小型无人机载毫米波干涉合成孔径测绘雷达制造技术

本发明专利技术公开了一种小型无人机载毫米波干涉合成孔径测绘雷达，包括如下模块：伺服装置、第一天线、第二天线、第一射频前端、第二射频前端、信道分机、主控装置、组合导航仪、电源装置；本发明专利技术小型无人机载毫米波干涉合成孔径测绘雷达，采用一发双收天线，对测绘区域同时进行合成孔径成像，利用两幅图像中的信号相位进行干涉，获取高度维信息，从而得到三维立体图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及小型无人机载毫米波干涉合成孔径测绘雷达。
技术介绍
随着小型无人机技术的快速发展，采用小型无人机进行测绘的方式已逐渐成为了 民用测绘领域的一种重要方式。目前小型无人机测绘采用的测绘方法主要有可见光、激光 雷达、小型合成孔径雷达三种方法。其中，可见光测绘方法获得的图像分辨率高，且成本低 廉，但只能获取二维平面图像信息，不能获取高度信息，且其受天气影响严重，在有云、雾、 雨的气候条件下和在阴天、黑天情况下无法正常工作；激光雷达可获得包括高度信息在内 的三维图像信息，但其同样受到气候限制，在有云、雾、雨的气候条件下和光照强烈时无法 正常工作，且其体积大，重量重，对小型无人机平台要求高，且价格昂贵；小型合成孔径雷达 不受气候影响，全天候全天时均可正常工作，但其只能获得二维平面图像信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种小型无人机载毫米波干涉合成孔径测绘雷达。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案是设计一种小型无人机载毫米波干涉合成孔 径测绘雷达，包括如下模块：伺服装置、第一天线、第二天线、第一射频前端、第二射频前端、 信道分机、主控装置、组合导航仪、电源装置； 所述第一天线、第二天线，其由伺服装置承载，并在伺服装置驱动下运动； 所述第一射频前端，其固定于第一天线后方，随第一天线一起运动，与第一天线配 合工作；所述射频前端包括发射支路和接收支路；所述第二射频前端，其固定于第二天线 后方，随第二天线一起运动，与第二天线配合工作；所述射频前端包括接收支路；在发射状 态，第一射频前端将信道分机的中频发射信号上变频到毫米波段，并传输给第一天线；在接 收状态，两个射频前端各自将其对应的天线接收的毫米波信号下变频，传输至信道分机； 所述伺服装置包括：分别用于控制两个天线运动的一对双轴电机，分别用于检测 两个天线角度信息的一对双轴陀螺仪，用于控制上述一对双轴电机工作的伺服控制装置； 所述伺服控制装置，接收组合导航仪的导航信息、主控装置的指令信息以及一对双轴陀螺 仪测得的天线角度信息，根据上述导航信息、命令信息、天线角度信息，控制上述一对双轴 电机在方位、俯仰两轴上驱动天线运动； 所述信道分机包括：直接数字式频率合成器、频率综合器、发射支路和接收支路； 所述直接数字式频率合成器，用于产生0~200MHZ的点频信号或线性调频信号；所述频率 综合器，用于产生全系统工作时钟、跳频本振信号及上下变频本振信号；所述上下变频本振 信号用于发射支路和接收支路的信号变频；所述信道分机的发射支路，将信号上变频到中 频，发送给相应射频前端；所述信道分机的接收支路，将射频前端发送的信号下变频到低中 频，传输给主控装置； 所述主控装置包括信号处理模块和通信模块；所述信号处理模块，将信道分机接 收支路发送的低中频信号转换为数字信号，并对该数字信号进行数字信号处理或直接存 储，得到雷达探测数据；所述通信模块，用于向外输出雷达探测数据、接收外部指令信息； 所述组合导航仪，为小型六自由度组合导航仪，设有GPS天线，采用GPS/ INS、AHRS/DR两种组合导航模式，为伺服控制装置提供导航信息；其中，GPS为Global Positioning System，即全球定位系统；INS 为 Inertial Navigation System，即惯性导航 系统；AHRS为Attitude and heading reference system，即姿态和航向参考系统，其包括 多个轴向传感器，能够为飞行器提供航向，横滚和侧翻信息，这类系统用来为飞行器提供准 确可靠的姿态与航行信息；DR为Dead Reckoning，即航位推算； 所述电源装置，对外接电源进行电压转换，转换为各用电模块的工作电压，为各用 电模块供电。 优选的，所述伺服控制装置，用于对两个天线进行隔离载体运动，保证天线发出的 雷达波束的稳定。 优选的，所述组合导航仪包括：三轴陀螺仪、三轴加速度计、GPS模块，另在地面配 备差分GPS基站，为雷达提供全方位的准确的导航信息。 本专利技术小型无人机载毫米波干涉合成孔径测绘雷达，采用一发双收天线，对测绘 区域同时进行合成孔径成像，利用两幅图像中的信号相位进行干涉，获取高度维信息，从而 得到三维立体图像。 与可见光、激光雷达、小型合成孔径雷达三种测绘方法相比，小型干涉合成孔径雷 达的优势显而易见。小型干涉合成孔径雷达不仅可获取测绘区域的全面的三维立体信息， 而且其不受天气影响，在任何天气情况下均可正常工作，大大提高了测绘效率。