Drone Polarimetric Synthetic Aperture Radar Buatan Sendiri

Drone radar apertur sintetis polimetrik rakitan sendiri

Pengantar

• Penulis telah membuat beberapa radar rakitan sendiri dan melakukan uji pencitraan apertur sintetis di darat.
• Ia ingin memasang radar pada drone untuk menangkap citra apertur sintetis dari udara.
• Di masa lalu, harga drone ukuran menengah cukup tinggi, tetapi belakangan ini harga drone FPV buatan Tiongkok turun drastis.
• Penulis membeli kit FPV 7 inci buatan Tiongkok yang murah serta modul GPS+kompas kecil untuk membuat sistem radar apertur sintetis yang ringan.

Pencitraan apertur sintetis

• Radar kanal tunggal hanya dapat mengukur jarak ke target dan tidak dapat mendeteksi sudutnya.
• Jika beberapa kanal penerima disusun secara linear, sinyal akan menempuh jarak yang sedikit berbeda tergantung sudut target, sehingga menimbulkan perubahan fase.
• Synthetic aperture radar dapat membuat apertur sintetis yang besar dengan memasang radar kanal tunggal pada drone dan melakukan pengukuran selama penerbangan, sehingga memberikan resolusi sudut yang sangat baik.

Desain radar

• Tujuan desain radar adalah menyesuaikannya dengan drone FPV dan mendapatkan performa pencitraan terbaik dengan anggaran minimum (<500 EUR).
• Karena ukuran drone kecil, ukuran maksimum radar menjadi terbatas.
• Ada berbagai arsitektur radar, dan radar FMCW menguntungkan untuk jarak dekat serta platform yang bergerak lambat.

Desain RF

• Radar FMCW dapat menggunakan antena pemancar dan penerima secara bersamaan sehingga rasio signal-to-noise (SNR) dapat ditingkatkan.
• Terdapat sakelar polarisasi yang memungkinkan pemilihan polarisasi antena pemancar dan penerima.
• Daya terima dapat dihitung dengan mempertimbangkan daya pancar, gain antena, panjang gelombang, radar cross section target, jarak, dan faktor lainnya.

Anggaran link

• Daya terima dihitung dengan mempertimbangkan daya pancar, gain antena, panjang gelombang, radar cross section target, jarak, dan faktor lainnya.
• Apertur sintetis dibentuk dengan memancarkan banyak pulsa selama pergerakan, yang meningkatkan rasio signal-to-noise.

Frekuensi pengulangan pulsa

• Pembentukan citra radar didasarkan pada informasi fase dari sinyal yang diterima.
• Perbedaan fase maksimum tidak boleh melebihi 180 derajat, yang dapat terjadi ketika interval pengukuran melebihi 1/4 panjang gelombang.

Frekuensi sampling ADC yang diperlukan

• Radar FMCW mencampurkan sinyal terima dengan salinan sweep transmisi untuk menghasilkan sinyal sinus pada keluaran mixer.
• Laju sampling ADC yang diperlukan dapat dihitung berdasarkan jarak target maksimum dan bandwidth RF.

FPGA

• FPGA diperlukan untuk menangani volume data dan kebutuhan timing yang ketat dalam pembuatan sweep.
• Zynq 7020 FPGA digunakan untuk menggabungkan fabric FPGA dengan prosesor ARM dual-core.

PCB

• PCB dirancang dengan 6 lapisan dan dibuat sekecil mungkin.
• PCB dirancang agar dapat dihubungkan langsung ke baterai drone.

Elektronik drone

• Flight controller yang disertakan dalam kit drone adalah Speedybee F405 V3.
• Perangkat lunak ArduPilot digunakan untuk mendukung penerbangan otonom.

Antena

• Semakin lebar beamwidth antena, semakin baik resolusi citra SAR.
• Dalam kasus drone SAR, ukuran antena terbatas sehingga sulit memasang antena besar pada drone.
• Antena patch bertumpuk digunakan untuk menyediakan polarisasi ganda, bandwidth lebar, dan gain tinggi.

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Belakangan ini harga drone FPV kecil turun banyak. Dari Tiongkok, orang bisa membeli quadcopter baling-baling 5 inci dan 7 inci dengan harga sekitar 100 euro, tidak termasuk baterai dan kontroler RC

  • Meski ukurannya kecil, drone ini tetap bisa mengangkat muatan lebih dari sekitar 1 kg, jadi cukup untuk radar kecil
  • Alasan turunnya harga adalah karena Tiongkok menjualnya dalam jumlah besar ke kedua pihak di Ukraina. Tiongkok mendapat keuntungan dari skala ekonomi, dan Rusia serta Ukraina menghabiskan sekitar 100.000 drone per bulan. Sebagian besar komponennya dipasok dari Tiongkok

• Sebagai seorang DIYer, saya kagum melihat betapa baiknya Henrik mengimplementasikan bagian-bagian rumit seperti pemrosesan sinyal, perangkat keras, akselerasi GPU, dan optimasi algoritme. Andai komunitas HN punya penghargaan untuk pencapaian luar biasa seperti ini

• Ini pertama kalinya saya melihat algoritme SAR dijelaskan. Proyek-proyek SAR lain yang pernah saya lihat sejauh ini biasanya melewati bagian ini begitu saja

  • Saya penasaran apakah ada yang pernah melihat materi lain soal ini. Saya berencana mencoba mencerna makalah yang ditautkan
  • Sepertinya masalah posisi bisa banyak diselesaikan dengan autofokus. Ini juga pertama kalinya saya melihat bagian itu

• Saya sudah melihat banyak gambar SAR dari sistem yang jauh lebih mahal, tetapi belum pernah melihat gambar sebagus ini. Benar-benar pekerjaan yang luar biasa

• Upvote saja tidak cukup untuk mengungkapkan nilai dari pekerjaan ini. Tulisan yang benar-benar luar biasa. Terima kasih

• Inilah alasan saya membaca Hacker News

  • Setiap bulan ada artikel baru yang membantu meningkatkan sistem pertahanan rudal pinggiran kota saya, dan memastikan para tetangga tidak membawa anjing mereka ke halaman rumput saya
  • Memetakan tetangga saya secara topografis agar roket saya bisa menemukan penjahat yang tepat selalu menjadi tantangan. Sekarang saya bisa menggunakan drone
  • Ini adalah sistem pertahanan dengan rudal, bukan sistem pertahanan terhadap rudal. Itu konyol

• Proyek yang benar-benar luar biasa. Ini adalah perpaduan teknologi yang hebat untuk membuat proyek yang keren. Saya sangat terkesan

• Jika membutuhkan antena 100 meter, mungkinkah menggunakan beberapa drone untuk mendekati bentuk lintasan parabola 100 meter?

• Proyek ini akan bisa melihat orang Rusia yang berada di balik pepohonan bahkan pada malam hari

  • Apakah sebentar lagi drone Tiongkok akan bisa menyerang kota-kota Eropa dan memburu warga sipil 24/7?

• Proyek yang sangat mengesankan dan hasil yang luar biasa. Terima kasih sudah membagikannya di HN