CN110869795A - 一种微波雷达和无人飞行器 - Google Patents
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Abstract
一种微波雷达(10,202,60,702)和具有该微波雷达(10,202,60,702)的无人飞行器(20,70),其中,微波雷达(10,202,60,702)包括:天线装置(102,222,602,722),用于发射微波发射信号和/或获取接收信号,微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段、频率下降段和固定频率段;以及雷达控制器(104,224,604,724),与天线装置(102,222,602,722)通信连接,其中,天线装置(102,222,602,722)将由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号发送给雷达控制器(104,224,604,724),雷达控制器(104,224,604,724)根据中频信号确定接收信号是否为干扰信号。该微波雷达(10,202,60,702)无需人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间,实现更简单便捷,应用范围更广。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域,具体而言,涉及一种微波雷达和无人飞行器。
背景技术
相关技术中的用于多个线性调频三角波雷达间抗干扰的方法是人为地严格控制多个微波雷达之间的发射时刻,从而使得其他微波雷达在本微波雷达上产生的干扰在本微波雷达接收机的滤波器带宽外,进而使干扰被滤波器滤除、实现抗干扰的目的。具体原理说明如下:
图1示出了相关技术中微波雷达接收机中的滤波器频率特性示意图,如图1所示,微波雷达接收中频信号的频率范围是f_min至f_max,其中f_max表示最大接收频率,f_min表示最小接收频率,为了测得较近距离的目标,一般情况下f_min的值较小,接近于0。对于该接收机而言,当接收到的中频信号频率大于f_max时就会被接收机滤除。
图2示出了相关技术中微波雷达抗干扰的原理示意图,图2中上部分表示微波雷达发射和接收的信号频率随时间变化的示意图,其中实线三角波形表示微波雷达的发射信号的频率随时间的变化,虚线三角波形表示微波雷达接收的正常回波信号的频率随时间的变化,点横线三角波形表示微波雷达接收到的干扰信号频率随时间的变化;图2中下部分表示的是上述信号经过微波雷达接收机混频后得到的中频信号的频率随时间的变化,其中虚线表示正常回波信号的中频信号,点横线表示干扰信号的中频信号;AB段表示三角波形上升沿内信号频率随时间的变化,CD段表示三角波形下降沿内信号频率随时间的变化。如图2所示,回波信号在三角波形的上升沿和下降沿内分别产生频率恒定的中频信号f1和f3,并且f1=f3;干扰信号在三角波形的上升沿和下降沿内分别产生频率恒定的中频信号f2和f4,并且f2=f4;为了能够利用微波雷达接收机的滤波器将f2、f4的中频干扰滤除,则需要满足f2=f4>f_max;如图2所示,干扰信号的三角波形相对于发射信号三角波形的延时越大,f2、f4的值就越大,因此通过人为控制多个微波雷达之间发射信号三角波形的固定频率延时,使得微波雷达接收到的其他微波雷达发射的干扰信号的三角波形相对于自身发射信号三角波形的延时较大,使得满足f2=f4>f_max,就可以利用微波雷达接收机中的滤波器滤除其他微波雷达对本微波雷达的干扰。
相关技术中的微波雷达抗干扰方法需要人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间,那么就需要对多个微波雷达进行时间同步,这在实际应用中实施困难,并且对于无法进行时间同步的多个微波雷达之间的干扰问题则现有的微波雷达抗干扰方法无法解决。相关技术中的微波雷达抗干扰方法只能解决图2中AB段和CD段的干扰问题,对于BC段内的干扰问题也无法解决,因为BC段内的干扰信号一般包含频率低于f_max的信号,如图3所示,即BC段干扰信号有一部分混在微波雷达接收机滤波器的有用信号带宽内,无法利用接收机滤波器进行滤除。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此,本发明的第一个方面在于提出了一种微波雷达。
本发明的第二个方面在于提出了一种无人飞行器。
本发明的第三个方面在于提出了一种微波雷达的信号处理方法。
本发明的第四个方面在于提出了一种无人飞行器的控制方法。
本发明的第五个方面在于提出了一种计算机存储介质。
本发明的第六个方面在于提出了一种微波雷达。
本发明的第七个方面在于提出了一种无人飞行器。
本发明的第八个方面在于提出了一种微波雷达的信号处理方法。
本发明的第九个方面在于提出了一种无人飞行器的控制方法。
本发明的第十个方面在于提出了一种计算机存储介质。
有鉴于此,根据本发明的第一个方面,提出了一种微波雷达,包括:天线装置,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号,微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段、频率下降段和固定频率段;以及雷达控制器,与天线装置通信连接,其中,天线装置将由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号发送给雷达控制器,雷达控制器根据中频信号确定接收信号是否为干扰信号。
根据本发明的上述微波雷达,还可以具有以下技术特征:
在一些实施例中,雷达控制器根据中频信号确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:根据中频信号,确定接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值,并根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号,具体包括:当频率差值大于等于预设阈值时,判断接收信号为干扰信号;当频率差值小于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的回波信号。
本发明提供的微波雷达包括天线装置和雷达控制器,雷达控制器控制天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形。雷达控制器获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率的频率差值与预设阈值进行比较,根据比较结果判断接收信号是否为微波发射信号的干扰信号,即该接收信号是其它微波雷达。通过本发明的技术方案,无需人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间,即无需要对多个微波雷达进行时间同步,实现更简单便捷,应用范围更广。
在一些实施例中,雷达控制器还用于:根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器还用于:在判断接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,雷达控制器还用于:设置微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。例如,设置微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足以下预设关系;预设关系为其中,Fmax表示微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升段或频率下降段的斜率。
在一些实施例中,雷达控制器根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,雷达控制器根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,雷达控制器判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,雷达控制器对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
本发明提供的微波雷达包括天线装置和雷达控制器,雷达控制器控制天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形,并且多个微波雷达的梯形调制波形的固定频率段延时不同,即本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足的预设关系。雷达控制器实现微波雷达抗同频干扰方法和/或微波雷达抗突发干扰方法:
(1)微波雷达抗同频干扰方法包括:获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率f2与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率f4的频率差值与预设阈值进行比较(接收信号的中频信号在不同时间段中可能为固定的频点,也可能为波动的频率,而上升段对应的中频信号、下降段对应的中频信号均为频点),当频率差值小于预设阈值时判断接收信号为回波信号,当频率差值大于等于预设阈值时判断接收信号为干扰信号,并在确定接收信号为干扰信号后对干扰信号进行消除,通过自动设置本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足上述预设关系,以代替人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间的方法来保证根据接收中频信号频率区分回波信号和干扰信号。需要说明的是在微波雷达抗同频干扰方法中,若出现本微波雷达发射信号的固定频率段延时t1为包含在固定频率段延时t2以内的情况,此时会导致f2=f4,进而出现不能通过对比上升沿频点f2与下降沿频点f4的方式将干扰信号滤除的问题,由此本申请通过设置本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足上述预设关系,保证f2≠f4,以避免出现该问题。
(2)微波雷达抗突发干扰方法包括:获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号,突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。具体的判断方式为,获取中频信号包含的N个采样点,对N个采样点进行时域特征提取,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否能够划分为中间段、左边极值小段和右边极值小段这三段(每段中频率的波动情况不同),只有同时满足三段特征才认为是突发干扰信号。并且在确定接收信号为干扰信号后通过对信号幅度的设定来消除干扰信号。通过微波雷达抗突发干扰方法,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别和滤除。
根据本发明的第二个方面,提出了一种无人飞行器,包括:机架;微波雷达,安装在机架上,微波雷达包括:天线装置,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号,其中微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段、频率下降段和固定频率段;雷达控制器,与天线装置通信连接,其中,天线装置将由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号发送给雷达控制器,雷达控制器根据中频信号确定接收信号是否为干扰信号;无人飞行器还包括:飞行器控制器,在雷达控制器确定接收信号不是干扰信号时,飞行器控制器确定接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据检测目标的坐标信息,更新无人飞行器的航迹。
根据本发明的上述无人飞行器,还可以具有以下技术特征:
在一些实施例中,雷达控制器根据所述中频信号确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:根据所述中频信号,确定所述接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和所述接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值,并根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:当所述频率差值大于等于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述干扰信号;当所述频率差值小于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述微波发射信号的回波信号。
本发明提供的无人飞行器包括微波雷达和飞行器控制器,该微波雷达包括天线装置和雷达控制器,雷达控制器控制天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形。雷达控制器获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率的频率差值与预设阈值进行比较,根据比较结果判断接收信号是否为微波发射信号的干扰信号,即该接收信号是其它微波雷达的发射信号。当确定接收信号为干扰信号后,飞行器控制器确定接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据检测目标的坐标信息更新无人飞行器的航迹。通过本发明的技术方案,无需人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间,即无需要对多个微波雷达进行时间同步,实现更简单便捷,应用范围更广。
在一些实施例中,雷达控制器还用于:根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器还用于:在判断接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,雷达控制器还用于:设置所述微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。例如,设置微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足以下预设关系;预设关系为其中,Fmax表示微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升段或频率下降段的斜率。
在一些实施例中,雷达控制器根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,雷达控制器根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,雷达控制器判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,雷达控制器对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
本发明提供的无人飞行器中包括微波雷达,该微波雷达包括天线装置和雷达控制器,雷达控制器控制天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形,并且多个微波雷达的梯形调制波形的固定频率段延时不同,即本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足的预设关系。雷达控制器实现微波雷达抗同频干扰方法和/或微波雷达抗突发干扰方法:
(1)微波雷达抗同频干扰方法包括:获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率f2与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率f4的频率差值与预设阈值进行比较(接收信号的中频信号在不同时间段中可能为固定的频点,也可能为波动的频率,而上升段对应的中频信号、下降段对应的中频信号均为频点),当频率差值小于预设阈值时判断接收信号为回波信号,当频率差值大于等于预设阈值时判断接收信号为干扰信号,并在确定接收信号为干扰信号后对干扰信号进行消除,通过自动设置本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足上述预设关系,以代替人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间的方法来保证根据接收中频信号频率区分回波信号和干扰信号。需要说明的是在微波雷达抗同频干扰方法中,若出现本微波雷达发射信号的固定频率段延时t1为包含在固定频率段延时t2以内的情况,此时会导致f2=f4,进而出现不能通过对比上升沿频点f2与下降沿频点f4的方式将干扰信号滤除的问题,由此本申请通过设置本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足上述预设关系,保证f2≠f4,以避免出现该问题。
(2)微波雷达抗突发干扰方法包括:获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号,突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。具体的判断方式为,获取中频信号包含的N个采样点,对N个采样点进行时域特征提取,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否能够划分为中间段、左边极值小段和右边极值小段这三段(每段中频率的波动情况不同),只有同时满足三段特征才认为是突发干扰信号。并且在确定接收信号为干扰信号后通过对信号幅度的设定来消除干扰信号。通过微波雷达抗突发干扰方法,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别和滤除。
在雷达控制器通过微波雷达抗同频干扰方法和/或微波雷达抗突发干扰方法将干扰信号消除后,无人飞行器的飞行器控制器根据消除干扰信号后的微波发射信号的回波信号确定障碍物的位置,以及根据障碍物的位置控制无人飞行器的飞行状态或飞行路径,例如控制无人飞行器在障碍物位置处停止飞行(悬浮在一定高度位置)或绕过障碍物飞行。
根据本发明的第三个方面,提出了一种微波雷达的信号处理方法,包括:控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号,微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段、频率下降段和固定频率段;获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,根据中频信号,确定接收信号是否为干扰信号。
根据本发明的上述微波雷达的信号处理方法,还可以具有以下技术特征:
在一些实施例中,根据中频信号,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:根据中频信号,确定接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率;根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值;根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号的步骤包括:当频率差值大于等于预设阈值时,判断接收信号为干扰信号;当频率差值小于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的回波信号。
本发明提供的微波雷达的信号处理方法,控制微波雷达的天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率的频率差值与预设阈值进行比较,根据比较结果判断接收信号是否为微波发射信号的干扰信号,即该接收信号是其它微波雷达。通过本发明的技术方案,无需人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间,即无需要对多个微波雷达进行时间同步,实现更简单便捷,应用范围更广。
在一些实施例中,还包括:根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息;根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,还包括:在判断接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,还包括:设置微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。例如,设置微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足以下预设关系;预设关系为其中,Fmax表示微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升段或频率下降段的斜率。
在一些实施例中,根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
本发明提供的微波雷达的信号处理方法,控制微波雷达的天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形,并且多个微波雷达的梯形调制波形的固定频率段延时不同,即本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足的预设关系。并实现微波雷达抗同频干扰方法和/或微波雷达抗突发干扰方法:
(1)微波雷达抗同频干扰方法包括:获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率f2与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率f4的频率差值与预设阈值进行比较(接收信号的中频信号在不同时间段中可能为固定的频点,也可能为波动的频率,而上升段对应的中频信号、下降段对应的中频信号均为频点),当频率差值小于预设阈值时判断接收信号为回波信号,当频率差值大于等于预设阈值时判断接收信号为干扰信号,并在确定接收信号为干扰信号后对干扰信号进行消除,通过自动设置本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足上述预设关系,以代替人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间的方法来保证根据接收中频信号频率区分回波信号和干扰信号。需要说明的是在微波雷达抗同频干扰方法中,若出现本微波雷达发射信号的固定频率段延时t1为包含在固定频率段延时t2以内的情况,此时会导致f2=f4,进而出现不能通过对比上升沿频点f2与下降沿频点f4的方式将干扰信号滤除的问题,由此本申请通过设置本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足上述预设关系,保证f2≠f4,以避免出现该问题。
(2)微波雷达抗突发干扰方法包括:获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号,突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。具体的判断方式为,获取中频信号包含的N个采样点,对N个采样点进行时域特征提取,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否能够划分为中间段、左边极值小段和右边极值小段这三段(每段中频率的波动情况不同),只有同时满足三段特征才认为是突发干扰信号。并且在确定接收信号为干扰信号后通过对信号幅度的设定来消除干扰信号。通过微波雷达抗突发干扰方法,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别和滤除。
根据本发明的第四个方面,提出了一种无人飞行器的控制方法,包括:控制无人飞行器的微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号,其中微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段、频率下降段和固定频率段;获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,根据中频信号,确定接收信号是否为干扰信号;若不是干扰信号,则确定接收信号对应的检测目标的坐标信息;以及根据检测目标的坐标信息,更新无人飞行器的航迹。
根据本发明的上述无人飞行器的控制方法,还可以具有以下技术特征:
在一些实施例中,根据中频信号,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:根据中频信号,确定接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值,并根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号,具体包括:当频率差值大于等于预设阈值时,判断接收信号为干扰信号;当频率差值小于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的回波信号。
本发明提供的无人飞行器的控制方法,控制无人飞行器的天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率的频率差值与预设阈值进行比较,根据比较结果判断接收信号是否为微波发射信号的干扰信号,即该接收信号是其它微波雷达的微波发射信号。当确定接收信号不是干扰信号后,确定接收信号对应的检测目标的坐标信息,根据检测目标的坐标信息更新无人飞行器的航迹。通过本发明的技术方案,无需人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间,即无需要对多个微波雷达进行时间同步,实现更简单便捷,应用范围更广。
在一些实施例中,还包括:根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,还包括:在判断接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,还包括:设置微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。例如设置微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足以下预设关系;预设关系为其中,Fmax表示微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升段或频率下降段的斜率。
在一些实施例中,根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为所述干扰信号的步骤包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
本发明提供的无人飞行器的控制方法,控制无人飞行器的天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形,并且多个微波雷达的梯形调制波形的固定频率段延时不同,即本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足的预设关系。并实现微波雷达抗同频干扰方法和/或微波雷达抗突发干扰方法:
(1)微波雷达抗同频干扰方法包括:获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率f2与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率f4的频率差值与预设阈值进行比较(接收信号的中频信号在不同时间段中可能为固定的频点,也可能为波动的频率,而上升段对应的中频信号、下降段对应的中频信号均为频点),当频率差值小于预设阈值时判断接收信号为回波信号,当频率差值大于等于预设阈值时判断接收信号为干扰信号,并在确定接收信号为干扰信号后对干扰信号进行消除,通过自动设置本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足上述预设关系,以代替人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间的方法来保证根据接收中频信号频率区分回波信号和干扰信号。需要说明的是在微波雷达抗同频干扰方法中,若出现本微波雷达发射信号的固定频率段延时t1为包含在固定频率段延时t2以内的情况,此时会导致f2=f4,进而出现不能通过对比上升沿频点f2与下降沿频点f4的方式将干扰信号滤除的问题,由此本申请通过设置本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足上述预设关系,保证f2≠f4,以避免出现该问题。
