主要观点:作者制作了可搭载在无人机上的合成孔径雷达系统,旨在低成本获取高质量图像。介绍了雷达设计、射频设计、链路预算等方面,包括不同雷达架构的优缺点,以及天线、PCB、无人机电子设备等的设计与实现。通过实验测量展示了雷达的性能,包括不同极化方式下的图像及 autofocus 效果等,并得出系统性能良好且成本低的结论。
关键信息:
- 采用 FMCW 雷达,相比脉冲雷达有优势,可同时收发提高信噪比等。
- 射频设计中考虑 TX-RX 泄漏,通过变量衰减器控制发射功率。
- 链路预算计算了接收功率等参数,预计能在 1 - 2km 获得较好图像质量。
- 脉冲重复频率受天线方向性和飞行速度限制。
- FPGA 用于处理数据和定时要求,选择 Zynq 7020。
- PCB 设计紧凑,存在组件购买问题及 SD 卡错误。
- 无人机电子设备包括飞行控制器、GPS 等,使用 Ardupilot 进行自主飞行。
- 天线设计采用堆叠贴片馈电喇叭天线,解决增益和 TX-RX 泄漏问题。
- 机械设计包括无人机支架、天线安装等,重量较轻。
- 图像形成通过 backprojection 算法,GPU 可快速计算。
- autofocus 算法用于提高图像质量,其中更新的 backpropagation autofocus 效果较好。
重要细节: - 无人机价格约 100EUR,雷达 PCBs 约 600EUR,总耗时约 10 个月业余时间。
- 不同极化方式下的图像特点及差异。
- 测量场景及各种参数设置,如飞行高度、速度等。
- 视频 SAR 合成及各帧特点。
- 成像几何中 look angle 对雷达性能的影响。
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