第四章 实时数据载荷

无人机载荷与行业应用第四章 实时数据载荷目 录

光电吊舱项目1项目2项目3

合成孔径雷达

载荷数据链项目1光电吊舱任务1

光电吊舱简介无人机系统利用搭载的高性能光电吊舱来增强对目标的运动、状态监视能力。光电吊舱可见光传感器分辨率较高，能对目标进行实时监测，其采集结果不但可以用于还原运动轨迹，还可以较为直观地反映其目标状态能在远距离时提供可靠的跟踪数据，在采集过程结束后可用于目标红外辐射特性分析红外传感器任务2

光电吊舱分类1.

按功能分类（1）侦察光电吊舱。侦察光电吊舱用于从空中对地面进行大面积的快速侦察以发现地面、海面等位置的目标。对特定地区和目标进行详察甚至识别和分辨地面、海面等目标，现已广泛应用于无人机。（2）导航光电吊舱。导航光电吊舱用于在夜间和低能见度的气象条件下，为飞行员在低空和超低空飞行以及起飞、着陆时观察地形地貌、地面和机场跑道，以提供视频图像。特别是为直升机在低空和超低空飞行时赋予地形回避和地形跟随的能力。任务2

光电吊舱分类目标指示吊舱用于对地面目标进行搜索、识别、跟踪、激光测距、激光指示目标，包括在夜间和低能见度的气象条件下，为飞行员提供地面目标的视频图像，满足使用机载武器对地面、海面点目标进行精确打击的作战要求。（5）激光武器输出光学吊舱。激光武器输出光学吊舱包括光学系统和相应的稳定装置，用于精确地对准目标和将激光器产生的高能激光束汇聚在目标上。因其重量大，一般在大型航空器上以转塔的形式进行搭载，暂时还未在无人机上进行应用。（3）目标指示光电吊舱。

（4）光电对抗吊舱。光电对抗吊舱包括光电导弹逼近告警系统和红外激光干扰系统，光电导弹逼近告警系统用于对来袭的红外寻的制导的空空导弹、防空导弹进行警告，红外激光干扰系统则用于瞄准来袭导弹发射中波红外激光进行干扰，以使其失去目标。任务2

光电吊舱分类2.按结构分类（1）两轴两框架。光电载荷和陀螺仪安装在俯仰轴上，吊舱通过方位环与载体相连接。陀螺感知光电载荷的角速度，将控制信号传递给力矩电机分别抵消俯仰和方位的运动耦合，保持光电载荷的惯性空间稳定。光电载荷将图像数据传递给图像处理单元，图像处理单元得到目标运动信息，然后传递给控制器，最后将控制信号传递给力矩电机实现对目标的跟踪控制。两轴两框架结构原理简单，但也存在一定的问题。方位力矩电机是加载到U形支架的，而不是直接加载在被控制对象稳定台体（光电载荷）上，它们之间的力矩关系能用余弦函数表达。任务2

光电吊舱分类双轴光电吊舱当在进行俯仰大角度机动时，其余弦函数为一个较小值，这意味着方位力矩对被控对象稳定台体的控制力矩减弱，甚至会失去吊舱的稳定控制。因此，当需要进行大角度机动的时候，就必须进行特殊的设计和控制策略，这往往会造成系统复杂性和成本的增加。（2）两轴四框架在两轴两框架结构的基础上，引入了新型的四框架结构。增加随动环以限制U形支架的转角范围，避免出现载荷的俯仰和方位角度转动，这样就避免了方位力矩减弱的情况出现，同时，随动环还可以满足大角度机动要求。任务2

光电吊舱分类任务2

光电吊舱分类采用两轴四框架结构可以克服两框架结构的缺点。并具有以下优点：内部两框架始终垂直，减小了几何耦合，从而对干扰运动起到更佳的隔离效果。①内部两框架始终垂直，可以消除大角度运动的框架自锁现象。②可通过伺服回路的设计使载体运动对外部两框架的耦合影响减小，使内部两框架处于更好的稳定环境，有利于提高系统的稳定精度。③内外框架控制回路相互独立，互不影响。④四框架稳定系统使用的内两环、外两环的力矩电机较两框架结构的力矩电机所需的力矩更小，有利于系统带宽的增加，从而提高系统精度。⑤任务2

光电吊舱分类三轴光电吊舱三轴光电吊舱是在双轴的基础上增加了滚转轴，转动视角更加灵活，虽能使相机始终保持正射位置，但同时也增加了设计难度。（3）三轴光电吊舱。三轴陀螺仪敏感轴正交可通过陀螺空间算法控制三个电机的转速克服载体的扰动，提高三轴吊舱视轴惯性空间稳定性。并且可通过算法补偿陀螺随机漂移有效解决吊舱随机运动问题。光电吊舱子系统分为三个组成部分：稳定平台、光学成像传感器及视频处理单元，其系统框图如图所示。光电吊舱系统框图任务3

光电吊舱组成光电吊舱子系统光学成像传感器完成被动式可见光和非可见光的光谱成像。根据小型光学吊舱功能要求提供可见光和红外成像，并完成视频采集，压缩及编码。视频处理单元将视频数据与飞行自动驾驶仪数据一同封装并输出。根据地面控制站的指令进行视频识别、锁定并跟踪，并将其伺服控制量指令发送至稳定平台。稳定平台的稳定对象是装载在平台上的光学载荷（光学成像传感器），其实质稳定光学成像传感器的瞄准线。根据设备功能及性能要求，提供两轴（方位轴及俯仰轴）的稳定控制能力。同时可以实现对目标的跟踪控制和手动搜索控制。任务3

光电吊舱组成光电吊舱子系统的三个组成单元之间的通信链路为网络，其通信网络链接如图所示。光电吊舱通信链路图任务3

光电吊舱组成光学成像传感器和陀螺仪安装在俯仰轴上，吊舱通过方位环与载体连接。稳定平台结构方案任务3

光电吊舱组成陀螺仪测量光学成像传感器瞄准线的角速度，将控制信号传递给力矩电机分别抵消俯仰和方位的运动耦合，保持光学成像传感器瞄准线的惯性空间稳定。光学成像传感器将视频数据传递给视频处理单元，视频处理单元得到目标运动信息后，计算输出电机控制量并传递给陀螺仪稳定控制跟踪回路，并驱动力矩电机以实现稳定、跟踪控制。任务3

光电吊舱组成1. 稳定平台考虑到无人机载光电吊舱的使用环境，国内外稳定平台的气动外形一般有两种：一种是叉形，另一种是柱形。叉形结构：优点：稳定平台的质量小、内部空间利用率较高，对传感器的质量、外形尺寸等要求相对宽松，可以实现更强的功能，拥有更高的性能。缺点：是气动外形差，风阻力较大。这种结构的稳定平台适用于中、低速飞机（速度小于200

km/h）。光电吊舱外形-叉形任务3

光电吊舱组成时内部空间的利用率也略低，装载的传感器必须进行小型化处理。光电吊舱外形-柱性柱形结构：优点：但是由于其气动外形较好，风阻力较小，适用于高速飞机。缺点：柱形结构质量稍大，由于外框系统占据了较多的空间，在相同外形边界条件下，它的台体（球壳）尺寸比叉形结构的台体尺寸要小一些，同任务3

光电吊舱组成视频的采集与编码、压缩。采用视频采集、编码专用Soc处理器，通过视频采集接口，完成视频的采集，并采用H264/H265进行压缩编码，通过网络将数据输出。相机集成了采集接口、视频编解码、网络等一系列功能，并且可实现低功耗运行，保证系统的实时性与功耗要求。系统光学成像2.光学成像传感器光学变焦和数字变焦的全高清可见光摄像机氧化钒红外热成像摄像机为保证成像质量，红外热成像摄像机机芯采用有挡结构，可以实时校准红外相机。任务3

光电吊舱组成视频采集、编码硬件用于实现系统电源管理、视频采集与压缩及网络与串口通信功能。系统原理框图如图所示。视频采集、编码硬件原理框图3.

