CN111837086A - 用于检测雷达波偏移的方法和设备 - Google Patents

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胡文鑫
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Abstract

提供了一种用于检测雷达波偏移的方法和设备。该方法包括：接收由雷达基于可移动装置的构件反射的雷达信号而获取的第一测量数据(905)。该方法还包括：基于第一测量数据来计算角度(910)。该方法还包括：将角度与预定参考角度进行比较以获得差值(915)。该方法还包括：基于该差值来调整雷达的障碍物检测角度(920)。该方法还包括：使雷达以调整后的障碍物检测角度来扫描环境(925)。

Description

用于检测雷达波偏移的方法和设备
技术领域
本公开涉及雷达的技术领域，并且更具体地涉及一种用于检测雷达波偏移的方法和设备。
背景技术
诸如无人飞行器(“UAV”)等可移动平台已被广泛用于农业、电力线检查、摄影、监视等各个领域。当UVA在空中飞行时，UVA可能会遇到各种物体，例如树木、建筑物、另一飞行器等。UVA可以设置有雷达，以检测周围环境中的物体，例如飞行路径中的障碍物。可以实现各种雷达，包括旋转雷达、激光雷达等。雷达可以在指定方向(例如，障碍物检测角度或方向)上发射雷达波以扫描空间来检测物体。由于各种原因，例如振动或安装误差，雷达的位置和/或朝向可能与首次安装雷达时的原始位置和/或朝向不同。雷达的位置和/或朝向的变化可能会导致雷达波的方向发生偏移。例如，当适当地安装(例如，校准)旋转雷达时，旋转雷达的光栅盘上的0度刻度可以对应于UAV的水平前向方向(或水平面上的移动方向)。水平前向方向可以是雷达假定扫描物体的方向(例如，原始的指定障碍物检测角度或方向)。然而，由于安装误差和/或振动，雷达可能偏离了其原始的安装位置和/或朝向，使得水平前向方向与0度刻度之间的关系存在偏移。这导致雷达波的方向发生偏移。例如，当假定在0度方向上发射雷达波时，它实际上可能在5度方向上被发射。因此，雷达波存在5度的偏移，这可能会影响对环境中障碍物的检测。在某些情况下，由于显著的偏移，雷达可能无法检测到障碍物。
诸如雷达之类的测距传感器可以使用从UAV中包括的一个或多个姿态传感器输出的姿态信息来调整障碍物检测角度。姿态传感器可以包括例如惯性测量单元(“IMU”)、全球定位系统(“GPS”)传感器、罗盘等。姿态传感器可以测量UAV的姿态信息(例如，俯仰角、横滚角和偏航角)。从姿态传感器输出的测量数据可能存在误差。该误差可能由各种因素引起，例如姿态传感器中的温度变化和/或湿度变化。从姿态传感器输出的测量数据的误差可能会导致雷达波的偏移(例如，障碍物检测角度的偏移)。
用于检测由雷达的位置和/或朝向的变化而引起的雷达波偏移的现有技术可以包括使用例如水平仪来手动测量雷达的倾斜程度以及基于测得的倾斜程度来调整雷达的位置和/或朝向。该手动测量和调整可能不准确，这可能影响雷达检测障碍物的准确性。
用于补偿由IMU中的温度变化所导致的误差的现有技术可以包括在IMU中放置合适的热敏电阻器以及基于电阻的变化来补偿误差。然而，热补偿方法在IMU上电时以及在环境温度低时在初始时间段无效。
因此，需要开发用于检测雷达波偏移和/或补偿雷达波偏移的方法和设备。
发明内容
本公开的实施例提供了一种方法，该方法包括：接收由雷达基于可移动装置的部件反射的雷达信号而获取的第一测量数据。该方法还包括：基于第一测量数据来计算角度。该方法还包括：将角度与预定参考角度进行比较以获得差值。该方法还包括：基于该差值来调整雷达的障碍物检测角度。该方法还包括：使雷达以调整后的障碍物检测角度来扫描环境。
本公开的实施例提供了一种方法。该方法包括：接收由雷达基于可移动装置的构件反射的雷达信号而获取的第一测量数据。该方法还包括：基于第一测量数据来计算角度。该方法还包括：将角度与预定参考角度进行比较以获得差值。该方法还包括：基于指定障碍物检测角度和该差值来确定雷达的调整后的障碍物检测角度。该方法还包括：选择与环境有关的、由雷达获取的与调整后的障碍物检测角度相对应的第二测量数据。该方法还包括：基于第二测量数据来确定在指定障碍物检测角度中是否存在障碍物。
本公开的实施例提供了一种方法。该方法包括：当无人飞行器在水平稳定状态下悬停时，从一个或多个姿态传感器获得与无人飞行器的姿态有关的测量数据。该方法还包括：基于测量数据来计算与姿态有关的参数的平均值。该方法还包括：将参数的平均值与第一预定阈值进行比较。该方法还包括：当参数的平均值大于所述第一预定阈值时，将参数的平均值与参数的存储的平均值进行比较，以获得差值。该方法还包括：将差值与第二预定阈值和第三预定阈值进行比较。该方法还包括：当差值大于第二预定阈值并且小于或等于第三预定阈值时，基于差值来计算角度偏移。该方法还包括：基于角度偏移来调整雷达的障碍物检测角度。
本公开的实施例提供了一种方法。该方法包括：随着雷达旋转360度并扫描环境，记录第一测量数据。该方法还包括：基于第一测量数据来确定与雷达波有关的角度的偏移。该方法还包括：针对每个指定障碍物检测角度，基于指定障碍物检测角度和偏移来计算调整后的障碍物检测角度。该方法还包括：从第一测量数据中选择与调整后的障碍物检测角度相对应的数据来作为针对指定障碍物检测角度的数据。
本公开的实施例提供了一种方法。该方法包括：获得雷达的指定扫描角度。该方法还包括：确定与雷达波有关的角度的偏移。该方法还包括：基于指定扫描角度和偏移来计算调整后的扫描角度。该方法还包括：将雷达定位到调整后的扫描角度，并以调整后的扫描角度来扫描环境。
本公开的实施例提供了一种无人飞行器。该无人飞行器包括主体。该无人飞行器还包括：雷达，该雷达被安装到主体，并且被配置为发射用于检测环境中的障碍物的雷达波。该无人飞行器还包括：控制器，该控制器包括存储器和处理器，存储器被配置为为存储指令，处理器被配置为执行所述指令以接收由雷达基于无人飞行器的构件反射的雷达信号而获取的第一测量数据。该处理器还被配置为：基于第一测量数据来计算角度。该处理器还被配置为：将角度与预定参考角度进行比较以获得差值。该处理器还被配置为：基于该差值来调整雷达的障碍物检测角度。该处理器还被配置为：使雷达以调整后的障碍物检测角度来扫描环境。
本公开的实施例提供了一种无人飞行器。该无人飞行器包括主体。该无人飞行器还包括：雷达，该雷达被安装到主体，并且被配置为发射用于检测环境中的障碍物的雷达波。该无人飞行器还包括：控制器，该控制器包括存储器和处理器，存储器被配置为存储指令，处理器被配置为执行所述指令以接收由雷达基于无人飞行器的构件反射的雷达信号而获取的第一测量数据。该处理器还被配置为：基于第一测量数据来计算角度。该处理器还被配置为：将角度与预定参考角度进行比较以获得差值。该处理器还被配置为：基于指定障碍物检测角度和差值来确定雷达的调整后的障碍物检测角度。该处理器还被配置为：选择与环境有关的、由雷达获取的与调整后的障碍物检测角度相对应的第二测量数据来作为与指定障碍物检测角度相对应的测量数据。该处理器还被配置为：基于第二测量数据来确定在指定障碍物检测角度中是否存在障碍物。
本公开的实施例提供了一种无人飞行器。该无人飞行器包括主体。该无人飞行器还包括：雷达，该雷达被安装到主体，并且被配置为发射用于检测环境中的障碍物的雷达波。无人飞行器还包括控制器，该控制器包括存储器和控制器，存储器被配置为存储指令，处理器被配置为：当无人飞行器在水平稳定状态下悬停时，从一个或多个姿态传感器获得与无人飞行器的姿态有关的测量数据。该处理器还被配置为：基于测量数据来计算与姿态有关的参数的平均值。该处理器还被配置为：将参数的平均值与第一预定阈值进行比较。该处理器还被配置为：当参数的平均值大于第一预定阈值时，将参数的平均值与参数的存储的平均值进行比较，以获得差值。该处理器还被配置为：将差值与第二预定阈值和第三预定阈值进行比较。该处理器还被配置为：当差值大于第二预定阈值并且小于或等于第三预定阈值时，基于差值来计算角度偏移。该处理器还被配置为：基于角度偏移来调整雷达的障碍物检测角度。
本公开的实施例提供了一种无人飞行器。该无人飞行器包括主体。该无人飞行器还包括：雷达，该雷达被安装到主体，并且被配置为发射用于检测环境中的障碍物的雷达波。该无人飞行器还包括控制器，该控制器包括存储器和处理器，存储器被配置为存储指令，处理器被配置为：随着雷达旋转360度并扫描环境，记录第一测量数据。该处理器还被配置为：确定与雷达波有关的角度的偏移。该处理器还被配置为：针对每个指定障碍物检测角度，基于指定障碍物检测角度和偏移来计算调整后的障碍物检测角度。该处理器还被配置为：从第一测量数据中选择与调整后的障碍物检测角度相对应的数据来作为针对指定障碍物检测角度的数据。
本公开的实施例提供了一种无人飞行器。该无人飞行器包括主体。该无人飞行器还包括：雷达，该雷达被安装到主体，并且被配置为发射用于检测环境中的障碍物的雷达波。该无人飞行器还包括控制器，该控制器包括存储器和处理器，存储器被配置为存储指令，处理器被配置为获得雷达的指定扫描角度。该处理器还被配置为：确定与雷达波有关的角度的偏移。该处理器还被配置为：基于指定扫描角度和偏移来计算调整后的扫描角度。该处理器还被配置为：将雷达定位到调整后的扫描角度，并以调整后的扫描角度来扫描环境。
本公开的实施例提供了一种用于对测距传感器进行自动校准的方法。该方法包括：使用可移动平台的一个或多个构件作为检测目标，通过测距传感器来获得测量数据，其中，测距传感器被安装在可移动平台上。该方法还包括：基于测量数据来确定与可移动平台的一个或多个构件有关的检测信息。该方法还包括：基于检测信息来确定是否需要校准测距传感器。
本公开的实施例提供了一种测距传感器。该测距传感器包括信号收发器，该信号收发器被配置为获得与检测目标有关的测量数据。该测距传感器还包括控制器，该控制器与信号收发器电耦合并且被配置为：使用可移动平台的一个或多个构件作为检测目标来获得测量数据，其中，测距传感器被安装在可移动平台上。该控制器还被配置为：基于测量数据来确定与可移动平台的一个或多个构件有关的检测信息。该控制器还被配置为：基于检测信息来确定是否需要校准测距传感器。
本公开的实施例提供了一种可移动平台，该可移动平台包括主体和安装在主体上的测距传感器。该测距传感器包括信号收发器和与信号收发器电耦合的控制器。该信号收发器被配置为：获得与检测目标有关的测量数据。该控制器被配置为：使用可移动平台的一个或多个构件作为检测目标来获得测量数据。该控制器还被配置为：基于测量数据来确定与可移动平台的一个或多个构件有关的检测信息。该控制器还被配置为：基于检测信息来确定是否需要校准测距传感器。
本公开的实施例提供了一种用于对测距传感器进行自动校准的方法。该方法包括：获得被配置为携带测距传感器的可移动平台的姿态信息。该方法还包括：基于姿态信息来确定是否校准测距传感器用于检测物体的观察角。
本公开的实施例提供了一种测距传感器。该测距传感器包括信号收发器，该信号收发器被配置为接收与检测目标有关的检测信号。该测距传感器还包括控制器，该控制器与信号收发器电耦合并且被配置为：获得被配置为携带测距传感器的可移动平台的姿态信息。该控制器还被配置为：基于姿态信息来确定是否校准测距传感器用于检测物体的观察角。
本公开的实施例提供了一种可移动平台，其包括主体和被配置为测量可移动平台的姿态信息的姿态传感器。该可移动平台还包括安装在主体上的测距传感器。该测距传感器包括信号收发器和与信号收发器电耦合的控制器。该信号收发器被配置为：接收与检测目标有关的检测信号。该控制器被配置为：获得处于预定状态的可移动平台的姿态信息。该控制器还被配置为：基于姿态信息来确定是否校准测距传感器用于检测物体的观察角。
