CN109154655A - 目标信号检测方法、设备、无人机及农业无人机 - Google Patents

目标信号检测方法、设备、无人机及农业无人机 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种目标信号检测方法、设备、无人机及农业无人机，该方法包括：获取探测设备的多个探测信号；以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与待检测信号邻近的探测信号，确定待检测信号对应的门限值；根据待检测信号对应的门限值，确定待检测信号中是否包括目标对象反射的信号。本发明实施例根据与待检测信号邻近的探测信号，确定待检测信号对应的门限值，使得每个探测信号可以对应各自的门限值，而不是固定的门限值，根据每个探测信号各自对应的门限值检测每个探测信号中是否包括目标对象反射的信号，不会因为杂波强度超出固定门限就将杂波误判为目标对象反射的回波，可提高对目标对象的检测精度，降低虚警率。

Description

目标信号检测方法、设备、无人机及农业无人机
技术领域
本发明实施例涉及无人机领域，尤其涉及一种目标信号检测方法、设备、无人机及农业无人机。
背景技术
现有技术中无人机可以被应用在很多领域，例如航拍、农业植保、电力巡检、救灾等领域。
通常无人机需要安装有探测设备，例如雷达探测设备、TOF探测设备、视觉传感器等，无人机通过探测设备可以检测到无人机周围的目标对象相对无人机的距离、位置和速度等。
对于农业无人机而言，探测设备在检测目标对象的过程中，可能会接收到地面农作物反射的信号即地杂波，导致探测设备无法准确的检测出目标对象。
发明内容
本发明实施例提供一种目标信号检测方法、设备、无人机及农业无人机，以提高对目标对象的检测精度。
本发明实施例的第一方面是提供一种目标信号检测方法，包括：
获取探测设备的多个探测信号，所述探测设备用于探测无人机周围的目标对象；
以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值；
根据所述待检测信号对应的门限值，确定所述待检测信号中是否包括目标对象反射的信号。
本发明实施例的第二方面是提供一种目标信号检测设备，包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储程序代码；
所述处理器，调用所述程序代码，当程序代码被执行时，用于执行以下操作：
获取探测设备的多个探测信号，所述探测设备用于探测无人机周围的目标对象；
以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值；
根据所述待检测信号对应的门限值，确定所述待检测信号中是否包括目标对象反射的信号。
本发明实施例的第三方面是提供一种无人机，包括：
机身；
动力系统，安装在所述机身，用于提供飞行动力；
探测设备，安装在所述机身，用于探测无人机周围的目标对象；
飞行控制器，与所述动力系统通讯连接，用于控制所述无人机飞行；以及
如第二方面所述的目标信号检测设备。
本发明实施例的第四方面是提供一种农业无人机，包括：
机身；
动力系统，安装在所述机身，用于提供飞行动力；
探测设备，安装在所述机身，用于探测无人机周围的目标对象；
飞行控制器，与所述动力系统通讯连接，用于控制所述无人机飞行；以及
如第二方面所述的目标信号检测设备。
本实施例提供的目标信号检测方法、设备、无人机及农业无人机，通过获取探测设备的多个探测信号，以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值，使得每个探测信号可以对应各自的门限值，而不是固定的门限值，根据每个探测信号各自对应的门限值检测每个探测信号中是否包括目标对象反射的信号，不会因为杂波强度超出固定门限就将杂波误判为目标对象反射的回波，可提高对目标对象的检测精度，降低虚警率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的无人机的示意图；
图2为本发明实施例提供的探测信号的处理流程示意图；
图3为本发明实施例提供的对采样信号的幅度进行检测的示意图；
图4为本发明实施例提供的目标信号检测方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的目标信号检测方法使用的通信系统的示意图；
图6为本发明实施例提供的目标信号检测方法的示意图；
图7为本发明实施例提供的滑动窗的示意图；
图8为本发明实施例提供的滑动窗的示意图；
图9为本发明实施例提供的滑动窗的示意图；
图10为本发明另一实施例提供的目标信号检测方法的流程图；
图11为本发明实施例提供的目标信号检测设备的结构图；
图12为本发明实施例提供的无人机的结构图；
图13为本发明实施例提供的农业无人机的结构图。
附图标记：
10-无人机 11-探测设备 12-目标对象
13-处理器 51-地面端设备 52-通信系统
60-滑动窗 70-滑动窗 71-箭头
