说说无人机民避障及定高，毫米波雷达技术及应用大解析

24GHz毫米波是最早被利用的。现在各个国家把24GHz划出来可以民用，虽然把77GHz划分给了汽车防撞雷达，但77Ghz在无人机以后的发展中会更有合理性，上海渭成智能科技有限公司的总工程师如是说。

Wayking 提供不同的操作模式

FMCW模式

在FMCW模式下，可以测量到静止目标的距离。目标的下变频接收信号的频率与到该目标的距离成比例。在GUI中，可以进行FFT处理以确定频率。使用距离-时间显示选项可以查看移动目标，同时显示屏存储多个FMCW扫描。

距离多普勒模式

在距离多普勒模式下，可以分析到目标的距离以及速度。距离多普勒模式是最强大的操作模式之一，因为它能够通过评估二维傅里叶变换同时处理多个发射斜坡。距离多普勒处理数据显示在距离多普勒图中。距离多普勒非常强大，因为它允许分离具有不同速度的目标，即使这些目标的距离都相同亦是如此。这对于不同方向上多个快速移动的目标非常有用——例如，解决汽车朝相反方向移动或超车期间的复杂交通情况。

数字波束成形 (DBF) 模式

在DBF模式下，显示到目标的距离以及与该目标所成的角度。来自四个接收通道的接收信号用于估计目标的角度。显示屏显示xy平面中各目标的空间分布。在DBF模式下，系统配置与FMCW模式下的相同，但对IF下变频信号的处理不同。在计算距离之后，通过评估四个接收通道之间的相位差来计算目标的角度信息。

在DBF模式下，需要进行雷达前端系统校准，以消除接收通道之间不必要的确定性相位差。每个DemoRAD系统都具备工厂校准数据，在运行GUI时加载。随后会先校正采样的IF信号，再评估传感器的测量数据。

毫米波由于它的波长很短，就有别于无线电和较低频的微波，根据刚才说的反射特性等特点来讲，首先它很接近于光的传播特性，对于较小的反射面（物体）也能较好的反射，另外由于频率很高，它可调制的带宽非常大。还有，一会我们会说到，由于波长很短，天线就可以很小。但是由于波长小，在空间传播很容易被阻挡和吸收，那么也就导致它作用距离不可能太远，当然这个远近是相对其他波段来说的，一般作用距离1km以内。

我们常讲，汽车和无人机其实是很像的：高速移动，安全第一。高速，必然要求，探测距离足够远。安全，必然要求检测方法的鲁棒性，和受环境影响小。当然在某些应用里，无人机的环境比汽车也要复杂一点。毫米波雷达在军事有人机、无人机早已大规模应用。

在无人机上的应用，也是目前市场最大的，是植保无人机的定高和避障应用。

我们知道gps和气压计测的是海拔高度，而植保时，我们希望无人机在作物上方固定的高度飞行，无论地面和植被是否起伏。这个也叫仿地飞行。这种应用有很多的解决方案，比如我们说的超声、激光、红外、双目等等。但是由于植保环境大多很差，有很大的灰尘，还有水雾，那么超声和基于光学的都会受到很大干扰。

目前来看，基于毫米波雷达的高度计，表现是最稳定的，首先他能穿透尘埃水雾，另外也基本不受什么干扰。基于波束，而不是点反射，高度恰恰反映植被叶片高度。

这个同样是一个多种传感器争夺的战场。但是我们讲毫米波雷达有不受光线影响、作用距离有非常大、可靠等优势，而这些优势在军事有人机、汽车、无人机方面都被证明。

当然，雷达的分辨力确实较低。但是我们讲过，由于阵列天线的优势，其实这个是可以有很大提高的，有3-5度的分辨力是有可能的。在美国这个避障比赛里，我们用毫米波雷达是得了第一的。所以请大家也有信心。这里有一个对比图，大家可以看一看。

有专家学者提出毫米波雷达进行360度避障这样一个架构，理想非常好，但从当前市场上反映来看，效果很差，还是回到最初的应用诉求，特别是植保无人机避障功能，按照国家植保机械质量监督检验中心的《植保无人飞机质量评价技术规范》，实现植保无人飞机前行和后退的避障功能，

植保无人机要做好避障，特别是做全天时全天候作业的兄弟们，在飞防作业时，遇到地边的树木、电线杆、行人等障碍物时，一旦无人机无法识别或操作不当，轻者换桨叶，重者炸机，造成不必要的损失，所以在购置植保无人机时，一定要求对方加装毫米波雷达，保证植保无人机实现避障功能。

【本文由上海渭成智能科技有限公司 杨工提供】