应该理解的是，可以单独地、共同地或者彼此组合地理解本公开的不同方面。本文描述的本公开的各个方面可以应用于以下阐述的任何特定应用，或者可以适用于不同于UAV的任何其他类型的装置，包括例如地面载具、水面载具、水下载具和太空载具。
通过阅读说明书、权利要求书和附图，本公开的其它目的和特征将变得显而易见。
附图说明
本公开的新颖特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考下面的详细描述及其附图，将更好地理解本公开的特征和优点，所述详细描述中阐述了利用本公开的原理的说明性实施例，在附图中：
图1是根据本公开的实施例的UAV的透视图。
图2是根据本公开的实施例的图1的UAV的示意图。
图3是根据本公开的实施例的飞行控制装置的示意图。
图4是根据本公开的实施例的旋转雷达的分解图。
图5是根据本公开的实施例的旋转雷达的内部结构的剖视图。
图6是根据本公开的实施例的旋转雷达的光栅盘。
图7是根据本公开的实施例的旋转雷达的光栅盘和光电传感器的底视图。
图8是根据本公开的实施例的包括光电传感器和光栅盘在内的结构的侧视图。
图9是示出根据本公开的实施例的检测雷达波偏移的方法的流程图。
图10A示出了根据本公开的实施例的在俯仰角为0度时的状态下的UAV的侧视图。
图10B示出了根据本公开的实施例的在俯仰角为非零时的状态下的UAV的侧视图。
图11A示出了根据本公开的实施例的当校准旋转雷达时由旋转雷达基于UAV的某些支臂反射回的雷达信号而获取的测量数据的曲线图。
图11B示出了根据本公开的实施例的当存在雷达波偏移时由基于由UAV的相同支臂反射回的雷达信号而获取的测量数据的曲线图。
图12示出了根据本公开的实施例的当校准旋转雷达时由旋转雷达获取的测量数据的曲线拟合。
图13示出了根据本公开的实施例的当存在雷达波偏移时由旋转雷达获取的测量数据的曲线拟合。
图14是示出了根据本公开的另一实施例的用于检测雷达波偏移的方法的流程图。
图15是示出了根据本公开的另一实施例的用于检测雷达波偏移的方法的流程图。
图16是示出了根据本公开的另一实施例的用于检测雷达波偏移的方法的流程图。
图17是示出了根据本公开的另一实施例的用于检测雷达波偏移的方法的流程图。
图18是示出了根据本公开的实施例的用于自动校准测距传感器的方法的流程图。
图19是示出了根据本公开的另一实施例的用于自动校准测距传感器的另一方法的流程图。
具体实施方式
将参考附图来详细地描述本公开的技术方案。将理解的是，所描述的实施例代表本公开的实施例中的一些而不是全部。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动的情况下所想到或得出的其他实施例都应落入本公开的范围。将参考附图来描述示例实施例，在附图中，除非另有说明，否则相同的数字指代相同或相似的元素。
如本文中所使用的，当第一部件(或单元、元件、构件、部分、零件)被称为“耦合”、“安装”、“固定”、“紧固”到第二部件或与第二部件“耦合”、“安装”、“固定”、“紧固”时，意在第一部件可以直接耦合、安装、固定、紧固到第二部件或与第二部件耦合、安装、固定、紧固，或者可以经由另一中间部件间接耦合、安装或固定到第二部件，或与第二部件间接耦合、安装或固定。术语“耦合”、“安装”、“固定”和“紧固”不一定意味着第一部件与第二部件永久地耦合。当使用这些术语时，第一部件可以与第二部件可拆卸地耦合。术语“耦合”可以包括机械和/或电耦合。当第一项目与第二项目电耦合时，电耦合可以包括任何适当形式的电连接，例如，有线和无线连接。
当第一部件被称为“连接”到第二部件或与第二部件“连接”时，意在第一部件可以直接连接至第二部件或与第二部件连接，或者可以经由中间部件间接连接至第二部件或与第二部件连接。连接可以包括机械和/或电连接。电连接可以是有线的或无线的。连接可以是永久的或可拆卸的。
当第一部件被称为“布置”、“定位”或“设置”在第二部件上时，第一部件可以直接布置、定位或设置在第二部件上，或者可以经由中间部件间接布置、定位或设置在第二部件上。当第一部件被称为“布置”、“定位”或“设置”在第二部件中时，第一部件可以部分地或全部地布置、定位或设置在第二部件中、第二部件内部或第二部件内。术语“垂直”、“水平”、“左”、“右”、“上”、“向上”、“下”、“向下”、“前”、“后”和本文使用的类似表达仅旨在描述。术语“通信耦合”指示相关项目通过诸如有线或无线通信信道之类的通信信道来耦合。
除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语的含义与本领域的普通技术人员通常所理解的含义相同或相似。如本文所述，在本公开的说明书中使用的术语意在描述示例实施例，而不是限制本公开。本文使用的术语“和/或”包括所列出的一个或多个相关项目的任何合适的组合。
此外，当在附图中示出的实施例示出单个元件时，应当理解，该实施例可以包括多个这样的元件。同样，当在附图中示出的实施例示出多个这样的元件时，应当理解，该实施例可以仅包括一个这样的元件。在附图中示出的元件的数目仅是出于说明的目的，并且不应被解释为限制实施例的范围。此外，除非另外说明，否则附图中所示的实施例不是互相排斥的，并且它们可以以任何适当的方式组合。例如，在一个实施例中示出但在另一实施例中未示出的元件仍然可以被包括在该另一个实施例中。
以下描述参照附图来说明本公开的示例实施例。除非另外指出具有明显的冲突，否则可以组合实施例或在各种实施例中包括的特征。以下实施例不限制所公开的方法中包括的步骤的执行顺序。步骤的顺序可以是任何合适的顺序，并且可以重复某些步骤。
图1是UAV的示意图。尽管出于说明目的，贯穿以下描述使用了UAV，但是所公开的方法和设备不限于UAV中的实施方式。所公开的用于检测雷达波偏移的方法和设备可以在其他可移动装置(例如，地面载具、太空载具、水面载具、自动引导载具等)中使用。
如图1所示，UAV100可以包括主体10。主体10可以包括用于安装其他装置(例如，推进系统、电源、飞行控制板、云台、传感器系统、通信装置等)的多个框架。在一些实施例中，UVA100可以包括安装到主体10的多个支臂。每个支臂可从主体10的中心框架径向延伸。在图1所示的实施例中，UAV100包括各自安装到主体10的一定位置的第一支臂101、第二支臂102、第三支臂103、第四支臂104。每个支臂可以具有Y形状。因此，每个支臂可以包括两个分支。例如，第一支臂101可以包括第一分支101a和第二分支101b。第二支臂102可以包括第一分支102a和第二分支102b。第三支臂103可以包括第一分支103a和第二分支103b。第四支臂104可以包括第一分支104a和第二分支104b。在一些实施例中，UAV100可以包括其他合适数目的支臂，例如五个、六个、八个、十个等。在一些实施例中，UAV100的每个支臂可以不包括Y形状，而是每个支臂可以包括直杆，该直杆具有安装到直杆的末端部分的一个推进组件。
UVA 100可以包括安装到主体10的推进系统。推进系统可以被配置为向UVA 100提供推进力，例如用于UVA 100的飞行。推进系统可以安装到支臂。例如，推进系统可以包括多个推进组件，每个推进组件均安装到支臂。每个推进组件可以包括马达和推进器。每个推进组件可以安装到每个支臂的每个分支的末端部分，如图1所示。例如，第一推进组件111a可以安装到第一支臂101的第一分支101a的末端部分。第一推进组件111可以包括第一马达121a和第一推进器131a。第二推进组件111b可以安装到第一支臂101的第二分支101b的末端部分。尽管未用附图标记来标记，但是如图1所示，第二推进组件111b可以包括第二马达和第二推进器。类似地，第二支臂102的第一分支102a在第一分支102a的末端部分处安装有包括马达和推进器在内的推进组件。第二支臂102的第二分支102b在第二分支102b的末端部分处安装有包括马达和推进器在内的推进组件。第三支臂103的第一分支103a在第一分支103a的末端部分处安装有包括马达和推进器在内的推进组件。第三支臂103的第二分支103b在第二分支103b的末端部分处安装有包括马达和推进器在内的推进组件。第四支臂104的第一分支104a在第一分支104a的末端部分处安装有包括马达和推进器在内的推进组件。第四支臂104的第二分支104b在第二分支104b的末端部分处安装有包括马达和推进器在内的推进组件。
在一些实施例中，UAV 100可以用于将流体喷洒到场地。例如，UAV 100可以用于农业目的。在一些应用中，UAV 100可用于将诸如液体肥料、杀虫剂等流体喷洒到农田。因此，UAV 100可以包括安装到一个或多个支臂的一个或多个喷洒器170。例如，图1示出了喷洒器170安装在第一支臂101的第二分支101b上。喷洒器170可以包括安装到杆172的末端部分的喷洒嘴171。杆172可以被安装到第一支臂101的第二分支101b的底表面。例如，杆172可以在推进组件111b下方安装到第二分支101b。尽管图1示出了只有几个支臂安装有喷洒器170，但是本领域普通技术人员可以理解，可以更多或更少数目的支臂可以安装有喷洒器170。
UAV 100可以包括支撑腿185，其安装到主体10，并且被配置为在UAV 100着陆或搁置在诸如地面或地板之类的表面上时支撑UAV100。UAV 100可以包括第一雷达190，该第一雷达190在两个支撑腿之间安装到主体10的下部。第一雷达190可以被配置为在诸如UAV100下方之类的预定方向上检测物体。UAV 100可以包括安装到UAV100的侧部的第二雷达195。例如，第二雷达195可以被安装到支撑腿185之一。第二雷达195可以是旋转雷达(因此第二雷达195也可以称为旋转雷达195)，其旋转从而以360度扫描环境。例如，旋转雷达195可以将与UAV有关的方向设置为雷达的0度位置。例如，0度方向可以是面向UAV 100的前向方向(例如，向前飞行的方向)。在图1中示出了示例前后方向或前后侧和左右方向或左右侧。在下面描述的图4至图8中示出了第二雷达195的细节。
图2是图1的UAV 100的示意图。图2示意性地示出了UAV 100的在图1中可能未示出的一些部件。如图2所示，UAV 100可以包括被配置为为UAV 100提供推进力的推进系统210。对图1所示的推进系统的描述适用于推进系统210。推进系统210可以包括多个推进组件，多个推进组件中的每一个可以包括马达213和推进器212。在一些实施例中，每个推进组件还可以包括电速率控制器(“ESC”)211。在一些实施例中，ESC 211可以与多于一个推进组件(例如，多于一个推进组件中包括的多于一个马达)可操作地耦合。在一些实施例中，包括马达213和推进器212和/或ESC 211在内的每个推进组件可以安装到支臂的远端部分或末端部分。
推进系统210可以被配置为向UAV 100的飞行提供推进力(例如，升力和/或推力)。推进系统210可以包括任何合适数目的推进组件，例如，一个、三个、四个、五个、六个、七个、八个等。在一些实施例中，马达213可以电耦合和/或机械地耦合在ESC 211和推进器212之间。ESC 211可以被配置或编程为从UAV 100中包括的飞行控制装置220接收驱动信号。ESC211可以被配置为基于从飞行控制装置220接收到的驱动信号来向马达213提供驱动电流，从而控制马达213的旋转速率和/或旋转方向。每个马达213可以驱动推进器212旋转，从而为UAV 100的飞行提供推进力。