110-目标信号检测设备 111-存储器 112-处理器
1200-无人机 1201-探测设备 1218-飞行控制器
1210-目标信号检测设备 1207-电机 1206-螺旋桨
1217-电子调速器 130-农业无人机 1301-探测设备
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，无人机10设置有探测设备11，探测设备11可探测无人机10周围的目标对象12，可选的，所述探测设备包括如下至少一种：雷达探测设备、TOF探测设备、超声探测设备、视觉探测设备。探测设备11具体可用于探测无人机10下方地面上的目标对象12，目标对象12具体可以是障碍物。在本实施例中，所述无人机包括农业无人机。
本实施例以雷达探测设备为例，进行示意性说明。雷达探测设备具体可以是微波雷达传感器，微波雷达传感器发射电磁波，当无人机10周围的目标对象12接收到该电磁波之后，该目标对象12对该电磁波进行反射形成目标回波，微波雷达传感器根据其发射的电磁波和目标对象12反射的目标回波，检测目标对象12相对于无人机10的距离、速度和角度等信息。
无人机10具体可以是农业无人机，当农业无人机在作业区域进行作业时，雷达探测设备发射的波束很容易照射到农作物或地表，导致雷达探测设备接收到的反射信号中会有很强的杂波，从而对目标对象12的检测造成一定的干扰。针对该问题，通常采用门限检测技术来检测对目标对象12反射的目标回波。如图2所示，雷达探测设备接收到的反射信号为时域信号，对该时域信号进行采样得到采样信号，再对采样信号进行快速傅里叶变换(FastFourier Transformation，简称FFT)得到频域信号，通过频域信号得出采样信号的幅度，对每个采样信号的幅度进行恒虚警率(Constant False-Alarm Rate，简称CFAR)门限检测，具体的，对每个采样信号的幅度和一个预设的门限进行比较，如图3所示，当采样信号的幅度低于门限时，说明该采样信号中只包括噪声和干扰。当采样信号的幅度大于门限时，说明该采样信号中包括目标对象反射的目标回波，从而产生目标报告。如图2所示，进一步检测目标对象的速度、距离、角度。
但是，基于图2和图3所示的方法存在一定的错误概率，例如，噪声中的尖峰信号的强度也有可能超过门限，导致系统检测到虚假的目标对象，通常称为虚警。而农业无人机在低空或超低空飞行时，探测设备接收到的反射信号中带有很强的杂波例如地杂波，采用常规的固定门限检测方法，很容易出现虚警。针对该问题，本实施例提供了一种目标信号检测方法，下面结合具体的实施例对该目标信号检测方法进行介绍。
本发明实施例提供一种目标信号检测方法。图4为本发明实施例提供的目标信号检测方法的流程图。如图4所示，本实施例中的方法，可以包括：
步骤S401、获取探测设备的多个探测信号，所述探测设备用于探测无人机周围的目标对象。
本实施例方法的执行主体可以是如图1所示的无人机10中的处理器13，处理器13可以是无人机10的飞行控制器，也可以是其他通用或者专用的处理器。如图1所示，处理器13和探测设备11通信连接，在本实施例中探测设备11具体可以是雷达探测设备，在其他实施例中，探测设备11还可以是其他类型的探测设备。探测设备11用于探测无人机10周围的目标对象，无人机10具体可以是农业无人机，该农业无人机在进行农业植保作业时，处理器13可实时获取探测设备11的探测信号，从而得到多个探测信号。该探测信号具体可以是雷达探测设备接收到的反射信号，该反射信号可能包括由目标对象12反射的目标回波、以及由农作物和/或地面反射的杂波，或者，该反射信号也可能只包括由农作物和/或地面反射的杂波。
在其他实施例中，目标信号检测方法的执行主体还可以是如图5所示的地面端设备51，地面端设备51具体可以是控制无人机的遥控器、智能终端等设备。无人机10包括通信系统52，无人机10将探测设备11的探测信号通过通信系统52发送给地面端设备51，由地面端设备51对探测信号中目标对象反射的信号进行检测。无人机10可以和地面端设备51进行有线通信或无线通信，如图5所示，通信系统52和地面端设备51无线通信。
步骤S402、以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值。
