無人機載荷與行業應用第四章 實時數據載荷目 錄

光電吊艙項目1項目2項目3

合成孔徑雷達

載荷數據鏈項目1光電吊艙任務1

光電吊艙簡介無人機系統利用搭載的高性能光電吊艙來增強對目標的運動、狀態監視能力。光電吊艙可見光傳感器分辨率較高，能對目標進行實時監測，其采集結果不但可以用于還原運動軌跡，還可以較為直觀地反映其目標狀態能在遠距離時提供可靠的跟蹤數據，在采集過程結束后可用于目標紅外輻射特性分析紅外傳感器任務2

光電吊艙分類1.

按功能分類（1）偵察光電吊艙。偵察光電吊艙用于從空中對地面進行大面積的快速偵察以發現地面、海面等位置的目標。對特定地區和目標進行詳察甚至識別和分辨地面、海面等目標，現已廣泛應用于無人機。（2）導航光電吊艙。導航光電吊艙用于在夜間和低能見度的氣象條件下，為飛行員在低空和超低空飛行以及起飛、著陸時觀察地形地貌、地面和機場跑道，以提供視頻圖像。特別是為直升機在低空和超低空飛行時賦予地形回避和地形跟隨的能力。任務2

光電吊艙分類目標指示吊艙用于對地面目標進行搜索、識別、跟蹤、激光測距、激光指示目標，包括在夜間和低能見度的氣象條件下，為飛行員提供地面目標的視頻圖像，滿足使用機載武器對地面、海面點目標進行精確打擊的作戰要求。（5）激光武器輸出光學吊艙。激光武器輸出光學吊艙包括光學系統和相應的穩定裝置，用于精確地對準目標和將激光器產生的高能激光束匯聚在目標上。因其重量大，一般在大型航空器上以轉塔的形式進行搭載，暫時還未在無人機上進行應用。（3）目標指示光電吊艙。

（4）光電對抗吊艙。光電對抗吊艙包括光電導彈逼近告警系統和紅外激光干擾系統，光電導彈逼近告警系統用于對來襲的紅外尋的制導的空空導彈、防空導彈進行警告，紅外激光干擾系統則用于瞄準來襲導彈發射中波紅外激光進行干擾，以使其失去目標。任務2

光電吊艙分類2.按結構分類（1）兩軸兩框架。光電載荷和陀螺儀安裝在俯仰軸上，吊艙通過方位環與載體相連接。陀螺感知光電載荷的角速度，將控制信號傳遞給力矩電機分別抵消俯仰和方位的運動耦合，保持光電載荷的慣性空間穩定。光電載荷將圖像數據傳遞給圖像處理單元，圖像處理單元得到目標運動信息，然后傳遞給控制器，最后將控制信號傳遞給力矩電機實現對目標的跟蹤控制。兩軸兩框架結構原理簡單，但也存在一定的問題。方位力矩電機是加載到U形支架的，而不是直接加載在被控制對象穩定臺體（光電載荷）上，它們之間的力矩關系能用余弦函數表達。任務2

光電吊艙分類雙軸光電吊艙當在進行俯仰大角度機動時，其余弦函數為一個較小值，這意味著方位力矩對被控對象穩定臺體的控制力矩減弱，甚至會失去吊艙的穩定控制。因此，當需要進行大角度機動的時候，就必須進行特殊的設計和控制策略，這往往會造成系統復雜性和成本的增加。（2）兩軸四框架在兩軸兩框架結構的基礎上，引入了新型的四框架結構。增加隨動環以限制U形支架的轉角范圍，避免出現載荷的俯仰和方位角度轉動，這樣就避免了方位力矩減弱的情況出現，同時，隨動環還可以滿足大角度機動要求。任務2

光電吊艙分類任務2

光電吊艙分類采用兩軸四框架結構可以克服兩框架結構的缺點。并具有以下優點：內部兩框架始終垂直，減小了幾何耦合，從而對干擾運動起到更佳的隔離效果。①內部兩框架始終垂直，可以消除大角度運動的框架自鎖現象。②可通過伺服回路的設計使載體運動對外部兩框架的耦合影響減小，使內部兩框架處于更好的穩定環境，有利于提高系統的穩定精度。③內外框架控制回路相互獨立，互不影響。④四框架穩定系統使用的內兩環、外兩環的力矩電機較兩框架結構的力矩電機所需的力矩更小，有利于系統帶寬的增加，從而提高系統精度。⑤任務2

光電吊艙分類三軸光電吊艙三軸光電吊艙是在雙軸的基礎上增加了滾轉軸，轉動視角更加靈活，雖能使相機始終保持正射位置，但同時也增加了設計難度。（3）三軸光電吊艙。三軸陀螺儀敏感軸正交可通過陀螺空間算法控制三個電機的轉速克服載體的擾動，提高三軸吊艙視軸慣性空間穩定性。并且可通過算法補償陀螺隨機漂移有效解決吊艙隨機運動問題。光電吊艙子系統分為三個組成部分：穩定平臺、光學成像傳感器及視頻處理單元，其系統框圖如圖所示。光電吊艙系統框圖任務3

光電吊艙組成光電吊艙子系統光學成像傳感器完成被動式可見光和非可見光的光譜成像。根據小型光學吊艙功能要求提供可見光和紅外成像，并完成視頻采集，壓縮及編碼。視頻處理單元將視頻數據與飛行自動駕駛儀數據一同封裝并輸出。根據地面控制站的指令進行視頻識別、鎖定并跟蹤，并將其伺服控制量指令發送至穩定平臺。穩定平臺的穩定對象是裝載在平臺上的光學載荷（光學成像傳感器），其實質穩定光學成像傳感器的瞄準線。根據設備功能及性能要求，提供兩軸（方位軸及俯仰軸）的穩定控制能力。同時可以實現對目標的跟蹤控制和手動搜索控制。任務3

光電吊艙組成光電吊艙子系統的三個組成單元之間的通信鏈路為網絡，其通信網絡鏈接如圖所示。光電吊艙通信鏈路圖任務3

光電吊艙組成光學成像傳感器和陀螺儀安裝在俯仰軸上，吊艙通過方位環與載體連接。穩定平臺結構方案任務3

光電吊艙組成陀螺儀測量光學成像傳感器瞄準線的角速度，將控制信號傳遞給力矩電機分別抵消俯仰和方位的運動耦合，保持光學成像傳感器瞄準線的慣性空間穩定。光學成像傳感器將視頻數據傳遞給視頻處理單元，視頻處理單元得到目標運動信息后，計算輸出電機控制量并傳遞給陀螺儀穩定控制跟蹤回路，并驅動力矩電機以實現穩定、跟蹤控制。任務3

光電吊艙組成1. 穩定平臺考慮到無人機載光電吊艙的使用環境，國內外穩定平臺的氣動外形一般有兩種：一種是叉形，另一種是柱形。叉形結構：優點：穩定平臺的質量小、內部空間利用率較高，對傳感器的質量、外形尺寸等要求相對寬松，可以實現更強的功能，擁有更高的性能。缺點：是氣動外形差，風阻力較大。這種結構的穩定平臺適用于中、低速飛機（速度小于200

km/h）。光電吊艙外形-叉形任務3

光電吊艙組成時內部空間的利用率也略低，裝載的傳感器必須進行小型化處理。光電吊艙外形-柱性柱形結構：優點：但是由于其氣動外形較好，風阻力較小，適用于高速飛機。缺點：柱形結構質量稍大，由于外框系統占據了較多的空間，在相同外形邊界條件下，它的臺體（球殼）尺寸比叉形結構的臺體尺寸要小一些，同任務3

光電吊艙組成視頻的采集與編碼、壓縮。采用視頻采集、編碼專用Soc處理器，通過視頻采集接口，完成視頻的采集，并采用H264/H265進行壓縮編碼，通過網絡將數據輸出。相機集成了采集接口、視頻編解碼、網絡等一系列功能，并且可實現低功耗運行，保證系統的實時性與功耗要求。系統光學成像2.光學成像傳感器光學變焦和數字變焦的全高清可見光攝像機氧化釩紅外熱成像攝像機為保證成像質量，紅外熱成像攝像機機芯采用有擋結構，可以實時校準紅外相機。任務3

光電吊艙組成視頻采集、編碼硬件用于實現系統電源管理、視頻采集與壓縮及網絡與串口通信功能。系統原理框圖如圖所示。視頻采集、編碼硬件原理框圖3.