另外，小型 干涉合成孔径雷达不足3kg，重量轻，体积小，对小型无人机搭载平台要求不高，易于推广。 本专利技术小型无人机载毫米波干涉合成孔径测绘雷达，可搭载于小型无人机载平 台，用于测绘。本专利技术技术难点在于，高度信息受到载机平台高度测量精度、分辨率等影响， 测量精度不易提高。因此，本专利技术将毫米波雷达技术和步进频宽带合成技术运用到小型无 人机载干涉合成孔径雷达中，首次在小型合成孔径雷达上实现〇. 08米分辨率，同时使用差 分GPS系统测量载机平台高度，使得测高精度在0. 2米以内，满足一般测绘要求。 本专利技术具有如下优点： 1、轻小型，总重量不超过3kg，体积为12cmX 15cmX 20cm，天线基线长度为0. 2m， 易于搭载。 2、高分辨，可提供三维立体图像，距离维、方位维分辨率可达0. 08m，测高精度可达 〇? 2m，满足测绘需求。 3、全天候全天时工作，不受天气条件限制，在任何时候均可正常工作，大大提高测 绘效率。【附图说明】 图1是小型干涉合成孔径测绘雷达工作时的几何关系的示意图； 图2是测绘带内测高精度的示意图。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅 用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。 本专利技术具体实施的技术方案是： -种小型无人机载毫米波干涉合成孔径测绘雷达，包括如下模块：伺服装置、第 一天线、第二天线、第一射频前端、第二射频前端、信道分机、主控装置、组合导航仪、电源装 置； 所述第一天线、第二天线，其由伺服装置承载，并在伺服装置驱动下运动； 所述第一射频前端，其固定于第一天线后方，随第一天线一起运动，与第一天线配 合工作；所述射频前端包括发射支路和接收支路；所述第二射频前端，其固定于第二天线 后方，随第二天线一起运动，与第二天线配合工作；所述射频前端包括接收支路；在发射状 态，第一射频前端将信道分机的中频发射信号上变频到毫米波段，并传输给第一天线；在接 收状态，两个射频前端各自将其对应的天线接收的毫米波信号下变频，传输至信道分机； 所述伺服装置包括：分别用于控制两个天线运动的一对双轴电机，分别用于检测 两个天线角度信息的一对双轴陀螺仪，用于控制上述一对双轴电机工作的伺服控制装置； 所述伺服控制装置，接收组合导航仪的导航信息、主控装置的指令信息以及一对双轴陀螺 仪测得的天线角度信息，根据上述导航信息、命令信息、天线角度信息，控制上述一对双轴 电机当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
小型无人机载毫米波干涉合成孔径测绘雷达，其特征在于，包括如下模块：伺服装置、第一天线、第二天线、第一射频前端、第二射频前端、信道分机、主控装置、组合导航仪、电源装置；所述第一天线、第二天线，其由伺服装置承载，并在伺服装置驱动下运动；所述第一射频前端，其固定于第一天线后方，随第一天线一起运动，与第一天线配合工作；所述射频前端包括发射支路和接收支路；所述第二射频前端，其固定于第二天线后方，随第二天线一起运动，与第二天线配合工作；所述射频前端包括接收支路；在发射状态，第一射频前端将信道分机的中频发射信号上变频到毫米波段，并传输给第一天线；在接收状态，两个射频前端各自将其对应的天线接收的毫米波信号下变频，传输至信道分机；所述伺服装置包括：分别用于控制两个天线运动的一对双轴电机，分别用于检测两个天线角度信息的一对双轴陀螺仪，用于控制上述一对双轴电机工作的伺服控制装置；所述伺服控制装置，接收组合导航仪的导航信息、主控装置的指令信息以及一对双轴陀螺仪测得的天线角度信息，根据上述导航信息、命令信息、天线角度信息，控制上述一对双轴电机在方位、俯仰两轴上驱动天线运动；所述信道分机包括：直接数字式频率合成器、频率综合器、发射支路和接收支路；所述直接数字式频率合成器，用于产生点频信号或线性调频信号；所述频率综合器，用于产生全系统工作时钟、跳频本振信号及上下变频本振信号；所述上下变频本振信号用于发射支路和接收支路的信号变频；所述信道分机的发射支路，将信号上变频到中频，发送给相应射频前端；所述信道分机的接收支路，将射频前端发送的信号下变频到低中频，传输给主控装置；所述主控装置包括信号处理模块和通信模块；所述信号处理模块，将信道分机接收支路发送的低中频信号转换为数字信号，并对该数字信号进行数字信号处理或直接存储，得到雷达探测数据；所述通信模块，用于向外输出雷达探测数据、接收外部指令信息；所述组合导航仪，为六自由度组合导航仪，设有GPS天线，采用GPS/INS、AHRS/DR两种组合导航模式，为伺服控制装置提供导航信息；所述电源装置，对外接电源进行电压转换，转换为各用电模块的工作电压，为各用电模块供电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙英钦，
申请(专利权)人：苏州途视电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32