CN112334788A - 雷达组件、无人机、障碍物检测方法、设备及存储介质 - Google Patents

雷达组件、无人机、障碍物检测方法、设备及存储介质 Download PDF

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CN112334788A CN201980040010.9A CN201980040010A CN112334788A CN 112334788 A CN112334788 A CN 112334788A CN 201980040010 A CN201980040010 A CN 201980040010A CN 112334788 A CN112334788 A CN 112334788A
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Abstract

一种雷达组件、无人机、障碍物检测方法、设备及存储介质。在雷达组件(100)中，旋转雷达(101)的信号发射方向垂直于其转轴，至少一个片状的侧翼雷达(102)设于与旋转雷达(101)的转轴所在直线交叉的平面上。进而，基于旋转雷达(101)和至少一个侧翼雷达(102)的相互配合，可使得雷达组件(100)的探测范围既能够覆盖旋转雷达(101)的径向方向、周向方向上的探测区域，也能够覆盖旋转雷达(101)的轴向方向上的区域，进而，极大增加雷达组件(100)的探测范围，有利于实现全方位的避障，提升无人机的飞行安全性。

Description

雷达组件、无人机、障碍物检测方法、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种雷达组件、无人机、障碍物检测方法、设备及存储介质。
背景技术
在无人机技术领域中，为保证无人机的良好飞行状态，在无人机身上设置了雷达，并通过雷达检测飞行环境中的障碍物，以实现无人机的避障功能。
但是，现有的无人机避障方案中，雷达信号只能检测无人机的有限方向上的障碍物，无法实现全方位的避障。因此，亟待提出一种新的解决方案。
发明内容
本申请的多个方面提供一种雷达组件、无人机、障碍物检测方法、设备及存储介质，用以有效提升避障精度，提升无人机的飞行安全性。
本申请实施例提供一种雷达组件，包括：旋转雷达以及至少一个侧翼雷达；所述旋转雷达的信号发射方向垂直于所述旋转雷达的转轴；所述侧翼雷达为片状，设于与所述旋转雷达的转轴所在直线交叉的平面上。
进一步可选地，所述至少一个侧翼雷达包括至少一组侧翼雷达，每组侧翼雷达包括背面相对设置的两个侧翼雷达。
进一步可选地，所述背面相对设置的两个侧翼雷达沿对称轴对称分布，所述对称轴与所述旋转雷达的旋转轴垂直。
进一步可选地，所述背面相对设置的两个侧翼雷达的连线，与所述旋转雷达的转轴平行。
进一步可选地，所述侧翼雷达与所述旋转雷达的转轴成设定夹角设置，所述设定夹角与所述雷达组件探测时的姿态角适配。
进一步可选地，所述设定夹角为75°。
进一步可选地，所述侧翼雷达包括：等间距排列的多个天线阵列；每个天线阵列包含至少一个微带天线单元。
进一步可选地，所述多个天线阵列包括：位于第一排列高度的多个第一天线阵列，以及位于第二排列高度的第二天线阵列；所述第二天线阵列位于多个所述第一天线阵列之间。
进一步可选地，所述侧翼雷达通过多个所述第一天线阵列接收到的回波信号进行方位测角。
进一步可选地，所述第二天线阵列为多个，所述侧翼雷达通过多个所述第二天线阵列接收到的回波信号进行方位测角。
进一步可选地，所述侧翼雷达通过多个所述第一天线阵列接收到的回波信号，以及所述第二天线阵列接收到的回波信号进行方位测角。
进一步可选地，所述第二排列高度不同于所述第一排列高度，且所述多个天线阵列沿中线对称。
进一步可选地，所述侧翼雷达通过多个所述第一天线阵列接收到的回波信号的相位中心，以及所述第二天线阵列接收到的回波信号的相位中心，进行俯仰测角。
进一步可选地，所述多个天线阵列包括：两个所述第一天线阵列以及两个所述第二天线阵列；两个所述第二天线阵列位于两个所述第一天线阵列之间。
进一步可选地，所述至少一个侧翼雷达分别与所述旋转雷达连接，以向所述旋转雷达输出第一探测结果；所述旋转雷达根据所述第一探测结果以及自身探测到的第二探测结果进行数据融合，以定位障碍物。
本申请实施例还提供一种无人机，包括：机身；所述机身包括机架和安装在机架上的脚架；以及，本申请实施例提供的雷达组件；所述雷达组件中的旋转雷达安装于所述机身的下方，且所述旋转雷达的转轴与所述无人机的俯仰轴平行；所述雷达组件中的至少一个侧翼雷达安装在所述脚架上。
进一步可选地，所述侧翼雷达的上端靠近所述无人机的方位轴、下端远离所述无人机的方位轴以倾斜安装。
