[發明專利]旋翼無人機防撞毫米波雷達信號處理裝置

在審

• 申請號: 201610723747.9
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107783098A
• 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: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58;G01S13/32;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

1.一種旋翼無人機防撞毫米波雷達信號處理裝置，其特征在于，包括：

采集模塊，用于AD數據采集；

去直流模塊，用于去直流；

窗函數處理模塊，用于窗函數處理；

FFT變換變換模塊，用于FFT變換；

門限檢測模塊，用于門限檢測；

二進制檢測模塊，用于二進制檢測；

解算模塊，用于解算速度、距離或角度中的一種或組合。

2.如權利要求1所述的旋翼無人機防撞毫米波雷達信號處理裝置，其特征在于，所述采集模塊：

(1)將通道1和通道2中的連續IQ數據，通過AD采樣進行數字化處理；

(2)將通道1和通道2中采集到的數據分為三角波的上掃頻數據和下掃頻數據，去除前部分數據點后去直流，進行時頻的FFT變換，將時域數據轉換成頻率數據。

3.如權利要求1所述的旋翼無人機防撞毫米波雷達信號處理裝置，其特征在于，所述去直流模塊：

(1)將通道1和通道2中，分別計算各自通道三角波上、下掃頻IQ數據的均值；

(2)將各自通道三角波上、下掃頻IQ的每一個數據減掉上一步計算得到的均值。

4.如權利要求1所述的旋翼無人機防撞毫米波雷達信號處理裝置，其特征在于，所述窗函數處理模塊：將通道1和通道2中，三角波的上、下掃頻段各自去直流后的時域數據進行加窗處理，選擇漢寧窗和/或海明窗。

5.如權利要求1所述的旋翼無人機防撞毫米波雷達信號處理裝置，其特征在于，所述FFT變換變換模塊：將通道1和通道2中，加窗后的三角波的上、下掃頻段數據進行FFT變換，將時域數據轉換成頻率數據。

6.如權利要求1所述的旋翼無人機防撞毫米波雷達信號處理裝置，其特征在于，所述門限檢測模塊：

(1)將通道1中的三角波上掃頻FFT變換后的各個點的復數模值和通道2中的三角波上掃頻FFT變換后的對應點上的復數模值，進行平均處理，將通道1中的三角波下掃頻FFT變換后的各個點的復數模值和通道2中的三角波下掃頻FFT變換后的對應點上的復數模值，進行平均處理；

(2)將平均后的數據，進行CFAR門限檢測。

7.如權利要求6所述的旋翼無人機防撞毫米波雷達信號處理裝置，其特征在于，CFAR門限檢測選擇單元平均選小的門限檢測方法，具體流程如下：

1)設置參考窗長L，其值可根據外場實測改變，選取為15～20個點，保護單元選擇2～3個點；

2)針對單個鋸齒波周期數據FFT后的某個模值點，分別計算其前參考窗內L個數據的均值β₁和后參考窗內L個數據的均值β₂，若其前或后窗長小于L，取實際窗長計算均值；

3)比較該點前后窗均值β₁和β₂，選擇其中較小者作為其電平估計α，即α＝min(β₁,β₂)；

4)設置門限乘積因子γ，則該點的檢測門限T＝α*γ；

5)比較該點模值和其門限值的大小，若其模值大于門限，則記錄該點的位置信息，否則認為其未過門限；

6)對于其他所有模值點，分別執行以上步驟2)～5)，即針對所有點進行滑窗檢測，記錄所有過門限點的位置信息。

8.如權利要求1所述的旋翼無人機防撞毫米波雷達信號處理裝置，其特征在于，所述二進制檢測模塊：

對CFAR門限檢測后的數據，令每一個數據為一個距離單元，對每一個距離單元的數據均進行二進制檢測，如果該距離單元的數據過門限，則記為1，如果沒過門限，則記為0，然后進行多周期累計，如果某一個距離單元的門限累計1的個數超過K個，則輸出該點坐標值，否則不作為過門限的目標輸出，其中K表示累計1的個數；

二進制檢測后，當同時滿足要求的過門限的點數不唯一的時候，只選擇輸出過門限的第一個峰值點。

9.如權利要求7所述的旋翼無人機防撞毫米波雷達信號處理裝置，其特征在于，所述二進制檢測模塊，在通過CFAR檢測以及二進制檢測后，對于上掃頻和下掃頻段過門限的點進行配對處理，如果上下掃頻過門限的點坐標值相差超過閾值，不能確定為同一個目標的上下掃頻時，不進行配對處理。

10.如權利要求1所述的旋翼無人機防撞毫米波雷達信號處理裝置，其特征在于，所述解算模塊中，對于速度、距離和角度的解算方法是：

(1)將配對成功后的或無需進行配對的峰值點，計算其對應的頻率值，設通道1中上掃頻段第一個過門限點的峰值坐標為p1_up，則該點對應的頻率值為f1_up，對應的FFT變換后的數據為a_p1_up+1j*b_p1_up，相位為通道2中上掃頻段對應的該點FFT變換后的數據為a_p2_up+1j*b_p2_up，相位設通道1中下掃頻段第一個過門限點的峰值坐標為p1_down，則該點對應的頻率值為f1_down；

其中：其中：a表示I路的數據值，b表示Q路的數據值，a_p1表示在a+j*b組成的數組中，過門限的峰值點對應的坐標為p1，b_p1表示在a+j*b組成的數組中，過門限的峰值點對應的坐標為p1；

(2)將得到的通道1中上掃頻頻率值f1_up和下掃頻對應的頻率值f1_down，根據公式計算無人機前向障礙物目標的距離，其中，T為三角波周期，B為調頻帶寬，c為光速，c＝3.0×10⁸；根據公式其中f₀為中心頻率計算無人機前向障礙物目標的速度，f₀是中心頻率；

(3)通道1和通道2中，根據各自上掃頻分別計算得到的相位和再根據計算公式計算得到相位差Δψ；根據公式計算方位角，其中，λ為波長，d為天線間距。