視頻處理單元視頻處理單元：主要是完成圖像跟蹤、識別、計算等軟件功能，由于計算復雜度非常高，需要一個高性能的計算平臺。圖像處理單元：主要實現的軟件功能有區域掃描、手動搜索、自動跟蹤、電子變倍、預置位變倍、自動收放、目標位置解算等。任務3

光電吊艙組成任務4

光電吊艙功能與性能指標下面以某型光電吊艙為例說明光電吊艙的功能與性能指標。主要功能如下：①

視頻輸出：可切換輸出可見光視頻、紅外視頻。②

視頻疊加：實時輸出設備指向、狀態等信息。③

紅外特性解算：利用中波紅外采集的數據，對目標紅外輻射特性進行解算。④

目標搜索：在運動指令控制下做方位、俯仰轉動，完成對目標區域的搜索。任務4

光電吊艙功能與性能指標主要功能如下：⑤

目標跟蹤：根據指令完成對目標的跟蹤。⑥

視軸鎖定：在指令控制下將視軸保持在當前角度。⑦

地理跟蹤：根據外部指令，指向特定地理坐標。⑧

隨動引導：接收外部指令，將光電瞄準線轉動到指定角度。⑨

視軸穩定：隔離載體擾動，實現視軸穩定。⑩

自檢功能：可見光及紅外成像設備能進行自檢。任務4

光電吊艙功能與性能指標系統需求指標穩定平臺子系統運動范圍方位軸360

×n俯仰軸－130

～90

角、加速度角速度：≥60

/s角加速度：≥60

/s2穩定精度≤50

rad瞄準線角位置精度≤0.5

mrad（1

）RMS陀螺修正線零位校準、漂移修正角度控制位置控制模式，指令注入性能指標如表所示。某型光電吊艙性能指標任務4

光電吊艙功能與性能指標系統需求指標光學成像子系統可見光攝像機有效像素≥1

920×1

080幀率40～50

f/s50倍光學連續變焦水平視場角范圍：2.3

～63.7

自動對焦控制接口：TTL串行通信接口焦距范圍：4.2～210

mm自動調光紅外熱成像攝像機有效像素640×512工作波長8～13

m像元尺寸20

m焦距50

mm續表任務4

光電吊艙功能與性能指標系統需求指標光學成像子系統紅外熱成像攝像機視場角9.9

×12.4

4倍數字變焦NTED≤25mk（25

C）視頻處理子系統軟件功能區域掃描、手動搜索、自動跟蹤、電子變倍、預置位變倍、自動收放、目標位置視頻存儲存儲介質：SD卡，存儲最大容量128

GB視頻輸出格式高清數字TS流可見光控制接口串行通信接口（RS232）電氣及機械性能電壓工作電壓：DC

28

V溫度工作溫度：－20～＋55

C重量系統總重：≤2kg功耗平均功耗：≤38

W存儲溫度存儲溫度：－40

C～＋70

C平均維修時間≤30

min續表光電吊艙通過內部的紅外攝像機或者可見光攝像機獲取視頻數據，圖像數據處理單元接收光學相機的視頻數據及飛控導航子系統傳輸的狀態信息，經內部數據融合后，通過機載測控與信息傳輸子系統無線傳輸至地面測控與信息傳輸子系統，地面測控與信息傳輸子系統通過網絡將數據傳輸至地面站子系統，地面操作人員通過地面播放器可實時查看光電吊艙獲取的視頻數據。任務5

光電吊艙工作原理任務5

光電吊艙工作原理光電吊艙視頻數據傳輸原理框圖光電吊艙工作原理如圖所示：任務5

光電吊艙工作原理一般任務實施步驟光電吊艙工作原理如圖所示：任務5

光電吊艙工作原理航渡抵達任務區域后的系統工作和人機交互流程具體如下：①

區域覆蓋搜索：根據任務要求在地面指控終端軟件地圖界面上框選矩形區域作為任務區域，自動生成任務區域航線和光電吊艙控制指令，自動協調控制無人機和光電吊艙無遺漏地覆蓋任務區域。②

光電吊艙凝視觀察疑似目標：區域覆蓋搜索過程中發現疑似目標，操縱人員調整光電吊艙工作模式，光電吊艙持續凝視目標。任務執行標準流程任務5

光電吊艙工作原理③

無人機盤旋凝視觀察疑似目標：在光電吊艙凝視觀察疑似目標過程中，若操縱人員需要更長的時間觀察疑似目標，無人機導航模式切換至按照光電吊艙視場中心目標的坐標為原點自動建立盤旋飛行計劃，使得無人機環繞目標盤旋飛行。④

關閉凝視觀察：在光電吊艙凝視觀察疑似目標或無人機盤旋凝視觀察疑似目標過程中，若操縱人員解除疑似目標的嫌疑，則可以關閉凝視觀察功能，此時系統自動將無人機導航至區域覆蓋搜索因切換模式而中斷的航路點，從而繼續完成區域覆蓋搜索，以保證區域覆蓋搜索的完備性。航渡返航判據：根據任務要求和系統性能，區域覆蓋任務完成、返航能源不足和操縱人員主動取消任務三種情況下無人機會自動航渡返航。任務6

光電吊艙操作與數據處理1.

光電吊艙操控說明①

按下主電源按鈕（面板左上角PWR

ON/OFF按鈕），啟動地面站電源。②

按下計算機開關按鈕（PC

ON按鈕），啟動控制終端計算機電源。③

按下設備電源開關按鈕（面板右上角Power按鈕），啟動吊艙控制區電源。地面站示意圖任務6

光電吊艙操作與數據處理光電吊艙視頻計算機啟動完成后，打開計算機內的“縱橫鷹圖”軟件，地面站軟件的詳細使用方法可以參考縱橫鷹圖用戶手冊進行。根據控制需求手動操縱吊艙搖桿和鍵盤，對吊艙進行控制。按鍵、搖桿以及各接口的功能使用方法參見功能說明中的載荷控制搖桿和按鍵部分。任務6

光電吊艙操作與數據處理2.載荷控制搖桿的使用方法載荷控制搖桿用于手動控制吊艙的運動和變焦動作；同時，此搖桿也可以在吊艙處于自動路徑跟隨狀態時，對觀察位置進行調整。（1）搖桿左右搖動，控制吊艙航向向左或向右偏轉。（2）搖桿上下搖動，控制吊艙抬頭或低頭動作。（3）搖桿向左或向右旋轉，控制吊艙傳感器進行變焦動作。光電吊艙控制搖桿任務6

