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admin 2019-05-20 阅读:177

合成孔径雷达(SAR)现已广泛运用于地球科学研讨。SAR体系不同于可见光,它能够穿透云层进行观测。但现有SAR体系的费用贵重,约束了运用它们进行需求常常重访的研讨,而且现有天基SAR体系空间分辩率也十分有限。

这些问题能够经过在小型无人机(UAV)上运用一种微型、低成本、高分辩SAR体系得以处理。这种传感器十分合适需求高分辩率和频频重访的要点研讨。

图1. 微型SAR的射频组件相片。为了减轻分量,没有加装外壳。

杨百翰大学(BYU)现已成功开发了一种廉价、紧凑、低功耗的微型SAR(microSAR)体系。该微型SAR体系为一种小型UAV(翼展6英尺)而规划,体系比一个雪茄盒还要小,其间的低功率体系专门为低空飞翔(300米)规划(体系什物如图1-3所示)。

图2. 微型SAR数据搜集模块,它由一个PC104 A/D搜集卡和一个单片机组成。数据存储在CF卡中。

该体系规划为“开机即忘记”,可接连搜集数据超一个小时。数据存储在一个紧凑型闪存(CF)卡上。飞翔完毕后,闪存盘数据装载到一个笔记本电脑上,然后运用专门开发的SAR成像和自聚焦软件。在一般笔记本电脑上的处理时刻与数据搜集时刻适当,GPS方位信息和速度信息由UAV供给。

图3. 微型SAR天线由两个用高频电路板资料制成的平板组成。每一个都运用一条RF电缆连接到RF组件。它们安装在与飞翔方向共同的长方向上,辐射面(如图)指向飞翔器的一侧。

微型SAR体系天线为收发分置,功用框图如图4所示,整个什物体系如图5所示。射频(RF)子体系(图1)由一个3x3.4x3(英寸)仓库式的微带电路板组成,运用尽量少的附件来减轻分量。运用线性调频接连波(LFM-CW),作业在未授权的5.4 GHz 无线网络频段,发射功率1W,作业带宽90MHz。

图4. 微型SAR体系框图

一个简略的中频(IF)检波体系用于去斜。作业在300-1000英尺飞翔高度和20-50m/s飞翔速度的微型SAR体系,条带宽度为200-300m,单视图画的空间分辩率为0.1x0.6(m),后期滑润处理后的图画分辩率为1x1(m),最大勘探间隔为700m。

图5. 微型SAR体系完好什物图,预备搭载到小型UAV上。

特别规划的FPGA根据A/D板处理搜集和存储数据(如图2所示)。能够搜集去斜后的SAR数据,采样速率为330K samples/sec,并将数据存储在可拆卸的CF卡中。两块相同的微带天线(图3所示),每一块巨细约为4x12(英寸),安装在UAV机身上。一条射频同轴电缆(运用SMA连接器)将每个天线与射频子体系相连。

现在规划运用DC/DC转换器将UAV供给的+18V直流(DC)标称电压转换为微型SAR体系所需的各种电压,运转期间的标称功耗是16w。包含天线和电缆在内的体系总分量小于2公斤。

图6. 将测验体系装载到车辆上(“car-SAR”),留意天线的方向相对于运动和贴片的方向。

该成像体系的初度测验是在校园邻近的峡谷中完结的,体系安装在了一辆汽车上(可称之为“car-SAR”,如图6所示)。测验是从高速公路上拍照峡谷壁,模仿UAV的飞翔,一个简略的成像成果如图7所示。别的,搭载该体系的小型UAV现已成功地在北冰洋上空和当地运转。图8为运用有人驾驭飞机本场飞翔所成的图画。

图7. “car-SAR”所成的像,图为犹他州的Provo峡谷。峡谷上弯弯曲曲的公路形成了含糊的剖面。峡谷壁天然呈梯田状,在图画中呈显为分层状。

图8. 小型有人驾驭飞机上的微型SAR体系所成的图画,坐落犹他州本杰明(Benjamin,UT)邻近。

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