在本实施例中，探测设备11的探测信号具体为探测设备11接收到的反射信号，探测设备11接收到的反射信号具体可以是时域的模拟信号，处理器13获取到该反射信号后，可以将该模拟信号转换成数字信号，并对该数字信号进行采样得到多个采样信号，例如，v(t1)、v(t2)、……、v(tm)表示m个采样信号，每个采样信号可以作为一个待检测信号。如图6所示，对每个采样信号进行FFT变换得到每个采用信号的实部I(v)和虚部Q(v)，例如，采样信号v(t1)经过FFT变换得到的实部记为I(v1)、虚部记为Q(v1)，采样信号v(t2)经过FFT变换得到的实部记为I(v2)、虚部记为Q(v2)，……，采样信号v(tm)经过FFT变换得到的实部记为I(vm)、虚部记为Q(vm)。进一步根据每个采样信号的实部和虚部得到采样信号的幅度，例如，采样信号v(t1)的幅度采样信号v(t2)的幅度采样信号v(tm)的幅度进一步采用滑动窗60对D(v1)、D(v2)、……D(vm)进行处理，滑动窗60包括检测单元D、保护单元、参考单元x1、……、xn、y1、……、yn。滑动窗60具体可以为CFAR处理窗。参考单元的数量为2n，可选的，2n<m。参考单元x1、……、xn称为参考滑窗的前沿，参考单元y1、……、yn称为参考滑窗的后沿。如图6所示,检测单元D的左右各一个保护单元,在其他实施例中,检测单元D左侧或右侧的保护单元可以不止一个。保护单元的作用是防止目标能量泄露到参考单元中，影响对杂波强度的局部估计，如果雷达距离分辨率高到使检测到的目标占据多个距离单元时，则检测单元D两侧分别可设置多于一个保护单元。
例如，n＝2，如图7所示，滑动窗70沿着箭头71所示的方向滑动，D(v1)、D(v2)、……D(vm)依次落入滑动窗70中。当D(v1)进入滑动窗70的检测单元D时，D(v2)进入检测单元左侧的保护单元，D(v3)进入参考单元x2，D(v4)进入参考单元x1。此时，x2可用于表示D(v3)，x1可用于表示D(v4)。
如图8所示，当D(v2)进入检测单元D时，D(v1)位于检测单元D右侧的保护单元中，D(v3)进入检测单元D左侧的保护单元，D(v4)进入参考单元x2，D(v5)进入参考单元x1。此时，x2可用于表示D(v4)，x1可用于表示D(v5)。
如图9所示，当D(v4)进入滑动窗70的检测单元D时，D(v1)位于参考单元y2中，D(v2)位于参考单元y1中，D(v3)位于检测单元D右侧的保护单元中，D(v5)进入检测单元D左侧的保护单元，D(v6)进入参考单元x2，D(v7)进入参考单元x1。此时，x2可用于表示D(v6)，x1可用于表示D(v7)，y1可用于表示D(v2)，y2可用于表示D(v1)。
依次类推，滑动窗70沿着箭头71所示的方向每前进一个单位，会有一个新的数据进入到滑动窗70中。如图7-图9所示，滑动窗70中每个单元例如检测单元、保护单元或参考单元表示一个采样信号的幅度，在其他实施例中，滑动窗的每个单元还可以表示与探测信号关联的其他信息，不限于对探测信号数字化处理后采样信号的幅度。可以理解，滑动窗的每个单元可对应一个采样信号，滑动窗可以对采样信号的物理量例如幅度进行处理。与检测单元D对应的采样信号可作为待检测信号。
如图6-图9所示，对于进入检测单元D的每一个D(vi)，m≤i≤1，滑动窗会根据与D(vi)邻近的其他采样信号的幅度，确定出与D(vi)对应的门限值，通过比较D(vi)和D(vi)对应的门限值，可以确定出D(vi)对应的采样信号v(ti)中是否包括目标对象反射的信号。
如图7所示，D(v1)在检测单元D中，D(v2)、D(v3)、D(v4)分别是与D(v1)邻近的其他采样信号的幅度。根据D(v2)、D(v3)、D(v4)可确定出D(v1)对应的门限值。在其他实施例中，还可以不参考保护单元中的幅度，即不考虑D(v2)，只根据D(v3)、D(v4)确定出D(v1)对应的门限值。
如图8所示，D(v2)在检测单元D中，D(v1)、D(v3)、D(v4)、D(v5)分别是与D(v1)邻近的其他采样信号的幅度。根据D(v1)、D(v3)、D(v4)、D(v5)可确定出D(v2)对应的门限值。在其他实施例中，还可以不参考保护单元中的幅度，即不考虑D(v1)和D(v3)，只根据D(v4)、D(v5)确定出D(v2)对应的门限值。此处只是示意性说明，并不限定计算门限的具体方法。
可选的，所述根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值，包括：根据与所述待检测信号邻近的预设数量的探测信号，确定所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值；根据所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值，以及标称因子，确定所述待检测信号对应的门限值。
如图9所示，D(v1)是采样信号v(t1)的幅度，D(v2)是采样信号v(t2)的幅度，D(v3)是采样信号v(t3)的幅度，D(v4)是采样信号v(t4)的幅度，D(v5)是采样信号v(t5)的幅度，D(v6)是采样信号v(t6)的幅度，D(v7)是采样信号v(t7)的幅度。采样信号v(t1)、v(t2)、v(t3)、v(t4)、v(t5)、v(t6)、v(t7)中可能包括目标对象反射的目标回波，也可能包括干扰和杂波。D(v4)位于检测单元D，D(v4)对应的采样信号v(t4)为待检测信号，即此时需要判断v(t4)中是否包括目标对象反射的目标回波。