进一步可选地，所述脚架包括：第一脚架和第二脚架；所述第一脚架和所述第二脚架的连线方向与所述无人机的俯仰轴平行；所述雷达组件中，每组侧翼雷达包括的两个背面相对设置的侧翼雷达，分别安装在所述第一脚架的外侧面和所述第二脚架的外侧面。
本申请实施例还提供一种障碍物检测方法，适用于无人机，包括：通过所述无人机上安装的至少一个侧翼雷达对所述无人机侧翼方向上的障碍物进行检测，得到第一探测结果；通过所述无人机上安装的旋转雷达对所述无人机前侧、后侧和/或下侧方向上的障碍物进行检测，得到第二探测结果；通过所述旋转雷达，对所述第一探测结果和所述第二探测结果进行数据融合操作，并根据所述数据融合操作的结果确定所述无人机周围的障碍物的位置。
进一步可选地，通过所述无人机上安装的至少一个侧翼雷达对所述无人机侧翼方向上的障碍物进行检测的一种方式，包括：针对所述至少一个侧翼雷达中的任一侧翼雷达，根据所述侧翼雷达上的等间距排列的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的方位角和俯仰角。
进一步可选地，根据所述侧翼雷达上等间距的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的方位角的一种方式，包括：通过所述侧翼雷达上位于第一排列高度的多个第一天线阵列接收到的回波信号，以多个所述第一天线阵列之间的阵列间距，计算第一方位角；通过所述侧翼雷达上位于第二排列高度的多个第二天线阵列接收到的回波信号，以多个所述第二天线阵列之间的阵列间距，计算第二方位角；根据计算得到的所述第一方位角以及所述第二方位角，计算所述障碍物相对所述无人机的方位角。
进一步可选地，通过所述侧翼雷达上等间距的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的俯仰角的一种方式，包括：通过所述侧翼雷达上位于第一排列高度的多个第一天线阵列接收到的回波信号，计算第一相位中心；通过所述侧翼雷达上位于第二排列高度的至少一个第二天线阵列接收到的回波信号，计算第二相位中心；根据所述第一相位中心和所述第二中心的相位差以及所述第一排列高度和所述第二排列高度的高度差，计算所述障碍物相对于所述无人机的俯仰角。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；其中，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令；所述处理器用于执行本申请实施例提供的障碍物检测方法。
本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，计算机程序被执行时能够实现本申请实施例提供的障碍物检测方法。
本申请实施例提供的雷达组件中，旋转雷达的信号发射方向垂直于其转轴，至少一个片状的侧翼雷达设于与旋转雷达的转轴所在直线交叉的平面上。进而，基于旋转雷达和至少一个侧翼雷达的相互配合，可使得雷达组件的探测范围既能够覆盖旋转雷达的径向方向、周向方向上的探测区域，也能够覆盖旋转雷达的轴向方向上的区域，进而，极大增加雷达组件的探测范围，有利于实现全方位的避障，提升无人机的飞行安全性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1a为本申请一示例性实施例提供的雷达组件的结构示意图；
图1b为本申请一示例性实施例提供的侧翼雷达的安装角度的示意图；
图1c为根据天线阵列的间距和接收到的回波信号进行测角的原理示意图；
图1d为本申请一示例性实施例提供的天线阵列的结构示意图；
图2为本申请一示例性实施例提供的无人机的结构示意图；
图3为本申请一示例性实施例提供的障碍物检测方法的流程示意图；
图4是本申请一示例性实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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申请实施例中的具体含义。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
现有的无人机避障方案中，雷达信号只能检测无人机的有限方向上的障碍物，无法实现全方位的避障。针对上述技术问题，本申请实施例提供一种解决方案，以下将结合附图进行示例性说明。
图1a为本申请一示例性实施例提供的雷达组件的结构示意图，如图1a所示，该雷达组件10包括旋转雷达101以及至少一个侧翼雷达102。
其中，旋转雷达101，是能够旋转并且向外发射雷达探测信号的的雷达设备。通常，该旋转雷达101的旋转操作可依赖于电机进行实现，电机的转子即为旋转雷达101的转轴，本实施例不做限制。