视频处理单元视频处理单元：主要是完成图像跟踪、识别、计算等软件功能，由于计算复杂度非常高，需要一个高性能的计算平台。图像处理单元：主要实现的软件功能有区域扫描、手动搜索、自动跟踪、电子变倍、预置位变倍、自动收放、目标位置解算等。任务3

光电吊舱组成任务4

光电吊舱功能与性能指标下面以某型光电吊舱为例说明光电吊舱的功能与性能指标。主要功能如下：①

视频输出：可切换输出可见光视频、红外视频。②

视频叠加：实时输出设备指向、状态等信息。③

红外特性解算：利用中波红外采集的数据，对目标红外辐射特性进行解算。④

目标搜索：在运动指令控制下做方位、俯仰转动，完成对目标区域的搜索。任务4

光电吊舱功能与性能指标主要功能如下：⑤

目标跟踪：根据指令完成对目标的跟踪。⑥

视轴锁定：在指令控制下将视轴保持在当前角度。⑦

地理跟踪：根据外部指令，指向特定地理坐标。⑧

随动引导：接收外部指令，将光电瞄准线转动到指定角度。⑨

视轴稳定：隔离载体扰动，实现视轴稳定。⑩

自检功能：可见光及红外成像设备能进行自检。任务4

光电吊舱功能与性能指标系统需求指标稳定平台子系统运动范围方位轴360

×n俯仰轴－130

～90

角、加速度角速度：≥60

/s角加速度：≥60

/s2稳定精度≤50

rad瞄准线角位置精度≤0.5

mrad（1

）RMS陀螺修正线零位校准、漂移修正角度控制位置控制模式，指令注入性能指标如表所示。某型光电吊舱性能指标任务4

光电吊舱功能与性能指标系统需求指标光学成像子系统可见光摄像机有效像素≥1

920×1

080帧率40～50

f/s50倍光学连续变焦水平视场角范围：2.3

～63.7

自动对焦控制接口：TTL串行通信接口焦距范围：4.2～210

mm自动调光红外热成像摄像机有效像素640×512工作波长8～13

m像元尺寸20

m焦距50

mm续表任务4

光电吊舱功能与性能指标系统需求指标光学成像子系统红外热成像摄像机视场角9.9

×12.4

4倍数字变焦NTED≤25mk（25

C）视频处理子系统软件功能区域扫描、手动搜索、自动跟踪、电子变倍、预置位变倍、自动收放、目标位置视频存储存储介质：SD卡，存储最大容量128

GB视频输出格式高清数字TS流可见光控制接口串行通信接口（RS232）电气及机械性能电压工作电压：DC

28

V温度工作温度：－20～＋55

C重量系统总重：≤2kg功耗平均功耗：≤38

W存储温度存储温度：－40

C～＋70

C平均维修时间≤30

min续表光电吊舱通过内部的红外摄像机或者可见光摄像机获取视频数据，图像数据处理单元接收光学相机的视频数据及飞控导航子系统传输的状态信息，经内部数据融合后，通过机载测控与信息传输子系统无线传输至地面测控与信息传输子系统，地面测控与信息传输子系统通过网络将数据传输至地面站子系统，地面操作人员通过地面播放器可实时查看光电吊舱获取的视频数据。任务5

光电吊舱工作原理任务5

光电吊舱工作原理光电吊舱视频数据传输原理框图光电吊舱工作原理如图所示：任务5

光电吊舱工作原理一般任务实施步骤光电吊舱工作原理如图所示：任务5

光电吊舱工作原理航渡抵达任务区域后的系统工作和人机交互流程具体如下：①

区域覆盖搜索：根据任务要求在地面指控终端软件地图界面上框选矩形区域作为任务区域，自动生成任务区域航线和光电吊舱控制指令，自动协调控制无人机和光电吊舱无遗漏地覆盖任务区域。②

光电吊舱凝视观察疑似目标：区域覆盖搜索过程中发现疑似目标，操纵人员调整光电吊舱工作模式，光电吊舱持续凝视目标。任务执行标准流程任务5

光电吊舱工作原理③

无人机盘旋凝视观察疑似目标：在光电吊舱凝视观察疑似目标过程中，若操纵人员需要更长的时间观察疑似目标，无人机导航模式切换至按照光电吊舱视场中心目标的坐标为原点自动建立盘旋飞行计划，使得无人机环绕目标盘旋飞行。④

关闭凝视观察：在光电吊舱凝视观察疑似目标或无人机盘旋凝视观察疑似目标过程中，若操纵人员解除疑似目标的嫌疑，则可以关闭凝视观察功能，此时系统自动将无人机导航至区域覆盖搜索因切换模式而中断的航路点，从而继续完成区域覆盖搜索，以保证区域覆盖搜索的完备性。航渡返航判据：根据任务要求和系统性能，区域覆盖任务完成、返航能源不足和操纵人员主动取消任务三种情况下无人机会自动航渡返航。任务6

光电吊舱操作与数据处理1.