在判断v(t4)中是否包括目标对象反射的目标回波之前，可根据与采样信号v(t4)邻近的预设数量的采样信号，确定该预设数量的采样信号中干扰信号强度的估计值，例如，预设数量为4，在不考虑保护单元对应的采样信号的情况下，与采样信号v(t4)邻近的4个采样信号分别为：参考单元y1对应的采样信号v(t2)、参考单元y2对应的采样信号v(t1)、参考单元x1对应的采样信号v(t7)、参考单元x2对应的采样信号v(t6)。进一步根据参考单元y1对应的采样信号v(t2)、参考单元y2对应的采样信号v(t1)、参考单元x1对应的采样信号v(t7)、参考单元x2对应的采样信号v(t6)，确定该4个采样信号中干扰信号强度的估计值，干扰信号强度的估计值记为Z，再由该干扰信号强度的估计值Z和标称因子T，确定出采样信号v(t4)对应的门限值，即D(v4)对应的门限值。通过比较D(v4)和D(v4)对应的门限值，可确定出v(t4)中是否包括目标对象反射的目标回波。
可选的，所述根据与所述待检测信号邻近的预设数量的探测信号，确定所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值，包括：根据所述待检测信号的前一探测信号之前的第一预设数量的探测信号和所述待检测信号的后一探测信号之后的第二预设数量的探测信号，确定所述第一预设数量的探测信号和所述第二预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值。
如图6所示，可根据参考滑窗的前沿即参考单元x1、……、xn分别对应的采样信号，以及参考滑窗的后沿即参考单元y1、……、yn分别对应的采样信号，确定与检测单元D对应的待检测信号对应的门限值，即根据与该待检测信号邻近的除保护单位之外的2n个采样信号，确定该待检测信号对应的门限值。具体的，根据参考单元x1、……、xn对应的n个采样信号和参考单元y1、……、yn对应的n个采样信号，确定参考单元x1、……、xn对应的n个采样信号和参考单元y1、……、yn对应的n个采样信号中干扰信号强度的估计值Z，再根据Z以及标称因子T，确定该待检测信号对应的门限值即阈值S，S＝T·Z。
如图6所示，x1、……、xn、y1、……、yn可分别表示采样信号的幅度，X表示x1、……、xn的累加和，Y表示y1、……、yn的累加和，参考单元x1、……、xn和参考单元y1、……、yn对应的2n个采样信号中干扰信号强度的估计值Z与X+Y相关。Z与X+Y之间的关系可以有如需几种可能的情况：
一种可能的情况是：所述干扰信号强度的估计值由所述预设数量的探测信号强度的平均值确定。所述标称因子与虚警率相关。
具体的，参考单元x1、……、xn和参考单元y1、……、yn对应的2n个采样信号中干扰信号强度的估计值Z由该2n个采样信号的幅度的平均值确定，具体如下公式(1)所示：
其中，R＝2n，
如图6所示，检测单元D对应的待检测信号对应的门限值即阈值S＝T·Z，其中，标称因子T与虚警率PFA相关。
另一种可能的情况是：所述干扰信号强度的估计值由所述预设数量的探测信号强度的和值确定。所述标称因子与虚警率和所述预设数量相关。
具体的，参考单元x1、……、xn和参考单元y1、……、yn对应的2n个采样信号中干扰信号强度的估计值Z由该2n个采样信号的幅度的和值确定，具体如下公式(2)所示：
此时，标称因子T具体表示为如下公式(3)：
其中，PFA表示虚警率。
步骤S403、根据所述待检测信号对应的门限值，确定所述待检测信号中是否包括目标对象反射的信号。
如图6所示，检测单元D对应待检测信号，当D可表示待检测信号的强度，例如，D可表示待检测信号的幅度，通过比较D和门限值即阈值S可确定出待检测信号中是否包括目标对象反射的信号。
可选的，所述根据所述待检测信号对应的门限值，确定所述待检测信号中是否包括目标对象反射的信号，包括：若所述待检测信号的信号强度大于所述门限值，则确定所述待检测信号中包括目标对象反射的信号；若所述待检测信号的信号强度小于或等于所述门限值，则确定所述待检测信号中不包括目标对象反射的信号。
具体的，若D大于阈值S，则确定待检测信号中包括目标对象反射的信号；若D小于或等于阈值S，则确定待检测信号中不包括目标对象反射的信号，即待检测信号中只包括干扰和杂波。D和S之间的关系具体如下公式(4)所示：
具体的，当D大于T·Z时，H1成立，H1表示D对应的待检测信号中包括目标对象反射的信号；当D小于或等于T·Z时，H0成立，H0表示D对应的待检测信号中不包括目标对象反射的信号，即D对应的待检测信号中只包括干扰和杂波。
在一些实施例中，所述方法还包括：去除所述探测设备的多个探测信号中信号强度小于或等于所述门限值的探测信号。具体的，如图6所示，将探测设备的多个探测信号中每个探测信号作为检测单元D对应的待检测信号，可确定出每个探测信号对应的门限值，根据每个探测信号的信号强度和该探测信号对应的门限值，可确定出每个探测信号中是否包括目标对象反射的信号，进一步地，还可以去除不包括目标对象反射的信号的探测信号。
