用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法、模块及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法、模块及装置，该方法步骤包括：S1.获取无人机的飞行状态信息以及避障雷达检测到的目标轨迹的信息，根据无人机的飞行状态信息、目标轨迹的信息初步判断检测到的目标轨迹是否为地面杂波，如果是转入执行步骤S2；S2.获取无人机的制动距离以及目标的轨迹距离，根据无人机的制动距离与目标的轨迹距离之间的大小关系确定是否进行杂波抑制处理。本发明专利技术能够适用于无人机避障雷达实现运动地面杂波抑制，且实现操作简单、成本低、抑制效果好。

Method, module and device of ground clutter suppression for UAV obstacle avoidance radar

【技术实现步骤摘要】
用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法、模块及装置
本专利技术涉及无人机避障雷达目标检测
，尤其涉及一种用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法、模块及装置。
技术介绍
随着农业、电力、工业等行业级无人机市场的迅速增长，无人机的关键技术也越来越趋于智能化。自动避障系统作为无人机安全保障的关键技术，能最大程度上减少无人机碰撞障碍物，从而降低造成无人机损毁、人身事故等的可能性。超声波避障、激光避障、视觉避障在探测能力、受天气影响、夜间工作能力、温度稳定性、成本等方向存在不可弥补的缺陷，而如毫米波雷达等的雷达避障方案，成本低、性能好且能够支持全天时全天候工作。杂波信号即为干扰雷达正常检测的非期望的回波信号，其实质为不需要检测的反射源，杂波的定义具体取决于所要检测的目标，且杂波具有随机性，其回波功率谱可能甚至会高于真实目标的回波功率谱。在无人机避障雷达领域中，由于无人机在空中飞行，雷达是检测俯仰范围，雷达在稍远处可能照射到地面，因而杂波信号主要即为地面回波信号；地面回波信号被雷达接收后，导致雷达可能检测到地面(不处于正常飞行高度航线上)，同时将地面信息错误的上报给无人机飞行控制系统，影响无人机正常飞行，地面回波信号被雷达接收后，还能会淹没真实目标信号回波，导致雷达漏检，造成无人机飞行安全威胁。针对杂波抑制，目前通常是采用动目标检测(MTI)滤波器实现，如图1所示，通过动目标检测(MTI)可以很好的抑制静止杂波，MTI滤波器通常是采用延迟线结构来实现，实质是将连续多个脉冲按照一定的比例进行加权，以单路延迟线为例，如图2、3所示，其原理为将相邻两个脉冲进行加权，加权系数为1和-1。但是采用上述MTI滤波器进行杂波抑制会存在以下问题：1、由于MTI系统主要是由延迟线对消器构成，延迟线对消器结构尽管能对静止杂波信号具有很强的抑制作用，但也会对速度刚好位于滤波器频率响应零值附近的目标有较强的抑制，如上述单路延迟线对消器的频率响应的峰值出现在f＝(2n+1)/(2fr)处，零值出现在f＝nfr(n≥0)，因而能对f＝nfr(n＝0,±1,±2,…)处的杂波有很好的抑制作用，但是也会对速度刚好位于此处的运动目标有很强的抑制作用，此时对应的速度也即为盲速；2、MTI滤波器抑制杂波时，主要针对的是静杂波，其不能对运动杂波具有很好的抑制作用，而在无人机避障雷达应用领域中，由于无人机为运动平台，地面杂波信号通常是运动杂波，且杂波会随着无人机运动的变化而变化，基于MTI滤波器的杂波抑制不能适用于如无人机避障雷达的运动平台中。综上，单从回波检测信号来看，地面杂波信号和真实目标回波信号是相同的，难以直接区分进行抑制，而传统抑制静止平台杂波的方式就不能适用于无人机避障雷达中实现运动地面杂波的抑制，因此亟需提供一种能够适用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法，以实现无人机避障雷达中运动地面杂波的有效抑制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种能够实现运动地面杂波抑制，且实现操作简单、抑制效果好的用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法、模块，以及能够高效抑制运动地面杂波、目标检测精度高的目标检测装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法，步骤包括：S1.轨迹判断：获取无人机的飞行状态信息以及避障雷达检测到的目标的轨迹信息进行比较，若所述无人机的飞行状态信息与目的轨迹的信息一致或相差在指定范围内，转入执行步骤S2；S2.杂波抑制：获取无人机的制动距离以及目的轨迹的距离进行比较，根据所述无人机的制动距离与所述目的轨迹的距离之间的大小关系确定是否进行杂波抑制处理。进一步的，所述步骤S1中进行比较时，具体判断无人机的飞行速度与所述目的轨迹的速度之间的大小关系、以及目的轨迹的角度与无人机航线之间的关系。进一步的，所述步骤S1的具体步骤为：S11.速度判断：获取无人机的飞行速度以及所述目的轨迹的速度进行比较，如果一致或相差在指定范围内，转入执行步骤S12；S12.角度判断：获取目的轨迹的角度并判断是否位于无人机航线前侧指定范围内，如果是，则初步判断目的轨迹可能为地面杂波，转入执行步骤S2。进一步的，所述步骤S2中进行比较时，判断所述目的轨迹的距离是否不超过所述无人机的制动距离，如果是则判定目的轨迹为地面杂波以进行抑制处理，否则再根据目的轨迹的位移距离、所述目的轨迹的距离以及所述无人机的制动距离之间的关系最终判定目的轨迹是否为地面杂波，所述轨迹的位移距离为轨迹内检测到的最大距离和最小距离之间的差值。进一步的，所述根据目的轨迹的位移距离、所述目的轨迹的距离以及所述无人机的制动距离之间的关系最终判定目标是否为地面杂波时，具体计算所述目的轨迹的距离与所述无人机的制动距离之间的差值并判断所述目的轨迹的位移距离与所述差值之间的大小关系，根据判断结果判定目的轨迹是否为地面杂波。进一步的，当目的轨迹的位移距离、所述目的轨迹的距离以及所述无人机的制动距离之间的关系满足下式时，判定目的轨迹为地面杂波；其中，R1为目标轨迹位移距离，R2为目标轨迹当前距离，R3为无人机的制动距离。进一步的，所述步骤S1前还包括采用基于CFAR(恒虚警检测)的目标检测方法进行目标检测的步骤，具体步骤为：获取雷达的回波信号进行二维FFT变换后执行CFAR检测，得到目标信号，对得到的目标信号依次经过速度解模糊、角度测量后得到目标的速度及角度信息，再对检测到的目标点进行过滤、融合后输出检测到的目标点，根据所述检测到的目标点建立轨迹以进行目标跟踪。一种用于无人机避障雷达的地面杂波抑制模块，包括：轨迹判断模块，用于获取无人机的飞行状态信息以及避障雷达检测到的目标的轨迹信息进行比较，若所述无人机的飞行状态信息与目的轨迹的信息一致或相差在指定范围内，转入执行杂波抑制模块；杂波抑制模块，用于获取无人机的制动距离以及目的轨迹的距离进行比较，根据所述无人机的制动距离与所述目的轨迹的距离之间的大小关系确定是否进行杂波抑制处理。一种用于无人机避障雷达的地面杂波抑制模块，包括计算机设备，所述计算机设备被编程以执行如杉树方法的步骤。一种用于无人机避障雷达的目标检测装置，包括目标检测模块，所述目标检测模块的输出端还设置有如上述杂波抑制模块。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术利用地面杂波的上述运动特性，通过先进行轨迹判断，将无人机的飞行状态信息、轨迹信息进行比较，初步筛选出与无人机飞行状态相符的轨迹，再针对不同距离的目标，根据无人机的制动距离与轨迹距离之间的大小关系最终确定是否进行杂波抑制处理，能够结合地面杂波的运动特性准确的识别出地面杂波信号，实现地面杂波的有效抑制，可以避免由于杂波抑制带来的盲速影响，保证雷达的检测率，从而保障无人机飞行安全和飞行效率。2、本专利技术结合无人机运动信息和地面杂波信号特征信息，通过对轨迹进行多重判断，同时针对不同距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法，其特征在于，步骤包括：/nS1.轨迹判断：获取无人机的飞行状态信息以及避障雷达检测到的目标的轨迹信息进行比较，若所述无人机的飞行状态信息与目的轨迹的信息一致或相差在指定范围内，转入执行步骤S2；/nS2.杂波抑制：获取无人机的制动距离以及目的轨迹的距离进行比较，根据所述无人机的制动距离与所述目的轨迹的距离之间的大小关系确定是否进行杂波抑制处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法，其特征在于，步骤包括：
S1.轨迹判断：获取无人机的飞行状态信息以及避障雷达检测到的目标的轨迹信息进行比较，若所述无人机的飞行状态信息与目的轨迹的信息一致或相差在指定范围内，转入执行步骤S2；
S2.杂波抑制：获取无人机的制动距离以及目的轨迹的距离进行比较，根据所述无人机的制动距离与所述目的轨迹的距离之间的大小关系确定是否进行杂波抑制处理。