光电吊舱操控说明①

按下主电源按钮（面板左上角PWR

ON/OFF按钮），启动地面站电源。②

按下计算机开关按钮（PC

ON按钮），启动控制终端计算机电源。③

按下设备电源开关按钮（面板右上角Power按钮），启动吊舱控制区电源。地面站示意图任务6

光电吊舱操作与数据处理光电吊舱视频计算机启动完成后，打开计算机内的“纵横鹰图”软件，地面站软件的详细使用方法可以参考纵横鹰图用户手册进行。根据控制需求手动操纵吊舱摇杆和键盘，对吊舱进行控制。按键、摇杆以及各接口的功能使用方法参见功能说明中的载荷控制摇杆和按键部分。任务6

光电吊舱操作与数据处理2.载荷控制摇杆的使用方法载荷控制摇杆用于手动控制吊舱的运动和变焦动作；同时，此摇杆也可以在吊舱处于自动路径跟随状态时，对观察位置进行调整。（1）摇杆左右摇动，控制吊舱航向向左或向右偏转。（2）摇杆上下摇动，控制吊舱抬头或低头动作。（3）摇杆向左或向右旋转，控制吊舱传感器进行变焦动作。光电吊舱控制摇杆任务6

光电吊舱操作与数据处理手动速率模式与影像追踪模式的控制。默认为速率模式，按下该键可锁定画面中央的纹理特征进行影像纹理追踪。随动功能。若已经处于纹理追踪状态，操纵摇杆移动中央十字标到需要更改的追踪位置，按下该键可以将追踪目标切换至十字光标所指向的位置，修改追踪目标。3.载荷控制键盘的使用方法载荷控制键盘用于给吊舱发送控制指令以调整吊舱工作状态。（1）MT/AT （2）FL （3）VM摇杆控制速率模式切换，默认为高速率控制模式，按下后可在低速、高速两种模式中循环切换。用于手动操纵光电吊舱时的控制速率控制。任务6

光电吊舱操作与数据处理TV/IR：可见光、红外传感器主画面切换。FOV＋：视场角＋，按下可使得视场角增大，传感器焦距缩短。FOV－：视场角－，按下可使得视场角减小，传感器焦距变长。CR＋：对比度＋，该功能用于调整增加热成像传感器输出影像的对比度。CR－：对比度－，该功能用于调整减少热成像传感器输出影像的对比度。ES：电子稳像功能的开关，按下可启动电子稳像功能。此按键含复用功能、红外挡板校正功能。OSD：画面的OSD信息显示开关，按下可关闭OSD数据显示。任务6

光电吊舱操作与数据处理快照功能。按下一次将会自动保存一张按下瞬间的快照，同时保存的照片所指向的真实地面坐标数据；拍照进行时画面会出现0.5s左右的白框提示，表示正在执行拍照动作。所拍摄的快照照片以及照片的坐标数据会保存在吊舱存储卡内的“Photo”文件夹内。（11）Snap （12）B/W热成像影像的黑热、白热模式的切换，按下可切换热成像影像的黑热、白热显示模式。（13）RTT-ARTT自动模式开关按键，用于启动或关闭RTT自动模式（实时追踪自动模式）。在目标已经被跟踪之后，按下该按键可以启动RTT自动模式，引导飞机追随所跟踪的目标进行飞行。注意事项：该功能必须在已经跟踪了目标时才能启动，否则按下按键无法启动RTT自动模式。任务6

光电吊舱操作与数据处理注意事项：当使用“Pos-Renew”按键进行载机手动飞行引导时，载机将按照画面中央十字光标指示的坐标位置自动规划半径为400m的盘旋飞行计划（自动盘旋点为793#），飞行高度将保持原飞行高度不变。同时，画面中央十字光标中的黄点将变为紫色2s，提示当前的自动追踪盘旋坐标正在进行更新。（14）RTT-MRTT手动模式开关按键，用于启动或关闭RTT手动模式（实时追踪手动模式）。按下该按键后将启动RTT手动模式；将光电吊舱画面中央的十字光标，指向需要飞向的目标地面位置，使用吊舱控制键盘中的“Pos-Renew”按键，引导飞机飞向当前吊舱正在观察的地面位置处进行盘旋飞行（要求光电吊舱所引导飞往的地面位置距离载机当前的坐标位置不大于3

000

m，可通过TGT标签中的GDR数据确认）。任务6

光电吊舱操作与数据处理（15）POS-RenewRTT手动模式下更新飞机盘旋坐标的功能按键。在处于RTT手动模式时，将光电吊舱画面中央的十字光标，指向需要飞向的目标地面位置，使用该按键，引导飞机飞向当前吊舱正在观察的地面位置处进行盘旋飞行。注意事项：该按键仅在处于RTT手动模式时才有作用，其他状态下按下该键无作用。光电吊舱控制键盘任务6

光电吊舱操作与数据处理4.

吊舱画面及操作示意吊舱的画面当中为显示和标注有效的关键信息，添加有OSD信息显示。吊舱画面的OSD信息显示任务6光电吊舱操作与数据处理OSD显示信息被区分为三大块内容，分别为“TGT”“ACFT”“GIMBAL”三大区块。TGT表示画面中央的目标信息，用于显示解算出的中央目标的坐标以及斜距、地面距离等信息。ACFT显示的是载机的飞行状态信息，里面显示了飞机当前的许多关键飞行信息，操作人员可通过直接观察这些信息了解当前飞机的飞行状态，而无须从左屏的地面站软件中读取这些信息。GIMBAL中显示的是吊舱的相关信息，主要显示当前吊舱的控制模式与多种功能的运行状况，主要用于在吊舱控制时判定吊舱当前的工作状态。任务6

光电吊舱操作与数据处理（1）TGT信息标签TGT信息标签① Lat：显示的是当前画面正中央十字光标位置的坐标的纬度值，N代表北纬，后方数据单位为度，以小数形式显示；数据精度与后方所提供的HMSL（目标海拔高度）数据的精度有关。②

Lon：显示的是当前画面正中央十字光标位置的坐标的经度值，E代表东经，后方数据单位为度，以小数形式显示；数据精度与后方所提供的HMSL（目标海拔高度）数据的精度有关。③

HMSL该处显示的是指定的地面目标的海拔高度值。该值可通过地面站吊舱控制中的“视点海拔手动修正”或“视点海拔自动修正”（地面站带有离线高程数据时才可使用）功能进行手动修正。该数据的准确度会影响到前方所给出的目标经纬度数据的准确性，若目标的地面海拔高度数据正确，则可以提高对视点目标坐标的解算精度。Range④ RMM （Measure

Mode）距离测量模式。该参数有RM与LRF两种显示状态，分别代表“估距”与“激光测距”。显示RE则代表距离测距模式为“估距”，距离计算采用的方法是根据所提供的目标的海拔高度与光电吊舱的姿态角数据解算出估测距离。任务6

光电吊舱操作与数据处理任务6

光电吊舱操作与数据处理⑤SLR（Slant

Range）斜线距离。该参数表示计算出来的飞机当前位置与所观测到的目标位置间的斜线距离（直线距离），单位为米。该数据的准确性与所提供的目标海拔高度数据有关。⑥GDR（Ground

Range）地面距离。该参数表示计算出来的飞机当前的位置坐标与所观测到的目标位置间的地面距离，单位为米。该数据的准确性与所提供的目标海拔高度数据有关。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑦TMD（TargetMeasure

Direction）：测量所得的目标运动方向。该数据用于表示当前正在跟踪的目标的运动方向。方向角度数据采用0～360

显示的形式，正北为0

，顺时针旋转表示各航向角度。例如：90

代表正东，180

代表正南，270

代表正西。注意：该测量数据必须使用图像跟踪方式锁定目标后才会进行计算显示，若不使用吊舱跟踪住目标，将不会计算显示该数据。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑧TMS（TargetMeasure

Speed）：测量所得的目标速度。该数据用于表示当前正在追踪的目标的运动速度，速度数据单位为km/h。注意：该测量数据必须使用图像跟踪方式锁定目标后才会进行计算显示，

