CN112698292A - 雷达信号的处理方法及装置、飞行器 - Google Patents

雷达信号的处理方法及装置、飞行器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种雷达信号的处理方法及装置、无人机。其中，该方法包括：控制飞行器的雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；从电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，多个第一回波信号中包括雷达发射的非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；对多个第一回波信号进行处理。本申请解决了由于无人机的螺旋桨对物体探测造成的干扰造成的使雷达无法准确的识别物体的技术问题。

Description

雷达信号的处理方法及装置、飞行器
技术领域
本申请涉及无人机控制领域，具体而言，涉及一种雷达信号的处理方法及装置、飞行器。
背景技术
当雷达的主瓣宽度较大且放置雷达的位置不佳时，容易出现飞机螺旋桨打到雷达发射的电磁波而形成干扰信号的现象，并且这个干扰不仅能量大，而且由于多普勒频移的原因造成它出现在重要的探测距离范围内，会与物体的反射信号混叠。除此之外，飞机在飞行过程中，螺旋桨的速度是会发生改变的，这又造成了干扰在一定距离范围内漂移的情况。现有的技术对于四旋翼的无人机没有一个好的算法去解决这个问题，目前主要是针对直升机单螺旋桨的方法，而双螺旋桨或多旋翼的情况比单螺旋桨更为复杂，目前还没有相关方法去解决这种干扰。
因此，针对飞行器的多个螺旋桨对物体探测造成的干扰，使雷达无法准确的识别物体的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种雷达信号的处理方法及装置、飞行器，以至少解决由于飞行器的多个螺旋桨对物体探测造成的干扰，使雷达无法准确的识别物体的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种雷达信号的处理方法，包括：控制飞行器的雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；从电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，多个第一回波信号中包括雷达发射的非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；对多个第一回波信号进行处理。
可选地，控制雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波，包括：步骤S1，控制雷达按照恒定频率发送电磁波；步骤S2，获取雷达接收到的恒定频率的电磁波对应的多个第二回波信号，如果检测到多个第二回波信号中存在第三回波信号，从当前时刻再经过预设时长后，控制雷达按照非恒定频率发送电磁波，其中，第三回波信号为飞行器的螺旋桨反射回来的信号；步骤S3，获取非恒定频率的电磁波对应的第一回波信号后，执行步骤S1。
可选地，预设时长为预设数量的啁啾信号的周期。
可选地，对多个第一回波信号进行处理，包括：对多个第一回波信号做快速傅里叶变换处理，得到多个第一回波信号的频域信号；依据频域信号确定障碍物的类型。
可选地，依据频域信号确定障碍物的类型，包括：确定频域信号的频率所属的取值范围；依据频域信号的频率所属的取值范围确定障碍物的类型。
可选地，非恒定频率的电磁波为锯齿波。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种飞行器，包括：雷达及处理器，其中，雷达，用于按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；处理器，与雷达连接，用于控制雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；从电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，多个第一回波信号中包括雷达发射的非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；对多个第一回波信号进行处理。
可选地，处理器还用于控制雷达按照恒定频率发送电磁波；获取雷达接收到的多个第二回波信号，多个第二回波信号中包括雷达发射的恒定频率的电磁波遇到障碍物和无人机的螺旋桨反射回来的信号；如果检测到第二回波信号中存在第三回波信号，从当前时刻再经过第一预设时长后，控制雷达按照非恒定频率发送电磁波，其中，第三回波信号为飞行器的螺旋桨反射回来的信号；经过第二预设时长后，控制雷达按照恒定频率发送电磁波。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种雷达信号的处理装置，包括：控制模块，用于控制飞行器的雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；获取模块，用于从电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，多个第一回波信号中包括雷达发射的非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；处理模块，用于对多个第一回波信号进行处理。
根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行以上的雷达信号的处理方法。
根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行以上的雷达信号的处理方法。
在本申请实施例中，采用控制飞行器的雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；从电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，多个第一回波信号中包括雷达发射的非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；对多个第一回波信号进行处理的方式，通过恒频调制筛选出无螺旋桨干扰的回波信号，在无干扰的部分切换到锯齿波调制；然后对这一部分的回波信号做快速傅里叶变换识别障碍物，解决了四旋翼飞机出现的螺旋桨干扰的情况，从而实现了能够成功避开干扰信号，选取正确的信号进行处理，得到正确的探测信息的技术效果，进而解决了由于飞行器的多个螺旋桨对物体探测造成的干扰，使雷达无法准确的识别物体技术问题。
