CN114265016A - 一种多角度调节广域雷达传感器系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多角度调节广域雷达传感器系统及方法，包括：伺服控制子系统、控制子系统、雷达信号发射接收子系统、核心处理子系统、编解码输入输出子系统、传输通信子系统，其中，控制子系统对雷达信号发射接收子系统执行多角度采用手动调节或自动调节方式：(1)自动多角度调节模式；(2)手动多角度调节模式；伺服控制子系统包括：第一伺服模块和第二伺服模块，雷达信号发射接收子系统包括左侧雷达多角度执行单元和右侧雷达多角度执行单元，其中，第一伺服模块用于根据来自控制子系统的调节指令，驱动并调节左侧雷达多角度执行单元的角度；第二伺服模块用于根据来自控制子系统的调节指令，驱动并调节右侧雷达多角度执行单元的角度。

Description

一种多角度调节广域雷达传感器系统及方法

技术领域

本发明涉及雷达传感器技术领域，特别涉及一种多角度调节广域雷达传感器系统及方法。

背景技术

现有的定向雷达传感器存在角度不可调节的问题，当检测区域内出现凹凸不平，无法实现曲线检测，检测区域与实际现场的线性情况、地势情况不相符，无法满足这种高难度的检测要求，无法将雷达的性能充分的发挥出来。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种多角度调节广域雷达传感器系统及方法，以解决背景技术中所提到的问题，克服现有技术中存在的不足。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种多角度调节广域雷达传感器系统，包括：伺服控制子系统、控制子系统、雷达信号发射接收子系统、核心处理子系统、编解码输入输出子系统、传输通信子系统，其中，

所述编解码输入输出子系统与系统平台双向连接，用于将核心处理控制子系统发送过来的数据或传输通信子系统发送过来的数据按照预先设定的数据格式协议进行编码或解码；再将解码数据或编码加密数据分别发送给核心处理子系统或传输通信子系统；

所述核心处理子系统用于接收来自所述雷达信号发射接收子系统中跟踪监测到的目标数据，根据所述目标数据和所述编解码输入输出子系统发送来的数据信息转换成控制指令，发送至所述控制子系统，以执行相应的动作或控制命令；以及将各个端口采集的各类数据信息进行加工与合并处理，传输给编解码输入输出子系统，再由传输通信子系统传输给客户端远程控制平台中，供相关人员和设备使用；

所述控制子系统对所述雷达信号发射接收子系统执行多角度采用手动调节或自动调节方式：

(1)自动多角度调节模式：

所述多角度调节广域雷达传感器接收来自系统平台发送的自动调节指令后，所述核心处理子系统启动自动调节处理指令后，所述核心处理子系采集每一个雷达信号发射接收子系统中跟踪监测到的目标数据并进行实时分析处理，将处理后的数据由控制命令输出功能模块转化为对应的多角度雷达传感器设备中伺服控制命令信号发送给相应的伺服控制子系统中，以对雷达信号发射接收单元的多角度调节；

(2)手动多角度调节模式：接收工作人员通过系统平台输入的控制指令，向多角度调节雷达传感器设备发送相应控制指令，所述多角度调节雷达传感器设备中的传输通信模块将命令信息接收后，发送至所述编解码输入输出子系统中进行解析，解析后的数据被送到所述核心处理子系统中进行实时分析处理，处理后的控制命令发送至所述伺服控制子系统中，所述伺服控制子系统根据控制命令对相应的雷达信号发射接收子系统的多个角度进行调节和控制；

所述伺服控制子系统包括：第一伺服模块和第二伺服模块，所述雷达信号发射接收子系统包括左侧雷达多角度执行单元和右侧雷达多角度执行单元，其中，所述第一伺服模块用于根据来自所述控制子系统的调节指令，驱动并调节左侧雷达多角度执行单元的角度；所述第二伺服模块用于根据来自控制子系统的调节指令，驱动并调节右侧雷达多角度执行单元的角度。

由上述任一方案优选的是，所述第一伺服模块包括：第一雷达传感器多角度调节控制单元、第一驱动单元和第一雷达多角度执行单元，其中，所述第一雷达传感器多角度调节控制单元的输入端与所述控制子系统连接以接收控制指令，所述第一雷达传感器多角度调节控制单元的输出端与所述第一驱动单元的输入端连接，所述第一驱动单元的输出端与所述第一雷达多角度执行单元的输入端连接，以由所述第一驱动单元在来自第一雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动所述第一雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节；

所述第二伺服模块包括：第二雷达传感器多角度调节控制单元、第二驱动单元和第二雷达多角度执行单元，其中，所述第二雷达传感器多角度调节控制单元的输入端与所述控制子系统连接以接收控制指令，所述第二雷达传感器多角度调节控制单元的输出端与所述第二驱动单元的输入端连接，所述第二驱动单元的输出端与所述第二雷达多角度执行单元的输入端连接，以由所述第二驱动单元在来自第二雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动所述第二雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节。