若不使用吊舱跟踪住目标，将不会计算显示该数据。任务6

光电吊舱操作与数据处理（1）ACFT信息标签（Aircraft）ACFT信息标签①

Lat：显示当前载机的坐标的纬度值，N代表北纬，后方数据单位为度，以小数形式显示。②

Lon：显示当前载机的坐标的经度值，E代表东经，后方数据单位为度，以小数形式显示。③

HMSL：显示当前载机飞行的海拔高度值，括号内显示数据为当前飞行器的指令高度数据，单位为米。④

TAS：显示当前载机的飞行空速数据，括号内显示数据为当前飞行器的指令空速数据，单位为m/s，保留一位小数显示。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑤

GS（Ground

Speed）：显示当前载机的飞行地速数据，单位为m/s，保留一位小数显示。⑥

WS（Wind

Speed）：风速数据，用于简单表示当前载机飞行的空地速差值，为飞行中了解飞行器顺逆风状态提供参考。如若为负值则说明当前顺风，地速高于空速；若为正值则说明逆风，空速高于空速。单位为m/s，保留一位小数显示。⑦VS：显示当前载机的飞行垂直速率数据，单位为m/s，保留一位小数显示。若数据为正值则说明飞机正在以数据指示的速率上升高度，若数据为负值则说明飞机正在以数据指示的速率下降高度。注意：若该值持续低于0

m/s长达4s，则VS标签会出现标红提示，提示飞机正处于高度降低状态。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑧

Heading：显示当前载机飞行的机头航向数据，航向采用0～360

显示的形式，正北为0

，顺时针旋转表示各航向角度。例如：90

代表正东，180

代表正南，270

代表正西。⑨

V-Dir：显示当前载机飞行的GPS速度方向数据，采用0～360

显示的形式。用于观察飞行的实际速度方向。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑩

AOS（Angle

ofsideslip）：侧滑角。显示当前载机的侧滑角度，用于参考载机的飞行侧滑角状态。数据值为V-Dir与Heading数据的差值：若该值为负，则说明载机是左侧滑状态（机头偏向速度方向右侧，来流冲击机身左侧）；若该值为正，则说明载机是右侧滑状态（机头偏向速度方向左侧，来流冲击机身右侧）。注意：该值在航向处于360

时可能存在计算偏差，仅供参考。任务6

光电吊舱操作与数据处理。⑪

GPS：显示当前载机的定位卫星数量，用于观察载机的卫星定位状况。注意：该值低于5时，GPS标签将会标红，警示GPS卫星数低，注意观察。⑫Pdop：显示当前载机卫星定位的pdop数据，用于观察载机的卫星定位状况注意：该值大于或等于3.0时，pdop标签将会标红，警示导航GPS已经切入备份状态或已经丢失卫星，请参考进行故障排查。⑬H2H（Heading

To

Home）：返回起降点的航向，用于指示在当前位置下载机返回起降点的飞行航向，可作为在飞行时寻找起降点位置的参考。航向数据采用0～360

显示的形式，正北为0

，顺时针旋转表示各航向角度。例如：90

代表正东，180

代表正南，270

代表正西。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑭

D2H（Distance

To

Home）：返回起降点的距离，用于指示在当前位置下载机返回起降点所需飞行的直线距离，可用于在飞行时参考当前载机距离起降点的距离。距离单位为米。⑮FLT（Flight

Time）：飞行时间，用于指示当前载机本架次已经飞行的时间。采用××小时××分××秒的表示形式。⑯TWN（To

WaypointNumber）：飞往航路点编号。用于指示当前载机正在飞往的航点编号，只有航点编号数据，无单位。⑰AvV（Avionic

Voltage）：航电系统电压（主电源电压）。显示当前载机飞行时的主电源电压数据，用于了解飞行时的主电源电压的变化情况。电动机可通过该数据观察到巡航电池的电压情况。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑱

MoV（Motor

Voltage），旋翼电源电压。显示当前载机飞行时的旋翼电源的电压数据。用于了解飞行时的旋翼电源的电压变化情况。注意：当电压过低时，MoV标签会标红警示，警示电压低。⑳RPM：显示当前载机飞行时的引擎转速数据。用于了解飞行时的引擎转速情况。若载机为电动机，则该数据将会一直为0。注意：该转速值在低于1

400时会标红提示，若出现标红应注意及时检查引擎可能的停车故障。⑲THR：显示当前载机飞行时的油门数据。用于了解飞行时的飞行引擎负载情况。任务6

光电吊舱操作与数据处理状态说明CLMB离地爬升状态ACCL垂转平加速状态V2L垂转平状态FLY飞行状态LAND着陆状态DECL减速状态L2V平转垂状态FNHR末端悬停状态FNDC末端下降状态㉑

APS（AutoPilot

Status）：自动驾驶系统工作状态。用于表示自动驾驶仪当前的工作模式或工作状态，便于操作人员参考、判断当前载机的工作状态。APS的状态显示有表所示的几种。PS状态表任务6

光电吊舱操作与数据处理ACFT信息标签（3）GIMBAL信息标签载机航向指示表盘：用于指示载机航向数据的可视化表盘，可快速参考载机航向。数据来源于ACFT标签中的“Heading”数据。①

VER：显示该吊舱的影像处理模块的控制软件版本。②

Power：显示该吊舱的电源供电电压数据。③

TV

FOV：显示该吊舱可见光传感器当前的视场角大小。④

IR

FOV：显示该吊舱热成像传感器当前的视场角大小。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑤

AZ：显示该光电吊舱当前观察的航向角数据（姿态角）；该数据指明光电吊舱当前所看的航向的角度值，航向角值以正北方向为0

，顺时针方向旋转，90

代表正东，180

代表正南，270

代表正西，以该标准表示航向。⑥

PI：显示该光电吊舱当前观察的俯仰角数据（姿态角）；该数据指明光电吊舱当前的观察视线的对地俯仰角度。例如：0

代表视线与地平线平行，－90

代表视线与地平线垂直。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑦

Pan：显示该光电吊舱当前旋转到的航向框架角数据，代表该光电吊舱当前的视线指向与机头正前方的夹角。航向框架角定义与此前的AZ数据有所不同，是将机头正前方定义为0

，顺时针旋转，90

代表当前光电吊舱的观察方向为机身正右侧，180

代表观察方向为机身正后方，270

代表观察方向为机身正左方。⑧

Tilt：显示该光电吊舱当前旋转到的俯仰框架角数据，代表该光电吊舱当前的视线指向与机身平面的俯仰方向夹角。俯仰框架角定义与此前的PI（姿态俯仰角）有所不同，是以机身平面为参考计算出的视线相对于机身平面的俯仰夹角。因此，当吊舱视线与机身平面平行时显示为0