UAV 100可以包括飞行控制装置220(或控制器220)。飞行控制装置220可以通过合适的机械耦合和/或电耦合器与UAV 100中包括的各种部件或装置可操作地耦合。飞行控制装置220可以包括各种硬件，例如电路、门、芯片、存储器、处理器等。飞行控制装置220可以用作中央控制器，以用于控制UAV 100中包括的各种部件或装置的飞行和/或操作。例如，飞行控制装置220可以被配置为为ESC 211生成用于控制马达213的旋转速率和/或旋转方向的驱动信号。飞行控制装置220还可以控制UAV 100在飞行期间的俯仰角、偏航角和横滚角。在一些实施例中，飞行控制装置220可以被配置为控制安装在UAV 100上的其他装置(包括例如旋转雷达195)的操作，如下所述。
图3是飞行控制装置220的示意图。飞行控制装置220可以包括存储器310和处理器320中的至少一个。存储器310可以被配置为存储计算机可执行指令或代码。存储器310可以包括任何合适的存储器，例如闪速存储器、随机存取存储器(“RAM”)、只读存储器(“ROM”)、可编程只读存储器(“PROM”)、现场可编程只读存储器(“FPROM”)等。处理器320可以包括任何合适的处理器，例如中央处理单元(“CPU”)、微处理器、专用指令集处理器(“ASIP”)、图形处理单元(“GPU”)、物理处理单元(“PPU”)、数字信号处理器(“DSP”)、网络处理器等。该处理器可以是单核处理器或多核处理器。处理器320可以包括各种硬件组件，例如电路、门、逻辑元件等。处理器320可以被配置为访问存储器310并执行存储在存储器310中的指令，以执行本文中公开的各种方法，包括用于检测旋转雷达195的雷达波偏移的方法。处理器320还可以被配置为执行用于通过如下操作来校准旋转雷达195的方法：例如，校正由与预定安装位置和/或朝向的偏离引起的或由姿态传感器(例如惯性测量单元(“IMU”))中的测量误差引起的雷达波偏移。在一些实施例中，飞行控制装置220可以包括硬件芯片。硬件芯片可以是专用集成电路(“ASIC”)、可编程逻辑器件(“PLD”)或其组合。PLD可以是复杂的可编程逻辑器件(“CPLD”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)、通用阵列逻辑(“GAL”)或其任何组合。
返回参考图2，UAV 100可以包括：传感器系统230，其可以包括任何合适的传感器，例如，全球定位系统(“GPS”)传感器、实时运动学传感器、视觉惯性里程计传感器、惯性测量单元(“IMU”)、麦克风、高度传感器、速率传感器、加速度计、(例如，包括在UAV 100所携带的成像装置中的)成像传感器、红外传感器、数字罗盘、雷达、激光传感器、热传感器、夜视传感器等。传感器系统230可以获取、收集、检测或测量与UAV 100和UAV 100在其中操作的环境有关的信息。例如，姿态传感器(例如，IMU、GPS和罗盘)可以收集UAV 100的姿态信息。在一些实施例中，GPS传感器可以提供UAV 100的位置信息。IMU可以提供UAV 100的俯仰角、横滚角或偏航角中的至少一项。雷达和/或激光传感器可以提供UAV 100与另一相邻UAV或障碍物之间的距离的测量。在一些实施例中，传感器系统230可以包括第一雷达190和第二雷达195(旋转雷达195)。飞行控制装置220可以从各种传感器接收测量数据，并且可以处理测量数据以获得与UAV100的状态有关的信息。在一些实施例中，飞行控制装置220可以处理从旋转雷达195接收的信号。在一些实施例中，飞行控制装置220可以基于处理从旋转雷达195接收的信号和/或从姿态传感器(例如，GPS、IMU和罗盘)接收的与UAV 100的姿态信息有关的信号来检测雷达波偏移。
在一些实施例中，UAV 100可以包括收发器250，该收发器250被配置为与远程控制装置或终端、通信基站(例如，蜂窝电信网络)或卫星进行通信。例如，收发器250可以包括以下中的至少一项：3G、4G或4G长期演进(“LTE”)通信芯片、5G或5G新无线电(“NR”)通信芯片、蓝牙通信装置、Wi-Fi通信装置、或可以提供适当通信范围的任何其他通信装置。在一些实施例中，飞行控制装置220可以通过收发器250从控制UAV 100的飞行的遥控终端接收信号。
如图2所示，UAV 100可以包括电源240，该电源240被配置为向UAV 100(包括UAV100的各种负载，例如推进系统210)供电。在一些实施例中，电源240可以包括电池，该电池被配置为向推进系统210的电动马达213供应电力。电池可以是任何合适的电池，例如，可再充电电池、不可再充电电池、碱性电池、锂离子电池、镍金属氢化物电池、镍镉电池、铅酸电池、锂离子聚合物电池等。在一些实施例中，电源可以包括太阳能板和电池。太阳能板可以被配置为将太阳能转换成可以被存储在电池中的电。电源240可以包括用于提供电力以驱动包括在UAV 100中的推进组件的任何其他合适的装置。电源240可以安装在UAV 100的主体10上。在一些实施例中，电源240可以可拆卸地安装在UAV 100上，并且可以被拆卸以便更换或维修。
图4是旋转雷达195的分解图。旋转雷达195可以包括盖405。尽管盖405被示出为具有基本圆柱形的形状，但是盖405可以包括其他合适的形状。旋转雷达195可以包括安装在支撑框架上的信号收发器410(也称为雷达元件410)。雷达元件410可以包括发射器和接收器中的至少一个。发射器可以被配置为在预定方向上发射雷达波，该雷达波可以被物体反射并且被包括在雷达元件410中的接收器接收。雷达波可以具有可以与角度相关联的波瓣。例如，雷达波可以具有跨度为约9度的波瓣。雷达元件410可以被定位或定向为面向一定方向，并且可以在波瓣内沿该方向扫描环境(例如，扫描围绕该方向的约9度的空间)。
旋转雷达195可以包括电动马达411，电动马达411包括与雷达元件410的支撑框架耦合的马达板415。电动马达411还可以包括马达线圈420和旋转轴425。马达板415可以安装在马达线圈420上方以覆盖马达线圈420。马达线圈420可以安装在旋转轴425上。当旋转轴425和马达线圈420旋转时，马达板415也旋转，从而使雷达元件410的支撑框架旋转。因此，雷达元件410可以旋转0至360度以面向不同的方向。当雷达元件410面向一定方向(例如，5度方向)时，雷达元件410可以沿该方向发射雷达波以沿该方向检测物体。
旋转雷达195可以包括光栅组件428，该光栅组件428被配置为保持用于确定雷达元件410的位置或朝向的光栅盘。旋转雷达195可以包括用于支撑光栅组件428的主框架430。旋转雷达195可以包括与主框架430耦合的支撑支架435。旋转雷达195可以包括被配置为支撑霍尔磁体(Hall magnet)的霍尔磁体支撑框架440。旋转雷达195可以包括电控制板445。电控制板445可以包括各种电路、装置、电元件，用以控制旋转雷达195的操作。旋转雷达195可以包括被配置为与外部装置通信的通信装置450。旋转雷达195可以包括防水硅酮密封件455。旋转雷达195可以包括后盖460。
图5是旋转雷达195的内部结构的剖视图。雷达元件410可以包括安装在支撑框架510上的一个或多个雷达天线505。天线505中的至少一个可以用作发射器，并且天线505中的至少一个可以用作接收器。支撑框架510可以安装在马达板415上，马达板415是电动马达411的一部分。电动马达411可以使马达板415旋转。支撑框架510可以与马达板415一起旋转以将雷达天线505定位成面向不同的方向。当雷达天线505旋转以面向指定方向时，发射器可以沿指定方向发射雷达波。在一些实施例中，雷达波可以具有围绕指定方向具有跨度角(例如，9度)的波瓣。波瓣的跨度角指示雷达波在指定方向上扫描的空间的大小。
光栅组件428可以包括光栅盘515和光电传感器520。光栅盘515可以耦合至马达板415，并且可以与马达板415和雷达元件410的支撑框架510一起旋转。光栅盘515的一部分可以设置在光电传感器520的光发射器和光接收器之间的狭窄空间中。光电传感器520可以基于光栅盘515的布置在光电传感器520的狭窄空间中的那部分来确定雷达元件410的位置或朝向。
图6示出了示例光栅盘515。光栅盘515包括由沿圆周分布的多个中空槽分离的多个刻度605。在一些实施例中，光栅盘515可以包括对应于360度的600个刻度。在其他实施例中，可以包括其他合适数目的刻度。附图标记610指示初始位置(例如，对应于0度的位置)。
图7是光栅盘515和光电传感器520的底视图。光电传感器520可以从光发射器发射光，该光可以由与光发射器相对设置的光接收器接收。在光发射器和光接收器之间可以存在狭窄空间或间隙。当光栅盘515旋转以将刻度定位在间隙中，从而定位在光的行进路径中时，该刻度可以改变在光接收器处接收到的光的性质。在一些实施例中，在接收器侧的光的性质变化可以触发雷达元件410发射雷达波，以在与刻度的度相对应的方向上扫描区域。
图8是包括光栅盘515和光电传感器520在内的结构的侧视图。如图8所示，光栅盘515可以由基座805支撑。随着光栅盘515旋转，光栅盘515的一部分被设置在光电传感器520的第一部分521和第二部分522之间的狭窄空间中。光发射器和光接收器可以分别设置在第一部分521和第二部分522处。本领域普通技术人员可以理解光栅盘515和光电传感器520的组合的操作原理。因此，详细描述了光栅盘515和光电传感器520的操作原理。
图9是示出用于检测雷达波偏移和/或用于补偿(或校正)偏移的方法的流程图。在一些实施例中，方法900可以由UAV 100中包括的处理器或控制器执行。例如，方法900可以由飞行控制装置220(也可以称为控制器220)中包括的处理器执行。在一些实施例中，方法900可以由旋转雷达195(例如，旋转雷达195中包括的处理器或控制器)执行。在一些实施例中，方法900可以由遥控装置执行，该遥控装置与UAV 100通信地耦合并且被配置为控制UAV100的飞行和其他操作。可以执行方法900以检测和/或校正由旋转雷达195的安装位置和/或朝向的偏差而引起的雷达波偏移，该偏差可能由不适当的安装和/或振动引起。
例如，在操作期间，旋转雷达195的位置和/或朝向可能漂移或偏离原始安装位置和/或朝向，这可能导致雷达波偏移。雷达波偏移是指假定发射雷达波以检测物体的方向(或角度)与发射雷达波以检测物体的实际方向(或角度)之间的差值。在一些实施例中，当旋转雷达195最初被安装到UAV 100时，旋转雷达195的朝向和位置可以被校准，使得当雷达元件410被旋转以在水平面中面向UAV 100的前向(或移动)方向时，雷达元件410的朝向对应于光栅盘515的0度。在旋转雷达195已经使用了一段时间之后，旋转雷达195的安装可能会失准(lose)，从而导致旋转雷达195的位置和/或朝向偏离校准后的位置和/或朝向。在一些情况下，旋转雷达195可以从UAV 100拆卸(例如，用于维修)并且重新安装到UAV 100上，旋转雷达195的安装位置和/或朝向可能不同于在旋转雷达195首先被安装和校准时旋转雷达195的安装位置和/或朝向。结果，在期望的雷达波发射方向与光栅盘515上的刻度所指示的度之间的对应关系中可能存在误差。例如，在校准之后，图1所示的水平前向方向可以对应于光栅盘515上的0度。当将旋转雷达195从UAV 100拆卸并且然后重新安装到UAV 100上时，光栅盘515上的0度可能不对应于UAV 100的水平前向方向。而是，光栅盘515上的5度刻度可以对应于UAV 100的水平前向方向。发生这种情况时，雷达波的方向存在5度的偏差或偏移。
