CN109557517B - 用于低速无人机探测雷达的指标测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于低速无人机探测雷达的指标测试装置及方法，包括无人机和地面站，所述无人机包括GPS模块、气压高度计、无线数传模块和MCU，所述气压高度计用于检测无人机的飞行高度，所述GPS模块用于对无人机的所在位置进行检测，所述GPS模块和所述气压高度计均与MCU连接，用于数据的处理和编码，所述MCU与无线数传模块相连接，用于处理后数据的发送；通过设置雷达、GPS模块和气压高度计，通过雷达、GPS模块和气压高度仪，可分别得出个经纬度信息和两个高度信息，可计算投影距离、真实高度、水平角度和俯仰角等关键指标，以较为简单的方式便可得出上述数据，避免了暗室以及信号模拟器的使用，减少了不必要的费用支出，使经济能够得到充分的利用。
Description
技术领域
本发明属于探测雷达技术领域，尤其涉及 用于低速无人机探测雷达的指标测试装置及方法。
背景技术
目前雷达距离精度、角度精度、处理延迟等详细指标均采用专用雷达测试设备（雷达信号模拟器）实现。
采用以上手段时，雷达需放置于满足要求的微波暗室内，目标距离、速度矢量、俯仰角、水平角均由雷达信号模拟器产生，对比信号模拟器参数与雷达测试结果，评估距离精度、角度精度、处理延迟指标。
需要根据雷达特性定制测试***，测试***仅能特定使用；需要占用暗室测试，测试成本偏高；大多数测试***为18GHz以下脉冲雷达开发。对于连续波雷达可借鉴开发组件较少，信号模拟器开发成本较高，毫米波段暗室成本也偏高；仅能提供暗室测试结果，实战效果无法定量测试的问题。
发明内容
本发明提供用于低速无人机探测雷达的指标测试装置及方法，旨在解决需要根据雷达特性定制测试***，测试***仅能特定使用；需要占用暗室测试，测试成本偏高；大多数测试***为18GHz以下脉冲雷达开发。对于连续波雷达可借鉴开发组件较少，信号模拟器开发成本较高，毫米波段暗室成本也偏高；仅能提供暗室测试结果，实战效果无法定量测问题。
本发明是这样实现的，用于低速无人机探测雷达的指标测试装置，包括无人机和地面站，所述无人机包括GPS模块、气压高度计、无线数传模块和MCU，所述气压高度计用于检测无人机的飞行高度，所述GPS模块用于对无人机的所在位置进行检测，所述GPS模块和所述气压高度计均与MCU连接，用于数据的处理和编码，所述MCU与无线数传模块相连接，用于处理后数据的发送，
所述地面站包括转台、雷达、PC显控和指北模块，所述转台上搭载有数据接收模块，所述数据接收模块与无线数传模块相连接，并相适配，用于数据的接收，所述转台与PC显控相互连接，用于对数据的通信和解码，所述PC显控与雷达相连接，用于解码后数据的接收，所述指北模块与雷达相连接，用于得到雷达以及转台的零位朝向。
优选的，所述地面站和无人机上均设有天线，且两个天线相互适配。
优选的，所述指北模块采用SCM345型指北模块，指向精度大于0.1度，自带抗磁干扰能力。
优选的，所述数据接收模块采用SX1276无线模块，灵敏度-113dBm，LoRa扩频抗干扰，TTL串口，空中速率2.4K bps。
优选的，所述转台由转动机构和机电部组成，所述机电部与转动机构传动连接，且机电部采用LX-16A型串口总线数字舵机总成，扭力15KG，转向误差0.25°。
用于低速无人机探测雷达的指标测试方法，还包括如下步骤：
步骤S100，无人机开始起飞时，起飞高度需要与雷达高度相同；
步骤S200，无人机起飞前，地面站获得无人机高度信息；
步骤S300，地面站从无线数传模块接收无人机经纬度与高度信息；
步骤S400，关键指标的计算。
优选的，所述步骤S300还包括从雷达内置的GPS模块得到雷达经纬度。
优选的，所述步骤S400中的关键指标包括投影距离、真实高度、水平角度和俯仰角等。
优选的，所述GPS模块型号为NEO-7N，TTL串口输出，9600波特率，NMEA协议，定位精度2.5米，位置刷新频率支持到10Hz，功耗5V。
优选的，所述步骤S100前，需要对无人机进行GPS模块、气压高度计与无线数传模块的装载。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的用于低速无人机探测雷达的指标测试装置及方法，通过设置雷达、GPS模块和气压高度计，通过雷达、GPS模块和气压高度仪，可分别得出个经纬度信息和两个高度信息，可计算投影距离、真实高度、水平角度和俯仰角等关键指标，以较为简单的方式便可得出上述数据，避免了暗室以及信号模拟器的使用，减少了不必要的费用支出，使经济能够得到充分的利用。
