一种基于卷积神经网络的雷达探测装置以及探测方法与流程

1.本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于卷积神经网络的雷达探测装置以及探测方法。


背景技术：

2.卷积神经网络(convolutional neural networks，cnn)是一类包含卷积计算且具有深度结构的前馈神经网络(feedforward neural networks)，是深度学习(deep learning)的代表算法之一。卷积神经网络具有表征学习(representation learning)能力，能够按其阶层结构对输入信息进行平移不变分类，现有技术中，基于卷积神经网络的雷达能够建立雷达环境认知思想，从而有效滤除树木等虚假目标。
3.目前，在雷达安装需要通过固定组件加角度调节组件实现对雷达的安装固定，在使用时，通过固定组件实现雷达的固定，并通过角度调节组件实现雷达雷达探测范围的调节，而现有的固定组件和角度调节组件一般采用铰接轴和在铰接轴上设置背紧螺母结构，在通过铰接轴转动后，再通过背紧螺母结构固定铰接轴，达到调节雷达的角度，但是螺母结构在使用过程中容易出现松动，在大风或雨雹等恶劣天气，雷达的探测角度很容易发生改变，还可以造成需要重新进行学习的麻烦，影响对设定区域的检测；并且上述结构还不便于检修时改变雷达的探测角度。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种具有雷达便于调节且不易产生晃动的基于卷积神经网络的雷达探测装置以及探测方法。
5.本发明的技术方案如下：
6.基于卷积神经网络的雷达探测装置，包括雷达，所述雷达侧面设置有两个安装板，安装板远离雷达的一端设置有固定件，所述固定件设置有与安装板连接的转动连接结构，以实现安装板转动调节的解锁和锁紧，所述固定件侧面设置有用于带动安装板旋转的伸缩结构，以实现雷达的探测范围的调节。
7.进一步，所述转动连接结构包括固定在固定件上的插接桶、位于插接桶一侧的底板、设置于底板上的安装筒、位于安装筒内部的偏心柱、以及套设在偏心柱上的齿环，所述插接桶侧面设置有伺服马达，所述插接桶内部设置有内筒，所述内筒的内径与安装筒的内径相同，所述内筒的左右侧面分别与插接桶和安装筒抵触，所述内筒内侧设置有转动连接在插接桶上的转动盘，所述转动盘连接伺服马达；
8.所述安装筒与偏心柱偏心设置，所述偏心柱设置有抵触在齿环内缘面的弧形块和圆柱，所述弧形块和圆柱位置以偏心柱为中心镜像设置，所述转动盘可带动大弧形块和小弧形块以偏心柱为中心旋转，当所述弧形块移动至偏心柱上方时，所述圆柱位于偏心柱下方且与齿环不接触，所述齿环分别与内筒、以及安装筒咬合，以实现插接桶与安装筒的转动限位，当所述弧形块旋转至偏心柱下方时，所述齿环与内筒、以及安装筒不再咬合；
9.所述底板固定在安装板上。
10.进一步，所述安装筒、内筒内壁均沿轴向设置有咬合齿，所述齿环上的齿可与所述咬合齿咬合。
11.进一步，安装筒的外缘面、以及插接桶的内缘面均开设有一个或一个以上的环形凹槽，所述安装筒与插接桶的环形凹槽组成断面为正方形的滚动槽，所述滚动槽内设置有与环形凹槽侧面抵触的限位珠，以使得安装筒不能脱离插接桶。
12.进一步，所述插接桶外缘面开设有与环形凹槽连通的螺纹孔，所述螺纹孔的直径大于限位珠的直径，所述螺纹孔内螺纹连接有限位螺栓。
13.进一步，所述弧形块、以及圆柱均开设有插接孔，转动盘设置有插接在插接孔内的拨杆。
