[发明专利]一种W FMCW SAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法

说明书

本发明公开了一种W FMCW SAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，该系统设计方法包括：小型UAV与SAR载荷进行一体化结构布局设计、SAR载荷中的频率综合器进行高度集成轻量化设计、SAR载荷中的W波段射频前端进行小型化轻量化设计和SAR载荷中的数字成像处理单机进行轻量化设计。通过对SAR载荷进行一体化结构布局设计，适配小型UAV平台的应用需求；通过对SAR载荷中频率综合器、W波段射频前端及数字成像处理单机进行高集成化轻量化设计，可以明显缩减载荷尺寸并降低整体重量。适合采用小型UAV平台的应用需求。

技术领域

本发明涉及一种W FMCW SAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，属于SAR雷达技术领域。

背景技术

小型UAV-SAR是一种安装在小型无人机(UAV)上的合成孔径雷达(SAR)系统，具有高的图像分辨率，能全天时全天候工作，能有效识别伪装和穿透掩盖物；结合小型无人机部署灵活、机动性强、操作简单的特点，可应用于抢险救灾、地形地貌科学研究及反恐侦察中。

结合国内外研究状况，当前已有不少基于UAV平台设计的SAR系统，这些系统已经达到了预期的研究目标并取得不少技术成果。但是，这些系统或者体积较大、功耗较高、重量较重，或者在成像质量方面还有待进一步提高。另外，在小型UAV-SAR应用方面，小型UAV的承载能力有效，有效载荷只有数公斤左右，对SAR载荷的重量、体积和功耗提出严格的要求。其次，随着毫米波成像技术的迅速发展，应用中对场景图像的分辨率要求越来越高，综合国内外UAV-SAR研究应用发展情况，目前这方面的应用还停留在Ka频段及其他低频频段，性能指标难以进一步优化提高。

为满足小型UAV的应用要求，需要研制新型体积小、重量轻、功耗低、成像分辨率高的小型UAV-SAR系统。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种W FMCW SAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，改善并优化了传统UAV-SAR系统体积、重量、功耗及成像质量等指标，进一步提高系统成像分辨率。

本发明的技术解决方案是：

一种W FMCW SAR与小型UAV一体化系统的协同设计方法，包括如下步骤：

(1)对UAV与SAR载荷进行一体化结构布局设计；

(2)对SAR载荷中的频率综合器进行高度集成轻量化设计；

(3)对SAR载荷中的W波段射频前端进行小型化轻量化设计；

(4)对SAR载荷中的数字成像处理单机进行轻量化设计。

所述步骤(1)中一体化结构布局设计包含如下内容：

SAR载荷选用W FMCW SAR载荷；

SAR载荷经稳定平台挂载于UAV平台正下方，稳定平台与SAR载荷采用一体化布局设计，SAR载荷天线法线方向与水平面成一定夹角安装，并保证起落架对其无干涉影响；

根据UAV对SAR载荷外包络的要求对SAR载荷的尺寸进行适应性迭代设计，使UAV能够容纳SAR载荷并且UAV自身结构不对SAR载荷观测造成干扰；

在稳定平台中规划布局SAR载荷各单机位置，根据SAR载荷各单机模块的重量，在设计软件中进行布局，模拟计算出重心，再根据重心位置调整SAR载荷轴系尺寸，使得SAR载荷重心与SAR载荷方位轴和俯仰轴的交点重合。

所述步骤(2)中，对频率综合器进行高度集成轻量化设计的实现方式如下：

频率综合器包括DDS电路模块、梳状谱发生器模块、锁相源模块、内部本振电路、上变频电路、电源和控制电路；