【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种微波雷达和无人飞行器
本专利技术涉及飞行器
，具体而言，涉及一种微波雷达和无人飞行器。
技术介绍
旋转雷达在使用过程中旋转频率不能太高，否则会导致轴承的使用寿命缩短，且旋转带来的震动太大也会影响雷达使用寿命。而低转速带来的问题是雷达单俯仰角刷新率不足，这种情况在旋转雷达中普遍存在。相关技术中，旋转雷达采用三角波调频连续波和OS-CFAR(OrderedStatisticConstantFALSEAlarmRate，有序统计恒虚警概率检测)。如图1所示，实线表示发射信号、虚线表示运动目标回波信号、点划线表示静止目标回波信号、TCPI表示三角波周期、f表示频率、B表示带宽、f0表示中心频率、td表示发射信号与回波信号的时间差、fB表示发射信号与回波信号混频后的差频，对称三角波调制的FMCW(FrequencyModulatedContinuousWave，调频连续波)雷达可以同时测速、测距，其不具有距离模糊等优点，常用三角波作为防撞雷达调制波形。OS-CFAR算法的主要目的是抑制遮蔽效应引起的性能恶化，它保留了平均恒虚概率检测使用的一维或二维滑窗结果，如果需要也可以使用保护单元，但是彻底摈弃了后者通过参考单元的数据进行平均，从而直接估计干扰功率电平的方法，取而代之的是，OSCFAR对参考单元的数据进行排序，形成一个升序排列的新序列，选取第k个有序统计量的值作为干扰功率电平的估计，并设阈值为该值和一个因子的乘积。而上述相关技术针对弱目标检测存在较大的漏检概率，不能够建立稳定的观测，导致航迹...
【技术保护点】
1.一种微波雷达，其特征在于，包括：/n天线装置，用于以不同角度发射微波信号，和/或接收所述微波信号的回波信号；以及/n雷达控制器，与所述天线装置通信连接，所述雷达控制器用于执行如下操作：/n获取多个所述回波信号；/n根据所述回波信号对应的观测角度，对多个所述回波信号进行角度分组，其中，每个所述角度分组对应于预设观测角度范围的所述回波信号；/n对每个所述角度分组中的所述回波信号，进行相干累加得到回波积累信号；/n根据所述回波积累信号，计算与所述回波积累信号对应的检测目标的相关信息。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微波雷达，其特征在于，包括：
天线装置，用于以不同角度发射微波信号，和/或接收所述微波信号的回波信号；以及
雷达控制器，与所述天线装置通信连接，所述雷达控制器用于执行如下操作：
获取多个所述回波信号；
根据所述回波信号对应的观测角度，对多个所述回波信号进行角度分组，其中，每个所述角度分组对应于预设观测角度范围的所述回波信号；
对每个所述角度分组中的所述回波信号，进行相干累加得到回波积累信号；
根据所述回波积累信号，计算与所述回波积累信号对应的检测目标的相关信息。
2.根据权利要求1所述的微波雷达，其特征在于，
所述天线装置绕一转轴连续转动。
3.根据权利要求2所述的微波雷达，其特征在于，
所述天线装置在转动时连续发射所述微波信号。
4.根据权利要求1所述的微波雷达，其特征在于，所述雷达控制器根据所述回波积累信号，计算与所述回波积累信号对应的检测目标的相关信息包括：
去除所述回波积累信号中的直流分量；
采用预设截短函数，对去除直流分量后的所述回波积累信号进行截短处理；
对截短处理后的所述回波积累信号进行快速傅里叶，获取所述快速傅里叶后的所述回波积累信号的频谱信息；
根据预设检测阈值，对所述频谱信息进行恒虚警处理；
根据恒虚警处理的频谱信息，获取波峰信息；
根据所述波峰信息，进行抛物线拟合处理；
根据抛物线拟合处理后的波峰信息，计算与所述回波积累信号对应的检测目标的相关信息。
