BR102012030375A2 - AIRPORT TRANSPORTED INTERFEROMETRIC SYNTHETIC OPENING RADAR - Google Patents
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Abstract
RADAR DE ABERTURA SINTÉTICA INTERFEROMÉTRICO AEROTRANSPORTADO compreendendo um corpo (21) associado a um conjunto formado por uma cabeça (22), à qual está fixada pelo menos uma antena da banda centimétrica (23 a, 23b, 23c e 23d), as dimensôes de dito conjunto sendo ligeiramente inferiores às do orificio (27) do suporte padrão (11') utilizado como suporte das câmaras aerofotogramétricas, no qual dito radar está montado mediante um dispositivo de adaptação. Numa concretização alternativa, pelo menos parte de ditas antenas da banda centimétrica (23b, 23d) está instalada numa porção telescópica (22a) da dita cabeça, sendo dita porção telescópica verticalmente deslocável. O referido radar poderá ser complementado por antenas da banda decimétrica (24a, 24b) instaladas nas laterais da túselagem (15) da aeronave.AIR TRANSPORTED SYNTHETIC OPENING RADAR comprising a body (21) associated with a set formed by a head (22), to which is attached at least one centimeter band antenna (23 a, 23b, 23c and 23d), the dimensions of said set being slightly smaller than the hole (27) of the standard support (11 ') used as support for the aerophotogrammetric chambers, in which said radar is mounted by means of an adaptation device. In an alternative embodiment, at least part of said centimeter band antennas (23b, 23d) is installed in a telescopic portion (22a) of said head, said telescopic portion being vertically displaceable. Said radar may be complemented by antennas of the decimetric band (24a, 24b) installed on the sides of the aircraft's tunnel (15).
Description
RADAR DE ABERTURA SINTÉTICA INTERFEROMÉTRICOINTERFEROMETRIC SYNTHETIC OPENING RADAR
AEROTRANSPORTADOAIRPORT
Campo da InvençãoField of the Invention
Refere-se a presente invenção ao campo dos levantamentos planiThe present invention relates to the field of flat surveys.
altimétricos efetuados a partir do sobrevôo da área de interesse por meio de aeronaves especialmente equipadas para tal e, mais particularmente, ao uso de radares aerotransportados para efetuar tais levantamentos.altimetric measurements made from the flyover of the area of interest by means of specially equipped aircraft and, more particularly, the use of airborne radar to carry out such surveys.
Estado da técnicaState of the art
O mapeamento plani-altimétrico feito por meio de radar vemPlani-altimetric radar mapping comes from
substituindo o mapeamento aerofotogramétrico tradicional devido às vantagens que apresenta em comparação a este. Em primeiro lugar, a obtenção dos dados não está sujeita às condições de visibilidade atmosféricas, uma vez que os sinais de radar atravessam as nuvens...replacing traditional aerophotogrammetric mapping due to its advantages over it. Firstly, data collection is not subject to atmospheric visibility conditions as radar signals pass through the clouds ...
Outra vantagem reside no fato de que as informações são recebidasAnother advantage lies in the fact that the information is received
sob a forma de sinais elétricos os quais podem ser processados algoritmicamente sem requerer a intervenção humana para interpretação das imagens.in the form of electrical signals which can be processed algorithmically without requiring human intervention for image interpretation.
Uma das dificuldades encontradas no emprego de radares paraOne of the difficulties encountered in employing radar for
mapeamento plani-altimétrico tem sido adaptação das aeronaves originalmente equipadas para aerofotogrametria para montagem dos radares.Plani-altimetric mapping has been adapted from aircraft originally equipped for aerophotogrammetry for radar mounting.
Ao contrário do que ocorre com os equipamentos fotogramétricos, cuja instalação em aeronaves é feita por meio de dispositivos padronizados e amplamente divulgados, no caso dos radares isso não ocorre.Contrary to what happens with photogrammetric equipment, which is installed in aircraft through standardized and widely publicized devices, in the case of radars this does not occur.