其中，旋转雷达101的信号发射方向垂直于旋转雷达101的转轴，也就是说，旋转雷达101发射的信号的探测范围能够覆盖旋转雷达101的径向以及周向方向上的区域。
侧翼雷达102为片状，设于与旋转雷达101的转轴所在直线交叉的平面上。基于此，可使得至少一个侧翼雷达102的信号发射面所在的平面与旋转雷达101的转轴所在直线交叉。那么，侧翼雷达102发出的信号的探测范围可对旋转雷达101的轴向方向上的区域进行部分覆盖或者全部覆盖。
其中，该至少一个侧翼雷达102的数量可以为一个。一个侧翼雷达102可设于旋转雷达101的任意一端的端面之外，或者设于旋转雷达101的上方或者下方，本实施例不做限制。其中，上方和下方分别指：旋转雷达101的转轴沿水平方向放置时，位于旋转雷达101上侧的位置和位于旋转雷达101下侧的位置。基于此，可辅助对旋转雷达101的一侧沿轴向方向的部分范围或者全部范围进行探测。
其中，该至少一个侧翼雷达102的数量可以为多个(两个及两个以上)。多个侧翼雷达可分散设置在旋转雷达101的左右两端的端面之外，或者均设于旋转雷达101的上方，或者均设于旋转雷达101的下方，或者分散设置于旋转雷达101的上方和下方，本实施例不做限制。基于此，可辅助对旋转雷达101的两侧沿轴向方向的部分范围或者全部范围进行探测。
基于旋转雷达101和至少一个侧翼雷达102的相互配合，可使得雷达组件100的探测范围既能够覆盖旋转雷达101的径向方向、周向方向上的探测区域，也能够覆盖旋转雷达101的轴向方向上的区域，进而，极大增加雷达组件的探测范围，有利于实现全方位的避障。
在一些可选的实施例中，该至少一个侧翼雷达102可被划分为至少一个分组，得到至少一组侧翼雷达102，每个分组包含两个侧翼雷达102。在本实施例中，为描述方便，将侧翼雷达102上的信号发射面描述为侧翼雷达102的正面，非信号发射面的另外一面描述为侧翼雷达102的背面。可选地，每组侧翼雷达102中，两个侧翼雷达102的背面相对设置，两个侧翼雷达10的正面可向相反的方向发射探测信号。基于此，每组内的两个侧翼雷达102可相互补偿对方的探测角度，以实现更加全方位的探测。
进一步可选地，每组侧翼雷达102中，背面相对设置的两个侧翼雷达102沿对称轴对称分布，该对称轴与旋转雷达101的旋转轴垂直。基于此，背面相对设置的两个侧翼雷达102之间相互补偿的探测方向也是对称的，有利于二者更好地进行探测角度的补偿。
进一步可选地，每组侧翼雷达102中，背面相对设置的两个侧翼雷达102的连线，与旋转雷达101的转轴平行。其中，两个侧翼雷达102的连线，可以是两个侧翼雷达102的中心点的连线，当该连线与旋转雷达101的转轴平行时，两个侧翼雷达102的探测方向可更多地覆盖旋转雷达101的轴向方向上的区域。特别地，当侧翼雷达102的探测范围足够大时，两个侧翼雷达102的探测方向可全面覆盖旋转雷达101的轴向方向上的区域。进而，可辅助雷达组件实现更加全面的探测效果。
通常，雷达组件100安装在载具(例如无人机、船、飞行器)上，随着载具的运动，雷达组件100会产生一定的侧翻，该侧翻产生一个相对水平面的翻转角。在一些可能的情形下，随着雷达组件100翻转到一定角度，侧翼雷达102的探测信号可覆盖较大的陆地范围或者水域范围等等，进而容易错误地引入障碍物，产生一些误判。
为进一步解决此问题，在本实施例中，可将雷达组件100中的每个侧翼雷达102与旋转雷达101的转轴成设定夹角设置，该设定夹角与雷达组件100探测时的姿态角适配。其中，该姿态角主要表现为雷达组件100随搭载设备进行探测时产生的翻滚角。该翻转角的实际取值与载具的运行性能关联，本实施例不做限制。可选地，该翻转角可以为10°、15°、20°、30°等角度，本实施例不做限制。
在一些实施例中，当雷达组件100安装到无人机上时，无人机飞行时的侧翻动作产生的翻滚角约为15°左右，此时，可设置每个侧翼雷达102与旋转雷达101的转轴之间的夹角为75°，如图1b所示。基于此，当无人机飞行时侧翻的角度在15°及15°之内时，可避免侧翼雷达102的探测范围覆盖无人机飞行所在空域下的陆地范围或者水域范围，降低障碍物的误判率。
在一些可选的实施例中，每个侧翼雷达102包括：等间距排列的多个天线阵列，每个天线阵列包含至少一个微带天线单元。这种天线阵列的排列方式，一方面有利于改善侧翼雷达102的探测信号的强度和方向性，另一方面，有利于提升对探测到的障碍物进行测角的精度和便利程度，以下将进行示例性说明。
其中，不同的天线阵列之间具有一定的位置差，该位置差导致回波信号到达不同天线阵列的波程不同，产生波程差。该波程差使得不同的天线阵列探测到的回波信号具有一定相位差。基于不同天线阵列接收到的回波信号的相位差和天线阵列之间的位置差，可对障碍物进行测角。
接下来，结合图1c和以下公式1-3，详细说明测角原理：