所公开的方法可以通过将所获取的雷达信号或数据与当旋转雷达195被校准时先前获取的雷达信号或数据进行比较来检测雷达波的偏移。可以从每组雷达信号或数据中导出参数。可以将这些参数相互比较以确定是否存在雷达波偏移，该雷达波偏移是由于例如由旋转雷达195的安装位置和/或朝向的偏差引起的误差而导致的。当存在雷达波偏移时，所公开的方法可以通过调整障碍物检测角度来补偿或校正雷达波偏移。
方法900可以包括：接收由雷达基于由可移动装置的构件反射的雷达信号而获取的第一测量数据(步骤905)。在一些实施例中，可移动装置可以是UAV 100，并且构件可以包括UAV 100的一个或多个支臂或支臂的分支。在一些实施例中，构件可以包括UAV 100的其他固定的结构性部件。例如，如图1所示，旋转雷达195安装到支撑腿185。在不考虑诸如支撑腿185的变形之类的其他因素的情况下，UAV 100的支臂与旋转雷达195之间的相对位置(或距离)是固定的。当旋转雷达195旋转从而以360度扫描环境时，雷达波可以被UAV 100的至少一些支臂(例如，图1中所示的支臂101和102)反射回去。当旋转雷达195的位置和/或朝向没有由于例如安装不当而改变时，旋转雷达195基于支臂反射回的雷达信号而获取的测量数据不会改变(或不会显著改变)。当旋转雷达195的位置和/或朝向由于例如旋转雷达195的不正确安装而改变时，UAV 100的支臂与旋转雷达195之间的相对位置(或距离)已经改变。因此，当相同的雷达信号从支臂反射回来时，在旋转雷达195的位置和/或朝向改变之前所获得的测量数据可能不同于在旋转雷达195的位置和/或朝向改变之后所获得的测量数据。在一些实施例中，在旋转雷达195已经偏离或偏移其原始的校准后的安装位置和/或朝向之后，旋转雷达195可以基于由一些支臂反射回来的雷达信号来生成第一测量数据。在一些实施例中，飞行控制装置220可以从旋转雷达195接收第一测量数据。
方法900可以包括：基于第一测量数据来计算角度(步骤910)。可以基于第一测量数据来确定性质或参数。该性质或参数可以包括通过使用线性回归模型对第一测量数据进行曲线拟合而确定的斜率或角度。在一些实施例中，飞行控制装置220可以基于第一测量数据来计算斜率或角度。
方法900可以包括：将角度与预定参考角度进行比较以获得差值(步骤915)。在一些实施例中，预定参考角度可以是通过对先前在安装和校准旋转雷达195时(即，在不存在雷达波偏移时)获取的测量数据进行线性拟合而确定的角度。例如，在旋转雷达195被安装和校准之后，旋转雷达195可以基于由一些支臂(与生成第一测量数据相关联的支臂相同的支臂)反射回来的信号来获取测量数据。在一些实施例中，可以将线性拟合应用于测量数据以确定可以用作预定参考角度的斜率或角度。当不当安装或其他原因导致旋转雷达195的雷达波偏移时，基于第一测量数据确定的角度可能不同于在校准旋转雷达195时确定的预定参考角度。
将基于第一测量数据计算的角度与预定参考角度进行比较产生角度的差值，其中第一测量数据是在旋转雷达195具有由例如不当安装引起的雷达波偏移时获取的。方法900可以包括：基于该差值来调整雷达的障碍物检测角度(步骤920)。例如，当该差值很小(例如，小于阈值)时，可能不需要调整旋转雷达195的障碍物检测角度。当该差值大于预定阈值(例如，4度)时，可以基于该差值来调整旋转雷达195的障碍物检测角度。例如，当障碍物检测角度是与UAV 100的水平前向方向(例如，水平面中的移动方向)相对应的0度时，并且当基于第一测量数据计算的角度与预定参考角度之间的差值为10度时，障碍物检测角度可以被调整10度。在一些实施例中，雷达元件410可以从其0度位置旋转10度，以到达10度位置，并且雷达元件410可以面向新的方向来发射雷达波。
方法900可以包括：使雷达以调整后的障碍物检测角度来扫描环境(步骤925)。例如，旋转雷达195可以以调整后的障碍物检测角度(例如，以10度方向而不是0度方向)来扫描UAV 100周围的环境。
下面将参考图10A、图10B、图11A、图11B、图12和图13来描述方法900的示例。图10A示出了俯仰角为0度时的状态(例如，水平稳定状态)下的UAV 100的侧视图。图10B示出了俯仰角为非零时的状态(例如，水平倾斜状态)下的UAV 100的侧视图。在此，可以将障碍物检测角度假设为0度。因此，障碍物检测方向是水平前向方向(或水平面中的移动方向)，即，图10A所示的横滚轴线方向。图10A可以用来表示旋转雷达195已经被校准并且横滚轴线方向(或水平前向方向)对应于光栅盘515上的0度刻度的情况。当在UAV 100的姿态中存在非零俯仰角β时，如图10B所示(例如，当偏航轴线倾斜角度β时)，其等效于UAV 100具有零俯仰角但由于旋转雷达195的不当安装而导致光栅盘515上的0度已经旋转了β度的情况。因此，图10B可以用于表示旋转雷达195具有β度的雷达波偏移的情况，这可能是由旋转雷达195的不当安装或安置引起的或者是由着陆期间的振动或冲击引起的。
对应于图10A所示的情况，11A示出了当旋转雷达195被校准时(例如，当不存在雷达波偏移时)，旋转雷达195基于由UAV 100的某些支臂反射回来的雷达信号而获取的测量数据的曲线图。对应于图10B所示的情况，图11B示出了当旋转雷达195的安装位置和/或朝向存在某种误差值时，旋转雷达195基于由UAV 100的相同支臂反射回来的雷达信号而获取的测量数据的曲线图，旋转雷达195的安装位置和/或朝向存在某种误差值可能已经导致指定障碍物检测角度(或方向)已经旋转β度(例如，这可能已经导致雷达波偏移)。
图12示出了对图11A中绘制的测量数据的曲线拟合，该测量数据是在旋转雷达195被校准时(例如，在不存在雷达波偏移时)由旋转雷达195获取的。即，图12示出了对图11A中绘制的测量数据的曲线拟合。可以应用任何合适的线性回归模型来拟合测量数据。在图12所示的示例中，可以使用一次多项式模型来拟合测量数据。线性拟合线的斜率或角度可以被计算为-1.17°，其基本上为0°。-1.17°的角度可以用作参考角度。本领域普通技术人员可以理解，参考角度不需要为0°或接近0°。换句话说，用于确定参考角度的UAV 100的参考情况不需要是如图10A所示的水平稳定状态。
图13示出了对图11B中绘制的测量数据的曲线拟合，该测量数据是在存在雷达波偏移时由旋转雷达195获取的。测量数据可以利用线性拟合线来拟合。线性拟合线的斜率或角度可以被计算为28.73°，这不同于在旋转雷达195被校准时的参考斜率或角度-1.17°。28.73°的角度与-1.17°的角度之差值为29.9°，约为30°。这指示在图10B所示的情况下雷达波偏移为约30°。
在一些实施例中，在拟合测量数据之前，旋转雷达195的测量数据可以被转换成坐标系的坐标。测量数据可以表示旋转雷达195与UAV 100的反射回雷达信号的支臂之间的距离数据。该距离数据可以表示为L。可以将距离数据转换成图10B所示的X-Y笛卡尔坐标系中的坐标，该X-Y笛卡尔坐标系使用旋转雷达195的旋转中心作为原点，使用水平方向(例如，飞行方向或移动方向)作为X轴线，并使用向下指向的方向作为Y轴线。在一些实施例中，可以使用以下公式来将由旋转雷达195获取的距离数据转换成X-Y笛卡尔坐标系中的坐标：
Xi＝L*Sin((G0-Gi)/Z)
Yi＝L*Cos((G0-Gi)/Z)，
其中，G0表示与0度对应的光栅盘的刻度，并且Z是与光栅盘515的第i个刻度Gi的刻度相对应的角度值(度)。
如上所述，可以使用任何合适的线性回归模型来拟合(现在由X-Y笛卡尔坐标系中的Xi和Yi表示的)测量数据。下列公式可以用于计算一次多项式曲线拟合公式中的参数k和b：y＝k*x+b，其中
Figure BDA0002626828650000211
Figure BDA0002626828650000212
支臂相对于旋转雷达195的安装位置的角度或斜率可以通过arcta n(k)确定，其中函数arctan()是反三角函数。
上述方法可以应用于当在安装后对旋转雷达195进行校准时由旋转雷达195获取的测量数据，以及当旋转雷达195已经使用了一段时间或已被拆卸并安装回UAV 100时(在这种情况下，旋转雷达195的位置和/或朝向可能会存在偏差值(因此雷达波可能会存在偏移))获取的测量数据。可以基于在旋转雷达195被校准时的测量数据来确定参考角度。参考角度可以被保存或存储在存储器中。可以基于在旋转雷达195的雷达波具有偏移时的测量数据来确定第一角度。可以将第一角度与参考角度进行比较。如果差值大于预定阈值差值，则可以指示存在需要补偿或校正的雷达波偏移。为了补偿雷达波偏移，在一些实施例中，可以调整旋转雷达195。可以基于该差值来调整障碍物检测角度(例如，雷达元件410的期望的扫描方向)。例如，如果该差值是5度，并且如果障碍物检测角度是与光栅盘515中的0度相对应的水平前向方向，则可以将障碍物检测角度调整5度。在一些实施例中，雷达元件410可以被物理旋转5度(顺时针或逆时针)以到达与光栅盘515上的5度刻度相对应的新位置(或雷达元件410的面向方向)。5度刻度可以对应于调整后的障碍物检测角度。旋转雷达195可以以调整后的障碍物检测角度来扫描环境。例如，旋转雷达195可以在5度方向而不是原始的0度方向上扫描以检测障碍物。
在一些实施例中，不是基于差值来物理地调整雷达元件410的障碍物检测角度(例如，不是将雷达元件410旋转5度并且使用该新位置作为障碍物检测角度)，而是可以使用其他方法来补偿雷达波偏移。例如，当选择测量数据进行分析以检测障碍物时，可以考虑雷达波偏移。可以选择与光栅盘515上的调整后的角度相对应的测量数据进行分析以检测障碍物。例如，可以选择与5度相对应的测量数据来代替与0度相对应的测量数据。该方法的实施例在图14中示出。
图14是示出了用于检测雷达波偏移和/或用于补偿(或校正)偏移的方法1400的流程图。在一些实施例中，方法1400可以由UAV 100中包括的处理器或控制器执行。例如，方法1400可以由飞行控制装置220(也可以称为控制器220)中包括的处理器执行。在一些实施例中，方法1400可以由旋转雷达195(例如，旋转雷达195中包括的处理器或控制器)执行。在一些实施例中，方法1400可以由遥控装置执行，该遥控装置与UAV 100通信地耦合并且被配置为控制UAV 100的飞行和其他操作。可以执行方法1400以检测和/或校正由旋转雷达195的安装或安置位置和/或朝向的改变所引起的雷达波偏移。
方法1400可以包括：接收由雷达基于可移动装置的构件反射的雷达信号而获取的第一测量数据(步骤1405)；基于第一测量数据来计算角度(步骤1410)；以及将角度与预定参考角度进行比较以获得差值(步骤1415)。这些步骤与图9所示的步骤905至915基本相同。因此，对这些步骤的描述可以参考对步骤905、910和915的以上描述。
方法1400可以包括：基于指定障碍物检测角度和差值来确定雷达的调整后的障碍物检测角度(步骤1420)。例如，如果光栅盘515上的指定障碍物检测角度为0度(例如，与水平前向方向相对应)，则可以将指定障碍物检测角度与该差值相结合以产生调整后的障碍物检测角度。例如，当差值为5度时，调整后的障碍物检测角度可以为5度。因此，调整后的障碍物检测角度可以对应于光栅盘515上的5度刻度。不是物理地调整雷达元件410的面向方向(例如，光栅盘515上的角度)，而是方法1400可以包括：选择与环境有关的、由雷达获取的与调整后的障碍物检测角度相对应的第二测量数据(步骤1425)。当旋转雷达195旋转360度并扫描环境时，可以获得360度的测量数据。如果原始障碍物检测角度为0度，并且调整后的障碍物检测角度为5度，则方法1400可以包括选择与调整后的障碍物检测角度5度相对应的第二测量数据，并将所选择的用于分析以检测障碍物。
