無人機載SAR可用于 “啞彈”及“地雷” 探測！

1、引言

現代靶場驗證炮彈的性能時需要在靶場確定的區域內進行試驗，試驗時發射的炮彈未立即爆炸的彈頭就稱作啞彈，戰爭年代發射或者投射的炮彈以及掩埋的地雷作為戰爭遺留的危險爆炸物都稱作啞彈。這些啞彈的存在對人員安全、社會穩定和經濟發展構成了嚴重威脅。傳統的啞彈或地雷探測方法，如人工搜索、金屬探測器等，存在效率低、危險性高、易受地形和植被干擾等缺點。隨著無人機技術的快速發展，無人機載SAR（合成孔徑雷達）技術在啞彈或者地雷探測中展現出巨大的潛力。這里將詳細探討無人機載SAR在啞彈或者地雷探測中的應用。

2、SAR的技術原理

SAR是一種主動式的對地觀測系統，它利用合成孔徑原理、脈沖壓縮技術和信號處理技術，獲得方位向的高分辨率。SAR系統通過發射微波脈沖，并接收地面目標反射的回波信號，通過處理和分析這些信號，生成高分辨率的雷達圖像。SAR的工作波長較長，因此不易受云霧和光照條件的影響，具有全天時、全天候的工作能力。

合成孔徑原理是SAR技術的核心。SAR系統利用雷達天線在飛行過程中的相對運動，通過記錄每個位置接收到的回波信號及其對應的位置信息，合成一個等效的大型虛擬孔徑，從而提高雷達的橫向分辨率。

3、無人機載微型SAR的系統構成

無人機載微型SAR系統通常由無人機平臺、SAR雷達系統、數據采集、存儲或者傳輸與處理系統等部分組成。

（1）無人機（及其他無人飛行器）平臺：無人機作為SAR雷達系統的搭載飛行器，具有高度的靈活性和機動性。無人機可以根據任務需求進行飛行高度、速度和航跡的規劃，確保SAR雷達系統能夠獲取高質量的地面目標圖像。

（2）SAR雷達系統：SAR雷達系統是無人機載SAR系統的核心部分，它負責發射微波脈沖并接收地面目標反射的回波信號。SAR雷達系統通常包括發射機、接收機、天線、信號處理單元等部分。發射機負責產生微波脈沖，并通過天線發射到地面目標；接收機負責接收地面目標反射的回波信號，并進行放大和預處理；天線用于發射和接收微波信號；信號處理單元則負責處理和分析接收到的回波信號，生成高分辨率的雷達圖像。

（3）數據傳輸與處理系統：數據傳輸與處理系統負責將SAR雷達系統獲取的數據進行傳輸和處理。數據傳輸部分通常包括無線傳輸設備和數據存儲設備，用于將SAR雷達系統獲取的數據實時傳輸到地面站或數據中心；數據處理部分則負責對接收到的數據進行處理和分析，包括圖像增強、目標檢測、分類和識別等步驟，以提取出地雷等潛在威脅的信息。

4、無人機載p波段SAR在啞彈或者地雷探測中的應用

（1）雷達圖像獲取與處理

無人機載p波段SAR具有很強的穿透性（最深可以達到1m），由于其穿透性強，可以探測到埋在地下的啞彈或者地雷獲取高質量的雷達圖像。這通常需要在無人機平臺上安裝高分辨率的p波段SAR雷達系統，并根據任務需求進行飛行高度、速度和航跡的規劃。在飛行過程中，SAR雷達系統發射微波脈沖并接收地面目標反射的回波信號，通過處理和分析這些信號，生成高分辨率的雷達圖像。

獲取雷達圖像后，需要進行圖像增強和目標檢測等處理步驟。圖像增強可以提高雷達圖像的清晰度和對比度，使啞彈或者地雷等潛在威脅更容易被識別。目標檢測則是利用圖像處理算法對雷達圖像進行分析，以提取出疑似地雷的目標。

（2）啞彈或者地雷特征提取與分類

在目標檢測的基礎上，需要對疑似啞彈或者地雷的目標進行特征提取和分類。啞彈或者地雷的特征通常包括形狀、大小、材質、回波強度等。通過對這些特征的分析和比較，可以進一步確認疑似啞彈或者地雷是否為真實的啞彈或者地雷。

分類方法通常包括基于規則的方法和基于機器學習的方法。基于規則的方法是根據地啞彈或者雷的已知特征制定一系列規則，通過匹配規則來確認疑似啞彈或者地雷是否為真實的啞彈或者地雷。基于機器學習的方法則是利用機器學習算法對大量已知啞彈或者地雷和非啞彈或者地雷樣本進行學習，以建立分類模型。然后，利用該模型對疑似啞彈或者地雷進行分類和識別。

（3）啞彈或者地雷位置確定與精度評估

在確認疑似啞彈或者地雷為真實的目標后，需要確定其位置并進行精度評估。位置確定通常是通過測量雷達圖像中啞彈或者地雷的坐標來實現的。精度評估則是通過比較雷達圖像中目標的位置與實際位置之間的差異來評估探測結果的準確性。

為了提高探測結果的精度，可以采取多種措施。例如，優化p波段SAR雷達系統的參數設置，如發射功率、接收靈敏度、天線方向性等；改進圖像處理算法，以提高目標檢測和分類的準確性；增加探測次數和角度，以獲取更多的信息來驗證探測結果。

四、無人機載SAR在地雷探測中的實際應用效果

（4）植被、復雜地形及環境干擾的克服

啞彈或者額地雷通常被埋設在復雜地形和植被覆蓋的區域中，這給探測工作帶來了很大的挑戰。傳統的地雷探測方法，如人工搜索、金屬探測器等，在這些區域中容易受到地形和植被的干擾，導致探測效率低下和準確性不高。

然而，無人機載SAR技術具有穿透云層、植被覆蓋等復雜地形的能力，能夠在這些區域中獲取高質量的雷達圖像。通過對雷達圖像的處理和分析，可以提取出啞彈或者地雷等潛在威脅的信息，從而克服復雜地形和植被干擾的影響。這使得無人機載SAR技術在啞彈或者地雷探測中具有更廣泛的應用前景。