光電吊艙操作與數據處理手動速率模式與影像追蹤模式的控制。默認為速率模式，按下該鍵可鎖定畫面中央的紋理特征進行影像紋理追蹤。隨動功能。若已經處于紋理追蹤狀態，操縱搖桿移動中央十字標到需要更改的追蹤位置，按下該鍵可以將追蹤目標切換至十字光標所指向的位置，修改追蹤目標。3.載荷控制鍵盤的使用方法載荷控制鍵盤用于給吊艙發送控制指令以調整吊艙工作狀態。（1）MT/AT （2）FL （3）VM搖桿控制速率模式切換，默認為高速率控制模式，按下后可在低速、高速兩種模式中循環切換。用于手動操縱光電吊艙時的控制速率控制。任務6

光電吊艙操作與數據處理TV/IR：可見光、紅外傳感器主畫面切換。FOV＋：視場角＋，按下可使得視場角增大，傳感器焦距縮短。FOV－：視場角－，按下可使得視場角減小，傳感器焦距變長。CR＋：對比度＋，該功能用于調整增加熱成像傳感器輸出影像的對比度。CR－：對比度－，該功能用于調整減少熱成像傳感器輸出影像的對比度。ES：電子穩像功能的開關，按下可啟動電子穩像功能。此按鍵含復用功能、紅外擋板校正功能。OSD：畫面的OSD信息顯示開關，按下可關閉OSD數據顯示。任務6

光電吊艙操作與數據處理快照功能。按下一次將會自動保存一張按下瞬間的快照，同時保存的照片所指向的真實地面坐標數據；拍照進行時畫面會出現0.5s左右的白框提示，表示正在執行拍照動作。所拍攝的快照照片以及照片的坐標數據會保存在吊艙存儲卡內的“Photo”文件夾內。（11）Snap （12）B/W熱成像影像的黑熱、白熱模式的切換，按下可切換熱成像影像的黑熱、白熱顯示模式。（13）RTT-ARTT自動模式開關按鍵，用于啟動或關閉RTT自動模式（實時追蹤自動模式）。在目標已經被跟蹤之后，按下該按鍵可以啟動RTT自動模式，引導飛機追隨所跟蹤的目標進行飛行。注意事項：該功能必須在已經跟蹤了目標時才能啟動，否則按下按鍵無法啟動RTT自動模式。任務6

光電吊艙操作與數據處理注意事項：當使用“Pos-Renew”按鍵進行載機手動飛行引導時，載機將按照畫面中央十字光標指示的坐標位置自動規劃半徑為400m的盤旋飛行計劃（自動盤旋點為793#），飛行高度將保持原飛行高度不變。同時，畫面中央十字光標中的黃點將變為紫色2s，提示當前的自動追蹤盤旋坐標正在進行更新。（14）RTT-MRTT手動模式開關按鍵，用于啟動或關閉RTT手動模式（實時追蹤手動模式）。按下該按鍵后將啟動RTT手動模式；將光電吊艙畫面中央的十字光標，指向需要飛向的目標地面位置，使用吊艙控制鍵盤中的“Pos-Renew”按鍵，引導飛機飛向當前吊艙正在觀察的地面位置處進行盤旋飛行（要求光電吊艙所引導飛往的地面位置距離載機當前的坐標位置不大于3

000

m，可通過TGT標簽中的GDR數據確認）。任務6

光電吊艙操作與數據處理（15）POS-RenewRTT手動模式下更新飛機盤旋坐標的功能按鍵。在處于RTT手動模式時，將光電吊艙畫面中央的十字光標，指向需要飛向的目標地面位置，使用該按鍵，引導飛機飛向當前吊艙正在觀察的地面位置處進行盤旋飛行。注意事項：該按鍵僅在處于RTT手動模式時才有作用，其他狀態下按下該鍵無作用。光電吊艙控制鍵盤任務6

光電吊艙操作與數據處理4.

吊艙畫面及操作示意吊艙的畫面當中為顯示和標注有效的關鍵信息，添加有OSD信息顯示。吊艙畫面的OSD信息顯示任務6光電吊艙操作與數據處理OSD顯示信息被區分為三大塊內容，分別為“TGT”“ACFT”“GIMBAL”三大區塊。TGT表示畫面中央的目標信息，用于顯示解算出的中央目標的坐標以及斜距、地面距離等信息。ACFT顯示的是載機的飛行狀態信息，里面顯示了飛機當前的許多關鍵飛行信息，操作人員可通過直接觀察這些信息了解當前飛機的飛行狀態，而無須從左屏的地面站軟件中讀取這些信息。GIMBAL中顯示的是吊艙的相關信息，主要顯示當前吊艙的控制模式與多種功能的運行狀況，主要用于在吊艙控制時判定吊艙當前的工作狀態。任務6

光電吊艙操作與數據處理（1）TGT信息標簽TGT信息標簽① Lat：顯示的是當前畫面正中央十字光標位置的坐標的緯度值，N代表北緯，后方數據單位為度，以小數形式顯示；數據精度與后方所提供的HMSL（目標海拔高度）數據的精度有關。②

Lon：顯示的是當前畫面正中央十字光標位置的坐標的經度值，E代表東經，后方數據單位為度，以小數形式顯示；數據精度與后方所提供的HMSL（目標海拔高度）數據的精度有關。③

HMSL該處顯示的是指定的地面目標的海拔高度值。該值可通過地面站吊艙控制中的“視點海拔手動修正”或“視點海拔自動修正”（地面站帶有離線高程數據時才可使用）功能進行手動修正。該數據的準確度會影響到前方所給出的目標經緯度數據的準確性，若目標的地面海拔高度數據正確，則可以提高對視點目標坐標的解算精度。Range④ RMM （Measure

Mode）距離測量模式。該參數有RM與LRF兩種顯示狀態，分別代表“估距”與“激光測距”。顯示RE則代表距離測距模式為“估距”，距離計算采用的方法是根據所提供的目標的海拔高度與光電吊艙的姿態角數據解算出估測距離。任務6

光電吊艙操作與數據處理任務6

光電吊艙操作與數據處理⑤SLR（Slant

Range）斜線距離。該參數表示計算出來的飛機當前位置與所觀測到的目標位置間的斜線距離（直線距離），單位為米。該數據的準確性與所提供的目標海拔高度數據有關。⑥GDR（Ground

Range）地面距離。該參數表示計算出來的飛機當前的位置坐標與所觀測到的目標位置間的地面距離，單位為米。該數據的準確性與所提供的目標海拔高度數據有關。任務6

光電吊艙操作與數據處理⑦TMD（TargetMeasure

Direction）：測量所得的目標運動方向。該數據用于表示當前正在跟蹤的目標的運動方向。方向角度數據采用0～360

顯示的形式，正北為0

，順時針旋轉表示各航向角度。例如：90

代表正東，180

代表正南，270

代表正西。注意：該測量數據必須使用圖像跟蹤方式鎖定目標后才會進行計算顯示，若不使用吊艙跟蹤住目標，將不會計算顯示該數據。任務6

光電吊艙操作與數據處理⑧TMS（TargetMeasure

Speed）：測量所得的目標速度。該數據用于表示當前正在追蹤的目標的運動速度，速度數據單位為km/h。注意：該測量數據必須使用圖像跟蹤方式鎖定目標后才會進行計算顯示，