应当理解的是，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
附图说明
图1为本发明的***示意图；
图2为本发明的地面站控制结构示意图；
图3为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1、图2和图3，本发明提供一种方案：用于低速无人机探测雷达的指标测试装置，包括无人机10和地面站20，无人机10包括GPS模块11、气压高度计12、无线数传模块13和MCU14，气压高度计12用于检测无人机10的飞行高度， GPS模块11用于对无人机10的所在位置进行检测，GPS模块11和气压高度计12均与MCU14连接，用于数据的处理和编码，MCU14与无线数传模块13相连接，用于处理后数据的发送，
地面站20包括转台21、雷达22、PC显控23和指北模块25，转台21上搭载有数据接收模块24，数据接收模块24与无线数传模块13相连接，并相适配，用于数据的接收，转台21与PC显控23相互连接，用于对数据的通信和解码，PC显控23与雷达22相连接，用于解码后数据的接收，指北模块25与雷达22相连接，用于得到雷达22以及转台21的零位朝向。
在本实施方式中，无人机10与地面站20相互连接，当无人机10在起飞时，气压高度计12实时对无人机10的飞行高度进行检测，并且，GPS模块11与远端卫星连接，并通过GPS确定无人机10飞行时的经纬度，同时，GPS模块11和气压高度计12将检测的数据传输到MCU14中，MCU14将无人机10经纬度和高度信息统一协议编码，由于MCU14与无线数传模块13相连接，并且，需要理解的是，无线数传模块13为数传发射机，MCU14将编码后的数据发送到无线数传模块13中，通过无线数传模块13与无线接收模块相连接，将数据发送到数据接收模块24内部，且需要理解的是，数据接收模块24为数传接收机，数据接收模块24负责接收无人机10下发的经纬度与高度信息，并发送PC显控23，由PC端数传接口实现底层通信与解码，雷达22负责与雷达22通信并接收雷GPS数据与指北信息，同时，利用转台21上设置的天线，通过转台21的转动保证天线时刻对准无人机10，保证数据连续性。
进一步的，所述地面站和无人机上均设有天线，且两个天线相互适配。
本实施方式中，无人机上的天线为可弯折柔性PCB印刷天线，尺寸43mm×9mm，地面站上的天线为天线采用三单元八木天线，带宽50MHz，增益8dBi，主波束宽度10°。
进一步的，指北模块25采用SCM345型指北模块25，指向精度大于0.1度，自带抗磁干扰能力。
在本实施方式中，指北模块25用于检测指北信息，并且对指北模块25的信号限定，并自带的抗磁干扰能力，使指北模块25能够更加稳定的进行工作，避免了外部磁干扰对指北模块25造成影响，同时，型号的限定使该指北模块25能够更加适配本装置的使用。
进一步的，数据接收模块24采用SX1276无线模块，灵敏度-113dBm，LoRa扩频抗干扰，TTL串口，空中速率2.4K bps。
在本实施方式中，无线数传模块13与无线接收模块相连接，使数据接收模块24通过无线数传模块13接收无人机10下发的经纬度与高度信息，将数据发送到数据接收模块24内部，且需要理解的是，在本装置中数据接收模块24即为数传接收机。
进一步的，转台21由转动机构和机电部组成，机电部与转动机构传动连接，且机电部采用LX-16A型串口总线数字舵机总成，扭力15KG，转向误差0.25°。
在本实施方式中，通过转台21的转动，进行转动机构的调节，并且，当需要对转台21进行转动时，机电部开始工作，并带动转动机构开始转动，通过转动机构的转动，进行转台21的方向调节。
用于低速无人机探测雷达的指标测试方法，还包括如下步骤：
步骤S100，无人机10开始起飞时，起飞高度需要与雷达22高度相同；
步骤S200，无人机10起飞前，地面站20获得无人机10高度信息；
步骤S300，地面站20从无线数传模块13接收无人机10经纬度与高度信息；
步骤S400，关键指标的计算。
