一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统，它包括无人机和毫米波测距雷达；毫米波测距雷达将检测数据传送到无人机，并与无人机进行数据传输；无人机包括无人机本体和控制装置；控制装置和毫米波测距雷达均安装在无人机本体上；控制装置包括微处理器、存储器、信号收发模块和电源模块；微处理器与存储器和信号收发模块相互连接；电源模块的输出端与微处理器的供电输入端连接；信号收发模块与毫米波测距雷达相互连接进行数据传输。

An unmanned aerial vehicle (UAV) system based on millimeter wave radar

The invention discloses a UAV system based on millimeter wave radar UAV and plant protection, including millimeter wave radar; millimeter wave radar detection data is transmitted to the UAV, and data transmission with the UAV UAV; including UAV body and control device; the control device and the millimeter wave radar are installed on the UAV body; the control device comprises a microprocessor, memory, signal transceiver module and power module; the microprocessor and memory and signal transceiver module are connected with each other; and the output end of the power module power supply input terminal is connected to the microprocessor; the signal transceiver module and millimeter wave radar data transmission connection.

【技术实现步骤摘要】
一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统
本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统。
技术介绍
植保无人机，顾名思义是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人飞机由飞行平台、导航飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或导航飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子、粉剂等。而植保无人机在实现药剂、种子和粉剂等的喷洒时，往往有一个最佳高度，而且针对于不同的农作物或者不同的药剂、种子和粉剂等所进行喷洒的最佳高度也是不同的，而且植保无人机要在一个合适的高度才能保证为自身飞行的安全；因此如何实时检测植保无人机的飞行高度，来满足不同农作物对喷洒药剂的不同最佳高度和自身飞行的安全是现阶段需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统，能够对植保无人机的飞行高度进行实时检测以满足不同农作物对喷洒药剂的不同最佳高度的要求。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统，它包括无人机和毫米波测距雷达；毫米波测距雷达将检测数据传送到无人机，并与无人机进行数据传输；无人机包括无人机本体和控制装置；控制装置和毫米波测距雷达均安装在无人机本体上；控制装置包括微处理器、存储器、信号收发模块和电源模块；微处理器与存储器和信号收发模块相互连接；电源模块的输出端与微处理器的供电输入端连接；信号收发模块与毫米波测距雷达相互连接进行数据传输。毫米波测距雷达包括信号处理模块、显示模块、电源模块、射频综合模块、发射天线和接收天线；信号处理模块的信号输出端与射频综合模块的信号输入端连接；信号处理模块的数据处理输出端与显示模块的输入端连接；射频综合模块的信号输出端发出的输出信号与发射天线连接；接收天线收到的回波信号与射频综合模块的信号输入端连接；电源模块分别与信号处理模块、射频综合模块和显示模块的供电端连接。信号处理模块包括时钟电路、FPGA单元、DSP单元、ADC、DAC、滤波单元、AGC(自动增益控制)单元和第一功率放大单元；时钟电路的输出端与FPGA单元的时钟信号输入端连接；FPGA单元的信号输出端与所述DSP单元的信号输入端连接；所述的DSP单元的信号输出端与所述DAC的信号输入端连接；所述的DAC的信号输出端与所述射频综合模块的信号输入端连接；第一功率放大单元的信号输出端与AGC单元的信号输入端连接；AGC单元的信号输出端与滤波单元的信号输入端连接；滤波单元的信号输出端与ADC的信号输入端连接；ADC的信号输出端与FPGA单元的信号输入端连接。射频综合模块包括VCO(压控振荡器)单元、第二功率放大单元、低噪声放大单元和差拍处理单元；VCO单元的信号输出端与第二功率放大单元的信号输入端连接；第二功率放大单元的信号输出端与发射天线连接；接收天线与低噪声放大单元的信号输入端连接；低噪声放大单元的信号输出端与差拍处理单元的信号输入端连接；第二功率放大单元的信号输出端还与差拍处理单元的信号输入端连接；射频综合模块中的差拍处理单元的信号输出端与信号处理模块中的第一功率放大单元的信号输入端连接。本专利技术的有益效果是：一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统，通过工作在毫米波频段的毫米波测距雷达，能够对植保无人机相对于农作物的高度进行实时检测，从而满足针对不同农作物对喷洒的药剂飞行不同最佳高度和自身相对于农作物的高度保证飞行的安全。附图说明图1为系统的结构框图；图2为毫米波测距雷达的结构图；图3为三角波信号差拍处理的视频示意图。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统，它包括无人机和毫米波测距雷达；毫米波测距雷达将检测数据传送到无人机，并与无人机进行数据传输；无人机包括无人机本体和控制装置；控制装置和毫米波测距雷达均安装在无人机本体上；控制装置包括微处理器、存储器、信号收发模块和电源模块；微处理器与存储器和信号收发模块相互连接；电源模块的输出端与微处理器的供电输入端连接；信号收发模块与毫米波测距雷达相互连接进行数据传输。优选地，如图2所示，毫米波测距雷达包括信号处理模块、显示模块、电源模块、射频综合模块、发射天线和接收天线；信号处理模块的信号输出端与射频综合模块的信号输入端连接；信号处理模块的数据处理输出端与显示模块的输入端连接；射频综合模块的信号输出端发出的输出信号与发射天线连接；接收天线收到的回波信号与射频综合模块的信号输入端连接；电源模块分别与信号处理模块、射频综合模块和显示模块的供电端连接。优选地，信号处理模块包括时钟电路、FPGA单元、DSP单元、ADC、DAC、滤波单元、AGC单元和第一功率放大单元；时钟电路的输出端与FPGA单元的时钟信号输入端连接；FPGA单元的信号输出端与所述DSP单元的信号输入端连接；所述的DSP单元的信号输出端与所述DAC的信号输入端连接；所述的DAC的信号输出端与所述射频综合模块的信号输入端连接；第一功率放大单元的信号输出端与AGC单元的信号输入端连接；AGC单元的信号输出端与滤波单元的信号输入端连接；滤波单元的信号输出端与ADC的信号输入端连接；ADC的信号输出端与FPGA单元的信号输入端连接。优选地，射频综合模块包括VCO单元、第二功率放大单元、低噪声放大单元和差拍处理单元；VCO单元的信号输出端与第二功率放大单元的信号输入端连接；第二功率放大单元的信号输出端与发射天线连接；接收天线与低噪声放大单元的信号输入端连接；低噪声放大单元的信号输出端与差拍处理单元的信号输入端连接；第二功率放大单元的信号输出端还与差拍处理单元的信号输入端连接；射频综合模块中的差拍处理单元的信号输出端与信号处理模块中的第一功率放大单元的信号输入端连接。优选地，系统测距的工作流程为：小型化雷达系统加电后，晶振为FPGA提供基准时钟信号，由FPGA对时钟信号进行分频，再由DSP进行信号处理后，分别送至ADC和DAC，并由FPGA产生离散的数字序列送DAC，转换为模拟控制信号，控制射频综合单元中的VCO，输出需要的三角波调制信号，并经放大后，送天线发射。接收天线收到目标回波信号，在射频综合单元中进行低噪声放大后，与发射信号做差拍处理，输出差拍中频信号送信号处理单元，依次进行放大、滤波和ADC采样处理后，送FPGA进行抽取和FFT处理，估测出差拍中频信号的频率，利用该频率值就可计算出目标的距离。优选地，毫米波测距雷达采用发射连续波信号(FMCW)，通过目标回波与发射信号的差拍处理，得到与目标距离相关的单载波信号，单载波信号的频率值与目标距离值形成一一映射关系。为便于系统发射FMCW信号，完成目标距离测量，同时还能实现目标速度测量，该小型化雷达系统发射的FMCW信号拟采用三角波形式。如图3所示，图中ΔF为三角波调频信号的带宽，T表示三角波调频信号的周期，τ是回波信号的时延，则差拍信号频率fb与延时时间关系为：将延时时间τ＝2R/c代入以上方程，可得到目标距离R的计算方程为：从以上方程中可知，目标的距离测量与三角波信号的周期、差拍信号频率成正比，与信号带宽成反比，当三角波信号的周期与带宽确定后，距离越远，则差拍信号频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统，其特征在于：它包括无人机和毫米波测距雷达；所述的毫米波测距雷达将检测数据传送到无人机，并与无人机进行数据传输；所述的无人机包括无人机本体和控制装置；所述的控制装置和毫米波测距雷达均安装在所述无人机本体上；所述的控制装置包括微处理器、存储器、信号收发模块和电源模块；所述的微处理器与所述存储器和所述信号收发模块相互连接；所述的电源模块的输出端与所述微处理器的供电输入端连接；所述的信号收发模块与所述毫米波测距雷达相互连接进行数据传输。