若不使用吊艙跟蹤住目標，將不會計算顯示該數據。任務6

光電吊艙操作與數據處理（1）ACFT信息標簽（Aircraft）ACFT信息標簽①

Lat：顯示當前載機的坐標的緯度值，N代表北緯，后方數據單位為度，以小數形式顯示。②

Lon：顯示當前載機的坐標的經度值，E代表東經，后方數據單位為度，以小數形式顯示。③

HMSL：顯示當前載機飛行的海拔高度值，括號內顯示數據為當前飛行器的指令高度數據，單位為米。④

TAS：顯示當前載機的飛行空速數據，括號內顯示數據為當前飛行器的指令空速數據，單位為m/s，保留一位小數顯示。任務6

光電吊艙操作與數據處理⑤

GS（Ground

Speed）：顯示當前載機的飛行地速數據，單位為m/s，保留一位小數顯示。⑥

WS（Wind

Speed）：風速數據，用于簡單表示當前載機飛行的空地速差值，為飛行中了解飛行器順逆風狀態提供參考。如若為負值則說明當前順風，地速高于空速；若為正值則說明逆風，空速高于空速。單位為m/s，保留一位小數顯示。⑦VS：顯示當前載機的飛行垂直速率數據，單位為m/s，保留一位小數顯示。若數據為正值則說明飛機正在以數據指示的速率上升高度，若數據為負值則說明飛機正在以數據指示的速率下降高度。注意：若該值持續低于0

m/s長達4s，則VS標簽會出現標紅提示，提示飛機正處于高度降低狀態。任務6

光電吊艙操作與數據處理⑧

Heading：顯示當前載機飛行的機頭航向數據，航向采用0～360

顯示的形式，正北為0

，順時針旋轉表示各航向角度。例如：90

代表正東，180

代表正南，270

代表正西。⑨

V-Dir：顯示當前載機飛行的GPS速度方向數據，采用0～360

顯示的形式。用于觀察飛行的實際速度方向。任務6

光電吊艙操作與數據處理⑩

AOS（Angle

ofsideslip）：側滑角。顯示當前載機的側滑角度，用于參考載機的飛行側滑角狀態。數據值為V-Dir與Heading數據的差值：若該值為負，則說明載機是左側滑狀態（機頭偏向速度方向右側，來流沖擊機身左側）；若該值為正，則說明載機是右側滑狀態（機頭偏向速度方向左側，來流沖擊機身右側）。注意：該值在航向處于360

時可能存在計算偏差，僅供參考。任務6

光電吊艙操作與數據處理。?

GPS：顯示當前載機的定位衛星數量，用于觀察載機的衛星定位狀況。注意：該值低于5時，GPS標簽將會標紅，警示GPS衛星數低，注意觀察。?Pdop：顯示當前載機衛星定位的pdop數據，用于觀察載機的衛星定位狀況注意：該值大于或等于3.0時，pdop標簽將會標紅，警示導航GPS已經切入備份狀態或已經丟失衛星，請參考進行故障排查。?H2H（Heading

To

Home）：返回起降點的航向，用于指示在當前位置下載機返回起降點的飛行航向，可作為在飛行時尋找起降點位置的參考。航向數據采用0～360

顯示的形式，正北為0

，順時針旋轉表示各航向角度。例如：90

代表正東，180

代表正南，270

代表正西。任務6

光電吊艙操作與數據處理?

D2H（Distance

To

Home）：返回起降點的距離，用于指示在當前位置下載機返回起降點所需飛行的直線距離，可用于在飛行時參考當前載機距離起降點的距離。距離單位為米。?FLT（Flight

Time）：飛行時間，用于指示當前載機本架次已經飛行的時間。采用××小時××分××秒的表示形式。?TWN（To

WaypointNumber）：飛往航路點編號。用于指示當前載機正在飛往的航點編號，只有航點編號數據，無單位。?AvV（Avionic

Voltage）：航電系統電壓（主電源電壓）。顯示當前載機飛行時的主電源電壓數據，用于了解飛行時的主電源電壓的變化情況。電動機可通過該數據觀察到巡航電池的電壓情況。任務6

光電吊艙操作與數據處理?

MoV（Motor

Voltage），旋翼電源電壓。顯示當前載機飛行時的旋翼電源的電壓數據。用于了解飛行時的旋翼電源的電壓變化情況。注意：當電壓過低時，MoV標簽會標紅警示，警示電壓低。?RPM：顯示當前載機飛行時的引擎轉速數據。用于了解飛行時的引擎轉速情況。若載機為電動機，則該數據將會一直為0。注意：該轉速值在低于1

400時會標紅提示，若出現標紅應注意及時檢查引擎可能的停車故障。?THR：顯示當前載機飛行時的油門數據。用于了解飛行時的飛行引擎負載情況。任務6

光電吊艙操作與數據處理狀態說明CLMB離地爬升狀態ACCL垂轉平加速狀態V2L垂轉平狀態FLY飛行狀態LAND著陸狀態DECL減速狀態L2V平轉垂狀態FNHR末端懸停狀態FNDC末端下降狀態?

APS（AutoPilot

Status）：自動駕駛系統工作狀態。用于表示自動駕駛儀當前的工作模式或工作狀態，便于操作人員參考、判斷當前載機的工作狀態。APS的狀態顯示有表所示的幾種。PS狀態表任務6

光電吊艙操作與數據處理ACFT信息標簽（3）GIMBAL信息標簽載機航向指示表盤：用于指示載機航向數據的可視化表盤，可快速參考載機航向。數據來源于ACFT標簽中的“Heading”數據。①

VER：顯示該吊艙的影像處理模塊的控制軟件版本。②

Power：顯示該吊艙的電源供電電壓數據。③

TV

FOV：顯示該吊艙可見光傳感器當前的視場角大小。④

IR

FOV：顯示該吊艙熱成像傳感器當前的視場角大小。任務6

光電吊艙操作與數據處理⑤

AZ：顯示該光電吊艙當前觀察的航向角數據（姿態角）；該數據指明光電吊艙當前所看的航向的角度值，航向角值以正北方向為0

，順時針方向旋轉，90

代表正東，180

代表正南，270

代表正西，以該標準表示航向。⑥

PI：顯示該光電吊艙當前觀察的俯仰角數據（姿態角）；該數據指明光電吊艙當前的觀察視線的對地俯仰角度。例如：0

代表視線與地平線平行，－90

代表視線與地平線垂直。任務6

光電吊艙操作與數據處理⑦

Pan：顯示該光電吊艙當前旋轉到的航向框架角數據，代表該光電吊艙當前的視線指向與機頭正前方的夾角。航向框架角定義與此前的AZ數據有所不同，是將機頭正前方定義為0

，順時針旋轉，90

代表當前光電吊艙的觀察方向為機身正右側，180

代表觀察方向為機身正后方，270

代表觀察方向為機身正左方。⑧

Tilt：顯示該光電吊艙當前旋轉到的俯仰框架角數據，代表該光電吊艙當前的視線指向與機身平面的俯仰方向夾角。俯仰框架角定義與此前的PI（姿態俯仰角）有所不同，是以機身平面為參考計算出的視線相對于機身平面的俯仰夾角。因此，當吊艙視線與機身平面平行時顯示為0

，當吊艙視線低頭向下與機身平面垂直時顯示為－90

。任務6

光電吊艙操作與數據處理狀態說明INIT初始化中，表示當前吊艙仍未通過自檢初始化RATE手動速率模式TRA目標跟蹤模式（紋理追蹤）A_RATE輔助速率模式GPS位置輔助模式Point定點隨動（自動控制），屬于飛控自動控制進行點觀察的一項功能Line路徑隨動（自動控制），屬于飛控自動控制進行路徑巡視的一項功能Lock歸零鎖定（航向、俯仰框架角歸零的一種鎖定模式）F_Lock框架角鎖定（飛控進行自動控制的一種功能，用于執行特定的觀察功能時使用）⑨

CTL

Mode：顯示該吊艙當前的控制模式。如表所示。吊艙工作模式任務6

光電吊艙操作與數據處理⑩

ES：電子穩像功能的狀態顯示。顯示為ON時，代表電子穩像功能已經開啟；顯示為OFF時，代表電子穩像功能已經關閉。?

