAR/MTI雷达研究现状和发展方向 ,列举了X、Ka、Ku三种频段SAR/MTI雷达主要技术指标 ,重点从工程实现的角度对SAR/MTI雷达技术中若干问题进行了探讨 ,包括无人机、SAR的成像模式和MTI兼容技术、频段选择、SAR成像实时数据的传输方式、惯导系统 ,最后讨论了成像算法。

一种无人机机载SAR运动补偿的方法

为了能够得到较理想的无人机SAR图像,本文通过对无人机SAR系统的运动误差分析,提出了一种有效的运动补偿方法,该方法是通过天线伺服系统来补偿载机的转动误差,而平动误差是根据对所建立的误差模型的分析,从SAR数据的瞬时多普勒调频率中估计得到,并且平动误差补偿是对数据在包络和相位上进行分别校正.结合实测数据处理的结果表明该方法可得到质量较高的无人机载SAR图像.

无人机载小型SAR目标分辨与定位能力分析

分析了无人机载小型合成孔径雷达(SAR)可用于战场侦察的基本工作模式;讨论了SAR分辨率与对目标分辨能力的区别;从机载SAR成像几何关系的角度,研究了载机航向测量误差、载机空间位置测量误差、载机飞行速度测量误差、雷达高度误差、雷达斜距测量误差等因素对实时目标定位精度的影响程度,提出了实时定位与读图定位结合使用的观点。其结果对于无人机载小型SAR的设计和应用都有重要意义。

无人机载SAR技术应用研究综述

SAR(合成孔径雷达)以其先进的雷达成像技术、全天候全天时的侦察能力、动目标显示能力、探测地下目标的能力、一定的识别伪装能力和较强的生存能力,已成为现代战争中监视、侦察、目标截获和火力控制的重要装备之一。本文简要介绍了无人机载SAR技术,以及目前该技术在无人机载传感器领域的研究热点,最后给出了它的发展趋势和亟待解决的问题。

一种通用无人机载SAR实时信号处理系统设计

介绍一种通用型无人机载SAR实时信号处理系统设计以及实现算法流程。该系统以ADSP-TS201为核心器件,多块DSP板卡并行处理,用高速串行总线进行通信,并在飞行试验中获得实时处理图像,验证了系统设计的可靠性和算法的可行性。

一种无人机载SAR的结构与分析

针对无人机对载荷的体积小、重量轻等一系列要求,提出了一种无人机载合成孔径雷达(SAR)的结构方案。该SAR通过升降机构安装在机舱内,升降机构的垂直运动可以实现SAR工作状态和回收状态的转换。文中简单介绍了该SAR系统的结构特点,并重点介绍了系统的结构组成以及环境适应性分析等,可供同类SAR系统的结构设计参考。

无人机载SAR任务电子系统的研究与应用

无人机载合成孔径雷达(SAR)具有机动灵活、战场生存能力较强的特点,它依靠SAR先进的雷达成像技术与无人机全天候、全天时侦察能力,是未来战争中监视与侦察的重要手段。由于SAR任务受无人机航线规划与飞行姿态的影响,各任务之间又存在差异性,调度易受制约而造成效率低下。任务电子系统的目的就在于为无人机载SAR的任务调度提供科学的决策依据。介绍了无人机载SAR任务电子系统的架构及任务调度方法,建立了任务调度的线性规划约束条件,通过飞行试验验证了系统的合理性与有效性。

无人机载SAR天线座系统设计与分析

无人机载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)天线座作为支撑天线探测目标的装置,是机械扫描式SAR雷达的一个重要组成部分。然而,无人机载SAR天线座设计过程中存在诸多困难,即重量与空间的严格限制、扫描范围大、精度高等。基于此,运用机电一体化技术,从系统整体目标出发,对无人机载SAR天线座系统总体设计、总体分析以及关键技术与解决方法进行了阐述,该天线座系统在实际测试和使用过程中,各项技术指标均满足实际需求,且性能良好、稳定。实践证明其设计合理、新颖,所采取的措施能够解决无人机载SAR所要求的重量轻、体积小、精度高。同时,所采用的设计与分析方法以及解决关键技术的措施可以为今后类似的天线座设计提供良好的借鉴与参考。

无人机SAR数据低比特量化及其复杂度分析

无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)平台由于尺寸与载荷的限制,仅能提供有限的硬件计算资源.如何利用尽可能低的计算复杂度来获得高质量的合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像,是基于UAV SAR系统设计面临的一个重要问题.分析现有算法的缺陷,利用不同的量化方法对SAR原始回波数据进行低比特量化,针对低比特量化SAR数据提出基于单频阈值的成像质量改善方法.在此基础上,研究不同量化策略下SAR成像匹配滤波处理所需的计算复杂度,并定量评估了相应的成像质量.研究结果可为基于UAV平台的SAR成像应用中计算复杂度与成像质量之间的取舍提供参考.

无人机载微小型SAR发展概述

无人机载微小型SAR因其全天候全天时、零伤亡、机动灵活和低成本的特点,受到广泛关注。文章在概述无人机载微小型SAR技术的基础上,介绍了无人机载微小型SAR技术发展概况,阐述了国内外微小型SAR的典型型号、主要性能指标、应用及装备情况,并根据国内外发展概况,对无人机载微小型SAR技术发展趋势进行了展望。

一种W波段无人机微型SAR系统

随着轻小型无人机(UAV)日益发展,基于UAV平台搭载微型SAR系统的探测手段会给信息获取方式带来革命性的影响,这也对微型载荷提出了的更高的需求。针对这一需求,该文介绍了一种W波段UAV微型SAR系统,提出了基于锁相技术的线性调频源的设计方法,并对毫米波(MMW)介质集成波导天线、3维集成、运动补偿方法等关键问题进行研究,研制W波段无人机微型SAR系统原理样机,基于多旋翼无人机平台开展飞行成像应用试验。研究结果表明,原理样机在系统分辨率、体积、重量等方面具有处于业内领先水平,飞行试验获得了聚焦效果良好的高信噪比(SNR)图像。