如图1c所示，若回波信号的回波方向相对侧翼雷达102的法线的夹角为θ，回波信号到达侧翼雷达上的相距为L的天线阵列1、2，则两个天线阵列接收到的回波信号的波程差ΔR：
ΔR＝Lsinθ 公式1
由上述波程差产生的相位差
Figure BDA0002834378050000091
为：
Figure BDA0002834378050000092
公式2中，λ为对应波长，由此可求得回波信号的入射角θ：
Figure BDA0002834378050000093
可选地，多个天线阵列包括：多个位于第一排列高度的第一天线阵列1021，以及位于第二排列高度的第二天线阵列1022，第二天线阵列1022位于多个第一天线阵列1011之间。
基于上述测角原理，侧翼雷达102可利用第一天线阵列1021和/或第二天线阵列1022接收到的回波信号，以及第一天线阵列1021和/或第二天线阵列1022之间的阵列间距进行测角。在这种实施方式中，不同的天线阵列在雷达组件100的水平方向上存在位置差，该位置差等于一倍阵列间距或者多倍阵列间距。基于水平方向上存在位置差测得的角，可视为障碍物相对雷达组件100的方位向的夹角，简称方位角。
在一些实施例中，可选地，侧翼雷达102通过多个第一天线阵列1021接收到的回波信号进行方位测角。例如，上述公式3中，
Figure BDA0002834378050000094
为任意两个第一天线阵列1021接收到的回波信号的相位差，L为这两个第一天线阵列1021之间的阵列间距，代入上述公式即可计算得到方位角。
在另一些实施例中，可选地，第二天线阵列1022的数量为多个，侧翼雷达102可通过多个第二天线阵列1022接收到的回波信号进行方位测角。例如，上述公式3中，
Figure BDA0002834378050000095
为任意两个第二天线阵列1021接收到的回波信号的相位差，L为这两个第二天线阵列之间的阵列间距，代入上述公式即可计算得到方位角。
在又一些实施例中，可选地，侧翼雷达102可通过多个第一天线阵列1021接收到的回波信号，以及第二天线阵列1022接收到的回波信号进行方位测角。在这种实施方式中，至少一个第二天线阵列1022位于多个第一天线阵列1011之间，可包括如下的情形：多个第一天线阵列1022分散设置在首、尾两侧，至第二天线阵列1022设置在中间。
基于此结构，当第二天线阵列1022的数量为一个时，一个第二天线阵列1022位于多个第一天线阵列1021之间，第一天线阵列1021与第二天线阵列1022的间距，小于分别位于首尾两侧的第二天线阵列1022之间的间距。
当第二天线阵列1022的数量为多个时，多个第二天线阵列1022之间的间距，小于分别位于首尾两侧的第二天线阵列1022之间的间距。
基于上述，可确保侧翼雷达102上的不同天线阵列之间具有不同大小的水平基线长度。例如，如图1d所示，天线阵列R1与天线阵列R4之间的水平基线长度为3d1，天线阵列R2与天线阵列R3之间的水平基线长度为d1。应当理解，利用天线的方向性进行测角时，基线长度越大，测角结果越精确，基线长度越小，测角范围越大。依据上述理论，本实施例中，基于侧翼雷达102上的大小不同的水平基线长度，可平衡大测角范围和高精度测角结果的需求。
需要说明的是，在本申请的上述以及下述各实施例中，当每个天线阵列包含多个微带天线单元时，该天线阵列接收到的回波信号的相位，可以根据该天线阵列包含的多个微带天线单元接收到的回波信号的相位中心计算得到，不再赘述。
进一步可选地，第二排列高度不同于第一排列高度，且多个第一天线阵列1021和至少一个第二天线阵列1022沿中线对称。其中，中线是指天线阵列整体的中轴线。
上述结构使得多个第一天线阵列1021和至少一个第二天线阵列1022在俯仰向上具有一定高度差，该高度差可根据实际需求进行设置，本实施例不做限制。第一天线阵列1021和第二天线阵列1022之间存在高度差，该高度差使得回波信号到达不同高度的天线阵列的波程不同，该波程之间的差使得不同高度的天线阵列探测到的回波信号具有一定相位差。基于不同高度的天线阵列接收到的回波信号的相位差和天线阵列之间的高度差，可对障碍物进行测角。
基于前述各实施例的记载可知，第一天线阵列1021和第二天线阵列1022在水平方向上存在位置差，为克服该水平位置差对俯仰测角的影响，可将多个第一天线阵列1021和至少一个第二天线阵列1022沿着天线阵列整体的中轴线进行对称设置。在探测到回波信号后，根据多个第一天线阵列1021接收到的回波信号计算第一相位中心，并根据至少一个第二天线阵列1022接收到的回波信号计算第二相位中心，如图1d所示的圆圈。基于天线阵列的对称性，可使得第一相位中心和第二相位中心，位于俯仰向上的一条直线上，降低了天线阵列的水平位置差对俯仰测角的影响，如图1d。基于两个相位中心的相位差以及第一天线阵列1021和第二天线阵列1022之间的高度差，可进行测角。
