创新项目雷达模型

激光雷达在无人机航测中的应用优势无人机技术的快速发展为各行各业带来了诸多优势和创新。

在航测领域中，激光雷达技术的应用对于地图制图、地形测绘等方面具有重要意义。

本文将介绍激光雷达在无人机航测中的应用优势，并探讨其相关的技术特点和发展前景。

一、高精度测绘能力激光雷达作为一种主动遥感技术，通过主动发射激光脉冲并接收反射回来的信号，可以快速、准确地获取地面和建筑物等对象的三维信息。

相比传统的航测手段，激光雷达在测绘能力上具有突出的优势。

激光雷达系统可以获得高精度的地形模型数据，其测量误差可以控制在几毫米到几厘米之间，使得无人机航测在地图制图和地形测绘等领域具备更精准的数据支撑。

同时，由于激光雷达可以实现在单个扫描中获取大范围的地表信息，航测过程更加高效快速，大幅提升了测绘作业的效率。

二、适应复杂环境激光雷达系统的工作原理是通过激光束在大气中传播，然后被地面或其他物体反射回来，接收到的信号进行分析和处理，进而生成地面信息。

在无人机航测中，激光雷达可以通过发射的激光束穿过植被覆盖、河流湖泊等复杂环境，获取地理信息。

相比传统的摄影测量方式，激光雷达可以在遇到复杂地形和障碍物时仍然保持较高的采集效果。

在植被覆盖较为茂密的山区或林地等场景中，激光雷达可以穿透植被获取地表信息，从而提供准确的地形数据。

这使得无人机航测在森林资源管理、自然灾害监测等方面有了更广泛的应用前景。

三、实时可视化与数据集成激光雷达可以实时采集和处理数据，通过先进的算法和图像处理技术，将测量点云数据转换为三维模型或点云图像，提供给用户实时查看和分析。

这为无人机航测提供了更直观的数据呈现方式，方便用户进行实时监控和决策。

同时，激光雷达数据可以与其他航测数据进行集成，例如航空照片、卫星影像等，形成多源数据融合，提供更全面、精确的地理信息。

这种数据集成的能力使得在城市规划、水资源管理等领域中，无人机航测成为更为完善的工具。

结语激光雷达在无人机航测中的应用优势日益凸显，其高精度测绘能力、适应复杂环境的特点以及实时可视化和数据集成的优势为地理信息行业带来了革新机遇。

2021.01科学技术创新基于RabbitMQ的软件化雷达通信中间件的设计与仿真孟承王建(中国船舶重工集团第七二四研究所，江苏南京211100)现代雷达系统面对日益复杂多变的目标和电磁环境，需要具备多种工作模式，且能根据环境、目标特性等快速调整自身参数和资源配置以适应不同的探测任务。

但是，传统雷达系统各环节耦合性强，主要采用定制研发的机制，当雷达系统功能需求改变时，需要重新设计雷达系统底层的软硬件，这导致了雷达系统研制周期长，雷达类型繁杂，难以满足现代雷达系统的多功能探测需求。

因此推动了现代雷达在设计理念、系统实现方法和装备研制模式上的创新发展，“软件化雷达”的概念应时而生[1-3]。

文献[3]尝试提出了一个“软件化雷达”定义，并描述了其特点和定位。

文献[4]将软件构件技术引入到雷达系统开发过程中，生成了软件化雷达体系结构和层次化的软件体系结构。

文献[5]分析和论述了软件化雷达的需求、国内外研究现状、内涵及技术架构、关键技术及发展设想等方面。

文献[6-7]研究了软件化雷达系统的分层结构。

为了解决软件化雷达中软件和硬件分层解耦带来的跨层衔接和软硬件铰链的难题，中间件技术是软件化雷达中的关键技术之一。

软件化雷达中的中间件主要分为通信中间件和计算中间件两类。

文献[8]设计了一套通信中间件，并实现了一套兼容DDS的API。

目前有很多较为成熟的消息中间件，比如RabbitMQ、RocketMQ、Kafka等。

本文利用开源中间件RabbitMQ，对软件化雷达进行了通信中间件的设计和仿真，通过通信中间件实现了软件化雷达系统各模块间的消息传递。

1问题描述在传统雷达系统中，往往采用专用的硬件和软件模块来实现信息处理功能，信息处理各环节软硬件处于紧耦合状态，仅适应于单一的雷达探测功能。

体制和工作模式变化的灵活度很小，也限制了雷达系统性能进一步的提升的空间。

软件化雷达系统采用可扩展、可重构、可升级的软硬件解耦分层处理结构，其中，中间件是实现雷达系统中软件和硬件分层解耦的关键，起到了跨层衔接和软硬件铰链的桥摘要：针对雷达面临的目标愈加复杂且灵活多变导致的传统雷达模式单一，自适应能力较差，各开发环节耦合性强等缺点，提出了使用通信中间件系统来完成雷达系统各组件之间的通信，以此实现雷达系统中软硬件的分层解耦。

