轻小型无人机的合成孔径雷达载荷 留言

随着无人机的发展与应用，对适应于轻小型无人机的高分辨成像雷达的需求也在日益增加。各国有大量人力物力被投入到微型SAR系统的研发中，以发挥出其在恶劣条件下的遥感测绘无人侦察等方面的优势。

合成孔径雷达成像具有分辨率高、全天候、全天时、多频段、多极化、可穿透云雾等特点，可广泛应用于军事侦察、地形测绘、农林勘查等领域。随着轻小型无人机的发展，对合成孔径雷达载荷的重量提出了更高的要求。

早期捕食者无人机上装载的Lynx SAR质量为54kg，工作于Ku波段(15.2~18.2GHz)，发射功率320W，作用距离达到4~30km，分辨率为0.1~3m。随着高集成度数字射频技术的MiniSAR的研制，质量从几十千克下降到了十几千克，但是天线尺寸、发射机功率相对会变小，从而探测距离下降到了15km。

上面提到的Lynx SAR和MiniSAR都是脉冲体制的合成孔径雷达，但是在质量、功耗和作用距离等方面的权衡逐渐难以满足日益增长的需求。调频连续波体制FMCW-SAR具有峰值功率低、收发系统简单、信号采集与处理也较为简单等小型化的优势，该体制的代表有NanoSAR，质量仅1.5kg。

相比于脉冲体制SAR，FMCW-SAR更易实现低功耗小型化的需求，复杂度也有降低，但在作用距离和测绘带宽等方面不具优势。

Lynx是一种高分辨率合成孔径雷达，由Sandia国家实验室与通用原子公司(GA)合作设计和制造。尽管Lynx可以在各种有人驾驶和无人驾驶平台上运行，但它主要用于无人驾驶飞行器。特别是，它可以在GA-ASI制造的Predator，I-GNAT或Prowler II平台上运行。

GA-ASI的Lynx多模雷达能够穿透云、雨、灰尘、烟雾和雾并提供高分辨率、高质量的图像。Lynx具有合成孔径雷达(SAR)、地面/缓慢移动目标指示器(GMTI/DMTI)以及海上广域搜索(MWAS)的模式。

Lynx包括两种聚束和两种条带SAR模式。条带模式将多幅SAR图像拼接在一起以形成一幅大图像。聚束模式可在局部区域生成高分辨率图像。

使用SAR图像，通过叠加在不同时间拍摄的两个图像来检测场景中的细微变化。相干变化检测(CCD)，幅度变化检测(ACD)和自动人造物体检测(AMMOD)算法可快速突出两个SAR图像之间的差异，从而提供出色的图像分析工具。

GMTI模式提供了一种快速简便的方法来定位移动的车辆。Dismount Moving Target Indicator，DMTI允许操作员检测非常慢的移动车辆和人员以大约1英里/小时的速度移动。DMTI模式已被集成到美国空军MQ-9 Raper RPA和美国Predator B飞机中。

在聚束模式下分辨率为0.1米，条带模式下分辨率为0.3米。在地面移动目标指示(GMTI)模式中，最小可检测速度为6节(knot)，约为3m/s，最小目标截面积为10dBsm(平方米的对数表示)，也就是10平方米。

Lynx的MWAS模式可以检测各种海况下的舰船和船只的交通情况；它还集成了自动识别系统(AIS)信息，用于目标识别。MWAS在沿海监视、禁毒、远程监视、小目标探测和搜救行动等方面表现出色。

 

原文始发于微信公众号（雷达通信电子战）