由于第一天线阵列1011以及第二天线阵列1022在雷达组件100的俯仰向上存在位置差，因此，上述测得的角，可视为障碍物相对雷达组件100的俯仰向的夹角，简称俯仰角。
根据前述图1b以及公式1-3的记载，计算俯仰角时，
Figure BDA0002834378050000111
为第一相位中心和第二相位中心的相位差，L为第一天线阵列1021和第二天线阵列1022之间的高度差，代入上述公式3即可计算得到方位角。
可选地，为兼顾测角的计算效率以及计算准确性，可设置每个侧翼雷达102上的天线阵列的数量为四个，包括：两个第一天线阵列R1、R4以及两个第二天线阵列R2、R3。其中，两个第二天线阵列R2、R3位于两个第一天线阵列R1、R4之间，如图1d所示。图1d的示意中，第一排列高度高于第一排列高度，高度差为俯仰基线长度d2，当然在一些其他的实施例中，第一排列高度可以低于第二排列高度，本实施例不做限制。
在一些可选的实施例中，雷达组件100中，至少一个侧翼雷达102分别与旋转雷达101连接。其中，该连接可以是有线通信连接或者无线通信连接，本实施例不做限制。此处为方便描述，将侧翼雷达102探测到探测结果，描述为第一探测结果，将旋转雷达101探测到的探测结果描述为第二探测结果。基于侧翼雷达102和旋转雷达101的连接关系，每个侧翼雷达102可以向旋转雷达101输出其对应的第一探测结果。旋转雷达101可根据第一探测结果以及自身探测到的第二探测结果进行数据融合，以定位障碍物。
其中，第一探测结果可包含侧翼雷达102探测到的障碍物在第一坐标系内的坐标，第二探测结果可包含侧翼雷达102探测到的障碍物在第二坐标系内的坐标。可选地，在数据融合的过程中，若第一坐标系和第二坐标系不同，那么，旋转雷达102接收到第一探测结果和第二探测结果后，可进行坐标系转换，得到障碍物在同一坐标系内的坐标。接着，对侧翼雷达102和旋转雷达101检测到的障碍物进行去重，或者进行进一步勾勒障碍物的立体化轮廓，以实现全面的障碍物检测过程。
图2是本申请一示例性实施例提供的无人机的结构示意图，如图2所示，该无人机包括：机身200；机身200包括机架201和安装在机架201上的脚架202，以及，前述各实施例记载的雷达组件100。
其中，雷达组件100中的旋转雷达101安装于机身200的下方，且旋转雷达101的转轴与无人机的俯仰轴平行，雷达组件100中的至少一个侧翼雷达102安装在脚架202上。旋转雷达101可探测无人机前侧、后侧以及下方的障碍物。至少一个侧翼雷达102可以探测无人机左侧和/或右侧的障碍物，进而实现无人机的全方位避障。
其中，机架201可作为无人机的飞行控制系统、处理器、摄像机、照相机等的安装载体。
其中，脚架202安装在机架201的下方，脚架202可用于为无人机降落时提供支撑。例如，在一个实施例中，脚架202还可以搭载水箱，并用于通过喷头对植物喷洒农药和肥料等。其中，脚架202的数量可以为多个，多个脚架202朝远离机架201的方向逐渐向外倾斜以使得脚架202可以平稳地支撑在着陆面。图2示意了脚架201的数量为两个的情形，两个脚架202向外倾斜安装时，大致呈“八”字型设置。
以下以图2为例进行示例性说明，为描述方便，将图2示意的两个脚架描述为：第一脚架和第二脚架。可选地，第一脚架和第二脚架的连线方向与无人机的俯仰轴平行。雷达组件100中，每组侧翼雷达102包括的两个背面相对设置的侧翼雷达，可分别安装在第一脚架的外侧面和第二脚架的外侧面。这两个背面相对设置的侧翼雷达可分别对无人机左侧和右侧的障碍物进行探测。
无人机飞行时存在侧翻动作，若侧翼雷达102与无人机的方向轴平行，那么无人机侧翻时，侧翼雷达102的探测范围极易覆盖无人机飞行所在空域下的陆地或者水域。为避免上述缺陷，在一些可选的实施例中，每个侧翼雷达102安装在脚架202上时，侧翼雷达102的上端靠近无人机的方位轴，侧翼雷达102的下端远离无人机的方位轴。也就是说，侧翼雷达102朝着远离机架201的方向向外倾斜，大致呈“八”字型设置。那么，当无人机侧翻时，侧翼雷达102的探测方向仍然不朝向地面方向，有利于探测结果的准确性。
可选地，无人机飞行时的侧翻动作产生的翻滚角约为15°左右，因此，可设置每个侧翼雷达102与旋转雷达101的转轴之间的夹角为75°。也就是说，每个侧翼雷达102与无人机的方位轴的夹角为15°。基于此，当无人机飞行时侧翻的角度在15°及15°之内时，可避免侧翼雷达102的探测范围覆盖无人机飞行所在空域下的陆地范围或者水域范围，降低障碍物的误判率。
进一步地，无人机还包括自机身200延伸的机臂203，机臂203可用于搭载动力装置、螺旋桨等元件以为无人机提供飞行的动力，本实施例不做限制。