在本实施方式中，当无人机10在起飞时，首先将气压高度计12与雷达22所检测的数据进行对比，进而保证整个无人机10起飞高度与雷达22所检测的高度相一致，随后，地面站20从无线数传模块13接收无人机10经纬度与高度信息，通过雷达22网络接口从雷达22内置的GPS模块11得到雷达22经纬度，由内置指北模块25得到雷达22转台21零位朝向，通过两个经纬度信息，两个高度信息，可计算投影距离、真实高度、水平角度和俯仰角等关键指标。
进一步的，步骤S300还包括从雷达22内置的GPS模块11得到雷达22经纬度。
在本实施方式中，从GPS模块11得到的雷达22经纬度信息，为后续的关键指标额计算提高数据支持，有利于是后续的指标计算更加准确。
进一步的，步骤S400中的关键指标包括投影距离、真实高度、水平角度和俯仰角。
在本实施方式中，投影距离、真实高度、水平角度和俯仰角均为科研人员所需要的数据信息，该数据的准确性越高，更加有利于后续的科研研发。
进一步的，GPS模块11型号为NEO-7N，TTL串口输出，9600波特率，NMEA协议，定位精度2.5米，位置刷新频率支持到10Hz，功耗5V。
在本实施方式中，GPS模块11的信号限定，使该GPS模块11更加适合本装置的使用，使数据的检测更加准确。
进一步的，步骤S100前，需要对无人机10进行GPS模块11、气压高度计12与无线数传模块13的装载。
在本实施方式中，GPS模块11、气压高度计12分别用于对无人机10的高度以及经纬度的检测，并且无线数传模块13能够对检测的数据进行发送，使工作人员能够顺利的得到检测数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.用于低速无人机探测雷达的指标测试装置，其特征在于，包括无人机和地面站，所述无人机包括GPS模块、气压高度计、无线数传模块和MCU，所述气压高度计用于检测无人机的飞行高度，所述GPS模块用于对无人机的所在位置进行检测，所述GPS模块和所述气压高度计均与MCU连接，用于数据的处理和编码，所述MCU与无线数传模块相连接，用于处理后数据的发送；
所述地面站包括转台、雷达、PC显控和指北模块，所述转台上搭载有数据接收模块，所述数据接收模块与无线数传模块相连接，并相适配，用于数据的接收，所述转台与PC显控相互连接，用于对数据的通信和解码，所述PC显控与雷达相连接，用于解码后数据的接收，所述指北模块与雷达相连接，用于得到雷达以及转台的零位朝向；
所述指标测试装置执行如下指标测试方法：
步骤S100，无人机开始起飞时，起飞高度需要与雷达高度相同；
步骤S200，无人机起飞前，地面站获得无人机高度信息；
步骤S300，地面站从无线数传模块接收无人机经纬度与高度信息，从雷达内置的GPS模块得到雷达经纬度；
步骤S400，关键指标的计算；其中，关键指标包括投影距离、真实高度、水平角度和俯仰角；
当无人机起飞时，首先将气压高度计与雷达所检测的数据进行对比，进而保证整个无人机起飞高度与雷达所检测的高度相一致，随后，地面站从无线数传模块接收无人机的经纬度与高度信息，通过雷达网络接口从雷达内置的GPS模块得到雷达经纬度，由内置指北模块得到雷达转台零位朝向，通过两个经纬度信息，两个高度信息，可计算投影距离、真实高度、水平角度和俯仰角。
2.如权利要求1所述的用于低速无人机探测雷达的指标测试装置，其特征在于，所述地面站和无人机上均设有天线，且两个天线相互适配。
3.如权利要求1所述的用于低速无人机探测雷达的指标测试装置，其特征在于，所述指北模块采用SCM345型指北模块，指向精度大于0.1度，自带抗磁干扰能力。
4.如权利要求1所述的用于低速无人机探测雷达的指标测试装置，其特征在于，所述数据接收模块采用SX1276无线模块，灵敏度-113dBm，LoRa扩频抗干扰，TTL串口，空中速率2.4K bps。
5.如权利要求1所述的用于低速无人机探测雷达的指标测试装置，其特征在于，所述转台由转动机构和机电部组成，所述机电部与转动机构传动连接，且机电部采用LX-16A型串口总线数字舵机总成，扭力15KG，转向误差0.25°。
6.如权利要求1所述的用于低速无人机探测雷达的指标测试装置，其特征在于，所述GPS模块型号为NEO-7N，TTL串口输出，9600波特率，NMEA协议，定位精度2.5米，位置刷新频率支持到10Hz，功耗5V。
7.如权利要求1所述的用于低速无人机探测雷达的指标测试装置，其特征在于，所述步骤S100前，需要对无人机进行GPS模块、气压高度计与无线数传模块的装载。
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