方法1400可以包括：基于第二测量数据来确定在指定障碍物检测角度中是否存在障碍物(步骤1430)。例如，处理器或控制器可以分析所选择的与5度方向或角度相对应的第二测量数据，并确定在该方向上是否存在障碍物。5度方向是由于雷达波偏移而导致的偏离0度的原始的指定障碍物检测角度的实际障碍物检测方向，雷达波偏移是例如由旋转雷达195的不当安装引起的。
因此，如图9和图14所示的方法所示，存在两种不同的方法来补偿雷达波偏移。第一种方法是当获取用于障碍物检测的测量数据时，物理地调整雷达元件410面向的方向(或物理地调整障碍物检测角度)。第二种方法是在旋转雷达195旋转360度时连续地扫描环境。当选择针对期望的障碍物检测方向(或角度)的数据时，可以选择与调整后的障碍物检测角度相对应的测量数据(将原始的指定障碍物检测角度与对应于雷达波偏移的角度差值相结合)来作为测量数据进行分析，以检测障碍。
除了不当安装之外，其他因素也可能导致雷达波偏移。UAV 100可以包括姿态传感器，例如惯性测量单元(“IMU”)、全球定位系统(“GPS”)传感器和罗盘，用以测量UAV 100的姿态信息。姿态信息可以包括俯仰角、横滚角和偏航角中的至少一项。旋转雷达195可以使用姿态信息来调整其障碍物检测角度。由于各种原因，例如温度和/或湿度变化，姿态传感器可能在与姿态传感器获取的姿态信息有关的测量数据中生成误差。例如，IMU可以测量30度的俯仰角，这与实际俯仰角相比可能具有5度的误差。所公开的方法可以检测由IMU输出的测量数据的误差。可以基于检测到的俯仰角(或任何其他姿态信息)的差值来调整旋转雷达195的障碍物检测角度。虽然IMU和俯仰角用于说明相关的方法，但是其他姿态传感器和其他姿态信息(例如，横滚角和/或偏航角)可以与IMU和俯仰角结合使用或作为IMU和俯仰角的替代方案。
图15是示出了用于检测雷达波偏移和/或用于补偿(或校正)偏移的方法1500的流程图。在一些实施例中，方法1500可以由UAV 100中包括的处理器或控制器执行。例如，方法1500可以由飞行控制装置220(也可以称为控制器220)中包括的处理器执行。在一些实施例中，方法1500可以由旋转雷达195(例如，旋转雷达195中包括的处理器或控制器)执行。在一些实施例中，方法1500可以由遥控装置执行，该遥控装置与UAV 100通信地耦合并且被配置为控制UAV 100的飞行和其他操作。可以执行方法1500以检测和/或校正由IMU中的误差引起的雷达波偏移。
方法1500可以包括：当无人飞行器在水平稳定状态下悬停时，从一个或多个姿态传感器获得与无人飞行器的姿态有关的测量数据(步骤1505)。例如，姿态传感器(例如IMU、GPS和罗盘)可以向处理器或控制器(其可以包括在飞行控制装置220或旋转雷达195中)输出与UAV 100的姿态有关的测量数据(用q1、q2、q3和q4表示)。处理器或控制器可以使用以下公式基于数据来计算姿态角(例如，横滚角α、俯仰角β和偏航角γ)：
Figure BDA0002626828650000241
在一些实施例中，测量数据还可以包括速度信息。UVA 100的速度可以由[vx，vy，vz]＝F(y1，y2，...，yn)表示，其中vx是x方向上的速率(例如，水平移动方向上的速率)，vy是y方向上的速率(例如，水平横向方向上的速率)，vz是竖直方向上的速率，并且yi是来自第i个姿态传感器的数据。UAV 100的速度的大小可以由
Figure BDA0002626828650000251
表示。处理器或控制器可以基于对速度V的大小进行监视来确定UAV100是否在水平稳定状态下悬停。例如，当处理器检测到在时间实例t0处V小于或等于预定速度值Vth时，处理器可以在下一时间段T中在多个预定时间实例处开始监视值V。如果在时间段T内的时间实例处测得的V的值全部小于或等于Vth，则处理器可以确定UAV 100正在水平稳定状态下悬停，并且可以保存从姿态传感器输出的姿态信息，以便以后在评估从姿态传感器输出的测量数据的误差时使用。如果在时间段T内，在连续的时间段T0(T0＜T)中，所监视的V的值大于Vth，则处理器可以确定UAV 100没有在水平稳定状态下悬停，并且可以不保存从姿态传感器输出的姿态信息。处理器可以重新开始监视V的值的过程，并重复以上过程以确定UAV 100是否在水平稳定状态下悬停。
方法1500可以包括：基于测量数据来计算与姿态有关的参数的平均值(步骤1510)。例如，基于确定UAV 100正在水平稳定状态下悬停，处理器可以基于保存的姿态信息来计算俯仰角β的平均值。处理器可以首先基于在时间段T内获得的第i个保存的姿态数据来计算俯仰角βi，然后使用以下公式来计算俯仰角β的平均值：
Figure BDA0002626828650000252
方法1500可以包括：将参数的平均值与第一预定阈值进行比较(步骤1515)。例如，处理器可以将平均俯仰角
Figure BDA0002626828650000253
与第一预定阈值β1进行比较。第一预定阈值β1可以是当UAV100正在水平稳定状态下悬停时的俯仰角的最大允许变化。如果平均俯仰角
Figure BDA0002626828650000254
小于或等于第一预定阈值β1，则处理器可以确定在从姿态传感器输出的测量数据不存在误差。如果平均俯仰角βk大于第一预定阈值β1，则处理器可以确定在从姿态传感器输出的测量数据中存在误差。
方法1500可以包括：当参数的平均值大于第一预定阈值时，将参数的平均值与参数的存储的平均值进行比较，以获得差值(步骤1520)。如果平均俯仰角
Figure BDA0002626828650000261
大于第一预定阈值β1，则处理器可以确定在从姿态传感器输出的测量数据中存在误差。处理器可以使用以下公式来将平均俯仰角
Figure BDA0002626828650000262
与先前确定的平均俯仰角
Figure BDA0002626828650000263
进行比较，以获得平均俯仰角的差值：
Figure BDA0002626828650000264
可以在最后评估姿态传感器输出的测量数据中是否存在误差时确定先前确定的平均俯仰角
Figure BDA0002626828650000265
并且可以将其先前存储在存储器中。
方法1500可以包括：将差值与第二预定阈值和第三预定阈值进行比较(步骤1525)。第二预定阈值可以由β2表示，并且第三预定阈值可以由β3表示。如果平均俯仰角的差值Δβ小于或等于第二预定阈值β2，则处理器可以确定不需要校正从姿态传感器输出的测量数据的误差。如果平均俯仰角的差值Δβ大于第二预定阈值β2，但小于或等于第三预定阈值β3，则处理器可以确定需要校正从姿态传感器输出的测量数据的误差。因此，方法1500可以包括：当差值大于第二预定阈值并且小于或等于第三预定阈值时，基于该差值来计算角度偏移(步骤1530)。例如，处理器可以基于以下公式来计算角度偏移(例如，障碍物检测角度偏移)：
Figure BDA0002626828650000266
其中，数目N是光栅盘515上的刻度的总数目，其可以是任何合适的数目。在一些实施例中，N可以是600、500、400等。
方法1500可以包括：基于角度偏移来调整雷达的障碍物检测角度(步骤1535)。在一些实施例中，处理器可以物理地调整雷达元件410的障碍物检测角度，使得雷达元件410与其原始的指定障碍物检测角度相比面向新角度。新角度可以是原始的指定障碍物检测角度和如上计算的角度偏移的组合。例如，处理器可以使雷达元件410旋转到新角度并根据新角度来扫描环境，以检测环境中的潜在的障碍物。
当平均俯仰角的差值Δβ大于第三预定阈值β3时，处理器可以向UAV 100的用户提供警报消息，以指示用户手动校准姿态传感器。这是因为UAV 100可能已经受到各种外部因素的影响，这些外部因素可能导致从姿态传感器输出的测量数据出现显著的偏差或误差。当用户执行对姿态传感器的手动校准时，用户可以将UAV 100放置在水平地面或地板上，或者可以在风影响很小(或没有风影响)的环境中控制UAV 100以一定高度在水平稳定状态下悬停。如上所述，处理器可以在预定时间段T内获取与UAV 100的姿态有关的测量数据，并且基于在时间段T内所获得的测量数据来计算平均俯仰角
Figure BDA0002626828650000271
处理器可以计算差值
Figure BDA0002626828650000272
并且用户可以基于差值Δβ来手动调整障碍物检测角度。例如，用户可以手动地将雷达元件410旋转到光栅盘515上的角度，该角度等于原始的指定障碍物检测角度和Δβ的组合。在执行校准之后，可以将
Figure BDA0002626828650000273
的值存储在存储器中，以便在下一次评估从姿态传感器输出的测量数据是否存在误差时使用。针对下一次评估，在上述公式中，
Figure BDA0002626828650000274
将替换
Figure BDA0002626828650000275
图16是示出了用于检测雷达波偏移和/或用于补偿(或校正)偏移的方法的流程图。在一些实施例中，方法1600可以由UAV 100中包括的处理器或控制器执行。例如，方法1600可以由飞行控制装置220(也可以称为控制器220)中包括的处理器执行。在一些实施例中，方法1600可以由旋转雷达195执行，例如旋转雷达195中包括的处理器或控制器。在一些实施例中，方法1600可以由遥控装置执行，该遥控装置与UAV 100通信地耦合并且被配置为控制UAV 100的飞行和其他操作。可以执行方法1600以检测和/或校正由旋转雷达195的位置和/或朝向的偏差所引起的雷达波偏移，该旋转雷达195的位置和/或朝向的偏差是由于不当安装或振动引起的。还可以执行方法1600以检测和/或校正由任何其他原因(例如，从姿态传感器输出的测量数据的误差)引起的雷达波偏移。
方法1600可以包括：随着雷达旋转360度并扫描环境，记录第一测量数据(步骤1605)。例如，旋转雷达195可以旋转360度并且以0至360度中的每度来连续地记录测量数据。在一些实施例中，第一测量数据可以由旋转雷达195基于UAV 100的一些支臂反射回来的雷达信号来获取，并且可以包括反映UAV 100的支臂与旋转雷达195之间的距离的距离数据。示例测量数据在图11B中示出。
方法1600还可以包括：基于第一测量数据来确定与雷达波有关的角度的偏移(步骤1610)。可以使用任何上述方法来确定角度的偏移，该角度可以是障碍物检测角度。例如，如上所述，线性回归曲线拟合可以用于拟合第一测量数据以获得角度。可以将该角度与预定参考角度(例如，在将旋转雷达195安装到UAV 100上之后已经对旋转雷达195进行校准时计算的角度)进行比较，以确定角度的差值或偏移。偏移可以表示雷达波偏移(例如，雷达波的发射方向或角度的偏差)。
方法1600可以包括：针对每个指定障碍物检测角度，基于指定障碍物检测角度和偏移来计算调整后的障碍物检测角度(步骤1615)。在一些实施例中，处理器可以通过将原始的指定障碍物检测角度与角度的偏移相结合来确定调整后的障碍物检测角度。例如，当原始的指定障碍物检测角度为0度并且偏移为5度时，可以将原始的指定障碍物检测角度调整5度，以达到调整后的障碍物检测角度。
方法1600可以包括：从第一测量数据中选择与调整后的障碍物检测角度相对应的数据来作为针对指定障碍物检测角度的数据(步骤1620)。在调整后的障碍物检测角度被确定之后，处理器可以不对雷达元件410的障碍物检测角度进行物理调整。而是，因为已经获得了360度的测量数据，所以处理器可以选择与调整后的障碍物检测角度相对应的数据，并使用所选择的数据，就如同所选择的数据是针对原始的指定障碍物检测角度的测量数据一样。例如，处理器可以选择与距0度位置(原始的指定障碍物检测角度)5度的角度相对应的数据，并将所选择的数据用于检测潜在的障碍物的目的。处理器可以分析所选择的数据以检测在原始的指定障碍物检测角度或方向中在环境中是否存在障碍物。