由上述任一方案优选的是，所述第一伺服模块包括：第一雷达传感器多角度调节控制单元、第一驱动单元和第一雷达多角度执行单元；

所述第一雷达传感器多角度调节控制单元包括：俯仰调节子单元和水平调节子单元；

所述第一驱动单元包括：至少两个第一驱动子单元；

所述第一雷达多角度执行单元包括：至少两个第一角度调节器，其中，每个所述第一角度调节器分别与所述第一驱动子单元连接，

所述第二伺服模块包括：第二雷达传感器多角度调节控制单元、第二驱动单元和第二雷达多角度执行单元；

所述第二雷达传感器多角度调节控制单元包括：俯仰调节子单元和水平调节子单元；

所述第二驱动单元包括：至少两个第二驱动子单元；

所述第二雷达多角度执行单元包括：至少两个第二角度调节器，其中，每个所述第二角度调节器分别与所述第二驱动子单元连接。

由上述任一方案优选的是，所述第一雷达多角度执行单元和第二第一雷达多角度执行单元中的角度调节器采用高精度电动申拉杆、高精度同步电机或高精度步进电机中的任一方式或组合方式完成。

由上述任一方案优选的是，所述核心处理子系统包括：数据采集功能模块、雷达角度分析与校验功能模块和控制命令输出模块，

其中，所述数据采集功能模块的输入端与所述雷达信号发射接收子系统的输出端连接，所述数据采集功能模块的输出端与所述雷达角度分析与校验功能模块的输入端连接；所述伺服控制子系统的输出端与所述雷达角度分析与校验功能模块的输入端连接；所述雷达角度分析与校验功能模块的输出端与所述控制命令输出模块的输入端连接，所述控制命令输出模块的输出端与所述控制子系统的输入端连接；

所述数据采集功能模块用于采集所述雷达信号发射接收子系统采集到目标原始数据信息以及角度数据；

所述雷达角度分析与校验功能模块用于实时监测所述雷达信号发射接收子系统采集的数据信号变化情况以及伺服控制子系统的工作参数变化情况并根据预先设定好的校验机制和控制机制，生成控制命令；

所述控制命令输出模块用于向所述控制子系统输出控制命令，调节所述雷达信号发射接收子系统多个方向的角度。

由上述任一方案优选的是，在自动调节模式下，当雷达信号发射接收子系统达到最优工作状态，所述伺服控制子系统中的各个参数以及控制命令发送至所述核心处理子系统中，所述核心处理子系统将伺服控制子系统发送过来的数据经过加工处理后存储在本地存储子系统中以备二次调用；并将上述参数经由核心处理子系统实时解析后，发送至所述编码输入输出子系统中，所述编码输入输出子系统将该数据进行加密编译后通过传输通信模块发送给系统平台中进行实时显示和存储。

由上述任一方案优选的是，本系统还包括：本地存储子系统和北斗定位授时子系统，其中，所述本地存储子系统与所述核心处理子系统双向连接，用于系统运行过程中所需数据；所述北斗定位授时子系统用于对设备进行精准定位和给本地系统进行授时使用。

本发明另一方面的实施例提供一种多角度调节广域雷达传感器的方法，包括如下步骤：

步骤S1，雷达信号发射接收子系统对目标进行跟踪检测，以获取目标数据，并将该所述目标数据发送至核心处理子系统；

步骤S2，编解码输入输出子系统对核心处理控制子系统发送过来的数据或传输通信子系统发送过来的数据按照预先设定的数据格式协议进行编码或解码；

步骤S3，所述核心处理子系统根据步骤S1中来自所述雷达信号发射接收子系统的目标数据、步骤S2中所述编解码输入输出子系统发送来的数据信息转换成控制指令，发送至控制子系统，以由所述控制子系统执行相应的动作或控制命令；

步骤S4，伺服控制子系统接收来自所述控制子系统的控制命令，根据所述控制命令，驱动并调节左侧雷达多角度执行单元和右侧雷达多角度执行单元的角度；

其中，所述控制子系统对所述雷达信号发射接收子系统执行多角度采用手动调节或自动调节方式：

(1)自动多角度调节模式：

多角度调节广域雷达传感器接收来自系统平台发送的自动调节指令后，所述核心处理子系统启动自动调节处理指令后，所述核心处理子系采集每一个雷达信号发射接收子系统中跟踪监测到的目标数据并进行实时分析处理，将处理后的数据由控制命令输出功能模块转化为对应的多角度雷达传感器设备中伺服控制命令信号发送给相应的伺服控制子系统中，以对雷达信号发射接收单元的多角度调节；

(2)手动多角度调节模式：接收工作人员通过系统平台输入的控制指令，向多角度调节雷达传感器设备发送相应控制指令，所述多角度调节雷达传感器设备中的传输通信模块将命令信息接收后，发送至所述编解码输入输出子系统中进行解析，解析后的数据被送到所述核心处理子系统中进行实时分析处理，处理后的控制命令发送至所述伺服控制子系统中，所述伺服控制子系统根据控制命令对相应的雷达信号发射接收子系统的多个角度进行调节和控制。

由上述任一方案优选的是，在所述步骤S4中，所述伺服控制子系统中的第一驱动单元在来自第一雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动左侧雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节；所述伺服控制子系统中的第二驱动单元在来自第二雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动右侧雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节。

由上述任一方案优选的是，在所述步骤S3中，由所述核心处理子系统采集所述雷达信号发射接收子系统采集到目标原始数据信息以及角度数据，实时监测所述雷达信号发射接收子系统采集的数据信号变化情况以及伺服控制子系统的工作参数变化情况并根据预先设定好的校验机制和控制机制，生成控制命令；利用所述控制命令调节所述雷达信号发射接收子系统多个方向的角度。

