一种具有识别功能的自动转向装置的制造方法_3

文档序号:9878932阅读:来源:国知局
正子单元修正后输出的目标空间坐标为:
[0062]数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元,用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量,雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力,通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0063]对于处在光学区域的复杂目标,假设由N个散射中屯、构成,根据雷达散射理论可 知,雷达回波可W看做是多散射中屯、的回波矢量合成,由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同,使得在矢量合成时,各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化,RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感,目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量,是一个起伏量,则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数:
[0065] 其中,Oi表示第i个散射中屯、RCS,a+目表示目标相对毫米波雷达的方位角,Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;A为人为设定的参数;
[0066] 贝化CS序列变异系数表示为:
其中O化)表示第k次探测 目标的RCS值,RCS序列均值
。将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0067] 在此实施例中,为转向装置设计了新的毫米波雷达=维环境感知系统,从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖,且结构简单经济耐用,抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能,控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块,使得雷达的坐标定位功能更精确,设置Tl = 2.2s,T2 = 2.6s,毫米波雷达的采样 间隔为1.5°/s,在实现无死角检测的同时,测量误差小于0.8%,测量延时率小于0.4%,且 实时性更强;给出了精确的坐标计算方法,为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型 旋转机械装置,采用了新的RCS起伏特性测量装置,使得RCS变异系数的测量更加精准,对目 标识别更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取,为各种不同大小的 转向装置的适用性提供了条件;用毫米波雷达取代传统的光波雷达,利用大气窗口传播时 的衰减小,受自然光和热福射源影响小,能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别,为 安全行驶提供可靠保障,具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性,取得了意想不到的 效果。
[006引实施例3:
[0069]如图1-4所示的一种具有识别功能的自动转向装置,包括转向装置和安装在转向 装置上的毫米波雷达=维环境感知系统;毫米波雷达=维环境感知系统包括毫米波雷达1、 旋转机械装置10、控制单元11和数据处理单元12;旋转机械装置包10括第一旋转轴3、旋转 盘2和第二旋转轴4,第一旋转轴3竖直布置且与旋转盘2的中屯、固接,所述第一旋转轴3通过 第一步进电机8驱动旋转;由第二步进电机9驱动旋转的第二旋转轴4水平套装在轴承座5 内,所述轴承座5通过2个竖直布置的支撑轴6固接在旋转盘2上;所述第二旋转轴4的中点处 设置有连接部7,所述连接部7垂直于第二旋转轴4且与第二旋转轴4 一体成型,毫米波雷达1 与连接部7垂直固接;所述毫米波雷达1的自身固有扫描平面垂直于旋转盘2所在平面,且扫 描范围角为±30%所述旋转盘2在布置支撑轴6的一侧有切口 16,切口 16所在的直线平行于 第二旋转轴4所在的直线,且任一支撑轴6与切口 16所在直线的距离小于50mm;所述第一步 进电机8和第二步进电机9均通过单片机来控制,单片机用于接收控制命令,并将控制命令 转化为控制信号发送给电机,同时根据装置的初始位置和两个步进电机转过的角度计算出 旋转机械装置的当前位置,并将旋转机械装置10的当前位置状态反馈给数据处理单元12; 所述旋转机械装置10整体在第一步进电机8的带动下面向前方18做水平180°的周期往返运 动,同时毫米波雷达1在第二步进电机9的带动下面向前方20做竖直180°的周期往返运动;