2.根据权利要求1所述的用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤S1中进行比较时，具体判断无人机的飞行速度与所述目的轨迹的速度之间的大小关系、以及目的轨迹的角度与无人机航线之间的关系。


3.根据权利要求2所述的用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤为：
S11.速度判断：获取无人机的飞行速度以及所述目的轨迹的速度进行比较，如果一致或相差在指定范围内，转入执行步骤S12；
S12.角度判断：获取目的轨迹的角度并判断是否位于无人机航线前侧指定范围内，如果是，则初步判断目的轨迹可能为地面杂波，转入执行步骤S2。


4.根据权利要求1或2或3所述的用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤S2中进行比较时，判断所述目的轨迹的距离是否不超过所述无人机的制动距离，如果是则判定目的轨迹为地面杂波以进行抑制处理，否则再根据目的轨迹的位移距离、所述目的轨迹的距离以及所述无人机的制动距离之间的关系最终判定目的轨迹是否为地面杂波，所述轨迹的位移距离为轨迹内检测到的最大距离和最小距离之间的差值。


5.根据权利要求4所述的用于无人机避障雷达的地面杂波抑制方法，其特征在于，所述根据目的轨迹的位移距离、所述目的轨迹的距离以及所述无人机的制动距离之间的关系最终判定目标是否为地面杂波时，具体计算所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，张伟，张臣勇，王雨，车驰，李尧，
申请(专利权)人：成都纳雷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51