14.进一步，所述固定件包括铰接座、以及连接在铰接座上的u型板，所述铰接座与插接桶对应的侧面均开设有圆孔，所述圆孔的直径与插接桶外径相同，所述伺服马达穿过圆孔，所述圆孔固定在插接桶上。
15.进一步，所述伸缩结构包括铰接在安装板上的铰接头、固定在铰接头上的螺纹杆、与螺纹杆螺纹连接的螺纹筒、与螺纹筒转动连接的铰接筒、固定在铰接筒上的驱动马达、以及固定在铰接座上的铰接板，所述铰接板开设有铰接口，铰接筒侧面设置有铰接柱，所述铰接柱转动连接在铰接板的铰接口内，所述驱动马达的输出轴穿过铰接筒并连接在螺纹筒上。
16.本发明还提出基于卷积神经网络的雷达探测装置的雷达探测方法，包括如下步骤：
17.s1：采集探测区域雷达回波信号，对雷达回波信号提取特征以得到探测区域的时域特征数据；
18.s2：根据探测区域的时域特征数据构造时间-距离-幅值的二维图像；
19.s3：以所述二维图像为训练集/测试集，基于卷积神经网络训练恒虚警检测器，利用卷积神经网络自主提取的输入的所述二维图像的特征，依据所学习的特征对待检测的探测区域二维图像进行分类，并且根据雷达信号检测问题中要求的恒虚警检测，调整卷积神经网络以优化恒虚警检测器，实现对目标信号的检测。
20.进一步，所述s4具体为：用不同的灰度值对应时域特征数据中不同的幅值，以距离为纵轴，时间为横轴绘制用灰度值表示幅值的二维图像。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1、本发明通过转动连接结构实现固定件与安装板的解锁和锁紧的调节，使得在保证雷达的转动调节的同时，使得雷达不易产生晃动；
23.2、本发明通过伸缩结构实现雷达的转动调节，方便雷达探测范围的调节，并通过螺纹杆和螺纹筒的配合实现二次的固定，避免雷达产生晃动；
24.3、本发明采用弧形块实现齿环与内筒和安装筒的咬合调节，方便固定件与安装板的解锁和锁紧的调节。
25.总之，本发明具有雷达便于调节且不易产生晃动的优点。
附图说明
26.图1为本发明的管路结构示意图；
27.图2为本发明图1的a部分放大结构示意图；
28.图3为本发明图1的伸缩结构示意图；
29.图4为本发明图1的转动连接结构的结构示意图；
30.图5为本发明图4的a-a剖面结构示意图。
31.图中，1、雷达；2、安装板；3、伺服马达；4、驱动马达；5、铰接座；6、u型板；7、连接板；8、伸缩软管；9、散热板；11、铰接板；12、螺纹筒；13、铰接筒；14、肋板；15、铰接头；16、螺纹杆；17、铰接柱；18、底板；19、安装筒；20、弧形块；21、偏心柱；22、齿环；23、咬合齿；24、限位珠；25、限位螺栓；26、内筒；27、凹槽；28、插接桶；29、拨杆；30、滚珠；31、圆柱。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
33.实施例1
34.如图1-5所示，基于卷积神经网络的雷达探测装置，包括设置有散热板9的雷达1，所述雷达1侧面通过螺栓固定有两个安装板2，安装板2远离雷达1的一端设置有固定件，所述固定件设置有与安装板2连接的转动连接结构，以实现安装板2转动调节的解锁和锁紧，所述固定件侧面设置有用于带动安装板2旋转的伸缩结构，以实现雷达1的探测范围的调节，所述伸缩结构为多个且设置于安装板2的上下两端。