本发明利用伺服控制子系统驱动多个雷达信号发射接收子系统实现多角度调节广域雷达传感器设备中两个或多个雷达信号发射接收单元的俯仰角度、水平方向的调制和控制。雷达传感器可以实现多角度调节，适合凹凸不平的检测区域，实现曲线检测，检测区域与实际现场的线性情况和地势情况相符，满足检测区域内出现凹凸不平、曲线检测的高难度监测要求。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，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为根据本发明实施例多角度调节广域雷达传感器系统的结构图；

图2a和图2b分别为根据本发明实施例的第一伺服模块和第二伺服模块的示意图；

图3为根据本发明实施例的自动调节模式的示意图；

图4为根据本发明实施例的手动调节模式的示意图；

图5a为根据本发明实施例的多角度调节广域雷达传感器监测区域覆盖非直线监测区域的示意图；

图5b为普通雷达传感器监测区域覆盖非直线监测区域的示意图；

图6a为根据本发明实施例的多角度可调节广域雷达传感器监测区域覆盖凹凸型监测区域的示意图；

图6b为传统雷达传感器监测区域覆盖凹凸型监测区域的示意图；

图7为根据本发明实施例多角度调节广域雷达传感器系统的构成图；

图8为根据本发明实施例多角度调节广域雷达传感器系统的硬件结构主视图；

图9为根据本发明实施例多角度调节广域雷达传感器系统的硬件结构俯视图；

图10为根据本发明实施例多角度调节广域雷达传感器的方法流程图。

附图标记：1-雷达信号收发装置；2-万向轴；3-第一固定支架；31-第二固定支架；4-通信天线；5-北斗定位授时天线；6-主控板；7-转动阻尼器；8-竖直刻度盘；9-俯仰角度调节器；10-水平角度调节器；11-固定底盘；12-安装支点；100-本地存储子系统；200-编解码输入输出子系统；210-传输通信子系统；220-雷达信号发射接收子系统；230-核心处理子系统；240-伺服控制子系统；250-北斗定位授时子系统；260-控制子系统。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例的多角度调节广域雷达传感器系统，包括：伺服控制子系统240、控制子系统260、雷达信号发射接收子系统220、核心处理子系统230、编解码输入输出子系统200、传输通信子系统210。其中，雷达信号发射接收子系统220的输出端与核心处理子系统230的输入端连接；伺服控制子系统240的输出端与核心处理子系统230的输入端连接；核心处理子系统230的输出端与控制子系统260的输入端连接，控制子系统260的输出端与伺服控制子系统240的输入端连接；核心处理子系统230与编解码输入输出子系统200双向连接；编解码输入输出子系统200与传输通信子系统210双向连接。

具体的，编解码输入输出子系统200与系统平台双向连接，用于将核心处理控制子系统260发送过来的数据或传输通信子系统210发送过来的数据按照预先设定的数据格式协议进行编码或解码；再将解码数据或编码加密数据分别发送给核心处理子系统230或传输通信子系统210。

核心处理子系统230是本发明系统的核心，总指挥中控系统，用于接收来自雷达信号发射接收子系统220中跟踪监测到的目标数据，根据目标数据和编解码输入输出子系统200发送来的数据信息转换成控制指令，发送至控制子系统260，以执行相应的动作或控制命令。核心处理子系统230会将编解码输入输出端发送过来的数据信息转换成控制指令，分别发送给对应的各个控制端口或数据采集端口。此外，核心处理子系统230可以将各个端口采集的各类数据信息进行加工与合并处理，传输给编解码输入输出子系统200，再由传输通信子系统210传输给客户端远程控制平台中，供相关人员和设备使用。

具体的，核心处理子系统230包括：数据采集功能模块、雷达角度分析与校验功能模块和控制命令输出模块。

其中，数据采集功能模块的输入端与雷达信号发射接收子系统220的输出端连接，数据采集功能模块的输出端与雷达角度分析与校验功能模块的输入端连接；伺服控制子系统240的输出端与雷达角度分析与校验功能模块的输入端连接；雷达角度分析与校验功能模块的输出端与控制命令输出模块的输入端连接，控制命令输出模块的输出端与控制子系统260的输入端连接。

数据采集功能模块用于采集雷达信号发射接收子系统220采集到目标原始数据信息以及角度数据。

雷达角度分析与校验功能模块用于实时监测雷达信号发射接收子系统220采集的数据信号变化情况以及伺服控制子系统240的工作参数变化情况并根据预先设定好的校验机制和控制机制，生成控制命令。

控制命令输出模块用于向控制子系统260输出控制命令，调节雷达信号发射接收子系统220多个方向的角度。

核心处理子系统230还包括：数据融合处理功能模块、时钟同步功能模块、数据存储功能模块、扩展接口模块。其中，数据融合处理功能模块用于将2个或多个雷达信号发射接收单元所采集的数据信息，按照统一时钟信息为基准，对来自2个或多个雷达信号发射接收单元的数据信息进行融合处理，并将采集后的数据发送给编解码输入输出模块进行加密以及协议转化，并通过传统通信模块发给系统平台进行管理、查看、二次分析、存储等使用。时钟同步功能模块用于实现核心处理子系统230内部各个功能模块的时钟同步。数据存储功能模块用于存储核心处理子系统230工作过程中的数据。扩展接口模块用于提供多个扩展接口，以与外部设备连接通信。