本实施例通过获取探测设备的多个探测信号，以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值，使得每个探测信号可以对应各自的门限值，而不是固定的门限值，根据每个探测信号各自对应的门限值检测每个探测信号中是否包括目标对象反射的信号，不会因为杂波强度超出固定门限就将杂波误判为目标对象反射的回波，可提高对目标对象的检测精度，降低虚警率。
本发明实施例提供一种目标信号检测方法。图10为本发明另一实施例提供的目标信号检测方法的流程图。如图10所示，在图4所示实施例的基础上，本实施例中的方法，可以包括：
步骤S1001、获取探测设备的多个探测信号，所述探测设备用于探测无人机周围的目标对象。
步骤S1001与步骤S401的实现方式和具体原理一致，此处不再赘述。
步骤S1002、获取无人机的飞行高度。
在本实施例中，如图1所示，探测设备11还可以检测出无人机10相对于地面的高度，在其他实施例中，无人机10上还可以安装有多个探测设备，也就是说，还可以通过无人机10上除探测设备11之外的其他探测设备来检测无人机10相对于地面的高度。
在本实施例中，处理器13可以通过探测设备11获取到无人机的飞行高度，即无人机10相对于地面的高度。
步骤S1003、根据无人机的飞行高度，调整虚警率。
在本实施例中，处理器13还可以根据无人机10相对于地面的高度，调整虚警率，根据上述实施例可知，每个待检测信号对应的门限值即阈值S＝T·Z，其中，标称因子T与虚警率PFA相关，当虚警率PFA变化时，标称因子T也会变化，从而使得门限值即阈值S＝T·Z变化。也就是说，本实施例还可以根据无人机的飞行高度自适应的调整虚警率PFA和门限值S＝T·Z。
可选的，所述根据无人机的飞行高度，调整虚警率，包括：若所述无人机的飞行高度大于预设高度，则增大虚警率；若所述无人机的飞行高度小于预设高度，则减小虚警率。
具体的，当无人机的飞行高度大于预设高度时，增大虚警率PFA，此时门限值S会减小，也就是说，当无人机例如农业无人机在高空飞行时，无人机的探测设备接收到的反射信号中由农作物或地表反射的杂波较少，减小门限值S，可降低高空中细小的障碍物例如电线被忽略的概率，即降低了漏警率。
当无人机的飞行高度小于预设高度时，减小虚警率PFA，此时门限值S会增大，也就是说，当无人机例如农业无人机在低空飞行时，无人机的探测设备接收到的反射信号中由农作物或地表反射的杂波较多，杂波对目标对象反射的目标回波造成的干扰较大，此时，增大门限值S，可降低将农作物或地表判断成目标对象的概率，即降低了虚警率。
步骤S1004、以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，以及调整后的虚警率，确定所述待检测信号对应的门限值。
根据上述实施例可知，每个待检测信号对应的门限值即阈值S＝T·Z，其中，标称因子T与虚警率PFA相关，当虚警率PFA变化时，标称因子T也会变化，从而使得门限值即阈值S＝T·Z变化。在上述实施例中，Z与X+Y相关，X+Y是根据与待检测信号邻近的探测信号确定的，因此，根据与待检测信号邻近的探测信号，以及调整后的虚警率PFA，可重新确定出与该待检测信号对应的门限值S。
步骤S1005、根据所述待检测信号对应的门限值，确定所述待检测信号中是否包括目标对象反射的信号。
步骤S1005与步骤S403的实现方式和具体原理一致，此处不再赘述。
本实施例通过无人机的飞行高度大于预设高度时，增大虚警率，使得门限值减小，可降低高空中细小的障碍物例如电线被忽略的概率，即降低了漏警率；通过无人机的飞行高度小于预设高度时，减小虚警率，使得门限值增大，可降低将农作物或地表判断成目标对象的概率，即降低了虚警率。这样就能有效地减少无人机避障雷达检测中的虚警率和漏警率，起到抑制地杂波的作用，从而提高了对目标对象的检测性能。
本发明实施例提供一种目标信号检测设备。图11为本发明实施例提供的目标信号检测设备的结构图，如图11所示，目标信号检测设备110包括：存储器111和处理器112；存储器111用于存储程序代码；处理器112调用所述程序代码，当程序代码被执行时，用于执行以下操作：获取探测设备的多个探测信号，所述探测设备用于探测无人机周围的目标对象；以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值；根据所述待检测信号对应的门限值，确定所述待检测信号中是否包括目标对象反射的信号。
可选的，所述探测设备包括如下至少一种：雷达探测设备、TOF探测设备、超声探测设备、视觉探测设备。
可选的，处理器112根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值时，具体用于：根据与所述待检测信号邻近的预设数量的探测信号，确定所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值；根据所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值，以及标称因子，确定所述待检测信号对应的门限值。