图17是示出了用于检测雷达波偏移和/或用于补偿(或校正)偏移的方法的流程图。在一些实施例中，方法1700可以由UAV 100中包括的处理器或控制器执行。例如，方法1700可以由飞行控制装置220(也可以称为控制器220)中包括的处理器执行。在一些实施例中，方法1700可以由旋转雷达195执行，例如旋转雷达195中包括的处理器或控制器。在一些实施例中，方法1700可以由遥控装置执行，该遥控装置与UAV 100通信地耦合并且被配置为控制UAV 100的飞行和其他操作。可以执行方法1700以检测和/或校正由旋转雷达195的位置和/或朝向的偏差所引起的雷达波偏移，该旋转雷达195的位置和/或朝向的偏差是由于不当安装或振动引起的。还可以执行方法1700以检测和/或校正由任何其他原因(例如，从姿态传感器输出的测量数据的误差)引起的雷达波偏移。
方法1700可以包括：获得雷达的指定扫描角度(步骤1705)。例如，处理器可以获得雷达扫描角度，即，雷达元件410所面向以扫描诸如障碍物之类的潜在物体的方向。在一些实施例中，可以从用户输入指定扫描角度。在一些实施例中，可以从远程控制装置获得指定扫描角度。在一些实施例中，可以从飞行控制装置220获得指定扫描角度。
方法1700可以包括：确定与雷达波有关的角度的偏移(步骤1710)。可以使用任何上述方法来确定角度的偏移，该角度可以是障碍物检测角度。例如，如上所述，线性回归曲线拟合可以用于拟合第一测量数据以获得该角度。可以将该角度与预定参考角度(例如，在将旋转雷达195安装到UAV 100上之后已经对旋转雷达195进行校准时计算的角度)进行比较，以确定角度的差值或偏移。偏移可以表示雷达波偏移(例如，雷达波的发射方向或角度的偏差)。
方法1700可以包括：基于指定扫描角度和偏移来计算调整后的扫描角度(步骤1715)。在一些实施例中，处理器可以通过将原始的指定扫描角度与角度的偏移相结合来确定调整后的扫描角度。例如，当原始的扫描角度为0度并且偏移为5度时，可以将原始的指定扫描角度调整5度，以达到调整后的扫描角度。
方法1700可以包括：将雷达定位到调整后的扫描角度，并以调整后的扫描角度来扫描环境(步骤1720)。例如，处理器可以指示电动马达411旋转，从而使雷达元件410从原始的指定扫描角度(或方向)旋转到调整后的扫描角度(或方向)。处理器可以使雷达元件410以调整后的扫描角度来扫描环境。处理器可以分析由旋转雷达915以调整后的扫描角度所获得的测量数据，以确定在环境中是否存在障碍物或物体。
根据本公开，可以使用由旋转雷达195基于由UAV 100的一个或多个支臂反射回来的雷达信号而获取的测量数据来检测旋转雷达195的安装的偏差。可以将线性曲线拟合应用于测量数据以确定斜率。将斜率与预定斜率进行比较可以指示旋转雷达195的位置和/或朝向是否由于例如不当安装或振动而改变。斜率的差值可以用于调整旋转雷达195的障碍物检测角度。同样根据本公开，当UAV 100在水平稳定状态下悬停时，可以从诸如IMU之类的姿态传感器获得姿态信息，以检测从IMU输出的数据是否存在误差。检测到的误差可以用于调整旋转雷达195的障碍物检测角度。在一些实施例中，本公开使用计算机软件来实现对雷达波偏移的自动检测和补偿或校正，从而提高检测和校正的准确性。
所公开的方法的变型可以用于检测由例如不当安装引起的旋转雷达195的位置和/或朝向的变化。例如，在以上实施例中，基于旋转雷达195与UAV 100的构件(例如一个或多个支臂)之间的相对位置(或距离)来检测该变化。备选地，可以基于旋转雷达195与地面(例如，水平地面)之间的斜率来检测该变化。如以上结合图11B和图13所讨论的，可以以与用于计算支臂和旋转雷达195之间的斜率的方法类似的方式来计算斜率的值。然而，在某些情况下，可能很难找到水平地面，并且波浪状地面可能会影响检测结果。
所公开的方法的变型可以用于检测诸如IMU之类的姿态传感器的输出数据的误差。例如，可以添加多个IMU传感器或其他姿态传感器以增加姿态传感器的数目。姿态传感器的数目的增加可以增加测量UAV 100的姿态信息的准确性。然而，系统的成本和复杂性也可能增加。
图18是示出了用于对测距传感器进行自动校准的方法1800的流程图。方法1800可以由包括在测距传感器中的控制器来执行。测距传感器可以包括微波雷达、激光雷达、视觉传感器(例如立体视觉传感器)或超声传感器中的至少一种，包括旋转雷达195。控制器的实施例可以是在旋转雷达195中包括的处理器。在一些实施例中，测距传感器被配置为：通过旋转方法(例如，以上结合旋转雷达195讨论的旋转方法)来检测检测目标。测距传感器的旋转角度可以大于、等于或小于360度。测距传感器可以被配置为连续旋转或间歇性地旋转。
方法1800包括：使用可移动平台的一个或多个构件作为检测目标，通过测距传感器来获得测量数据，其中，测距传感器安装在可移动平台上(步骤1805)。可移动平台可以包括无人飞行器和自主驾驶载具(包括上述UAV)中的至少一者。在一些实施例中，一个或多个构件可以包括以下中的至少一项：无人飞行器的支臂、无人飞行器的着陆架、无人飞行器的通信天线、以及无人飞行器的定位系统的天线。在一些实施例中，与检测目标有关的测量数据包括一个或多个构件相对于测距传感器的倾斜角度。测距传感器可以包括：信号收发器，被配置为获得与检测目标有关的测量数据；以及控制器，与信号收发器电耦合。方法1800可以由在测距传感器中包括的控制器来执行。可移动平台可以包括主体和安装在该主体上的测距传感器。
在一些实施例中，使用可移动平台的一个或多个构件作为检测目标来获得测量数据包括：处理由一个或多个构件反射的信号。在一些实施例中，处理信号包括以下中的至少一项：获得时域数据信号，以及直接处理时域数据信号，使用窗口来处理时域数据信号，使用频率变换来处理时域数据信号，或使用恒定误报率(CFAR)检测来处理时域数据信号。
在一些实施例中，测量数据包括观察角或观察距离中的至少一个。观察角可以是当测距传感器在对检测目标进行检测时接收到信号时的角度。观察角可以包括方位角或俯仰角中的至少一项。在一些实施例中，俯仰角是由测距传感器发射的信号相对于测距传感器的旋转轴线，在旋转轴线垂直的方向上的倾斜角度。在一些实施例中，方位角是由测距传感器发射的信号相对于测距传感器的旋转轴线，在旋转轴线平行的方向上的倾斜角度。在一些实施例中，观察距离包括在检测目标与测距传感器之间的直线距离。
方法1800还包括：基于测量数据来确定与可移动平台的一个或多个构件有关的检测信息(步骤1810)。检测信息可以包括几何尺寸信息和位置信息中的至少一项。在一些实施例中，检测信息包括以下中的至少一项：一个或多个构件相对于测距传感器的方位角、一个或多个构件相对于测距传感器的倾斜角度、一个或多个构件相对于测距传感器的坐标、一个或多个构件的长度、一个或多个构件的高度、一个或多个构件的宽度、或一个或多个构件的形状。在一些实施例中，基于与可移动平台的一个或多个构件上的检测点相对应的观察距离和测距传感器的旋转角度来确定检测信息。在一些实施例中，检测信息包括一个或多个构件相对于测距传感器的倾斜角度。在一些实施例中，基于一个或多个构件上的检测点的位置信息来确定倾斜角度。在一些实施例中，基于与检测点相对应的观察距离和测距传感器的旋转角度来确定笛卡尔坐标系中的位置信息。在一些实施例中，基于位置信息的线性曲线拟合来确定一个或多个构件的倾斜角度。
方法1800还包括：基于检测信息来确定是否需要校准测距传感器(步骤1815)。在一些实施例中，当确定需要校准测距传感器时，控制器被配置为基于检测信息来校准测距传感器用来检测检测目标的观察角。在一些实施例中，控制器被配置为：基于校准后的旋转角度来选择对应的测量数据，其中，测量数据与旋转角度一一对应。控制器还可以被配置为：基于所选择的测量数据来计算针对检测目标的校准后的检测信息。在一些实施例中，测距传感器被配置为基于校准后的旋转角度来发射检测信号。
图19是示出了用于对测距传感器进行自动校准的另一方法的流程图。方法1900可以由测距传感器的控制器来执行。方法1900可以包括：获得被配置为携带测距传感器的可移动平台的姿态信息(步骤1905)。方法1900还可以包括：基于姿态信息来确定是否校准测距传感器用于检测物体的观察角(步骤1910)。在一些实施例中，当可移动平台处于预定状态时获得姿态信息。在一些实施例中，预定状态是可移动平台的稳定状态。在一些实施例中，在稳定状态下，可移动平台被配置为以恒定速率移动。在一些实施例中，在稳定状态下，可移动平台被配置为以恒定速率沿直线移动。在一些实施例中，姿态信息包括俯仰角、横滚角或偏航角中的至少一项。在一些实施例中，可移动平台是无人飞行器，并且姿态信息包括俯仰角。在一些实施例中，控制器被配置为：当可移动平台处于预定状态时，基于多个时间实例处的多个平均姿态信息之间的差值来确定是否校准测距传感器用于检测物体的观察角。在一些实施例中，控制器被配置为：当可移动平台处于预定状态时，基于当前姿态信息来确定是否校准测距传感器用于检测物体的观察角。在一些实施例中，控制器被配置为：当可移动平台处于预定状态时，基于多个时间实例处的多个平均姿态信息之间的差值来校准测距传感器用于检测物体的观察角。在一些实施例中，控制器被配置为：当可移动平台处于预定状态时，基于当前姿态信息与参考信息之间的差值来校准测距传感器用于检测物体的观察角。
尽管本文已经示出和描述了本公开的实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施例仅以示例的方式提供。在不脱离本公开的情况下，本领域技术人员将会想到许多变化、改变和备选方式。应当理解，在实施本公开时可以采用本文所述的本发明的实施例的各种备选方案。以下权利要求旨在定义本发明的范围，并且这些权利要求及其等同物的范围内的方法和结构由此被涵盖。

Claims (93)

1.一种方法，包括：
接收由雷达基于可移动装置的构件反射的雷达信号而获取的第一测量数据；
基于所述第一测量数据来计算角度；
比较所述角度与预定参考角度以获得差值；
基于所述差值来调整所述雷达的障碍物检测角度；以及
使所述雷达以调整后的障碍物检测角度来扫描环境。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可移动装置是无人飞行器，并且所述构件是所述无人飞行器的至少一个支臂，并且所述第一测量数据是由所述雷达基于所述至少一个支臂反射的雷达信号而获取的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一测量数据包括所述构件相对于所述雷达的距离数据。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
将所述距离数据转换为笛卡尔坐标系中的坐标数据，所述笛卡尔坐标系的原点位于所述雷达的旋转中心处、x轴线沿着所述可移动装置的移动方向，并且y轴线沿着与所述x轴线垂直的向下指向的方向。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，基于所述第一测量数据来计算所述角度包括：
使用线性回归模型来拟合所述第一测量数据；以及