(2)微波雷达抗突发干扰方法包括:获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号,突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。具体的判断方式为,获取中频信号包含的N个采样点,对N个采样点进行时域特征提取,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否能够划分为中间段、左边极值小段和右边极值小段这三段(每段中频率的波动情况不同),只有同时满足三段特征才认为是突发干扰信号。并且在确定接收信号为干扰信号后通过对信号幅度的设定来消除干扰信号。通过微波雷达抗突发干扰方法,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别和滤除。
在通过微波雷达抗同频干扰方法和/或微波雷达抗突发干扰方法将干扰信号消除后,根据消除干扰信号后的微波发射信号的回波信号确定障碍物的位置,以及根据障碍物的位置控制无人飞行器的飞行状态或飞行路径,例如控制无人飞行器在障碍物位置处停止飞行(悬浮在一定高度位置)或绕过障碍物飞行。
根据本发明的第五个方面,提出了一种计算机存储介质,计算机存储介质中存储有程序指令,程序指令用于实现:控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号,微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段、频率下降段和固定频率段;获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,根据所述中频信号,确定所述接收信号是否为干扰信号。
根据本发明的上述计算机存储介质,还可以具有以下技术特征:
在一些实施例中,程序指令实现根据中频信号,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:根据中频信号,确定接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率;根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值;根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号,具体包括:当频率差值大于等于预设阈值时,判断接收信号为干扰信号;当频率差值小于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的回波信号。
本发明提供的计算机存储介质中的程序指令实现:控制微波雷达的天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率的频率差值与预设阈值进行比较,根据比较结果判断接收信号是否为微波发射信号的干扰信号,即该接收信号是其它微波雷达。通过本发明的技术方案,无需人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间,即无需要对多个微波雷达进行时间同步,实现更简单便捷,应用范围更广。
在一些实施例中,程序指令还用于实现:根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息;根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令还用于实现:在判断接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,程序指令还用于实现:设置微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。例如,设置微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足以下预设关系;预设关系为其中,Fmax表示微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升段或频率下降段的斜率。
在一些实施例中,程序指令实现根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,程序指令实现根据所述P个极值点的索引值,确定接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,程序指令实现判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,程序指令实现对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
本发明提供的计算机存储介质中的程序指令实现控制微波雷达的天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形,并且多个微波雷达的梯形调制波形的固定频率段延时不同,即本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足的预设关系。并实现微波雷达抗同频干扰方法和/或微波雷达抗突发干扰方法:
(1)微波雷达抗同频干扰方法包括:获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率f2与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率f4的频率差值与预设阈值进行比较(接收信号的中频信号在不同时间段中可能为固定的频点,也可能为波动的频率,而上升段对应的中频信号、下降段对应的中频信号均为频点),当频率差值小于预设阈值时判断接收信号为回波信号,当频率差值大于等于预设阈值时判断接收信号为干扰信号,并在确定接收信号为干扰信号后对干扰信号进行消除,通过自动设置本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足上述预设关系,以代替人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间的方法来保证根据接收中频信号频率区分回波信号和干扰信号。需要说明的是在微波雷达抗同频干扰方法中,若出现本微波雷达发射信号的固定频率段延时t1为包含在固定频率段延时t2以内的情况,此时会导致f2=f4,进而出现不能通过对比上升沿频点f2与下降沿频点f4的方式将干扰信号滤除的问题,由此本申请通过设置本微波雷达微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足上述预设关系,保证f2≠f4,以避免出现该问题。
(2)微波雷达抗突发干扰方法包括:获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号,突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。具体的判断方式为,获取中频信号包含的N个采样点,对N个采样点进行时域特征提取,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否能够划分为中间段、左边极值小段和右边极值小段这三段(每段中频率的波动情况不同),只有同时满足三段特征才认为是突发干扰信号。并且在确定接收信号为干扰信号后通过对信号幅度的设定来消除干扰信号。通过微波雷达抗突发干扰方法,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别和滤除。
根据本发明的第六个方面,提出了一种微波雷达,包括:天线装置,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号;雷达控制器,与天线装置通信连接,其中,天线装置将由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号发送给雷达控制器,雷达控制器根据中频信号确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
根据本发明的上述微波雷达,还可以具有以下技术特征:
在一些实施例中,雷达控制器根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
本发明提供的微波雷达包括天线装置和雷达控制器,雷达控制器控制天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号。进一步地,雷达控制器获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号的频率的变化状态是否为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态是否为逐渐变大再逐渐变小,若是则确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。通过本发明的技术方案,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别。
在一些实施例中,雷达控制器根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器还用于:在确定接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,雷达控制器根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,雷达控制器根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,雷达控制器判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,雷达控制器对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
本发明提供的微波雷达包括天线装置和雷达控制器,雷达控制器控制天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号,并实现微波雷达抗突发干扰方法:
获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号,突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。具体的判断方式为,获取中频信号包含的N个采样点,对N个采样点进行时域特征提取,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否能够划分为中间段、左边极值小段和右边极值小段这三段(每段中频率的波动情况不同),只有同时满足三段特征才认为是突发干扰信号。并且在确定接收信号为干扰信号后通过对信号幅度的设定来消除干扰信号。通过微波雷达抗突发干扰方法,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别和滤除。
根据本发明的第七个方面,提出了一种无人飞行器,包括:机架;微波雷达,安装在机架上,微波雷达包括:天线装置,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号;雷达控制器,与天线装置通信连接,其中,天线装置将由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号发送给雷达控制器,雷达控制器根据中频信号确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号;无人飞行器还包括:飞行器控制器,在雷达控制器确定接收信号不是干扰信号时,确定接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据检测目标的坐标信息,更新无人飞行器的航迹。
根据本发明的上述无人飞行器,还可以具有以下技术特征:
在一些实施例中,雷达控制器根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
本发明提供的无人飞行器包括机架、微波雷达、飞行器控制器,该微波雷达包括天线装置和雷达控制器,雷达控制器控制天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号。进一步地,雷达控制器获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号的信号频率的变化状态是否为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态是否为逐渐变大再逐渐变小,若是则确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。当确定接收信号不是干扰信号时确定接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据检测目标的坐标信息更新无人飞行器的航迹。通过本发明的技术方案,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别。
在一些实施例中,雷达控制器根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器还用于:在确定接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,雷达控制器根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,雷达控制器根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,雷达控制器判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,雷达控制器对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
本发明提供的无人飞行器包括微波雷达,该微波雷达包括天线装置和雷达控制器,雷达控制器控制天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号,并实现微波雷达抗突发干扰方法:
获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号,突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。具体的判断方式为,获取中频信号包含的N个采样点,对N个采样点进行时域特征提取,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否能够划分为中间段、左边极值小段和右边极值小段这三段(每段中频率的波动情况不同),只有同时满足三段特征才认为是突发干扰信号。并且在确定接收信号为干扰信号后通过对信号幅度的设定来消除干扰信号。通过微波雷达抗突发干扰方法,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别和滤除。
在通过微波雷达抗突发干扰方法将干扰信号消除后,无人飞行器的飞行器控制器根据消除干扰信号后的微波发射信号的回波信号确定障碍物的位置,以及根据障碍物的位置控制无人飞行器的飞行状态或飞行路径,例如控制无人飞行器在障碍物位置处停止飞行(悬浮在一定高度位置)或绕过障碍物飞行。
根据本发明的第八个方面,提出了一种微波雷达的信号处理方法,包括:控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号;获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号;根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息;根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
根据本发明的上述微波雷达的信号处理方法,还可以具有以下技术特征:
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
本发明提供的微波雷达的信号处理方法,控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号的信号频率的变化状态是否为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态是否为逐渐变大再逐渐变小,若是则确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。通过本发明的技术方案,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_maX的部分进行识别。
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,还包括:在确定接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
本发明提供的微波雷达的信号处理方法,控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号,并实现微波雷达抗突发干扰方法:
获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号,突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。具体的判断方式为,获取中频信号包含的N个采样点,对N个采样点进行时域特征提取,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否能够划分为中间段、左边极值小段和右边极值小段这三段(每段中频率的波动情况不同),只有同时满足三段特征才认为是突发干扰信号。并且在确定接收信号为干扰信号后通过对信号幅度的设定来消除干扰信号。通过微波雷达抗突发干扰方法,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别和滤除。
根据本发明的第九个方面,提出了一种无人飞行器的控制方法,包括:控制无人飞行器的微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号;获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,根据所述中频信号确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号;在确定所述接收信号不是干扰信号时,确定所述接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据所述检测目标的坐标信息,更新所述无人飞行器的航迹。
根据本发明的上述无人飞行器的控制方法,还可以具有以下技术特征:
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
本发明提供的无人飞行器的控制方法,控制无人飞行器的天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号的信号频率的变化状态是否为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态是否为逐渐变大再逐渐变小,若是则确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。在确定接收信号不是干扰信号时,确定接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据检测目标的坐标信息更新无人飞行器的航迹。通过本发明的技术方案,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别。
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,还包括:在确定接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
本发明提供的无人飞行器的控制方法,控制无人飞行器的天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号,并实现微波雷达抗突发干扰方法:
获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号,突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。具体的判断方式为,获取中频信号包含的N个采样点,对N个采样点进行时域特征提取,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否能够划分为中间段、左边极值小段和右边极值小段这三段(每段中频率的波动情况不同),只有同时满足三段特征才认为是突发干扰信号。并且在确定接收信号为干扰信号后通过对信号幅度的设定来消除干扰信号。通过微波雷达抗突发干扰方法,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别和滤除。
在通过微波雷达抗突发干扰方法将干扰信号消除后,根据消除干扰信号后的微波发射信号的回波信号确定障碍物的位置,以及根据障碍物的位置控制无人飞行器的飞行状态或飞行路径,例如控制无人飞行器在障碍物位置处停止飞行(悬浮在一定高度位置)或绕过障碍物飞行。
根据本发明的第十个方面,提出了一种计算机存储介质,计算机存储介质中存储有程序指令,程序指令用于实现:控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号;获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,根据中频信号确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
根据本发明的上述计算机存储介质,还可以具有以下技术特征:
在一些实施例中,程序指令实现根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
本发明提供的计算机存储介质中的程序指令实现:控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,若是则确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。通过本发明的技术方案,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别。
在一些实施例中,程序指令实现根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令还用于实现:在确定接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,程序指令实现根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,程序指令实现根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,程序指令实现判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,程序指令实现对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
本发明提供的计算机存储介质中的程序指令实现控制天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号,并实现微波雷达抗突发干扰方法:
获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号,突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。具体的判断方式为,获取中频信号包含的N个采样点,对N个采样点进行时域特征提取,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否能够划分为中间段、左边极值小段和右边极值小段这三段(每段中频率的波动情况不同),只有同时满足三段特征才认为是突发干扰信号。并且在确定接收信号为干扰信号后通过对信号幅度的设定来消除干扰信号。通过微波雷达抗突发干扰方法,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别和滤除。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1示出了相关技术中微波雷达接收机中的滤波器频率特性示意图;
图2示出了相关技术中微波雷达抗干扰的原理示意图;
图3示出了图2中BC段中频信号频谱图;
图4示出了本发明的一个实施例的微波雷达的示意框图;
图5示出了本发明的一个实施例的调制波形变化的示意图;
图6示出了本发明的一个实施例的梯形调制波形进行微波雷达抗同频干扰的原理示意图;
图7示出了本发明的一个实施例的梯形调制波形进行微波雷达抗同频干扰的示意图;
图8示出了本发明的一个实施例的梯形调制波形突发干扰的示意图;
图9示出了图8中AB段的干扰信号对应的时域信号示意图;
图10示出了本发明的一个实施例的burst干扰信号的分段特征提取示意图;
图11示出了本发明的一个实施例的识别并消除burst干扰信号的方法的流程示意图;
图12示出了本发明的一个实施例的无人飞行器的示意框图;
图13示出了本发明的一个实施例的微波雷达的信号处理方法的流程示意图;
图14示出了本发明的一个实施例的无人飞行器的控制方法的流程示意图;
图15示出了本发明的另一个实施例的无人飞行器的控制方法的流程示意图;
图16示出了本发明的一个实施例的微波雷达的示意框图;
图17示出了本发明的一个实施例的无人飞行器的示意框图;
图18示出了本发明的一个实施例的微波雷达的信号处理方法的流程示意图;
图19示出了本发明的一个实施例的无人飞行器的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
本发明第一方面的实施例,提出一种微波雷达,图4示出了本发明的一个实施例的微波雷达10的示意框图。其中,该微波雷达10包括:
天线装置102和雷达控制器104,雷达控制器104与天线装置102通信连接。该微波雷达10能够实行多个微波雷达间进行时间同步的抗干扰方法,主要包括抗同频干扰方法和抗时域突发(burst)干扰方法。天线装置102,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号,微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段(上升沿)、频率下降段(下降沿)和固定频率段,天线装置102将由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号发送给雷达控制器104;雷达控制器104,用于根据中频信号确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,所述微波雷达10可以安装在无人飞行器上,雷达控制器104可以包括一个或多个微处理器。微波雷达10还可以包括信号发射器、信号接收器、滤波器、混频器等。
在一些实施例中,雷达控制器104根据中频信号确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:根据中频信号,确定接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器104根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值,并根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器104根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号,具体包括:当频率差值大于等于预设阈值时,判断接收信号为干扰信号;当频率差值小于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的回波信号。
