[发明专利]旋翼无人机防撞毫米波雷达系统及信号处理方法

权利要求书

1.一种旋翼无人机防撞毫米波雷达系统，其特征在于，包括ARM处理系统、信号发生器、压控振荡器、发射器、接收器、混频器、信号调理电路、A/D转换器，ARM处理系统的一端连接于信号发生器，信号发生器连接于压控振荡器，压控振动器分别连接于发射器和混频器的第一端，混频器的第二端连接接收器，混频器的第三端连接信号调理电路，信号调理电路连接A/D转换器，A/D转换器连接ARM处理系统的另一端；

所述旋翼无人机防撞毫米波雷达系统包括以下步骤：

S1.对通道1和通道2中的A/D采集到的IQ数据去直流；

S2.对去直流后的通道1和通道2中A/D采集到的IQ数据，进行FFT变换，将时域数据转换成频率数据；

S3.将FFT变换后的复数模值做CFAR门限检测，输出过门限的第一个峰值点，得到通道1中上扫频频率值和下扫频对应的频率值，以及通道2中的上扫频频率值，并计算通道1和通道2中，根据各自上扫频分别计算得到相位；

S4.使用步骤S3中得到的通道1中上扫频频率值和下扫频对应的频率值，计算得到无人机前向障碍物目标的距离；

S5.将步骤S3中得到的通道1和通道2中，根据各自上扫频分别计算得到的相位计算方位角；

其中所述步骤S3中CFAR门限检测的峰值处理方法：

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所述的旋翼无人机防撞毫米波雷达系统，其特征在于，所述ARM处理系统，包括ARM处理模块、电源模块、串口模块和CAN模块，AMR处理模块将信号调理电路输出的四路I/Q中频信号，通过信号调理电路进入到ARM芯片自带的四路AD采集通道，通过串口模块或CAN模块输出。

3.如权利要求1所述的旋翼无人机防撞毫米波雷达系统的信号处理方法，其特征在于，所述步骤S3中

设通道1中上扫频段第一个过门限点的峰值坐标为p1_up，则该点对应的频率值为f1_up，对应的FFT变换后的数据为a_p1_up+1j*b_p1_up，相位为

通道2中上扫频段第一个过门限点的峰值坐标为p2_up，则该点对应的频率值为f2_up，对应的FFT变换后的数据为a_p2_up+1j*b_p2_up，相位为

设通道1中下扫频段第一个过门限点的峰值坐标为p1_down，则该点对应的频率值为f1_down；

其中：a表示I路的数据值，b表示Q路的数据值，a_p1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，a_p2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p2，b_p1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，b_p2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p2。

4.如权利要求1所述的旋翼无人机防撞毫米波雷达系统的信号处理方法，其特征在于，所述步骤S4，将步骤S3中得到的通道1中上扫频频率值f1_up和下扫频对应的频率值f1_down，根据公式计算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；

根据公式计算得到无人机前向障碍物目标的速度，其中f₀为中心频率。