5.根据权利要求1所述的微波雷达，其特征在于，
所述雷达控制器还用于：对多个所述角度分组中的检测目标的相关信息进行融合。
6.根据权利要求5所述的微波雷达，其特征在于，所述雷达控制器对多个所述角度分组中的检测目标的相关信息进行融合包括：
根据多个所述角度分组中的检测目标的相关信息，确定多个所述角度分组中的检测目标是否为同一检测目标；
若为同一检测目标，则根据检测目标的检测能量大小，选择所述检测能量大小最大的检测目标的相关信息，作为所述同一检测目标的相关信息。
7.根据权利要求1所述的微波雷达，其特征在于，
所述雷达控制器还用于根据所述微波雷达的移动速度确定补偿频率，并根据所述补偿频率对所述回波积累信号进行多普勒频移补偿。
8.根据权利要求1所述的微波雷达，其特征在于，
所述雷达控制器还用于配置获取的多个所述回波信号的数量和相干累加参数，其中，所述相干累加参数为每个所述角度分组中回波信号的数量，所述获取的多个所述回波信号的数量为所述相干累加参数的整数倍。
9.根据权利要求1所述的微波雷达，其特征在于，还包括：与所述雷达控制器通信连接的角度传感器，所述角度传感器用于检测所述微波信号以及所述回波信号的观测角度。
10.根据权利要求9所述的微波雷达，其特征在于，所述角度传感器包括光栅角度传感器。
11.根据权利要求9所述的微波雷达，其特征在于，所述雷达控制器还用于根据载具的姿态信息，对所述角度传感器获取的观测角度进行修正，其中，所述载具用于承载所述微波雷达。
12.根据权利要求11所述的微波雷达，其特征在于，所述载具为无人飞行器，或地面车辆。
13.根据权利要求11所述的微波雷达，其特征在于，所述雷达控制器还用于利用姿态信息对所述角度传感器的零度刻度位置进行调整。
14.根据权利要求13所述的微波雷达，其特征在于，
所述姿态信息包括俯仰角信息，所述角度传感器的零度刻度位置平行于所述载具的平移轴设置。
15.根据权利要求14所述的微波雷达，其特征在于，
所述天线装置的转轴垂直于所述载具的平移轴设置。
16.根据权利要求5所述的微波雷达，其特征在于，
所述检测目标的相关信息包括以下一种或其组合：所述微波雷达与检测目标之间的距离、所述微波雷达与检测目标之间的角度、检测目标数量、检测目标位置、回波能量。
17.根据权利要求16所述的微波雷达，其特征在于，所述雷达控制器对多个所述角度分组中的检测目标的相关信息进行融合，具体包括：
建立融合变量；
针对任一所述角度分组，判断所述角度分组内的检测目标数量是否大于零，当所述角度分组内的检测目标数量小于等于零时进入下一所述角度分组，当所述角度分组内的检测目标数量大于零时判断所述融合变量中的检测目标数量是否为零；
当所述融合变量中的检测目标数量为零时将所述角度分组内的检测目标的相关信息复制给所述融合变量，并进入下一所述角度分组，当所述融合变量中的检测目标数量不为零时将所述角度分组内的检测目标的相关信息与所述融合变量中的检测目标信息进行合并，直至所述融合变量中的检测目标数量大于预设数量阈值。
18.根据权利要求17所述的微波雷达，其特征在于，所述雷达控制器将所述角度分组内的检测目标的相关信息与所述融合变量中的检测目标信息进行合并，具体包括：
按照所述微波雷达与所述检测目标之间的距离，将所述角度分组内的检测目标的相关信息与所述融合变量中的检测目标信息进行合并。
19.一种无人飞行器，其特征在于，包括：
机架；
微波雷达，安装在所述机架上，所述微波雷达包括：
天线装置，用于以不同角度发射微波信号，和/或接收所述微波信号的回波信号；以及
雷达控制器，与所述天线装置通信连接，所述雷达控制器获取多个所述回波信号，根据所述回波信号对应的观测角度，对多个所述回波信号进行角度分组，其中，每个所述角度分组对应于预设观测角度范围的所述回波信号，对每个所述角度分组中的所述回波信号，进行相干累加得到回波积累信号，根据所述回波积累信号，计算与所述回波积累信号对应的检测目标的相关信息。