基于通过拟合所述第一测量数据而生成的参数来计算所述角度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述线性回归模型包括一次多项式模型，并且所述参数是所述一次多项式模型的斜率。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在接收所述第一测量数据之前，所述方法还包括：
接收由所述雷达基于所述可移动装置的所述构件反射的雷达信号而获取的第二测量数据；以及
基于所述第二测量数据来计算所述预定参考角度。
8.一种方法，包括：
接收由雷达基于可移动装置的构件反射的雷达信号而获取的第一测量数据；
基于所述第一测量数据来计算角度；
比较所述角度与预定参考角度以获得差值；
基于指定障碍物检测角度和所述差值来确定所述雷达的调整后的障碍物检测角度；
选择与环境有关的、由所述雷达获取的与所述调整后的障碍物检测角度相对应的第二测量数据；以及
基于所述第二测量数据来确定在所述指定障碍物检测角度中是否存在障碍物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述可移动装置是无人飞行器，所述构件是所述无人飞行器的至少一个支臂，并且所述第一测量数据是由所述雷达基于所述至少一个支臂反射的雷达信号而获取的。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一测量数据包括所述构件相对于所述雷达的距离数据。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
将所述距离数据转换为笛卡尔坐标系中的坐标数据，所述笛卡尔坐标系的原点位于所述雷达的旋转中心处、x轴线沿着所述可移动装置的移动方向，并且y轴线沿着与所述x轴线垂直的向下指向的方向。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，基于所述第一测量数据来计算所述角度包括：
使用线性回归模型来拟合所述第一测量数据；以及
基于通过拟合所述第一测量数据而生成的参数来计算所述角度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述线性回归模型包括一次多项式模型，并且所述参数是所述一次多项式模型的斜率。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，在接收所述第一测量数据之前，所述方法还包括：
接收由所述雷达基于所述可移动装置的所述构件反射的雷达信号而获取的第二测量数据；以及
基于所述第二测量数据来计算所述预定参考角度。
15.一种方法，包括：
当无人飞行器在水平稳定状态下悬停时，从一个或多个姿态传感器获得与所述无人飞行器的姿态有关的测量数据；
基于所述测量数据来计算与所述姿态有关的参数的平均值；
将所述参数的平均值与第一预定阈值进行比较；
当所述参数的平均值大于所述第一预定阈值时，将所述参数的平均值与所述参数的存储的平均值进行比较，以获得差值；
将所述差值与第二预定阈值和第三预定阈值进行比较；
当所述差值大于所述第二预定阈值并且小于或等于所述第三预定阈值时，基于所述差值来计算角度偏移；以及
基于所述角度偏移来调整雷达的障碍物检测角度。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：基于所述无人飞行器的速度来确定所述无人飞行器是否在水平稳定状态下悬停。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，基于所述无人飞行器的速度来确定所述无人飞行器是否在水平稳定状态下悬停包括：
将在预定时间段内的不同时间实例处测得的速度值与速度阈值进行比较；以及
当在不同时间实例处测得的速度值全部小于或等于所述速度阈值时，确定所述无人飞行器在水平稳定状态下悬停。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括：当所述差值大于所述第三预定阈值时，警告所述无人飞行器的用户。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述参数是所述无人飞行器的俯仰角。
20.一种方法，包括：
随着雷达旋转360度并扫描环境，记录第一测量数据；
基于所述第一测量数据来确定与雷达波有关的角度的偏移；
针对每个指定障碍物检测角度，基于所述指定障碍物检测角度和所述偏移来计算调整后的障碍物检测角度；以及
从所述第一测量数据中选择与所述调整后的障碍物检测角度相对应的数据来作为针对所述指定障碍物检测角度的数据。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，确定与雷达波有关的角度的偏移包括：
接收由雷达基于无人飞行器的构件反射的雷达信号而获取的第二测量数据，所述雷达安装在所述无人飞行器上；
基于所述第二测量数据来计算第一角度；
将所述第一角度与预定参考角度进行比较以获得差值；以及
当所述差值大于预定阈值时，基于所述差值来确定与所述雷达波有关的角度的偏移。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述构件是所述无人飞行器的至少一个支臂，并且所述第二测量数据是由所述雷达基于所述至少一个支臂反射的雷达信号而获取的。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第二测量数据包括所述构件相对于所述雷达的距离数据。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括：
将所述距离数据转换为笛卡尔坐标系中的坐标数据，所述笛卡尔坐标系的原点位于所述雷达的旋转中心处、x轴线沿着所述无人飞行器的移动方向，并且y轴线沿着与所述x轴线垂直的向下指向的方向。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，基于所述第二测量数据来计算所述第一角度包括：
使用线性回归模型来拟合所述第二测量数据；以及
基于通过拟合所述第二测量数据而生成的参数来计算所述第一角度。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述线性回归模型包括一次多项式模型，并且所述参数是所述一次多项式模型的斜率。
27.根据权利要求21所述的方法，其中，在接收所述第二测量数据之前，所述方法还包括：
接收由所述雷达基于所述无人飞行器的所述构件反射的雷达信号而获取的第三测量数据；以及
基于所述第三测量数据来计算所述预定参考角度。
28.根据权利要求20所述的方法，其中，确定与雷达波有关的角度的偏移包括：
当无人飞行器在水平稳定状态下悬停时，从一个或多个姿态传感器获得与所述无人飞行器的姿态有关的第二测量数据，其中，所述雷达被安装到所述无人飞行器；
基于所述第二测量数据来计算与所述姿态有关的参数的平均值；
将所述参数的平均值与第一预定阈值进行比较；
当所述参数的平均值大于所述第一预定阈值时，将所述参数的平均值与所述参数的存储的平均值进行比较，以获得差值；
将所述差值与第二预定阈值和第三预定阈值进行比较；以及
当所述差值大于所述第二预定阈值并且小于或等于所述第三预定阈值时，基于所述差值来计算与所述雷达波有关的角度的偏移。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括：基于与所述雷达波有关的角度的偏移来调整所述雷达的障碍物检测角度。
30.根据权利要求28所述的方法，还包括：基于所述无人飞行器的速度来确定所述无人飞行器是否在水平稳定状态下悬停。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，基于所述无人飞行器的速度来确定所述无人飞行器是否在水平稳定状态下悬停包括：
将在预定时间段内的不同时间实例处测得的速度值与速度阈值进行比较；以及
当在不同时间实例处测得的速度值全部小于或等于所述速度阈值时，确定所述无人飞行器在水平稳定状态下悬停。
32.根据权利要求28所述的方法，其中，所述参数是所述无人飞行器的俯仰角。
33.一种方法，包括：
获得雷达的指定扫描角度；
确定与雷达波有关的角度的偏移；
基于指定扫描角度和所述偏移来计算调整后的扫描角度；以及
将所述雷达定位到所述调整后的扫描角度，并以所述调整后的扫描角度来扫描环境。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，确定与雷达波有关的角度的偏移包括：
接收由所述雷达基于无人飞行器的构件反射的雷达信号而获取的第一测量数据，所述雷达安装在所述无人飞行器上；
基于所述第一测量数据来计算第一角度；
将所述第一角度与预定参考角度进行比较以获得差值；以及
当所述差值大于预定阈值时，基于所述差值来确定与所述雷达波有关的角度的偏移。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述构件是所述无人飞行器的至少一个支臂，并且所述第一测量数据是由所述雷达基于所述至少一个支臂反射的雷达信号而获取的。
36.根据权利要求34所述的方法，其中，所述第一测量数据包括所述构件相对于所述雷达的距离数据。
37.根据权利要求36所述的方法，还包括：
将所述距离数据转换为笛卡尔坐标系中的坐标数据，所述笛卡尔坐标系的原点位于所述雷达的旋转中心处、x轴线沿着所述无人飞行器的移动方向，并且y轴线沿着与所述x轴线垂直的向下指向的方向。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，基于所述第一测量数据来计算所述第一角度包括：
使用线性回归模型来拟合所述第一测量数据；以及
基于通过拟合所述第一测量数据而生成的参数来计算所述第一角度。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述线性回归模型包括一次多项式模型，并且所述参数是所述一次多项式模型的斜率。
40.根据权利要求34所述的方法，其中，在接收所述第一测量数据之前，所述方法还包括：
接收由所述雷达基于所述无人飞行器的所述构件反射的雷达信号而获取的第二测量数据；以及
基于所述第二测量数据来计算所述预定参考角度。
41.根据权利要求33所述的方法，其中，确定与雷达波有关的角度的偏移包括：
当无人飞行器在水平稳定状态下悬停时，从一个或多个姿态传感器获得与所述无人飞行器的姿态有关的第一测量数据，其中，所述雷达被安装到所述无人飞行器；
基于所述第一测量数据来计算与所述姿态有关的参数的平均值；
将所述参数的平均值与第一预定阈值进行比较；
当所述参数的平均值大于所述第一预定阈值时，将所述参数的平均值与所述参数的存储的平均值进行比较，以获得差值；
将所述差值与第二预定阈值和第三预定阈值进行比较；以及
当所述差值大于所述第二预定阈值并且小于或等于所述第三预定阈值时，基于所述差值来计算与所述雷达波有关的角度的偏移。
42.根据权利要求41所述的方法，还包括：基于与所述雷达波有关的角度的偏移来调整所述雷达的障碍物检测角度。
43.根据权利要求41所述的方法，还包括：基于所述无人飞行器的速度来确定所述无人飞行器是否在水平稳定状态下悬停。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，基于所述无人飞行器的速度来确定所述无人飞行器是否在水平稳定状态下悬停包括：
将在预定时间段内的不同时间实例处测得的速度值与速度阈值进行比较；以及
当在不同时间实例处测得的速度值全部小于或等于所述速度阈值时，确定所述无人飞行器在水平稳定状态下悬停。