可选的，处理器112根据与所述待检测信号邻近的预设数量的探测信号，确定所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值时，具体用于：根据所述待检测信号的前一探测信号之前的第一预设数量的探测信号和所述待检测信号的后一探测信号之后的第二预设数量的探测信号，确定所述第一预设数量的探测信号和所述第二预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值。
可选的，所述干扰信号强度的估计值由所述预设数量的探测信号强度的平均值确定。可选的，所述标称因子与虚警率相关。
可选的，所述干扰信号强度的估计值由所述预设数量的探测信号强度的和值确定。可选的，所述标称因子与虚警率和所述预设数量相关。
可选的，处理器112根据所述待检测信号对应的门限值，确定所述待检测信号中是否包括目标对象反射的信号时，具体用于：判断所述待检测信号的信号强度是否大于所述门限值；若所述待检测信号的信号强度大于所述门限值，则确定所述待检测信号中包括目标对象反射的信号；若所述待检测信号的信号强度小于或等于所述门限值，则确定所述待检测信号中不包括目标对象反射的信号。
可选的，处理器112还用于：去除所述探测设备的多个探测信号中信号强度小于或等于所述门限值的探测信号。
本发明实施例提供的目标信号检测设备的具体原理和实现方式均与图4所示实施例类似，此处不再赘述。
本实施例通过获取探测设备的多个探测信号，以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值，使得每个探测信号可以对应各自的门限值，而不是固定的门限值，根据每个探测信号各自对应的门限值检测每个探测信号中是否包括目标对象反射的信号，不会因为杂波强度超出固定门限就将杂波误判为目标对象反射的回波，可提高对目标对象的检测精度，降低虚警率。
本发明实施例提供一种目标信号检测设备。在图11所示实施例提供的技术方案的基础上，可选的，处理器112还用于：获取无人机的飞行高度；根据无人机的飞行高度，调整虚警率。
可选的，处理器112根据无人机的飞行高度，调整虚警率时，具体用于：若所述无人机的飞行高度大于预设高度，则增大虚警率；若所述无人机的飞行高度小于预设高度，则减小虚警率。
可选的，处理器112根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值时，具体用于：根据与所述待检测信号邻近的探测信号，以及调整后的虚警率，确定所述待检测信号对应的门限值。
本发明实施例提供的目标信号检测设备的具体原理和实现方式均与图10所示实施例类似，此处不再赘述。
本实施例通过无人机的飞行高度大于预设高度时，增大虚警率，使得门限值减小，可降低高空中细小的障碍物例如电线被忽略的概率，即降低了漏警率；通过无人机的飞行高度小于预设高度时，减小虚警率，使得门限值增大，可降低将农作物或地表判断成目标对象的概率，即降低了虚警率。这样就能有效地减少无人机避障雷达检测中的虚警率和漏警率，起到抑制地杂波的作用，从而提高了对目标对象的检测性能。
本发明实施例提供一种无人机。图12为本发明实施例提供的无人机的结构图，如图12所示，无人机1200包括：机身、动力系统、探测设备1201、飞行控制器1218和目标信号检测设备1210，所述动力系统包括如下至少一种：电机1207、螺旋桨1206和电子调速器1217，动力系统安装在所述机身，用于提供飞行动力；探测设备1201安装在所述机身，用于探测无人机周围的目标对象；飞行控制器1218与所述动力系统通讯连接，用于控制所述无人机飞行。
其中，目标信号检测设备1210的实现方式和具体原理均与上述实施例所述的目标信号检测设备110一致，此处不再赘述。
本实施例通过获取探测设备的多个探测信号，以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值，使得每个探测信号可以对应各自的门限值，而不是固定的门限值，根据每个探测信号各自对应的门限值检测每个探测信号中是否包括目标对象反射的信号，不会因为杂波强度超出固定门限就将杂波误判为目标对象反射的回波，可提高对目标对象的检测精度，降低虚警率。
本发明实施例提供一种农业无人机。图13为本发明实施例提供的农业无人机的结构图，如图13所示，农业无人机130包括：机身、动力系统、探测设备1301、飞行控制器、以及目标信号检测设备。其中，动力系统安装在所述机身，用于提供飞行动力；探测设备1301安装在所述机身，用于探测无人机周围的目标对象；飞行控制器与所述动力系统通讯连接，用于控制所述无人机飞行。目标信号检测设备的实现方式和具体原理均与上述实施例所述的目标信号检测设备110一致，此处不再赘述。
另外，探测设备1301是以其转动轴转动，例如连续转动，探测设备1301的转动轴与所述农业无人机的偏航轴垂直，且所述探测设备的转动轴与所述农业无人机的俯仰轴平行。
在一些实施例中，探测设备1301与所述农业无人机的脚架连接。
