毫米波雷达避障神器之电力巡线无人机自动避障

 

如果一项技术能够能识别电线,并提前避障,这将给无人机巡线带来巨大的价值。纳雷SP70毫米波雷达能提前识别前方0.1~8米的电线,提前避障,这将是电力巡检无人机一项新的革命技术。...



概述:

现代直升飞机的空难事故中,飞机与高压电缆相撞造成的事故占了相当高的比率,电力巡线无人机同样面临这样的问题,如果一项技术能够能识别电线,并提前避障,这将给无人机巡线带来巨大的价值。纳雷SP70毫米波雷达能提前识别前方0.1~8米的电线,提前避障,这将是电力巡检无人机一项新的革命技术。

无人机电力巡检前景广阔

      1.随着输电高压等级的不断提高,输电线路的巡线作业对维护区域的安全、稳定、高效行越来越重要。输电线路跨区域分布,点多面广,所处地形复杂,自然环境恶劣,输电线路设备长期暴露在野外。传统的人工巡线方法不仅工作量大而且条件艰苦,特别是对山区和跨越大江大河的输电线路的巡查,以及在冰灾、水灾、地震、滑坡、夜晚期间巡线检查,所花时间长、人力成本高、困难大,某些线路区域和某些巡检项目人工巡查方法目前还难以完成。对于高压线路而言,如果巡检工人进行带电作业的话,人身安全将受到很大的威胁。

       2.利用无人机进行电力巡线是一种安全、快速、高效、前途广阔的替代人工巡线的方式,目前国内已有大量应用。现代无人机具备高空、远距离、快速、自行作业的能力,可以穿越高山、河流对输电线路进行快速巡线,进行全光谱的快速摄像和故障监测。无人机作业可以大大提高输电维护和检修的速度和效率,并且能够适用各种复杂恶劣的自然环境和气候条件。



无人机巡检避障是最大的挑战

       1.  为了保证巡线设备的正常运行,需要使无人机与电力线保持一定的安全距离。电力巡线无人机属工业无人机,价格十分昂贵,因此提高无人机在复杂环境下的飞行安全性变得尤为重要。

       2.  目前市面上已有基于视频图像、超声波雷达或者激光雷达等传感器的无人机自动避障系统,但是上述传感器都存在一些缺陷,例如激光雷达传感器成本过高,超声波传感器作用距离有限且容易受干扰。

       3.  视觉图像传感器在弱光下探测性能会大幅降低且对图像处理器性能要求高,毫米波雷达传感器能够克服这些缺点,是解决无人机自动避障和测高的一种优选方案。 

毫米波雷达:电力巡检无人机“保护神”

    1.  毫米波雷达传感器通过天线向外发射一系列连续调频的电磁波,并接收目标反射的电磁波信号。反射波与发射波的调频形状相同,只在时间上形成一个延迟,同一时刻的发射和反射信号经过混频后输出中频信号,距离越大,延时越大,相应中频频率也越高。由于运动目标的多普勒效应,中频信号同时包含有距离延时引起的差频和多谱勒频率。根据多谱勒原理就可以解算处目标距离和相对运动速度。

       2.  一个类似的应用场景是直升机避障。现代直升飞机的空难事故中,飞机与高压架空电缆相撞造成的事故占了相当高的比率。由于直升机载重能力有限,要求机载设备应该尽量少占重量和体积。同时在飞机避障过程中检测较细的电力线是非常重要的一环,电力线的雷达散射截面很小,因此要求探测器有相当高的角度和距离分辨能力,并且具有一定的探测范围。毫米波雷达小体积、高分辨率和低功耗等特点完全符合这些要求,实际中多采用3mm雷达。此外,毫米波雷达还具有在雨雪,雾霾,沙尘等恶劣条件下全天时正常工作的能力,和很强的抗地杂波能力。



毫米波雷达已经具备小型化,广泛商业应用

       1.  波长为1~10毫米的电磁波称毫米波(millimeter wave ),早在2012年,24GHz频段就被工信部规定用于汽车短距雷达应用。除了国外厂商,国内已有等公司已经开始批量应用;

       2.  湖南纳雷科技是一家专业从事毫米波雷达产品研发、生产和销售的科技公司,并且针对无人机应用研发的K波段毫米波雷达传感器,具备自动避障、精准测高等功能。目前上市的SP70系列雷达,能够精确测量目标物体的速度、运动方向、距离、方位角度等信息,探测距离从0.1米到40米不等,且具有小型化、低功耗和高可靠性等特点,探测性能大幅优于超声波等其他类型传感器。 


3.  应用于电力巡线无人机上的雷达传感器要求同时具备小体积、低成本、低功耗、高可靠性等特性。SP70 K波段雷达传感器将天线、射频电路以及信号处理电路集成到一块多层PCB上,尺寸仅为85mm×63mm×13mm,并且具有极低的功耗。通过改进的射频电路和信号处理算法,SP70可准确探测0.1和40米范围内的目标。SP70雷达传感器能够满足电力巡线无人机自动避障系统的需求。



SP70系列毫米波雷达:



产品订购网站:www.nanoradar.cn


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