[发明专利]基于组合波形的旋翼无人机短距离防撞系统信号处理方法及装置

说明书

基于组合波形的旋翼无人机短距离防撞系统信号处理方法及装置，属于雷达信号处理领域，用于解决无人机防撞的技术问题，技术要点是：对各段波形，将A/D采集到的IQ数据，去除前部分数据点后去直流，进行时频的FFT变换，将时域数据转换成频率数据；将各段波形的经FFT变换后的复数模值做CFAR门限检测，对CFAR门限检测后的数据，令每一个数据为一个距离单元，对每一个距离单元的数据均进行二进制累计，输出过门限的第一个峰值点，计算得到相位；计算锯齿波段的差频频率值、恒频段的多普勒频率值、相对速度值、计算相对距离值、计算方向角中的一种或多种。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，涉及一种旋翼无人机短距离防撞系统信号处理方法及装置。

背景技术

近几年，随着技术的不断发展，民用小型无人机价格越来越低，被广泛用于航拍、电影、农业、地产、新闻、消防、救援、能源、遥感测绘、野生动物保护等领域。但是据国外相关机构统计，每10000h飞行中，直升机平均会发生10次事故，各类事故中，因与低空飞行时的障碍物相撞而引起的事故比例约占35％，已经远远超过其他事故原因。威胁无人机室外低空飞行安全的物体主要有树木等自然物体以及电力线、电线杆、建筑物等人造物体，其中，由于电力线体积小，难以用肉眼发现，对无人机的飞行安全危害最大。分析无人机屡次碰撞高压线的原因主要有两方面：1、高压线尺寸比较小，高空中肉眼很难识别；2、现有无人机很少具备防撞功能。综上所述：无论从安全角度还是经济角度而言，无人机防撞系统的研制都极具应用价值和现实意义。

发明内容

为了解决无人机防撞的技术问题，本发明提出了一种基于组合波形的旋翼无人机短距离防撞系统信号处理装置，基于该信号处理方法，解算得到单一目标的距离、速度和方位角，以可以对目标检测和跟踪，从而防止无人机碰撞。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于组合波形的旋翼无人机短距离防撞系统信号处理装置，其特征在于，所述组合波形是锯齿波和恒频波的组合波形，该波形的第一段为锯齿波FMCW，第二段为恒频波CW；

所述处理装置包括：

转换模块，对各段波形，将A/D采集到的IQ数据，去除前部分数据点后去直流，进行时频的FFT变换，将时域数据转换成频率数据；

门限检测及二进制累计模块，将各段波形的经FFT变换后的复数模值做CFAR门限检测，对CFAR门限检测后的数据，令每一个数据为一个距离单元，对每一个距离单元的数据均进行二进制累计，输出过门限的第一个峰值点，计算得到相位；

参数计算模块，计算锯齿波段的差频频率值、恒频段的多普勒频率值、相对

速度值、计算相对距离值、计算方向角中的一种或多种。

进一步的，转换模块中的去直流的方法是：

(1)计算通道1锯齿波段和恒频波段的去除前部分点后的I、Q数据的均值，计算通道2的锯齿波段的去除前部分点后的I、Q数据的均值；

(2)对于上述的每一个I、Q数据，减掉上一步计算得到的各自I、Q数据的均值，则完成去直流的方式；

(3)IQ数据去直流计算公式为：其中，I表示I路数据，I′为去直流后的数据，Q表示Q路数据，Q′为去直流后的数据，N表示去除前部分数据点后剩余数据点数；

去直流后的I、Q数据，合并成I+jQ的数据形式，然后进行加窗处理，将对通道1中的第一段锯齿波FMCW、第二段恒频波CW，通道2中第一段锯齿波FMCW，各自数据进行加窗处理。

进一步的，门限检测及二进制累计模块中所述二进制累计的方法是：