一种毫米波雷达倾角自动反馈方法技术

本发明专利技术主要涉及电子工程技术领域。为了解决雷达安装的倾角参数需要借助专业角度仪和攀爬工具进行手动测量，测量难度大、测量效率低以及倾角参数获取困难的问题，本发明专利技术提供一种毫米波雷达倾角自动反馈方法，通过将三轴加速度传感器和雷达安装在同一平面，以三轴加速度传感器为原点建立空间直角坐标系，三轴加速度传感器读取雷达在三个空间坐标轴上的加速度分量，计算出雷达的瞬时倾角，根据瞬时倾角的计算得到的平均值和标准差判断所获取的倾角角度准确度，并反馈给雷达系统，还能监控雷达是否运行正常。达是否运行正常。达是否运行正常。

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波雷达倾角自动反馈方法


[0001]本专利技术主要涉及电子工程
，尤其是涉及一种毫米波雷达倾角自动反馈方法。

技术介绍

[0002]在智能家居领域，毫米波雷达是用于室内人员检测的重要传感器，对室内人员进行跟踪定位是其主要功能之一。这种具有定位功能的毫米波雷达往往安装在房间墙壁上，为了保证雷达对房间的覆盖区域尽量大及防止被家具遮挡，一般雷达安装在墙壁较高处且与墙面有一定倾角。雷达探测人员目标位置时，是以雷达自身为原点的球坐标系为参考系，输出目标位置信息：距离信息、角度(方位角和俯仰角)信息。而对用户来说，他关注的是人在房屋中的具体位置，所以需要将球坐标系目标位置信息转换成房屋所在的笛卡尔坐标系中的目标位置信息。为了完成这一转换，需要知道雷达在笛卡尔坐标系中的具体坐标和雷达相对墙面的倾斜角这两组参数。其中，雷达安装位置的坐标参数利用常用测距工具就容易获取，而后者倾斜角参数的获取较困难。
[0003]当前工程应用中，雷达倾角需要借助专业角度仪和攀爬工具进行手动测量，使得倾角参数获取难度较大，不利于用户使用。
[0004]三轴加速度传感器是基于加速度的基本原理去实现工作，具有体积小和重量轻特点，可以测量空间加速度，能够全面准确反映物体的运动性质，在航空航天、机器人、汽车和医学等领域得到广泛的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题：
[0006]提出一种毫米波雷达倾角自动反馈方法，解决雷达安装的倾角参数需要借助专业角度仪和攀爬工具进行手动测量，测量难度大，倾角参数获取困难的问题。
[0007]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案：
[0008]一种毫米波雷达倾角自动反馈方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]步骤1、将三轴加速度传感器与雷达天线设置在同一平面；
[0010]步骤2、三轴加速度传感器定期读取雷达的三轴重力加速度分量值；
[0011]步骤3、雷达系统利用三轴加速度传感器输出数据计算瞬时倾角θ
i
；
[0012]步骤4、重复步骤2、3，获取N个瞬时倾角值，然后计算N个瞬时倾角值的均值M和标准差S；
[0013]步骤5、将步骤4中获得的N个瞬时倾角值与标准差阈值S
t
进行比较，若每个瞬时倾角值都小于设定的标准差阈值S
t
，则以步骤4中获得的倾角均值M代替原有的倾角值；否则，则返回步骤2重新读取雷达的三轴重力加速度分量值，并计算瞬时倾角。
[0014]进一步的，所述三轴加速度传感器通过I2C或者SPI接口与雷达连接，由雷达装置中的电源为三轴加速度传感器供电。
[0015]进一步的，所述步骤1的具体方法为：以三轴加速度传感器所在位置为原点建立空间直角坐标系，Y轴方向为重力方向，X轴与Y轴组成的XoY平面与竖直墙面平行，Z轴与竖直墙面垂直；雷达安装在XoY平面中。
[0016]进一步的，步骤3所述计算瞬时倾角的方法为：其中a
xi
、a
yi
、a
zi
分别为三轴加速度传感器第i次测量时，重力加速度沿着X轴、Y轴、Z轴的加速度分量。
[0017]进一步的，步骤5所述返回步骤2重新读取雷达的三轴重力加速度分量值，并计算瞬时倾角的具体方法为：
[0018]三轴加速度传感器以同样的周期读取N次雷达在X轴、Y轴和Z轴上的重力加速度分量值，并根据所读取的重力加速度分量值计算N个瞬时倾角值的标准差S和均值M，若得到的标准S差小于阈值S
t
，以所述均值M代替原来的倾角值；否则，按照同样的方法重新进行测量，若重新测量K次后的标准差S仍大于或等于标准差阈值S
t
，并且K大于设定阈值Kt，则停止测量并用第K次测量后得到的均值M代替原来的倾角值，同时雷达系统输出倾角波动警告；其中，Kt为测量次数的阈值。
