खुद बनाया गया Polarimetric Synthetic Aperture Radar ड्रोन

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2 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2025-02-18 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें

खुद बनाया गया Polarimetric Synthetic Aperture Radar ड्रोन

परिचय

  • लेखक कई DIY radar बना चुके हैं और जमीन पर synthetic aperture imaging tests करते रहे हैं.
  • उनका लक्ष्य ड्रोन पर radar लगाकर हवा से synthetic aperture images कैप्चर करना था.
  • पहले medium-sized drones की कीमत काफी अधिक थी, लेकिन हाल के वर्षों में चीन में बने FPV drones की कीमतें काफी गिर गई हैं.
  • लेखक ने एक सस्ता Chinese 7-inch FPV kit और एक छोटा GPS+compass module खरीदकर एक lightweight synthetic aperture radar system बनाने का निर्णय लिया.

Synthetic aperture imaging

  • एक single-channel radar केवल लक्ष्य की दूरी माप सकता है और कोण का पता नहीं लगा सकता.
  • जब कई receive channels को linear array में व्यवस्थित किया जाता है, तो लक्ष्य के कोण के अनुसार signal थोड़ी अलग दूरी तय करता है, जिससे phase change होता है.
  • Synthetic aperture radar एक single-channel radar को ड्रोन पर लगाकर उड़ान के दौरान measurements करता है और एक बड़ा synthetic aperture बनाता है, जो बेहतरीन angular resolution देता है.

Radar design

  • Radar design का लक्ष्य FPV drone में फिट होना और न्यूनतम बजट (<500 EUR) में सर्वोत्तम imaging performance हासिल करना था.
  • ड्रोन का आकार छोटा होने के कारण radar का अधिकतम आकार सीमित था.
  • कई radar architectures उपलब्ध हैं, और FMCW radar कम दूरी तथा धीमी गति से चलने वाले platforms के लिए उपयुक्त है.

RF design

  • FMCW radar transmit और receive antennas को एक साथ उपयोग कर सकता है, जिससे signal-to-noise ratio (SNR) बेहतर हो सकता है.
  • इसमें एक polarization switch है, जिससे transmit और receive antennas की polarization चुनी जा सकती है.
  • Receive power की गणना transmit power, antenna gain, wavelength, लक्ष्य के radar cross section, दूरी आदि को ध्यान में रखकर की जा सकती है.

Link budget

  • Receive power की गणना transmit power, antenna gain, wavelength, लक्ष्य के radar cross section, दूरी आदि को ध्यान में रखकर की जाती है.
  • Synthetic aperture चलते समय कई pulses transmit करके बनता है, जिससे signal-to-noise ratio बढ़ता है.

Pulse repetition frequency

  • Radar image formation receive signal की phase information पर आधारित होती है.
  • यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि अधिकतम phase difference 180 degrees से अधिक न हो; ऐसा तब हो सकता है जब measurement interval 1/4 wavelength से अधिक हो.

आवश्यक ADC sampling frequency

  • FMCW radar receive signal को transmit sweep की एक copy के साथ mix करता है, जिससे mixer output पर sine-wave signal बनता है.
  • आवश्यक ADC sampling rate की गणना अधिकतम target range और RF bandwidth के आधार पर की जा सकती है.

FPGA

  • डेटा की मात्रा और sweep generation की सख्त timing requirements को संभालने के लिए FPGA आवश्यक है.
  • इसमें Zynq 7020 FPGA का उपयोग किया गया है, जो FPGA fabric और dual-core ARM processor को जोड़ता है.

PCB

  • PCB को 6-layer में डिज़ाइन किया गया है और इसे यथासंभव छोटा रखा गया है.
  • इसे ड्रोन की battery से सीधे कनेक्ट करने के लिए डिज़ाइन किया गया है.

ड्रोन इलेक्ट्रॉनिक्स

  • Drone kit में शामिल flight controller Speedybee F405 V3 है.
  • Autonomous flight support के लिए ArduPilot software का उपयोग किया गया है.