本实施例通过获取探测设备的多个探测信号，以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值，使得每个探测信号可以对应各自的门限值，而不是固定的门限值，根据每个探测信号各自对应的门限值检测每个探测信号中是否包括目标对象反射的信号，不会因为杂波强度超出固定门限就将杂波误判为目标对象反射的回波，可提高对目标对象的检测精度，降低虚警率。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (31)

1.一种目标信号检测方法，其特征在于，包括：
获取探测设备的多个探测信号，所述探测设备用于探测无人机周围的目标对象；
以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值；
根据所述待检测信号对应的门限值，确定所述待检测信号中是否包括目标对象反射的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测设备包括如下至少一种：
雷达探测设备、TOF探测设备、超声探测设备、视觉探测设备。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值，包括：
根据与所述待检测信号邻近的预设数量的探测信号，确定所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值；
根据所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值，以及标称因子，确定所述待检测信号对应的门限值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据与所述待检测信号邻近的预设数量的探测信号，确定所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值，包括：
根据所述待检测信号的前一探测信号之前的第一预设数量的探测信号和所述待检测信号的后一探测信号之后的第二预设数量的探测信号，确定所述第一预设数量的探测信号和所述第二预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述干扰信号强度的估计值由所述预设数量的探测信号强度的平均值确定。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述标称因子与虚警率相关。
7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述干扰信号强度的估计值由所述预设数量的探测信号强度的和值确定。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述标称因子与虚警率和所述预设数量相关。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待检测信号对应的门限值，确定所述待检测信号中是否包括目标对象反射的信号，包括：
若所述待检测信号的信号强度大于所述门限值，则确定所述待检测信号中包括目标对象反射的信号；
若所述待检测信号的信号强度小于或等于所述门限值，则确定所述待检测信号中不包括目标对象反射的信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
去除所述探测设备的多个探测信号中信号强度小于或等于所述门限值的探测信号。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取无人机的飞行高度；
根据无人机的飞行高度，调整虚警率。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据无人机的飞行高度，调整虚警率，包括：
若所述无人机的飞行高度大于预设高度，则增大虚警率；
若所述无人机的飞行高度小于预设高度，则减小虚警率。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值，包括：
根据与所述待检测信号邻近的探测信号，以及调整后的虚警率，确定所述待检测信号对应的门限值。
14.根据权利要求1-13任一项所述的方法，其特征在于，所述无人机包括农业无人机。
15.一种目标信号检测设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储程序代码；
所述处理器，调用所述程序代码，当程序代码被执行时，用于执行以下操作：
获取探测设备的多个探测信号，所述探测设备用于探测无人机周围的目标对象；
以多个探测信号中的每个探测信号为待检测信号，根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值；
根据所述待检测信号对应的门限值，确定所述待检测信号中是否包括目标对象反射的信号。
16.根据权利要求15所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述探测设备包括如下至少一种：