在本发明的实施例中，传输通信子系统210包括：4G/5G远程通信模块和有线通信模块。传输通信子系统210的作用是建立客户端与服务端计算机(或其他设备)实现异地远程控制数据传输的桥梁，该模块可以采用4G通信模块、5G通信模块、WIFI通信模块或有线网络通信模块中的一种或多种组合而成。本发明将会选用5G通信模块来实现远程通信，但不限于上述举例，还可以采用其他通信方式，均属于本发明的保护范围。

在本发明的实施例中，雷达信号发射接收子系统220可以采用毫米波雷达设备、激光雷达设备或其他传感器设备等实现。需要说明的是，雷达信号发射接收子系统220还可以采用其他设备方式，在此不再赘述。

在本发明的实施例中，雷达信号发射接收子系统220中跟踪监测到的目标数据信号的强弱、速度、类型、方位、距离、航向角、运动方向、行驶轨迹。

需要说明的是，上述目标数据不限于举例，还可以包括其他类型的数据，根据需要进行设置，在此不再赘述。

控制子系统260用于接收核心处理子系统230发送过来的各种控制命令，并对控制指令进行解析送入到相应的功能单元中，实现对不同诉求的功能控制。

控制子系统260对雷达信号发射接收子系统220执行多角度采用手动调节或自动调节方式：

(1)自动多角度调节模式：

多角度调节广域雷达传感器接收来自系统平台发送的自动调节指令后，核心处理子系统230启动自动调节处理指令后，核心处理子系采集每一个雷达信号发射接收子系统220中跟踪监测到的目标数据并进行实时分析处理，将处理后的数据由控制命令输出功能模块转化为对应的多角度雷达传感器设备中伺服控制命令信号发送给相应的伺服控制子系统240中，以对雷达信号发射接收单元的多角度调节。

雷达角度分析与校验功能模块实时监测雷达信号发射接收单元中采集的数据信号变化情况以及伺服模块工作参数变化情况并根据预先设定好的校验机制和控制机制，不断的调节雷达信号发射接收单元多个方向的角度，使雷达信号发射接收单元的监测区域最优、目标跟踪信号最稳定、监测距离最远、干扰最小的要求。

在自动调节模式下，在自动调节模式下，当雷达信号发射接收子系统220达到最优工作状态，伺服控制子系统240中的各个参数以及控制命令发送至核心处理子系统230中，核心处理子系统230将伺服控制子系统240发送过来的数据经过加工处理后存储在本地存储子系统100中以备二次调用；并将上述参数经由核心处理子系统230实时解析后，发送至编码输入输出子系统中，编码输入输出子系统将该数据进行加密编译后通过传输通信模块发送给系统平台中进行实时显示和存储。

(2)手动多角度调节模式：接收工作人员通过系统平台输入的控制指令，向多角度调节雷达传感器设备发送相应控制指令，多角度调节雷达传感器设备中的传输通信模块将命令信息接收后，发送至编解码输入输出子系统200中进行解析，解析后的数据被送到核心处理子系统230中进行实时分析处理，处理后的控制命令发送至伺服控制子系统中，伺服控制子系统根据控制命令对相应的雷达信号发射接收子系统220的多个角度进行调节和控制。

控制子系统260进一步实现通信方式方法的选择与切换，切换方式包括：RJ45以太网络方式传输数据、采用4G\5G利用第三方远程通信方式传输数据、采用WIFI近程通信方式传输数据。辅助核心处理模块完成更多的工作指令发出、控制以及数据采集。

伺服控制子系统包括：第一伺服模块和第二伺服模块，雷达信号发射接收子系统220包括左侧雷达多角度执行单元和右侧雷达多角度执行单元，其中，第一伺服模块用于根据来自控制子系统260的调节指令，驱动并调节左侧雷达多角度执行单元的角度；第二伺服模块用于根据来自控制子系统260的调节指令，驱动并调节右侧雷达多角度执行单元的角度。

具体的，第一伺服模块包括：第一雷达传感器多角度调节控制单元、第一驱动单元和第一雷达多角度执行单元，其中，第一雷达传感器多角度调节控制单元的输入端与控制子系统260连接以接收控制指令，第一雷达传感器多角度调节控制单元的输出端与第一驱动单元的输入端连接，第一驱动单元的输出端与第一雷达多角度执行单元的输入端连接，以由第一驱动单元在来自第一雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动第一雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节。

第一伺服模块包括：第一雷达传感器多角度调节控制单元、第一驱动单元和第一雷达多角度执行单元。

第一雷达传感器多角度调节控制单元包括：俯仰调节子单元和水平调节子单元。

第一驱动单元包括：至少两个第一驱动子单元。

第一雷达多角度执行单元包括：至少两个第一角度调节器，其中，每个第一角度调节器分别与第一驱动子单元连接。

第二伺服模块包括：第二雷达传感器多角度调节控制单元、第二驱动单元和第二雷达多角度执行单元，其中，第二雷达传感器多角度调节控制单元的输入端与控制子系统260连接以接收控制指令，第二雷达传感器多角度调节控制单元的输出端与第二驱动单元的输入端连接，第二驱动单元的输出端与第二雷达多角度执行单元的输入端连接，以由第二驱动单元在来自第二雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动第二雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节。

第二伺服模块包括：第二雷达传感器多角度调节控制单元、第二驱动单元和第二雷达多角度执行单元。

第二雷达传感器多角度调节控制单元包括：俯仰调节子单元和水平调节子单元。

第二驱动单元包括：至少两个第二驱动子单元。

第二雷达多角度执行单元包括：至少两个第二角度调节器，其中，每个第二角度调节器分别与第二驱动子单元连接。

在本发明的实施例中，第一雷达多角度执行单元和第二第一雷达多角度执行单元中的角度调节器采用高精度电动申拉杆、高精度同步电机或高精度步进电机中任意一种或组合方式完成。

