[发明专利]基于毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统雷达信号处理装置

权利要求书

1.一种基于毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统雷达信号处理装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于AD数据采集；

去直流模块，用于去直流；

窗函数处理模块，用于窗函数处理；

FFT变换模块，用于FFT变换；

门限检测模块，用于CFAR门限检测；

二进制检测模块，用于二进制检测；

配对处理模块，用于配对处理；

解算模块，用于速度和/或距离和/或角度解算；

其中所述门限检测模块中峰值处理方法：

设置一个峰值点阈值因子α，其用于限制检测出的过门限最大峰值点与上一周期出现的最大峰值点的差值绝对值，使得该差值绝对值不得大于该峰值点阈值因子α：

表达式如下：

|L_max(k)-L_max(k-1)|≤α；

其中：L_max(k)为k周期的过门限最大峰值点坐标，L_max(k-1)为上一周期的最大峰值点坐标，k表示第k时刻；v_max为无人机最大飞行速度，λ为毫米波雷达波长，fs为采样率，N为FFT的点数；

如果k时刻，过门限最大峰值点与k-1时刻过门限最大峰值点的绝对值差值在所设置的峰值点阈值因子α范围内，则认为第k周期的峰值点有效；如果k时刻，过门限最大峰值点超过所设置的峰值点阈值因子α，则k时刻输出的峰值点用k-1时刻的峰值点进行替换。

2.如权利要求1所述的基于毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统雷达信号处理装置，其特征在于，所述采集模块：

(1)将通道1和通道2中的连续IQ数据，通过AD采样进行数字化处理；

(2)将通道1和通道2中采集到的数据分为三角波的上扫频数据和下扫频数据，去除前部分数据点所述去除前部分数据点。

3.如权利要求1所述的基于毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统雷达信号处理装置，其特征在于，所述去直流模块：

(1)将通道1和通道2中，分别计算各自通道三角波上、下扫频IQ数据的均值；

(2)将各自通道三角波上、下扫频IQ的每一个数据减掉上一步计算得到的均值。

4.如权利要求1所述的基于毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统雷达信号处理装置，其特征在于，所述窗函数处理模块，将通道1和通道2中，三角波的上、下扫频段各自去直流后的时域数据进行加窗处理，选择汉宁窗和/或海明窗。

5.如权利要求1所述的基于毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统雷达信号处理装置，其特征在于，所述门限检测模块：

(1)将通道1中的三角波上扫频FFT变换后的各个点的复数模值和通道2中的三角波上扫频FFT变换后的对应点上的复数模值，进行平均处理，再将通道1中的三角波下扫频FFT变换后的各个点的复数模值和通道2中的三角波下扫频FFT变换后的对应点上的复数模值，进行平均处理；

(2)将平均处理后的数据，进行CFAR门限检测。

6.如权利要求1所述的基于毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统雷达信号处理装置，其特征在于，所述配对处理模块：在通过CFAR检测以及二进制检测后，对于上扫频和下扫频段过门限的点进行配对处理，如果上下扫频过门限的点坐标值相差超过阈值，不能确定为同一个目标的上下扫频时，不进行配对处理。

7.如权利要求1所述的基于毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统雷达信号处理装置，其特征在于，所述解算模块，

距离的解算方法是：将得到的通道1中上扫频频率值f1_up和下扫频对应的频率值f1_down，根据公式得到无人机前向障碍物目标的距离，其中，T为三角波周期，B为调频带宽，c为光速；

速度的解算方法是：将得到的通道1中上扫频频率值f1_up和下扫频对应的频率值f1_down，根据公式得到无人机前向障碍物目标的速度，其中f₀为中心频率；

角度的解算方法是：通道1和通道2中，根据各自上扫频分别计算得到的相位和根据计算公式得到相位差为Δψ；根据公式计算方位角，其中，λ为波长，d为天线间距，a表示I路的数据值，b表示Q路的数据值，a_p1_up表示在a+j*b组成的数组中，过门限的峰值点对应的坐标为p1_up，b_p1_up表示在a+j*b组成的数组中，过门限的峰值点对应的坐标为p1_up。