无人机避障系统的目标信号处理装置、无人机避障系统制造方法及图纸

一种无人机避障系统的目标信号处理装置，包括射频收发系统，用于向目标发送射频信号，接收散射的回波信号，并将回波信号与射频信号混频获得差拍信号；模数转换器，用于将差拍信号进行模数转换，获得数字信号；FFT变换模块，用于将数字信号经过快速傅里叶变换得到频域图，对频谱图进行处理获得峰值点所对应的频率值，获取初始目标距离信号；求模电路，用于将初始目标距离信号进行求模，获得信号幅度值；非相参积累器，用于将各信号幅度值进行非相参积累，获得非相参积累数据；CFAR检测电路，用于采用恒虚警检测方法对非相参积累数据进行检测，获得目标距离信号。本发明专利技术提供无人机避障系统。本发明专利技术提高了获取目标信号的准确率、缩小装置和系统的体积。

【技术实现步骤摘要】
无人机避障系统的目标信号处理装置、无人机避障系统
本专利技术涉及无人机避障
，特别是涉及一种无人机避障系统的目标信号处理装置、无人机避障系统。
技术介绍
架空电力线的覆盖区域广，穿越的地形复杂，部分地区还存在环境条件恶劣的问题，电力线、杆塔长期在野外暴露，在不断受到外界因素的影响下，容易出现断股、腐蚀、杆塔倾斜等故障的发生，为了及时掌握线路的运行的状况和及时排除线路存在的安全隐患，电力部门每年都要花费巨大的人力和物力进行巡线工作。无人机技术的发展为架空电力线路的巡线提供了新的移动平台，为了飞行安全考虑，无人机的避障系统成为了研究的热点之一 O传统技术中也有无人直升机避障系统。避障系统包括机载信号采集模块以及设置于飞控系统内的机载避障分析模块。将采集的模拟信号转换为数字信号后，将周围的环境信息发送给分析模块，机载避障分析模块发送指令给飞控系统，由飞控系统控制计算机发送给无人机。传统技术中的避障系统直接将获取的信息进行分析，误差较大，并且系统设计复杂，需要一些大型器件组成，体积庞大。
技术实现思路
基于此，有必要针对装置体积大、获取目标距离信号误差大的问题，提供一种无人机避障系统的目标信号处理装置、无人机避障系统。一种无人机避障系统的目标信号处理装置，包括:射频收发系统，用于向目标发送射频信号，接收散射的回波信号，并将所述回波信号与所述射频信号混频获得差拍信号；模数转换器，用于将所述差拍信号进行模数转换，获得数字信号；FFT变换模块，用于将所述数字信号经过快速傅里叶变换得到频域图，对频谱图进行处理获得峰值点所对应的频率值，根据频率值获取初始目标距离信号；求模电路，用于将所述初始目标距离信号进行求模，获得信号幅度值；非相参积累器，用于将各信号幅度值进行非相参积累，获得非相参积累数据；CFAR检测电路，用于采用恒虚警检测方法对所述非相参积累数据进行检测，获得目标距离信号。上述无人机避障系统的目标信号处理装置，模数转换器将模数转换后的信号经过快速傅里叶变换得到目标信号的频域图，从频域图中提取初始目标距离信号，从而避免了目标信号在时域混叠的情况。求模电路对初始目标距离信号进行求模，既提高了数据处理速度，又不影响数据处理效果。非相参积累器将各个信号幅度值进行非相参积累，直到完成多个信号周期的积累，从而提高弱信号的信噪比。CFAR检测电路采用恒虚警检测方法对所述非相参积累数据进行检测，获得目标距离信号。在混有杂波干扰的目标信号中以最大概率检测出目标距离信号，提高了目标信号的准确率，同时模数转换器、FFT变换模块、求模电路、非相参积累器和CFAR检测电路可以集成处理，克服了系统大规模设计，具有体积小的优势。一种无人机避障系统，包括:如上述所述的无人机避障系统的目标信号处理装置、机载避障分析模块以及通信端口；所述目标信号处理装置的CFAR检测电路通过通信端口与机载避障分析模块连接，机载避障分析模块与飞控系统连接；机载避障分析模块，用于根据CFAR检测电路发送的目标距离信号发出相应控制指令至飞控系统。上述无人机避障系统，通过射频收发系统获得差拍信号。模数转换器将模数转换后的信号经过快速傅里叶变换得到目标信号的频域图，从频域图中提取初始目标距离信号，从而避免了目标信号在时域混叠的情况。求模电路对初始目标距离信号进行求模，既提高了数据处理速度，又不影响数据处理效果。非相参积累器将各个信号幅度值进行非相参积累，直到完成多个信号周期的积累，从而提高弱信号的信噪比。CFAR检测电路采用恒虚警检测方法对所述非相参积累数据进行检测，获得目标距离信号。在混有杂波干扰的目标信号中以最大概率检测出目标距离信号，提高了目标信号的准确率，通过机载避障分析模块对目标距离信号进行分析得到相应避障策略，提高了策略准确性。同时模数转换器、FFT变换模块、求模电路、非相参积累器和CFAR检测电路可以集成处理，克服了系统大规模设计，具有体积小的优势。【附图说明】图1为本专利技术无人机避障系统的目标信号处理装置实施例的结构示意图；图2为本专利技术实施例中非相参积累器功能示意图；图3为本专利技术实施例中CFAR检测电路结构示意图；图4为本专利技术无人机避障系统其中一个实施例的结构示意图；图5为本专利技术无人机避障系统实施例中RS422协议字符传输格式示意图；图6为本专利技术无人机避障系统另一个实施例的结构示意图；图7为本专利技术实施例中求模电路结构示意图。【具体实施方式】以下针对本专利技术无人机避障系统的目标信号处理装置、无人机避障系统的各实施例进行详细的描述。如图1所示，为本专利技术无人机避障系统的目标信号处理装置实施例的结构示意图，包括:射频收发系统110、模数转换器120、FFT变换模块130、求模电路140、非相参积累器150和CFAR检测电路160。射频收发系统110，用于向目标发送射频信号，接收散射的回波信号，并将所述回波信号与所述射频信号混频获得差拍信号；射频收发系统110是接收回波信号并得到差拍信号。在一个实施例中，射频收发系统包括毫米波雷达天线、接收天线和混频装置。毫米波雷达天线和接收天线分别与混频装置连接。通过毫米波雷达天线向目标发送射频信号，通过接收天线接收毫米波雷达天线向目标发送射频信号后散射的回波信号，通过混频装置将回波信号与射频信号混频得到差拍信号。为了能多方位发送射频信号和多方位接收回波信号，毫米波雷达天线和接收天线可以为带有机械扫描的毫米波雷达天线和带有机械扫描的接收天线。模数转换器120，用于将差拍信号进行模数转换，获得数字信号；模数转换器是将模拟信号转换为数字信号。FFT变换模块130，用于将所述数字信号经过快速傅里叶变换得到频域图，对频谱图进行处理获得峰值点所对应的频率值，根据频率值获取初始目标距离信号；[0031 ] FFT变换模块主要是将数字信号经过快速傅里叶变换(Fast FourierTransform, FFT)得到目标信号的频域图，根据频域图可以获取初始目标距离信号，从而避免目标信号在时域混叠的情况。避障系统测距信息的精度是系统的关键，需选择满足要求的FFT单元技术平台。本实施例可以采用FFT IP核(intellectual property core)来实现。这种FFT核数据流结构有三种，分别为Streaming、Buefferd Burst、Burst数据流结构。在一个具体实施例中，基于信号处理要求，可以选用的数据流结构为Radix_4, Burst结构。求模电路140，用于将初始目标距离信号进行求模，获得信号幅度值；本实施例求模电路可以包括第一乘法器和第二乘法器、一个加法器和一个平方根器，它们都可以利用IP核来实现。如图7所示，为本专利技术实施例中求模电路结构示意图，所述第一乘法器710和所述第二乘法器720分别与所述加法器730连接，所述加法器730与所述平方根器740连接。比如将FFT变换模块输出的27位数据经过尺度变换缩减为16位数据。由于计算模值需要系统延迟，延迟为12个时钟周期，故需一个12周期的延时器，用以延迟fft_index的输出，以保证计算模值与fft_index同步,延迟器可以用内部寄存器逐级延迟来实现。其中，将FFT变换模块输出数据进行数据位，只是对FFT后信号频谱幅度进行乘除，既提高了数据处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机避障系统的目标信号处理装置，其特征在于，包括：射频收发系统，用于向目标发送射频信号，接收散射的回波信号，并将所述回波信号与所述射频信号混频获得差拍信号；模数转换器，用于将所述差拍信号进行模数转换，获得数字信号；FFT变换模块，用于将所述数字信号经过快速傅里叶变换得到频域图，对频谱图进行处理获得峰值点所对应的频率值，根据频率值获取初始目标距离信号；求模电路，用于将所述初始目标距离信号进行求模，获得信号幅度值；非相参积累器，用于将各信号幅度值进行非相参积累，获得非相参积累数据；CFAR检测电路，用于采用恒虚警检测方法对所述非相参积累数据进行检测，获得目标距离信号。

