分析测试百科网

搜索

喜欢作者

微信支付微信支付
×

无人机载合成孔径雷达系统技术与应用(三)

2020.10.06
头像

王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

2008年6月30日,SELEX公司的PicoSAR装载在Schiebel的s-100无人机上在奥地利进行了试飞,飞行高度约为900 m,成功实现了机上实时成像,PicoSAR实物图如图 11所示。PicoSAR系统工作在X波段,具有聚束模式/条带成像/运动目标检测,最高分辨率为1 m、作用距离大于10 km、总重量低于10 kg,功耗小于300 W[16-19]

I-MASTER是在英国与法国合作研制的轻型战术型SAR系统,如图 12所示。系统工作在Ku波段,具有聚束模式/条带成像/运动目标检测/ISAR等多种工作模式,最高分辨率为0.3 m、最大作用距离可达27 km、总重量小于30 kg,功耗小于600 W。I-MASER的天线在方位向进行360°旋转,具有CCD功能,可用于海上广域搜索与监视,搜索效率为800 km2/h[20],2005年入选为英国Watchkeeper计划,2013年装载在Schiebel的s-100无人机上完成了飞行试验。

3 我国无人机载SAR系统研究与应用情况

我国在无人机载SAR领域也有着10多年的发展和积累,形成了较为广泛的研究和应用成果。中国科学院电子学研究所(以下简称中科院电子所)作为国内第1部SAR的研制单位,密切结合我国无人机发展趋势,先后研制了多型无人机载SAR,形成D3000多功能无人机载SAR系列(以下简称D3000系列SAR)。面向不同的应用需求和使用环境,D3000无人机载SAR能够通过快速灵活配置,构成具备不同工作体制、工作模式与性能指标的SAR系统。

D3000系列SAR的重量在5~100 kg,覆盖了Ka,Ku,X,C,L等工作频段,具有不同极化方式,根据任务需求,可装载于超近程、近程、中程和远程等多种无人机平台,实现多种工作模式,包括条带、聚束高分辨率SAR,海上广域搜索、ISAR成像,地面慢速运动目标指示跟踪,并可扩展气象、导航等多种功能。D3010型SAR是D3000系列中具有代表性的SAR/GMTI雷达,工作在Ku波段,具有条带、聚束、SAR/GMTI等多种工作模式,是我国首部用于无人机平台的SAR系统。根据不同的飞行平台,雷达可以进行体积重量配置,从而满足轻小型、中型无人机等平台的安装条件。基于机载SAR系统的研制基础[21-24],改进的D3010型SAR最高分辨率由最初的0.5 m提高到0.15 m。根据不同的应用需求,D3010型SAR逐渐扩展了广域扫描、海上舰船检测与成像、全极化成像等多种模式。

D3022型SAR是一套具有多极化、干涉、高分辨率高精度多种功能的先进无人机载SAR[25]。D3022型SAR能够安装在中小型无人机上,根据任务类型不同,配置成工作在Ku 波段的InSAR雷达和X 波段的全极化SAR 雷达,具有干涉成像、全极化、高分辨率成像3种工作模式,最高分辨率为0.3 m,DEM(Digital Elevation Model)精度为2 m,在一次飞行中能够获取4个极化的数据。在高分辨率模式下,D3022型SAR系统发射信号带宽为800 MHz,系统配置为单通道收发;在干涉模式下发射机为单发方式、一副波导缝隙阵天线发射信号、两副波导缝隙阵天线同时接收,双通道接收机接收;在全极化模式下采用一个发射机、一副偏馈双极化抛物面天线,通过极化开关分时控制不同极化信号发射与接收。2010年D3022型SAR在无人机上完成了飞行试验,获取了大面积的地面3维数据与全极化高分辨率SAR图像。

我国针对微小型无人机载SAR系统的研制起步时间较晚,于2010年左右才开始进行,但在以往丰富经验基础上进展迅速,并完成了实际系统研制,如中科院电子所、中电38所和北京理工大学等都研制出了微型SAR系统[26]。其中电子所D3160型SAR是一种采用连续脉冲新体制的微小型SAR系统,可工作在X或Ku频段,重量小于4 kg,探测距离达到10 km,分辨率优于0.3 m。D3160型SAR于2013年完成了研制,并加装在三角翼、无人机等飞行器上进行试验和测试。图 13是D3160型SAR及加装在多旋翼无人机上的照片,SAR包括雷达设备和天线两个单元,图 14是飞行试验中获取的雷达图像。

上述无人机载SAR在城建勘测、农田普查、溢油检测、舰船监测、立体测绘、变化检测已经得到广泛而重要的应用。

(1) 城建勘测

无人机载SAR可以对建筑物进行精细成像,获取其结构信息、分布和变化情况,为城建勘察提供基础数据,如图 15图 17所示。

(2) 农业普查

无人机载SAR可以准确测量目标区域面积和变化情况,特别是利用极化信息,可以进一步提取地块种植情况变化。通过遥感技术,能够实现高效的农业普查,普查结果如图 18所示。

(3) 海洋监测

海洋环境监测包括对海洋灾害、海面溢油、海上船舶、沿海滩涂等的监测,无人机载SAR可以在海上不利气象条件下,实时获取海面目标的微波散射信息,对我国海监、海事开展执法、维权任务提供有力保障。海冰、海面和船只监测图像如图 19图 21所示。


互联网
仪器推荐
文章推荐