本發(fā)明涉及毫米波雷達技術(shù)領(lǐng)域，具體地是涉及一種可360度檢測控制無人機高速垂直機動的多天線模組無人機毫米波雷達系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，多旋翼無人機避障系統(tǒng)主要有三種，超聲波避障、tof(timeofflight)測距以及復合避障。
超聲波避障，干擾問題嚴重，有效距離只有5米，
tof測距，它是激光雷達測距的一種，是通過給目標連續(xù)發(fā)送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行時間來得到目標物距離。使用這種方式光波容易受到干擾，系統(tǒng)發(fā)出的光，必須避開太陽光的主要能量波段，從而避免太陽光的直射、反射等對避障系統(tǒng)造成干擾。該原理需要非常精準的時間測量，需要專用處理芯片，而芯片價格則較為高昂。
復合避障雷達，采用的是激光+超聲波的測距原理，這種方法避障范圍很窄的。如果在后面和側(cè)面也都加上雷達同時處理來自四面八方的信號，需要多個高性能處理器，這樣會大大增加成本和耗電。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人亟需構(gòu)思一種新技術(shù)以改善其問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提供一種多天線模組無人機毫米波雷達系統(tǒng)，具有體積小、重量輕、低功耗、空間分辨率高等優(yōu)點。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
一種多天線模組無人機毫米波雷達系統(tǒng)，包括：
至少一個天線及微波組件，用于產(chǎn)生毫米波信號并將其發(fā)送到障礙物處，并獲取由障礙物發(fā)射回來的毫米波信號；
中頻濾波模塊，用于對發(fā)射回來的毫米波信號進行濾波處理；
ad采集及dsp處理模塊，用于對處理后的毫米波信號進行采樣分析，并判斷出障礙物與無人機的距離。
優(yōu)選地，每一所述天線及微波組件均具體包括：
微波源，用于產(chǎn)生毫米波信號；
發(fā)射天線，用于將微波源產(chǎn)生的毫米波信號發(fā)送至障礙物處；
接收天線，用于接收由障礙物反射回來的毫米波信號，并將其發(fā)送給所述中頻濾波模塊。
優(yōu)選地，還包括至少一個波形產(chǎn)生模塊，與所述天線及微波組件連接，用于產(chǎn)生所述天線及微波組件所需要的調(diào)制電壓，并對所述微波源進行調(diào)制。
優(yōu)選地，所述ad采集及dsp處理模塊具體包括：
ad采集單元，用于對所述中頻濾波器處理后的數(shù)據(jù)進行ad采樣，并將采樣結(jié)果發(fā)送至dsp處理器；
所述dsp處理器，用于對采樣結(jié)果進行fft分析，通過fft分析判斷障礙物距無人機的距離。
優(yōu)選地，還包括一通訊接口模塊，用于實現(xiàn)ad采集及dsp處理模塊與上位機之間的通信。
優(yōu)選地，所述天線及微波組件的數(shù)量為4個，分別設(shè)置在無人機側(cè)面的四個方向處。
優(yōu)選地，所述波形產(chǎn)生模塊的數(shù)量為2個，其中每一個所述波形產(chǎn)生模塊分別與兩個天線及微波組件連接。
優(yōu)選地，所述毫米波信號的頻段為24ghz。
優(yōu)選地，所述毫米波信號的頻段為77ghz頻段。
采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少包括如下有益效果：
本發(fā)明所述的多天線模組無人機毫米波雷達系統(tǒng)，具有體積小、重量輕、低功耗、空間分辨率高等優(yōu)點。同時毫米波雷達具有穿透霧、煙、灰塵的能力及抗干擾強，具有全天候、全天時的特點。另外，其采用組合式模塊化可拆卸結(jié)構(gòu)，使其在不同的領(lǐng)域及不同的機型有著更好的兼容應(yīng)用，能夠360度實時監(jiān)測無人機高速垂直機動。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所述的多天線模組無人機毫米波雷達系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
如圖1所示，為符合本發(fā)明的一種多天線模組無人機毫米波雷達系統(tǒng)，包括：
至少一個天線及微波組件，用于產(chǎn)生毫米波信號并將其發(fā)送到障礙物處，并獲取由障礙物發(fā)射回來的毫米波信號；其中毫米波(millimeterwave)：波長為1～10毫米的電磁波稱毫米波，它位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍，因而兼有兩種波譜的特點。
中頻濾波模塊，用于對發(fā)射回來的毫米波信號進行濾波處理；
ad采集及dsp處理模塊，用于對處理后的毫米波信號進行采樣分析，并判斷出障礙物與無人機的距離。