Antenna

  • Antenna का beam width जितना अधिक होगा, SAR image का resolution उतना बेहतर होगा.
  • Drone SAR के मामले में antenna का आकार सीमित होता है, इसलिए बड़े antenna को ड्रोन पर लगाना कठिन है.
  • Stacked patch antenna का उपयोग dual polarization, wide bandwidth और high gain देने के लिए किया गया है.

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2025-02-18
Hacker News की राय

  • हाल के समय में छोटे FPV ड्रोन की कीमत काफी गिर गई है। चीन में बैटरी और RC controller को छोड़कर लगभग 100 यूरो में 5-इंच और 7-इंच propeller quadcopter खरीदे जा सकते हैं

    • छोटे आकार के बावजूद ये लगभग 1kg से अधिक payload उठा सकते हैं, इसलिए छोटे radar के लिए पर्याप्त हैं
    • कीमत गिरने का कारण यह है कि चीन इन्हें यूक्रेन युद्ध के दोनों पक्षों को बड़ी मात्रा में बेच रहा है। चीन economies of scale के ज़रिए लाभ कमा रहा है, और रूस व यूक्रेन हर महीने लगभग 100,000 ड्रोन खपा रहे हैं। अधिकांश parts चीन से ही आते हैं

  • एक DIYer के रूप में मैं इस बात से प्रभावित हूँ कि Henrik ने signal processing, hardware, GPU acceleration, algorithm optimization जैसी जटिल चीज़ों को कितनी अच्छी तरह लागू किया है। काश HN community में ऐसी अद्भुत उपलब्धियों के लिए कोई पुरस्कार होता

  • यह पहली बार है जब मैंने SAR algorithm को समझाया हुआ देखा है। अब तक मैंने जितने SAR projects देखे थे, वे इस हिस्से को बस सरसरी तौर पर पार कर जाते थे

    • सोच रहा हूँ क्या किसी ने इस विषय पर और सामग्री देखी है। linked paper को समझने की कोशिश करने वाला हूँ
    • लगता है location की समस्या का बड़ा हिस्सा autofocus से हल किया जा सकता है। यह हिस्सा भी पहली बार देखा है

  • मैंने इससे कहीं महंगे systems से निकली बहुत-सी SAR images देखी हैं, लेकिन इस स्तर की अच्छी image नहीं देखी। सचमुच हैरान कर देने वाला काम है

  • सिर्फ upvote इस काम की कीमत को पर्याप्त रूप से व्यक्त नहीं कर सकता। यह सच में अद्भुत लेख है। धन्यवाद

  • यही वजह है कि मैं HackerNews पढ़ता हूँ

    • हर महीने कोई नया लेख मेरे suburban missile defense system को बेहतर बना देता है, और यह सुनिश्चित करता है कि पड़ोसी अपने कुत्तों को मेरी lawn पर न लाएँ
    • मेरे rockets सही अपराधियों तक पहुँचें, इसके लिए अपने पड़ोस का terrain mapping करना हमेशा एक चुनौती रहा है। अब मैं drone का उपयोग कर सकता हूँ
    • यह missiles वाला defense system है, missiles के खिलाफ defense system नहीं। वह मूर्खता होगी

  • सचमुच एक अद्भुत project है। शानदार project बनाने के लिए ज़रूरी तकनीकों का बेहतरीन synthesis है। बहुत प्रभावित हूँ

  • अगर 100 मीटर antenna चाहिए, तो क्या कई drones का उपयोग करके 100 मीटर की parabolic trajectory को adjust करते हुए उसका approximation बनाया जा सकता है?

  • यह project रात में भी पेड़ों के पीछे छिपे रूसी लोगों को देख सकेगा

    • क्या जल्द ही Chinese drones यूरोपीय शहरों पर हमला करते हुए 24/7 civilians का शिकार कर सकेंगे?

  • वास्तव में प्रभावशाली project और बेहतरीन परिणाम हैं। इसे HN पर साझा करने के लिए धन्यवाद