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1是根据本申请实施例的一种雷达信号的处理方法的流程图；
图2是雷达按照恒定频率发送电磁波回应的回波信号的时域波形图；
图3是根据本申请实施例的一种飞行器的结构示意图；
图4是根据本申请实施例的一种雷达信号的处理装置的结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本申请实施例，提供了一种雷达信号的处理方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本申请实施例的一种雷达信号的处理方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，控制飞行器的雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；
根据本申请的一个可选的实施例，上述飞行器可以是无人驾驶的飞行器，也可以是通过人工驾驶的飞行器；上述非恒定频率的电磁波为锯齿波。
步骤S104，从电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，多个第一回波信号中包括雷达发射的非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；
步骤S106，对多个第一回波信号进行处理。
通过上述步骤，解决了四旋翼飞机出现的螺旋桨干扰的情况，从而实现了能够成功避开干扰信号，选取正确的信号进行处理，得到正确的探测信息的技术效果。
根据本申请的一个可选的实施例，步骤S102可以通过以下方法实现：步骤S1，控制雷达按照恒定频率发送电磁波；步骤S2，获取雷达接收到的恒定频率的电磁波对应的多个第二回波信号，如果检测到多个第二回波信号中存在第三回波信号，从当前时刻再经过预设时长后，控制雷达按照非恒定频率发送电磁波，其中，第三回波信号为飞行器的螺旋桨反射回来的信号；步骤S3，获取非恒定频率的电磁波对应的第一回波信号后，执行步骤S1。
根据本申请的一个可选的实施例，上述预设时长为预设数量的啁啾信号的周期。
图2是雷达按照恒定频率发送电磁波回应的回波信号的时域波形图，如图2所示，恒频的时域波形是无法检测到障碍物的，因此无论前方有无障碍物，在无螺旋桨干扰的情况下，时域波形只存在底噪(电路固有的噪声)。但是从图2中能明显发现干扰，这个干扰就是螺旋桨的干扰。观察图2，可以发现大的干扰之间的间距是恒定的，其中间一段的波形虽然有一定的螺旋桨干扰，但是能量较小，可以通过设置阈值滤掉。因此可以选择中间这一段回波信号来做快速傅里叶变换而不会受到干扰。
具体实行时，先使用恒频发射电磁波，在某一个时刻可以检测到螺旋桨干扰，预估跳过2-3个Chirps(每个Chirp为1ms，即上文中的预设时长)，再切换到锯齿波发射，在获取到锯齿波对应的反射信号后又切换到恒频发射，直到检测到下一个螺旋桨干扰再重复以上步骤，因此可以实现在有干扰的Chirp中做调制切换的算法和部分数据的后处理，在无干扰的部分时做快速傅里叶变换处理。
在本申请的一些可选的实施例中，执行步骤S106时包括以下步骤：对多个第一回波信号做快速傅里叶变换处理，得到多个第一回波信号的频域信号；依据频域信号确定障碍物的类型。
根据本申请的一个可选的实施例，通过以下方式依据频域信号确定障碍物的类型：确定频域信号的频率所属的取值范围；依据频域信号的频率所属的取值范围确定障碍物的类型。
快速傅里叶变换，即利用计算机计算离散傅里叶变换的高效、快速计算方法的统称，简称FFT。在本步骤中，利用快速傅里叶变换将目标回波信号由时域信号变换为频域信号，然后通过阈值分析法筛选出障碍物。由于不同类型(材质)的物体反射的电磁波的回波信号的频率是不同的，因此可以通过目标回波信号对应的频域信号的频率确定反射目标回波信号的障碍物的类型。例如，目标回波信号对应的频域信号的频率小于某个阈值，可以确定反射该目标回波信号的障碍物的类型。
图3是根据本申请实施例的一种飞行器的结构示意图，如图3所示，该飞行器包括：雷达30及处理器32，其中，
雷达30，用于按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；
处理器32，与雷达30连接，用于控制雷达30按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；从电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，多个第一回波信号中包括雷达30发射的非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；对多个第一回波信号进行处理。
需要说明的是，图3所示实施例的优选实施方式可以参见图1所示实施例的相关描述，此处不再赘述。
根据本申请的一个可选的实施例，处理器30还用于执行以下步骤：步骤S1，控制雷达按照恒定频率发送电磁波；步骤S2，获取雷达接收到的恒定频率的电磁波对应的多个第二回波信号，如果检测到多个第二回波信号中存在第三回波信号，从当前时刻再经过预设时长后，控制雷达按照非恒定频率发送电磁波，其中，第三回波信号为飞行器的螺旋桨反射回来的信号；步骤S3，获取非恒定频率的电磁波对应的第一回波信号后，执行步骤S1。
根据本申请的一个可选的实施例，上述预设时长为预设数量的啁啾信号的周期。
图2是雷达按照恒定频率发送电磁波回应的回波信号的时域波形图，如图2所示，恒频的时域波形是无法检测到障碍物的，因此无论前方有无障碍物，在无螺旋桨干扰的情况下，时域波形只存在底噪(电路固有的噪声)。但是从图2中能明显发现干扰，这个干扰就是螺旋桨的干扰。观察图2，可以发现大的干扰之间的间距是恒定的，其中间一段的波形虽然有一定的螺旋桨干扰，但是能量较小，可以通过设置阈值滤掉。因此可以选择中间这一段回波信号来做快速傅里叶变换而不会受到干扰。