伺服控制子系统240可以完成多角度调节广域雷达传感器设备中两个或多个雷达信号发射接收单元的俯仰角度、水平方向的调制和控制。本发明以两个雷达信号发射接收单元的多角度调节的方式方法做举例说明。例如采用多个雷达信号发射接收子系统实现多角度调的节方式方法，均属于本申请的保护范围。调整后的雷达信号发射接收单元的检测区域可以达到与实际现场的线性情况、地势情况相符，满足检测区域内出现凹凸不平、曲线检测的高难度监测要求。此外，伺服控制子系统240还可以根据控制子系统260发送过来的控制命令实现对雷达信号发射接收子系统220多个角度的自动或手动调节双模式。雷达多角度调节执行单元中的角度调节器可采用高精度电动申拉杆、高精度同步电机或高精度步进电机实现和完成，本发明采用高精度电动申拉杆做为雷达多角度调节执行单元进行举例说明，但是采用其他控制和执行方式也属于本申请的保护范围。

此外，本发明的多角度调节广域雷达传感器系统，还包括：电源子系统、本地存储子系统100和北斗定位授时子系统8。

电源子系统可以为本设备的各个功能模块进行供电，该模块可以连接到服务端计算机(或其他设备)的外部供电连接端、内部供电连接端或独立进行供电

本地存储子系统100与核心处理子系统230双向连接，用于系统运行过程中所需数据，存储和存放本地设备中所需要驱动程序、软件算法、功能应用程序、临时数据、长期数据或其他重要内容使用。

北斗定位授时子系统8用于对设备进行精准定位和给本地系统进行授时使用。

下面举例说，LD多角度可调节广域雷达传感器QY1\QY2为雷达传感器一侧监测区域R为道路。

在图5a和图5b中可以明显看到采用多角度可调节广域雷达传感器所覆盖的道路区域有着明显的不同，其中图5a中雷达监测覆盖区域可以根据道路的线性进行角度调节后，其覆盖道路的监测区域更多，盲区更少。而传统雷达传感器所覆盖的道路监测区域少且盲区大，无法覆盖到。

在图6a和图6b中可以明显看到采用多角度可调节广域雷达传感器所覆盖的道路区域有着明显的不同，其中图6a中雷达监测覆盖区域可以根据道路的凹凸型线性进行角度调节后，其覆盖道路的监测区域更多，盲区更少。而传统雷达传感器所覆盖的凹凸型线性道路监测区域少且盲区大，无法覆盖到。

下面参考图8和图9对本发明实施例的多角度调节广域雷达传感器系统的硬件结构进行说明：

本发明实施例的多角度调节广域雷达传感器系统的硬件部分，包括：天线组件、主控板6、第一雷达多角度执行单元和第二雷达多角度执行单元，固定底盘11上设有主控板6、第一雷达多角度执行单元和第二雷达多角度执行单元；天线组件与主控板6连接，第一雷达多角度执行单元包括雷达信号收发装置1、第一固定支架3、第二固定支架31、转动阻尼器7、俯仰角度调节器9和水平角度调节器10；转动阻尼器7设在固定底盘11上，第一固定支架3和第二固定支架31分别设在转动阻尼器7上，雷达信号收发装置1一端与第一固定支架3连接，雷达信号收发装置1的另一端与第二固定支架31连接，俯仰角度调节器9设在第一固定支架3上，俯仰角度调节器9的输出端与雷达信号收发装置1连接，俯仰角度调节器9以调节雷达信号收发装置1俯仰角度，水平角度调节器10设在固定底盘11上，水平角度调节器10的输出端与第二固定支架31连接，水平角度调节器10以调节雷达信号收发装置1的水平方向旋转角度。

第一固定支架3与雷达信号收发装置1通过万向轴2连接，第二固定支架31与雷达信号收发装置1通过万向轴2连接，俯仰角度调节器9与第一固定支架3通过万向轴2连接，俯仰角度调节器9输出端与雷达信号收发装置1通过万向轴2连接，水平角度调节器10与固定底盘11通过万向轴2连接，水平角度调节器10的输出端与第二固定支架31通过万向轴2连接。

雷达信号收发装置1用于监测并获取雷达所覆盖的检测区域范围内的目标数据信息。

主控板6主要用于实现对雷达信号收发装置1方向角度进行控制、数据采集、分析处理、通信传输和功能扩展等；转动阻尼器7用于连接固定底盘11和固定支架，并实现对固定支架调节速度的控制和紧固；固定底盘11用于支撑整个固定支架和主控板6；俯仰角度调节器9用于实现收发装置的俯仰角度的调节，根据实际现场地势调节范围在±30°以内，也可以根据直接需求扩展增加水平角度调节；万向轴2分别用于紧固和联动两个相邻部件，联动效率高。

水平角度调节器10用于实现雷达信号收发装置1在水平方位角度的调节，俯仰角度调节器9用于实现雷达信号收发装置1俯仰角度的调节，水平角度调节器10和俯仰角度调节器9一般根据实际现场地势调节范围在±30°以内，也可以根据直接需求扩展增加水平角度调节。

