基于无人机的地物散射的测量系统及其测量方法技术方案

本发明专利技术公开的基于无人机的地物散射测量系统，包括空中测量系统、通信转换模块和地面射频系统，空中测量系统用于发射射频信号和接收回波信号；通信转换模块用于转换信号类型；地面射频系统用于产生射频信号和处理回波信号。本发明专利技术还公开了该测量系统的测量方法，首先，根据测量目标选型设备并进行设备互联；然后，编写无人机控制程序和SAR成像程序；最后，进行散射测量并对测量结果进行分析。本发明专利技术基于无人机的地物散射测量系统的搭建成本低，可实时处理测量数据，且基于无人机的空中测量系统结构简单、灵活度高，可根据测量任务及时进行动态调整。行动态调整。行动态调整。

【技术实现步骤摘要】
基于无人机的地物散射的测量系统及其测量方法


[0001]本专利技术属于电磁散射测量
，具体涉及一种基于无人机的地物散射的测量系统，本专利技术还涉及该地物散射测量系统的测量方法。

技术介绍

[0002]电磁散射测量技术是研究目标雷达特征的一种重要手段，开展外场电磁散射测量具有重要的战略意义，外场实验测量的关键在于外场电磁散射系统的搭建，常规的测量系统分为岸基测量平台和机载测量平台。其中，机载测量平台可以进行对地观测，测量地面目标的散射系数、一维像、二维像等雷达特征，测试灵活，且测试范围大，但利用机载平台进行散射测量成本高且需要调动大量的测量资源，是常规的研究单位无法负担的。
[0003]近年来，随着无人机行业的兴起，越来越多高载重、高稳定性的无人机开始面世，利用无人机来进行外场散射测量工作已经成为了一项可行的方案，但相关测试的方法极少，如何利用无人机实现地物散射测量仍存在空白。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于无人机的地物散射的测量系统，解决了现有技术存在的机载测量平台的成本高、无法对测量数据进行实时处理以及机载测量平台无法及时进行动态调整的问题。
[0005]本专利技术的另一目的是提供该地物散射测量系统的测量方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，基于无人机的地物散射测量系统，包括空中测量系统、通信转换模块和地面射频系统，空中测量系统用于发射射频信号和接收回波信号；通信转换模块用于转换信号类型；地面射频系统用于产生射频信号和处理回波信号。
[0007]本专利技术所采用的另一技术方案是，基于无人机的地物散射测量方法，在基于无人机的地物散射测量系统上执行，具体按照以下步骤实施：
[0008]步骤1、确定测量目标；
[0009]步骤2、设备准备工作，包括根据测量目标选型设备和校准矢量网络分析仪；
[0010]步骤3、设备互联，包括操作电脑互联矢量网络分析仪和测量系统信号链路连接；
[0011]步骤4、根据测量任务编写无人机控制程序，包括无人机航迹飞行控制程序与云台控制程序；
[0012]步骤5、编写SAR成像程序；
[0013]步骤6、进行散射测量，得到初次测量结果；
[0014]步骤7、重复步骤6，得到最终测量结果；
[0015]步骤8、对最终测量结果进行分析。
[0016]本专利技术的特征还在于，
[0017]空中测量系统包括无人机，无人机上挂载有云台，云台装载有功率放大器、发射天线和接收天线。
[0018]通信转换模块包括两组通过光纤连接的射频
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光纤信号转换器和光纤
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射频信号转换器；射频
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光纤信号转换器包括射频
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光纤信号转换器Ⅰ和射频
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光纤信号转换器Ⅱ，射频
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光纤信号转换器Ⅰ与接收天线连接；光纤
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射频信号转换器包括光纤
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射频信号转换器Ⅰ和光纤
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射频信号转换器Ⅱ，光纤
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射频信号转换器Ⅱ依次与功率放大器、发射天线连接；射频
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光纤信号转换器Ⅰ和光纤
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射频信号转换器Ⅱ设置在云台上，射频
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光纤信号转换器Ⅱ和光纤
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射频信号转换器Ⅰ设置在地面。
[0019]地面射频系统包括矢量网络分析仪、低噪声放大器，矢量网络分析仪的输出端与射频
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光纤信号转换器Ⅱ连接，矢量网络分析仪的输入端依次与低噪声放大器、光纤
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射频信号转换器Ⅰ连接，矢量网络分析仪还连接有移动电源和操作电脑；地面射频系统还包括无人机飞行监控。
[0020]步骤2中校准矢量网络分析仪的具体步骤如下：
[0021]步骤2
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1b、根据测量电缆规格选择校准套件；
[0022]步骤2
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2b、将校准类型设置为全2端口校准；
[0023]步骤2
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3b、将测量电缆一端连接至测试端口1，另一端连接至开路标准，测量测试端口1处的开路校准数据，在“Port 1 Open”菜单的左侧显示选中标记；
[0024]步骤2
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4b、使用与步骤2
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3b同样的方法，测量测试端口1处的短路校准数据和负载校准数据；
[0025]步骤2
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5b、使用与步骤2
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3b同样的方法，测量测试端口2处的开路校准数据、短路校准数据和负载校准数据；
[0026]步骤2
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6b、连通测试端口1和测试端口2并执行校准动作，至此完成矢量网络分析仪的校准。
[0027]步骤3中操作电脑互联矢量网络分析仪的具体步骤如下：
[0028]步骤3
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1、安装Keysight IO library suite、Keysight Command Expert，并安装对应matlab库，连接网线，设置操作电脑的IP使之与矢量网络分析仪处于同一个子网，使用ping命令检测保证其联通性；
[0029]步骤3
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2、使用Keysight Command Expert检测连接是否成功，在确认连接成功后开始visa编程；编程内容包括：清空端口后依次设置测量模式为NA、设置测量结果为S21，设置开始频率、截止频率、采样点数为操作电脑的输入值，此时完成矢量网络分析仪设置，在此基础上开始测量。