45.根据权利要求41所述的方法，其中，所述参数是所述无人飞行器的俯仰角。
46.一种无人飞行器，包括：
主体；
雷达，安装到所述主体，并且被配置为发射雷达波以便检测环境中的障碍物；以及
控制器，包括存储器和处理器，所述存储器被配置为存储指令，所述处理器被配置为执行所述指令，以执行以下操作：
接收由所述雷达基于所述无人飞行器的构件反射的雷达信号而获取的第一测量数据；
基于所述第一测量数据来计算角度；
比较所述角度与预定参考角度以获得差值；
基于所述差值来调整所述雷达的障碍物检测角度；以及
使所述雷达以调整后的障碍物检测角度来扫描所述环境。
47.一种无人飞行器，包括：
主体；
雷达，安装到所述主体，并且被配置为发射用于检测环境中的障碍物的雷达波；以及
控制器，包括存储器和处理器，所述存储器被配置为存储指令，所述处理器被配置为执行所述指令，以执行以下操作：
接收由所述雷达基于所述无人飞行器的构件反射的雷达信号而获取的第一测量数据；
基于所述第一测量数据来计算角度；
比较所述角度与预定参考角度以获得差值；
基于指定障碍物检测角度和所述差值来确定所述雷达的调整后的障碍物检测角度；
选择与环境有关的、由所述雷达获取的与所述调整后的障碍物检测角度相对应的第二测量数据来作为与所述指定障碍物检测角度相对应的测量数据；以及
基于所述第二测量数据来确定在所述指定障碍物检测角度中是否存在障碍物。
48.一种无人飞行器，包括：
主体；
雷达，安装到所述主体，并且被配置为发射用于检测环境中的障碍物的雷达波；以及
控制器，包括存储器和处理器，所述存储器被配置为存储指令，所述处理器被配置为执行所述指令，以执行以下操作：
当所述无人飞行器在水平稳定状态下悬停时，从一个或多个姿态传感器获得与所述无人飞行器的姿态有关的测量数据；
基于所述测量数据来计算与所述姿态有关的参数的平均值；
将所述参数的平均值与第一预定阈值进行比较；
当所述参数的平均值大于所述第一预定阈值时，将所述参数的平均值与所述参数的存储的平均值进行比较，以获得差值；
将所述差值与第二预定阈值和第三预定阈值进行比较；
当所述差值大于所述第二预定阈值并且小于或等于所述第三预定阈值时，基于所述差值来计算角度偏移；以及
基于所述角度偏移来调整所述雷达的障碍物检测角度。
49.一种无人飞行器，包括：
主体；
雷达，安装到所述主体，并且被配置为发射用于检测环境中的障碍物的雷达波；以及
控制器，包括存储器和处理器，所述存储器被配置为存储指令，所述处理器被配置为执行所述指令，以执行以下操作：
随着所述雷达旋转360度并扫描环境，记录第一测量数据；
确定与雷达波有关的角度的偏移；
针对每个指定障碍物检测角度，基于所述指定障碍物检测角度和所述偏移来计算调整后的障碍物检测角度；以及
从所述第一测量数据中选择与所述调整后的障碍物检测角度相对应的数据来作为针对所述指定障碍物检测角度的数据。
50.一种无人飞行器，包括：
主体；
雷达，安装到所述主体，并且被配置为发射用于检测环境中的障碍物的雷达波；以及
控制器，包括存储器和处理器，所述存储器被配置为存储指令，所述处理器被配置为执行所述指令，以执行以下操作：
获得所述雷达的指定扫描角度；
确定与雷达波有关的角度的偏移；
基于所述指定扫描角度和所述偏移来计算调整后的扫描角度；以及
将所述雷达定位到所述调整后的扫描角度，并以所述调整后的扫描角度来扫描环境。
51.一种用于对测距传感器进行自动校准的方法，包括：
使用可移动平台的一个或多个构件作为检测目标，通过所述测距传感器来获得测量数据，其中，所述测距传感器被安装在所述可移动平台上；
基于所述测量数据来确定与所述可移动平台的所述一个或多个构件有关的检测信息；以及
基于所述检测信息来确定是否需要校准所述测距传感器。
52.一种测距传感器，包括：
信号收发器，被配置为获得与检测目标有关的测量数据；以及
控制器，与所述信号收发器电耦合，并且被配置为：
使用可移动平台的一个或多个构件作为检测目标来获得所述测量数据，其中，所述测距传感器被安装在所述可移动平台上；
基于所述测量数据来确定与所述可移动平台的所述一个或多个构件有关的检测信息；以及
基于所述检测信息来确定是否需要校准所述测距传感器。
53.一种可移动平台，包括：
主体；以及
测距传感器，被安装在所述主体上，所述测距传感器包括信号收发器和与所述信号收发器电耦合的控制器，所述信号收发器被配置为获得与检测目标有关的测量数据，所述控制器被配置为：
使用可移动平台的一个或多个构件作为检测目标来获得所述测量数据；
基于所述测量数据来确定与所述可移动平台的所述一个或多个构件有关的检测信息；以及
基于所述检测信息来确定是否需要校准所述测距传感器。
54.根据权利要求53所述的可移动平台，其中，所述可移动平台包括无人飞行器和自主驾驶载具中的至少一者。
55.根据权利要求53所述的可移动平台，其中，所述检测信息包括几何尺寸信息和位置信息中的至少一者。
56.根据权利要求53所述的可移动平台，其中，所述检测信息包括以下中的至少一项：所述一个或多个构件相对于所述测距传感器的方位角、所述一个或多个构件相对于所述测距传感器的倾斜角度、所述一个或多个构件相对于所述测距传感器的坐标、所述一个或多个构件的长度、所述一个或多个构件的高度、所述一个或多个构件的宽度、或所述一个或多个构件的形状。
57.根据权利要求53所述的可移动平台，其中，所述测距传感器包括微波雷达、激光雷达或超声传感器中的至少一者。
58.根据权利要求53所述的可移动平台，其中，所述测距传感器被配置为通过旋转方法来检测所述检测目标。
59.根据权利要求58所述的可移动平台，其中，所述测距传感器的旋转角度大于360度。
60.根据权利要求58所述的可移动平台，其中，所述测距传感器的旋转角度小于360度。
61.根据权利要求58所述的可移动平台，其中，所述测距传感器被配置为连续地旋转。
62.根据权利要求58所述的可移动平台，其中，所述测距传感器被配置为间歇性地旋转。
63.根据权利要求53所述的可移动平台，其中，所述可移动平台是无人飞行器。
64.根据权利要求63所述的可移动平台，其中，所述一个或多个构件包括以下中的至少一项：所述无人飞行器的支臂、所述无人飞行器的着陆架、所述无人飞行器的通信天线、以及所述无人飞行器的定位系统的天线。
65.根据权利要求63所述的可移动平台，其中，与检测目标有关的所述测量数据包括所述一个或多个构件相对于所述测距传感器的倾斜角度。
66.根据权利要求53所述的可移动平台，其中，所述控制器被配置为：使用可移动平台的一个或多个构件作为检测目标，通过处理所述一个或多个构件反射的信号来获得所述测量数据。
67.根据权利要求66所述的可移动平台，其中，所述控制器被配置为基于以下中的至少一项来处理所述信号：获得时域数据信号，并且直接处理所述时域数据信号，使用窗口来处理所述时域数据信号，使用频率变换来处理所述时域数据信号，或使用恒定误报率CFAR检测来处理所述时域数据信号。
68.根据权利要求66所述的可移动平台，其中，所述测量数据包括观察角或观察距离中的至少一项。
69.根据权利要求68所述的可移动平台，其中，所述观察角是当所述测距传感器在检测所述检测目标时接收到信号时的角度。
70.根据权利要求69所述的可移动平台，其中，所述观察角包括方位角或俯仰角中的至少一项。
71.根据权利要求70所述的可移动平台，其中，所述俯仰角是由所述测距传感器发射的信号相对于所述测距传感器的旋转轴线，在所述旋转轴线垂直的方向上的倾斜角度。
72.根据权利要求70所述的可移动平台，其中，所述方位角是由所述测距传感器发射的信号相对于所述测距传感器的旋转轴线，在所述旋转轴线平行的方向上的倾斜角度。
73.根据权利要求68所述的可移动平台，其中，所述观察距离包括所述检测目标与所述测距传感器之间的直线距离。
74.根据权利要求53所述的可移动平台，其中，基于与所述可移动平台的所述一个或多个构件上的检测点相对应的观察距离和所述测距传感器的旋转角度来确定所述检测信息。
75.根据权利要求74所述的可移动平台，其中，所述检测信息包括所述一个或多个构件相对于所述测距传感器的倾斜角度。
76.根据权利要求75所述的可移动平台，其中，基于所述一个或多个构件上的所述检测点的位置信息来确定所述倾斜角度。
77.根据权利要求76所述的可移动平台，其中，基于与所述检测点相对应的观察距离和所述测距传感器的旋转角度来确定笛卡尔坐标系中的所述位置信息。
78.根据权利要求77所述的可移动平台，其中，基于所述位置信息的线性曲线拟合来确定所述一个或多个构件的倾斜角度。
79.根据权利要求53所述的可移动平台，其中，所述控制器被配置为：基于所述检测信息来校准所述测距传感器用于检测所述检测目标的观察角。
80.根据权利要求79所述的可移动平台，其中，所述控制器被配置为：
基于校准后的旋转角度来选择对应的测量数据，其中，所述测量数据与所述旋转角度一一对应；以及
基于所选的测量数据来计算针对所述检测目标的校准后的检测信息。
81.根据权利要求79所述的可移动平台，其中，所述测距传感器被配置为基于所述校准后的旋转角度来发射检测信号。
82.一种用于对测距传感器进行自动校准的方法，包括：
获得被配置为携带所述测距传感器的可移动平台的姿态信息；以及
基于所述姿态信息来确定是否校准所述测距传感器用于检测物体的观察角。
83.一种测距传感器，包括：
信号收发器，被配置为接收与检测目标有关的检测信号；以及
控制器，与所述信号收发器电耦合，并且被配置为：
获得被配置为携带所述测距传感器的可移动平台的姿态信息；以及
基于所述姿态信息来确定是否校准所述测距传感器用于检测物体的观察角。
84.一种可移动平台，包括：
主体；
姿态传感器，被配置为测量所述可移动平台的姿态信息；以及
测距传感器，被安装在所述主体上，所述测距传感器包括信号收发器和与所述信号收发器电耦合的控制器，所述信号收发器被配置为接收与检测目标有关的检测信号，所述控制器被配置为：
获得处于预定状态的可移动平台的姿态信息；以及
基于所述姿态信息来确定是否校准所述测距传感器用于检测物体的观察角。
85.根据权利要求84所述的可移动平台，其中，所述预定状态是所述可移动平台的稳定状态。
86.根据权利要求85所述的可移动平台，其中，在所述稳定状态下，所述可移动平台被配置为以恒定速率移动。
87.根据权利要求86所述的可移动平台，其中，在所述稳定状态下，所述可移动平台被配置为以恒定速率沿直线移动。
88.根据权利要求84所述的可移动平台，其中，所述姿态信息包括俯仰角、横滚角或偏航角中的至少一项。
89.根据权利要求88所述的可移动平台，其中，所述可移动平台是无人飞行器，并且所述姿态信息包括所述俯仰角。
90.根据权利要求84所述的可移动平台，其中，所述控制器被配置为：当所述可移动平台处于所述预定状态时，基于多个时间实例处的多个平均姿态信息之间的差值来确定是否校准所述测距传感器用于检测物体的观察角。
91.根据权利要求84所述的可移动平台，其中，所述控制器被配置为：当所述可移动平台处于所述预定状态时，基于当前姿态信息来确定是否校准所述测距传感器用于检测物体的观察角。
92.根据权利要求84所述的可移动平台，其中，所述控制器被配置为：当所述可移动平台处于所述预定状态时，基于多个时间实例处的多个平均姿态信息之间的差值来校准所述测距传感器用于检测物体的观察角。
93.根据权利要求84所述的可移动平台，其中，所述控制器被配置为：当所述可移动平台处于所述预定状态时，基于当前姿态信息与参考信息之间的差值来校准所述测距传感器用于检测物体的观察角。
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