除了前述各实施例记载的雷达组件以及无人机之外，本申请实施例还提供一种障碍物检测方法，如图3所示，该障碍物检测方法应用在无人机上时，可包括如下的步骤：
步骤301、通过无人机上安装的至少一个侧翼雷达对该无人机侧翼方向上的障碍物进行检测，得到第一探测结果。
步骤302、通过该无人机上安装的旋转雷达对该无人机前侧、后侧和/或下侧方向上的障碍物进行检测，得到第二探测结果。
步骤302、通过该旋转雷达，对该第一探测结果和该第二探测结果进行数据融合操作，并根据该数据融合操作的结果确定该无人机周围的障碍物的位置。
在一些示例性实施例中，通过所述无人机上安装的至少一个侧翼雷达对所述无人机侧翼方向上的障碍物进行检测的一种方式，包括：针对所述至少一个侧翼雷达中的任一侧翼雷达，根据所述侧翼雷达上的等间距排列的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的方位角和俯仰角。
在一些示例性实施例中，根据所述侧翼雷达上等间距的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的方位角的一种方式，包括：通过所述侧翼雷达上位于第一排列高度的多个第一天线阵列接收到的回波信号，以多个所述第一天线阵列之间的阵列间距，计算第一方位角；通过所述侧翼雷达上位于第二排列高度的多个第二天线阵列接收到的回波信号，以多个所述第二天线阵列之间的阵列间距，计算第二方位角；根据计算得到的所述第一方位角以及所述第二方位角，计算所述障碍物相对所述无人机的方位角。
在一些示例性实施例中，通过所述侧翼雷达上等间距的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的俯仰角的一种方式，包括：通过所述侧翼雷达上位于第一排列高度的多个第一天线阵列接收到的回波信号，计算第一相位中心；通过所述侧翼雷达上位于第二排列高度的至少一个第二天线阵列接收到的回波信号，计算第二相位中心；根据所述第一相位中心和所述第二中心的相位差以及所述第一排列高度和所述第二排列高度的高度差，计算所述障碍物相对于所述无人机的俯仰角。
本实施例中，可通过无人机上安装的至少一个侧翼雷达可对无人机侧翼方向上的障碍物进行检测，并通过无人机上安装的旋转雷达对无人机前侧、后侧和/或下侧方向上的障碍物进行检测。基于上述两种雷达监测到的探测结果进行数据融合操作，即可确定无人机周围的障碍物的位置。这种障碍物检测方法实现了对多方向、多角度上的障碍物进行探测，有利于实现全方位的避障。
需要说明的是，上述实施例所提供方法的各步骤的执行主体均可以是同一设备，或者，该方法也由不同设备作为执行主体。比如，步骤301至步骤304的执行主体可以为设备A；又比如，步骤301和302的执行主体可以为设备A，步骤303的执行主体可以为设备B；等等。
另外，在上述实施例及附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如301、302等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。
图4是本申请一示例性实施例提供的电子设备的结构示意图，该电子设备可安装于前述各实施例提供的雷达组件以及无人机上，如图4所示，该电子设备包括：存储器401和处理器402。
存储器401，用于存储计算机程序，并可被配置为存储其它各种数据以支持在电子设备上的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。
其中，存储器401可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
处理器402，与存储器401耦合，用于执行存储器401中的计算机程序，以用于：通过无人机上安装的至少一个侧翼雷达对该无人机侧翼方向上的障碍物进行检测，得到第一探测结果；通过该无人机上安装的旋转雷达对该无人机前侧、后侧和/或下侧方向上的障碍物进行检测，得到第二探测结果；通过该旋转雷达，对该第一探测结果和该第二探测结果进行数据融合操作，并根据该数据融合操作的结果确定该无人机周围的障碍物的位置。
在一些示例性实施例中，处理器402在通过所述无人机上安装的至少一个侧翼雷达对所述无人机侧翼方向上的障碍物进行检测时，具体用于：针对所述至少一个侧翼雷达中的任一侧翼雷达，根据所述侧翼雷达上的等间距排列的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的方位角和俯仰角。