RTT（Real

Time

Track）：實時追蹤功能。吊艙引導實時追蹤目標飛行功能狀態的顯示。該功能是一種吊艙與載機進行聯合飛行控制的高級功能，主要用于實現使用吊艙來引導載機對目標進行手動或自動的追隨飛行的功能。分別有Manual、Auto與OFF三種狀態；可通過吊艙控制按鍵中的“RTT-M”“RTT-A”按鍵進行啟動或關閉。任務6

光電吊艙操作與數據處理?

DEM：機載高程輔助數據支持功能的開關顯示。該功能可自動地對觀察點位置的地面高程進行確定，從而提高吊艙對地面目標的定位解算精度（使用高程數據進行地面高程解算輔助吊艙對地面目標位置的解算）。顯示為OFF時說明該功能已經關閉，顯示為ON時說明該功能已經開啟。該功能在機載DEM數據存在時默認為打開狀態。?

IR

Mode：顯示當前紅外影像的顯示模式（吊艙配置是雙光傳感器配置的情況下）。W/B表示為白熱模式；B/W表示為黑熱模式；P-C表示為偽彩模式。任務6

光電吊艙操作與數據處理?

SD：顯示吊艙內置的SD卡的狀態。若顯示為Norm則說明存儲卡已經正確掛載，并會在后方顯示可用容量；若顯示為ER則說明存儲卡錯誤，無法使用；若顯示UM則說明存儲卡未能成功掛載；若顯示為Non則說明未檢測到存儲卡，存儲卡損壞或未插入。?REC：顯示吊艙機載錄像功能的狀態。顯示為ON說明當前正在錄制影像，顯示為OFF說明已經停止錄制；錄制的影像會保存在機載SD卡中。每次飛機起飛時都會自動啟動錄制，降落后則自動停止錄制。任務6

光電吊艙操作與數據處理?

RC（Roll

Correction）：影像橫滾糾正功能的狀態顯示。當前有三種狀態顯示：OFF、ON、North。如果需要使用該功能則需從地面站軟件中的“任務設置”—“MG系列云臺控制”—“旋偏校正”功能中進行啟動或關閉，默認該功能是啟動（ON）狀態。各狀態的顯示含義如下：OFF：代表功能關閉。ON：表示橫滾糾正顯示模式，保持影像大小不變，自動旋轉橫滾影像，裁切掉超出屏幕范圍的影像。North：表示指北模式，影像將會自動按上方為北進行自動旋轉顯示，同時自動縮放影像，保持全畫面的顯示。任務6

光電吊艙操作與數據處理?

MTI（Motion

Target

Indicator）：運動目標指示器。該功能用于對畫面范圍內中的動態目標進行標注。有ON/OFF兩種狀態，因為受限于開發情況，該功能已經默認為關閉，暫無法使用，因此狀態默認顯示為OFF。任務6

光電吊艙操作與數據處理?AI-R（AI

Recognition）：AI識別輔助跟蹤功能狀態顯示。AI識別輔助跟蹤功能用于對特定目標（例如車輛、船舶）的跟蹤輔助，在識別到目標為特定種類時，可以標注出目標的具體類型，并增強對該類型目標的跟蹤穩定性，大大提高對該特定目標的捕獲跟蹤能力。車輛識別跟蹤任務6

光電吊艙操作與數據處理顯示為OFF狀態時說明該功能關閉。系統默認該功能啟動，且處于CAR狀態（車輛識別輔助跟蹤狀態）。該狀態用于顯示AI識別輔助跟蹤功能的開啟狀態，有CAR/OFF兩種狀態。顯示為CAR時表明車輛輔助識別功能已經開啟，若跟蹤的目標為車輛，將會自動識別目標并進行綠框標注（跟蹤框為綠色，同時上方標注識別出的車輛具體種類名稱）。若跟蹤時車輛出現被遮擋或干擾導致脫鎖的現象，會自動嘗試重新對目標進行捕獲，不易跟丟；同時，進行車輛跟蹤時，若對車輛進行捕獲跟蹤，會對操作的精度要求大大降低，無須準確指向車輛，只需模糊、大致地指向車輛，即可順利捕獲跟蹤，提高了使用便利性。任務6

光電吊艙操作與數據處理?Snap：快照計數，該狀態用于顯示本次飛行已經保存的快照張數。所拍攝的快照照片以及照片的坐標數據會保存在吊艙存儲卡內的“Photo”文件夾內。該快照功能可以通過吊艙控制鍵盤上的“Photo”按鍵進行啟動，按下一次將會自動保存一張按下瞬間的快照，同時保存照片所指向的真實地面坐標數據；拍照進行時畫面會出現0.5s左右的白框提示，表示正在執行拍照動作。任務6

光電吊艙操作與數據處理名稱具體功能視頻采集輸入支持高清、標清兩路udp視頻數據網絡采集處理視頻絡輸出支持高清、標清兩路H264編碼

MPEGTS封裝的視頻數據網絡發送通信控制支持RS232串口傳輸通信控制數據，用于實現圖像處理板與飛控之間的通信傳輸；支持網口傳輸通信控制數據，用于實現與圖像處理板與吊艙之間的通信傳輸視頻存儲支持64

G/128

G

Micro

SD；支持標清、高清兩路H264壓縮存儲；支持循環存儲；支持無SD卡警告及SD卡內存剩余提醒任務處理目標跟蹤、畫中畫、OSD顯示、隨動、旋偏糾正、增益＋、－、白熱/黑熱車輛檢測、紅外增強、紅外濾波、紅外亮度＋、－、電子放大、主輸出切換和實時拼圖、亮度實時調整、對比度實時調整、色調實時調整、飽和度實時調整、焦距實時調整、激光距離檢測數據處理的方式如表所示。數據處理的方式任務7

光電吊艙應用與案例1.光電吊艙主要的應用場景（1）可通過實時圖傳對地面情況進行偵察監控無人機可見光視頻監控作業圖（主要用于日間偵查監控）無人機熱成像視頻監控作業圖（主要用于夜間偵查監控）任務7

