[發(fā)明專(zhuān)利]一種W FMCW SAR與小型UAV一體化系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010566913.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111856460B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王輝;鄭世超;潘嘉祺;曾朝陽(yáng);陳翔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 八院云箭（北京）航天技術(shù)研究院有限公司;上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01S13/90
• 分類(lèi)號(hào): G01S13/90
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 張輝

本發(fā)明公開(kāi)了一種W FMCW SAR與小型UAV一體化系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)方法，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法包括：小型UAV與SAR載荷進(jìn)行一體化結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)、SAR載荷中的頻率綜合器進(jìn)行高度集成輕量化設(shè)計(jì)、SAR載荷中的W波段射頻前端進(jìn)行小型化輕量化設(shè)計(jì)和SAR載荷中的數(shù)字成像處理單機(jī)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)SAR載荷進(jìn)行一體化結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，適配小型UAV平臺(tái)的應(yīng)用需求；通過(guò)對(duì)SAR載荷中頻率綜合器、W波段射頻前端及數(shù)字成像處理單機(jī)進(jìn)行高集成化輕量化設(shè)計(jì)，可以明顯縮減載荷尺寸并降低整體重量。適合采用小型UAV平臺(tái)的應(yīng)用需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種W FMCW SAR與小型UAV一體化系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)方法，屬于SAR雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

小型UAV-SAR是一種安裝在小型無(wú)人機(jī)(UAV)上的合成孔徑雷達(dá)(SAR)系統(tǒng)，具有高的圖像分辨率，能全天時(shí)全天候工作，能有效識(shí)別偽裝和穿透掩蓋物；結(jié)合小型無(wú)人機(jī)部署靈活、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可應(yīng)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、地形地貌科學(xué)研究及反恐偵察中。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究狀況，當(dāng)前已有不少基于UAV平臺(tái)設(shè)計(jì)的SAR系統(tǒng)，這些系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期的研究目標(biāo)并取得不少技術(shù)成果。但是，這些系統(tǒng)或者體積較大、功耗較高、重量較重，或者在成像質(zhì)量方面還有待進(jìn)一步提高。另外，在小型UAV-SAR應(yīng)用方面，小型UAV的承載能力有效，有效載荷只有數(shù)公斤左右，對(duì)SAR載荷的重量、體積和功耗提出嚴(yán)格的要求。其次，隨著毫米波成像技術(shù)的迅速發(fā)展，應(yīng)用中對(duì)場(chǎng)景圖像的分辨率要求越來(lái)越高，綜合國(guó)內(nèi)外UAV-SAR研究應(yīng)用發(fā)展情況，目前這方面的應(yīng)用還停留在Ka頻段及其他低頻頻段，性能指標(biāo)難以進(jìn)一步優(yōu)化提高。

為滿足小型UAV的應(yīng)用要求，需要研制新型體積小、重量輕、功耗低、成像分辨率高的小型UAV-SAR系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種W FMCW SAR與小型UAV一體化系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)方法，改善并優(yōu)化了傳統(tǒng)UAV-SAR系統(tǒng)體積、重量、功耗及成像質(zhì)量等指標(biāo)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)成像分辨率。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種W FMCW SAR與小型UAV一體化系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：

(1)對(duì)UAV與SAR載荷進(jìn)行一體化結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)；

(2)對(duì)SAR載荷中的頻率綜合器進(jìn)行高度集成輕量化設(shè)計(jì)；

(3)對(duì)SAR載荷中的W波段射頻前端進(jìn)行小型化輕量化設(shè)計(jì)；

(4)對(duì)SAR載荷中的數(shù)字成像處理單機(jī)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。

所述步驟(1)中一體化結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)包含如下內(nèi)容：

SAR載荷選用W FMCW SAR載荷；

SAR載荷經(jīng)穩(wěn)定平臺(tái)掛載于UAV平臺(tái)正下方，穩(wěn)定平臺(tái)與SAR載荷采用一體化布局設(shè)計(jì)，SAR載荷天線法線方向與水平面成一定夾角安裝，并保證起落架對(duì)其無(wú)干涉影響；

根據(jù)UAV對(duì)SAR載荷外包絡(luò)的要求對(duì)SAR載荷的尺寸進(jìn)行適應(yīng)性迭代設(shè)計(jì)，使UAV能夠容納SAR載荷并且UAV自身結(jié)構(gòu)不對(duì)SAR載荷觀測(cè)造成干擾；

在穩(wěn)定平臺(tái)中規(guī)劃布局SAR載荷各單機(jī)位置，根據(jù)SAR載荷各單機(jī)模塊的重量，在設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行布局，模擬計(jì)算出重心，再根據(jù)重心位置調(diào)整SAR載荷軸系尺寸，使得SAR載荷重心與SAR載荷方位軸和俯仰軸的交點(diǎn)重合。

所述步驟(2)中，對(duì)頻率綜合器進(jìn)行高度集成輕量化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式如下：

頻率綜合器包括DDS電路模塊、梳狀譜發(fā)生器模塊、鎖相源模塊、內(nèi)部本振電路、上變頻電路、電源和控制電路；