35.在使用时，通过固定件将雷达1固定在固定位置上，然后进行使用即可，而当需要调节雷达1顺时针旋转时，转动连接结构解锁，此时位于安装板2上端的伸缩结构缩短，位于安装板2下端的伸缩结构伸长，从而实现雷达1的调节，当调节完成后，伸缩结构不再工作，转动连接结构锁紧，此时雷达1被固定，而当需要调节雷达1逆时针旋转时，转动连接结构解锁，位于安装板2上端的伸缩结构伸长，位于安装板2下端的伸缩结构缩短，雷达1逆时针旋转调节，从而实现雷达1的逆时针旋转调节；
36.而当出现大风或雨雹等恶劣天气时，通过转动连接结构实现安装板2与固定件的一次固定，通过伸缩结构实现安装板2与固定件的二次固定，从而避免雷达1出现晃动。
37.在本实施例中，所述转动连接结构包括固定在固定件上的插接桶28、位于插接桶28一侧的底板18、一体成型于底板18上的安装筒19、位于安装筒19内部的偏心柱21、以及套设在偏心柱21上的齿环22，所述插接桶28侧面通过螺栓固定有伺服马达3，所述插接桶28内部一体成型有内筒26，所述内筒26的内径与安装筒19的内径相同，所述内筒26的左右侧面分别与插接桶28和安装筒19抵触，所述内筒26内侧设置有通过轴承连接在插接桶28上的转动盘，所述转动盘键连接伺服马达3的转轴，所述偏心柱21一体成型于底板18上；
38.所述安装筒19与偏心柱21偏心设置，所述偏心柱21和齿环22偏心设置，所述偏心柱21设置有抵触在齿环22内缘面的弧形块20和圆柱31，所述弧形块20和圆柱31位置以偏心柱为中心镜像设置，所述转动盘与所述大弧形块20和小弧形块31转动连接，以带动大弧形
块20和小弧形块31以偏心柱21为中心旋转，当所述弧形块20移动至偏心柱21上方时，所述圆柱31位于偏心柱21下方且与齿环22不接触，所述齿环22分别与内筒26、以及安装筒19咬合，以实现插接桶28与安装筒19的转动限位，当所述弧形块20旋转至偏心柱21下方时，所述齿环22与内筒26、以及安装筒19同心并不再咬合；
39.所述底板18通过螺栓固定在安装板2上。
40.在使用时，当雷达1需要转动调节时，伺服马达3通过转动盘带动弧形块20和圆柱31以偏心柱21为中心顺时针旋转，在弧形块20旋转的过程中，齿环22下移，当弧形块20旋转至偏心柱21下方时，圆柱31位于偏心柱21上方，并与齿环22内缘面接触，齿环22与内筒26和安装筒19同心，不再与内筒26和安装筒19咬合，此时安装筒19可转动，从而完成解锁，然后调节雷达1即可，而当雷达1调节完成后，伺服马达3带动弧形块20继续转动，直至弧形块20位于偏心柱21的上方，而在弧形块20旋转的过程中，齿环22上端的齿逐渐与内筒26和安装筒19咬合，从而实现内筒26与安装筒19的转动限位；
41.而当出现大风或雨雹等恶劣天气时，通过齿环22上的齿与内筒26和安装筒19的咬合，避免安装筒19出现转动，从而避免雷达1因晃动而出现偏移。
42.在本实施例中，所述安装筒19、内筒26内壁均沿轴向一体成型有咬合齿23，所述齿环22上的齿可与所述咬合齿23咬合；当雷达1不需要调节时，齿环22的齿插接在内筒26以及安装筒19的咬合齿23内，此时齿环22的齿与咬合齿23之间不存在间隙，从而避免安装筒19出现转动，而当需要调节雷达1时，齿环22的齿与咬合齿23不再插接，此时安装筒19可以进行转动。
43.在本实施例中，安装筒19的外缘面、以及插接桶28的内缘面均开设有两个环形凹槽27，所述安装筒19与插接桶28的环形凹槽27组成断面为正方形的滚动槽，所述滚动槽内设置有环形凹槽27侧面抵触的限位珠24，以使得安装筒19不能脱离插接桶28；通过限位柱实现安装筒19与插接筒的限位，避免安装筒19出现晃动。