在一些实施例中,雷达控制器104还用于:设置微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。例如,设置微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足以下预设关系;预设关系为其中,Fmax表示微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升段或频率下降段的斜率。
本发明提供的微波雷达10包括天线装置102和雷达控制器104,雷达控制器104控制天线装置102发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即如图5所示,通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形。雷达控制器104获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率的频率差值与预设阈值进行比较,根据比较结果判断接收信号是否为微波发射信号的干扰信号,即该接收信号是其它微波雷达。
在一些实施例中,雷达控制器104还用于:在判断接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
利用梯形调制波形进行微波雷达抗同频干扰的方法原理如图6所示,图6中上部分包括发射信号(微波发射信号)、回波信号(发射信号的反射信号)和干扰信号的梯形调制波形,分别用实线、虚线和点横线表示,不同的微波雷达的梯形调制波中固定频率段的延时不同,在图6上部分中假设目标微波雷达的发射信号中的固定频率段的延时为ti,接收到的干扰雷达的干扰信号中的固定频率段的延时为tj,由于回波信号是由发射信号被反射接收回来的信号,因此回波信号中的固定频率段延时与发射信号固定频率段延时相同,为ti。图6中下部分分别表示经过雷达接收机混频后得到的回波中频信号和干扰中频信号,并且虚线表示回波中频信号,点横线表示干扰中频信号,f1和f3分别表示回波信号梯形调制波形上升沿和下降沿对应的中频信号频率,f2和f4分别表示干扰信号梯形调制波形上升沿和下降沿对应的中频信号频率。
本发明设计的微波雷达抗同频干扰方法如下:
(1)多个微波雷达的梯形调制波形中分别设置不同的固定频率段延时;
(2)通过微波雷达的中频信号处理后可以提取出目标信号对应的中频信号频点,上升沿部分包括f1、f2,下降沿部分包括f3、f4。
(3)由于自身微波雷达的发射信号与回波信号的固定频率段延时相同,所以f1=f3,而干扰微波雷达信号与自身微波雷达信号的固定频率段延时不同,所以f2≠f4。因此可以确定f1和f3是有效目标(即f1和f3对应的信号是回波信号),当f4与f2的频率差值大于等于预设阈值时,确定f2和f4对应的信号是干扰信号。
(4)不同微波雷达的发射信号固定频率段延时的值采用如下设置规则:
其中,t1表示自身微波雷达的发射信号的固定频率段延时,t2表示其它微波雷达的发射信号的固定频率段延时,Fmax表示自身微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升沿或频率下降沿的斜率。
之所以需要将两个微波雷达之间的固定频率段延时设置为大于一个固定值是为了滤除如图7所示特殊情况下的雷达干扰,在图7中自身微波雷达发射信号的固定频率段延时为t1,干扰信号的固定频率段延时为t2,并且t2=2×t1,则此时f2=f4,不能通过对比上升沿与下降沿频点的方式将干扰信号滤除。但当t1和t2满足公式(1)时,f2=f4>Fmax,因此可以通过雷达接收机的中频滤波器将干扰信号滤除。
在一些实施例中,雷达控制器104还用于:根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器104根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器104根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器104根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,雷达控制器104根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器104在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,雷达控制器104判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,雷达控制器104对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值,(例如,将所有组合中M1个极值点的幅度差值的绝对值和M2个极值点的幅度差值的绝对值中最大绝对值所对应的两个目标索引值的中间位置作为中心索引值);以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
当两个微波雷达发射信号之间没有固定的延时关系时,仍然会有一部分频率低于中频滤波器最大有效接收频率的干扰信号会进入系统,由于该部分干扰信号的频率在微波雷达的有效信号带宽内,因此没有办法从频域对其进行滤除,因此本发明提出在时域对信号进行特征提取的方式对产生干扰的信号段进行识别并进行干扰消除补偿。如图8所示,当两个微波雷达之间的调制波形出现上述关系时,会产生一段频率小于f1的中频干扰信号,f1小于雷达接收机的中频滤波器最大接收频率f_max,那么中频滤波器将不能将该干扰信号滤除。
图8中AB段的干扰信号对应的时域信号示意图如图9所示,图9中虚线内的区域即是图8中AB段的干扰信号部分,由于其形状类似于一个突发信号,因此称其为burst干扰信号。通过观察此信号发现,该信号的信号频率逐渐减小然后再逐渐变大,而信号幅度逐渐变大然后再逐渐变小,此即是burst信号的特征。
下面说明本发明识别并消除burst干扰信号的方法,这里假设一组雷达中频信号包含N个采样点,如图10所示,将burst干扰段分成中间段、左边极值小段和右边极值小段,分别进行特征提取,只有同时满足三段特征才认为是burst干扰,该方法的具体实现流程如图11所示,包括如下步骤:
第1步:搜索N个采样点的最大值和最小值,并将它们的幅度(幅度)差值记为振幅Ampt_max;计算N个采样点的幅度均值,记为Ampt_mean;
第2步:搜索N个采样点中所有的极值点,记录这些极值点的幅度和其在N个采样点中的位置(即索引值);
第3步:从第2步得到的极值点中寻找相邻两个极值点差值大于Ampt_extre的所有极值点,记录这些极值点的幅度和它们的索引值,并记为集合S_extre;其中Ampt_extre表示参考极值差值,Ampt_extre可以根据具体情况进行设置调整,主要目的是为了滤除一些变化非常小的极值点;
第4步:求得集合S_extre中所有相邻极值点的幅度差值的绝对值和所有相邻极值点索引值的索引差值的绝对值,并记为集合S_extre_delta;
第5步:求得集合S_extre_delta中相邻极值点幅度差值的绝对值大于Ampt_max/2的所有的极值点,并取出其中幅度差值的绝对值最大的四个极值点(当不足四个时以实际个数为准即可),记录四个极值点的索引值为集合S_extre_index;
第6步:对S_extre_index中的索引值进行两两组合,分别进行第7步至第9步;
第7步:从S_extre_index中选择两个索引值,以它们中的较小值作为中间段的左边界,较大值作为右边界,并计算它们的差值,看该差值是否小于C_index_mid,其中C_index_mid表示预设中间段的索引间距值,此值可以根据具体情况设置;
第8步:从中间段的左边界开始向左(在时间上为向前)从S_extre_delta中选择M个最靠近中间段左边界的极值点的幅度差值,对这些极值点进行判断,判断这些极值是否满足以下特征条件:
(1)这些极值点的索引差值是否都小于C_index_edge,其中,C_index_edge表示预设左边(或右边)极值小段的索引间距值;
(2)对M个极值点的幅度差值的绝对值求均值mean_edge,同时取出S_extre_delta中极值点的幅度差值的绝对值的最大值extre_delta_max,判断mean_edge是否小于extre_delta_max/2。
第9步:采用第8步中的方法计算右边极值小段是否满足特征条件;
第10步:同时满足第7步至第9步中特征条件的两个索引值即是要找的目标索引值,当满足条件的目标索引值不止一组时,选择极值点的幅度差值的绝对值最大的那组作为要找的目标索引值。
第11步:将第10步中得到的一组目标索引值的中间位置作为burst干扰的中心位置;
第12步:以第11步中得到的burst干扰的中心位置向左右分别扩展band/2个采样点作为burst干扰段,其中band表示预设burst干扰段的采样点长度。
第13步:将burst干扰段内的点的采样值全都修改为Ampt_mean,即完成N个采样点的burst干扰消除。
本发明第二方面的实施例,提出一种无人飞行器,图12示出了本发明的一个实施例的无人飞行器20的示意框图。其中,该无人飞行器20包括:
机架200;
微波雷达202,安装在机架200上,微波雷达202包括:
天线装置222,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号,其中微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段(上升沿)、频率下降段(下降沿)和固定频率段;
雷达控制器224,与天线装置222通信连接,其中,天线装置222将由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号发送给雷达控制器224,雷达控制器224根据中频信号确定接收信号是否为干扰信号;
无人飞行器20还包括:飞行器控制器204,在雷达控制器224确定接收信号不是干扰信号时,飞行器控制器204确定接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据检测目标的坐标信息,更新无人飞行器的航迹。
在一些实施例中,所述微波雷达202可以安装在无人飞行器20上,雷达控制器224可以包括一个或多个微处理器。微波雷达202还可以包括信号发射器、信号接收器、滤波器、混频器等。
在一些实施例中,雷达控制器224根据所述中频信号确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:根据所述中频信号,确定所述接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和所述接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器224根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值,并根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器224根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:当所述频率差值大于等于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述干扰信号;当所述频率差值小于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述微波发射信号的回波信号。
在一些实施例中,雷达控制器224还用于:设置所述微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。例如,设置微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足以下预设关系;预设关系为Fmax表示微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升段或频率下降段的斜率。
本发明提供的无人飞行器20包括机架200、微波雷达202和飞行器控制器204,该微波雷达202包括天线装置222和雷达控制器224,雷达控制器224控制天线装置222发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形。雷达控制器224获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率的频率差值与预设阈值进行比较,根据比较结果判断接收信号是否为微波发射信号的干扰信号,即该接收信号是其它微波雷达的发射信号。当确定接收信号为干扰信号后,飞行器控制器确定接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据检测目标的坐标信息更新无人飞行器的航迹。通过本发明的技术方案,无需人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间,即无需要对多个微波雷达进行时间同步,实现更简单便捷,应用范围更广。
在一些实施例中,雷达控制器224还用于:在判断接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
利用梯形调制波形进行微波雷达抗同频干扰的方法原理如图6所示,图6中上部分包括发射信号(微波发射信号)、回波信号(发射信号的反射信号)和干扰信号的梯形调制波形,分别用实线、虚线和点横线表示,不同的微波雷达的梯形调制波中固定频率段的延时不同,在图6上部分中假设目标微波雷达的发射信号中的固定频率段的延时为ti,接收到的干扰雷达的干扰信号中的固定频率段的延时为tj,由于回波信号是由发射信号被反射接收回来的信号,因此回波信号中的固定频率段延时与发射信号固定频率段延时相同,为ti。图6中下部分分别表示经过雷达接收机混频后得到的回波中频信号和干扰中频信号,并且虚线表示回波中频信号,点横线表示干扰中频信号,f1和f3分别表示回波信号梯形调制波形上升沿和下降沿对应的中频信号频率,f2和f4分别表示干扰信号梯形调制波形上升沿和下降沿对应的中频信号频率。
本发明设计的微波雷达抗同频干扰方法如下:
(1)多个微波雷达的梯形调制波形中分别设置不同的固定频率段延时;
(2)通过微波雷达的中频信号处理后可以提取出目标信号对应的中频信号频点,上升沿部分包括f1、f2,下降沿部分包括f3、f4。
(3)由于自身微波雷达的发射信号与回波信号的固定频率段延时相同,所以f1=f3,而干扰微波雷达信号与自身微波雷达信号的固定频率段延时不同,所以f2≠f4。因此可以确定f1和f3是有效目标(即f1和f3对应的信号是回波信号),当f4与f2的频率差值大于等于预设阈值时,确定f2和f4对应的信号是干扰信号。
(4)不同微波雷达的发射信号固定频率段延时的值采用如下设置规则:
其中,t1表示自身微波雷达的发射信号的固定频率段延时,t2表示其它微波雷达的发射信号的固定频率段延时,Fmax表示自身微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升沿或频率下降沿的斜率。
之所以需要将两个微波雷达之间的固定频率段延时设置为大于一个固定值是为了滤除如图7所示特殊情况下的雷达干扰,在图7中自身微波雷达发射信号的固定频率段延时为t1,干扰信号的固定频率段延时为t2,并且t2=2×t1,则此时f2=f4,不能通过对比上升沿与下降沿频点的方式将干扰信号滤除。但当t1和t2满足公式(1)时,f2=f4>Fmax,因此可以通过雷达接收机的中频滤波器将干扰信号滤除。
在一些实施例中,雷达控制器224还用于:根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器224根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器224根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器224根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,雷达控制器224根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器224在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,雷达控制器224判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,雷达控制器224对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值,(例如,将所有组合中M1个极值点的幅度差值的绝对值和M2个极值点的幅度差值的绝对值中最大绝对值所对应的两个目标索引值的中间位置作为中心索引值);以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
当两个微波雷达发射信号之间没有固定的延时关系时,仍然会有一部分频率低于中频滤波器最大有效接收频率的干扰信号会进入系统,由于该部分干扰信号的频率在微波雷达的有效信号带宽内,因此没有办法从频域对其进行滤除,因此本发明提出在时域对信号进行特征提取的方式对产生干扰的信号段进行识别并进行干扰消除补偿。如图8所示,当两个微波雷达之间的调制波形出现上述关系时,会产生一段频率小于f1的中频干扰信号,f1小于雷达接收机的中频滤波器最大接收频率f_max,那么中频滤波器将不能将该干扰信号滤除。
图8中AB段的干扰信号对应的时域信号示意图如图9所示,图9中虚线内的区域即是图8中AB段的干扰信号部分,由于其形状类似于一个突发信号,因此称其为burst干扰信号。通过观察此信号发现,该信号的信号频率逐渐减小然后再逐渐变大,而信号幅度逐渐变大然后再逐渐变小,此即是burst信号的特征。
下面说明本发明识别并消除burst干扰信号的方法,这里假设一组雷达中频信号包含N个采样点,如图10所示,将burst干扰段分成中间段、左边极值小段和右边极值小段,分别进行特征提取,只有同时满足三段特征才认为是burst干扰,该方法的具体实现流程如图11所示,包括如下步骤:
第1步:搜索N个采样点的最大值和最小值,并将它们的幅度(幅度)差值记为振幅Ampt_max;计算N个采样点的幅度均值,记为Ampt_mean;
第2步:搜索N个采样点中所有的极值点,记录这些极值点的幅度和其在N个采样点中的位置(即索引值);
第3步:从第2步得到的极值点中寻找相邻两个极值点差值大于Ampt_extre的所有极值点,记录这些极值点的幅度和它们的索引值,并记为集合S_extre;其中Ampt_extre表示参考极值差值,Ampt_extre可以根据具体情况进行设置调整,主要目的是为了滤除一些变化非常小的极值点;
第4步:求得集合S_extre中所有相邻极值点的幅度差值的绝对值和所有相邻极值点索引值的索引差值的绝对值,并记为集合S_extre_delta;
第5步:求得集合S_extre_delta中相邻极值点幅度差值的绝对值大于Ampt_max/2的所有的极值点,并取出其中幅度差值的绝对值最大的四个极值点(当不足四个时以实际个数为准即可),记录四个极值点的索引值为集合S_extre_index;
第6步:对S_extre_index中的索引值进行两两组合,分别进行第7步至第9步;
第7步:从S_extre_index中选择两个索引值,以它们中的较小值作为中间段的左边界,较大值作为右边界,并计算它们的差值,看该差值是否小于C_index_mid,其中C_index_mid表示预设中间段的索引间距值,此值可以根据具体情况设置;
第8步:从中间段的左边界开始向左(在时间上为向前)从S_extre_delta中选择M个最靠近中间段左边界的极值点的幅度差值,对这些极值点进行判断,判断这些极值是否满足以下特征条件:
(1)这些极值点的索引差值是否都小于C_index_edge,其中,C_index_edge表示预设左边(或右边)极值小段的索引间距值;
(2)对M个极值点的幅度差值的绝对值求均值mean_edge,同时取出S_extre_delta中极值点的幅度差值的绝对值的最大值extre_delta_max,判断mean_edge是否小于extre_delta_max/2。
第9步:采用第8步中的方法计算右边极值小段是否满足特征条件;
第10步:同时满足第7步至第9步中特征条件的两个索引值即是要找的目标索引值,当满足条件的目标索引值不止一组时,选择极值点的幅度差值的绝对值最大的那组作为要找的目标索引值。
第11步:将第10步中得到的一组目标索引值的中间位置作为burst干扰的中心位置;
第12步:以第11步中得到的burst干扰的中心位置向左右分别扩展band/2个采样点作为burst干扰段,其中band表示预设burst干扰段的采样点长度。
第13步:将burst干扰段内的点的采样值全都修改为Ampt_mean,即完成N个采样点的burst干扰消除。
在雷达控制器224将干扰信号消除后,无人飞行器20的飞行器控制器204根据消除干扰信号后的微波发射信号的回波信号确定障碍物的位置,以及根据障碍物的位置控制无人飞行器的飞行状态或飞行路径,例如控制无人飞行器20在障碍物位置处停止飞行(悬浮在一定高度位置)或绕过障碍物飞行。
本发明第三方面的实施例,提出一种微波雷达的信号处理方法,图13示出了本发明的一个实施例的微波雷达的信号处理方法的流程示意图。其中,该信号处理方法包括:
步骤302,控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号,微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段(上升沿)、频率下降段(下降沿)和固定频率段;
步骤304,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,根据中频信号,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,步骤304,根据中频信号,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:根据中频信号,确定接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率;根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值;根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号的步骤包括:当频率差值大于等于预设阈值时,判断接收信号为干扰信号;当频率差值小于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的回波信号。
在一些实施例中,还包括:设置微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。例如,设置微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足以下预设关系;预设关系为其中,Fmax表示微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升段或频率下降段的斜率。
本发明提供的微波雷达的信号处理方法,控制微波雷达的天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率的频率差值与预设阈值进行比较,根据比较结果判断接收信号是否为微波发射信号的干扰信号,即该接收信号是其它微波雷达。通过本发明的技术方案,无需人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间,即无需要对多个微波雷达进行时间同步,实现更简单便捷,应用范围更广。
在一些实施例中,还包括:在判断接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
利用梯形调制波形进行微波雷达抗同频干扰的方法原理如图6所示,图6中上部分包括发射信号(微波发射信号)、回波信号(发射信号的反射信号)和干扰信号的梯形调制波形,分别用实线、虚线和点横线表示,不同的微波雷达的梯形调制波中固定频率段的延时不同,在图6上部分中假设目标微波雷达的发射信号中的固定频率段的延时为ti,接收到的干扰雷达的干扰信号中的固定频率段的延时为tj,由于回波信号是由发射信号被反射接收回来的信号,因此回波信号中的固定频率段延时与发射信号固定频率段延时相同,为ti。图6中下部分分别表示经过雷达接收机混频后得到的回波中频信号和干扰中频信号,并且虚线表示回波中频信号,点横线表示干扰中频信号,f1和f3分别表示回波信号梯形调制波形上升沿和下降沿对应的中频信号频率,f2和f4分别表示干扰信号梯形调制波形上升沿和下降沿对应的中频信号频率。
本发明设计的微波雷达抗同频干扰方法如下:
(1)多个微波雷达的梯形调制波形中分别设置不同的固定频率段延时;
(2)通过微波雷达的中频信号处理后可以提取出目标信号对应的中频信号频点,上升沿部分包括f1、f2,下降沿部分包括f3、f4。
(3)由于自身微波雷达的发射信号与回波信号的固定频率段延时相同,所以f1=f3,而干扰微波雷达信号与自身微波雷达信号的固定频率段延时不同,所以f2≠f4。因此可以确定f1和f3是有效目标(即f1和f3对应的信号是回波信号),当f4与f2的频率差值大于等于预设阈值时,确定f2和f4对应的信号是干扰信号。
(4)不同微波雷达的发射信号固定频率段延时的值采用如下设置规则:
其中,t1表示自身微波雷达的发射信号的固定频率段延时,t2表示其它微波雷达的发射信号的固定频率段延时,Fmax表示自身微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升沿或频率下降沿的斜率。
之所以需要将两个微波雷达之间的固定频率段延时设置为大于一个固定值是为了滤除如图7所示特殊情况下的雷达干扰,在图7中自身微波雷达发射信号的固定频率段延时为t1,干扰信号的固定频率段延时为t2,并且t2=2×t1,则此时f2=f4,不能通过对比上升沿与下降沿频点的方式将干扰信号滤除。但当t1和t2满足公式(1)时,f2=f4>Fmax,因此可以通过雷达接收机的中频滤波器将干扰信号滤除。
在一些实施例中,还包括:根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息;根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
需要说明的是,此时,方案获取接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和获取接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值,当频率差值大于等于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的干扰信号;当频率差值小于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的回波信号,也可同时存在。
在一些实施例中,根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值,(例如,将所有组合中M1个极值点的幅度差值的绝对值和M2个极值点的幅度差值的绝对值中最大绝对值所对应的两个目标索引值的中间位置作为中心索引值);以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
当两个微波雷达发射信号之间没有固定的延时关系时,仍然会有一部分频率低于中频滤波器最大有效接收频率的干扰信号会进入系统,由于该部分干扰信号的频率在微波雷达的有效信号带宽内,因此没有办法从频域对其进行滤除,因此本发明提出在时域对信号进行特征提取的方式对产生干扰的信号段进行识别并进行干扰消除补偿。如图8所示,当两个微波雷达之间的调制波形出现上述关系时,会产生一段频率小于f1的中频干扰信号,f1小于雷达接收机的中频滤波器最大接收频率f_max,那么中频滤波器将不能将该干扰信号滤除。
图8中AB段的干扰信号对应的时域信号示意图如图9所示,图9中虚线内的区域即是图8中AB段的干扰信号部分,由于其形状类似于一个突发信号,因此称其为burst干扰信号。通过观察此信号发现,该信号的信号频率逐渐减小然后再逐渐变大,而信号幅度逐渐变大然后再逐渐变小,此即是burst信号的特征。
下面说明本发明识别并消除burst干扰信号的方法,这里假设一组雷达中频信号包含N个采样点,如图10所示,将burst干扰段分成中间段、左边极值小段和右边极值小段,分别进行特征提取,只有同时满足三段特征才认为是burst干扰,该方法的具体实现流程如图11所示,包括如下步骤:
第1步:搜索N个采样点的最大值和最小值,并将它们的幅度(幅度)差值记为振幅Ampt_max;计算N个采样点的幅度均值,记为Ampt_mean;
第2步:搜索N个采样点中所有的极值点,记录这些极值点的幅度和其在N个采样点中的位置(即索引值);
第3步:从第2步得到的极值点中寻找相邻两个极值点差值大于Ampt_extre的所有极值点,记录这些极值点的幅度和它们的索引值,并记为集合S_extre;其中Ampt_extre表示参考极值差值,Ampt_extre可以根据具体情况进行设置调整,主要目的是为了滤除一些变化非常小的极值点;