，当吊舱视线低头向下与机身平面垂直时显示为－90

。任务6

光电吊舱操作与数据处理状态说明INIT初始化中，表示当前吊舱仍未通过自检初始化RATE手动速率模式TRA目标跟踪模式（纹理追踪）A_RATE辅助速率模式GPS位置辅助模式Point定点随动（自动控制），属于飞控自动控制进行点观察的一项功能Line路径随动（自动控制），属于飞控自动控制进行路径巡视的一项功能Lock归零锁定（航向、俯仰框架角归零的一种锁定模式）F_Lock框架角锁定（飞控进行自动控制的一种功能，用于执行特定的观察功能时使用）⑨

CTL

Mode：显示该吊舱当前的控制模式。如表所示。吊舱工作模式任务6

光电吊舱操作与数据处理⑩

ES：电子稳像功能的状态显示。显示为ON时，代表电子稳像功能已经开启；显示为OFF时，代表电子稳像功能已经关闭。⑪

RTT（Real

Time

Track）：实时追踪功能。吊舱引导实时追踪目标飞行功能状态的显示。该功能是一种吊舱与载机进行联合飞行控制的高级功能，主要用于实现使用吊舱来引导载机对目标进行手动或自动的追随飞行的功能。分别有Manual、Auto与OFF三种状态；可通过吊舱控制按键中的“RTT-M”“RTT-A”按键进行启动或关闭。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑫

DEM：机载高程辅助数据支持功能的开关显示。该功能可自动地对观察点位置的地面高程进行确定，从而提高吊舱对地面目标的定位解算精度（使用高程数据进行地面高程解算辅助吊舱对地面目标位置的解算）。显示为OFF时说明该功能已经关闭，显示为ON时说明该功能已经开启。该功能在机载DEM数据存在时默认为打开状态。⑬

IR

Mode：显示当前红外影像的显示模式（吊舱配置是双光传感器配置的情况下）。W/B表示为白热模式；B/W表示为黑热模式；P-C表示为伪彩模式。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑭

SD：显示吊舱内置的SD卡的状态。若显示为Norm则说明存储卡已经正确挂载，并会在后方显示可用容量；若显示为ER则说明存储卡错误，无法使用；若显示UM则说明存储卡未能成功挂载；若显示为Non则说明未检测到存储卡，存储卡损坏或未插入。⑮REC：显示吊舱机载录像功能的状态。显示为ON说明当前正在录制影像，显示为OFF说明已经停止录制；录制的影像会保存在机载SD卡中。每次飞机起飞时都会自动启动录制，降落后则自动停止录制。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑯

RC（Roll

Correction）：影像横滚纠正功能的状态显示。当前有三种状态显示：OFF、ON、North。如果需要使用该功能则需从地面站软件中的“任务设置”—“MG系列云台控制”—“旋偏校正”功能中进行启动或关闭，默认该功能是启动（ON）状态。各状态的显示含义如下：OFF：代表功能关闭。ON：表示横滚纠正显示模式，保持影像大小不变，自动旋转横滚影像，裁切掉超出屏幕范围的影像。North：表示指北模式，影像将会自动按上方为北进行自动旋转显示，同时自动缩放影像，保持全画面的显示。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑰

MTI（Motion

Target

Indicator）：运动目标指示器。该功能用于对画面范围内中的动态目标进行标注。有ON/OFF两种状态，因为受限于开发情况，该功能已经默认为关闭，暂无法使用，因此状态默认显示为OFF。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑱AI-R（AI

Recognition）：AI识别辅助跟踪功能状态显示。AI识别辅助跟踪功能用于对特定目标（例如车辆、船舶）的跟踪辅助，在识别到目标为特定种类时，可以标注出目标的具体类型，并增强对该类型目标的跟踪稳定性，大大提高对该特定目标的捕获跟踪能力。车辆识别跟踪任务6

光电吊舱操作与数据处理显示为OFF状态时说明该功能关闭。系统默认该功能启动，且处于CAR状态（车辆识别辅助跟踪状态）。该状态用于显示AI识别辅助跟踪功能的开启状态，有CAR/OFF两种状态。显示为CAR时表明车辆辅助识别功能已经开启，若跟踪的目标为车辆，将会自动识别目标并进行绿框标注（跟踪框为绿色，同时上方标注识别出的车辆具体种类名称）。若跟踪时车辆出现被遮挡或干扰导致脱锁的现象，会自动尝试重新对目标进行捕获，不易跟丢；同时，进行车辆跟踪时，若对车辆进行捕获跟踪，会对操作的精度要求大大降低，无须准确指向车辆，只需模糊、大致地指向车辆，即可顺利捕获跟踪，提高了使用便利性。任务6

光电吊舱操作与数据处理⑲Snap：快照计数，该状态用于显示本次飞行已经保存的快照张数。所拍摄的快照照片以及照片的坐标数据会保存在吊舱存储卡内的“Photo”文件夹内。该快照功能可以通过吊舱控制键盘上的“Photo”按键进行启动，按下一次将会自动保存一张按下瞬间的快照，同时保存照片所指向的真实地面坐标数据；拍照进行时画面会出现0.5s左右的白框提示，表示正在执行拍照动作。任务6

光电吊舱操作与数据处理名称具体功能视频采集输入支持高清、标清两路udp视频数据网络采集处理视频络输出支持高清、标清两路H264编码

MPEGTS封装的视频数据网络发送通信控制支持RS232串口传输通信控制数据，用于实现图像处理板与飞控之间的通信传输；支持网口传输通信控制数据，用于实现与图像处理板与吊舱之间的通信传输视频存储支持64

G/128

G

Micro

SD；支持标清、高清两路H264压缩存储；支持循环存储；支持无SD卡警告及SD卡内存剩余提醒任务处理目标跟踪、画中画、OSD显示、随动、旋偏纠正、增益＋、－、白热/黑热车辆检测、红外增强、红外滤波、红外亮度＋、－、电子放大、主输出切换和实时拼图、亮度实时调整、对比度实时调整、色调实时调整、饱和度实时调整、焦距实时调整、激光距离检测数据处理的方式如表所示。数据处理的方式任务7

光电吊舱应用与案例1.光电吊舱主要的应用场景（1）可通过实时图传对地面情况进行侦察监控无人机可见光视频监控作业图（主要用于日间侦查监控）无人机热成像视频监控作业图（主要用于夜间侦查监控）任务7

光电吊舱应用与案例（2）视频叠加OSD信息，包含目标坐标信息、无人机系统状态信息等，可根据客户需求定制，辅助地面操作人员感知实时态势。（3）可通过目标影像特征或目标坐标，锁定目标并自动追踪，通过目标定位算法，将目标定位精度控制在30

m左右，最大飞行速度达130km/s，即使违法车辆逃逸上了高速，无人机也不会跟丢。任务7

光电吊舱应用与案例（4）支持目标快照，可捕获记录目标照片和坐标，支持执法取证。目标快照功能示意图任务7

光电吊舱应用与案例（5）AI目标识别，可自动识别区域内的车型，如汽车，卡车，公交车等，提升识别效率，减少侦查人力的投入。车型AI识别示意图任务7光电吊舱应用与案例（6）基于SLAM核心技术的视频关键帧快速拼接算法，提供POS数据作为辅助，输出动态视频关键帧拼接影像，可实时快速完成拼接，帮助监控中心人员获得实时宏观态势感知，更好地支撑业务决策。视频关键帧拼接效果示意图任务7