20.根据权利要求19所述的无人飞行器，其特征在于，
所述天线装置绕一转轴连续转动。
21.根据权利要求20所述的无人飞行器，其特征在于，
所述天线装置在转动时连续发射所述微波信号。
22.根据权利要求19所述的无人飞行器，其特征在于，所述雷达控制器根据所述回波积累信号，计算与所述回波积累信号对应的检测目标的相关信息包括：
去除所述回波积累信号中的直流分量；
采用预设截短函数，对去除直流分量后的所述回波积累信号进行截短处理；
对截短处理后的所述回波积累信号进行快速傅里叶，获取所述快速傅里叶后的所述回波积累信号的频谱信息；
根据预设检测阈值，对所述频谱信息进行恒虚警处理；
根据恒虚警处理的频谱信息，获取波峰信息；
根据所述波峰信息，进行抛物线拟合处理；
根据抛物线拟合处理后的波峰信息，计算与所述回波积累信号对应的检测目标的相关信息。
23.根据权利要求19所述的无人飞行器，其特征在于，
所述雷达控制器还用于：对多个所述角度分组中的检测目标的相关信息进行融合。
24.根据权利要求23所述的无人飞行器，其特征在于，所述雷达控制器对多个所述角度分组中的检测目标的相关信息进行融合包括：
根据多个所述角度分组中的检测目标的相关信息，确定多个所述角度分组中的检测目标是否为同一检测目标；
若为同一检测目标，则根据检测目标的检测能量大小，选择所述检测能量大小最大的检测目标的相关信息，作为所述同一检测目标的相关信息。
25.根据权利要求19所述的无人飞行器，其特征在于，
所述雷达控制器还用于根据所述微波雷达的移动速度确定补偿频率，并根据所述补偿频率对所述回波积累信号进行多普勒频移补偿。
26.根据权利要求19所述的无人飞行器，其特征在于，
所述雷达控制器还用于配置获取的多个所述回波信号的数量和相干累加参数，其中，所述相干累加参数为每个所述角度分组中回波信号的数量，所述获取的多个所述回波信号的数量为所述相干累加参数的整数倍。
27.根据权利要求19所述的无人飞行器，其特征在于，还包括：与所述雷达控制器通信连接的角度传感器，所述角度传感器用于检测所述微波信号以及所述回波信号的观测角度。
28.根据权利要求27所述的无人飞行器，其特征在于，所述角度传感器包括光栅角度传感器。
29.根据权利要求27所述的无人飞行器，其特征在于，所述雷达控制器还用于根据载具的姿态信息，对所述角度传感器获取的观测角度进行修正，其中，所述载具用于承载所述微波雷达。
30.根据权利要求29所述的无人飞行器，其特征在于，所述载具为无人飞行器，或地面车辆。
31.根据权利要求29所述的无人飞行器，其特征在于，
所述雷达控制器还用于利用姿态信息对所述角度传感器的零度刻度位置进行调整。
32.根据权利要求31所述的无人飞行器，其特征在于，
所述姿态信息包括俯仰角信息，所述角度传感器的零度刻度位置平行于所述载具的平移轴设置。
33.根据权利要求32所述的无人飞行器，其特征在于，
所述天线装置的转轴垂直于所述载具的平移轴设置。
34.根据权利要求23所述的无人飞行器，其特征在于，还包括：
飞行器控制器，用于根据融合后的所述检测目标的相关信息控制所述无人飞行器的航迹。
35.根据权利要求23所述的无人飞行器，其特征在于，
所述检测目标的相关信息包括以下一种或其组合：所述微波雷达与检测目标之间的距离、所述微波雷达与检测目标之间的角度、检测目标数量、检测目标位置、回波能量。
36.根据权利要求35所述的无人飞行器，其特征在于，所述雷达控制器对多个所述角度分组中的检测目标的相关信息进行融合，具体包括：
建立融合变量；
