埋在沙子中雷达目标的相干雷达成像和检测

无人机探地合成孔径雷达(SAR)将无人机和雷达技术结合起来，可以对地面进行高分辨率的成像。这项技术可以应用于军事、民用和科学领域，例如对地形进行三维成像、监测冰川变化、或者搜索失联人员等等。它的优点是高效、准确、灵活和经济，可以在短时间内完成大面积成像任务。此外，它的低视距优势，还可以避免由于气候和地形等因素所产生的影响。 下面视频中介绍的是其中一个应用场景：地雷探测。 视频简单介绍了系统功能，自主导航和定位是生成高质量GPSAR图像的先决条件。该系统采用的是大疆M600 Pro微型无人机(MAV)，载重高达6.0kg。用户能够指定一个地理参考的GPSAR任务，然后MAV自主执行。着陆后，MAV从同步的GNSS和IMU测量数据中自动计算精确的雷达天线位置，并输入到雷达成像过程中。 如上图所示，板载计算单元(c)功能强大，可以记录传感器数据，在线计算导航解决方案，并通过自动驾驶仪和机器人操作系统(ROS)控制来MAV。VersaVIS (d)是一个带有外设的MCU，用于连接传感器。IMU(e)和两个GNSS接收器(f)和(g)，再加上两个螺旋三波段天线和校正调制解调器(h)，构成了精确平台定位所需的高精度导航解决方案的基础。 所有组件均由单个电源板(i)供电，该电源板能够将MAV的18v电源从机载电池转换为5V，12V和24V。在吊舱的底部，雷达高度计(j)和激光雷达高度计(k)用于测量平台相对于地面的高度(AGL)。相机(l)和镜头(m)生成航拍图像，构建用于路径规划和雷达成像的摄影测量图。 另外，定制的1GHz至4GHz FMCW雷达(n)及其四个不同极化方向的喇叭天线(o)被用于GPSAR图像。相机相对于IMUBTBS5的姿态通过校准软件确定。 为了安全起见，操作人员可以随时使用遥控器(RC)中断任务。任务本身也可以根据地理参考地图，在现场或办公室的操作人员笔记本电脑上进行规划，如下图b所示。 在测量RTK GNSS基站位置后，任务自动执行，所有处理和数据记录都在图c所示的有限状态机控制的平台上进行。有限状态机启动传感器记录并自动起飞MAV。平台上升到无碰撞高度，例如30米，先飞行到任务开始上方的位置。然后下降到任务高度，执行预先规划的轨迹。完成后，平台飞回高空，返回起飞位置，最后自动着陆。着陆后从板载计算机下载传感器和定位数据，传给光学或雷达成像处理器。 关于该试验的文献资料共40页，详细介绍了系统工作原理和过程，并试验验证了定位精度，实现了对埋在沙子中雷达目标的相干雷达成像和检测，验证了其用于地雷探测的潜力。 

　　

      审核编辑：彭静