地杂波抑制与地形估计方法、无人机、旋转雷达及存储介质技术

一种地杂波抑制与地形估计方法、无人机(10)、旋转雷达(12)及存储介质。该方法提出垂直安装旋转雷达(12)的方式，即旋转雷达(12)的旋转轴平行或基本平行于无人机(10)的航向轴，旋转雷达(12)的阵列天线绕旋转轴转动，这意味着旋转雷达(12)在水平方向上可进行机械旋转扫描，可灵活地在水平方向上进行探测，有利于提高在水平方向上的探测范围，满足整机在安全方面的需求。方面的需求。方面的需求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】地杂波抑制与地形估计方法、无人机、旋转雷达及存储介质


[0001]本申请实施例涉及无人机
，尤其涉及一种地杂波抑制与地形估计方法、无人机、旋转雷达及存储介质。

技术介绍

[0002]农业无人机(简称为农机)是应用较为广泛的一种无人机。有些农业无人机安装有雷达系统，通过雷达系统探测无人机周围的环境信息。随着农业无人机在结构、智能化控制方面的不断迭代，对农业无人机在水平方向的探测范围要求越来越高，甚至提出了水平面360
°
全面探测的需求。但是，目前农业无人机受限于雷达系统的视场角(Field Of View，FOV)，在水平方向上的探测范围比较有限，不能满足整机在安全方面的需求。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种地杂波抑制与地形估计方法、无人机、旋转雷达及存储介质，用以扩大无人机在水平方向上的探测范围，满足整机在安全方向的需求。
[0004]在本申请实施例提供一种无人机，包括：
[0005]机体；
[0006]旋转雷达，垂直安装在所述机体上；所述旋转雷达的阵列天线能够绕一旋转轴转动，且所述旋转轴平行或基本平行于所述无人机的航向轴；
[0007]飞控系统，与所述旋转雷达通信连接；其中，所述旋转雷达将其探测的目标的位置信息发送给所述飞控系统，所述飞控系统根据所述旋转雷达探测到的目标的位置信息，控制所述无人机飞行。
[0008]本申请实施例还提供一种自主移动设备，包括：
[0009]设备本体；
[0010]旋转雷达，垂直安装于所述设备本体上；所述旋转雷达的阵列天线能够绕一旋转轴转动，所述旋转轴平行或基本平行于所述自主移动设备的航向轴；
[0011]控制系统，与所述旋转雷达通信连接；其中，所述旋转雷达将其探测到的目标的位置信息发送给控制系统；所述控制系统根据所述旋转雷达探测到的目标的位置信息，控制所述自主移动设备行进。
[0012]本申请实施例还提供一种旋转雷达，包括：转动装置、阵列天线和处理系统；
[0013]所述转动装置，用于安装在无人机的机体上，所述转动装置包括旋转支架以及带动所述旋转支架转动的电机；
[0014]所述阵列天线搭载在所述转动装置的所述旋转支架上，所述转动装置在无人机的航向方向上带动所述阵列天线连续转动；
[0015]所述处理系统，用于控制所述阵列天线发射电磁波，并根据所述阵列天线接收到的回波信息，确定所述旋转雷达探测到的目标的位置信息。
[0016]本申请实施例还提供一种地杂波抑制方法，适用于旋转雷达，所述旋转雷达垂直
安装在无人机上，所述旋转雷达的阵列天线在所述无人机的俯仰方向上进行电子扫描，且所述阵列天线能够绕一旋转轴转动，所述旋转轴平行或基本平行于所述无人机的航向轴；所述方法包括：
[0017]在所述电子扫描方向上采用相位测角技术，对电磁波的回波信息进行地杂波抑制；
[0018]根据地杂波抑制后的回波信息，确定所述无人机周围环境中的障碍物的位置信息；
[0019]将所述障碍物的位置信息传输给所述无人机的飞控系统，以控制所述无人机进行避障飞行。
[0020]本申请实施例还提供一种地形估计方法，适用于旋转雷达，所述旋转雷达垂直安装在无人机上，所述旋转雷达的阵列天线能够绕一旋转轴转动，且所述旋转轴平行或基本平行于所述无人机的航向轴；所述方法包括：
[0021]根据所述旋转雷达接收到的回波信息，计算地面点信息；
[0022]根据所述地面点信息进行地形估计，以得到地面的地形参数；
[0023]将所述地面的地形参数传输给所述无人机的飞控系统，以控制所述无人机进行地形跟随飞行。
[0024]本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时，致使所述处理器执行本申请实施例提供的地杂波抑制方法或地形估计方法中的步骤。
[0025]在本申请实施例中，提出垂直安装旋转雷达的方式，即旋转雷达的旋转轴平行或基本平行于无人机的航向轴，旋转雷达的阵列天线绕旋转轴转动，这意味着旋转雷达在水平方向上可进行机械旋转扫描，可灵活地在水平方向上进行探测，有利于提高在水平方向上的探测范围，满足整机在安全方面的需求。
附图说明
[0026]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0027]图1a为本申请示例性实施例提供的一种无人机的结构示意图；
[0028]图1b为本申请示例性实施例提供的另一种无人机的结构示意图；
[0029]图1c-图1e为本申请示例性实施例提供的阵列天线的电子扫描方向的几种示意图；
[0030]图2为本申请示例性实施例提供的一种包含下视雷达的无人机结构示意图；
[0031]图3a为本申请示例性实施例提供的一种包含下视雷达和上视雷达的无人机结构示意图；
[0032]图3b为本申请示例性实施例提供的无人机上三种雷达的FOV之间覆盖关系的示例性示意图；
[0033]图4a为本申请示例性实施例提供的旋转雷达在水平方向进行机械扫描和在垂直方向上进行电子扫描的状态示意图；
[0034]图4b为本申请示例性实施例提供的旋转雷达进行地杂波抑制得到的地面点云顶
视图；
[0035]图4c为本申请示例性实施例提供的旋转雷达进行地杂波抑制后得到的地面点云侧视图；
[0036]图5为本申请示例性实施例提供的一种旋转雷达的结构示意图；
[0037]图6a为本申请示例性实施例提供的一种地杂波抑制方法的流程示意图；