雷达科学与技术Radar Science and Technology第1期2021年2月Vol. 19 No. 1February 2021DOI ： 10. 3969/j. issn. 1672-2337. 2021. 01. 003嫦娥五号探月雷达的数据处理方法研究刘 海1 ,岳云鹏1 ,韩 峰2 ,孟 旭1 ,周 斌彳，方广有彳(1.广州大学土木工程学院，广东广州510006； 2.厦门大学电子科学与技术学院，福建厦门361005；3.中国科学院空天信息创新研究院，北京100094)摘要：探月雷达对于认识月球和开发月球资源具有重要意义，我国发射的嫦娥五号探测器已于2020 年12月1日在月球表面着陆，圆满完成了嫦娥三期工程“采样返回”任务。

根据嫦娥五号的任务安排，月壤 结构仪在月表采集的雷达数据传回地表后，需要准时对月壤钻头下方2 m 深度范围内的月壤结构和可能存 在的月岩进行高分辨率成像，为后续月壤钻取任务提供关键的信息支持。

本文研究了复杂电磁环境下嫦娥 五号探月数据的杂波去除方法,通过速度谱分析法反演月壤分层结构的介电常数，并开发了基于矢量格林 函数的频率域快速逆时偏移成像算法。

仿真和地面验证试验结果表明：利用速度谱分析方法获取的月壤分层结构介电常数和厚度误差在12%以内，可为逆时偏移成像提供精准的初始模型；研发的频率域逆时偏移 算法，可在快速获取月壤中月岩的高分辨率成像结果，为后续月壤采样任务提供准确的信息支持。

研究成 果为嫦娥五号月壤钻取任务的顺利实施提供了支撑，并将有助于嫦娥五号探月雷达数据的精细化处理，从 而深化月壤起源和演化机理的认识。

关键词：探月雷达；嫦娥五号；逆时偏移；数据处理中图分类号:TN959. 74；P184.5 文献标志码:A 文章编号:1672-2337(2021)01-0014-09Data Processing Methods for Chang'E-5 Lunar Penetrating RadarLIU Hai 1, YUE Yunpeng 1, HAN Feng 2, MENG Xu 1, ZHOU Bin 3, FANG Guangyou 3(1. School of Civil Engineering > Guangzhou University ■> Guangzhou 510006, China ；2. School of Electronic Science and Engineering , Xiamen University , Xiamen 361005, China ;3. Aerospace Information Research Institute , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100094, China')Abstract ： Lunar penetrating radar (LPR) is an important tool for understanding the origin of the moon andexploiting its resources. Chang'E —5 probe landed on the lunar surface on December 1, 2020, and has successfully completed the w sampling and retum ,, mission of the third phase of the Chang'E project of China. According to the mission schedule of Chang'E-5, it is required to produce a high-resolution image of the lunar regolith struc ­ture and possible rocks within 2 m depth beneath the soil driller equipped on the Chang'E -5 lander after acquiring the LPR data. In this paper, the clutter removal method for Chang'E-5 LPR data in complex electromagnetic en ­vironment is studied. Then, the dielectric profile of the layered lunar soil structure is analyzed by velocity spec ­trum analysis method. Thirdly, a frequency domain reverse time migration (RTM) algorithm based on Green's function is developed for obtain the high-resolution image of the subsurface lunar structure and the possible rock distribution. The numerical results show that the estimated dielectric permittivity and layer thickness o£ the lay ­ered lunar soil structure have errors less than 12%, which can provide a good initial model for the RTM imaging. The numerical and ground test experiment results show that the developed RTM algorithm can yield a high-reso- lution imaging of a marble rock buried in a 7 * 3 * 2. 5 m 3 pit full of volcanic ash, therefore providing critical in ­formation for the subsequent lunar soil sampling task. The data processing methods proposed in this paper have aided the accomplishment of the scientific aims of Chang'E-5 exploration mission, and are also useful for further processing the LPR data and understanding the origin and evolution of the lunar regolithKey words ： lunar penetrating radar (LPR)； Chang'E-5; reverse time migration (RTM)； data processing0引言月球探测是人类进行太空探测的开端，太空探测可加深人类对地球、月球和太阳的认识，带动一系列基础科学的创新口刃。