Arbitrary motion Synthetic Aperture Radar

Sammanfattning: Syftet med denna avhandling är att utveckla en ny metod för att producera bilder med syntetisk aperturradar (SAR), med utgångspunkt i scenarier med arbiträr rörelse vad gäller radarsensorn. SAR är en väletablerad metod för att skapa 2- eller 3-dimensionella radarbilder, som traditionellt sett antar att radar-sensorns rörelse är linjär och förutsägbar. Därmed är positionerna för varje radardata-punkt kända och följer ett fördefinierat mönster. Denna avhandling utforskar emellertid nya metoder som gör det möjligt för radarn att röra sig fritt. Vi har utvecklat en prototyp baserad på Pulsed Coherent Radar-sensorn A121 från Acconeer för att demonstrera potentialen och prestandan i vår metod. Det resulterande systemet kan framgångsrikt skapa en bild av sin omgivning och upptäcka hinder i 3D-rymden. Med hjälp av denna prototypuppställning har vi utvärderat olika konfigurationer och optimeringar av algoritmen, samt konfigurationer för radarsensorn, inklusive val av lins. Vi har testat uppställningen för många olika potentiella objekt och utvärderat dess prestanda i flera olika miljöer. Systemet förlitar sig på en ström av exakta poseringsdata för radar-sensorn. Två olika system utforskades för detta ändamål. Först en Inertial Measurement Unit (IMU), och sedan VR-hårdvara som bygger på IR-fyr-spårning. Tidiga experiment visade mindre lovande resultat för IMU-baserad spårning, och denna väg ansågs inte vara värd att utforska vidare. Att spåra sensorn med hjälp av en VR-uppsättning visade emellertid lovande resultat, och fler experiment genomfördes för att utvärdera användbarheten och begränsningarna i dess användning för att skapa radarbilder. Dessa två tillvägagångssätt är dock en delmängd av ett stort antal potentiella spårningssystem. Våra resultat visar att SAR är möjligt att implementera i fall där radarns rörelse är arbiträr, förutsatt att sensorns position kan bestämmas med viss noggrannhet för alla insamlade radardatapunkter. Det visar också hur SAR baserad på arbiträr rörelse potentiellt kan möjliggöra fler användningsområden för radar-sensorer, till exempel inom VR och robotik för kartläggning av miljöer och detektion av objekt.