Прошло больше года с тех пор, как Хенрик Форстен (Henrik Forstén) собрал первую версию дрона с радаром с синтезированной апертурой (SAR), и всё это время он не сидел сложа руки. Он не только создал куда более мощный алгоритм автофокусировки для очистки радарных изображений, но и доработал программную часть так, чтобы получать интерферометрические снимки высокого разрешения.
Напомним принцип: радар с синтезированной апертурой использует движение носителя, в данном случае дрона, чтобы, объединяя серию последовательных замеров, получать картинку с разрешением, характерным для гораздо более крупной антенны. Чем точнее известна траектория полёта, тем чётче итоговое изображение.
Точность позиционирования: от GPS к RTK и PPK
Главным ограничением исходной радарной системы был GPS: его разрешение составляло всего около метра. Новый алгоритм автофокусировки во многом обязан своей чёткостью именно более точной оценке положения дрона. Более простое, хотя и более дорогое решение — установить GPS-приёмник с поддержкой RTK.
Приёмники RTK (Real-Time Kinematic, кинематика в реальном времени) опираются на стационарную наземную станцию, которая постоянно передаёт корректирующий сигнал, и благодаря этому достигают точности порядка пары сантиметров. Однако дрону вовсе не нужно знать своё положение в реальном времени, поэтому можно обойтись и режимом PPK (Post-Processing Kinematic, кинематика с постобработкой): записанные GPS-сигналы сравниваются уже после полёта, и положения восстанавливаются с похожей точностью.
Другие аппаратные доработки
Хенрик внёс и ряд других улучшений в железо. В частности, он стабилизировал работу системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), которая формирует частотную развёртку радара. Кроме того, интерфейс SD-карты у управляющей FPGA оказался слишком медленным для записи данных в реальном времени, поэтому автор проекта написал простой и быстрый алгоритм сжатия, который ускорил запись.
Интерферометрия и карта высот
Самым существенным нововведением стала программа для интерферометрической съёмки. Дрон дважды пролетает по одному и тому же маршруту, но на разных высотах; сравнивая информацию о фазе сигнала, полученную за разные проходы, можно определить высоту цели над поверхностью.
Обычная радарная программа исходит из предположения о постоянной высоте местности, из-за чего высокие объекты на снимке словно «заваливаются» в сторону источника излучения. Интерферограмма же позволила Хенрику построить подробную карту высот.
Радары с синтезированной апертурой — не первый эксперимент Хенрика в этой области: ранее появлялись версия, установленная на велосипед, и бюджетная SAR-система. Тем, кому принцип работы всё ещё кажется туманным, пригодится и руководство по сборке собственной SAR-установки.
