地理國情監(jiān)測中無人機(jī)機(jī)載SAR的應(yīng)用分析

陳仕林 鄒敬文

摘要：我國局部地區(qū)受到地理位置和氣候條件的影響，獲取相關(guān)信息數(shù)據(jù)具有一定的困難，造成我國地理國情監(jiān)測中采用以往光學(xué)成像的檢測措施對信息數(shù)據(jù)的獲取難以達(dá)到監(jiān)測的實(shí)際需求。本文主要對地理國情監(jiān)測中無人機(jī)載SAR的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：地理國情監(jiān)測;無人機(jī)機(jī)載SAR;應(yīng)用分析

我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，逐漸凸顯出了地理國情信息數(shù)據(jù)的重要性。因此我們要加強(qiáng)地理國情監(jiān)測措施的研究，獲取精準(zhǔn)的信息數(shù)據(jù)，滿足新時期監(jiān)測的實(shí)際需求。

1無人機(jī)機(jī)載SAR在地理國情監(jiān)測中應(yīng)用的重要性分析

地理國情監(jiān)測在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要作用，有利于各級政府相關(guān)部門服務(wù)經(jīng)濟(jì)更好的發(fā)展、提高突發(fā)事件的應(yīng)對能力、滿足社會公共服務(wù)的實(shí)際需求。我國在地理國情監(jiān)測的過程中采用航天航空遙感、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)等相關(guān)先進(jìn)技術(shù)措施，逐漸建立各個時期監(jiān)測結(jié)果的檔案信息材料，獲取自然和人文地理要素信息，對獲取的信息進(jìn)行全面綜合性的分析，同時進(jìn)行實(shí)時發(fā)布和監(jiān)測評估，形成各種監(jiān)測數(shù)據(jù)和圖像、以及研究報(bào)告，對各種環(huán)境資源、生態(tài)等要素的空間布局、轉(zhuǎn)變規(guī)律進(jìn)行有效反映，有效地保證了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的持續(xù)發(fā)展[1]。

我國土地遼闊，部分地區(qū)具有比較獨(dú)特的地理位置和自然環(huán)境氣候條件，尤其在多云雨、大霧的區(qū)域采用以往的光學(xué)成像技術(shù)，難以獲取清晰準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)，導(dǎo)致我國地理國情監(jiān)測工作開展的過程中，獲取高分辨率遙感數(shù)據(jù)具有較長的時間周期，同時增加了監(jiān)測工作開展的實(shí)際成本，產(chǎn)生較多的監(jiān)測工作難點(diǎn)，無法有效滿足監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用中的有效性，不符合高分辨率成像檢測的實(shí)際要求。近些年以來，我國無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，在遙感測繪和應(yīng)急救援等相關(guān)領(lǐng)域中進(jìn)行廣泛應(yīng)用，同時取得了顯著成績。無人機(jī)機(jī)載微波成像技術(shù)的發(fā)展，將微型高功能的合成雷達(dá)載荷當(dāng)作主動式地觀測系統(tǒng)，對低耗能、高分辨率成像技術(shù)存在的重難點(diǎn)進(jìn)行有效突破，實(shí)現(xiàn)了全天時、全天候的工作能力，能夠在不同波段和極化工作形式下，對地理國情監(jiān)測地區(qū)獲取較高分辨率的雷達(dá)圖像，更加符合地理國情監(jiān)測的實(shí)際應(yīng)用要求，有效解決了地理國情局部地區(qū)獲取信息數(shù)據(jù)的難點(diǎn)問題，提供有利的新型技術(shù)手段作為工作質(zhì)量和效率的支持保障。

2地理國情監(jiān)測中無人機(jī)機(jī)載SAR的應(yīng)用分析

2.1指標(biāo)設(shè)定

我們對地理國情監(jiān)測獲取影像信息數(shù)據(jù)的具體應(yīng)用要求進(jìn)行全面綜合性的分析，結(jié)合其實(shí)踐應(yīng)用需求，對微型高性能合成雷達(dá)系統(tǒng)，進(jìn)行科學(xué)合理的技術(shù)指導(dǎo)設(shè)定，需要對Mini SAR系統(tǒng)的整體適應(yīng)性進(jìn)行改造和安裝集成。相關(guān)工作人員可以選擇科學(xué)合理的搭載載荷無人機(jī)平臺，全面進(jìn)行改造。另外，工作人員需要根據(jù)工作開展的實(shí)際情況和應(yīng)用需求，選擇相應(yīng)合適的試驗(yàn)場地，有效地進(jìn)行飛行作業(yè)開展，保證飛行作業(yè)正常順利開展。研究人員進(jìn)行飛行作業(yè)的過程中需要無人機(jī)機(jī)載平臺的Mini SAR系統(tǒng)成像觀測信息數(shù)據(jù)進(jìn)行重點(diǎn)研究，對Mini SAR系統(tǒng)獲取影像的實(shí)際距離向、方位向的分辨率進(jìn)行全面詳細(xì)分析和判定，研究其分辨率是否能夠有效地得到0.5m的系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求，如Mini SAR系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)中的最大成像分辨率是0.5m;最大作用距離是6000m;最大測繪帶寬是3000m;70W功耗;SAR系統(tǒng)總重量為5kg[2]。