雷达信号收发装置1与第一固定支架3连接的一侧设有竖直刻度盘8，以测量雷达信号收发装置1俯仰角度。

具体的，固定底盘11上设有安装支点12，安装支点12以固定主控板6；主要用于连接紧固和支撑固定主控板6，方便工作人员进行安装。

具体的，第二雷达多角度执行单元与第一雷达多角度执行单元结构相同；第一雷达多角度执行单元和第二雷达多角度执行单元设在主控板6的两端，以方便对不同方向的移动车辆进行监测。

具体的，俯仰角度调节器9采用高精度电动申拉杆或高精度同步电机或高精度步进电机；水平角度调节器10采用高精度电动申拉杆或高精度同步电机或高精度步进电机以实现步进调节。

具体的，天线组件包括通信天线4和北斗定位授时天线5，通信天线4为4G或5G通信天线4，用于与客户端进行无线通信，北斗定位授时天线5用于与北斗卫星和地面接收站通信，实现卫星定位和授时。

在本发明的实施例中，雷达信号收发装置1对应为雷达信号发射接收子系统220的硬件结构。北斗定位授时天线5对应为北斗定位授时子系统250的硬件结构。通信天线4对应为传输通信子系统210的硬件结构。主控板6对应为核心处理子系统230、控制子系统260、编解码输入输出子系统200和本地存储子系统100的硬件结构。

如图10所示，本发明实施例的多角度调节广域雷达传感器的方法，包括如下步骤：

步骤S1，雷达信号发射接收子系统对目标进行跟踪检测，以获取目标数据，并将该目标数据发送至核心处理子系统。

步骤S2，编解码输入输出子系统对核心处理控制子系统发送过来的数据或传输通信子系统发送过来的数据按照预先设定的数据格式协议进行编码或解码。

步骤S3，核心处理子系统根据步骤S1中来自雷达信号发射接收子系统的目标数据、步骤S2中编解码输入输出子系统发送来的数据信息转换成控制指令，发送至控制子系统，以由控制子系统执行相应的动作或控制命令。

在步骤S3中，由核心处理子系统采集雷达信号发射接收子系统采集到目标原始数据信息以及角度数据，实时监测雷达信号发射接收子系统采集的数据信号变化情况以及伺服控制子系统的工作参数变化情况并根据预先设定好的校验机制和控制机制，生成控制命令；利用控制命令调节雷达信号发射接收子系统多个方向的角度。

步骤S4，伺服控制子系统接收来自控制子系统的控制命令，根据控制命令，驱动并调节左侧雷达多角度执行单元和右侧雷达多角度执行单元的角度。

其中，控制子系统对雷达信号发射接收子系统执行多角度采用手动调节或自动调节方式：

(1)自动多角度调节模式：

多角度调节广域雷达传感器接收来自系统平台发送的自动调节指令后，核心处理子系统启动自动调节处理指令后，核心处理子系采集每一个雷达信号发射接收子系统中跟踪监测到的目标数据并进行实时分析处理，将处理后的数据由控制命令输出功能模块转化为对应的多角度雷达传感器设备中伺服控制命令信号发送给相应的伺服控制子系统中，以对雷达信号发射接收单元的多角度调节；

(2)手动多角度调节模式：接收工作人员通过系统平台输入的控制指令，向多角度调节雷达传感器设备发送相应控制指令，多角度调节雷达传感器设备中的传输通信模块将命令信息接收后，发送至编解码输入输出子系统中进行解析，解析后的数据被送到核心处理子系统中进行实时分析处理，处理后的控制命令发送至伺服控制子系统中，伺服控制子系统根据控制命令对相应的雷达信号发射接收子系统的多个角度进行调节和控制。

在步骤S4中，伺服控制子系统中的第一驱动单元在来自第一雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动左侧雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节；伺服控制子系统中的第二驱动单元在来自第二雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动右侧雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节。

本发明可以实现多角度可调节广域雷达传感器以及对其进行远程控制、数据采集、分析处理、功能展示、联动应用、参数设置等内容主要由三个关键部分组成，第一部分为安装在客户端的系统平台应用软件，其中该应用软件所实现的雷达数据采集、分析处理、功能展示、联动应用、参数设置等内容与传统雷达设备管理系统平台内容相仿，在此不再赘述。

雷达角度调节控制主要包括：自动角度调节模式和手动角度调节模式，其主要调节内容包括对雷达信号发射接收单元的俯仰角度调节和方位调节两种，也可以根据直接需求扩展增加水平角度调节。在自动调节模式中系统平台会给多角度可调节广域雷达传感器发送自动调节控制命令，多角度可调节广域雷达传感器在接收到自动调节控制命令后，启动自动调节模式。其中多角度可调节广域雷达传感器中核心处理模块都会根据每个雷达信号发射接收单元所覆盖的监测区域特性并依据雷达信号发射接收单元所跟踪监测到的周围环境信息以及目标数据信息特征进行具有针对性调节，从而使每个雷达信号发射接收单元都能够工作在最佳监测区域和性能下，并对调制后的各个角度进行锁定，从而使这种状态一直保持下去，直到下一次命令的到来时重新开启。并将调整后的多角度可调节广域雷达传感器中的各个模块中的参数、属性存储在本地存储模块中以及调取上传到系统平台的存储单元中，以备二次调用使用。手动调节模式，则为人工根据雷达的现场工作环境、覆盖监测范围特征以及每个雷达信号发射接收单元错采集的目标数据信号的强弱、多少、干扰、覆盖范围、监测距离等内容进行更加具有针对性的精细化调整，从而使每个雷达信号发射接收单元都能够工作在最佳监测区域和性能下，并对调制后的各个角度进行锁定，从而使这种状态一直保持下去，直到下一次命令的到来时重新开启。客户端系统平台软件可以安装在计算机、服务器、工作站、手机、平板电脑或其他硬件载体上。第二部分为多角度可调节广域雷达传感器设备，主要用来完成设备工作状态自检、接收并执行来自系统平台发送过来的各种控制命令、上传各种数据信息、通信模式切换、实现远程固件升级等内容。