第4步:求得集合S_extre中所有相邻极值点的幅度差值的绝对值和所有相邻极值点索引值的索引差值的绝对值,并记为集合S_extre_delta;
第5步:求得集合S_extre_delta中相邻极值点幅度差值的绝对值大于Ampt_max/2的所有的极值点,并取出其中幅度差值的绝对值最大的四个极值点(当不足四个时以实际个数为准即可),记录四个极值点的索引值为集合S_extre_index;
第6步:对S_extre_index中的索引值进行两两组合,分别进行第7步至第9步;
第7步:从S_extre_index中选择两个索引值,以它们中的较小值作为中间段的左边界,较大值作为右边界,并计算它们的差值,看该差值是否小于C_index_mid,其中C_index_mid表示预设中间段的索引间距值,此值可以根据具体情况设置;
第8步:从中间段的左边界开始向左(在时间上为向前)从S_extre_delta中选择M个最靠近中间段左边界的极值点的幅度差值,对这些极值点进行判断,判断这些极值是否满足以下特征条件:
(1)这些极值点的索引差值是否都小于C_index_edge,其中,C_index_edge表示预设左边(或右边)极值小段的索引间距值;
(2)对M个极值点的幅度差值的绝对值求均值mean_edge,同时取出S_extre_delta中极值点的幅度差值的绝对值的最大值extre_delta_max,判断mean_edge是否小于extre_delta_max/2。
第9步:采用第8步中的方法计算右边极值小段是否满足特征条件;
第10步:同时满足第7步至第9步中特征条件的两个索引值即是要找的目标索引值,当满足条件的目标索引值不止一组时,选择极值点的幅度差值的绝对值最大的那组作为要找的目标索引值。
第11步:将第10步中得到的一组目标索引值的中间位置作为burst干扰的中心位置;
第12步:以第11步中得到的burst干扰的中心位置向左右分别扩展band/2个采样点作为burst干扰段,其中band表示预设burst干扰段的采样点长度。
第13步:将burst干扰段内的点的采样值全都修改为Ampt_mean,即完成N个采样点的burst干扰消除。
本发明第四方面的实施例,提出一种无人飞行器的控制方法,图14示出了本发明的一个实施例的无人飞行器的控制方法的流程示意图。其中,该控制方法包括:
步骤402,控制无人飞行器的微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号,其中微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段(上升沿)、频率下降段(下降沿)和固定频率段;
步骤404,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,根据中频信号,确定接收信号是否为干扰信号。
图15示出了本发明的另一个实施例的无人飞行器的控制方法的流程示意图。其中,该控制方法包括:
步骤502,控制无人飞行器的微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号,其中微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段(上升沿)、频率下降段(下降沿)和固定频率段;
步骤504,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,根据中频信号,确定接收信号是否为干扰信号;
步骤506,若不是干扰信号,则确定接收信号对应的检测目标的坐标信息;以及根据检测目标的坐标信息,更新无人飞行器的航迹。
在一些实施例中,步骤404或步骤504中,根据中频信号,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:根据中频信号,确定接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值,并根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号,具体包括:当频率差值大于等于预设阈值时,判断接收信号为干扰信号;当频率差值小于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的回波信号。
在一些实施例中,还包括:设置微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。例如设置微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足以下预设关系;预设关系为Fmax表示微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升段或频率下降段的斜率。
本发明提供的无人飞行器的控制方法,控制无人飞行器的天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率的频率差值与预设阈值进行比较,根据比较结果判断接收信号是否为微波发射信号的干扰信号,即该接收信号是其它微波雷达的微波发射信号。当确定接收信号不是干扰信号后,确定接收信号对应的检测目标的坐标信息,根据检测目标的坐标信息更新无人飞行器的航迹。通过本发明的技术方案,无需人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间,即无需要对多个微波雷达进行时间同步,实现更简单便捷,应用范围更广。
在一些实施例中,还包括:在判断接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
利用梯形调制波形进行微波雷达抗同频干扰的方法原理如图6所示,图6中上部分包括发射信号(微波发射信号)、回波信号(发射信号的反射信号)和干扰信号的梯形调制波形,分别用实线、虚线和点横线表示,不同的微波雷达的梯形调制波中固定频率段的延时不同,在图6上部分中假设目标微波雷达的发射信号中的固定频率段的延时为ti,接收到的干扰雷达的干扰信号中的固定频率段的延时为tj,由于回波信号是由发射信号被反射接收回来的信号,因此回波信号中的固定频率段延时与发射信号固定频率段延时相同,为ti。图6中下部分分别表示经过雷达接收机混频后得到的回波中频信号和干扰中频信号,并且虚线表示回波中频信号,点横线表示干扰中频信号,f1和f3分别表示回波信号梯形调制波形上升沿和下降沿对应的中频信号频率,f2和f4分别表示干扰信号梯形调制波形上升沿和下降沿对应的中频信号频率。
本发明设计的微波雷达抗同频干扰方法如下:
(1)多个微波雷达的梯形调制波形中分别设置不同的固定频率段延时;
(2)通过微波雷达的中频信号处理后可以提取出目标信号对应的中频信号频点,上升沿部分包括f1、f2,下降沿部分包括f3、f4。
(3)由于自身微波雷达的发射信号与回波信号的固定频率段延时相同,所以f1=f3,而干扰微波雷达信号与自身微波雷达信号的固定频率段延时不同,所以f2≠f4。因此可以确定f1和f3是有效目标(即f1和f3对应的信号是回波信号),当f4与f2的频率差值大于等于预设阈值时,确定f2和f4对应的信号是干扰信号。
(4)不同微波雷达的发射信号固定频率段延时的值采用如下设置规则:
其中,t1表示自身微波雷达的发射信号的固定频率段延时,t2表示其它微波雷达的发射信号的固定频率段延时,Fmax表示自身微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升沿或频率下降沿的斜率。
之所以需要将两个微波雷达之间的固定频率段延时设置为大于一个固定值是为了滤除如图7所示特殊情况下的雷达干扰,在图7中自身微波雷达发射信号的固定频率段延时为t1,干扰信号的固定频率段延时为t2,并且t2=2×t1,则此时f2=f4,不能通过对比上升沿与下降沿频点的方式将干扰信号滤除。但当t1和t2满足公式(1)时,f2=f4>Fmax,因此可以通过雷达接收机的中频滤波器将干扰信号滤除。
在一些实施例中,还包括:根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
在一些实施例中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
需要说明的是,此时,方案获取接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和获取接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值,当频率差值大于等于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的干扰信号;当频率差值小于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的回波信号,也可同时存在。
在一些实施例中,根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为所述干扰信号的步骤包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值,(例如,将所有组合中M1个极值点的幅度差值的绝对值和M2个极值点的幅度差值的绝对值中最大绝对值所对应的两个目标索引值的中间位置作为中心索引值);以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
当两个微波雷达发射信号之间没有固定的延时关系时,仍然会有一部分频率低于中频滤波器最大有效接收频率的干扰信号会进入系统,由于该部分干扰信号的频率在微波雷达的有效信号带宽内,因此没有办法从频域对其进行滤除,因此本发明提出在时域对信号进行特征提取的方式对产生干扰的信号段进行识别并进行干扰消除补偿。如图8所示,当两个微波雷达之间的调制波形出现上述关系时,会产生一段频率小于f1的中频干扰信号,f1小于雷达接收机的中频滤波器最大接收频率f_max,那么中频滤波器将不能将该干扰信号滤除。
图8中AB段的干扰信号对应的时域信号示意图如图9所示,图9中虚线内的区域即是图8中AB段的干扰信号部分,由于其形状类似于一个突发信号,因此称其为burst干扰信号。通过观察此信号发现,该信号的信号频率逐渐减小然后再逐渐变大,而信号幅度逐渐变大然后再逐渐变小,此即是burst信号的特征。
下面说明本发明识别并消除burst干扰信号的方法,这里假设一组雷达中频信号包含N个采样点,如图10所示,将burst干扰段分成中间段、左边极值小段和右边极值小段,分别进行特征提取,只有同时满足三段特征才认为是burst干扰,该方法的具体实现流程如图11所示,包括如下步骤:
第1步:搜索N个采样点的最大值和最小值,并将它们的幅度(幅度)差值记为振幅Ampt_max;计算N个采样点的幅度均值,记为Ampt_mean;
第2步:搜索N个采样点中所有的极值点,记录这些极值点的幅度和其在N个采样点中的位置(即索引值);
第3步:从第2步得到的极值点中寻找相邻两个极值点差值大于Ampt_extre的所有极值点,记录这些极值点的幅度和它们的索引值,并记为集合S_extre;其中Ampt_extre表示参考极值差值,Ampt_extre可以根据具体情况进行设置调整,主要目的是为了滤除一些变化非常小的极值点;
第4步:求得集合S_extre中所有相邻极值点的幅度差值的绝对值和所有相邻极值点索引值的索引差值的绝对值,并记为集合S_extre_delta;
第5步:求得集合S_extre_delta中相邻极值点幅度差值的绝对值大于Ampt_max/2的所有的极值点,并取出其中幅度差值的绝对值最大的四个极值点(当不足四个时以实际个数为准即可),记录四个极值点的索引值为集合S_extre_index;
第6步:对S_extre_index中的索引值进行两两组合,分别进行第7步至第9步;
第7步:从S_extre_index中选择两个索引值,以它们中的较小值作为中间段的左边界,较大值作为右边界,并计算它们的差值,看该差值是否小于C_index_mid,其中C_index_mid表示预设中间段的索引间距值,此值可以根据具体情况设置;
第8步:从中间段的左边界开始向左(在时间上为向前)从S_extre_delta中选择M个最靠近中间段左边界的极值点的幅度差值,对这些极值点进行判断,判断这些极值是否满足以下特征条件:
(1)这些极值点的索引差值是否都小于C_index_edge,其中,C_index_edge表示预设左边(或右边)极值小段的索引间距值;
(2)对M个极值点的幅度差值的绝对值求均值mean_edge,同时取出S_extre_delta中极值点的幅度差值的绝对值的最大值extre_delta_max,判断mean_edge是否小于extre_delta_max/2。
第9步:采用第8步中的方法计算右边极值小段是否满足特征条件;
第10步:同时满足第7步至第9步中特征条件的两个索引值即是要找的目标索引值,当满足条件的目标索引值不止一组时,选择极值点的幅度差值的绝对值最大的那组作为要找的目标索引值。
第11步:将第10步中得到的一组目标索引值的中间位置作为burst干扰的中心位置;
第12步:以第11步中得到的burst干扰的中心位置向左右分别扩展band/2个采样点作为burst干扰段,其中band表示预设burst干扰段的采样点长度。
第13步:将burst干扰段内的点的采样值全都修改为Ampt_mean,即完成N个采样点的burst干扰消除。
在将干扰信号消除后,根据消除干扰信号后的微波发射信号的回波信号确定障碍物的位置,以及根据障碍物的位置控制无人飞行器的飞行状态或飞行路径,例如控制无人飞行器在障碍物位置处停止飞行(悬浮在一定高度位置)或绕过障碍物飞行。
本发明第五方面的实施例,提出了一种计算机存储介质,计算机存储介质中存储有程序指令,程序指令用于实现:控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号,微波发射信号和接收信号均为梯形调制波形,梯形调制波形的一个周期包括频率上升段(上升沿)、频率下降段(下降沿)和固定频率段;获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,根据所述中频信号,确定所述接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,所述计算机存储介质可以为易失性存储器,或者非易失性存储器。所述计算机存储介质也可以为串行存储器,或者并行存储器。所述计算机存储介质可以为RAM存储器,或者ROM存储器。
在一些实施例中,程序指令实现根据中频信号,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:根据中频信号,确定接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率;根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现根据第一恒定频率以及第二恒定频率,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值;根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现根据频率差值与预设阈值的大小关系,判断接收信号是否为干扰信号,具体包括:当频率差值大于等于预设阈值时,判断接收信号为干扰信号;当频率差值小于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的回波信号。
在一些实施例中,程序指令还用于实现:设置微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。例如,设置微波发射信号的固定频率段的延时t1与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时t2满足以下预设关系;预设关系为其中,Fmax表示微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升段或频率下降段的斜率。
本发明提供的计算机存储介质中的程序指令实现:控制微波雷达的天线装置发射梯形调制波形的微波发射信号以及接收梯形调制波形的接收信号,该梯形调制波形区别于相关技术中的三角波波形,即通过在三角波的上升沿和下降沿的变换处加入一定时间的固定频率的延时,便可生成梯形调制波形。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,并将接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率与接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率的频率差值与预设阈值进行比较,根据比较结果判断接收信号是否为微波发射信号的干扰信号,即该接收信号是其它微波雷达。通过本发明的技术方案,无需人为地严格控制每个微波雷达发射信号的时间,即无需要对多个微波雷达进行时间同步,实现更简单便捷,应用范围更广。
在一些实施例中,程序指令还用于实现:在判断接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
利用梯形调制波形进行微波雷达抗同频干扰的方法原理如图6所示,图6中上部分包括发射信号(微波发射信号)、回波信号(发射信号的反射信号)和干扰信号的梯形调制波形,分别用实线、虚线和点横线表示,不同的微波雷达的梯形调制波中固定频率段的延时不同,在图6上部分中假设目标微波雷达的发射信号中的固定频率段的延时为ti,接收到的干扰雷达的干扰信号中的固定频率段的延时为tj,由于回波信号是由发射信号被反射接收回来的信号,因此回波信号中的固定频率段延时与发射信号固定频率段延时相同,为ti。图6中下部分分别表示经过雷达接收机混频后得到的回波中频信号和干扰中频信号,并且虚线表示回波中频信号,点横线表示干扰中频信号,f1和f3分别表示回波信号梯形调制波形上升沿和下降沿对应的中频信号频率,f2和f4分别表示干扰信号梯形调制波形上升沿和下降沿对应的中频信号频率。
本发明设计的微波雷达抗同频干扰方法如下:
(1)多个微波雷达的梯形调制波形中分别设置不同的固定频率段延时;
(2)通过微波雷达的中频信号处理后可以提取出目标信号对应的中频信号频点,上升沿部分包括f1、f2,下降沿部分包括f3、f4。
(3)由于自身微波雷达的发射信号与回波信号的固定频率段延时相同,所以f1=f3,而干扰微波雷达信号与自身微波雷达信号的固定频率段延时不同,所以f2≠f4。因此可以确定fl和f3是有效目标(即f1和f3对应的信号是回波信号),当f4与f2的频率差值大于等于预设阈值时,确定f2和f4对应的信号是干扰信号。
(4)不同微波雷达的发射信号固定频率段延时的值采用如下设置规则:
其中,t1表示自身微波雷达的发射信号的固定频率段延时,t2表示其它微波雷达的发射信号的固定频率段延时,Fmax表示自身微波雷达的滤波器的最大有效带宽,CSR表示频率上升沿或频率下降沿的斜率。
之所以需要将两个微波雷达之间的固定频率段延时设置为大于一个固定值是为了滤除如图7所示特殊情况下的雷达干扰,在图7中自身微波雷达发射信号的固定频率段延时为t1,干扰信号的固定频率段延时为t2,并且t2=2×t1,则此时f2=f4,不能通过对比上升沿与下降沿频点的方式将干扰信号滤除。但当t1和t2满足公式(1)时,f2=f4>Fmax,因此可以通过雷达接收机的中频滤波器将干扰信号滤除。
在一些实施例中,程序指令还用于实现:根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息;根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
需要说明的是,此时,方案获取接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和获取接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,计算第一恒定频率与第二恒定频率的频率差值,当频率差值大于等于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的干扰信号;当频率差值小于预设阈值时,判断接收信号为微波发射信号的回波信号,也可同时存在。
在一些实施例中,程序指令实现根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,程序指令实现根据所述P个极值点的索引值,确定接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,程序指令实现判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,程序指令实现对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值,(例如,将所有组合中M1个极值点的幅度差值的绝对值和M2个极值点的幅度差值的绝对值中最大绝对值所对应的两个目标索引值的中间位置作为中心索引值);以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
当两个微波雷达发射信号之间没有固定的延时关系时,仍然会有一部分频率低于中频滤波器最大有效接收频率的干扰信号会进入系统,由于该部分干扰信号的频率在微波雷达的有效信号带宽内,因此没有办法从频域对其进行滤除,因此本发明提出在时域对信号进行特征提取的方式对产生干扰的信号段进行识别并进行干扰消除补偿。如图8所示,当两个微波雷达之间的调制波形出现上述关系时,会产生一段频率小于f1的中频干扰信号,f1小于雷达接收机的中频滤波器最大接收频率f_max,那么中频滤波器将不能将该干扰信号滤除。
图8中AB段的干扰信号对应的时域信号示意图如图9所示,图9中虚线内的区域即是图8中AB段的干扰信号部分,由于其形状类似于一个突发信号,因此称其为burst干扰信号。通过观察此信号发现,该信号的信号频率逐渐减小然后再逐渐变大,而信号幅度逐渐变大然后再逐渐变小,此即是burst信号的特征。
下面说明本发明识别并消除burst干扰信号的方法,这里假设一组雷达中频信号包含N个采样点,如图10所示,将burst干扰段分成中间段、左边极值小段和右边极值小段,分别进行特征提取,只有同时满足三段特征才认为是burst干扰,该方法的具体实现流程如图11所示,包括如下步骤:
第1步:搜索N个采样点的最大值和最小值,并将它们的幅度(幅度)差值记为振幅Ampt_max;计算N个采样点的幅度均值,记为Ampt_mean;
第2步:搜索N个采样点中所有的极值点,记录这些极值点的幅度和其在N个采样点中的位置(即索引值);
第3步:从第2步得到的极值点中寻找相邻两个极值点差值大于Ampt_extre的所有极值点,记录这些极值点的幅度和它们的索引值,并记为集合S_extre;其中Ampt_extre表示参考极值差值,Ampt_extre可以根据具体情况进行设置调整,主要目的是为了滤除一些变化非常小的极值点;
第4步:求得集合S_extre中所有相邻极值点的幅度差值的绝对值和所有相邻极值点索引值的索引差值的绝对值,并记为集合S_extre_delta;
第5步:求得集合S_extre_delta中相邻极值点幅度差值的绝对值大于Ampt_max/2的所有的极值点,并取出其中幅度差值的绝对值最大的四个极值点(当不足四个时以实际个数为准即可),记录四个极值点的索引值为集合S_extre_index;
第6步:对S_extre_index中的索引值进行两两组合,分别进行第7步至第9步;
第7步:从S_extre_index中选择两个索引值,以它们中的较小值作为中间段的左边界,较大值作为右边界,并计算它们的差值,看该差值是否小于C_index_mid,其中C_index_mid表示预设中间段的索引间距值,此值可以根据具体情况设置;
第8步:从中间段的左边界开始向左(在时间上为向前)从S_extre_delta中选择M个最靠近中间段左边界的极值点的幅度差值,对这些极值点进行判断,判断这些极值是否满足以下特征条件:
(1)这些极值点的索引差值是否都小于C_index_edge,其中,C_index_edge表示预设左边(或右边)极值小段的索引间距值;
(2)对M个极值点的幅度差值的绝对值求均值mean_edge,同时取出S_extre_delta中极值点的幅度差值的绝对值的最大值extre_delta_max,判断mean_edge是否小于extre_delta_max/2。
第9步:采用第8步中的方法计算右边极值小段是否满足特征条件;
第10步:同时满足第7步至第9步中特征条件的两个索引值即是要找的目标索引值,当满足条件的目标索引值不止一组时,选择极值点的幅度差值的绝对值最大的那组作为要找的目标索引值。
第1l步:将第10步中得到的一组目标索引值的中间位置作为burst干扰的中心位置;
第12步:以第11步中得到的burst干扰的中心位置向左右分别扩展band/2个采样点作为burst干扰段,其中band表示预设burst干扰段的采样点长度。
第13步:将burst干扰段内的点的采样值全都修改为Ampt_mean,即完成N个采样点的burst干扰消除。
本发明第六方面的实施例,提出一种微波雷达,图16示出了本发明的一个实施例的微波雷达60的示意框图。其中,该微波雷达60包括:
天线装置602,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号;雷达控制器604,与天线装置602通信连接,其中,天线装置602将用于获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号发送给雷达控制器604,雷达控制器604根据中频信号确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器604根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
本发明提供的微波雷达60包括天线装置602和雷达控制器604,雷达控制器604控制天线装置602发射微波发射信号以及获取接收信号。进一步地,雷达控制器604获取由微波发射信号的频率的变化状态是否为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态是否为逐渐变大再逐渐变小,若是则确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。通过本发明的技术方案,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别。
在一些实施例中,所述微波雷达60可以安装在无人飞行器上,雷达控制器604可以包括一个或多个微处理器。微波雷达60还可以包括信号发射器、信号接收器、滤波器、混频器等。
在一些实施例中,雷达控制器604根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器604还用于:在确定接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,雷达控制器604根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,雷达控制器604根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器604在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,雷达控制器604判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,雷达控制器604对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值,(例如,将所有组合中M1个极值点的幅度差值的绝对值和M2个极值点的幅度差值的绝对值中最大绝对值所对应的两个目标索引值的中间位置作为中心索引值);以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
当两个微波雷达发射信号之间没有固定的延时关系时,会有一部分频率低于中频滤波器最大有效接收频率的干扰信号会进入系统,由于该部分干扰信号的频率在微波雷达的有效信号带宽内,因此没有办法从频域对其进行滤除,因此本发明提出在时域对信号进行特征提取的方式对产生干扰的信号段进行识别并进行干扰消除补偿。如图8所示,当两个微波雷达之间的调制波形出现上述关系时,会产生一段频率小于f1的中频干扰信号,f1小于雷达接收机的中频滤波器最大接收频率f_max,那么中频滤波器将不能将该干扰信号滤除。
图8中AB段的干扰信号对应的时域信号示意图如图9所示,图9中虚线内的区域即是图8中AB段的干扰信号部分,由于其形状类似于一个突发信号,因此称其为burst干扰信号。通过观察此信号发现,该信号的信号频率逐渐减小然后再逐渐变大,而信号幅度逐渐变大然后再逐渐变小,此即是burst信号的特征。