具体实行时，先使用恒频发射电磁波，在某一个时刻可以检测到螺旋桨干扰，预估跳过2-3个Chirps(每个Chirp为1ms，即上文中的预设时长)，再切换到锯齿波发射，在获取到锯齿波对应的反射信号后又切换到恒频发射，直到检测到下一个螺旋桨干扰再重复以上步骤，因此可以实现在有干扰的Chirp中做调制切换的算法和部分数据的后处理，在无干扰的部分时做快速傅里叶变换处理。
图4是根据本申请实施例的一种雷达信号的处理装置的结构图，如图4所示，该装置包括：
控制模块40，用于控制飞行器的雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；
获取模块42，用于从电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，多个第一回波信号中包括雷达发射的非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；
处理模块44，用于对多个第一回波信号进行处理。
需要说明的是，图4所示实施例的优选实施方式可以参见图1所示实施例的相关描述，此处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行以上的雷达信号的处理方法。
上述非易失性存储介质用于存储执行以下功能的程序：控制飞行器的雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；从电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，多个第一回波信号中包括雷达发射的非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；对多个第一回波信号进行处理。
本申请实施例还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行以上的雷达信号的处理方法。
上述处理器用于运行执行以下功能的程序：控制飞行器的雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；从电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，多个第一回波信号中包括雷达发射的非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；对多个第一回波信号进行处理。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，ReGZJFd-Only Memory)、随机存取存储器(RGZJFM，RGZJFndom GZJFccess Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种雷达信号的处理方法，其特征在于，包括：
控制飞行器的雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；
从所述电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，所述多个第一回波信号中包括所述雷达发射的所述非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；
对所述多个第一回波信号进行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波，包括：
步骤S1，控制所述雷达按照所述恒定频率发送电磁波；
步骤S2，获取所述雷达接收到的所述恒定频率的电磁波对应的多个第二回波信号，如果检测到所述多个第二回波信号中存在第三回波信号，从当前时刻再经过预设时长后，控制所述雷达按照所述非恒定频率发送电磁波，其中，所述第三回波信号为所述飞行器的螺旋桨反射回来的信号；
步骤S3，获取所述非恒定频率的电磁波对应的第一回波信号后，执行步骤S1。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设时长为预设数量的啁啾信号的周期。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多个第一回波信号进行处理，包括：
对所述多个第一回波信号做快速傅里叶变换处理，得到所述多个第一回波信号的频域信号；
依据所述频域信号确定所述障碍物的类型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，依据所述频域信号确定所述障碍物的类型，包括：
确定所述频域信号的频率所属的取值范围；
依据所述频域信号的频率所属的取值范围确定所述障碍物的类型。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述非恒定频率的电磁波为锯齿波。
7.一种飞行器，其特征在于，包括：雷达及处理器，其中，
所述雷达，用于按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；
所述处理器，与所述雷达连接，用于控制所述雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；从所述电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，所述多个第一回波信号中包括所述雷达发射的所述非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；对所述多个第一回波信号进行处理。
8.一种雷达信号的处理装置，其特征在于，包括：
控制模块，用于控制飞行器的雷达按照恒定频率和非恒定频率交替发送电磁波；
获取模块，用于从所述电磁波对应的回波信号中获取多个第一回波信号，所述多个第一回波信号中包括所述雷达发射的所述非恒定频率的电磁波遇到障碍物反射回来的信号；
处理模块，用于对所述多个第一回波信号进行处理。
9.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述非易失性存储介质所在设备执行权利要求1至6中任意一项所述的雷达信号的处理方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的雷达信号的处理方法。
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