雷达探测设备、TOF探测设备、超声探测设备、视觉探测设备。
17.根据权利要求15所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述处理器根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值时，具体用于：
根据与所述待检测信号邻近的预设数量的探测信号，确定所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值；
根据所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值，以及标称因子，确定所述待检测信号对应的门限值。
18.根据权利要求17所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述处理器根据与所述待检测信号邻近的预设数量的探测信号，确定所述预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值时，具体用于：
根据所述待检测信号的前一探测信号之前的第一预设数量的探测信号和所述待检测信号的后一探测信号之后的第二预设数量的探测信号，确定所述第一预设数量的探测信号和所述第二预设数量的探测信号中干扰信号强度的估计值。
19.根据权利要求17或18所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述干扰信号强度的估计值由所述预设数量的探测信号强度的平均值确定。
20.根据权利要求19所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述标称因子与虚警率相关。
21.根据权利要求17或18所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述干扰信号强度的估计值由所述预设数量的探测信号强度的和值确定。
22.根据权利要求20所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述标称因子与虚警率和所述预设数量相关。
23.根据权利要求15所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述处理器根据所述待检测信号对应的门限值，确定所述待检测信号中是否包括目标对象反射的信号时，具体用于：
判断所述待检测信号的信号强度是否大于所述门限值；
若所述待检测信号的信号强度大于所述门限值，则确定所述待检测信号中包括目标对象反射的信号；
若所述待检测信号的信号强度小于或等于所述门限值，则确定所述待检测信号中不包括目标对象反射的信号。
24.根据权利要求23所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述处理器还用于：
去除所述探测设备的多个探测信号中信号强度小于或等于所述门限值的探测信号。
25.根据权利要求15所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述处理器还用于：
获取无人机的飞行高度；
根据无人机的飞行高度，调整虚警率。
26.根据权利要求25所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述处理器根据无人机的飞行高度，调整虚警率时，具体用于：
若所述无人机的飞行高度大于预设高度，则增大虚警率；
若所述无人机的飞行高度小于预设高度，则减小虚警率。
27.根据权利要求25或26所述的目标信号检测设备，其特征在于，所述处理器根据与所述待检测信号邻近的探测信号，确定所述待检测信号对应的门限值时，具体用于：
根据与所述待检测信号邻近的探测信号，以及调整后的虚警率，确定所述待检测信号对应的门限值。
28.一种无人机，其特征在于，包括：
机身；
动力系统，安装在所述机身，用于提供飞行动力；
探测设备，安装在所述机身，用于探测无人机周围的目标对象；
飞行控制器，与所述动力系统通讯连接，用于控制所述无人机飞行；以及
如权利要求15-27任一项所述的目标信号检测设备。
29.一种农业无人机，其特征在于，包括：
机身；
动力系统，安装在所述机身，用于提供飞行动力；
探测设备，安装在所述机身，用于探测无人机周围的目标对象；
飞行控制器，与所述动力系统通讯连接，用于控制所述无人机飞行；以及
如权利要求15-27任一项所述的目标信号检测设备。
30.根据权利要求29所述的农业无人机，其特征在于，所述探测设备以其转动轴转动；
所述探测设备的转动轴与所述农业无人机的偏航轴垂直，且所述探测设备的转动轴与所述农业无人机的俯仰轴平行。
31.根据权利要求29所述的农业无人机，其特征在于，所述探测设备与所述农业无人机的脚架连接。
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