下面说明本发明识别并消除burst干扰信号的方法,这里假设一组雷达中频信号包含N个采样点,如图10所示,将burst干扰段分成中间段、左边极值小段和右边极值小段,分别进行特征提取,只有同时满足三段特征才认为是burst干扰,该方法的具体实现流程如图11所示,包括如下步骤:
第1步:搜索N个采样点的最大值和最小值,并将它们的幅度(幅度)差值记为振幅Ampt_max;计算N个采样点的幅度均值,记为Ampt_mean;
第2步:搜索N个采样点中所有的极值点,记录这些极值点的幅度和其在N个采样点中的位置(即索引值);
第3步:从第2步得到的极值点中寻找相邻两个极值点差值大于Ampt_extre的所有极值点,记录这些极值点的幅度和它们的索引值,并记为集合S_extre;其中Ampt_extre表示参考极值差值,Ampt_extre可以根据具体情况进行设置调整,主要目的是为了滤除一些变化非常小的极值点;
第4步:求得集合S_extre中所有相邻极值点的幅度差值的绝对值和所有相邻极值点索引值的索引差值的绝对值,并记为集合S_extre_delta;
第5步:求得集合S_extre_delta中相邻极值点幅度差值的绝对值大于Ampt_max/2的所有的极值点,并取出其中幅度差值的绝对值最大的四个极值点(当不足四个时以实际个数为准即可),记录四个极值点的索引值为集合S_extre_index;
第6步:对S_extre_index中的索引值进行两两组合,分别进行第7步至第9步;
第7步:从S_extre_index中选择两个索引值,以它们中的较小值作为中间段的左边界,较大值作为右边界,并计算它们的差值,看该差值是否小于C_index_mid,其中C_index_mid表示预设中间段的索引间距值,此值可以根据具体情况设置;
第8步:从中间段的左边界开始向左(在时间上为向前)从S_extre_delta中选择M个最靠近中间段左边界的极值点的幅度差值,对这些极值点进行判断,判断这些极值是否满足以下特征条件:
(1)这些极值点的索引差值是否都小于C_index_edge,其中,C_index_edge表示预设左边(或右边)极值小段的索引间距值;
(2)对M个极值点的幅度差值的绝对值求均值mean_edge,同时取出S_extre_delta中极值点的幅度差值的绝对值的最大值extre_delta_max,判断mean_edge是否小于extre_delta_max/2。
第9步:采用第8步中的方法计算右边极值小段是否满足特征条件;
第10步:同时满足第7步至第9步中特征条件的两个索引值即是要找的目标索引值,当满足条件的目标索引值不止一组时,选择极值点的幅度差值的绝对值最大的那组作为要找的目标索引值。
第11步:将第10步中得到的一组目标索引值的中间位置作为burst干扰的中心位置;
第12步:以第11步中得到的burst干扰的中心位置向左右分别扩展band/2个采样点作为burst干扰段,其中band表示预设burst干扰段的采样点长度。
第13步:将burst干扰段内的点的采样值全都修改为Ampt_mean,即完成N个采样点的burst干扰消除。
本发明第七方面的实施例,提出了一种无人飞行器,图17示出了本发明的一个实施例的无人飞行器70的示意框图。其中,该无人飞行器70包括:
机架700;
微波雷达702,安装在机架700上,微波雷达702包括:天线装置722,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号;雷达控制器724,与天线装置722通信连接,其中,天线装置722将由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号发送给雷达控制器724,雷达控制器724根据中频信号确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号;
无人飞行器70还包括:飞行器控制器704,在雷达控制器724确定接收信号不是干扰信号时,确定接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据检测目标的坐标信息,更新无人飞行器的航迹。
在一些实施例中,雷达控制器724根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
本发明提供的无人飞行器70包括机架700、微波雷达702、飞行器控制器704,该微波雷达702包括天线装置722和雷达控制器724,雷达控制器724控制天线装置702发射微波发射信号以及获取接收信号。进一步地,雷达控制器702获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号的信号频率的变化状态是否为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态是否为逐渐变大再逐渐变小,若是则确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。当确定接收信号不是干扰信号时飞行器控制器704确定接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据检测目标的坐标信息更新无人飞行器的航迹。通过本发明的技术方案,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别。
在一些实施例中,所述微波雷达702可以安装在无人飞行器70上,雷达控制器724可以包括一个或多个微处理器。微波雷达702还可以包括信号发射器、信号接收器、滤波器、混频器等。
在一些实施例中,雷达控制器根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器724还用于:在确定接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,雷达控制器724根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,以及记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,雷达控制器724根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,雷达控制器724在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,雷达控制器724判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,雷达控制器724对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值,(例如,将所有组合中M1个极值点的幅度差值的绝对值和M2个极值点的幅度差值的绝对值中最大绝对值所对应的两个目标索引值的中间位置作为中心索引值);以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
当两个微波雷达发射信号之间没有固定的延时关系时,会有一部分频率低于中频滤波器最大有效接收频率的干扰信号会进入系统,由于该部分干扰信号的频率在微波雷达的有效信号带宽内,因此没有办法从频域对其进行滤除,因此本发明提出在时域对信号进行特征提取的方式对产生干扰的信号段进行识别并进行干扰消除补偿。如图8所示,当两个微波雷达之间的调制波形出现上述关系时,会产生一段频率小于f1的中频干扰信号,f1小于雷达接收机的中频滤波器最大接收频率f_max,那么中频滤波器将不能将该干扰信号滤除。
图8中AB段的干扰信号对应的时域信号示意图如图9所示,图9中虚线内的区域即是图8中AB段的干扰信号部分,由于其形状类似于一个突发信号,因此称其为burst干扰信号。通过观察此信号发现,该信号的信号频率逐渐减小然后再逐渐变大,而信号幅度逐渐变大然后再逐渐变小,此即是burst信号的特征。
下面说明本发明识别并消除burst干扰信号的方法,这里假设一组雷达中频信号包含N个采样点,如图10所示,将burst干扰段分成中间段、左边极值小段和右边极值小段,分别进行特征提取,只有同时满足三段特征才认为是burst干扰,该方法的具体实现流程如图11所示,包括如下步骤:
第1步:搜索N个采样点的最大值和最小值,并将它们的幅度(幅度)差值记为振幅Ampt_max;计算N个采样点的幅度均值,记为Ampt_mean;
第2步:搜索N个采样点中所有的极值点,记录这些极值点的幅度和其在N个采样点中的位置(即索引值);
第3步:从第2步得到的极值点中寻找相邻两个极值点差值大于Ampt_extre的所有极值点,记录这些极值点的幅度和它们的索引值,并记为集合S_extre;其中Ampt_extre表示参考极值差值,Ampt_extre可以根据具体情况进行设置调整,主要目的是为了滤除一些变化非常小的极值点;
第4步:求得集合S_extre中所有相邻极值点的幅度差值的绝对值和所有相邻极值点索引值的索引差值的绝对值,并记为集合S_extre_delta;
第5步:求得集合S_extre_delta中相邻极值点幅度差值的绝对值大于Ampt_max/2的所有的极值点,并取出其中幅度差值的绝对值最大的四个极值点(当不足四个时以实际个数为准即可),记录四个极值点的索引值为集合S_extre_index;
第6步:对S_extre_index中的索引值进行两两组合,分别进行第7步至第9步;
第7步:从S_extre_index中选择两个索引值,以它们中的较小值作为中间段的左边界,较大值作为右边界,并计算它们的差值,看该差值是否小于C_index_mid,其中C_index_mid表示预设中间段的索引间距值,此值可以根据具体情况设置;
第8步:从中间段的左边界开始向左(在时间上为向前)从S_extre_delta中选择M个最靠近中间段左边界的极值点的幅度差值,对这些极值点进行判断,判断这些极值是否满足以下特征条件:
(1)这些极值点的索引差值是否都小于C_index_edge,其中,C_index_edge表示预设左边(或右边)极值小段的索引间距值;
(2)对M个极值点的幅度差值的绝对值求均值mean_edge,同时取出S_extre_delta中极值点的幅度差值的绝对值的最大值extre_delta_max,判断mean_edge是否小于extre_delta_max/2。
第9步:采用第8步中的方法计算右边极值小段是否满足特征条件;
第10步:同时满足第7步至第9步中特征条件的两个索引值即是要找的目标索引值,当满足条件的目标索引值不止一组时,选择极值点的幅度差值的绝对值最大的那组作为要找的目标索引值。
第11步:将第10步中得到的一组目标索引值的中间位置作为burst干扰的中心位置;
第12步:以第11步中得到的burst干扰的中心位置向左右分别扩展band/2个采样点作为burst干扰段,其中band表示预设burst干扰段的采样点长度。
第13步:将burst干扰段内的点的采样值全都修改为Ampt_mean,即完成N个采样点的burst干扰消除。
在通过微波雷达抗突发干扰方法将干扰信号消除后,无人飞行器的飞行器控制器根据消除干扰信号后的微波发射信号的回波信号确定障碍物的位置,以及根据障碍物的位置控制无人飞行器的飞行状态或飞行路径,例如控制无人飞行器在障碍物位置处停止飞行(悬浮在一定高度位置)或绕过障碍物飞行。
本发明第八方面的实施例,提出一种微波雷达的信号处理方法,图18示出了本发明的一个实施例的微波雷达的信号处理方法的流程示意图。其中,该信号处理方法包括:
步骤802,控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号;
步骤804,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号;根据中频信号,确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息;根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,步骤804中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
本发明提供的微波雷达的信号处理方法,控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接接收信号的信号频率的变化状态是否为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态是否为逐渐变大再逐渐变小,若是则确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。通过本发明的技术方案,能够将干扰信号中包含的频率低干雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别。
在一些实施例中,步骤804中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,还包括:在确定接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值,(例如,将所有组合中M1个极值点的幅度差值的绝对值和M2个极值点的幅度差值的绝对值中最大绝对值所对应的两个目标索引值的中间位置作为中心索引值);以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
当两个微波雷达发射信号之间没有固定的延时关系时,仍然会有一部分频率低于中频滤波器最大有效接收频率的干扰信号会进入系统,由于该部分干扰信号的频率在微波雷达的有效信号带宽内,因此没有办法从频域对其进行滤除,因此本发明提出在时域对信号进行特征提取的方式对产生干扰的信号段进行识别并进行干扰消除补偿。如图8所示,当两个微波雷达之间的调制波形出现上述关系时,会产生一段频率小于f1的中频干扰信号,f1小于雷达接收机的中频滤波器最大接收频率f_max,那么中频滤波器将不能将该干扰信号滤除。
图8中AB段的干扰信号对应的时域信号示意图如图9所示,图9中虚线内的区域即是图8中AB段的干扰信号部分,由于其形状类似于一个突发信号,因此称其为burst干扰信号。通过观察此信号发现,该信号的信号频率逐渐减小然后再逐渐变大,而信号幅度逐渐变大然后再逐渐变小,此即是burst信号的特征。
下面说明本发明识别并消除burst干扰信号的方法,这里假设一组雷达中频信号包含N个采样点,如图10所示,将burst干扰段分成中间段、左边极值小段和右边极值小段,分别进行特征提取,只有同时满足三段特征才认为是burst干扰,该方法的具体实现流程如图11所示,包括如下步骤:
第1步:搜索N个采样点的最大值和最小值,并将它们的幅度(幅度)差值记为振幅Ampt_max;计算N个采样点的幅度均值,记为Ampt_mean;
第2步:搜索N个采样点中所有的极值点,记录这些极值点的幅度和其在N个采样点中的位置(即索引值);
第3步:从第2步得到的极值点中寻找相邻两个极值点差值大于Ampt_extre的所有极值点,记录这些极值点的幅度和它们的索引值,并记为集合S_extre;其中Ampt_extre表示参考极值差值,Ampt_extre可以根据具体情况进行设置调整,主要目的是为了滤除一些变化非常小的极值点;
第4步:求得集合S_extre中所有相邻极值点的幅度差值的绝对值和所有相邻极值点索引值的索引差值的绝对值,并记为集合S_extre_delta;
第5步:求得集合S_extre_delta中相邻极值点幅度差值的绝对值大于Ampt_max/2的所有的极值点,并取出其中幅度差值的绝对值最大的四个极值点(当不足四个时以实际个数为准即可),记录四个极值点的索引值为集合S_extre_index;
第6步:对S_extre_index中的索引值进行两两组合,分别进行第7步至第9步;
第7步:从S_extre_index中选择两个索引值,以它们中的较小值作为中间段的左边界,较大值作为右边界,并计算它们的差值,看该差值是否小于C_index_mid,其中C_index_mid表示预设中间段的索引间距值,此值可以根据具体情况设置;
第8步:从中间段的左边界开始向左(在时间上为向前)从S_extre_delta中选择M个最靠近中间段左边界的极值点的幅度差值,对这些极值点进行判断,判断这些极值是否满足以下特征条件:
(1)这些极值点的索引差值是否都小于C_index_edge,其中,C_index_edge表示预设左边(或右边)极值小段的索引间距值;
(2)对M个极值点的幅度差值的绝对值求均值mean_edge,同时取出S_extre_delta中极值点的幅度差值的绝对值的最大值extre_delta_max,判断mean_edge是否小于extre_delta_max/2。
第9步:采用第8步中的方法计算右边极值小段是否满足特征条件;
第10步:同时满足第7步至第9步中特征条件的两个索引值即是要找的目标索引值,当满足条件的目标索引值不止一组时,选择极值点的幅度差值的绝对值最大的那组作为要找的目标索引值。
第11步:将第10步中得到的一组目标索引值的中间位置作为burst干扰的中心位置;
第12步:以第11步中得到的burst干扰的中心位置向左右分别扩展band/2个采样点作为burst干扰段,其中band表示预设burst干扰段的采样点长度。
第13步:将burst干扰段内的点的采样值全都修改为Ampt_mean,即完成N个采样点的burst干扰消除。
本发明第九方面的实施例,提出一种无人飞行器的控制方法,图19示出了本发明的一个实施例的无人飞行器的控制方法的流程示意图。其中,该控制方法包括:
步骤902,控制无人飞行器的微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号;
步骤904,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,根据所述中频信号确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号;在确定所述接收信号不是干扰信号时,确定所述接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据所述检测目标的坐标信息,更新所述无人飞行器的航迹。
在一些实施例中,步骤904中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
本发明提供的无人飞行器的控制方法,控制无人飞行器的天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号(接收信号的中频信号在不同时间段中可能为固定的频点,也可能为波动的频率),突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。通过本发明的技术方案,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别。
在一些实施例中,步骤904中,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,还包括:在确定接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号的步骤包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值,(例如,将所有组合中M1个极值点的幅度差值的绝对值和M2个极值点的幅度差值的绝对值中最大绝对值所对应的两个目标索引值的中间位置作为中心索引值);以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
当两个微波雷达发射信号之间没有固定的延时关系时,会有一部分频率低于中频滤波器最大有效接收频率的干扰信号会进入系统,由于该部分干扰信号的频率在微波雷达的有效信号带宽内,因此没有办法从频域对其进行滤除,因此本发明提出在时域对信号进行特征提取的方式对产生干扰的信号段进行识别并进行干扰消除补偿。如图8所示,当两个微波雷达之间的调制波形出现上述关系时,会产生一段频率小于f1的中频干扰信号,f1小于雷达接收机的中频滤波器最大接收频率f_max,那么中频滤波器将不能将该干扰信号滤除。
图8中AB段的干扰信号对应的时域信号示意图如图9所示,图9中虚线内的区域即是图8中AB段的干扰信号部分,由于其形状类似于一个突发信号,因此称其为burst干扰信号。通过观察此信号发现,该信号的信号频率逐渐减小然后再逐渐变大,而信号幅度逐渐变大然后再逐渐变小,此即是burst信号的特征。
下面说明本发明识别并消除burst干扰信号的方法,这里假设一组雷达中频信号包含N个采样点,如图10所示,将burst干扰段分成中间段、左边极值小段和右边极值小段,分别进行特征提取,只有同时满足三段特征才认为是burst干扰,该方法的具体实现流程如图11所示,包括如下步骤:
第1步:搜索N个采样点的最大值和最小值,并将它们的幅度(幅度)差值记为振幅Ampt_max;计算N个采样点的幅度均值,记为Ampt_mean;
第2步:搜索N个采样点中所有的极值点,记录这些极值点的幅度和其在N个采样点中的位置(即索引值);
第3步:从第2步得到的极值点中寻找相邻两个极值点差值大于Ampt_extre的所有极值点,记录这些极值点的幅度和它们的索引值,并记为集合S_extre;其中Ampt_extre表示参考极值差值,Ampt_extre可以根据具体情况进行设置调整,主要目的是为了滤除一些变化非常小的极值点;
第4步:求得集合S_extre中所有相邻极值点的幅度差值的绝对值和所有相邻极值点索引值的索引差值的绝对值,并记为集合S_extre_delta;
第5步:求得集合S_extre_delta中相邻极值点幅度差值的绝对值大于Ampt_max/2的所有的极值点,并取出其中幅度差值的绝对值最大的四个极值点(当不足四个时以实际个数为准即可),记录四个极值点的索引值为集合S_extre_index;
第6步:对S_extre_index中的索引值进行两两组合,分别进行第7步至第9步;
第7步:从S_extre_index中选择两个索引值,以它们中的较小值作为中间段的左边界,较大值作为右边界,并计算它们的差值,看该差值是否小于C_index_mid,其中C_index_mid表示预设中间段的索引间距值,此值可以根据具体情况设置;
第8步:从中间段的左边界开始向左(在时间上为向前)从S_extre_delta中选择M个最靠近中间段左边界的极值点的幅度差值,对这些极值点进行判断,判断这些极值是否满足以下特征条件:
(1)这些极值点的索引差值是否都小于C_index_edge,其中,C_index_edge表示预设左边(或右边)极值小段的索引间距值;
(2)对M个极值点的幅度差值的绝对值求均值mean_edge,同时取出S_extre_delta中极值点的幅度差值的绝对值的最大值extre_delta_max,判断mean_edge是否小于extre_delta_max/2。
第9步:采用第8步中的方法计算右边极值小段是否满足特征条件;
第10步:同时满足第7步至第9步中特征条件的两个索引值即是要找的目标索引值,当满足条件的目标索引值不止一组时,选择极值点的幅度差值的绝对值最大的那组作为要找的目标索引值。
第11步:将第10步中得到的一组目标索引值的中间位置作为burst干扰的中心位置;
第12步:以第11步中得到的burst干扰的中心位置向左右分别扩展band/2个采样点作为burst干扰段,其中band表示预设burst干扰段的采样点长度。
第13步:将burst干扰段内的点的采样值全都修改为Ampt_mean,即完成N个采样点的burst干扰消除。
在通过微波雷达抗突发干扰方法将干扰信号消除后,根据消除干扰信号后的微波发射信号的回波信号确定障碍物的位置,以及根据障碍物的位置控制无人飞行器的飞行状态或飞行路径,例如控制无人飞行器在障碍物位置处停止飞行(悬浮在一定高度位置)或绕过障碍物飞行。
本发明第十个方面的实施例,提出了一种计算机存储介质,计算机存储介质中存储有程序指令,程序指令用于实现:控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号;获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,根据中频信号确定中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:若接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定接收信号为干扰信号。
本发明提供的计算机存储介质中的程序指令实现:控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号。进一步地,获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,若是则确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。通过本发明的技术方案,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别。
在一些实施例中,所述计算机存储介质可以为易失性存储器,或者非易失性存储器。所述计算机存储介质也可以为串行存储器,或者并行存储器。所述计算机存储介质可以为RAM存储器,或者ROM存储器。
在一些实施例中,程序指令实现根据中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:获取中频信号的N个采样点的信号幅度信息;根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号。
在一些实施例中,程序指令还用于实现:在确定接收信号为干扰信号后,对干扰信号进行消除。
在一些实施例中,程序指令实现根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:根据中频信号的N个采样点的幅度信息,确定N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算幅度最大点与幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;记录P个极值点中每个极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
在一些实施例中,程序指令实现根据P个极值点的索引值,确定接收信号是否为干扰信号,具体包括:判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;当判断在P个索引值中具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值时,判断接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号。
在一些实施例中,程序指令实现在N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:获取N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的极值点的幅度差值,并将幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和幅度差值大于预设差值的极值点的索引值记为第一集合;计算第一集合中每两个相邻的极值点的幅度差值的绝对值以及第一集合中每两个相邻的极值点的索引值差值,并将幅度差值的绝对值和索引值差值的绝对值记为第二集合;获取第二集合中幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
在一些实施例中,程序指令实现判断在P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:将P个索引值进行两两组合,将组合的两个索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将组合的两个索引值中较大的索引值作为右边界索引值;针对每个组合,计算右边界索引值与左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;判断右边界索引值与左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;当右边界索引值与左边界索引值的索引值差值满足第一预设时域特征条件,以及M1个极值点和M2个极值点满足第二预设时域特征条件时,将两个索引值作为两个目标索引值;第一预设时域特征条件为右边界索引值与左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;第二预设时域特征条件包括:M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及M2个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值;M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于第二集合中幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