光電吊艙應用與案例（2）視頻疊加OSD信息，包含目標坐標信息、無人機系統狀態信息等，可根據客戶需求定制，輔助地面操作人員感知實時態勢。（3）可通過目標影像特征或目標坐標，鎖定目標并自動追蹤，通過目標定位算法，將目標定位精度控制在30

m左右，最大飛行速度達130km/s，即使違法車輛逃逸上了高速，無人機也不會跟丟。任務7

光電吊艙應用與案例（4）支持目標快照，可捕獲記錄目標照片和坐標，支持執法取證。目標快照功能示意圖任務7

光電吊艙應用與案例（5）AI目標識別，可自動識別區域內的車型，如汽車，卡車，公交車等，提升識別效率，減少偵查人力的投入。車型AI識別示意圖任務7光電吊艙應用與案例（6）基于SLAM核心技術的視頻關鍵幀快速拼接算法，提供POS數據作為輔助，輸出動態視頻關鍵幀拼接影像，可實時快速完成拼接，幫助監控中心人員獲得實時宏觀態勢感知，更好地支撐業務決策。視頻關鍵幀拼接效果示意圖任務7

光電吊艙應用與案例無人機視頻監控系統實際作業視頻畫面2.光電吊艙的具體應用案例（1）貴州“中國苗族姊妹節”安全保障任務為做好貴州苗族姊妹節節日期間的安保工作，保證活動安全有序地進行，使用無人機視頻監控系統執行巡航監控任務。無人機在離會場400m的高度盤旋監控會場，盤旋的半徑偏離會場600m，持續監控會場各大出入口、會場人員休息區等人員密集區域。同時也對周邊交通情況進行實時巡查，如遇突發交通事故等緊急事件，協調交警前往處理。任務7

光電吊艙應用與案例無人機視頻監控系統實際作業視頻畫面（2）貴州某高速公路巡檢利用無人機視頻監控系統對貴州某高速公路進行了巡查，此次巡查全程45

km，無人機往返飛行總里程近90

km，圖像實時傳輸距離30

km，打破了行業應用先例。無人機視頻監控系統全程實時回傳視頻圖像并推送至交警總隊指揮中心，并且保存所有巡檢歷史信息，形成巡檢信息數據庫。此次巡檢既是無人機應用于基礎設施維護的一次創新，也是一次對傳統領域信息化提升的過程。此次巡檢實現了該市重點區域完全覆蓋，達到快速反應、大面積感測、事前預防及實時災害調查救援的效果，徹底改變以往傳感器反饋以地面信息為主，空中信息為輔的局面。任務7

光電吊艙應用與案例（3）湖北省荊州市和安徽省淮河河道巡檢項目在河道巡檢方面，無人機視頻監控系統可對轄區河道進行定期的自動化巡檢，可對長距離、大范圍水域及周圍生態環境、排放情況、偷挖倒采（如非法采砂）等情況進行實時巡查，更好地幫助各級河長完成巡河工作，可對違法目標進行鎖定并自動跟蹤，實現“及時發現，及時處理”的任務目標，還可通過目標快照，實現執法取證。巡檢圖像信息還可以上傳至“全國河長制湖長制管理信息平臺”，及時對河流發展信息進行更新，實現區域內信息互通。任務7

光電吊艙應用與案例湖北荊州河道無人機視頻監控系統實際作業視頻畫面安徽淮河河道無人機視頻監控系統實際作業視頻畫面任務7

光電吊艙應用與案例通過無人機視頻監控系統對作業區管轄的高后果區進行日常巡檢，發現特殊情況及時預、報警，并可及時確定問題點，反饋至相關部門進行整改，降低管道故障率和失竊率，變故障處置為隱患控制。同時，還可及時檢查現場整改情況，評估整改效果，提升油田設施設備的巡檢力度與巡檢效果。無人機視頻監控系統實際作業視頻畫面（4）塔里木石油管線巡檢項目通過光電吊艙，可以掌握高后果區的動態信息，同時地面工作站根據航拍監控數據可以清晰查看實時狀態，定位事故點及事故類型，并可通過專用網絡回傳至指揮大廳。任務7

光電吊艙應用與案例無人機視頻監控系統實際作業視頻畫面（5）石嘴山煤礦區全天候執法監管使用無人機視頻監控系統，不僅可以巡視整個轄區，還能監控并記錄下進行非法盜竊活動的人員和設備設施的外形及位置，方便執法人員迅速進行執法活動。甲方使用無人機視頻監控系統進行空中巡查，礦區的整體面貌以及非法盜采區域清晰可見。同時，無人機視頻監控系統的實時監控圖像為工作人員尋找非法礦點提供了準確的信息資源。在明確據點精準定位的情況下聯合執法部門進行地面打擊，大大提高了行動的精準性，提升了工作效率，優化了資源配置。任務7

光電吊艙應用與案例無人機視頻監控系統實際作業視頻畫面（6）浙江全省海域禁漁期監視監測使用無人機視頻監控系統在岱衢洋產卵場開展巡查工作，更加高效地保證執法工作有序進行。無人機視頻監控系統集偵查、搜索、鎖定、跟蹤于一體，能在高溫、高鹽、高濕度環境下作業。無人機從拷門海塘附近起飛，到達20km外的海域后開始作業。工作人員通過搭載的光電吊艙，對保護區內的船只進行巡查監視，并將采集到的影像實時傳輸至指揮中心、省級應急監測指揮車。所回傳的畫面中貨船輪廓、船牌號碼、船上人員活動情況均清晰可見。同時，借助視頻會議與各級指揮中心聯動交流，實現高空、地面全方位實時動態監視監測，大幅提高巡查效率。項目2合成孔徑雷達任務1

合成孔徑雷達簡介合成孔徑雷達（Synthetic

ApertureRadar，SAR）是一種工作在微波波段的主動式成像設備，它是二十世紀高新科技的產物，是利用合成孔徑原理、脈沖壓縮技術和信號處理方法，以真實的小孔徑天線獲得距離向和方位向雙向高分辨率遙感成像的雷達系統，在成像雷達中占有絕對重要的地位。合成孔徑雷達任務1

合成孔徑雷達簡介近年來由于超大規模數字集成電路的發展、高速數字芯片的出現以及先進的數字信號處理算法的發展，使得SAR具備全天候、全天時工作和實時處理信號的能力。SAR成像效果示意圖全天時指的是SAR成像不依賴太陽光照，晝夜均可成像。任務1

合成孔徑雷達簡介可見光圖像與SAR圖像對比全天候指的是SAR成像受云、雨、霧等天氣的影響小甚至不受影響，成像概率較高。它在不同頻段、不同極化下均可得到目標的高分辨率雷達圖像，為人們提供了非常有用的目標信息有著廣泛的應用前景和發展潛力。已經被廣泛應用于以下等領域：海洋監測災害監測應急響應防衛應用邊境巡邏軍事偵察地理測繪農林普查任務1

合成孔徑雷達簡介高分辨率在這里包含兩方面的含義：即高的方位向分辨率和足夠高的距離向分辨率。它采用多普勒頻移理論和雷達相干理論為基礎的合成孔徑技術來提高雷達的方位向分辨率；而距離向分辨率的提高則是通過脈沖壓縮技術來實現的。1.合成孔徑雷達概念解析合成孔徑雷達是一種高分辨率相干成像雷達。我們可以通過以下四個方面來理解它的具體含義。任務1

合成孔徑雷達簡介（1）從合成孔徑的角度：它利用載機平臺帶動天線運動，在不同位置上以脈沖重復頻率（PRF）發射和接收信號，并把一系列回波信號存儲并記錄下來，然后作相干處理，就如同在所經過的一系列位置上，都有一個天線單元在同時發射和接收信號一樣，這樣就在平臺所經過的路程上形成一個大尺寸的陣列天線，從而獲得很窄的波束。如果脈沖重復頻率達到一定程度（足夠高），以致相鄰的天線單元間首尾相接，則可看作形成了連續孔徑天線（誠然這個大孔徑天線要靠信號處理的方法合成）。任務1