与现有技术相比，本发明相对于现有技术具有以下有益效果：本发明利用伺服控制子系统驱动多个雷达信号发射接收子系统实现多角度调节广域雷达传感器设备中两个或多个雷达信号发射接收单元的俯仰角度、水平方向的调制和控制。雷达传感器可以实现多角度调节，适合凹凸不平的检测区域，实现曲线检测，检测区域与实际现场的线性情况和地势情况相符，满足检测区域内出现凹凸不平、曲线检测的高难度监测要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。

本领域技术人员不难理解，本发明包括上述说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种多角度调节广域雷达传感器系统，其特征在于，包括：伺服控制子系统、控制子系统、雷达信号发射接收子系统、核心处理子系统、编解码输入输出子系统、传输通信子系统，其中，

所述编解码输入输出子系统与系统平台双向连接，用于将核心处理控制子系统发送过来的数据或传输通信子系统发送过来的数据按照预先设定的数据格式协议进行编码或解码；再将解码数据或编码加密数据分别发送给核心处理子系统或传输通信子系统；

所述核心处理子系统用于接收来自所述雷达信号发射接收子系统中跟踪监测到的目标数据，根据所述目标数据和所述编解码输入输出子系统发送来的数据信息转换成控制指令，发送至所述控制子系统，以执行相应的动作或控制命令；以及将各个端口采集的各类数据信息进行加工与合并处理，传输给编解码输入输出子系统，再由传输通信子系统传输给客户端远程控制平台中，供相关人员和设备使用；

所述控制子系统对所述雷达信号发射接收子系统执行多角度采用手动调节或自动调节方式：

(1)自动多角度调节模式：

所述多角度调节广域雷达传感器接收来自系统平台发送的自动调节指令后，所述核心处理子系统启动自动调节处理指令后，所述核心处理子系采集每一个雷达信号发射接收子系统中跟踪监测到的目标数据并进行实时分析处理，将处理后的数据由控制命令输出功能模块转化为对应的多角度雷达传感器设备中伺服控制命令信号发送给相应的伺服控制子系统中，以对雷达信号发射接收单元的多角度调节；

(2)手动多角度调节模式：接收工作人员通过系统平台输入的控制指令，向多角度调节雷达传感器设备发送相应控制指令，所述多角度调节雷达传感器设备中的传输通信模块将命令信息接收后，发送至所述编解码输入输出子系统中进行解析，解析后的数据被送到所述核心处理子系统中进行实时分析处理，处理后的控制命令发送至所述伺服控制子系统中，所述伺服控制子系统根据控制命令对相应的雷达信号发射接收子系统的多个角度进行调节和控制；

所述伺服控制子系统包括：第一伺服模块和第二伺服模块，所述雷达信号发射接收子系统包括左侧雷达多角度执行单元和右侧雷达多角度执行单元，其中，所述第一伺服模块用于根据来自所述控制子系统的调节指令，驱动并调节左侧雷达多角度执行单元的角度；所述第二伺服模块用于根据来自控制子系统的调节指令，驱动并调节右侧雷达多角度执行单元的角度。

2.如权利要求1所述的多角度调节广域雷达传感器系统，其特征在于，

所述第一伺服模块包括：第一雷达传感器多角度调节控制单元、第一驱动单元和第一雷达多角度执行单元，其中，所述第一雷达传感器多角度调节控制单元的输入端与所述控制子系统连接以接收控制指令，所述第一雷达传感器多角度调节控制单元的输出端与所述第一驱动单元的输入端连接，所述第一驱动单元的输出端与所述第一雷达多角度执行单元的输入端连接，以由所述第一驱动单元在来自第一雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动所述第一雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节；

所述第二伺服模块包括：第二雷达传感器多角度调节控制单元、第二驱动单元和第二雷达多角度执行单元，其中，所述第二雷达传感器多角度调节控制单元的输入端与所述控制子系统连接以接收控制指令，所述第二雷达传感器多角度调节控制单元的输出端与所述第二驱动单元的输入端连接，所述第二驱动单元的输出端与所述第二雷达多角度执行单元的输入端连接，以由所述第二驱动单元在来自第二雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动所述第二雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节。

3.如权利要求2所述的多角度调节广域雷达传感器系统，其特征在于，

所述第一伺服模块包括：第一雷达传感器多角度调节控制单元、第一驱动单元和第一雷达多角度执行单元；

所述第一雷达传感器多角度调节控制单元包括：俯仰调节子单元和水平调节子单元；

所述第一驱动单元包括：至少两个第一驱动子单元；

所述第一雷达多角度执行单元包括：至少两个第一角度调节器，其中，每个所述第一角度调节器分别与所述第一驱动子单元连接，

所述第二伺服模块包括：第二雷达传感器多角度调节控制单元、第二驱动单元和第二雷达多角度执行单元；

所述第二雷达传感器多角度调节控制单元包括：俯仰调节子单元和水平调节子单元；

所述第二驱动单元包括：至少两个第二驱动子单元；

所述第二雷达多角度执行单元包括：至少两个第二角度调节器，其中，每个所述第二角度调节器分别与所述第二驱动子单元连接。

4.如权利要求3所述的多角度调节广域雷达传感器系统，其特征在于，所述第一雷达多角度执行单元和第二第一雷达多角度执行单元中的角度调节器采用高精度电动申拉杆、高精度同步电机或高精度步进电机中的任一方式或组合方式完成。

