[发明专利]无人机避障系统的目标信号处理装置、无人机避障系统

说明书

技术领域

本发明涉及无人机避障技术领域，特别是涉及一种无人机避障系统的目标信号处理装置、无人机避障系统。

背景技术

架空电力线的覆盖区域广，穿越的地形复杂，部分地区还存在环境条件恶劣的问题，电力线、杆塔长期在野外暴露，在不断受到外界因素的影响下，容易出现断股、腐蚀、杆塔倾斜等故障的发生，为了及时掌握线路的运行的状况和及时排除线路存在的安全隐患，电力部门每年都要花费巨大的人力和物力进行巡线工作。无人机技术的发展为架空电力线路的巡线提供了新的移动平台，为了飞行安全考虑，无人机的避障系统成为了研究的热点之一。

传统技术中也有无人直升机避障系统。避障系统包括机载信号采集模块以及设置于飞控系统内的机载避障分析模块。将采集的模拟信号转换为数字信号后，将周围的环境信息发送给分析模块，机载避障分析模块发送指令给飞控系统，由飞控系统控制计算机发送给无人机。传统技术中的避障系统直接将获取的信息进行分析，误差较大，并且系统设计复杂，需要一些大型器件组成，体积庞大。

发明内容

基于此，有必要针对装置体积大、获取目标距离信号误差大的问题，提供一种无人机避障系统的目标信号处理装置、无人机避障系统。

一种无人机避障系统的目标信号处理装置，包括：

射频收发系统，用于向目标发送射频信号，接收散射的回波信号，并将所述回波信号与所述射频信号混频获得差拍信号；

模数转换器，用于将所述差拍信号进行模数转换，获得数字信号；

FFT变换模块，用于将所述数字信号经过快速傅里叶变换得到频域图，对频谱图进行处理获得峰值点所对应的频率值，根据频率值获取初始目标距离信号；

求模电路，用于将所述初始目标距离信号进行求模，获得信号幅度值；

非相参积累器，用于将各信号幅度值进行非相参积累，获得非相参积累数据；

CFAR检测电路，用于采用恒虚警检测方法对所述非相参积累数据进行检测，获得目标距离信号。

上述无人机避障系统的目标信号处理装置，模数转换器将模数转换后的信号经过快速傅里叶变换得到目标信号的频域图，从频域图中提取初始目标距离信号，从而避免了目标信号在时域混叠的情况。求模电路对初始目标距离信号进行求模，既提高了数据处理速度，又不影响数据处理效果。非相参积累器将各个信号幅度值进行非相参积累，直到完成多个信号周期的积累，从而提高弱信号的信噪比。CFAR检测电路采用恒虚警检测方法对所述非相参积累数据进行检测，获得目标距离信号。在混有杂波干扰的目标信号中以最大概率检测出目标距离信号，提高了目标信号的准确率，同时模数转换器、FFT变换模块、求模电路、非相参积累器和CFAR检测电路可以集成处理，克服了系统大规模设计，具有体积小的优势。

一种无人机避障系统，包括：如上述所述的无人机避障系统的目标信号处理装置、机载避障分析模块以及通信端口；

所述目标信号处理装置的CFAR检测电路通过通信端口与机载避障分析模块连接，机载避障分析模块与飞控系统连接；

机载避障分析模块，用于根据CFAR检测电路发送的目标距离信号发出相应控制指令至飞控系统。

上述无人机避障系统，通过射频收发系统获得差拍信号。模数转换器将模数转换后的信号经过快速傅里叶变换得到目标信号的频域图，从频域图中提取初始目标距离信号，从而避免了目标信号在时域混叠的情况。求模电路对初始目标距离信号进行求模，既提高了数据处理速度，又不影响数据处理效果。非相参积累器将各个信号幅度值进行非相参积累，直到完成多个信号周期的积累，从而提高弱信号的信噪比。CFAR检测电路采用恒虚警检测方法对所述非相参积累数据进行检测，获得目标距离信号。在混有杂波干扰的目标信号中以最大概率检测出目标距离信号，提高了目标信号的准确率，通过机载避障分析模块对目标距离信号进行分析得到相应避障策略，提高了策略准确性。同时模数转换器、FFT变换模块、求模电路、非相参积累器和CFAR检测电路可以集成处理，克服了系统大规模设计，具有体积小的优势。

附图说明

图1为本发明无人机避障系统的目标信号处理装置实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中非相参积累器功能示意图；

图3为本发明实施例中CFAR检测电路结构示意图；

图4为本发明无人机避障系统其中一个实施例的结构示意图；

图5为本发明无人机避障系统实施例中RS422协议字符传输格式示意图；

图6为本发明无人机避障系统另一个实施例的结构示意图；