轻量级和紧的脉冲雷达用于无人机平台,用于在空中避免碰撞

科学领域:

• 航空航天工程 航空航天工程
• 传感器技术 传感器技术
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术

背景情况:

• 无人驾驶飞行器 (UAV) 使用各种传感器,如摄像头,FMCW雷达,LiDAR和超声波传感器来进行情境感知.
• 光学传感器在恶劣的天气和黑暗中面临限制. 紧型FMCW雷达对高速无人机的探测范围 (几百米) 不足,特别是对视线之外的视线 (BVLOS) 操作.

研究的目的:

• 介绍一款使用轻型脉冲雷达用于中型无人机平台 (10-300公斤MTOM) 的新型防撞系统 (CAS).
• 通过在1-3公里范围内实现障碍物检测,解决传统传感器有限的对峙检测距离.
• 为了利用脉冲雷达的运行优势,包括减少电磁足迹,增强对干扰的强度和更低的功耗.

主要方法:

• 开发一种轻型脉冲雷达系统,专门为中型无人机设计,大型雷达装置不切实际.
• 将脉冲雷达系统集成到中型无人机平台上进行现场测试和性能评估.
• 对视觉识别物体的检测能力的验证,距离1-3公里.

主要成果:

• 脉冲雷达系统在1-3公里范围内实现了障碍物检测,与现有的紧型传感器相比,显著改善了对峙距离.
• 现场测试证实,视觉物体识别和雷达检测之间的一对一对应,错误报警概率为1.5%.
• 该系统的范围分辨率为3.75m,平均功耗低于80W,具有降低电磁干扰和提高耐久性等操作优势.

结论:

• 轻量级脉冲雷达CAS有效地提高了中型无人机在扩展范围运行的局势意识和安全性.
• 该系统的性能验证了它能够提供足够的对峙以获得对BVLOS操作至关重要的机动时间的能力.
• 脉冲雷达架构在电磁兼容性,强度和功率效率方面提供了显著的优势,有助于提高无人机运营能力.