[0070] 如图5所示,数据处理单元12包括数据采集子单元13、延时修正子单元14和坐标输 出子单元15,数据采集子单元13接收毫米波雷达1测量得到的其与目标的距离值P,同时接 收单片机发送的垂直旋转角a和水平旋转角e,W及毫米波雷达1自身的扫描角0,从而获得 完整的毫米波雷达数据和扫描平面的位置;如图5所示,设毫米波雷达1测得的某一目标17 的读数为(0,〇,0,9),并定义:当毫米波雷达1处于水平位置时〇 = 〇°,当毫米波雷达1处于水 平位置上方时a值为正,毫米波雷达1处于水平位置下方时a值为负;当第二旋转轴4与转向 装置正前方方向垂直时e=〇°,当毫米波雷达1位于e=〇°的右侧时e为正值,当毫米波雷达1 位于e=o°的左侧时e为负值;当毫米波雷达1的自身扫描方向与毫米波雷达1所在平面垂直 时0 = 0°,当自身扫描方向位于0 = 0°的上方时0为正值,当自身扫描方向位于0 = 0°的下方 时0为负值。由图3可知第一旋转轴3的旋转角度郎P为毫米波雷达1在水平方向的旋转角度。
[0071] 优选地,延时效应是指,由于本装置采用的是=维度双旋转的技术方案,因此在雷 达检测波从发出到返回的过程中,雷达的位置已经发生了一定的偏移,虽然运段时间很短, 但是当旋转速度较高时,运部分的误差仍然不可忽视,运是本装置与其他固定雷达检测装 置不一样的地方,因此必须引入专用的延时修正系数。延时修正子单元14包括距离测量修 正模块、水平扫描修正模块和垂直扫描修正模块:距离测量修正模块,用于对距离值P的测 量值进行针对雷达检测波往返过程中延时效应的修正,其输出的修正因子为:
[007引当I ai+011 > I 02+021且I扣I > I时时,说明装置的旋转是朝着目标点的方向运动 的,此时测得的实际值偏小,故上式采用正号,此时Ap>l,反之采用负号,此时Ap<l;同时, 由于ti-t2是一个很小的值,因此此修正模块的具体修正值完全取决于电机的旋转周期T,旋 转越快T越小,则修正系数与1的差的绝对值越大,反之则越小。
[0074] 垂直旋转修正模块,用于对垂直旋转角a进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正,其输出的修正因子
;当I Qi I > I 021时,上式取正号,否则 取负号;
[0075] 水平旋转修正模块,用于对水平旋转角0进行针对雷达检测波往返过程中延时效 应的修正,其输出的修正因子
;当|01|>|02|时,上式取正号,否则 取负号;
[0076] 其中m为毫米波雷达I的最大可探测距离,且
用于反应检测目标17和毫米 波雷达1之间距离对延时效应的影响,目标17越靠近毫米波雷达1则延时越小,反之延时越 大;ti为对该目标17雷达检测波发出的时间,t2为雷达检测波返回的时间,则I ti-t21代表了 雷达检测波往返于目标17和毫米波雷达1之间所需的时间;ti为毫米波雷达1的水平旋转周 期,t2为毫米波雷达1的竖直旋转周期;ai为ti时的a值,〇2为t2时的a值;01为ti时的0值,02为 t2时的0值;0功ti时的0值,0劝t2时的0值;Ti = 2s,T2 = 2.4s,毫米波雷达的采样间隔为2°/ So
[0077] 坐标输出子单元15:经延时修正子单元修正后输出的目标空间坐标为:
[0080] 数据处理单元还包括目标RCS起伏特性测量子单元,用于对目标的RCS序列变异系 数进行测量,雷达截面积(RCS)值表征接收天线方向目标反射信号的能力,通过测量目标 RCS起伏特性即可对比判别出不同的目标类型。
[0081] 对于处在光学区域的复杂目标,假设由N个散射中屯、构成,根据雷达散射理论可 知,雷达回波可W看做是多散射中屯、的回波矢量合成,由于各个散射中屯、相对雷达的视线 角度不同,使得在矢量合成时,各自相对相位随机变化导致回波信号幅度的起伏变化,RCS 值跟随也出现起伏变化。因此雷达目标RCS对目标的姿态角变化非常敏感,目标RCS时间序 列本质上是RCS随目标方位角的变化量,是一个起伏量,则多散射中屯、目标的RCS表示为目 标方位角的函数:
[0083] 其中,Oi表示第i个散射中屯、RCS,a+0表示目标相对毫米波雷达的方位角,Ri表示第 i个散射中屯、相对雷达中屯、距离;A为人为设定的参数;
[0084] 贝化CS序列变异系数表示为:
其中O化)表示第k次探测 目标的RCS值,RCS序列均值
。将序列变异系数和方位角作为特征参数输入 目标识别系统即完成对目标的识别。
[0085] 在此实施例中,为转向装置设计了新的毫米波雷达=维环境感知系统,从而实现 前方水平180°和竖直方向180°的无死角扫描覆盖,且结构简单经济耐用,抗干扰能力强;利 用步进式电动机配合其它部件实现全自动控制功能,控制方便精确;针对新式旋转雷达系 统的特点W及延时效应设计了距离测量修正模块、水平扫描修正模块、垂直扫描修正模块 等修正模块,使得雷达的坐标定位功能更精确,设置Tl = 2.4s,T2 = 2.7s,毫米波雷达的采样 间隔为1.8°/s,在实现无死角检测的同时,测量误差小于0.7%,测量延时率小于0.4%,且 实时性更强;给出了精确的坐标计算方法,为自动控制和误差控制提供了基础;针对该新型 旋转机械装置,采用了新的RCS起伏特性测量装置,使得RCS变异系数的测量更加精准,对目 标识别更有利;旋转盘、旋转轴等部件的尺寸可根据具体情况灵活选取,为各种不同大小的 转向装置的适用性提供了条件;用毫米波雷达取代传统的光波雷达,利用大气窗口传播时 的衰减小,受自然光和热福射源影响小,能够在恶劣的天气状况下对目标进行有效识别,为 安全行驶提供可靠保障,具有高分辨力、高精度、小天线口径等优越性,取得了意想不到的 效果。
[0086] 实施例4:
[0087] 如图
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