77G无人机避障雷达论文和设计-陈浩文

全文摘要

本实用新型提供77G无人机避障雷达，在PCB板上设计雷达天线阵列、ADC采样模块、DSP处理器、主芯片、通信接口模块，PCB板尺寸50cm*50cm，雷达天线阵列采用2发4收天线设计，天线增益大于20dBm；雷达射频前端通过通信接口模块与上位机相连，允许对参数进行配置，所述参数配置包括配置起始频率、带宽、ADC采集频率，发射满足不同距离精度、距离分辨率、速度分辨率以及角度分辨要求的电磁波；发射的电磁波反射后，由4根天线进行接收，由ADC采集数据，进入DSP处理器进行数据处理，将相关信息传输到主芯片进行决策处理，最后通过CAN或者串口通信传输出来。

主设计要求

1.一种77G无人机避障雷达，其特征在于，包括：雷达天线阵列、雷达射频前端、ADC采样模块、DSP处理器、ARM主芯片、通信接口模块；所述雷达天线阵列与雷达射频前端连接，所述雷达射频前端与ADC采样模块连接，所述ADC采样模块与DSP处理器连接，所述ADC采样模块采样后把数据输出给DSP处理器，所述DSP处理器与ARM主芯片连接并双向通信，所述ARM主芯片与通信接口模块连接并双向通信；其中：雷达天线阵列采用2发4收天线设计，天线增益大于20dBm；雷达射频前端通过通信接口模块与上位机相连，允许上位机对参数进行配置，发射满足不同距离精度、距离分辨率、速度分辨率以及角度分辨要求的电磁波；发射的电磁波反射后，由4根天线进行接收，由ADC采集数据，进入DSP处理器进行数据处理，将相关信息传输到ARM主芯片进行决策处理，根据需求，最后通过通信接口模块将需要的信息传输给上位机。

设计方案

其中：雷达天线阵列采用2发4收天线设计，天线增益大于20 dBm；雷达射频前端通过通信接口模块与上位机相连，允许上位机对参数进行配置，发射满足不同距离精度、距离分辨率、速度分辨率以及角度分辨要求的电磁波；发射的电磁波反射后，由4根天线进行接收，由ADC采集数据，进入DSP处理器进行数据处理，将相关信息传输到ARM主芯片进行决策处理，根据需求，最后通过通信接口模块将需要的信息传输给上位机。

2.根据权利要求1所述77G无人机避障雷达，其特征在于，所述上位机对参数进行配置，包括：配置起始频率，带宽，ADC采集频率。

3.根据权利要求1所述77G无人机避障雷达，其特征在于，雷达工作在76G-77G 或77G-81G频段，最大带宽4G，最小距离分辨率0.045m，最大的等效全向辐射功率ERIP为22dbm，功耗<2.5W。

4.根据权利要求1所述77G无人机避障雷达，其特征在于，所述雷达天线阵列、雷达射频前端、ADC采样模块、DSP处理器、ARM主芯片、通信接口模块设置在一块PCB板上，所述PCB板尺寸50 cm *50 cm。

5.根据权利要求1所述77G无人机避障雷达，其特征在于，在雷达密封处安装一个防水材料的防水圈进行防水，防水等级IP67。

6.根据权利要求1所述77G无人机避障雷达，其特征在于，通信接口模块包括串口通信以及CAN通信，通过串口通信以及CAN通信与上位机连接，实现在线升级功能。

7.根据权利要求1所述77G无人机避障雷达，其特征在于，所述77G无人机避障雷达安装在无人机正前方，所述77G无人机避障雷达外壳底座上设置散热槽，所述雷达的收发天线位于底座散热槽处，上方设置天线罩保护所述收发天线，安装时，散热槽朝上、天线罩朝外安装，雷达安装角度误差小于±3°。

设计说明书

技术领域

本发明属于无人机避障技术领域，尤其涉及雷达避障，具体是一种77G无人机避障雷达。

背景技术

无人机自动避障系统能够及时地避开飞行路径中的障碍物，极大地减少因为操作失误而带来的各项损失。雷达工作不受环境光线影响，夜间亦可正常工作，雷达避障因为工作原理的优势，较一般的视觉避障具有更高的适应性与安全性。

目前77G毫米波雷达关键技术被国外的公司所垄断，国产化几乎处于空白状态，国内现有无人机雷达主要是24G雷达，由于24G频率雷达带宽过小，它的距离以及速度分辨率都不高，导致此频率雷达无法识别远距离小直径的物体，无法在躲避障碍物上达到很好的效果，24G雷达的带宽只能做到0.5-1GHz；77G无人机避障雷达的带宽b是4GHz。距离分辨率的计算公式为：r=c\/2b，其中c为光速，b为带宽，通过此公式我们知道带宽越大距离分辨率越高，也只有77G无人机避障雷达才能起到避障功能。

在无人机避障的应用中，要做到在复杂环境中，测到离无人机最近的障碍物，实现难度大，需要抑制掉其他杂波的干扰，另外要实时的测到同一个障碍物的信息，最后能把最小直径0.045米的物体测出来。

发明内容

针对背景技术提出的问题，本发明的目的是，提供一种77G无人机避障雷达，实现复杂环境中，测到离无人机最近的障碍物，实时区分最小间距0.045米两物体并测出相关的障碍物的信息。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种77G无人机避障雷达，包括：雷达天线阵列、雷达射频前端、ADC采样模块、DSP处理器、ARM主芯片、通信接口模块；所述雷达天线阵列与雷达射频前端连接，所述雷达射频前端与ADC采样模块连接，所述ADC采样模块与DSP处理器连接，所述ADC采样模块采样后把数据输出给DSP处理器，所述DSP处理器与ARM主芯片连接并双向通信，所述ARM主芯片与通信接口模块连接并双向通信；

其中：雷达天线阵列采用2发4收天线设计，天线增益大于20 dBm；雷达射频前端通过通信接口模块与上位机相连，允许上位机对参数进行配置，发射满足不同距离精度、距离分辨率、速度分辨率以及角度分辨要求的电磁波；2根发射天线发射的电磁波反射后，由4根接收天线进行接收，由ADC采集数据，进入DSP处理器进行数据处理，将相关信息传输到ARM主芯片进行决策处理，雷达探测到障碍物的信息包括方位、速度、距离，根据需求，最后通过通信接口模块（CAN或者串口通信）将需要的信息传输给上位机。

进一步地，所述77G无人机避障雷达，所述DSP处理器进行数据处理，包括：依次采用距离维FFT、速度维FFT、恒虚警检测CFAR、DOA方位角估算、跟踪算法；

第一步，先做距离维FFT运算，在雷达的回波中，采样256个点，对应的带宽为4GHz，假设采样点为设计图

77G无人机避障雷达论文和设计

77G无人机避障雷达论文和设计-陈浩文

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