光电吊舱应用与案例无人机视频监控系统实际作业视频画面2.光电吊舱的具体应用案例（1）贵州“中国苗族姊妹节”安全保障任务为做好贵州苗族姊妹节节日期间的安保工作，保证活动安全有序地进行，使用无人机视频监控系统执行巡航监控任务。无人机在离会场400m的高度盘旋监控会场，盘旋的半径偏离会场600m，持续监控会场各大出入口、会场人员休息区等人员密集区域。同时也对周边交通情况进行实时巡查，如遇突发交通事故等紧急事件，协调交警前往处理。任务7

光电吊舱应用与案例无人机视频监控系统实际作业视频画面（2）贵州某高速公路巡检利用无人机视频监控系统对贵州某高速公路进行了巡查，此次巡查全程45

km，无人机往返飞行总里程近90

km，图像实时传输距离30

km，打破了行业应用先例。无人机视频监控系统全程实时回传视频图像并推送至交警总队指挥中心，并且保存所有巡检历史信息，形成巡检信息数据库。此次巡检既是无人机应用于基础设施维护的一次创新，也是一次对传统领域信息化提升的过程。此次巡检实现了该市重点区域完全覆盖，达到快速反应、大面积感测、事前预防及实时灾害调查救援的效果，彻底改变以往传感器反馈以地面信息为主，空中信息为辅的局面。任务7

光电吊舱应用与案例（3）湖北省荆州市和安徽省淮河河道巡检项目在河道巡检方面，无人机视频监控系统可对辖区河道进行定期的自动化巡检，可对长距离、大范围水域及周围生态环境、排放情况、偷挖倒采（如非法采砂）等情况进行实时巡查，更好地帮助各级河长完成巡河工作，可对违法目标进行锁定并自动跟踪，实现“及时发现，及时处理”的任务目标，还可通过目标快照，实现执法取证。巡检图像信息还可以上传至“全国河长制湖长制管理信息平台”，及时对河流发展信息进行更新，实现区域内信息互通。任务7

光电吊舱应用与案例湖北荆州河道无人机视频监控系统实际作业视频画面安徽淮河河道无人机视频监控系统实际作业视频画面任务7

光电吊舱应用与案例通过无人机视频监控系统对作业区管辖的高后果区进行日常巡检，发现特殊情况及时预、报警，并可及时确定问题点，反馈至相关部门进行整改，降低管道故障率和失窃率，变故障处置为隐患控制。同时，还可及时检查现场整改情况，评估整改效果，提升油田设施设备的巡检力度与巡检效果。无人机视频监控系统实际作业视频画面（4）塔里木石油管线巡检项目通过光电吊舱，可以掌握高后果区的动态信息，同时地面工作站根据航拍监控数据可以清晰查看实时状态，定位事故点及事故类型，并可通过专用网络回传至指挥大厅。任务7

光电吊舱应用与案例无人机视频监控系统实际作业视频画面（5）石嘴山煤矿区全天候执法监管使用无人机视频监控系统，不仅可以巡视整个辖区，还能监控并记录下进行非法盗窃活动的人员和设备设施的外形及位置，方便执法人员迅速进行执法活动。甲方使用无人机视频监控系统进行空中巡查，矿区的整体面貌以及非法盗采区域清晰可见。同时，无人机视频监控系统的实时监控图像为工作人员寻找非法矿点提供了准确的信息资源。在明确据点精准定位的情况下联合执法部门进行地面打击，大大提高了行动的精准性，提升了工作效率，优化了资源配置。任务7

光电吊舱应用与案例无人机视频监控系统实际作业视频画面（6）浙江全省海域禁渔期监视监测使用无人机视频监控系统在岱衢洋产卵场开展巡查工作，更加高效地保证执法工作有序进行。无人机视频监控系统集侦查、搜索、锁定、跟踪于一体，能在高温、高盐、高湿度环境下作业。无人机从拷门海塘附近起飞，到达20km外的海域后开始作业。工作人员通过搭载的光电吊舱，对保护区内的船只进行巡查监视，并将采集到的影像实时传输至指挥中心、省级应急监测指挥车。所回传的画面中货船轮廓、船牌号码、船上人员活动情况均清晰可见。同时，借助视频会议与各级指挥中心联动交流，实现高空、地面全方位实时动态监视监测，大幅提高巡查效率。项目2合成孔径雷达任务1

合成孔径雷达简介合成孔径雷达（Synthetic

ApertureRadar，SAR）是一种工作在微波波段的主动式成像设备，它是二十世纪高新科技的产物，是利用合成孔径原理、脉冲压缩技术和信号处理方法，以真实的小孔径天线获得距离向和方位向双向高分辨率遥感成像的雷达系统，在成像雷达中占有绝对重要的地位。合成孔径雷达任务1

合成孔径雷达简介近年来由于超大规模数字集成电路的发展、高速数字芯片的出现以及先进的数字信号处理算法的发展，使得SAR具备全天候、全天时工作和实时处理信号的能力。SAR成像效果示意图全天时指的是SAR成像不依赖太阳光照，昼夜均可成像。任务1

合成孔径雷达简介可见光图像与SAR图像对比全天候指的是SAR成像受云、雨、雾等天气的影响小甚至不受影响，成像概率较高。它在不同频段、不同极化下均可得到目标的高分辨率雷达图像，为人们提供了非常有用的目标信息有着广泛的应用前景和发展潜力。已经被广泛应用于以下等领域：海洋监测灾害监测应急响应防卫应用边境巡逻军事侦察地理测绘农林普查任务1

合成孔径雷达简介高分辨率在这里包含两方面的含义：即高的方位向分辨率和足够高的距离向分辨率。它采用多普勒频移理论和雷达相干理论为基础的合成孔径技术来提高雷达的方位向分辨率；而距离向分辨率的提高则是通过脉冲压缩技术来实现的。1.合成孔径雷达概念解析合成孔径雷达是一种高分辨率相干成像雷达。我们可以通过以下四个方面来理解它的具体含义。任务1

合成孔径雷达简介（1）从合成孔径的角度：它利用载机平台带动天线运动，在不同位置上以脉冲重复频率（PRF）发射和接收信号，并把一系列回波信号存储并记录下来，然后作相干处理，就如同在所经过的一系列位置上，都有一个天线单元在同时发射和接收信号一样，这样就在平台所经过的路程上形成一个大尺寸的阵列天线，从而获得很窄的波束。如果脉冲重复频率达到一定程度（足够高），以致相邻的天线单元间首尾相接，则可看作形成了连续孔径天线（诚然这个大孔径天线要靠信号处理的方法合成）。任务1