在一些实施例中,程序指令实现对干扰信号进行消除,具体包括:当满足预设时域特征条件的目标索引值为两个时,将两个目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足预设时域特征条件的目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值,(例如,将所有组合中M1个极值点的幅度差值的绝对值和M2个极值点的幅度差值的绝对值中最大绝对值所对应的两个目标索引值的中间位置作为中心索引值);以中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;将突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为N个采样点的幅度的平均值。
在一些实施例中,索引值、目标索引值、左边界索引值、右边界索引值、中心索引值均为时间点;索引值差值为时间点差值。
本发明提供的计算机存储介质中的程序指令实现控制天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号,并实现微波雷达抗突发干扰方法:
获取由微波发射信号的频率和接收信号的混频的中频信号,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否为突发干扰信号,突发干扰信号为信号频率逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度逐渐变大再逐渐变小的信号,当接收信号在波动频率对应的时间段内为突发干扰信号时,确定接收信号为微波发射信号的干扰信号。具体的判断方式为,获取中频信号包含的N个采样点,对N个采样点进行时域特征提取,判断接收信号在波动频率对应的时间段内是否能够划分为中间段、左边极值小段和右边极值小段这三段(每段中频率的波动情况不同),只有同时满足三段特征才认为是突发干扰信号。并且在确定接收信号为干扰信号后通过对信号幅度的设定来消除干扰信号。通过微波雷达抗突发干扰方法,能够将干扰信号中包含的频率低于雷达接收机滤波器的最大接收频率f_max的部分进行识别和滤除。
当两个微波雷达发射信号之间没有固定的延时关系时,会有一部分频率低于中频滤波器最大有效接收频率的干扰信号会进入系统,由于该部分干扰信号的频率在微波雷达的有效信号带宽内,因此没有办法从频域对其进行滤除,因此本发明提出在时域对信号进行特征提取的方式对产生干扰的信号段进行识别并进行干扰消除补偿。如图8所示,当两个微波雷达之间的调制波形出现上述关系时,会产生一段频率小于f1的中频干扰信号,f1小于雷达接收机的中频滤波器最大接收频率f_max,那么中频滤波器将不能将该干扰信号滤除。
图8中AB段的干扰信号对应的时域信号示意图如图9所示,图中虚线内的区域即是AB段的干扰信号部分,由于其形状类似于一个突发信号,因此称其为burst干扰信号。通过观察此信号发现,该信号的信号频率逐渐减小然后再逐渐变大,而信号幅度逐渐变大然后再逐渐变小,此即是burst信号的特征。
下面说明本发明识别并消除burst干扰信号的方法,这里假设一组雷达中频信号包含N个采样点,如图10所示,将burst干扰段分成中间段、左边极值小段和右边极值小段,分别进行特征提取,只有同时满足三段特征才认为是burst干扰,该方法的具体实现流程如图11所示,包括如下步骤:
第1步:搜索N个采样点的最大值和最小值,并将它们的幅度(幅度)差值记为振幅Ampt_max;计算N个采样点的幅度均值,记为Ampt_mean;
第2步:搜索N个采样点中所有的极值点,记录这些极值点的幅度和其在N个采样点中的位置(即索引值);
第3步:从第2步得到的极值点中寻找相邻两个极值点差值大于Ampt_extre的所有极值点,记录这些极值点的幅度和它们的索引值,并记为集合S_extre;其中Ampt_extre表示参考极值差值,Ampt_extre可以根据具体情况进行设置调整,主要目的是为了滤除一些变化非常小的极值点;
第4步:求得集合S_extre中所有相邻极值点的幅度差值的绝对值和所有相邻极值点索引值的索引差值的绝对值,并记为集合S_extre_delta;
第5步:求得集合S_extre_delta中相邻极值点幅度差值的绝对值大于Ampt_max/2的所有的极值点,并取出其中幅度差值的绝对值最大的四个极值点(当不足四个时以实际个数为准即可),记录四个极值点的索引值为集合S_extre_index;
第6步:对S_extre_index中的索引值进行两两组合,分别进行第7步至第9步;
第7步:从S_extre_index中选择两个索引值,以它们中的较小值作为中间段的左边界,较大值作为右边界,并计算它们的差值,看该差值是否小于C_index_mid,其中C_index_mid表示预设中间段的索引间距值,此值可以根据具体情况设置;
第8步:从中间段的左边界开始向左(在时间上为向前)从S_extre_delta中选择M个最靠近中间段左边界的极值点的幅度差值,对这些极值点进行判断,判断这些极值是否满足以下特征条件:
(1)这些极值点的索引差值是否都小于C_index_edge,其中,C_index_edge表示预设左边(或右边)极值小段的索引间距值;
(2)对M个极值点的幅度差值的绝对值求均值mean_edge,同时取出S_extre_delta中极值点的幅度差值的绝对值的最大值extre_delta_max,判断mean_edge是否小于extre_delta_max/2。
第9步:采用第8步中的方法计算右边极值小段是否满足特征条件;
第10步:同时满足第7步至第9步中特征条件的两个索引值即是要找的目标索引值,当满足条件的目标索引值不止一组时,选择极值点的幅度差值的绝对值最大的那组作为要找的目标索引值。
第11步:将第10步中得到的一组目标索引值的中间位置作为burst干扰的中心位置;
第12步:以第11步中得到的burst干扰的中心位置向左右分别扩展band/2个采样点作为burst干扰段,其中band表示预设burst干扰段的采样点长度。
第13步:将burst干扰段内的点的采样值全都修改为Ampt_mean,即完成N个采样点的burst干扰消除。
在本说明书的描述中,术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性,除非另有明确的规定和限定;术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (125)
1.一种微波雷达,其特征在于,包括:
天线装置,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号,所述微波发射信号和所述接收信号均为梯形调制波形,所述梯形调制波形的一个周期包括频率上升段、频率下降段和固定频率段;以及
雷达控制器,与所述天线装置通信连接,其中,所述天线装置将由所述微波发射信号的频率和所述接收信号的混频的中频信号发送给所述雷达控制器,所述雷达控制器根据所述中频信号确定所述接收信号是否为干扰信号。
2.根据权利要求1所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器根据所述中频信号确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
根据所述中频信号,确定所述接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和所述接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
3.根据权利要求2所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
计算所述第一恒定频率与所述第二恒定频率的频率差值,并根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号。
4.根据权利要求3所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
当所述频率差值大于等于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述干扰信号;
当所述频率差值小于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述微波发射信号的回波信号。
5.根据权利要求1所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器还用于:
根据所述中频信号,确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号。
6.根据权利要求5所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
若所述接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定所述接收信号为所述干扰信号。
7.根据权利要求5所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
获取所述中频信号的N个采样点的信号幅度信息;
根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;
根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
8.根据权利要求7所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器还用于:
在判断所述接收信号为所述干扰信号后,对所述干扰信号进行消除。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器,还用于:
设置所述微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。
10.根据权利要求8所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:
根据所述中频信号的N个采样点的幅度信息,确定所述N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算所述幅度最大点与所述幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;
在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;
记录所述P个极值点中每个所述极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
11.根据权利要求10所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;
当判断在所述P个索引值中具有至少两个满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值时,判断所述接收信号在所述波动频率对应的时间段内为所述突发干扰信号。
12.根据权利要求11所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:
获取所述N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的所述极值点的幅度差值,并将所述幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和所述幅度差值大于所述预设差值的极值点的索引值记为第一集合;
计算所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的幅度差值的绝对值以及所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的索引值差值,并将所述幅度差值的绝对值和所述索引值差值的绝对值记为第二集合;
获取所述第二集合中所述幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照所述幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
13.根据权利要求12所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:
将所述P个索引值进行两两组合,将所述组合的两个所述索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将所述组合的两个所述索引值中较大的索引值作为右边界索引值;
针对每个所述组合,计算所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与所述左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与所述右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;
判断所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;
当所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值满足所述第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点满足所述第二预设时域特征条件时,将两个所述索引值作为两个所述目标索引值;
所述第一预设时域特征条件为所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;
所述第二预设时域特征条件包括:所述M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及所述M2个极值点的索引值差值均小于所述第二预设间距值;所述M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及所述M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
14.根据权利要求13所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器对所述干扰信号进行消除,具体包括:
当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值为两个时,将两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;
以所述中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;
将所述突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为所述N个采样点的幅度的平均值。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的微波雷达,其特征在于,
所述索引值、所述目标索引值、所述左边界索引值、所述右边界索引值、所述中心索引值均为时间点;
所述索引值差值为时间点差值。
16.一种无人飞行器,其特征在于,包括:
机架;
微波雷达,安装在所述机架上,所述微波雷达包括:
天线装置,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号,其中所述微波发射信号和所述接收信号均为梯形调制波形,所述梯形调制波形的一个周期包括频率上升段、频率下降段和固定频率段;
雷达控制器,与所述天线装置通信连接,其中,所述天线装置将由所述微波发射信号的频率和所述接收信号的混频的中频信号发送给所述雷达控制器,所述雷达控制器根据所述中频信号确定所述接收信号是否为干扰信号;
所述无人飞行器还包括:飞行器控制器,在所述雷达控制器确定所述接收信号不是干扰信号时,所述飞行器控制器确定所述接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据所述检测目标的坐标信息,更新所述无人飞行器的航迹。
17.根据权利要求16所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器根据所述中频信号确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
根据所述中频信号,确定所述接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和所述接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
18.根据权利要求17所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
计算所述第一恒定频率与所述第二恒定频率的频率差值,并根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号。
19.根据权利要求18所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
当所述频率差值大于等于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述干扰信号;
当所述频率差值小于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述微波发射信号的回波信号。
20.根据权利要求16所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器还用于:
根据所述中频信号,确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号。
21.根据权利要求20所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
若所述接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定所述接收信号为所述干扰信号。
22.根据权利要求20所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
获取所述中频信号的N个采样点的信号幅度信息;
根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;
根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
23.根据权利要求22所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器还用于:
在判断所述接收信号为所述干扰信号后,对所述干扰信号进行消除。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器还用于:
设置所述微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。
25.根据权利要求23所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:
根据所述中频信号的N个采样点的幅度信息,确定所述N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算所述幅度最大点与所述幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;
在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;
记录所述P个极值点中每个所述极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
26.根据权利要求25所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;
当判断在所述P个索引值中具有至少两个满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值时,判断所述接收信号在所述波动频率对应的时间段内为所述突发干扰信号。
27.根据权利要求26所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:
获取所述N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的所述极值点的幅度差值,并将所述幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和所述幅度差值大于所述预设差值的极值点的索引值记为第一集合;
计算所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的幅度差值的绝对值以及所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的索引值差值,并将所述幅度差值的绝对值和所述索引值差值的绝对值记为第二集合;
获取所述第二集合中所述幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照所述幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
28.根据权利要求27所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:
将所述P个索引值进行两两组合,将所述组合的两个所述索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将所述组合的两个所述索引值中较大的索引值作为右边界索引值;
针对每个所述组合,计算所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与所述左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与所述右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;
判断所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;
当所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值满足所述第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点满足所述第二预设时域特征条件时,将两个所述索引值作为两个所述目标索引值;
所述第一预设时域特征条件为所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;
所述第二预设时域特征条件包括:所述M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及所述M2个极值点的索引值差值均小于所述第二预设间距值;所述M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及所述M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
29.根据权利要求28所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器对所述干扰信号进行消除,具体包括:
当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值为两个时,将两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;
以所述中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;
将所述突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为所述N个采样点的幅度的平均值。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的无人飞行器,其特征在于,
所述索引值、所述目标索引值、所述左边界索引值、所述右边界索引值、所述中心索引值均为时间点;
所述索引值差值为时间点差值。
31.一种微波雷达的信号处理方法,其特征在于,包括:
控制所述微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号,所述微波发射信号和所述接收信号均为梯形调制波形,所述梯形调制波形的一个周期包括频率上升段、频率下降段和固定频率段;
获取由所述微波发射信号的频率和所述接收信号的混频的中频信号,根据所述中频信号,确定所述接收信号是否为干扰信号。
32.根据权利要求31所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述根据所述中频信号,确定所述接收信号是否为干扰信号的步骤包括:
根据所述中频信号,确定所述接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和所述接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率;
根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为干扰信号。
33.根据权利要求32所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为干扰信号的步骤包括:
计算所述第一恒定频率与所述第二恒定频率的频率差值;
根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号。
34.根据权利要求33所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号的步骤包括:
当所述频率差值大于等于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述干扰信号;
当所述频率差值小于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述微波发射信号的回波信号。
35.根据权利要求31所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,还包括:
根据所述中频信号,确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息;
根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号。
36.根据权利要求35所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号的步骤包括:
若所述接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定所述接收信号为所述干扰信号。
37.根据权利要求35所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号的步骤包括:
获取所述中频信号的N个采样点的信号幅度信息;
根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;
根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
38.根据权利要求37所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,还包括:
在判断所述接收信号为所述干扰信号后,对所述干扰信号进行消除。
39.根据权利要求31至38中任一项所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,还包括:
设置所述微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。
40.根据权利要求38所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:
根据所述中频信号的N个采样点的幅度信息,确定所述N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算所述幅度最大点与所述幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;
在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;
