Kendi yaptığı Polarimetrik Sentetik Açıklıklı Radar drone'u

El yapımı polarimetrik sentetik açıklıklı radar drone'u

Giriş

• Yazar, çeşitli kendi yapımı radarlar geliştirdi ve yerde sentetik açıklıklı görüntüleme testleri gerçekleştirdi.
• Drone'a radar takarak havadan sentetik açıklıklı görüntüler yakalamak istedi.
• Geçmişte orta boy drone'ların fiyatı yüksekti, ancak son dönemde Çin üretimi FPV drone'ların fiyatı büyük ölçüde düştü.
• Yazar, düşük maliyetli Çin üretimi 7 inç FPV kiti ve küçük bir GPS+pusula modülü satın alarak hafif bir sentetik açıklıklı radar sistemi yapmak istiyor.

Sentetik açıklıklı görüntüleme

• Tek kanallı radar, yalnızca hedefin mesafesini ölçebilir ve açıyı algılayamaz.
• Birden fazla alıcı kanal doğrusal olarak dizildiğinde, sinyal hedefin açısına bağlı olarak biraz farklı mesafeler kat eder ve bu da faz değişimine yol açar.
• Sentetik açıklıklı radar, tek kanallı bir radarı drone'a monte edip uçuş sırasında ölçüm yaparak çok daha iyi açı çözünürlüğü sunan büyük bir sentetik açıklık oluşturabilir.

Radar tasarımı

• Radar tasarımının hedefi, FPV drone'a uyacak şekilde ve minimum bütçeyle (<500 EUR) en iyi görüntüleme performansını elde etmek.
• Drone'un küçük boyutu, radarın alabileceği maksimum boyutu sınırlar.
• Birden fazla radar mimarisi vardır ve FMCW radar kısa menzil ile yavaş hareket eden platformlar için avantajlıdır.

RF tasarımı

• FMCW radar, verici ve alıcı antenlerin aynı anda kullanılmasına izin vererek sinyal-gürültü oranını (SNR) iyileştirebilir.
• Verici ve alıcı antenlerin polarizasyonunu seçebilen bir polarizasyon anahtarı bulunur.
• Alınan güç; verici gücü, anten kazancı, dalga boyu, hedefin radar kesit alanı ve mesafe gibi etkenler dikkate alınarak hesaplanabilir.

Link budget

• Alınan güç; verici gücü, anten kazancı, dalga boyu, hedefin radar kesit alanı ve mesafe gibi etkenler dikkate alınarak hesaplanır.
• Sentetik açıklık, hareket sırasında birden fazla darbe gönderilerek oluşturulur ve bu da sinyal-gürültü oranını artırır.

Darbe tekrarlama frekansı

• Radar görüntüsü oluşturma, alınan sinyalin faz bilgisine dayanır.
• Maksimum faz farkının 180 dereceyi aşmaması gerekir; bu durum, ölçüm aralığı çeyrek dalga boyundan büyük olduğunda ortaya çıkabilir.

Gerekli ADC örnekleme frekansı

• FMCW radar, alınan sinyali iletim taramasının bir kopyasıyla karıştırarak mikser çıkışında sinüzoidal bir sinyal üretir.
• Gerekli ADC örnekleme hızı, maksimum hedef mesafesi ve RF bant genişliğine göre hesaplanabilir.

FPGA

• FPGA, veri miktarını ve tarama üretiminin sıkı zamanlama gereksinimlerini karşılamak için gereklidir.
• FPGA fabric ile çift çekirdekli ARM işlemciyi birleştiren Zynq 7020 FPGA kullanılır.

PCB

• PCB 6 katmanlı olarak tasarlandı ve mümkün olduğunca küçük tutuldu.
• Drone'un bataryasına doğrudan bağlanabilecek şekilde tasarlandı.

Drone elektroniği

• Drone kitine dahil edilen uçuş kontrolcüsü Speedybee F405 V3.
• Otonom uçuş desteği için ArduPilot yazılımı kullanılıyor.

Anten

• Antenin hüzme genişliği ne kadar büyükse, SAR görüntüsünün çözünürlüğü o kadar artar.
• Drone SAR uygulamalarında anten boyutu sınırlı olduğundan, büyük bir anteni drone'a monte etmek zordur.
• Yığılmış patch anten kullanılarak çift polarizasyon, geniş bant genişliği ve yüksek kazanç sağlanır.

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

• Son dönemde küçük FPV dronların fiyatı epey düştü. Çin'de batarya ve RC kontrolcü hariç, 5 inç ve 7 inç pervaneli quadcopter'lar yaklaşık 100 avroya alınabiliyor

  • Küçük boyutlarına rağmen yaklaşık 1 kg'dan fazla yük kaldırabiliyorlar; bu da küçük bir radar için yeterli
  • Fiyatların düşmesinin nedeni, Çin'in bunları Ukrayna'daki her iki tarafa da büyük miktarlarda satması. Çin ölçek ekonomisinden kâr ediyor ve Rusya ile Ukrayna ayda yaklaşık 100.000 drone tüketiyor. Parçaların çoğu Çin'den tedarik ediliyor

• Bir DIY meraklısı olarak, Henrik'in sinyal işleme, donanım, GPU hızlandırma ve algoritma optimizasyonu gibi karmaşık kısımları ne kadar iyi hayata geçirdiğine hayran kaldım. Keşke HN topluluğunda böyle olağanüstü başarılar için bir ödül olsa

• SAR algoritmasının açıklandığını ilk kez görüyorum. Şimdiye kadar gördüğüm SAR projeleri bu kısmı geçiştiriyordu

  • Başka kaynak görmüş olan var mı merak ediyorum. Bağlantısı verilen makaleyi anlamaya çalışacağım
  • Görünüşe göre konum sorunları büyük ölçüde otomatik odaklama ile çözülebiliyor. Bunu da ilk kez görüyorum

• Çok daha pahalı sistemlerden çıkan birçok SAR görüntüsü gördüm ama bu kadar iyi görüntüler görmedim. Gerçekten inanılmaz bir iş

• Sadece upvote vermek bu çalışmanın değerini ifade etmeye yetmiyor. Gerçekten inanılmaz bir yazı. Teşekkürler

• Hacker News okumamın nedeni tam olarak bu

  • Her ay çıkan yeni bir makale, banliyö füze savunma sistemimi geliştirmeme ve komşularımın köpeklerini çimime getirmemesini sağlamama yardımcı oluyor
  • Roketimin doğru suçluyu bulmasını sağlamak için komşularımı arazi olarak haritalamak hep zordu. Artık drone kullanabilirim
  • Bu, füzeleri olan bir savunma sistemi; füzelere karşı bir savunma sistemi değil. O aptalca olurdu

• Gerçekten inanılmaz bir proje. Harika bir proje yapmak için gereken teknolojilerin müthiş bir sentezi. Hayran kaldım

• Eğer 100 metrelik bir antene ihtiyaç varsa, birkaç drone kullanıp 100 metrelik parabolik bir yörüngeyi ayarlayarak buna yakın bir şey elde etmek mümkün olur mu?

• Bu proje geceleri bile ağaçların arkasındaki Rusları görebilir gibi duruyor

  • Yakında Çin dronları Avrupa şehirlerine saldırıp 7/24 sivilleri avlayabilecek mi?

• Gerçekten etkileyici bir proje ve harika sonuçlar. HN'de paylaştığın için teşekkürler