【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统，其特征在于：它包括无人机和毫米波测距雷达；所述的毫米波测距雷达将检测数据传送到无人机，并与无人机进行数据传输；所述的无人机包括无人机本体和控制装置；所述的控制装置和毫米波测距雷达均安装在所述无人机本体上；所述的控制装置包括微处理器、存储器、信号收发模块和电源模块；所述的微处理器与所述存储器和所述信号收发模块相互连接；所述的电源模块的输出端与所述微处理器的供电输入端连接；所述的信号收发模块与所述毫米波测距雷达相互连接进行数据传输。2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统，其特征在于：所述的毫米波测距雷达包括信号处理模块、显示模块、电源模块、射频综合模块、发射天线和接收天线；所述的信号处理模块的信号输出端与所述射频综合模块的信号输入端连接；所述的信号处理模块的数据处理输出端与所述显示模块的输入端连接；所述的射频综合模块的信号输出端发出的输出信号与所述发射天线连接；所述的接收天线收到的回波信号与所述射频综合模块的信号输入端连接；所述的电源模块分别与所述信号处理模块、所述射频综合模块和所述显示模块的供电端连接。3.根据权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的植保无人机测高系统，其特征在于：所述的信号处理模块包括时钟电路、FPGA单元、DSP单元、...

【专利技术属性】
技术研发人员：万永伦，刘进军，
申请(专利权)人：成都瑞达物联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51