[发明专利]一种无人机毫米波雷达探测系统、探测方法及无人机

说明书

本发明公开了一种无人机毫米波雷达探测系统、探测方法及无人机，此探测系统包括毫米波雷达和旋转机构，所述旋转机构安装于所述无人机的机身上，所述毫米波雷达安装于所述旋转机构上，并随旋转机构同步旋转。探测方法包括步骤：在无人机飞行过程中，毫米波雷达进行旋转扫描；其中旋转扫描路径为：机身前方‑机身下方‑机身后方，或者机身后方‑机身下方‑机身前方；结合无人机飞行状态，雷达旋转扫描得到目标信息，构建飞行立体空间地图。此无人机包括机身和如上所述的无人机毫米波雷达探测系统。本发明具有结构简单、成本低、主动避障、安全可靠、飞行智能化等优点。

技术领域

本发明主要涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机毫米波雷达探测系统、探测方法及无人机。

背景技术

随着科技蓬勃发展，农业、电力、工业、消防等行业级无人机越来越受到消费者追捧。同时，也对无人机的飞行智能化和安全性提出了越来越多的要求。目前的无人机智能化多包括智能探测设备和智能飞行控制算法。其中，智能探测系统一般有无人机避障方案和无人机定高方案。

其中传统无人机避障通常是被动避障，即由无人机飞手通过机载摄像头传输的实时画面，观察无人机周边环境。同时，飞手根据飞行状况和环境，及时调整飞行方案。该方案受摄像头图像传输质量和天气影响较大，并且易受飞手人为影响和飞手飞行控制技术影响，方案避障风险较大。由于雷达迅速的从军用领域转向民用领域，更多的应用领域正被一步一步挖掘出来，将雷达应用于无人机避障领域正是一种新兴产业。其能作为一种自动自主避障方案，也正被越来越多的无人机厂商青睐。如目前主流的无人机避障方案为将毫米波雷达安装在无人机机身上，可以非常好的解决无人机避障问题。毫米波雷达通过发射电磁波，并接收回波信号，做一系列的信号处理，可以得到在雷达波束范围内的障碍物信息(包括障碍物的实时距离、角度、速度等)。同时，将障碍物信息传送给无人机飞控系统，再结合无人机自身飞行状态，实时自主判断危险等级，无人机自动调节飞行状态，及时自主避障，减少了飞行事故发生，提高了飞行效率。并且，由于毫米波雷达出色的环境和天气适应能力，其在恶劣的天气环境下，也能正常的工作，最大程度上的减少由于人为失误和天气影响造成的无人机坠毁、人身安全事故等的发生。

另外，目前的无人机多会搭载测距设备，作为无人机飞行高度的主要判断依据。由于毫米波雷达卓越的性能，通常也被应用无人机定高方案中，其基本工作原理与避障方案的毫米波雷达类似。

上述智能探测设备的系统原理图如图1所示，将避障设备和定高设备分别安装于无人机飞行装置上，用于探测无人机飞行航线上的障碍物信息和无人机飞行过程中离地面的高度。通过在飞行控制系统里面进行数据处理，可以得到无人机前方障碍物距离、角度等信息，同时还能得到无人机距下方最近障碍物高度，但是经本专利申请人的研究发现，此方案存在以下不足：

(1)目前根据定高设备，可以实时获得无人机飞行高度；根据避障设备，可以实时获得前方障碍物信息。在一定程度上，在无人机飞行控制系统中，可以根据上述信息判断无人机飞行是否安全，并进行主动避障等功能。但是无人机飞控系统只能获取到无人机飞行航线上的障碍物和飞行高度等信息，不能对整个飞行空间环境进行智能感知，这对飞行安全来说，存在潜在隐患。

(2)由于定高雷达和避障雷达都需要安装在无人机机身上，采用多款雷达，不仅探测效果有限，还有可能存在多雷达相互干扰现象，还会加大系统成本。并且由于走线繁琐，还可能会对无人机整体防水功能造成影响，同时会对无人机电池供电产生负荷。

(3)在空旷环境或地形起伏较小的环境中，无人机飞行空间环境较为干净，具有飞行潜在威胁的障碍物较为简单，此时，无人机多能实现主动避障，甚至绕障等功能。但在陡坡地、起伏山地等环境下，上述方案只能检测到飞行航线上的障碍物信息，不能立体的判断障碍物轮廓，只能进行主动刹停，而不能根据障碍物整体空间轮廓而对飞行姿态、速度等进行调整，降低了飞行效率，不能真正实现飞行智能化。

发明内容