记录所述P个极值点中每个所述极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
41.根据权利要求40所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号的步骤包括:
判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;
当判断在所述P个索引值中具有至少两个满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值时,判断所述接收信号在所述波动频率对应的时间段内为所述突发干扰信号。
42.根据权利要求41所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:
获取所述N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的所述极值点的幅度差值,并将所述幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和所述幅度差值大于所述预设差值的极值点的索引值记为第一集合;
计算所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的幅度差值的绝对值以及所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的索引值差值,并将所述幅度差值的绝对值和所述索引值差值的绝对值记为第二集合;
获取所述第二集合中所述幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照所述幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
43.根据权利要求42所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:
将所述P个索引值进行两两组合,将所述组合的两个所述索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将所述组合的两个所述索引值中较大的索引值作为右边界索引值;
针对每个所述组合,计算所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与所述左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与所述右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;
判断所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;
当所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值满足所述第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点满足所述第二预设时域特征条件时,将两个所述索引值作为两个所述目标索引值;
所述第一预设时域特征条件为所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;
所述第二预设时域特征条件包括:所述M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及所述M2个极值点的索引值差值均小于所述第二预设间距值;所述M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及所述M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
44.根据权利要求43所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述对所述干扰信号进行消除,具体包括:
当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值为两个时,将两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;
以所述中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;
将所述突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为所述N个采样点的幅度的平均值。
45.根据权利要求40至44中任一项所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,
所述索引值、所述目标索引值、所述左边界索引值、所述右边界索引值、所述中心索引值均为时间点;
所述索引值差值为时间点差值。
46.一种无人飞行器的控制方法,其特征在于,包括:
控制所述无人飞行器的微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号,其中所述微波发射信号和所述接收信号均为梯形调制波形,所述梯形调制波形的一个周期包括频率上升段、频率下降段和固定频率段;
获取由所述微波发射信号的频率和所述接收信号的混频的中频信号,根据所述中频信号,确定所述接收信号是否为干扰信号;
若不是干扰信号,则确定所述接收信号对应的检测目标的坐标信息;以及
根据所述检测目标的坐标信息,更新所述无人飞行器的航迹。
47.根据权利要求46所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述根据所述中频信号,确定所述接收信号是否为干扰信号的步骤包括:
根据所述中频信号,确定所述接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和所述接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率,根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为干扰信号。
48.根据权利要求47所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为干扰信号的步骤包括:
计算所述第一恒定频率与所述第二恒定频率的频率差值,根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号。
49.根据权利要求48所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
当所述频率差值大于等于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述干扰信号;
当所述频率差值小于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述微波发射信号的回波信号。
50.根据权利要求46所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,还包括:
根据所述中频信号,确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号。
51.根据权利要求50所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
若所述接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定所述接收信号为所述干扰信号。
52.根据权利要求50所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
获取所述中频信号的N个采样点的信号幅度信息;
根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;
根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
53.根据权利要求52所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,还包括:
在判断所述接收信号为所述干扰信号后,对所述干扰信号进行消除。
54.根据权利要求46至53中任一项所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,还包括:
设置所述微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。
55.根据权利要求53所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:
根据所述中频信号的N个采样点的幅度信息,确定所述N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算所述幅度最大点与所述幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;
在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;
记录所述P个极值点中每个所述极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
56.根据权利要求55所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号的步骤包括:
判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;
当判断在所述P个索引值中具有至少两个满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值时,判断所述接收信号在所述波动频率对应的时间段内为所述突发干扰信号。
57.根据权利要求56所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:
获取所述N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的所述极值点的幅度差值,并将所述幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和所述幅度差值大于所述预设差值的极值点的索引值记为第一集合;
计算所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的幅度差值的绝对值以及所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的索引值差值,并将所述幅度差值的绝对值和所述索引值差值的绝对值记为第二集合;
获取所述第二集合中所述幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照所述幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
58.根据权利要求57所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:
将所述P个索引值进行两两组合,将所述组合的两个所述索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将所述组合的两个所述索引值中较大的索引值作为右边界索引值;
针对每个所述组合,计算所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与所述左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与所述右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;
判断所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;
当所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值满足所述第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点满足所述第二预设时域特征条件时,将两个所述索引值作为两个所述目标索引值;
所述第一预设时域特征条件为所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;
所述第二预设时域特征条件包括:所述M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及所述M2个极值点的索引值差值均小于所述第二预设间距值;所述M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及所述M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
59.根据权利要求58所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述对所述干扰信号进行消除,具体包括:
当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值为两个时,将两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;
以所述中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;
将所述突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为所述N个采样点的幅度的平均值。
60.根据权利要求55至59中任一项所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,
所述索引值、所述目标索引值、所述左边界索引值、所述右边界索引值、所述中心索引值均为时间点;
所述索引值差值为时间点差值。
61.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质中存储有程序指令,所述程序指令用于实现:
控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号,所述微波发射信号和所述接收信号均为梯形调制波形,所述梯形调制波形的一个周期包括频率上升段、频率下降段和固定频率段;
获取由所述微波发射信号的频率和所述接收信号的混频的中频信号,根据所述中频信号,确定所述接收信号是否为干扰信号。
62.根据权利要求61所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现根据所述中频信号,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
根据所述中频信号,确定所述接收信号的频率上升段对应的中频信号的第一恒定频率和所述接收信号的频率下降段对应的中频信号的第二恒定频率;
根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为干扰信号。
63.根据权利要求62所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现根据所述第一恒定频率以及所述第二恒定频率,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
计算所述第一恒定频率与所述第二恒定频率的频率差值;
根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号。
64.根据权利要求63所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述根据所述频率差值与预设阈值的大小关系,判断所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
当所述频率差值大于等于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述干扰信号;
当所述频率差值小于所述预设阈值时,判断所述接收信号为所述微波发射信号的回波信号。
65.根据权利要求61所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令还用于实现:
根据所述中频信号,确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息;
根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号。
66.根据权利要求65所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
若所述接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定所述接收信号为所述干扰信号。
67.根据权利要求65所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
获取所述中频信号的N个采样点的信号幅度信息;
根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;
根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
68.根据权利要求67所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令还用于实现:
在判断所述接收信号为所述干扰信号后,对所述干扰信号进行消除。
69.根据权利要求61至68中任一项所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令还用于实现:
设置所述微波发射信号的固定频率段的延时与其它微波雷达的微波发射信号的固定频率段的延时的差值大于预设值。
70.根据权利要求68所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:
根据所述中频信号的N个采样点的幅度信息,确定所述N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算所述幅度最大点与所述幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;
在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;
记录所述P个极值点中每个所述极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
71.根据权利要求70所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;
当判断在所述P个索引值中具有至少两个满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值时,判断所述接收信号在所述波动频率对应的时间段内为所述突发干扰信号。
72.根据权利要求71所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:
获取所述N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的所述极值点的幅度差值,并将所述幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和所述幅度差值大于所述预设差值的极值点的索引值记为第一集合;
计算所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的幅度差值的绝对值以及所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的索引值差值,并将所述幅度差值的绝对值和所述索引值差值的绝对值记为第二集合;
获取所述第二集合中所述幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照所述幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
73.根据权利要求72所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:
将所述P个索引值进行两两组合,将所述组合的两个所述索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将所述组合的两个所述索引值中较大的索引值作为右边界索引值;
针对每个所述组合,计算所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与所述左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与所述右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;
判断所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;
当所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值满足所述第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点满足所述第二预设时域特征条件时,将两个所述索引值作为两个所述目标索引值;
所述第一预设时域特征条件为所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;
所述第二预设时域特征条件包括:所述M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及所述M2个极值点的索引值差值均小于所述第二预设间距值;所述M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及所述M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
74.根据权利要求73所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述对所述干扰信号进行消除,具体包括:
当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值为两个时,将两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;
以所述中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;
将所述突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为所述N个采样点的幅度的平均值。
75.根据权利要求70至74中任一项所述的计算机存储介质,其特征在于,
所述索引值、所述目标索引值、所述左边界索引值、所述右边界索引值、所述中心索引值均为时间点;
所述索引值差值为时间点差值。
76.一种微波雷达,其特征在于,包括:
天线装置,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号;
雷达控制器,与所述天线装置通信连接,其中,所述天线装置将将由所述微波发射信号的频率和所述接收信号的混频的中频信号发送给所述雷达控制器,所述雷达控制器根据所述中频信号确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号。
77.根据权利要求76所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
若所述接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定所述接收信号为所述干扰信号。
78.根据权利要求76所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
获取所述中频信号的N个采样点的信号幅度信息;
根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;
根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
79.根据权利要求78所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器还用于:
在判断所述接收信号为所述干扰信号后,对所述干扰信号进行消除。
80.根据权利要求79所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:
根据所述中频信号的N个采样点的幅度信息,确定所述N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算所述幅度最大点与所述幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;
在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;
记录所述P个极值点中每个所述极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
81.根据权利要求80所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;
当判断在所述P个索引值中具有至少两个满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值时,判断所述接收信号在所述波动频率对应的时间段内为所述突发干扰信号。
82.根据权利要求81所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:
获取所述N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的所述极值点的幅度差值,并将所述幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和所述幅度差值大于所述预设差值的极值点的索引值记为第一集合;
计算所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的幅度差值的绝对值以及所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的索引值差值,并将所述幅度差值的绝对值和所述索引值差值的绝对值记为第二集合;
获取所述第二集合中所述幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照所述幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
83.根据权利要求82所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:
将所述P个索引值进行两两组合,将所述组合的两个所述索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将所述组合的两个所述索引值中较大的索引值作为右边界索引值;
针对每个所述组合,计算所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与所述左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与所述右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;
判断所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;
当所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值满足所述第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点满足所述第二预设时域特征条件时,将两个所述索引值作为两个所述目标索引值;
所述第一预设时域特征条件为所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;
所述第二预设时域特征条件包括:所述M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及所述M2个极值点的索引值差值均小于所述第二预设间距值;所述M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及所述M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