[0038]图6b为本申请示例性实施例提供的一种地形估计方法的流程示意图。
具体实施方式
[0039]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0040]现有无人机在水平方向上的探测范围比较有限，不能满足整机在安全方面的需求。针对该技术问题，在本申请一些实施例中，提出垂直安装旋转雷达的方式，即旋转雷达的旋转轴平行或基本平行于无人机的航向轴，旋转雷达的阵列天线绕旋转轴转动，这意味着旋转雷达在水平方向上可进行机械旋转扫描，可灵活地在水平方向上进行探测，有利于提高在水平方向上的探测范围，满足整机在安全方面的需求。
[0041]以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0042]图1a为本申请示例性实施例提供的一种无人机10的结构示意图。无人机10可以是旋翼飞行器(rotorcraft)，例如，由多个推动装置通过空气推动的多旋翼飞行器，本专利技术的实施例并不限于此。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无人机，其特征在于，包括：机体；旋转雷达，垂直安装在所述机体上；所述旋转雷达的阵列天线能够绕一旋转轴转动，且所述旋转轴平行或基本平行于所述无人机的航向轴；飞控系统，与所述旋转雷达通信连接；其中，所述旋转雷达将其探测的目标的位置信息发送给所述飞控系统，所述飞控系统根据所述旋转雷达探测到的目标的位置信息，控制所述无人机飞行。2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述旋转雷达的阵列天线在俯仰方向上进行电子扫描。3.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述旋转雷达的阵列天线能够绕所述旋转轴进行360度转动。4.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述旋转雷达垂直安装在所述机体下方。5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，还包括：下视雷达，安装于所述旋转雷达下方，其视场角至少部分覆盖所述旋转雷达在下方区域的视角盲区。6.根据权利要求5所述的无人机，其特征在于，所述下视雷达为设置于所述旋转雷达底部的阵列天线。7.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，还包括：上视雷达，安装在所述机体上方，其视场角至少部分覆盖所述旋转雷达在上方区域的视角盲区。8.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述旋转雷达为微波雷达。9.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述旋转雷达还用于：在所述电子扫描方向上采用相位测角技术，对电磁波的回波信息进行地杂波抑制；根据地杂波抑制后的回波信息，确定所述无人机周围环境中的障碍物的位置信息；将所述障碍物的位置信息传输给所述飞控系统；所述飞控系统具体根据所述障碍物的位置信息，控制所述无人机进行避障飞行。10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述旋转雷达在进行地杂波抑制时，具体用于：计算不同接收天线接收到的来自同一目标的回波信息之间的相位差；根据所述相位差计算所述目标的波达角信息；根据所述目标的波达角信息，判断所述目标是否在所述无人机的避障范围内；若所述目标不在所述无人机的避障范围内，将来自所述目标的回波信息作为地杂波抑制掉。11.根据权利要求1-10任一项所述的无人机，其特征在于，所述旋转雷达还用于：根据电磁波的回波信息，计算地面点信息；根据所述地面点信息进行地形估计，以得到地面的地形参数；将所述地面的地形参数传输给所述飞控系统；所述飞控系统具体根据所述地面的地形参数，控制所述无人机进行地形跟随飞行。12.根据权利要求10所述的无人机，其特征在于，所述地面的地形参数至少包括：地面的坡度；
所述飞控系统具体用于：根据所述地面的坡度，计算所述无人机以指定高度沿着所述地面平行飞行所需的速度控制量；将所述速度控制量分解为上升和向前两个控制分量；将上升和向前两个控制分量提供给所述无人机的动力系统，以控制所述无人机进行地形跟随飞行。13.一种自主移动设备，其特征在于，包括：设备本体；旋转雷达，垂直安装于所述设备本体上；所述旋转雷达的阵列天线能够绕一旋转轴转动，所述旋转轴平行或基本平行于所述自主移动设备的航向轴；控制系统，与所述旋转雷达通信连接；其中，所述旋转雷达将其探测到的目标的位置信息发送给控制系统；所述控制系统根据所述旋转雷达探测到的目标的位置信息，控制所述自主移动设备行进。14.根据权利要求13所述的自主移动设备，其特征在于，所述旋转雷达的阵列天线在俯仰方向上进行电子扫描。15.根据权利要求13或14所述的自主移动设备，其特征在于，所述自主移动设备为无人驾驶车辆，且所述旋转雷达安装于所述无人驾驶车辆的车体的顶部或前方。16.一种旋转雷达，其特征在于，包括：转动装置、阵列天线和处理系统；所述转动装置，用于安装在无人机的机体上，所述转动装置包括旋转支架以及带动所述旋转支架转动的电机；所述阵列天线搭载在所述转动装置的所述旋转支架上，所述转动装置在无人机的航向方向上带动所述阵列天线连续转动；所述处理系统，用于控制所述阵列天线发射电磁波，并根据所述阵列天线接收到的回波信息，确定所述旋转雷达探测到的目标的位置信息。17.根据权利要求16所述的旋转雷达，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春明，石仁利，刘双，
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：