Consequentemente, a instalação desses radares é feita de maneira improvisada. Não há nenhum sensor radar para fins cartográficos que tenha interface mecânica para o suporte padrão comumente utilizado nos levantamentos aerofotogramétricos. Com efeito, os sensores radar são integrados de forma independente, não utilizando a infra-estrutura disponível do suporte padrão em aeronaves para câmeras fotogramétricas de grande formato.Consequently, the installation of these radars is improvised. There is no radar sensor for cartographic purposes that has a mechanical interface to the standard support commonly used in aerial photography surveys. In fact, radar sensors are independently integrated, not utilizing the standard aircraft support infrastructure available for large-format photogrammetric cameras.
O tempo e custo de integração na aeronave dos radares disponíveis no mercado são muito altos. O procedimento atual de instalação de um radar em uma aeronave pode ser descrito abaixo:The time and cost of integrating aircraft with commercially available radars is very high. The current procedure for installing a radar on an aircraft can be described below:
- contrata-se um engenheiro aeronáutico para auxiliar o engenheiro eletrônico do radar na escolha dos pontos de fixação do radar e do local das perfurações a serem feitas para fixação das antenas do radar.- An aeronautical engineer is hired to assist the radar electronics engineer in choosing the radar fixation points and the location of the holes to be drilled to fix the radar antennas.
- eventualmente necessita-se o uso de radomes para as antenas- eventually need to use radomes for the antennas
para redução do atrito do ar durante o voo da aeronave;to reduce air friction during aircraft flight;
- contrata-se uma oficina aeronáutica especializada, que junto às autoridades aeronáuticas competentes, irá realizar as modificações na aeronave e o teste em vôo das modificações, para que a autoridade aeronáutica competente faça emissão do certificado suplementar, do tipo STC.- a specialized aeronautical workshop shall be contracted with the competent aeronautical authorities to carry out modifications to the aircraft and to test the modifications in flight for the competent aeronautical authority to issue the additional STC type certificate.
Objetivos da invençãoObjectives of the invention
Um primeiro objetivo é o de prover um conjunto de radar + suporte que seja de fácil instalação e alta robustez.A first objective is to provide a radar + bracket assembly that is easy to install and highly robust.
Outro objetivo é o de aproveitar na medida do possível, dispositivos já conhecidos tais como os utilizados em aerofotogrametria.Another objective is to take advantage as far as possible of known devices such as those used in aerial photography.
Descrição sumáriaSummary description
Os objetivos acima, bem como outros, são atingidos mediante o provimento de uma unidade de radar de dimensões reduzidas e compatíveis com os suportes utilizados nas câmaras aerofotogramétricas. provimento de uma unidade de radar de dimensões reduzidas e compatíveis com os suportes utilizados nas câmaras aerofotogramétricas.The above objectives, as well as others, are achieved by providing a small radar unit compatible with the supports used in the aerial photography cameras. provision of a small radar unit compatible with the supports used in aerial photography cameras.
De acordo com outra característica da invenção, a unidade de radar é móvel, podendo ser escamoteada de modo a não ficar saliente durante as manobras de decolagem e pouso da aeronave.According to another feature of the invention, the radar unit is moveable and can be concealed so as not to protrude during takeoff and landing maneuvers of the aircraft.
Descrição da figurasDescription of the figures
As demais características e vantagens da invenção ficarão mais evidentes através da descrição de uma concretização preferida, dada a título exemplificativo e não limitativo, e das figuras que a ela se referem, nas quais:The further features and advantages of the invention will become more apparent from the description of a preferred embodiment, given by way of example and not limitation, and the related figures in which:
A figura 1 mostra um conjunto conhecido de câmara fotogramétrica instalada na fuselagem de um avião de pequeno porte.Figure 1 shows a known array of photogrammetric camera installed in the fuselage of a small aircraft.