针对任一所述角度分组，判断所述角度分组内的检测目标数量是否大于零，当所述角度分组内的检测目标数量小于等于零时进入下一所述角度分组，当所述角度分组内的检测目标数量大于零时判断所述融合变量中的检测目标数量是否为零；
当所述融合变量中的检测目标数量为零时将所述角度分组内的检测目标的相关信息复制给所述融合变量，并进入下一所述角度分组，当所述融合变量中的检测目标数量不为零时将所述角度分组内的检测目标的相关信息与所述融合变量中的检测目标信息进行合并，直至所述融合变量中的检测目标数量大于预设数量阈值。
37.根据权利要求36所述的无人飞行器，其特征在于，所述雷达控制器将所述角度分组内的检测目标的相关信息与所述融合变量中的检测目标信息进行合并，具体包括：
按照所述微波雷达与所述检测目标之间的距离，将所述角度分组内的检测目标的相关信息与所述融合变量中的检测目标信息进行合并。
38.一种微波雷达的信号处理方法，其特征在于，包括：
控制所述微波雷达的天线装置以不同角度发射微波信号，和/或接收所述微波信号的回波信号；
获取多个所述回波信号，根据所述回波信号对应的观测角度，对多个所述回波信号进行角度分组，其中，每个所述角度分组对应于预设观测角度范围的所述回波信号；
对每个所述角度分组中的所述回波信号，进行相干累加得到回波积累信号；
根据所述回波积累信号，计算与所述回波积累信号对应的检测目标的相关信息。
39.根据权利要求38所述的微波雷达的信号处理方法，其特征在于，还包括：
控制所述天线装置绕一转轴连续转动。
40.根据权利要求39所述的微波雷达的信号处理方法，其特征在于，还包括：
控制所述天线装置在转动时连续发射所述微波信号。
41.根据权利要求38所述的微波雷达的信号处理方法，其特征在于，所述根据所述回波积累信号，计算与所述回波积累信号对应的检测目标的相关信息的步骤包括：
去除所述回波积累信号中的直流分量；
采用预设截短函数，对去除直流分量后的所述回波积累信号进行截短处理；
对截短处理后的所述回波积累信号进行快速傅里叶，获取所述快速傅里叶后的所述回波积累信号的频谱信息；
根据预设检测阈值，对所述频谱信息进行恒虚警处理；
根据恒虚警处理的频谱信息，获取波峰信息；
根据所述波峰信息，进行抛物线拟合处理；
根据抛物线拟合处理后的波峰信息，计算与所述回波积累信号对应的检测目标的相关信息。
42.根据权利要求38所述的微波雷达的信号处理方法，其特征在于，还包括：
对多个所述角度分组中的检测目标的相关信息进行融合。
43.根据权利要求42所述的微波雷达的信号处理方法，其特征在于，所述对多个所述角度分组中的检测目标的相关信息进行融合的步骤包括：
根据多个所述角度分组中的检测目标的相关信息，确定多个所述角度分组中的检测目标是否为同一检测目标；
若为同一检测目标，则根据检测目标的检测能量大小，选择所述检测能量大小最大的检测目标的相关信息，作为所述同一检测目标的相关信息。
44.根据权利要求38所述的微波雷达的信号处理方法，其特征在于，还包括：
根据所述微波雷达的移动速度确定补偿频率，并根据所述补偿频率对所述回波积累信号进行多普勒频移补偿。
45.根据权利要求38所述的微波雷达的信号处理方法，其特征在于，还包括：
配置获取的多个所述回波信号的数量和相干累加参数，其中，所述相干累加参数为每个所述角度分组中回波信号的数量，所述获取的多个所述回波信号的数量为所述相干累加参数的整数倍。
46.根据权利要求38所述的微波雷达的信号处理方法，其特征在于，还包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄宾，王俊喜，王春明，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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