[0030]步骤4中无人机航迹飞行控制程序的具体编写流程如下：
[0031]步骤4
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1a、根据无人机的预设飞行路径，对飞行任务进行拆分，确定路径中无人机航点、每个航点对应的飞行动作及航点间的飞行速度；
[0032]步骤4
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2a、连接操作电脑与无人机，实现实时通讯；
[0033]步骤4
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3a、设置无人机的航点任务信息，包括任务ID、航点数目，任务重复次数，航点结束后动作；
[0034]步骤4
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4a、设置无人机的航点信息，包括基础参数和可选参数，基础参数包括航点坐标、航点类型、航向类型和飞行速度，可选参数包括缓冲距离、航向角度、转向模式、兴趣点、单点最大飞行速度、单点巡航速度；
[0035]步骤4
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5a、根据是否有自定义动作需求设置新动作，然后设置无人机的航点动作
信息，包括动作ID、触发器与执行器；
[0036]步骤4
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6a、向无人机上传步骤4
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3a、4
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4a和4
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5a对应的航点任务信息、航点信息和航点动作信息，在上传成功后即可获取无人机飞行实时信息并通过指定接口实时控制调整航点任务。
[0037]步骤4中云台控制程序的具体编写流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于无人机的地物散射测量系统，其特征在于，包括空中测量系统、通信转换模块和地面射频系统，所述空中测量系统用于发射射频信号和接收回波信号；所述通信转换模块用于转换信号类型；所述地面射频系统用于产生射频信号和处理回波信号。2.根据权利要求1所述的基于无人机的地物散射测量系统，其特征在于，所述空中测量系统包括无人机(1)，所述无人机(1)上挂载有云台(2)，所述云台(2)装载有功率放大器(10)、发射天线(11)和接收天线(3)。3.根据权利要求2所述的基于无人机的地物散射测量系统，其特征在于，所述通信转换模块包括两组通过光纤连接的射频
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光纤信号转换器和光纤
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射频信号转换器；所述射频
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光纤信号转换器包括射频
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光纤信号转换器Ⅰ(4)和射频
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光纤信号转换器Ⅱ(8)，所述射频
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光纤信号转换器Ⅰ(4)与接收天线(3)连接；所述光纤
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射频信号转换器包括光纤
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射频信号转换器Ⅰ(5)和光纤
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射频信号转换器Ⅱ(9)，所述光纤
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射频信号转换器Ⅱ(9)依次与功率放大器(10)、发射天线(11)连接；所述射频
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光纤信号转换器Ⅰ(4)和光纤
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射频信号转换器Ⅱ(9)设置在云台(2)上，所述射频
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光纤信号转换器Ⅱ(8)和光纤
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射频信号转换器Ⅰ(5)设置在地面。4.根据权利要求3所述的基于无人机的地物散射测量系统，其特征在于，所述地面射频系统包括矢量网络分析仪(7)、低噪声放大器(6)，所述矢量网络分析仪(7)的输出端与射频
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光纤信号转换器Ⅱ(8)连接，所述矢量网络分析仪(7)的输入端依次与低噪声放大器(6)、光纤
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射频信号转换器Ⅰ(5)连接，所述矢量网络分析仪(7)还连接有移动电源(13)和操作电脑(14)；所述地面射频系统还包括无人机飞行监控(15)。5.基于无人机的地物散射测量方法，其特征在于，在权利要求4所述的基于无人机的地物散射测量系统上执行，具体按照以下步骤实施：步骤1、确定测量目标(12)；步骤2、设备准备工作，包括根据测量目标(12)选型设备和校准矢量网络分析仪(7)；步骤3、设备互联，包括操作电脑(14)互联矢量网络分析仪(7)和测量系统信号链路连接；步骤4、根据测量任务编写无人机控制程序，包括无人机航迹飞行控制程序与云台控制程序；步骤5、编写SAR成像程序；步骤6、进行散射测量，得到初次测量结果；步骤7、重复步骤6，得到最终测量结果；步骤8、对最终测量结果进行分析。6.根据权利要求5所述的基于无人机的地物散射测量方法，其特征在于，所述步骤2中校准矢量网络分析仪的具体步骤如下：步骤2
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1b、根据测量电缆规格选择校准套件；步骤2
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2b、将校准类型设置为全2端口校准；步骤2
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3b、将测量电缆一端连接至测试端口1，另一端连接至开路标准，测量测试端口1处的开路校准数据，在“Port 1Open”菜单的左侧显示选中标记；步骤2
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4b、使用与步骤2
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3b同样的方法，测量测试端口1处的短路校准数据和负载校准数据；
步骤2
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5b、使用与步骤2
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3b同样的方法，测量测试端口2处的开路校准数据、短路校准数据和负载校准数据；步骤2
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪龙，左炎春，赵欣瑜，刘迎澳，彭傲，余乐，郭立新，刘伟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：