A figura 2 mostra uma concretização da unidade de radar de acordo com a invenção.Figure 2 shows an embodiment of the radar unit according to the invention.
A figura 3 é uma vista em corte transversal de uma aeronaveFigure 3 is a cross-sectional view of an aircraft.
com o radar em posição de uso.with the radar in use position.
A figura 4 mostra o mesmo radar em posição retraída.Figure 4 shows the same radar in retracted position.
A figura 5 mostra um concretização do radar em que parte da cabeça de suporte das antenas é telescopicamente deslocável.Figure 5 shows an embodiment of the radar in which part of the antenna support head is telescopically displaceable.
A figura 6 é um diagrama de blocos do radar, de acordo com aFigure 6 is a block diagram of the radar according to the
invenção.invention.
A figura 7 é uma vista em corte longitudinal de uma aeronave, mostrando a unidade de radar e alguns acessórios.Figure 7 is a longitudinal sectional view of an aircraft showing the radar unit and some accessories.
A figura 8 ilustra uma concretização alternativa da invenção, na qual toda a cabeça de suporte das antenas é deslocável.Figure 8 illustrates an alternative embodiment of the invention in which the entire antenna support head is displaceable.
Descrição detalhadaDetailed Description
A Fig. 1 ilustra uma câmera aerofotogramétrica de formato grande, no caso uma WILD RC-10, instalada numa aeronave de pequeno porte, com destaque no suporte padrão 11 no piso da fuselagem. Esse suporte consiste basicamente num anel de fixação instalado num furo tendo, tipicamente, um diâmetro de 5 Ocm podendo essa dimensão ser reduzida mediante anéis de adaptação, no caso de câmeras menores ou sistemas plani-altimétricos a Laser, os chamados sistemas LIDARFig. 1 illustrates a large-format aerophotogrammetric camera, in this case a WILD RC-10, installed on a small aircraft, highlighted on the standard support 11 on the fuselage floor. This support basically consists of a fixing ring installed in a hole typically having a diameter of 5 Ocm and this size can be reduced by means of adaptation rings, in the case of smaller cameras or laser planimetric systems, the so-called LIDAR systems.
De acordo com a Fig. 2, o radar proposto 20 compreende um corpoAccording to Fig. 2, the proposed radar 20 comprises a body
21 contendo toda a eletrônica analógica, digital, de rádio freqüência e de navegação, podendo esta ser baseada em satélites GPS ou em plataforma inercial necessária à operação do radar. Inclusive pode ter os sistemas de 10 processamento em tempo real, gravação de dados brutos e processados, sistema de link up/down de comunicação de dados. O referido corpo está dotado de uma estrutura de suporte (não ilustrada) idêntica àquela de uma câmera aerofotogramétrica, de modo a permitir sua fixação no suporte padrão, permitindo utilizar as aeronaves já modificadas para aero15 fotogrametria.21 containing all analog, digital, radio frequency and navigation electronics, which may be based on GPS satellites or an inertial platform required for radar operation. It can even have systems of 10 real time processing, raw and processed data recording, link up / down data communication system. Said body is provided with a support structure (not shown) identical to that of an aerophotogrammetric camera, to allow its attachment to the standard support, allowing the use of aircraft already modified for photogrammetry.
Ainda de acordo com as figuras 2 e 3, bem como com os princípios da invenção, o corpo 21 está associado a um conjunto formado por uma cabeça 22, à qual estão fixadas antenas da banda centimétrica 23a, 23b, 23c e 23d. As dimensões de dito conjunto são ligeiramente inferiores às do 20 orifício 27 do suporte padrão 11’ de tal forma que ditas antenas sobressaem abaixo da fuselagem 25 da aeronave, de modo a poder emitir e receber as ondas do radar sem quaisquer obstruções. A cabeça 22 pode ter uma, duas, três, quatro ou mais antenas de banda centimétrica.Still according to figures 2 and 3, as well as the principles of the invention, the body 21 is associated with an assembly formed by a head 22, to which antennas of the centimeter band 23a, 23b, 23c and 23d are attached. The dimensions of said assembly are slightly smaller than those of the hole 27 of the standard support 11 'such that said antennas protrude below the fuselage 25 of the aircraft so that it can emit and receive radar waves without any obstruction. The head 22 may have one, two, three, four or more centimeter band antennas.