合成孔徑雷達簡介（2）從多普勒頻率分辨的角度：如果我們考察點目標在相參脈沖串中的相位歷程，求出其多普勒頻移，對于在同一波束、同一距離波門內但不同方位的點目標，由于其相對于雷達的徑向速度不同而具有不同的多普勒頻率，因此可以用頻譜分析的方法將它們區分開。這種理解又被稱為多普勒波束銳化。任務1

合成孔徑雷達簡介（3）從脈沖壓縮的角度：對于機載正側視測繪的雷達，地面上的點目標在波束掃描過的時間里，與雷達相對距離變化近似地符合二次多項式。點目標對應的橫向回波為線性調頻信號，該線性調頻信號的調頻斜率由發射信號的波長、目標與雷達的距離及載機的速度決定。對此線性調頻信號進行匹配濾波及脈沖壓縮處理，就可以獲得比真實天線波束窄得多的方位分辨率。因此在SAR信號處理中，經常有縱向壓縮、橫向壓縮的說法。任務1

合成孔徑雷達簡介（4）從光學全息照相的角度：如果將線性調頻信號作為合成孔徑雷達的發射信號，則一個點目標的回波在記錄膠片上將呈現Fresnel衍射圖，這點和點目標的光學全息圖很相似。因此可以通過光學全息成像的步驟，來得到原目標的圖像。這種與全息照相的相似性，啟發了早期的研究者采用光學處理器來實現合成孔徑雷達信號處理。以上幾種說明雖然從不同的角度出發說明了合成孔徑的概念，但都揭示了合成孔徑雷達的本質特征，為深入理解合成孔徑雷達的概念指明了方向。任務1

合成孔徑雷達簡介2.

國內從事合成孔徑雷達研發的單位（1）電子科技大學。電子科技大學雷達成像研究室近幾年一直在進行星載In

SAR三維成像的研究，并承擔了國防科工委相關工程項目中的“三維SAR成像處理技術研究”。（3）國防科技大學。國防科學技術大學電子科學與工程學院承擔了“十五”國防預研項目“無人機載超寬帶合成孔徑雷達技術”，以穿透葉簇對隱蔽目標高分辨成像探測為應用背景。（2）中科院電子所。近年來中國科學院電子研究所和航天工業總公司正在分別組織力量從事星載SAR系統的研究和研制工作（4）西安電子科技大學。西安電子科技大學電子對抗研究所一直從事SAR與ISAR的信號處理研究，實現并改進了各種數字成像算法。任務1

合成孔徑雷達簡介3.合成孔徑雷達的發展趨勢（1）多參數SAR系統SAR不同的極化方式能使被探測的地物具有不同的電磁響應，即具有不同的后向散射特性，地物層次變化對比亦不相同。因此，采用多極化方式，可以顯著改善信號和圖像的詳細性和可靠性，再加上在不同頻段和不同的視角下對地觀測，就可以完整地定量分析地面目標的雷達散射特性。正是如此，多參數SAR系統必將會越來越受到重視。任務1

合成孔徑雷達簡介（2）聚束SAR聚束式工作模式，是指在SAR飛行過程中，通過調整天線波束的指向，使波束始終“聚焦”照射在同一目標區域。由于實行了“聚束”手段，增加了SAR在方位向的合成孔徑時間，等效地增加了合成孔徑的長度，根據SAR方位向的理論極限分辨率約為天線方位向尺寸的一半，由此可以提高SAR方位向的分辨率。顯然，SAR以聚束模式工作時不能形成連續的地面觀測帶，但它獲得的高方位分辨率在許多應用場合是非常有價值的。因此，聚束SAR技術應當得到重視。任務1

合成孔徑雷達簡介美國密執安環境研究所（ERIM）與空軍共同開發的聚束SAR數據采集系統，可以在幾百米到幾千米區域范圍，獲得距離和方位分辨率均達到1

m的高分辨率圖像。ERIM與海軍聯合開發的P-3A

SAR系統，方位分辨率達0.66

m。美國Norden公司研制的APG-76（V）雷達以聚束照射模式工作時，方位分辨率可以達到0.3m。SAR實現聚束模式工作，需要解決以下幾項關鍵技術：天線波束控制、運動補償和高分辨率成像處理算法等。任務1

合成孔徑雷達簡介（3）極化干涉SAR（POLINSAR）極化干涉SAR（Polarimetric

SAR

Interferometry）通過極化和干涉信息的有效組合，可以同時提取觀測對象的空間三維結構特征信息和散射信息，為微波定量遙感、高精度數字高程信息和觀測對象細微形變信息的提取提供了可能性。POLINSAR系統研制、數據處理技術和應用研究已成為國外SAR技術研究的熱點。POLINSAR可應用于地表植被高度估計、高精度DEM提取、地物分類和參數反演、區域變化檢測以及探地等方面。任務1

合成孔徑雷達簡介（4）合成孔徑激光雷達（Synthetic

Aperture

Ladar）激光雷達作為一種高靈敏度雷達，不僅能探測和跟蹤目標，獲得目標方位、速度信息及普通雷達不能得到的其他信息，而且還能完成普通雷達不能完成的任務，如探測隱形飛機、潛艇、生化戰劑等，因此它被廣泛應用于航空遙感、大氣監測、衛星探測、軍事偵察等領域。但激光雷達也有波束窄、不適于大面積搜索等缺點，因此研究新體制的激光雷達具有很重要的意義。4.小型化成為星載合成孔徑雷達發展的主要趨勢隨著戰場環境的日益變化，大衛星逐步暴露出一些明顯的弊端，主要體現為造價高昂、維護不便、應急發射困難、戰術保障和快速反應能力有限等等。隨著航天技術的發展，特別是輕型天線技術、集成電路技術和固態電子器件技術等的發展，大大降低了衛星的重量和體積，使性能高、體積小、重量輕和成本低的小星載合成孔徑雷達衛星研制成為可能。任務1

合成孔徑雷達簡介任務1

合成孔徑雷達簡介一方面，集成電路和固態電子器件降低了中央電子設備的重量和體積，以可展開折疊網狀天線技術和輕型相控陣天線技術為主的輕型天線技術的發展大大降低了天線的重量，大幅度降低了衛星有效載荷的重量，從而降低了衛星整體和需攜帶燃料的重量另一方面，高效率太陽能技術和電池技術的發展也相對降低了能源系統的重量，小衛星系統及其組網技術的發展改變了衛星的工作及使用模式，縮短了衛星系統有效載荷的工作時間，從而也減小了對能源系統的要求，進一步降低了衛星的重量和體積。5.性能技術指標不斷提高高性能指標的圖像始終是系統設計和研制的最終目的，高分辨率的SAR圖像在軍事上具有極其重要的應用價值，追求更高的分辨率一直是研制部門和用戶努力的方向。更高的分辨率意味著更精確的目標分辨和識別能力、更準確的情報、更精確的地形數據。對軍事用戶來講，總希望得到更高分辨率的SAR圖像。任務1

合成孔徑雷達簡介任務1

合成孔徑雷達簡介除了分辨率指標外，其他的圖像質量指標也同樣重要。SAR衛星的圖像質量指標在不斷提高，SAR圖像的目標定位精度越來越高。從SAR圖像的定位原理講，SAR圖像的定位精度可做到與衛星的軌道精度在同一量級。定位精度與衛星姿態無關，從這一點講，SAR衛星圖像的定位精度優于可見光傳感器衛星圖像的定位精度。隨著SAR圖像在目標識別和民用應用越來越廣，對SAR圖像的定量遙感要求也越來越高，如今對SAR圖像不僅要求其有高的空間分辨率，也要求有高的輻射精度。任務1

合成孔徑雷達簡介6.