合成孔径雷达简介（2）从多普勒频率分辨的角度：如果我们考察点目标在相参脉冲串中的相位历程，求出其多普勒频移，对于在同一波束、同一距离波门内但不同方位的点目标，由于其相对于雷达的径向速度不同而具有不同的多普勒频率，因此可以用频谱分析的方法将它们区分开。这种理解又被称为多普勒波束锐化。任务1

合成孔径雷达简介（3）从脉冲压缩的角度：对于机载正侧视测绘的雷达，地面上的点目标在波束扫描过的时间里，与雷达相对距离变化近似地符合二次多项式。点目标对应的横向回波为线性调频信号，该线性调频信号的调频斜率由发射信号的波长、目标与雷达的距离及载机的速度决定。对此线性调频信号进行匹配滤波及脉冲压缩处理，就可以获得比真实天线波束窄得多的方位分辨率。因此在SAR信号处理中，经常有纵向压缩、横向压缩的说法。任务1

合成孔径雷达简介（4）从光学全息照相的角度：如果将线性调频信号作为合成孔径雷达的发射信号，则一个点目标的回波在记录胶片上将呈现Fresnel衍射图，这点和点目标的光学全息图很相似。因此可以通过光学全息成像的步骤，来得到原目标的图像。这种与全息照相的相似性，启发了早期的研究者采用光学处理器来实现合成孔径雷达信号处理。以上几种说明虽然从不同的角度出发说明了合成孔径的概念，但都揭示了合成孔径雷达的本质特征，为深入理解合成孔径雷达的概念指明了方向。任务1

合成孔径雷达简介2.

国内从事合成孔径雷达研发的单位（1）电子科技大学。电子科技大学雷达成像研究室近几年一直在进行星载In

SAR三维成像的研究，并承担了国防科工委相关工程项目中的“三维SAR成像处理技术研究”。（3）国防科技大学。国防科学技术大学电子科学与工程学院承担了“十五”国防预研项目“无人机载超宽带合成孔径雷达技术”，以穿透叶簇对隐蔽目标高分辨成像探测为应用背景。（2）中科院电子所。近年来中国科学院电子研究所和航天工业总公司正在分别组织力量从事星载SAR系统的研究和研制工作（4）西安电子科技大学。西安电子科技大学电子对抗研究所一直从事SAR与ISAR的信号处理研究，实现并改进了各种数字成像算法。任务1

合成孔径雷达简介3.合成孔径雷达的发展趋势（1）多参数SAR系统SAR不同的极化方式能使被探测的地物具有不同的电磁响应，即具有不同的后向散射特性，地物层次变化对比亦不相同。因此，采用多极化方式，可以显著改善信号和图像的详细性和可靠性，再加上在不同频段和不同的视角下对地观测，就可以完整地定量分析地面目标的雷达散射特性。正是如此，多参数SAR系统必将会越来越受到重视。任务1

合成孔径雷达简介（2）聚束SAR聚束式工作模式，是指在SAR飞行过程中，通过调整天线波束的指向，使波束始终“聚焦”照射在同一目标区域。由于实行了“聚束”手段，增加了SAR在方位向的合成孔径时间，等效地增加了合成孔径的长度，根据SAR方位向的理论极限分辨率约为天线方位向尺寸的一半，由此可以提高SAR方位向的分辨率。显然，SAR以聚束模式工作时不能形成连续的地面观测带，但它获得的高方位分辨率在许多应用场合是非常有价值的。因此，聚束SAR技术应当得到重视。任务1

合成孔径雷达简介美国密执安环境研究所（ERIM）与空军共同开发的聚束SAR数据采集系统，可以在几百米到几千米区域范围，获得距离和方位分辨率均达到1

m的高分辨率图像。ERIM与海军联合开发的P-3A

SAR系统，方位分辨率达0.66

m。美国Norden公司研制的APG-76（V）雷达以聚束照射模式工作时，方位分辨率可以达到0.3m。SAR实现聚束模式工作，需要解决以下几项关键技术：天线波束控制、运动补偿和高分辨率成像处理算法等。任务1

合成孔径雷达简介（3）极化干涉SAR（POLINSAR）极化干涉SAR（Polarimetric

SAR

Interferometry）通过极化和干涉信息的有效组合，可以同时提取观测对象的空间三维结构特征信息和散射信息，为微波定量遥感、高精度数字高程信息和观测对象细微形变信息的提取提供了可能性。POLINSAR系统研制、数据处理技术和应用研究已成为国外SAR技术研究的热点。POLINSAR可应用于地表植被高度估计、高精度DEM提取、地物分类和参数反演、区域变化检测以及探地等方面。任务1

合成孔径雷达简介（4）合成孔径激光雷达（Synthetic

Aperture

Ladar）激光雷达作为一种高灵敏度雷达，不仅能探测和跟踪目标，获得目标方位、速度信息及普通雷达不能得到的其他信息，而且还能完成普通雷达不能完成的任务，如探测隐形飞机、潜艇、生化战剂等，因此它被广泛应用于航空遥感、大气监测、卫星探测、军事侦察等领域。但激光雷达也有波束窄、不适于大面积搜索等缺点，因此研究新体制的激光雷达具有很重要的意义。4.小型化成为星载合成孔径雷达发展的主要趋势随着战场环境的日益变化，大卫星逐步暴露出一些明显的弊端，主要体现为造价高昂、维护不便、应急发射困难、战术保障和快速反应能力有限等等。随着航天技术的发展，特别是轻型天线技术、集成电路技术和固态电子器件技术等的发展，大大降低了卫星的重量和体积，使性能高、体积小、重量轻和成本低的小星载合成孔径雷达卫星研制成为可能。任务1

合成孔径雷达简介任务1

合成孔径雷达简介一方面，集成电路和固态电子器件降低了中央电子设备的重量和体积，以可展开折叠网状天线技术和轻型相控阵天线技术为主的轻型天线技术的发展大大降低了天线的重量，大幅度降低了卫星有效载荷的重量，从而降低了卫星整体和需携带燃料的重量另一方面，高效率太阳能技术和电池技术的发展也相对降低了能源系统的重量，小卫星系统及其组网技术的发展改变了卫星的工作及使用模式，缩短了卫星系统有效载荷的工作时间，从而也减小了对能源系统的要求，进一步降低了卫星的重量和体积。5.性能技术指标不断提高高性能指标的图像始终是系统设计和研制的最终目的，高分辨率的SAR图像在军事上具有极其重要的应用价值，追求更高的分辨率一直是研制部门和用户努力的方向。更高的分辨率意味着更精确的目标分辨和识别能力、更准确的情报、更精确的地形数据。对军事用户来讲，总希望得到更高分辨率的SAR图像。任务1

合成孔径雷达简介任务1

合成孔径雷达简介除了分辨率指标外，其他的图像质量指标也同样重要。SAR卫星的图像质量指标在不断提高，SAR图像的目标定位精度越来越高。从SAR图像的定位原理讲，SAR图像的定位精度可做到与卫星的轨道精度在同一量级。定位精度与卫星姿态无关，从这一点讲，SAR卫星图像的定位精度优于可见光传感器卫星图像的定位精度。随着SAR图像在目标识别和民用应用越来越广，对SAR图像的定量遥感要求也越来越高，如今对SAR图像不仅要求其有高的空间分辨率，也要求有高的辐射精度。任务1

合成孔径雷达简介6.

