大挑答辯課件

1、基于sar成像技術(shù)的非法無人機防御系統(tǒng)IFODS第十五屆 “挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品工作背景測試結(jié)果與分析創(chuàng)新點描述總結(jié)與展望IFODS01 工作背景 工作背景無人機發(fā)展現(xiàn)狀Part11無人機市場迅猛發(fā)展民用無人機：98.6%民用無人機市場巨大 工作背景無人機造成危害Part11 隨著無人機市場的蓬勃興起，無人機“黑飛”事件也被不斷曝光，甚至一些國家的總統(tǒng)府、首相府這些戒備森嚴的“禁飛區(qū)”，也屢屢遭遇“黑飛”。專業(yè)人士估計經(jīng)濟損失至少達到七十萬元。同時一旦產(chǎn)生碰撞，其危害更是難以估量。無人機黑飛現(xiàn)象無人管制，十分嚴重。 工作背景反無人機產(chǎn)品調(diào)研Part11 隨著無人機市場的蓬勃興起，無人

2、機“黑飛”事件也被不斷曝光，甚至一些國家的總統(tǒng)府、首相府這些戒備森嚴的“禁飛區(qū)”，也屢屢遭遇“黑飛”。反無人機產(chǎn)品設(shè)計思路缺點激光技術(shù)利用精密激光將無人機任意部位燒出一個洞，使其從空中墜落功耗過高，需人工瞄準，體積大,價格高昂聲波技術(shù)利用外部聲波使無人機的陀螺儀發(fā)生共振，從而擾亂無人機的平穩(wěn)飛行。需要分貝高(140dB），實用性低，聲波衰減快，防御范圍?。?0m）AUDS系統(tǒng)集成了電子掃描防空雷達，光電指示器、可見光/紅外相機和目標跟蹤軟件以及定向射頻抑制/干擾系統(tǒng)造價高（售價達100萬英鎊），體積較大，所用相控陣雷達復雜度過高。市場現(xiàn)有產(chǎn)品調(diào)研：體積巨大，造價高昂，功耗大，無法適用民用市場。

3、 工作背景本作品設(shè)計思路Part11 隨著無人機市場的蓬勃興起，無人機“黑飛”事件也被不斷曝光，甚至一些國家的總統(tǒng)府、首相府這些戒備森嚴的“禁飛區(qū)”，也屢屢遭遇“黑飛”。針對上述問題，我們的設(shè)計思路是：通過機械旋轉(zhuǎn)掃描并引入合成孔徑雷達成像方法實現(xiàn)對全方位多目標的檢測與跟蹤本作品采用新的體系結(jié)構(gòu)，滿足機場安防的需求，結(jié)構(gòu)緊湊、功能優(yōu)秀同時價格、體積大幅度下降。成本：11萬 占地面積：0.1平方米檢測范圍：0-1000mIFODS02 創(chuàng)新點描述Part 23創(chuàng)新點描述4以轉(zhuǎn)臺為載體的毫米波雷達防御系統(tǒng)構(gòu)架提出以轉(zhuǎn)臺為載體的毫米波雷達非法飛行物防御系統(tǒng)構(gòu)架，通過機械掃描并引入合成孔徑雷達（SAR

4、）成像方法實現(xiàn)地對空全方位的多目標檢測與跟蹤。1234串聯(lián)饋電的微帶天線設(shè)計采用基于切比雪夫最優(yōu)化設(shè)計的串聯(lián)饋電的微帶天線方式實現(xiàn)了24GHz毫米波天線，具有體積小、重量輕，結(jié)構(gòu)簡單、易集成、損耗低、成本低的特點。多重PRF解速度模糊的目標檢測算法設(shè)計出針對非法飛行物防御系統(tǒng)的使用變周期線性調(diào)頻連續(xù)波的幀結(jié)構(gòu)，提出包含多重PRF解速度模糊的目標檢測和參數(shù)估計算法。對未知高度的全方位目標檢測和成像算法圍繞所設(shè)計幀結(jié)構(gòu)，結(jié)合SAR成像技術(shù)和空域信號處理技術(shù)，利用虛擬陣列，恒虛警檢測和Capon法等步驟實現(xiàn)了對未知高度的全方位目標檢測和成像算法。天線單元長度依據(jù)道爾夫-切比雪夫最優(yōu)分布規(guī)律中點源陣比

5、例設(shè)計，天線寬度相同并達到24.15GHZ諧振點，兩塊兩根發(fā)射天線，四根接收天線收發(fā)合成1x32的虛擬均勻線陣通過以上設(shè)計，該毫米波天線具有抗干擾、反隱身、高分辨率的優(yōu)點,同時體積減小為原來的1/4. 創(chuàng)新點描述天線設(shè)計Part22天線設(shè)計體積小 創(chuàng)新點描述多重PRF解模糊算法Part22創(chuàng)新性地利用了最小公倍數(shù)的概念，對目標速度進行估計。降低了硬件實現(xiàn)復雜度，運行時間為傳統(tǒng)算法的1/2復雜度低 創(chuàng)新點描述無人機檢測算法設(shè)計Part22本算法結(jié)合SAR成像技術(shù)和空域信號處理技術(shù)，實現(xiàn)了對未知高度的全方位目標檢測和成像算法。與傳統(tǒng)SAR成像相比，本算法具有所需空間小，可對未知高度、動態(tài)目標進行成

6、像的優(yōu)點傳統(tǒng)軌道SAR圓周SAR所需空間小，地對空成像IFODS03 測試結(jié)果與分析Part 33測試結(jié)果與分析天線模塊4發(fā)射天線隨頻率變化的增益接收天線隨頻率變化的增益天線滿足以下指標頻段：24.0524.25GHz駐波帶寬 -13dB （-10dB 帶寬約 400MHz）增益 12dB發(fā)射天線 旁瓣電平 -21dB 接收天線 SLL -19dBPart 43測試結(jié)果與分析信號處理模塊4虛擬天線陣列和波束成形獲得的額外增益。與14虛擬天線相比，132虛擬天線具有較高的增益和較窄的波束寬度，從而可以抑制雜波。圖（a）示出了完全浸沒在背景噪聲中的回波信號的時域圖，圖（b）示出了在快速時間尺寸FF

7、T和波束成形操作之后的回波信號，其中可以觀察到明顯的增益。當增加虛擬陣列的長度時，對于信噪比改善將更顯著。圖1 Part 43測試結(jié)果與分析4SAR成像效果圖（a）顯示了在一定時間內(nèi)四個目標無人機的SAR圖像。X軸顯示目標無人機和 陣列天線之間的距離范圍從0 m到100 m，Y軸給出從-到的方位掃描，表明系統(tǒng)可以實現(xiàn)360的全面檢測。圖a sar成像效果圖圖b 誤差分析圖IFODS04 總結(jié)Part 43總結(jié)4已取得成果Part 43總結(jié)4推廣前景 從性能指標可以看出，本產(chǎn)品在低復雜度、低成本、小體積的前提上各項指標均達較高水平，并且可通過增大虛擬陣列的方法進一步提高指標，具有很好的可擴展性。 本作品具有優(yōu)越的系統(tǒng)性能指標，可實現(xiàn)高精度、低誤報率、高檢測率的無人機監(jiān)測與擊落功能?？蓮V泛應(yīng)用于機場安防、民用安防、機密場所等設(shè)