5.如权利要求1所述的多角度调节广域雷达传感器系统，其特征在于，所述核心处理子系统包括：数据采集功能模块、雷达角度分析与校验功能模块和控制命令输出模块，

其中，所述数据采集功能模块的输入端与所述雷达信号发射接收子系统的输出端连接，所述数据采集功能模块的输出端与所述雷达角度分析与校验功能模块的输入端连接；所述伺服控制子系统的输出端与所述雷达角度分析与校验功能模块的输入端连接；所述雷达角度分析与校验功能模块的输出端与所述控制命令输出模块的输入端连接，所述控制命令输出模块的输出端与所述控制子系统的输入端连接；

所述数据采集功能模块用于采集所述雷达信号发射接收子系统采集到目标原始数据信息以及角度数据；

所述雷达角度分析与校验功能模块用于实时监测所述雷达信号发射接收子系统采集的数据信号变化情况以及伺服控制子系统的工作参数变化情况并根据预先设定好的校验机制和控制机制，生成控制命令；

所述控制命令输出模块用于向所述控制子系统输出控制命令，调节所述雷达信号发射接收子系统多个方向的角度。

6.如权利要求1所述的多角度调节广域雷达传感器系统，其特征在于，在自动调节模式下，当雷达信号发射接收子系统达到最优工作状态，所述伺服控制子系统中的各个参数以及控制命令发送至所述核心处理子系统中，所述核心处理子系统将伺服控制子系统发送过来的数据经过加工处理后存储在本地存储子系统中以备二次调用；并将上述参数经由核心处理子系统实时解析后，发送至所述编码输入输出子系统中，所述编码输入输出子系统将该数据进行加密编译后通过传输通信模块发送给系统平台中进行实时显示和存储。

7.如权利要求1所述的多角度调节广域雷达传感器系统，其特征在于，还包括：本地存储子系统和北斗定位授时子系统，其中，

所述本地存储子系统与所述核心处理子系统双向连接，用于系统运行过程中所需数据；

所述北斗定位授时子系统用于对设备进行精准定位和给本地系统进行授时使用。

8.一种多角度调节广域雷达传感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，雷达信号发射接收子系统对目标进行跟踪检测，以获取目标数据，并将该所述目标数据发送至核心处理子系统；

步骤S2，编解码输入输出子系统对核心处理控制子系统发送过来的数据或传输通信子系统发送过来的数据按照预先设定的数据格式协议进行编码或解码；

步骤S3，所述核心处理子系统根据步骤S1中来自所述雷达信号发射接收子系统的目标数据、步骤S2中所述编解码输入输出子系统发送来的数据信息转换成控制指令，发送至控制子系统，以由所述控制子系统执行相应的动作或控制命令；

步骤S4，伺服控制子系统接收来自所述控制子系统的控制命令，根据所述控制命令，驱动并调节左侧雷达多角度执行单元和右侧雷达多角度执行单元的角度；

其中，所述控制子系统对所述雷达信号发射接收子系统执行多角度采用手动调节或自动调节方式：

(1)自动多角度调节模式：

多角度调节广域雷达传感器接收来自系统平台发送的自动调节指令后，所述核心处理子系统启动自动调节处理指令后，所述核心处理子系采集每一个雷达信号发射接收子系统中跟踪监测到的目标数据并进行实时分析处理，将处理后的数据由控制命令输出功能模块转化为对应的多角度雷达传感器设备中伺服控制命令信号发送给相应的伺服控制子系统中，以对雷达信号发射接收单元的多角度调节；

(2)手动多角度调节模式：接收工作人员通过系统平台输入的控制指令，向多角度调节雷达传感器设备发送相应控制指令，所述多角度调节雷达传感器设备中的传输通信模块将命令信息接收后，发送至所述编解码输入输出子系统中进行解析，解析后的数据被送到所述核心处理子系统中进行实时分析处理，处理后的控制命令发送至所述伺服控制子系统中，所述伺服控制子系统根据控制命令对相应的雷达信号发射接收子系统的多个角度进行调节和控制。

9.如权利要求8所述的多角度调节广域雷达传感器的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述伺服控制子系统中的第一驱动单元在来自第一雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动左侧雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节；所述伺服控制子系统中的第二驱动单元在来自第二雷达传感器多角度调节控制单元的控制下，驱动右侧雷达多角度执行单元进行俯仰调节和水平调节。

10.如权利要求8所述的多角度调节广域雷达传感器的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，由所述核心处理子系统采集所述雷达信号发射接收子系统采集到目标原始数据信息以及角度数据，实时监测所述雷达信号发射接收子系统采集的数据信号变化情况以及伺服控制子系统的工作参数变化情况并根据预先设定好的校验机制和控制机制，生成控制命令；利用所述控制命令调节所述雷达信号发射接收子系统多个方向的角度。

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