DIY无人机载C波段(5.8G)合成孔径雷达遥感成像平台
radio 2019-8-29原创 业余无线电电子技术

59fb7001e4b0070f.jpg

有关合成孔径雷达的原理:

https://www.kechuang.org/t/83141

雷达系统硬件实现:

https://www.kechuang.org/t/83594

如图,雷达系统为上贴中的雷达以及一台PC,使用一架650四旋翼无人机搭载。由于前一个帖子中的FMCW雷达系统经实际测试输出功率未达到设计值,又额外增加一级功率放大器将输出功率提高到约27dBm(由于暂时缺少能用到6GHz的功率计和频谱仪,此值为理论值)。


场景A:某湖及周边建筑:

可见光光学图像(谷歌卫星地图):

A.png

SAR图像:

场景A,高度50m

scene11.bmp

由于图一中的悬吊安装方式会导致飞行过程中雷达系统的天线方向在风力作用下前后摆动,从而使得成像质量劣化,而且降落时操作难度也比较大,于是改成直接固定安装在机架下方。

改变安装方式后的成像结果:

场景A,高度100m

s2.bmp

s3.bmp

场景B:

光学图像:

image.png

SAR图像,高度100m:

s1.bmp

由于天线角度和发射功率关系,太近和太远的目标都比较暗,不容易看清。

所有SAR图像均已矫正至地距,每像素为0.2m,图像宽度为349m,雷达位于图像左端由下往上运动。



===================================================================

有关成像代码已更新至https://github.com/gym487/SAR_exp

有关成像算法的一点备注:

radar.bmp

由于这个雷达硬件使用的是如图的模拟去斜方式解调,而扫频率k为正,则接收信号的频率总是要比本振的频率低。由于ADC采样后送入FFT的是单路实信号,所以经过FFT解调出来的频率实质上其实是

$$ f=|-\frac{2kr}{c}|$$

对于SAR,由于我们需要利用雷达与目标的相对运动产生的多普勒效应进行成像,考虑到回波产生的多普勒频偏$f_{dop} $ 

则包含多普勒偏移的点目标信号解调后频率为$$f_{total}=|-\frac{2kr}{c}+f_{dop}|$$由于扫频产生的频率f远大于多普勒频率,所以实际上

$$f_{total}=\frac{2kr}{c}-f_{dop} $$
可以看到多普勒频率的符号被反转了,因此推导此雷达的成像算法时,方位向匹配滤波器的相位要额外加多一个负号。

[修改于 9 个月前 - 2019-08-31 01:17:37]

+8  科创币    马小甲   2019-08-29   高质量发帖
+5  科创币    smith   2019-08-30   高质量强贴
来自:兴趣爱好 / 业余无线电电子信息 / 电子技术
 
16
2019-8-29 14:43:30
1楼

看着某湖有点眼熟啊,

评论(2)折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2019-8-29 20:39:14
2楼

可以尝试用固定翼飞机获取数据,应该比多旋翼稳定得多。

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
radio(作者)
3楼
引用refinder发表于2楼的内容
可以尝试用固定翼飞机获取数据,应该比多旋翼稳定得多。

固定翼的话起降要个跑道,虽然也有那种手掷起飞伞降或者类似鱼鹰那种螺旋桨可以倾转垂直起降的航测飞机可以买,但是比起四旋翼还是比较贵的。

其次固定翼飞行速度比较快,高速扫描对雷达的PRF或是天线的方向图要求比较高,要另外再改动了。

其实多旋翼还是挺稳的,自动飞行走直线时看飞控上的数据,速度误差平均不到4%。

[修改于 9 个月前 - 2019-08-30 02:05:03]

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2019-08-30 16:49:20
4楼

话说国外的那个袖珍合成孔径雷达能做到什么样的清晰度

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
radio(作者)
5楼
引用smith发表于4楼的内容
话说国外的那个袖珍合成孔径雷达能做到什么样的清晰度

是说ImSAR公司那个NanoSAR么

nanoSAR.gif

网上找的图,大概这个效果

成像距离也宽很多,当然入射角要求不太大的话也就要求较高的飞行高度。

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2019-10-22 15:48:33
2019-10-22 15:48:33
6楼

牛逼    

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2020-01-01 17:15:09
2020-1-1 17:15:09
7楼

真牛逼


折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2020-02-01 10:15:12
2020-2-1 10:15:12
8楼

请问成本大概多少钱? 从信号质量看,硬件应该还不错,不过成像处理改进一下,图像质量还可以得到很大提高。这是我们做的微型旋翼无人机SAR成像效果。

4k12.jpg


折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
radio(作者)
9楼
引用饮水思源发表于8楼的内容
请问成本大概多少钱? 从信号质量看,硬件应该还不错,不过成像处理改进一下,图像质量还可以得到很大提高...

只算雷达硬件在2k多点。

这个图的成像距离和质量厉害,工作性能参数方便透露吗?

[修改于 4 个月前 - 2020-02-01 21:53:50]

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
10楼


厉害,这个都是你自己做的?我们的是一帮人做的,有专门做雷达硬件的、做成像处理的。对于这种微型多旋翼雷达,即使看起来飞的稳,但要满足雷达精确成像需求还差得远。主要靠后期的信号处理补偿,如果不做补偿,我们的很多图像比你的还要差,但通过参数估计补偿后都能稳定成像。所以你的成像结果,如果信号处理做的好的话,图像质量还会有很大改善。我们的是X波段,最高带宽到1.8GHz, 距离从几百米到一千米左右。
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
radio(作者)
11楼
引用饮水思源发表于10楼的内容
厉害,这个都是你自己做的?我们的是一帮人做的,有专门做雷达硬件的、做成像处理的。对于这种微型多旋翼雷...

是,这个是自己做着玩的,没有兴师动众

确实,现在是把原始数据直接用RD算法成像,如果加上自聚焦之类的补偿措施应该会好看一些。

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

插入资源
全部
图片
视频
音频
附件
全部
未使用
已使用
正在上传
空空如也~
上传中..{{f.progress}}%
处理中..
上传失败,点击重试
{{f.name}}
空空如也~
(视频){{r.oname}}
{{selectedResourcesId.indexOf(r.rid) + 1}}
插入表情
我的表情
共享表情
Emoji
上传
注意事项
最大尺寸100px,超过会被压缩。为保证效果,建议上传前自行处理。
建议上传自己DIY的表情,严禁上传侵权内容。
点击重试等待上传{{s.progress}}%处理中...已上传
空空如也~
草稿箱
加载中...
此处只插入正文,如果要使用草稿中的其余内容,请点击继续创作。
{{fromNow(d.toc)}}
{{getDraftInfo(d)}}
标题:{{d.t}}
内容:{{d.c}}
继续创作
删除插入插入
{{forum.displayName}}
{{forum.countThreads}}
篇文章,
{{forum.countPosts}}
条回复
{{forum.description || "暂无简介"}}
ID: {{user.uid}}
学术分隐藏
{{submitted?"":"投诉"}}
请选择违规类型:
{{reason.description}}
支持的图片格式:jpg, jpeg, png