多功能、多模式是未来星载SAR的主要特征今天的天基SAR，特别是星载SAR正向着多模式、多频、多极化和可变视角波束，并具有地面运动目标显示和地面高程测量功能的方向发展。多模式成像主要有条带、扫描（scanSAR）和聚束（spotlight）3种工作模式。扫描（scanSAR）工作模式要求波束在距离向的快速扫描，一般采用电扫描的方式。通过改变雷达收发的极化方式，可获得HH、VV、HV和VH（H为水平极化，V为垂直极化）不同极化的图像。不同频率下目标的散射特性不同，同时获取目标的多频信息，有助于目标分类与识别。欧洲的Terra-SAR就是X与L

两个频段，L频段的穿透性强。任务1

合成孔径雷达简介7.

雷达与可见光卫星的多星组网是主要的使用模式采取星座或星队侦察的方式可有效提高时间分辨率，多星组网提高侦察情报的时效性，既提高时间分辨率，将航天侦察的“盲区”降至最低。与可见光卫星配合使用可弥补可见光成像受气候条件限制导致的不足，并让SAR具有一定的穿透能力，揭露伪装的特点，使各种侦察卫星优势互补。任务1

合成孔径雷达简介8.分布SAR成为一种很有发展潜力的星载合成孔径雷达分布SAR并不是简单的卫星组网，它是利用2颗或多颗轨道具有相互关系的卫星配合工作，一颗卫星发射多颗卫星接收，或多颗卫星发射多颗卫星接收，实现单颗卫星不能实现的功能，或获得单颗卫星不能达到的技术指标。如实现干涉SAR成像、地面运动目标显示、增加成像带宽、提高SAR图像分辨率等。目前，加拿大和德国均已计划发射2颗分布式SAR（TanDEM）以实现高精度InSAR测量。9.

星载合成孔径雷达的干扰与反干扰成为电子战的重要内容星载合成孔径雷达成像卫星作为军事侦察卫星系统，必然会受到人为的电磁干扰影响，所以，研究军事侦察卫星系统的抗干扰能力，对提高星载合成孔径雷达的生存能力和增强其受干扰时的应用效果等具有重大的实用价值，深入研究SAR的抗干扰技术具有深远的战略意义。任务1

合成孔径雷达简介任务1

合成孔径雷达简介10.

军用和民用卫星的界线越来越不明显一般来讲，商业民用要求雷达卫星具有宽的测绘带宽和高精度的辐射定标，并具有中等分辨率的图像（一般低于5

m）。军事侦察在强调测绘带宽的同时，更强调高分辨率，分辨率一直是军事侦察最关键的技术指标，军用侦察卫星的图像分辨率一般应优于

1

m，相关国家在提高分辨率方面投入了大量的人力物力，不断改进分辨率指标。随着卫星技术的提高，工作模式的增多，卫星的功能和技术指标也不断提高，有些卫星虽然是商业民用卫星，也具有较高的军事应用价值任务2

合成孔径雷达分类一般情况下合成孔径雷达根据雷达载体的不同，可分为星载SAR、机载SAR和无人机载SAR等类型。根据SAR视角的不同，可以分为正侧视、斜视和前视等模式。根据SAR工作方式的不同，又可以分为条带式（Stripmap

SAR）、聚束（Spotli-ght

SAR）、扫描式（Scan

SAR）等。它们在技术上各具特点，应用上相辅相成。条带式SAR聚束式SAR扫描式SAR1.星载SAR和机载SAR发展情况目前世界上能够使用的星载和机载SAR系统共有28个。其中处于使用状态的星载SAR系统共有5个。而处于使用状态的机载SAR系统有23个。多数系统具有多种极化方式。最大分辨率30cm×30cm。最大传输数据率100

Mb/s。任务2

合成孔径雷达分类任务2

合成孔径雷达分类卫星SAR系统运行时间轨道高度/km波段（波长）/cm极化方式侧视角/

重复周期/d地面分辨率/m影像幅宽/km备注ALMAZ-I（俄罗斯）1988—1989300S波段10HH21～655～715～3030～45ERS-1/2（欧空局）1992—20001995—？790C波段5.7VV233，3525100JERS-1（日本）1992—1998568L波段23.5HH38442580RADARSAT（加拿大）1995—？790C波段5.6HH23～65248～3050～500多侧视角ENVISAT（欧空局）2002—？800C波段5.6HH/VV15～453525～100100～405多侧式多极化国际上已有的卫星SAR系统2.干涉合成孔径雷达InSAR（DINSAR）InSAR获取DEM技术的基本原理是利用具有干涉成像能力的两部SAR天线（或一部天线重复观测）来获取同一地区具有一定视角差的两幅具有相干性的单视复数图像，并由其干涉相位信息获取地表高程信息，从而重建地表的DEM。任务2

合成孔径雷达分类任务2

合成孔径雷达分类根据安装在平台上天线数目的多少和数据获取方式的不同，InSAR系统可分为双（多）天线系统和单天线系统。双（多）天线系统：在SAR平台上安置两（多）部天线，其中一部天线向地面发射雷达波，两（多）部天线同时接收地面的后向散射回波，

从而得到相应地区的两（多）幅SLC图像。优点：采用该方式可以同时获取同一地区的主、辅图像对，图像之间的相干性较好，有利于干涉处理和应用，不足：对硬件技术要求较高，成本较昂贵单天线系统：在SAR平台上安置一部天线，通过对同一地区的重复飞行进行观测，

得到测区两幅具有相干性的SLC图像。不足：由于两次成像之间具有一定的时间间隔，地面状况和散射特性可能已发生改变，并且难于保证合适的基线参数，因此与双（多）天线系统相比，该方式获取的图像之间的相干性较差。3.

MiniSARMiniSAR为轻小型设计，其安装简便，具有小型化、低功耗、重量轻、机动灵活、维护成本低等特点，可搭载于各种小型无人机平台。任务2

合成孔径雷达分类任务3

合成孔径雷达组成机载合成孔径雷达系统由机上设备与地面设备两部分组成，如图所示。合成孔径雷达系统组成任务3

合成孔径雷达组成雷达采取多功能一体化集成优化设计，可以采用吊舱形式安装，具体安装方式依据飞行平台具体确定。从结构上可分为以下两个部分：（1）天线及稳定平台。（2）综合电子设备。合成孔径雷达结构任务3

合成孔径雷达组成天线及稳定平台集成为一个独立结构单元，由天线、天线稳定平台组成。天线用于发射雷达探测信号和接收目标的反射信号。两副天线由一轻型杆刚性连接，轻型杆固定在天线稳定平台上。天线稳定平台用于保持机载SAR天线的指向稳定，隔离由于大气紊流造成的飞机颠簸，扫