【技术特征摘要】
1.一种无人机避障系统的目标信号处理装置，其特征在于，包括: 射频收发系统，用于向目标发送射频信号，接收散射的回波信号，并将所述回波信号与所述射频信号混频获得差拍信号； 模数转换器，用于将所述差拍信号进行模数转换，获得数字信号； FFT变换模块，用于将所述数字信号经过快速傅里叶变换得到频域图，对频谱图进行处理获得峰值点所对应的频率值，根据频率值获取初始目标距离信号； 求模电路，用于将所述初始目标距离信号进行求模，获得信号幅度值； 非相参积累器，用于将各信号幅度值进行非相参积累，获得非相参积累数据； CFAR检测电路，用于采用恒虚警检测方法对所述非相参积累数据进行检测，获得目标距离信号。2.根据权利要求1所述的无人机避障系统的目标信号处理装置，其特征在于，所述CFAR检测电路包括加减法器、第一延时单元、第二延时单元、第三延时单元、第一比较器和第二比较器； 所述加减法器的加 法输入端与所述非相参积累器的输出端连接，所述加减法器输出端分别与所述加减法器的加法输入端、第一延时单元和第一比较器连接，第一延时单元、第一比较器、第二比较器依次连接，第二延时单元的输入端与所述非相参积累器的输出端连接，第二延时单元的输出端分别与所述加减法器的减法输入端和第三延时器连接，第三延时器与第二比较单元连接。3.根据权利要求1或2所述的无人机避障系统的目标信号处理装置，其特征在于，所述求模电路包括第一乘法器、第二乘法器、加法器、平方根器，所述第一乘法器和所述第二乘法器分别与所述加法器连接，所述加法器与所述平方根器连接。4.根据权利要求1或2所述的无人机避障系...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭向阳，杨维顺，麦晓明，王柯，徐晓刚，陈锐民，许鸣，
申请(专利权)人：广东电网公司电力科学研究院，中国人民解放军总参谋部第六十研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44