[发明专利]一种用于电力线检测的毫米波雷达及无人机

说明书

技术领域

本发明属于电力线检测领域，尤其涉及一种用于电力线检测的毫米波雷达及无人机。

背景技术

无人机突出的优点是可以做低空、低速和不改变机头方向的低速飞行，在小面积场地可以垂直起降，由于无人机具有这些特点使其具有广阔的发展前景。无人机在军事方面已经广泛应用于侦查巡逻、通信联络、指挥控制、对地攻击、武器运送、机降登陆、战场救护、后勤支援、电子对抗、反潜扫雷等领域；在民用方面主要应用于救灾救生、医疗救护、紧急营救、地质勘测、吊装设备、短途运输、空中摄影、护林灭火等方面。

由于电力线的体积和其他障碍物相比，体积小很多，而且经常在山涧纵横交错，尤其在雾天、雨天和晚上即使有人机的飞行员也很难用肉眼去识别电力线，而且现在多地出现雾霾，使可见度大大降低，飞机的飞行安全更加令人担忧。根据中新社报道，印度一架“北极星”轻型直升机坠毁，由于事发地电力线分步密集，没有良好的避障设备。

无人机避障一般使用的技术有：光学探测器、红外探测器、激光雷达和毫米波雷达等技术。现有的毫米波雷达重量较大、探测距离近、功耗大不能满足无人机的搭载需求。此外，目前毫米波雷达检测电力线的方法主要有：极化检测算法，这种方法主要用于合成孔径雷达(SAR)，它并适合无人机飞行高度和输电线一样高的情况。目前电力线检测面临的问题主要有以下几个：(1)传统上，运用霍夫变换来检测直线，然而在使用毫米波雷达时，许多噪声点会反映到这条直线上，进行霍夫变换后，这些噪声会严重影响变换后的形参部分。(2)以前的检测方式无法鉴定真实的电力线和噪声线。(3)以前的毫米波雷达多对VCO进行非线性校准方式，运算量大，效率较低。(4)雷达结构复杂，体积较大，无法满足小型无人机搭载需求。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种应用于电力线检测的无人机搭载毫米波雷达，其重量轻、测距范围广，而且能够有效区分毫米波雷达检测的电力线和噪声线。

本发明的一种用于电力线检测的毫米波雷达，包括：信号处理部、雷达信号发射部和雷达信号接收部；所述雷达信号发射部与信号处理部相连，用于发射经信号处理部线性调制所产生的信号；所述雷达信号接收部用于接收反射的雷达信号，并传送至信号处理部进行处理；

所述信号处理部被配置为：将接收到的反射雷达信号进行霍夫变换，再将霍夫变换后的信号利用预设的SVM分类器进行分类，其中分类结果表示信号的布拉格模式特性，进而区分出实际电力线和噪声线。

进一步的，所述雷达信号发射部包括压控振荡器，其经信号处理部线性调制产生预设频率范围的线性调频信号，经过倍频器倍频后，再通过功率放大器放大，最后通过发射天线辐射出去。该雷达信号发射部的结构简单，且所需的元件少，经济实惠，体积和功耗均较小。

进一步的，所述信号处理部还被配置为：

接收压控振荡器输出的信号，进而得到压控振荡器的电压与频率的线性关系；

拟合压控振荡器的电压与频率的函数曲线，并求出压控振荡器线性校正函数曲线；

根据压控振荡器线性校正函数曲线来控制压控振荡器产生预设频率范围的线性调频信号。

压控振荡器的输出信号的频率范围和频谱纯度主要是由压控振荡器决定的，它是一种控制电调端的电压来输出不同频率的信号振荡器。采用上述方法对压控振荡器的输出信号进行校正，可靠性高，通用性好，成本小，环境适应性好。

进一步的，所述压控振荡器采用LC压控振荡器。

进一步的，所述LC压控振荡器中的电感元件采用螺旋电感。

由于螺旋电感具有特殊的螺旋式结构，所以它串联的寄生电阻会很小，并且在同一电感值的情况下，螺旋式电感所占面积最小。

进一步的，所述雷达信号接收部采用零中频接收机。

进一步的，所述零中频接收机包括低噪声放大器，其将接收到的反射雷达信号进行放大后与本振信号混频，其中，本振信号的频率和发射的雷达信号频率相同，混频后直接产生零频的中频信号，再由一个低频的中频信号处理单元进行滤波和放大后传送至信号处理部。