[实用新型]一种无人船用FMCW雷达

说明书

技术领域

本实用新型设置船用导航雷达技术领域，特别涉及一种无人船用FMCW雷达。

背景技术

无人船就是不用人员现场驾驶或完全自主驾驶的船，依靠搭载的控制系统、导航系统、通信系统和业务系统，广泛应用于环保检测、水下测绘、搜索救援、安防巡逻乃至军事应用领域。

无人船在水上的安全航行，主要依靠感知船体本身状态，通过传感器感知或通信系统回传船体的周边动、静态环境，自主或通过人员远程操控，来实现船舶的安全航行。

雷达是利用微波技术对水面环境进行感知的传感设备，能够对环境目标进行探测、定位和测速，集合本船运动参数，对可能发生的碰撞及时发出警报，并采取最优的避碰措施，是及其重要的核心设备。相比于摄像机等光学成像系统，微波成像有如下优点：

a)探测距离更远

b)全天候，不受能见度影响，穿透性能强

c)全方位，360度无死角

d)高分辨率，能区分小目标

由于无人船是近几年新兴的一个行业，目前的船用雷达都不是针对无人船应用的，并不能很好地符合其应用。无人船雷达相比于传统雷达有以下特殊需求：

1.低功耗，以保证更长的续航能力，适合采用FMCW固态雷达技术；

2.探测远，需要探测直到32海里距离内的目标，以保证充分的反应时间和安全决策措施。

3.智能化，应该能自动避障，自动标绘，识别动态的和静态的碰撞风险，输出给航线规划中控调整航线。

4.综合性，需要丰富的输入输出接口，能集成综合众多的传感器与控制系统，根据感知判决来自主、智能地规划安全而高效的航线。

5.自主性，除了人工干预与辅助，可完全自主运行，需要高度的可靠性，需要完备的数据与状态回传。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题而提供一种无人船用FMCW雷达，以满足无人船驾驶要求。

本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种无人船用FMCW雷达，包括发射天线、接收天线、发射通道、接收通道、耦合器、信号发生器、信号解调单元、雷达信号处理单元、输入输出接口单元、数据采集与控制单元、环境检测单元、目标检测单元、环境抽象与自动标会单元、目标跟踪与自动标绘单元、控制接口单元、组合滤波处理单元、方位求解单元、2个载波相位GNSS接收机、GNSS天线、陀螺仪；所述发射天线与所述发射通道的输出端连接，所述发射通道的输入端与所述信号发生器的输出端连接，所述信号发生器的输入端与所述雷达信号处理单元的雷达信号输出端连接，所述接收天线与所述接收通道的输入端连接，所述接收通道的输出端与所述信号解调单元的输入端连接，所述耦合器将所述发射通道和接收通道耦合起来；所述信号解调单元的输出端与所述雷达信号处理单元的雷达信号输入端连接；所述雷达信号处理单元的处理信号输出端与所述环境检测单元的输入端连接，所述环境检测单元的第一输出端与所述环境抽象与自动标会单元的输入端连接，所述环境抽象与自动标会单元的输出端与所述控制接口单元的第一输入端连接，所述环境检测单元的第二输出端与所述目标检测单元的输入端连接，所述目标检测单元的输出端与所述目标跟踪与自动标绘单元的输入端连接，所述目标跟踪与自动标绘单元的输出端与所述控制接口单元的第二输入端连接，所述控制接口单元的输出端连接航线规划中控单元连接；外部位置信号、方位信号、速度信号通过所述输入输出接口单元接入所述雷达信号处理单元的输入输出通讯口；所述雷达信号处理单元的通过所述数据采集与控制单元与远程网络控制系统连接；所述GNSS天线通过2个载波相位GNSS接收机与所述方位求解单元的输入端连接，所述方位求解单元的输出端与所述组合滤波处理单元的第一输入端连接，所述陀螺仪与所述组合滤波处理单元的第二输入端连接，所述组合滤波处理单元的输出端输出的内部位置信号、方位信号和速度信号通过所述输入输出接口单元接入所述雷达信号处理单元的输入输出通讯口。

本实用新型的无人船用FMCW雷达基本原理如下：