[0019]进一步的，所述标准差阈值S
t
的数值大小为当次测量得到的标准差的数值的3倍。
[0020]本专利技术的有益效果：本专利技术所述方案将三轴加速度传感器与雷达系统结合实现自动倾角测量和反馈，不再需要专业人员借助专业角度仪和专业攀爬工具测量雷达倾角，能够极大地提升雷达倾角测量的便利性和效率。
附图说明
[0021]图1为天线平面与三轴三轴加速度传感器的平面布局示意图。
[0022]图2为天线倾斜示意图。
[0023]图3为本专利技术所述方法流程图。
具体实施方式
[0024]本专利技术通过将三轴加速度传感器和雷达安装在同一平面，以三轴加速度传感器为原点建立空间直角坐标系，三轴加速度传感器读取雷达在三个空间坐标轴上的加速度分量，计算出雷达的瞬时倾角，同时根据瞬时倾角的计算得到的平均值和标准差判断所获取的倾角角度准确度，并反馈给雷达系统，监控雷达系统是否运行正常。
[0025]实施例：
[0026]下面结合附图对本专利技术所述方案进行解释：
[0027]本专利技术所述的一种毫米波雷达倾角自动反馈方法，如图3所示，具体包括以下步骤：
[0028]步骤1、本实施例以60GHz毫米波雷达为例，将雷达的微带贴片天线线性阵列与三轴加速度传感器设置于同一块PCB板上，雷达和三轴加速度传感器视为位于同一平面。具体方法如下，如图1所示，将三轴加速度传感器与雷达天线部署在同一平面，以三轴加速度传感器所在位置为原点建立空间直角坐标系，Y轴方向为重力方向，X轴与Y轴组成的XoY平面
与竖直墙面平行，Z轴与竖直墙面垂直；雷达PCB板安装在XoY平面中，当雷达PCB板垂直于地面时，PCB板上的每根收发天线都与Y轴平行，此时Y轴也与地球重力加速度方向平行。
[0029]步骤2、三轴加速度传感器定期读取X轴、Y轴、Z轴三轴上的重力加速度分量值；速度传感器通过I2C或者SPI接口与雷达连接，由雷达系统向三轴加速度传感器供电；本实施例中雷达以5秒为一个周期定期读取三轴加速度传感器测得的重力加速度分量值。
[0030]步骤3、如图2所示，雷达产生倾角时，即天线平面绕X轴旋转某个角度值θ时，则雷达的天线倾角为θ。三轴加速度传感器测量X轴、Y轴、Z轴上的重力加速度分量计算出雷达产生的瞬时倾角角度θ
i
。据根据三轴加速度传感器的测量原理，可得到θ
i
的计算公式为：的计算公式为：其中，a
xi
、a
yi
和a
zi
为加速度计传感器输第i次的输出值，即重力加速度分别沿着X轴、Y轴、Z轴三个参考坐标轴的分量。
[0031]步骤4、重复步骤2、3，获取N个瞬时倾角值，然后计算N个瞬时倾角值的均值M和标准差S。本实施例中将用于计算倾角均值M和标准差S的瞬时倾角值N的个数取为10，即三轴加速度传感器重复步骤2和步骤3进行10次测量；根据三轴加速度传感器进行10次测量后得到的重力加速度在X轴、Y轴、Z轴上的分量，计算出1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毫米波雷达倾角自动反馈方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、将三轴加速度传感器与雷达天线设置在同一平面；步骤2、三轴加速度传感器定期读取雷达的三轴重力加速度分量值；步骤3、雷达系统利用三轴加速度传感器输出数据计算瞬时倾角θ
i
；步骤4、重复步骤2、3，获取N个瞬时倾角值，然后计算N个瞬时倾角值的均值M和标准差S；步骤5、将步骤4中获得的N个瞬时倾角值与标准差阈值S
t
进行比较，若每个瞬时倾角值都小于设定的标准差阈值S
t
，则以步骤4中获得的倾角均值M代替原有的倾角值；否则，则返回步骤2重新读取雷达的三轴重力加速度分量值，并计算瞬时倾角。2.根据权利要求1所述的一种毫米波雷达倾角自动反馈方法，其特征在于，所述三轴加速度传感器通过I2C或者SPI接口与雷达连接，由雷达装置中的电源为三轴加速度传感器供电。3.根据权利要求1所述的一种毫米波雷达倾角自动反馈方法，其特征在于，所述步骤1的具体方法为：以三轴加速度传感器所在位置为原点建立空间直角坐标系，Y轴方向为重力方向，X轴与Y轴组成的XoY平面与竖直墙面平行，Z轴与竖直墙面垂直；雷达安装在XoY平面中。4.根据权利要求1所述的一种毫米波雷达倾角自...

【专利技术属性】
技术研发人员：周杨，张长安，朱文涛，
申请(专利权)人：四川启睿克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：