44.在本实施例中，所述插接桶28外缘面开设有与环形凹槽27连通的螺纹孔，所述螺纹孔的直径大于滚珠30的直径，所述螺纹孔内螺纹连接有限位螺栓25；通过螺纹孔将限位珠24放入滚动槽内，然后将限位螺栓25固定在螺纹孔内，避免限位柱脱离滚动槽。
45.在本实施例中，所述弧形块20、以及圆柱31均开设有插接孔，转动盘一体成型有插接在插接孔内的拨杆29，所述弧形块20朝向偏心柱21、以及朝向齿环22的侧面均开设有凹槽27，所述凹槽27内设置有与齿环22和偏心柱21接触的滚珠30；当需要带动弧形块20和圆柱31旋转时，转盘通过拨杆29带动弧形块20和圆柱31旋转，保证弧形块20和圆柱31的旋转，而在弧形块20旋转的过程中，通过滚珠30减少弧形块20旋转时的摩擦力，保证弧形块20的旋转。
46.在本实施例中，所述固定件包括铰接座5、以及通过螺栓连接在铰接座5上的u型板6，所述铰接座5与插接桶28对应的侧面均开设有圆孔，所述圆孔的直径与插接桶28外径相同，所述伺服马达3穿过圆孔，所述圆孔通过螺栓固定在插接桶28上，所述铰接座5上通过螺栓固定有连接板7，所述连接板7胶粘有伸缩软管8，所述伸缩软管8的另一端胶粘在雷达1上；在固定时，将u型板6通过螺栓固定在固定物体上，并通过铰接座5实现插接桶28的固定，避免固定筒出现晃动，保证雷达1固定的稳定，并通过伸缩软管8实现对安装板2、铰接座5、伸缩结构、以及转动连接结构的防护，从而延长安装板2、铰接座5、伸缩结构、以及转动连接
结构的使用寿命。
47.在本实施例中，所述伸缩结构包括铰接在安装板2上的铰接头15、焊接在铰接头15上的螺纹杆16、与螺纹杆16螺纹连接的螺纹筒12、与螺纹筒12通过轴承连接的铰接筒13、通过螺钉固定在铰接筒13上的驱动马达4、以及通过螺栓固定在铰接座5上的铰接板11，所述铰接板11侧面焊接有肋板14，所述肋板14焊接在铰接座5上，所述铰接板11开设有铰接口，铰接筒13侧面焊接有铰接柱17，所述铰接口开设有供铰接柱17插接的孔，所述铰接柱17插接在铰接口的孔内，所述驱动马达4的输出轴穿过铰接筒13并键连接在螺纹筒12上；在使用时，当需要调节雷达顺时针旋转时，位于上方的伸缩结构的驱动马达4带动螺纹筒12顺时针旋转，螺纹杆16逐渐从螺纹筒12内伸出，位于下方的伸缩结构的驱动马达4带动螺纹筒12逆时针旋转，螺纹杆16逐渐缩回螺纹筒12内，从而实现雷达的顺时针旋转调节，而当需要调节雷达逆时针时针旋转时，位于上方的伸缩结构的驱动马达4逆时针输出轴逆时针旋转，位于下方的伸缩结构的驱动马达4的输出轴顺时针转动即可。
48.实施例2
49.如图1所示，基于卷积神经网络的雷达探测方法，包括基于卷积神经网络的雷达探测装置，还包括如下步骤：
50.s1：采集探测区域雷达1回波信号，对雷达1回波信号提取特征以得到探测区域的时域特征数据；
51.s2：根据探测区域的时域特征数据构造时间-距离-幅值的二维图像；
52.s3：以所述二维图像为训练集/测试集，基于卷积神经网络训练恒虚警检测器，利用卷积神经网络自主提取的输入的所述二维图像的特征，依据所学习的特征对待检测的探测区域二维图像进行分类，并且根据雷达1信号检测问题中要求的恒虚警检测，调整卷积神经网络以优化恒虚警检测器，实现对目标信号的检测；
53.在本实施例中，所述s4具体为：用不同的灰度值对应时域特征数据中不同的幅值，以距离为纵轴，时间为横轴绘制用灰度值表示幅值的二维图像。
54.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。