多功能、多模式是未來星載SAR的主要特征今天的天基SAR，特別是星載SAR正向著多模式、多頻、多極化和可變視角波束，并具有地面運動目標顯示和地面高程測量功能的方向發展。多模式成像主要有條帶、掃描（scanSAR）和聚束（spotlight）3種工作模式。掃描（scanSAR）工作模式要求波束在距離向的快速掃描，一般采用電掃描的方式。通過改變雷達收發的極化方式，可獲得HH、VV、HV和VH（H為水平極化，V為垂直極化）不同極化的圖像。不同頻率下目標的散射特性不同，同時獲取目標的多頻信息，有助于目標分類與識別。歐洲的Terra-SAR就是X與L

兩個頻段，L頻段的穿透性強。任務1

合成孔徑雷達簡介7.

雷達與可見光衛星的多星組網是主要的使用模式采取星座或星隊偵察的方式可有效提高時間分辨率，多星組網提高偵察情報的時效性，既提高時間分辨率，將航天偵察的“盲區”降至最低。與可見光衛星配合使用可彌補可見光成像受氣候條件限制導致的不足，并讓SAR具有一定的穿透能力，揭露偽裝的特點，使各種偵察衛星優勢互補。任務1

合成孔徑雷達簡介8.分布SAR成為一種很有發展潛力的星載合成孔徑雷達分布SAR并不是簡單的衛星組網，它是利用2顆或多顆軌道具有相互關系的衛星配合工作，一顆衛星發射多顆衛星接收，或多顆衛星發射多顆衛星接收，實現單顆衛星不能實現的功能，或獲得單顆衛星不能達到的技術指標。如實現干涉SAR成像、地面運動目標顯示、增加成像帶寬、提高SAR圖像分辨率等。目前，加拿大和德國均已計劃發射2顆分布式SAR（TanDEM）以實現高精度InSAR測量。9.

星載合成孔徑雷達的干擾與反干擾成為電子戰的重要內容星載合成孔徑雷達成像衛星作為軍事偵察衛星系統，必然會受到人為的電磁干擾影響，所以，研究軍事偵察衛星系統的抗干擾能力，對提高星載合成孔徑雷達的生存能力和增強其受干擾時的應用效果等具有重大的實用價值，深入研究SAR的抗干擾技術具有深遠的戰略意義。任務1

合成孔徑雷達簡介任務1

合成孔徑雷達簡介10.

軍用和民用衛星的界線越來越不明顯一般來講，商業民用要求雷達衛星具有寬的測繪帶寬和高精度的輻射定標，并具有中等分辨率的圖像（一般低于5

m）。軍事偵察在強調測繪帶寬的同時，更強調高分辨率，分辨率一直是軍事偵察最關鍵的技術指標，軍用偵察衛星的圖像分辨率一般應優于

1

m，相關國家在提高分辨率方面投入了大量的人力物力，不斷改進分辨率指標。隨著衛星技術的提高，工作模式的增多，衛星的功能和技術指標也不斷提高，有些衛星雖然是商業民用衛星，也具有較高的軍事應用價值任務2

合成孔徑雷達分類一般情況下合成孔徑雷達根據雷達載體的不同，可分為星載SAR、機載SAR和無人機載SAR等類型。根據SAR視角的不同，可以分為正側視、斜視和前視等模式。根據SAR工作方式的不同，又可以分為條帶式（Stripmap

SAR）、聚束（Spotli-ght

SAR）、掃描式（Scan

SAR）等。它們在技術上各具特點，應用上相輔相成。條帶式SAR聚束式SAR掃描式SAR1.星載SAR和機載SAR發展情況目前世界上能夠使用的星載和機載SAR系統共有28個。其中處于使用狀態的星載SAR系統共有5個。而處于使用狀態的機載SAR系統有23個。多數系統具有多種極化方式。最大分辨率30cm×30cm。最大傳輸數據率100

Mb/s。任務2

合成孔徑雷達分類任務2

合成孔徑雷達分類衛星SAR系統運行時間軌道高度/km波段（波長）/cm極化方式側視角/

重復周期/d地面分辨率/m影像幅寬/km備注ALMAZ-I（俄羅斯）1988—1989300S波段10HH21～655～715～3030～45ERS-1/2（歐空局）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多側視角ENVISAT（歐空局）2002—？800C波段5.6HH/VV15～453525～100100～405多側式多極化國際上已有的衛星SAR系統2.干涉合成孔徑雷達InSAR（DINSAR）InSAR獲取DEM技術的基本原理是利用具有干涉成像能力的兩部SAR天線（或一部天線重復觀測）來獲取同一地區具有一定視角差的兩幅具有相干性的單視復數圖像，并由其干涉相位信息獲取地表高程信息，從而重建地表的DEM。任務2

合成孔徑雷達分類任務2

合成孔徑雷達分類根據安裝在平臺上天線數目的多少和數據獲取方式的不同，InSAR系統可分為雙（多）天線系統和單天線系統。雙（多）天線系統：在SAR平臺上安置兩（多）部天線，其中一部天線向地面發射雷達波，兩（多）部天線同時接收地面的后向散射回波，

從而得到相應地區的兩（多）幅SLC圖像。優點：采用該方式可以同時獲取同一地區的主、輔圖像對，圖像之間的相干性較好，有利于干涉處理和應用，不足：對硬件技術要求較高，成本較昂貴單天線系統：在SAR平臺上安置一部天線，通過對同一地區的重復飛行進行觀測，

得到測區兩幅具有相干性的SLC圖像。不足：由于兩次成像之間具有一定的時間間隔，地面狀況和散射特性可能已發生改變，并且難于保證合適的基線參數，因此與雙（多）天線系統相比，該方式獲取的圖像之間的相干性較差。3.

MiniSARMiniSAR為輕小型設計，其安裝簡便，具有小型化、低功耗、重量輕、機動靈活、維護成本低等特點，可搭載于各種小型無人機平臺。任務2

合成孔徑雷達分類任務3

合成孔徑雷達組成機載合成孔徑雷達系統由機上設備與地面設備兩部分組成，如圖所示。合成孔徑雷達系統組成任務3

合成孔徑雷達組成雷達采取多功能一體化集成優化設計，可以采用吊艙形式安裝，具體安裝方式依據飛行平臺具體確定。從結構上可分為以下兩個部分：（1）天線及穩定平臺。（2）綜合電子設備。合成孔徑雷達結構任務3

合成孔徑雷達組成天線及穩定平臺集成為一個獨立結構單元，由天線、天線穩定平臺組成。天線用于發射雷達探測信號和接收目標的反射信號。兩副天線由一輕型桿剛性連接，輕型桿固定在天線穩定平臺上。天線穩定平臺用于保持機載SAR天線的指向穩定，隔離由于大氣紊流造成的飛機顛簸，掃