利用合成孔径雷达图像检测和表征城市环境中的无人机
Maryam Abazarsa1、Tzuyang Yu1、Chiehping Lai 2、Jack Chuang 2 和 David Griffith2
1 马萨诸塞大学洛厄尔分校土木与环境工程系
美国马萨诸塞州洛厄尔 01854
2 国家标准与技术研究院(NIST)，盖瑟斯堡，马里兰州
20899，美国
摘要
这项工作研究了人造城市环境中商用无人机的合成孔径
雷达（SAR）成像。我们在电磁消声室内使用了带宽为
1.5 GHz 的 10 GHz 调频连续波（FMCW）SAR 成像系统来
生成用于目标检测和表征的 SAR 图像。我们考虑了两个
范围、两个交叉范围和五个仰角的组合。我们在消声室
内和无人机后面建造了一堵砖墙，以模拟无人机在城市
环境中非常靠近建筑物飞行的场景。从最初的 SAR 成像
和仿真结果中，我们发现 SAR 成像可以在人工城市环境
中检测和区分不同的无人机方位。
索引术语-无人机、SAR 成像、城市环境、模拟
1. 介绍
无人驾驶飞行器（UAV）和系统（UAS）或无人机广泛用
于城市环境中的各种应用，例如用于结构检查 [1]、交
通监控[2]、执法[3]和反恐[4]。无人机还可用于情报
和执法，即收集信息或干扰无线通信。在具有不同类型
背景杂波（例如，建筑物）的城市环境中检测和表征无
人机对于有效监控无人机活动至关重要。
我们使用 REMCOM 的无线 Insite 软件构建了一个 3D
雷达无人机模型。该工具提供无人机和雷达收发器之间
的光线跟踪信息。用于从理论角度提供参考
视图和具有确定性信息，有助于 SAR 成像算法的发展。
模型设置非常接近实验室设置。背景杂乱，如砖墙、玻
璃窗和其他材料，可以绘制或从第三方 CAD 数据库导
入。
2. 研究方法
2.1 实验室 SAR 成像设备
我们使用了一个实验室 10 GHz 调频连续波(FMCW)SAR 成
像雷达系统
消声室内的 1.5 GHz 带宽，以生成商用无人机的所有
SAR 图像。该无人机的对角线长度为 350 毫米，高度为
196 毫米，长度/宽度为 289.5 毫米。我们在实验室 SAR
成像过程中考虑了两种距离设置（R=0.4 m 和 1 m）和
两种交叉距离值（CR=0.4 m 和 2 m）。我们使用无人机
的 五 个 倾 斜 角 度 来 模 拟 无 人 机 的 不 同 方 向
（0°、30°、45°、60°和 90°）。图 1 示出了我们
实验室中的两个角度无人机方向。
图 1.UML 实验室中的两个角度无人机方向。
2.2 仿真模型
我们使用软件工具创建了 SAR 模拟
模型，如图 2 所示。CAD 模型无人机是一样的
本文确定了某些设备、仪器、软件或材料，以充分指定实验程序。此类标识并
不意味着 NIST 推荐或认可任何产品或服务，也不意味着所标识的材料或设备
一定是用于此目的的最佳材料或设备。
尺寸与测量中使用的无人机相同。CAD 无人机有 25 000
张 脸 。 SAR 仿 真 模 型 考 虑 一 个 距 离 集 （ R=0.4 m 和
CR=2.0 m）。有 15 部雷达
