研究目的
介绍基于无人机系统（UAS）的雷达系统原位天线特性表征与校准技术最新进展，重点包括射频探针纯度提升及高位置精度改进。
研究成果
该开发出的UAS平台具有交叉极化隔离度高、飞行时间延长和亚厘米级定位精度等增强特性，显著提升了现场天线测量与雷达校准的质量，可支持SENSR计划等任务。后续工作将重点研制配备更大阵列探头的原型机。
研究不足
当前设置仅限于S波段频率（2-4 GHz）和特定阵列尺寸；挑战包括在飞行中实现一致的RTK固定精度以及风等潜在环境影响。需要进一步优化以实现更高频率范围和更大阵列。
1：实验设计与方法选择：
该方法涉及为天线测量设计和定制无人机平台，使用电磁仿真（如WIPL-D）优化射频探头并最大限度减少与无人机结构的相互作用。设计包括配备高精度云台和DGPS的多旋翼无人机，以确保定位精度。
2：样本选择与数据来源：
实验设置采用3×3单元的S波段阵列探头，在六旋翼和八旋翼无人机平台上进行仿真和测量。数据来自电磁仿真和实地测试。
3：实验设备与材料清单：
设备包括定制无人机平台、三轴云台、天线阵列、脉冲发生器-发射器、DGPS单元（如Emlid Reach、SwiftNav Piksi）、用于高度测量的激光雷达以及射频吸收材料。
4：实验步骤与操作流程：
包括使用WIPL-D仿真有无无人机结构的天线方向图，通过DGPS进行地面和飞行测试以确保位置精度，并执行射频测量以表征天线性能。
5：数据分析方法：
数据分析包括比较仿真与实测的天线方向图、评估DGPS读数的位置精度，并评价交叉极化隔离度和波束方向图。
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Unmanned Aircraft System
Hexacopter, Octocopter
ARRC (Advanced Radar Research Center)
Platform for carrying RF probe and sensors for antenna measurements and radar calibration.
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3-axis Gimbal
Holds the antenna array and pulse generator-transmitter for stable positioning during flight.
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Antenna Array
3x3 elements
RF probe for transmitting signals and measuring antenna patterns.
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Pulse Generator-Transmitter
Generates RF pulses for radar characterization.
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DGPS Unit
Emlid Reach, SwiftNav Piksi
Emlid, SwiftNav
Provides high-precision positioning using RTK algorithms for accurate UAS location.
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Lidar
Used for high-precision altimetry to aid in position accuracy.
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RF Absorbing Materials
Minimizes reflections and diffractions from the UAS structure.
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Electromagnetic Simulator
WIPL-D
WIPL-D
Simulates antenna patterns and interactions with UAS structure using method of moments.
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