2.2系統(tǒng)集成

相關(guān)研究人員對無人機(jī)任務(wù)載荷安裝艙進(jìn)行適應(yīng)性的設(shè)計(jì)，保證無人機(jī)安裝艙能有容納合成孔徑雷達(dá)設(shè)施，溶蝕將微型高性能SAR設(shè)施在任務(wù)載荷艙的頭部進(jìn)行安裝，在無人機(jī)的機(jī)身右前方安裝天線，和水平面保持60度進(jìn)行安裝工作，同時需要保證無人機(jī)在起架和落架過程中不會受到其他干涉的影響。無人機(jī)安裝的過程中，輕小型的無人機(jī)重心會受到微型SAR載荷設(shè)備、相配套天線安裝支架的影響。因此，需要采用三維數(shù)模進(jìn)行測試，對無人機(jī)的重心比例進(jìn)行嚴(yán)格的制定，保證具體比例數(shù)據(jù)的科學(xué)合理性，不會產(chǎn)生一定的誤差，同時對任務(wù)載荷安裝的實(shí)際方案進(jìn)行進(jìn)一步的全面優(yōu)化，進(jìn)而對無人機(jī)實(shí)際飛行作業(yè)的安全穩(wěn)定性進(jìn)行有效保證。我們對飛行各個平臺的適應(yīng)性改裝進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.2.1電氣系統(tǒng)

Mini SAR系統(tǒng)不需要電氣系統(tǒng)提供電力，系統(tǒng)中帶有電源，能夠有效地對微型SAR載荷功耗提供電力，同時需要將航空標(biāo)準(zhǔn)接口作為電氣系統(tǒng)中的供電接口。Mini SAR任務(wù)載荷需要依照標(biāo)準(zhǔn)接口對用電接口設(shè)計(jì)。

2.2.2飛控系統(tǒng)分析

增強(qiáng)導(dǎo)航系統(tǒng)的改造，提升無人機(jī)飛控系統(tǒng)軟硬件的適應(yīng)性。Mini SAR載荷機(jī)應(yīng)用光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)進(jìn)行上部分組合導(dǎo)航設(shè)備，能夠有效地提供實(shí)際需求的姿態(tài)、各種方位等具體的測量信息數(shù)據(jù)。DPS采用組合導(dǎo)航設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)雙天線GPS當(dāng)作地面基站，為無人機(jī)提供定位基準(zhǔn)，同時能夠有效提供高精度的姿態(tài)、線運(yùn)動信息、角運(yùn)動。

2.2.3測控、動力系統(tǒng)分析

無人機(jī)測控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)鏈，能夠有效符合遙測遙控和搭載光學(xué)視頻傳送的實(shí)際要求，同時能夠和微型SAR載荷實(shí)行電子干擾測驗(yàn)，對無人機(jī)測控系統(tǒng)的安全作業(yè)進(jìn)行有效的保障[3]。

無人機(jī)系統(tǒng)搭載微型SAR載荷，對其動力系統(tǒng)的起飛重量具有一定的要求，需要符合5kg的搭載標(biāo)準(zhǔn)。另外，無人機(jī)在飛行的過程中需要保持實(shí)際飛行姿態(tài)作業(yè)的穩(wěn)定性，對Mini SAR載荷獲得高分辨率影像數(shù)據(jù)的質(zhì)量和效率進(jìn)行有效保證。

結(jié)束語：

我國無人機(jī)技術(shù)在不斷地完善，改進(jìn)了無人機(jī)續(xù)航時間、載荷重量和飛行速度等相關(guān)技術(shù)，成為地理國情監(jiān)測的重要監(jiān)測手段。Mini SAR載荷能夠充分地發(fā)揮在地理國情監(jiān)測中的應(yīng)用效能，同時逐漸推進(jìn)無人機(jī)機(jī)載SAR載荷的研究，向微小型、功耗低、分辨率高等技術(shù)方向進(jìn)行不斷的改進(jìn)和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)不同種類無人機(jī)的成熟應(yīng)用，解決地理國情監(jiān)測中獲取數(shù)據(jù)的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]潘爾仁. 淺論測繪新技術(shù)在地理國情監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 區(qū)域治理， 2018， 000（008）：246-246.

[2]王厚軍， 李明， 丁寧，等. 無人機(jī)機(jī)載MiniSAR在圍填海監(jiān)測中的應(yīng)用探索[J]. 測繪與空間地理信息， 2019， 42（03）：107-109+118.

[3]劉正堂， 程彥杰， 周文，等. 小型無人機(jī)載SAR在SAR干擾系統(tǒng)試驗(yàn)中的應(yīng)用[J]. 火力與指揮控制， 2019， 44（01）：174-178.

作者簡介：陳仕林（1999-4），性別：男，民族：漢，籍貫：四川綿陽，職務(wù)：學(xué)員，學(xué)歷：本科，單位：中國人民解放軍陸軍炮兵防空兵學(xué)院，研究方向：無人機(jī)作戰(zhàn)工程，單位所在省市：安徽合肥 230000

（中國人民解放軍陸軍炮兵防空兵學(xué)院?安徽?合肥?230000）