84.根据权利要求83所述的微波雷达,其特征在于,所述雷达控制器对所述干扰信号进行消除,具体包括:
当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值为两个时,将两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;
以所述中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;
将所述突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为所述N个采样点的幅度的平均值。
85.根据权利要求78至84中任一项所述的微波雷达,其特征在于,
所述索引值、所述目标索引值、所述左边界索引值、所述右边界索引值、所述中心索引值均为时间点;
所述索引值差值为时间点差值。
86.一种无人飞行器,其特征在于,包括:
机架;
微波雷达,安装在所述机架上,所述微波雷达包括:
天线装置,用于发射微波发射信号和/或获取接收信号;
雷达控制器,与所述天线装置通信连接,其中,所述天线装置将由所述微波发射信号的频率和所述接收信号的混频的中频信号发送给所述雷达控制器,所述雷达控制器根据所述中频信号确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号;
所述无人飞行器还包括:飞行器控制器,在所述雷达控制器确定所述接收信号不是干扰信号时,确定所述接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据所述检测目标的坐标信息,更新所述无人飞行器的航迹。
87.根据权利要求86所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
若所述接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定所述接收信号为所述干扰信号。
88.根据权利要求86所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
获取所述中频信号的N个采样点的信号幅度信息;
根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;
根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
89.根据权利要求88所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器还用于:
在判断所述接收信号为所述干扰信号后,对所述干扰信号进行消除。
90.根据权利要求89所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:
根据所述中频信号的N个采样点的幅度信息,确定所述N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算所述幅度最大点与所述幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;
在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;
记录所述P个极值点中每个所述极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
91.根据权利要求90所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;
当判断在所述P个索引值中具有至少两个满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值时,判断所述接收信号在所述波动频率对应的时间段内为所述突发干扰信号。
92.根据权利要求91所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:
获取所述N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的所述极值点的幅度差值,并将所述幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和所述幅度差值大于所述预设差值的极值点的索引值记为第一集合;
计算所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的幅度差值的绝对值以及所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的索引值差值,并将所述幅度差值的绝对值和所述索引值差值的绝对值记为第二集合;
获取所述第二集合中所述幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照所述幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
93.根据权利要求92所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:
将所述P个索引值进行两两组合,将所述组合的两个所述索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将所述组合的两个所述索引值中较大的索引值作为右边界索引值;
针对每个所述组合,计算所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与所述左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与所述右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;
判断所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;
当所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值满足所述第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点满足所述第二预设时域特征条件时,将两个所述索引值作为两个所述目标索引值;
所述第一预设时域特征条件为所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;
所述第二预设时域特征条件包括:所述M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及所述M2个极值点的索引值差值均小于所述第二预设间距值;所述M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及所述M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
94.根据权利要求93所述的无人飞行器,其特征在于,所述雷达控制器对所述干扰信号进行消除,具体包括:
当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值为两个时,将两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;
以所述中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;
将所述突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为所述N个采样点的幅度的平均值。
95.根据权利要求88至94中任一项所述的无人飞行器,其特征在于,
所述索引值、所述目标索引值、所述左边界索引值、所述右边界索引值、所述中心索引值均为时间点;
所述索引值差值为时间点差值。
96.一种微波雷达的信号处理方法,其特征在于,包括:
控制所述微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号;
获取由所述微波发射信号的频率和所述接收信号的混频的中频信号;
根据所述中频信号,确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息;
根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号。
97.根据权利要求96所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号的步骤包括:
若所述接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定所述接收信号为所述干扰信号。
98.根据权利要求96所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号的步骤包括:
获取所述中频信号的N个采样点的信号幅度信息;
根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;
根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
99.根据权利要求98所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,还包括:
在判断所述接收信号为所述干扰信号后,对所述干扰信号进行消除。
100.根据权利要求99所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:
根据所述中频信号的N个采样点的幅度信息,确定所述N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算所述幅度最大点与所述幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;
在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;
记录所述P个极值点中每个所述极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
101.根据权利要求100所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号的步骤包括:
判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;
当判断在所述P个索引值中具有至少两个满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值时,判断所述接收信号在所述波动频率对应的时间段为所述突发干扰信号。
102.根据权利要求101所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:
获取所述N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的所述极值点的幅度差值,并将所述幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和所述幅度差值大于所述预设差值的极值点的索引值记为第一集合;
计算所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的幅度差值的绝对值以及所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的索引值差值,并将所述幅度差值的绝对值和所述索引值差值的绝对值记为第二集合;
获取所述第二集合中所述幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照所述幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
103.根据权利要求102所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:
将所述P个索引值进行两两组合,将所述组合的两个所述索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将所述组合的两个所述索引值中较大的索引值作为右边界索引值;
针对每个所述组合,计算所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与所述左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与所述右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;
判断所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;
当所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值满足所述第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点满足所述第二预设时域特征条件时,将两个所述索引值作为两个所述目标索引值;
所述第一预设时域特征条件为所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;
所述第二预设时域特征条件包括:所述M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及所述M2个极值点的索引值差值均小于所述第二预设间距值;所述M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及所述M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
104.根据权利要求103所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,所述对所述干扰信号进行消除,具体包括:
当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值为两个时,将两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;
以所述中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;
将所述突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为所述N个采样点的幅度的平均值。
105.根据权利要求98至104中任一项所述的微波雷达的信号处理方法,其特征在于,
所述索引值、所述目标索引值、所述左边界索引值、所述右边界索引值、所述中心索引值均为时间点;
所述索引值差值为时间点差值。
106.一种无人飞行器的控制方法,其特征在于,包括:
控制所述无人飞行器的微波雷达的天线装置发射微波发射信号和/或获取接收信号;
获取由所述微波发射信号的频率和所述接收信号的混频的中频信号;根据所述中频信号确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号;
在确定所述接收信号不是干扰信号时,确定所述接收信号对应的检测目标的坐标信息,以及根据所述检测目标的坐标信息,更新所述无人飞行器的航迹。
107.根据权利要求106所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
若所述接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定所述接收信号为所述干扰信号。
108.根据权利要求106所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
获取所述中频信号的N个采样点的信号幅度信息;
根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;
根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
109.根据权利要求108所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,还包括:
在判断所述接收信号为所述干扰信号后,对所述干扰信号进行消除。
110.根据权利要求109所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点的步骤包括:
根据所述中频信号的N个采样点的幅度信息,确定所述N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算所述幅度最大点与所述幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;
在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;
记录所述P个极值点中每个所述极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
111.根据权利要求110所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号的步骤包括:
判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;
当判断在所述P个索引值中具有至少两个满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值时,判断所述接收信号在所述波动频率对应的时间段内为所述突发干扰信号。
112.根据权利要求111所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:
获取所述N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的所述极值点的幅度差值,并将所述幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和所述幅度差值大于所述预设差值的极值点的索引值记为第一集合;
计算所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的幅度差值的绝对值以及所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的索引值差值,并将所述幅度差值的绝对值和所述索引值差值的绝对值记为第二集合;
获取所述第二集合中所述幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照所述幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
113.根据权利要求112所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:
将所述P个索引值进行两两组合,将所述组合的两个所述索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将所述组合的两个所述索引值中较大的索引值作为右边界索引值;
针对每个所述组合,计算所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与所述左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与所述右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;
判断所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;
当所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值满足所述第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点满足所述第二预设时域特征条件时,将两个所述索引值作为两个所述目标索引值;
所述第一预设时域特征条件为所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;
所述第二预设时域特征条件包括:所述M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及所述M2个极值点的索引值差值均小于所述第二预设间距值;所述M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及所述M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
114.根据权利要求113所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,所述对所述干扰信号进行消除,具体包括:
当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值为两个时,将两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;
以所述中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;
将所述突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为所述N个采样点的幅度的平均值。
115.根据权利要求108至114中任一项所述的无人飞行器的控制方法,其特征在于,
所述索引值、所述目标索引值、所述左边界索引值、所述右边界索引值、所述中心索引值均为时间点;
所述索引值差值为时间点差值。
116.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质中存储有程序指令,所述程序指令用于实现:
控制微波雷达的天线装置发射微波发射信号以及获取接收信号;
获取由所述微波发射信号的频率和所述接收信号的混频的中频信号,根据所述中频信号确定所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号。
117.根据权利要求116所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
若所述接收信号的信号频率的变化状态为逐渐减小再逐渐变大,且信号幅度的变化状态为逐渐变大再逐渐变小,则确定所述接收信号为所述干扰信号。
118.根据权利要求116所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现根据所述中频信号的信号频率以及信号幅度的变化信息,确定所述接收信号是否为干扰信号,具体包括:
获取所述中频信号的N个采样点的信号幅度信息;
根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,其中,P为大于等于2且小于N的正整数;
根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号。
119.根据权利要求118所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令还用于实现:
在判断所述接收信号为所述干扰信号后,对所述干扰信号进行消除。
120.根据权利要求119所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述根据N个采样点的信号幅度信息,选择出P个极值点,具体包括:
根据所述中频信号的N个采样点的幅度信息,确定所述N个采样点中幅度最大点和幅度最小点,计算所述幅度最大点与所述幅度最小点的幅度差,记为第一差值A;
在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点;
记录所述P个极值点中每个所述极值点的索引值,得到P个索引值,P为大于等于2且小于N的正整数。
121.根据权利要求120所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现根据所述P个极值点的索引值,确定所述接收信号是否为所述干扰信号,具体包括:
判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值;
当判断在所述P个索引值中具有至少两个满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值时,判断所述接收信号在所述波动频率对应的时间段内为所述突发干扰信号。
122.根据权利要求121所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述在所述N个采样点中获取与相邻极值点的幅度差值大于A/2的P个极值点,具体包括:
获取所述N个采样点中所有的极值点,计算每两个相邻的所述极值点的幅度差值,并将所述幅度差值大于预设差值的极值点的幅度和所述幅度差值大于所述预设差值的极值点的索引值记为第一集合;
计算所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的幅度差值的绝对值以及所述第一集合中每两个相邻的所述极值点的索引值差值,并将所述幅度差值的绝对值和所述索引值差值的绝对值记为第二集合;
获取所述第二集合中所述幅度差值的绝对值大于A/2的极值点,并按照所述幅度差值的绝对值从大到小的顺序获取前P个极值点。
123.根据权利要求122所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述判断在所述P个索引值中是否具有至少两个满足预设时域特征条件的目标索引值,具体包括:
将所述P个索引值进行两两组合,将所述组合的两个所述索引值中较小的索引值作为左边界索引值、将所述组合的两个所述索引值中较大的索引值作为右边界索引值;
针对每个所述组合,计算所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值,以及按照索引值与所述左边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述左边界索引值开始往前选择M1个极值点,以及按照索引值与所述右边界索引值的间距值从小到大的顺序,从所述右边界索引值开始往后选择M2个极值点,M1、M2均为正整数;
判断所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值是否满足第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点是否满足第二预设时域特征条件;
当所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值满足所述第一预设时域特征条件,以及所述M1个极值点和所述M2个极值点满足所述第二预设时域特征条件时,将两个所述索引值作为两个所述目标索引值;
所述第一预设时域特征条件为所述右边界索引值与所述左边界索引值的索引值差值小于第一预设间距值;
所述第二预设时域特征条件包括:所述M1个极值点的索引值差值均小于第二预设间距值,以及所述M2个极值点的索引值差值均小于所述第二预设间距值;所述M1个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一,以及所述M2个极值点的幅度差值的绝对值均值均小于所述第二集合中所述幅度差值的绝对值最大值的二分之一。
124.根据权利要求123所述的计算机存储介质,其特征在于,所述程序指令实现所述对所述干扰信号进行消除,具体包括:
当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值为两个时,将两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;当满足所述预设时域特征条件的所述目标索引值大于两个时,在所有满足条件的所述组合中,选择所述极值点对应的幅度差值的绝对值最大的所述组合,作为目标索引值组合,并将所述目标索引值组合对应的两个所述目标索引值的中间位置作为中心索引值;
以所述中心索引值为中心分别向前和向后扩展预设采样点长度/2个采样点,将扩展后得到的时间段作为突发干扰段;
将所述突发干扰段内的所有采样点的幅度设置为所述N个采样点的幅度的平均值。
125.根据权利要求118至124中任一项所述的计算机存储介质,其特征在于,
所述索引值、所述目标索引值、所述左边界索引值、所述右边界索引值、所述中心索引值均为时间点;
所述索引值差值为时间点差值。
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