[發明專利]旋翼無人機遠距離復雜環境防撞毫米波雷達系統

在審

• 申請號: 201610723718.2
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107783115A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 田雨農;王鑫照
• 申請（專利權）人: 大連樓蘭科技股份有限公司
• 主分類號: G01S13/93
• 分類號: G01S13/93
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙)21235
• 代理人: 李猛

技術領域

本發明屬于雷達領域，涉及一種旋翼無人機遠距離復雜環境防撞毫米波雷達系統。

背景技術

近幾年，隨著技術的不斷發展，民用小型旋翼無人機價格越來越低，被廣泛用于航拍、電影拍攝、農藥噴灑、現場救援、大地遙感測繪、高壓線電網巡視等領域。但是因為旋翼無人機低空飛行時易發生與障礙物之間的碰撞，導致旋翼無人機的損壞。目前威脅旋翼無人機室外低空飛行安全的物體主要有樹木等自然物體以及電力線、電線桿、建筑物等人造物體。

無人機發展多年，早就能透過GPS判定無人機在平面上的位置，藉此進行定點懸停。但是，如何讓無人機感知距離，回避障礙，一直都是個很大的難題。

最早的測距方式其實有點像倒車雷達，透過類似蝙蝠的“聽覺”，向測距對像射出電波，感知反射后判定物件的方向和位置。法國無人機公司Parrot旗下的AR.Drone無人機，最早就透過超聲波方式往下方測距，讓無人機能固定在同一高度上飛行；而零度無人機的探索者第二代(XIROXplorer2)則采用特殊紅外線方式360度測距，藉此回避障礙物。然而，雷達式測距的最大限制是：它需要先發射電波，然后偵察電波反射；在續航力和電波發射功率的限制下，很難進行長距離的測距：例如ParrotBebopDrone的超聲波定高，最高距離只有8米，而零度探索者2的最大回避半徑，則只有6米。大疆Phantom4或是YuneecTyphoonH透過雙目感應器，只要在光線良好的環境下，它的自動避障距離比超聲波雷達式避障要遠得多：大疆的雙目感應器可以判斷最遠約15米的障礙，比ParrotBebopDrone遠了接近一倍。但是采用視覺實現避障，環境變化會對其避障功能產生巨大的影響，大大影響其避障功能。

發明內容

本發明提供了一種旋翼無人機遠距離復雜環境防撞毫米波雷達系統，目的在于得到一種雷達系統，以實現旋翼無人機遠距離復雜環境防撞。

本發明采用如下技術方案：

一種旋翼無人機遠距離復雜環境防撞毫米波雷達系統，包括天線分系統、射頻分系統、信號調理分系統、信號處理分系統；

所述天線分系統形成雷達探測所需的發射和接收波束，并將發射信號向指定區域輻射，并接收指定區域內的目標散射回波信號；

所述射頻分系統，產生發射信號且發射信號的頻率按照調制信號的規律進行變化，實現輸出線性調頻連續波；

所述信號調理分系統，對中頻模擬信號的濾波和幅值放大；

所述信號處理分系統，使信號調理分系統輸出的四路I/Q中頻信號，采集到AD采集通道中，并進行信號處理且輸出。

進一步的，所述天線分系統包括發射天線和接收天線，所述接收天線是由三行接收天線通過背面饋電網絡組成的兩個接收天線，使用微帶矩形貼片形成組陣；所述發射天線、接收天線通過過孔與背面微波電路連接。

進一步的，所述信號處理分系統，包括ARM芯片、電源模塊、串口模塊和CAN模塊，所述AMR芯片將信號調理分系統輸出的四路I/Q中頻信號，采集到ARM芯片自帶的四路AD采集通道中，由ARM芯片進行信號處理，通過串口模塊和/或CAN模塊輸出。

進一步的，天線分系統包括發射天線和接收天線，所述射頻分系統包括壓控振蕩器和混頻器，所述信號處理分系統包括信號調理電路和PLL鎖相環，所述信號處理分系統包括A/D轉換器和ARM芯片，ARM芯片的一端連接于信號發生器，信號發生器連接于壓控振蕩器，壓控振動器分別連接于發射器和混頻器的第一端，混頻器的第二端連接接收器，混頻器的第三端連接信號調理電路，信號調理電路連接A/D轉換器，A/D轉換器連接ARM芯片的另一端。

有益效果：本發明提供了一種旋翼無人機遠距離復雜環境防撞毫米波雷達系統，以實現旋翼無人機遠距離復雜環境防撞。

附圖說明

圖1無人機防撞毫米波雷達系統工作框圖；

圖2信號調理分系統整體設計框圖；

圖3無人機防撞雷達信號處理分系統硬件整體設計框圖。

具體實施方式

實施例1：本實施例主要介紹的是采用毫米波雷達實現無人機的避障功能。毫米波雷達與其他的探測方式相比，主要有探測性能穩定、環境適應良好、尺寸小、價格低，可以在相對惡劣的雨雪天氣使用等優點。