A configuração com quatro grupos de antenas ilustrada na Fig. 3 permite o mapeamento de ambos os lados da linha de vôo da aeronave utilizando a técnica interferométrica, no qual as linhas de base são as distâncias verticais 26 entre as antenas 23a-23b e 23c-23d. Outras configurações podem ser utilizadas, tal como, por exemplo, somente uma antena tal como 23a ou 23b. Nesse caso é iluminada uma faixa à direita da linha de vôo da aeronave, e o radar deixa de ser interferométrico para topografia, podendo ser utilizado para gerar imagens e/ou para medida de subsistência utilizando a interferometria diferencial.The four-antenna array configuration shown in Fig. 3 allows mapping of both sides of the aircraft's flight line using the interferometric technique, where the baselines are vertical distances 26 between antennas 23a-23b and 23c- 23d. Other configurations may be used, such as, for example, only an antenna such as 23a or 23b. In this case, a strip to the right of the aircraft's flight line is illuminated, and the radar is no longer interferometric for topography and can be used to generate images and / or subsistence measurements using differential interferometry.
No caso de haver duas antenas, por exemplo, uma para a direita 23 aIn case there are two antennas, for example, one to the right 23 to
e uma para a esquerda 23c, o radar continua sendo não interferométrico para topografia. Ele pode ser utilizado para gerar imagens com faixas à direita e à esquerda da aeronave e/ou para medida de subsistência utilizando a interferometria diferencial.and one to the left 23c, the radar remains non-interferometric for topography. It can be used to generate banded images on the right and left of the aircraft and / or for subsistence measurement using differential interferometry.
Pode-se também ter as duas antenas no mesmo lado, por exemploYou can also have both antennas on the same side, for example
23a-23b, caso em que o mapeamento plani-altimétrico do lado direito da linha de vôo da aeronave com interferometria.23a-23b, in which case the plani-altimetric mapping on the right side of the interferometric aircraft flight line.
No caso de ter três antenas, por exemplo duas antenas 23a e 23b para a direita e uma 23 c para a esquerda, o radar passa a ser 15 interferométrico para a topografia no lado direito e continua tendo as mesmas características do anterior para o lado esquerdo, ou seja, para fins de mapeamento sem interferometria para topografia e com interferometria diferencial.If you have three antennas, for example two antennas 23a and 23b to the right and one 23c to the left, the radar becomes interferometric for topography on the right side and still has the same characteristics as the previous one on the left. , ie for mapping purposes without interferometry for topography and with differential interferometry.
Existe ainda a possibilidade de uso de 5 ou 6 antenas, ou seja, três antenas de cada lado. Nesse caso, haverá até três linhas de base verticais através da combinação entre cada par de antenas. Essa solução é empregada no levantamento plani-altimétrico de regiões muito montanhosas.There is also the possibility of using 5 or 6 antennas, ie three antennas on each side. In this case, there will be up to three vertical baselines by combining each pair of antennas. This solution is used in the altimetric survey of very mountainous regions.
A Fig. 3 mostra ainda as antenas de banda decimétrica 24a e 24b que são fixadas nas laterais da fuselagem 25 da aeronave e conectadas ao corpo do radar por cabos coaxiais. A descrição detalhada dessas antenas encontra-se no pedido de patente PI0802273-9, intitulado “Conjunto Radiante Tridimensional Assimétrico”, cujo conteúdo é integralmente incorporado ao presente pedido. Outras antenas para banda decimétrica também podem ser aqui utilizadas.Fig. 3 further shows decimeter band antennas 24a and 24b which are attached to the sides of the aircraft fuselage 25 and connected to the radar body by coaxial cables. The detailed description of these antennas can be found in patent application PI0802273-9, entitled "Asymmetric Three-Dimensional Radiant Array", the contents of which are incorporated in its entirety. Other decimeter band antennas may also be used herein.