優(yōu)選地，每一所述天線及微波組件均具體包括：
微波源，用于產(chǎn)生毫米波信號；
發(fā)射天線，用于將微波源產(chǎn)生的毫米波信號發(fā)送至障礙物處；
接收天線，用于接收由障礙物反射回來的毫米波信號，并將其發(fā)送給所述中頻濾波模塊。
優(yōu)選地，還包括至少一個波形產(chǎn)生模塊，與所述天線及微波組件連接，用于產(chǎn)生所述天線及微波組件所需要的調(diào)制電壓，并對所述微波源進行調(diào)制。
優(yōu)選地，所述ad采集及dsp處理模塊具體包括：
ad采集單元，用于對所述中頻濾波器處理后的數(shù)據(jù)進行ad采樣，并將采樣結(jié)果發(fā)送至dsp處理器；
所述dsp處理器，用于對采樣結(jié)果進行fft分析，通過fft分析判斷障礙物距無人機的距離。
優(yōu)選地，還包括一通訊接口模塊，用于實現(xiàn)ad采集及dsp處理模塊與上位機之間的通信。該通信接口模塊包括但不限于網(wǎng)絡(luò)接口、rs485總線接口、can總線接口、wifi無線接口、zigbee無線接口。
優(yōu)選地，所述天線及微波組件的數(shù)量為4個，分別設(shè)置在無人機側(cè)面的四個方向處。
優(yōu)選地，所述波形產(chǎn)生模塊的數(shù)量為2個，其中每一個所述波形產(chǎn)生模塊分別與兩個天線及微波組件連接。
優(yōu)選地，所述毫米波信號的頻段為24ghz。
優(yōu)選地，所述毫米波信號的頻段為77ghz頻段。
優(yōu)選地，本系統(tǒng)采用mfsk調(diào)制和多通道接收技術(shù)。由于其均為現(xiàn)有技術(shù)中已有的調(diào)整和通信技術(shù)手段，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當知曉，故此處不再贅述。
更為優(yōu)選地，本實施例中的各個模塊為可拆卸模塊，使其在不同的鄰域及不同的機型有著更好的兼容應(yīng)用。
下面以一具體實施例來闡述本發(fā)明的工作原理。
在該實施例中，包括四個天線及微波收發(fā)組件和一個中頻濾波模塊、一個ad采集及dsp處理模塊。所述天線及微波組件置于系統(tǒng)外側(cè)的四個方向，中頻濾波模塊、ad采集及dsp處理模塊置于系統(tǒng)的中間。所述ad采集及dsp處理模塊與四個天線及微波組件同時進行實時的通訊，對天線及微波組件接收的信息進行實時的監(jiān)測。具體地，波形產(chǎn)生模塊產(chǎn)生微波組件所需要的調(diào)制電壓對微波組件的微波源進行調(diào)制，微波源產(chǎn)生的毫米波信號通過發(fā)射天線發(fā)射出去，接收天線對反射回來的信號變頻后送中頻濾波模塊處理后進行ad采樣，dsp處理器對ad采集單元采集的數(shù)據(jù)進行fft分析，由于fft處理結(jié)果的頻譜與垂直于雷達天線的物體距離成正比，當天線靠近物體時，特定頻率的峰值變大，當峰值超過某個閾值，則判斷接近某個距離。即通過fft分析可以判斷障礙物距無人機的距離。當無人機離障礙物小于設(shè)定距離后，即可實行轉(zhuǎn)向機動。
該實施例中采用mfsk調(diào)制和多通道接收技術(shù)，具備高精度角度分辨能力，低速測量能力和精準測距能力，最小作用距離0.6米，最大作用距離可達50米。采用收發(fā)一體傳感器技術(shù)，z頻域細分技術(shù)和動態(tài)目標識別技術(shù)，天線及微波組件可以360度水平掃描。采用24ghz/77ghz頻段，工業(yè)級設(shè)計，具有穿透霧、煙、灰塵的能力及抗干擾強，具有全天候、全天時的特點。采用組合式模塊化可拆卸結(jié)構(gòu)，使其在不同的鄰域及不同的機型有著更好的兼容應(yīng)用。采用4天線模組的方式，可全天候可360度檢測控制無人機高速垂直機動。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：
1.本發(fā)明采用4天線模組的方式，是一種能夠360度檢測控制無人機高速垂直機動的多天線模組無人機毫米波雷達。
2.本發(fā)明采用組合式模塊化可拆卸結(jié)構(gòu)，使其在不同的鄰域及不同的機型有著更好的兼容應(yīng)用。
3.本發(fā)明采用24ghz/77ghz頻段，工業(yè)級設(shè)計，具有穿透霧、煙、灰塵的能力及抗干擾強，具有可以全天候、全天時工作的特點。
4.本發(fā)明采用mfsk調(diào)制和多通道接收技術(shù)，具備高精度角度分辨能力，低速測量能力和精準測距能力，最小作用距離0.6米至50米隨意設(shè)置機動距離。
即本發(fā)明工作頻率高，可得到大的信號帶寬和多普勒頻移，有利于提高距離和速度的測量精度和分辨能力并能分析目標特征，而且可以360度監(jiān)測及無人機高速垂直機動。
對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。