宽带线性调频毫米波避障雷达对电力线探测与识别技术研究

摘要

随着智能、感知技术的发展，近年来，无人机在众多领域得到广泛应用，特别是电力电网的自动巡检管理，使得大、中型无人机有了用武之地。但是，无人机在进行超低空飞行巡检时，环境复杂，例如电力线、杆塔等障碍物给无人机的飞行带来了安全隐患。因此，论文基于南方电网公司的“无人机电力线自动巡检项目”研究了“宽带线性调频毫米波避障雷达”。论文所作工作如下: 1.论文对宽带线性调频毫米波避障雷达系统的工作原理和工作性能进行了分析，深入研究了线性调频连续波的特点、去斜率处理技术，提出了无人机电力线巡检避障雷达的构建，研制了毫米波雷达系统。 2.论文对电力线进行了数学建模。研究了高分辨率毫米波雷达对电力线探测的原理和方法，分析了电力线在毫米波波段的后向散射特性，并对其毫米波波段的后向散射特性进行了计算机仿真与分析。 3.对研制的宽带线性调频毫米波雷达进行了电力线的探测试验，并对探测试验数据进行了理论分析。 4.针对毫米波雷达对电力线探测与识别的要求，论文对电力线识别的算法进行了研究。根据地面杂波对电力线探测的影响，论文主要研究了霍夫变换、决策树算法和支持向量机算法在电力线识别中的应用。 上述试验与研究为宽带线性调频毫米波避障雷达在无人机超低空探测的应用领域提供了技术支持与理论依据。

目录

声明

摘要

图目录

1绪论

1．1研究背景

1．2国内外研究状态

1．2．1国外研究状态

1．2．2国内研究状态

1．3论文安排

2宽带线性调频毫米波避障雷达系统理论分析

2．1宽带线性调频毫米波避障雷达性能概述

2．2宽带线性调频毫米波避障雷达工作原理分析

2．2．1宽带线性调频毫米波避障雷达工作体制

2．2．2 LFlVICW雷达测距原理分析

2．3宽带线性调频毫米波避障雷达系统设计

2．3．1宽带线性调频毫米波避障雷达系统构成

2．3．2 FPGA信号处理系统

2．3．3毫米波避障雷达系统

2．4本章小结

3宽带线性调频毫米波避障雷达对电力线探测研究

3．1毫米波波段电力线的电磁散射特性

3．1．1电力线结构

3．1．2电力线表面的数学模型

3．1．3雷达的散射截面积(RCS)的概念

3．1．4毫米波波段电磁散射分析方法简介

3．1．5毫米波波段电力线的RCS特征仿真

3．2宽带线性调频毫米波避障雷达试验数据分析

3．2．1静态探测试验数据分析

3．2．2外场挂飞探测试验数据分析

3．3本章小结

4电力线的毫米波雷达图像与电力线识别算法研究

4．1电力线的毫米波雷达图像仿真

4．1．1雷达成像系统

4．1．2电力线的毫米波雷达图像仿真

4．2直线检测算法研究

4．2．1霍夫变换

4．2．2 RANSAC

4．2．3动态规划

4．2．4其他的直线检测算法

4．3直线分类算法研究

4．3．1决策树

4．3．2支持向量机

4．3．3其他的直线分类算法

4．4毫米波雷达图像中电力线检测方法

4．5本章小结

5毫米波雷达图像中的电力线识别

5．1图像的预处理

5．2霍夫变换检测直线

5．3候选直线特征向量的提取

5．4决策树和支持向量机对电力线的识别

5．4．1决策树对电力线的识别

5．4．2支持向量机对电力线的识别

5．5两种算法对电力线识别的性能分析

5．5．1检测概率与虚警概率

5．5．2不同信噪比下分类器的检测性能

5．5．3算法的实时性能

5．6本章小结

6结论

致谢

参考文献