埋在沙子中雷達目標的相干雷達成像和檢測

無人機探地合成孔徑雷達(SAR)將無人機和雷達技術結合起來，可以對地面進行高分辨率的成像。這項技術可以應用于軍事、民用和科學領域，例如對地形進行三維成像、監(jiān)測冰川變化、或者搜索失聯人員等等。它的優(yōu)點是高效、準確、靈活和經濟，可以在短時間內完成大面積成像任務。此外，它的低視距優(yōu)勢，還可以避免由于氣候和地形等因素所產生的影響。 下面視頻中介紹的是其中一個應用場景：地雷探測。 視頻簡單介紹了系統功能，自主導航和定位是生成高質量GPSAR圖像的先決條件。該系統采用的是大疆M600 Pro微型無人機(MAV)，載重高達6.0kg。用戶能夠指定一個地理參考的GPSAR任務，然后MAV自主執(zhí)行。著陸后，MAV從同步的GNSS和IMU測量數據中自動計算精確的雷達天線位置，并輸入到雷達成像過程中。 如上圖所示，板載計算單元(c)功能強大，可以記錄傳感器數據，在線計算導航解決方案，并通過自動駕駛儀和機器人操作系統(ROS)控制來MAV。VersaVIS (d)是一個帶有外設的MCU，用于連接傳感器。IMU(e)和兩個GNSS接收器(f)和(g)，再加上兩個螺旋三波段天線和校正調制解調器(h)，構成了精確平臺定位所需的高精度導航解決方案的基礎。 所有組件均由單個電源板(i)供電，該電源板能夠將MAV的18v電源從機載電池轉換為5V，12V和24V。在吊艙的底部，雷達高度計(j)和激光雷達高度計(k)用于測量平臺相對于地面的高度(AGL)。相機(l)和鏡頭(m)生成航拍圖像，構建用于路徑規(guī)劃和雷達成像的攝影測量圖。 另外，定制的1GHz至4GHz FMCW雷達(n)及其四個不同極化方向的喇叭天線(o)被用于GPSAR圖像。相機相對于IMUBTBS5的姿態(tài)通過校準軟件確定。 為了安全起見，操作人員可以隨時使用遙控器(RC)中斷任務。任務本身也可以根據地理參考地圖，在現場或辦公室的操作人員筆記本電腦上進行規(guī)劃，如下圖b所示。 在測量RTK GNSS基站位置后，任務自動執(zhí)行，所有處理和數據記錄都在圖c所示的有限狀態(tài)機控制的平臺上進行。有限狀態(tài)機啟動傳感器記錄并自動起飛MAV。平臺上升到無碰撞高度，例如30米，先飛行到任務開始上方的位置。然后下降到任務高度，執(zhí)行預先規(guī)劃的軌跡。完成后，平臺飛回高空，返回起飛位置，最后自動著陸。著陸后從板載計算機下載傳感器和定位數據，傳給光學或雷達成像處理器。 關于該試驗的文獻資料共40頁，詳細介紹了系統工作原理和過程，并試驗驗證了定位精度，實現了對埋在沙子中雷達目標的相干雷達成像和檢測，驗證了其用于地雷探測的潛力。