[发明专利]一种隧道工程用空陆两栖空气耦合雷达检测机器人

权利要求书

1.一种隧道工程用空陆两栖空气耦合雷达检测机器人，其特征在于，包括主框架，所述主框架上设置有旋翼和行走轮，所述主框架中心设置有控制仓，所述控制仓内设置有主控模块和空气耦合雷达；

所述主控模块内设置有导航航姿解算模块、旋翼动力控制模块、姿态切换模块；

所述导航航姿解算模块用于根据传感器数据对机器人进行航姿解算；

所述旋翼动力控制模块用于调节旋翼电机转速；

所述姿态切换模块用于切换机器人的运动模式，所述运动模式包括飞行模式和贴壁行走模式；

所述空气耦合雷达内部设置有数字处理控制器和大动态模拟信号采集模块，所述大动态模拟信号采集模块包括低噪声放大器、抗混叠滤波器、大动态可变增益放大器和大动态过采样模数转换器；

所述大动态可变增益放大器为单个或级联的多个模拟可变增益放大器组成的模拟信号放大器，所述数字处理控制器用于实时接收低精度采样数据，并根据低精度采样数据的变化趋势来实时控制所述大动态可变增益放大器的增益，并重构出大动态高精度的采样数据。

2.根据权利要求1所述的一种隧道工程用空陆两栖空气耦合雷达检测机器人，其特征在于，所述旋翼电机转速调节方法为：

压力传感器测得行走轮接触压力值满足条件P_i≤[P]_i时，增加对应旋翼电机转速；

压力传感器测得行走轮接触压力值满足条件[P]_i≤P_i≤P_i-max时，对应旋翼电机转速保持不变；

压力传感器测得行走轮接触压力值满足条件P_i-max≤P_i时，对应旋翼电机转速减小；

其中，[P]_i表示设置的压力阈值下限，P_i-max表示设置的压力阈值上限，P_i表示压力传感器测得行走轮接触压力值。

3.根据权利要求1所述的一种隧道工程用空陆两栖空气耦合雷达检测机器人，其特征在于，所述主控模块内还设置有防坠机保护模块，所述防坠机保护模块用于在旋翼故障时，发送控制信号至所述旋翼动力控制模块提升对向旋翼的转速，使机器人处于新的平衡状态。

4.根据权利要求1所述的一种隧道工程用空陆两栖空气耦合雷达检测机器人，其特征在于，所述数字处理控制器为FPGA芯片。

5.根据权利要求1所述的一种隧道工程用空陆两栖空气耦合雷达检测机器人，其特征在于，所述数字处理控制器重构出大动态高精度的采样数据的具体方法为：

S1、样点值范围预测：根据接收的M个样点低精度采样数据（x[n-M+1], x[n-M+2],..., x[n]）来预测未来M个样点（x’[n+1], x’[n+2], ..., x’[n+M]）的取值范围；其中，x[n]表示第n个采样点的数据；

S2、瞬时可变增益控制：根据步骤S1所获得的未来预测值（x’[n+1], x’[n+2], ...,x’[n+M]）的范围，确定对后续M个样点的增益控制值A[n]；

S3、高动态采样值重构，根据步骤S2所获得的各时刻的增益控制值A[n]，对低精度采样信号x[n]进行加权处理，重构出高动态的采样值s’[n]=A[n]·x[n]；

S4、增益调整失真补偿，根据步骤S2所获得的当前时刻的增益控制值A[n]和步骤S3重构出的高动态采样值s’[n]，查表获得乘性补偿系数q[n]和加性补偿系数r[n]，得到大动态高精度的采样数据s[n] = s’[n]q[n]+r[n]。

6.根据权利要求1所述的一种隧道工程用空陆两栖空气耦合雷达检测机器人，其特征在于，所述空气耦合雷达内部还设置有存储模块、通信模块、发射波形控制接口，自身位置感知实时控制接口和电源管理模块，所述发射波形控制接口用于连接雷达脉冲产生模块，并向所述雷达脉冲模块提供参考时钟、同步脉冲信号和时延控制信号；所述存储模块用于存储数据，所述通信模块用于将存储数据发送至上位机，所述自身位置感知实时控制接口用于连接位置感知模块，将包含位置信息的数据实时反馈给所述数字处理控制器。