As dimensões do radar proposto permitem que ele possa ser deslocado para dentro da fuselagem da aeronave quando conveniente, tal como ilustrado na Fig. 4. Esta característica reduz o arrasto aerodinâmico durante a decolagem, além de não comprometer a distância livre entre a fuselagem e solo quando esta estiver no solo.The dimensions of the proposed radar allow it to be displaced into the aircraft fuselage as appropriate, as illustrated in Fig. 4. This feature reduces aerodynamic drag during takeoff and does not compromise the free distance between the fuselage and ground. when it is on the ground.
A Fig. 5 mostra uma concretização alternativa do radar, a qual 10 permite modificar a linha de base até mais de um metro. Segundo ilustrado, parte do conjunto de antenas, a saber, as antenas 23b e 23d, está instalada numa porção telescópica 22’ da cabeça, a qual é deslocável verticalmente de modo a permitir o ajuste, conforme a necessidade, da linha de base 29, ou seja, a distância entre as antenas 23a (fixa) e 23b, bem 15 como entre 23c (fixa) e 23d.Fig. 5 shows an alternative embodiment of the radar which allows to modify the baseline to more than one meter. As shown, part of the antenna array, namely the antennas 23b and 23d, is mounted on a telescopic portion 22 'of the head which is vertically displaceable to allow adjustment of the baseline 29 as needed, that is, the distance between antennas 23a (fixed) and 23b, as well as between 23c (fixed) and 23d.
A Fig. 6 mostra o diagrama em blocos do radar proposto, compreendendo os seguintes elementos:Fig. 6 shows the block diagram of the proposed radar, comprising the following elements:
• uma tomada de alimentação 32 que é conectada à fonte de alimentação interna 33 do corpo do radar, a qual alimenta• a power outlet 32 that plugs into the radar body's internal power supply 33, which powers
todas as unidades desse corpo;all units of this body;
• uma antena GPS 28 que é conectada ao bloco de controle e navegação do radar 37 que por sua vez é controlada através do terminal de operação 31;• a GPS antenna 28 which is connected to radar control and navigation block 37 which in turn is controlled via operation terminal 31;
• as antenas da banda decimétrica 24a e 24b que são conectadas à unidade de amplificação de potência e recepção 38 a qual• the decay band antennas 24a and 24b that are connected to the power amplifier and receiving unit 38 which
amplifica o sinal de transmissão do bloco 39, enviando-o a ditas antenas da banda decimétrica. O sinal de retomo do solo é recebido pelas mesmas antenas, amplificado pelo subsistema de recepção 38 e enviado à unidade 39 de rádio freqüência;amplifies the transmit signal of block 39 by sending it to said decimeter band antennas. The ground feedback signal is received by the same antennas, amplified by the receiving subsystem 38 and sent to the radio frequency unit 39;
• o conjunto de antenas de banda centimétrica 23a, 23b, 23c e 23d que são conectadas à unidade 34 de amplificação de• the set of centimeter band antennas 23a, 23b, 23c and 23d that are connected to the amplifier unit 34
potência e de recepção. Aqui o sinal de transmissão dapower and reception. Here the transmission signal of
unidade de rádio freqüência 39 é amplificado e enviado a uma ou mais do referido conjunto de antenas. O sinal de retomo do solo é recebido pelas mesmas antenas, amplificado pelo subsistema de recepção do bloco 34 e enviado à unidade 39 de rádio freqüência;radio frequency unit 39 is amplified and sent to one or more of said antenna array. The ground feedback signal is received by the same antennas, amplified by the block receiving subsystem 34 and sent to the radio frequency unit 39;
• a estrutura 35 de fixação das antenas de banda centimétrica, associada a uma plataforma inercial de alta precisão 36. Os dados dessa plataforma são fusionados com os dados do sistema GPS no bloco de controle e navegação 37;• the centimeter band antenna mounting structure 35, associated with a high precision inertial platform 36. The data from this platform is merged with the GPS system data in the control and navigation block 37;
· o bloco 41 que efetua o processamento dos sinais em tempo· Block 41 which performs signal processing in time
real, contendo circuitos de conversão analógica-digital, gravação de dados brutos, gravação de dados processados e down-link dos dados processados.real, containing analog-to-digital conversion circuits, raw data recording, processed data recording and down-link processing data.
