[发明专利]毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统及防撞方法

权利要求书

1.一种毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统，其特征在于，包括天线分系统、射频分系统、信号调理分系统、信号处理分系统；

所述天线分系统形成雷达探测所需的发射和接收波束，并将发射信号向指定区域辐射，并接收指定区域内的目标散射回波信号；

所述射频分系统，产生发射信号且发射信号的频率按照调制信号的规律进行变化，实现输出线性调频连续波；

所述信号调理分系统，对中频模拟信号的滤波和幅值放大；

所述信号处理分系统，使信号调理分系统输出的四路I/Q中频信号，采集到AD采集通道中，并进行信号处理且输出；

所述的信号处理的方法是：

S1.计算通道1中AD采集到的上、下扫频IQ两路数据的均值，IQ两路各数据点分别减掉计算得到的均值；计算通道2中AD采集到的上扫频IQ两路数据的均值，IQ两路各数据点分别减去计算得到的均值；

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，通道1中上扫频段第一个过门限点，得到该点对应的频率值和/或对应的FFT变换后的数据、相位；通道2中上扫频段第一个过门限点，得到该点对应的频率值和/或对应的FFT变换后的数据、相位；通道1中下扫频段第一个过门限点，则得到该点对应的频率值；

CFAR门限检测过门限峰值点的处理的方法，其特征在于：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变换的点数，FFT变换的对象是加窗后的锯齿波数据；

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；

S4.将得到的通道1中上扫频频率值和下扫频对应的频率值，得到无人机前向障碍物目标的距离和速度；

S5.将得到的通道1和通道2中，根据各自上扫频分别计算得到相位差为Δψ；

所述步骤S3，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后的数据为a_p2_up+1j*b_p2_up，相位设通道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_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b_p1_up。

2.如权利要求1所述的毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统，其特征在于，所述步骤S4中：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；根据公式得到无人机前向障碍物目标的速度，其中f₀为中心频率。

3.如权利要求1所述的毫米波雷达的固定翼无人机防撞系统，其特征在于，将步骤S3中得到的通道1和通道2中的各自上扫频分别计算得到的相位，根据计算公式得到相位差Δψ；根据公式计算方位角，其中：λ为波长，d为天线间距。