在一些示例性实施例中，处理器402在根据所述侧翼雷达上等间距的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的方位角时，具体用于：通过所述侧翼雷达上位于第一排列高度的多个第一天线阵列接收到的回波信号，以多个所述第一天线阵列之间的阵列间距，计算第一方位角；通过所述侧翼雷达上位于第二排列高度的多个第二天线阵列接收到的回波信号，以多个所述第二天线阵列之间的阵列间距，计算第二方位角；根据计算得到的所述第一方位角以及所述第二方位角，计算所述障碍物相对所述无人机的方位角。
在一些示例性实施例中，处理器402在通过所述侧翼雷达上等间距的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的俯仰角时，具体用于：通过所述侧翼雷达上位于第一排列高度的多个第一天线阵列接收到的回波信号，计算第一相位中心；通过所述侧翼雷达上位于第二排列高度的至少一个第二天线阵列接收到的回波信号，计算第二相位中心；根据所述第一相位中心和所述第二中心的相位差以及所述第一排列高度和所述第二排列高度的高度差，计算所述障碍物相对于所述无人机的俯仰角。
进一步，如图4所示，该电子设备还可包括：通信组件403、电源组件404、音频组件405等其它组件。图4中仅示意性给出部分组件，并不意味着电子设备只包括图4所示组件。
其中，通信组件403被配置为便于通信组件所在设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。通信组件所在设备可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G、3G、4G或5G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件可基于近场通信(NFC)技术、射频识别(RFID)技术、红外数据协会(IrDA)技术、超宽带(UWB)技术、蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
其中，电源组件404，为电源组件所在设备的各种组件提供电力。电源组件可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电源组件所在设备生成、管理和分配电力相关联的组件。
本实施例中，可通过无人机上安装的至少一个侧翼雷达可对无人机侧翼方向上的障碍物进行检测，并通过无人机上安装的旋转雷达对无人机前侧、后侧和/或下侧方向上的障碍物进行检测。基于上述两种雷达监测到的探测结果进行数据融合操作，即可确定无人机周围的障碍物的位置。这种障碍物检测方法实现了对多方向、多角度上的障碍物进行探测，有利于实现全方位的避障。
相应地，本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序被执行时能够实现上述方法实施例中可由电子设备执行的障碍物检测方法中的各步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请实施例是参照根据本申请实施例实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (24)

1.一种雷达组件，其特征在于，包括：
旋转雷达以及至少一个侧翼雷达；
所述旋转雷达的信号发射方向垂直于所述旋转雷达的转轴；
所述侧翼雷达为片状，设于与所述旋转雷达的转轴所在直线交叉的平面上。
2.根据权利要求1所述的雷达组件，其特征在于，所述至少一个侧翼雷达包括至少一组侧翼雷达，每组侧翼雷达包括背面相对设置的两个侧翼雷达。
3.根据权利要求2所述的雷达组件，其特征在于，所述背面相对设置的两个侧翼雷达沿对称轴对称分布，所述对称轴与所述旋转雷达的旋转轴垂直。
4.根据权利要求3所述的雷达组件，其特征在于，所述背面相对设置的两个侧翼雷达的连线，与所述旋转雷达的转轴平行。
5.根据权利要求1所述的雷达组件，其特征在于，所述侧翼雷达与所述旋转雷达的转轴成设定夹角设置，所述设定夹角与所述雷达组件探测时的姿态角适配。
6.根据权利要求5所述的雷达组件，其特征在于，所述设定夹角为75°。
7.根据权利要求1所述的雷达组件，其特征在于，所述侧翼雷达包括：等间距排列的多个天线阵列；每个天线阵列包含至少一个微带天线单元。
8.根据权利要求7所述的雷达组件，其特征在于，所述多个天线阵列包括：位于第一排列高度的多个第一天线阵列，以及位于第二排列高度的第二天线阵列；所述第二天线阵列位于多个所述第一天线阵列之间。
9.根据权利要求8所述的雷达组件，其特征在于，所述侧翼雷达通过多个所述第一天线阵列接收到的回波信号进行方位测角。
10.根据权利要求8所述的雷达组件，其特征在于，所述第二天线阵列为多个，所述侧翼雷达通过多个所述第二天线阵列接收到的回波信号进行方位测角。