A Fig. 7 mostra uma vista em corte longitudinal do sistema de radar 20 proposto, no qual se podem observar, além da unidade radar propriamente dita e respectivas antenas, a conexão com a antena GPS 28, o terminal de operação 31 que permite ao piloto ativar o radar e também receber instruções de comando e navegação da aeronave para execução do vôo de aquisição de dados. Essa figura mostra ainda um defletor aerodinâmico 25 móvel 42, para redução do arrasto da aeronave durante o vôo de aquisição de dados.Fig. 7 shows a longitudinal sectional view of the proposed radar system 20, in which, in addition to the radar unit itself and its antennas, one can observe the connection to the GPS antenna 28, the operating terminal 31 which allows the pilot activate the radar and also receive command and navigation instructions from the aircraft to perform the data acquisition flight. This figure also shows a mobile aerodynamic deflector 42 for reducing aircraft drag during the data acquisition flight.
A Fig. 8 mostra uma concretização alternativa da invenção, na qual toda a cabeça de suporte 22” das antenas 23a, 23b, 23c e 23d é verticalmente deslocável. Nesse caso, o corpo do radar 43 diferencia-se daquele ilustrado na Fig. 2, possuindo dimensões maiores de modo a permitir que a dita cabeça possa ser escamoteada para o seu interior, segundo exemplificado pela seta 45. Assim, o referido corpo permanece 5 fixo, sendo apenas a cabeça afastada para fora da fuselagem durante o sobrevôo.Fig. 8 shows an alternative embodiment of the invention, wherein the entire support head 22 ”of antennas 23a, 23b, 23c and 23d is vertically displaceable. In this case, the radar body 43 differs from that illustrated in Fig. 2, having larger dimensions to allow said head to be concealed inwards, as exemplified by the arrow 45. Thus, said body remains 5 fixed, with only the head being pulled out of the fuselage during the flyover.
Se bem que a invenção tenha sido descrita fazendo referência a uma concretização preferida, modificações poderão ser introduzidas no objeto, dentro dos limites da idéia inventiva. De acordo, a invenção se encontra definida e delimitada pelo conjunto de reivindicações que se segue.While the invention has been described with reference to a preferred embodiment, modifications may be made to the object within the limits of the inventive idea. Accordingly, the invention is defined and delimited by the following set of claims.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102012030375-2A BR102012030375B1 (en) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | airborne interferometric synthetic aperture radar |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102012030375-2A BR102012030375B1 (en) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | airborne interferometric synthetic aperture radar |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR102012030375A2 true BR102012030375A2 (en) | 2014-09-23 |
| BR102012030375B1 BR102012030375B1 (en) | 2021-06-22 |
Family
ID=51564907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| BR102012030375-2A BR102012030375B1 (en) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | airborne interferometric synthetic aperture radar |
Country Status (1)
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| BR (1) | BR102012030375B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022198289A1 (en) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 | Radaz Industria E Comercio De Produtos Eletronicos Ltda | Method for locating alterations in the subsoil |
-
2012
- 2012-11-29 BR BR102012030375-2A patent/BR102012030375B1/en active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022198289A1 (en) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 | Radaz Industria E Comercio De Produtos Eletronicos Ltda | Method for locating alterations in the subsoil |
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