11.根据权利要求8所述的雷达组件，其特征在于，所述侧翼雷达通过多个所述第一天线阵列接收到的回波信号，以及所述第二天线阵列接收到的回波信号进行方位测角。
12.根据权利要求8所述的雷达组件，其特征在于，所述第二排列高度不同于所述第一排列高度，且所述多个天线阵列沿中线对称。
13.根据权利要求12所述的雷达组件，其特征在于，所述侧翼雷达通过多个所述第一天线阵列接收到的回波信号的相位中心，以及所述第二天线阵列接收到的回波信号的相位中心，进行俯仰测角。
14.根据权利要求8-13任一项所述的雷达组件，其特征在于，所述多个天线阵列包括：两个所述第一天线阵列以及两个所述第二天线阵列；两个所述第二天线阵列位于两个所述第一天线阵列之间。
15.根据权利要求1-13任一项所述的雷达组件，其特征在于，所述至少一个侧翼雷达分别与所述旋转雷达连接，以向所述旋转雷达输出第一探测结果；所述旋转雷达根据所述第一探测结果以及自身探测到的第二探测结果进行数据融合，以定位障碍物。
16.一种无人机，其特征在于，包括：
机身；所述机身包括机架和安装在机架上的脚架；
以及，权利要求1-15任一项所述的雷达组件；
所述雷达组件中的旋转雷达安装于所述机身的下方，且所述旋转雷达的转轴与所述无人机的俯仰轴平行；
所述雷达组件中的至少一个侧翼雷达安装在所述脚架上。
17.根据权利要求16所述的无人机，其特征在于，所述侧翼雷达的上端靠近所述无人机的方位轴、下端远离所述无人机的方位轴以倾斜安装。
18.根据权利要求16所述的无人机，其特征在于，所述脚架包括：第一脚架和第二脚架；所述第一脚架和所述第二脚架的连线方向与所述无人机的俯仰轴平行；
所述雷达组件中，每组侧翼雷达包括的两个背面相对设置的侧翼雷达，分别安装在所述第一脚架的外侧面和所述第二脚架的外侧面。
19.一种障碍物检测方法，适用于无人机，其特征在于，包括：
通过所述无人机上安装的至少一个侧翼雷达对所述无人机侧翼方向上的障碍物进行检测，得到第一探测结果；
通过所述无人机上安装的旋转雷达对所述无人机前侧、后侧和/或下侧方向上的障碍物进行检测，得到第二探测结果；
通过所述旋转雷达，对所述第一探测结果和所述第二探测结果进行数据融合操作，并根据所述数据融合操作的结果确定所述无人机周围的障碍物的位置。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，通过所述无人机上安装的至少一个侧翼雷达对所述无人机侧翼方向上的障碍物进行检测，包括：
针对所述至少一个侧翼雷达中的任一侧翼雷达，根据所述侧翼雷达上的等间距排列的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的方位角和俯仰角。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，根据所述侧翼雷达上等间距的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的方位角，包括：
通过所述侧翼雷达上位于第一排列高度的多个第一天线阵列接收到的回波信号，以多个所述第一天线阵列之间的阵列间距，计算第一方位角；
通过所述侧翼雷达上位于第二排列高度的多个第二天线阵列接收到的回波信号，以多个所述第二天线阵列之间的阵列间距，计算第二方位角；
根据计算得到的所述第一方位角以及所述第二方位角，计算所述障碍物相对所述无人机的方位角。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，通过所述侧翼雷达上等间距的多个天线阵列接收到的回波信号，计算所述侧翼雷达的检测范围内的障碍物相对所述无人机的俯仰角，包括：
通过所述侧翼雷达上位于第一排列高度的多个第一天线阵列接收到的回波信号，计算第一相位中心；
通过所述侧翼雷达上位于第二排列高度的至少一个第二天线阵列接收到的回波信号，计算第二相位中心；
根据所述第一相位中心和所述第二中心的相位差以及所述第一排列高度和所述第二排列高度的高度差，计算所述障碍物相对于所述无人机的俯仰角。
23.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；
其中，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令；
所述处理器用于，执行权利要求19-22任一项所述的障碍物检测方法。
24.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，计算机程序被执行时能够实现权利要求19-22任一项所述的障碍物检测方法。
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