雷达微振动目标形变量反演方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种雷达微振动目标形变量反演方法及装置，其中方法包括：获得雷达微振动目标的距离压缩域信号；根据所述距离压缩域信号，确定振动目标所在距离门的慢时间信号；对所述振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号后进行差分干涉处理，确定差分相位；根据所述差分相位和调制系数，进行雷达微振动目标形变量反演。本发明专利技术可以进行在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量。跳变问题的同时准确反演振动信号形变量。跳变问题的同时准确反演振动信号形变量。

【技术实现步骤摘要】
雷达微振动目标形变量反演方法及装置


[0001]本专利技术涉及桥梁振动监测
，尤其涉及雷达微振动目标形变量反演方法及装置。

技术介绍

[0002]雷达测量法具有全天时、全天候工作的优点，可以对波束覆盖范围内的目标进行形变监测，雷达的精度测量可达亚毫米量级，因此使用雷达是桥梁形变监测重要的手段之一。
[0003]雷达信号的相位中包含了目标的距离信息，反演微振动目标形变量基本原理是对雷达采集的时序数据进行差分干涉获取差分相位信息，通过差分相位积分提取形变量。此方法可以得到高精度的振动幅度和振动频率，是评估桥梁健康状态的重要参数。
[0004]雷达微振动目标形变量反演的难点在于桥梁监测时当距离较远或振动点雷达反射信号较弱时，信号信噪比低，差分相位出现缠绕现象，造成反演的形变量产生跳变，破坏了振动信息，无法准确反映目标的形变量和振动频率等振动特征。对形变量进行滤波是雷达振动信号去噪的主要方法，现有技术中经验模式分解(EMD)可以将复杂信号分解为一系列有限小的本征模态函数，具有自适应性，较好去除噪声和目标提取效果，然而会有模态混叠的现象；自适应噪声抵消方法对信号通过改进的变步长LMS算法对滤波器权系数进行调整，分离信号和噪声，但是这种方法是对差分干涉相位积分得到的形变量进行去噪，高背景噪声下形变误差很难去除。因此，现有的雷达微振动目标形变量反演方法很难在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量。
[0005]因此，亟需一种可以克服上述问题的雷达微振动目标形变量反演方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种雷达微振动目标形变量反演方法，用以进行雷达微振动目标形变量反演，在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量，该方法包括：
[0007]获得雷达微振动目标的距离压缩域信号；
[0008]根据所述距离压缩域信号，确定振动目标所在距离门的慢时间信号；
[0009]对所述振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号后进行差分干涉处理，确定差分相位；
[0010]根据所述差分相位和调制系数，进行雷达微振动目标形变量反演。
[0011]本专利技术实施例提供一种雷达微振动目标形变量反演装置，用以进行雷达微振动目标形变量反演，在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量，该装置包括：
[0012]压缩域信号获得模块，用于获得雷达微振动目标的距离压缩域信号；
[0013]慢时间信号确定模块，用于根据所述距离压缩域信号，确定振动目标所在距离门的慢时间信号；
[0014]差分相位确定模块，用于对所述振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号
后进行差分干涉处理，确定差分相位；
[0015]形变量反演模块，用于根据所述差分相位和调制系数，进行雷达微振动目标形变量反演。
[0016]本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述雷达微振动目标形变量反演方法。
[0017]本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述雷达微振动目标形变量反演方法的计算机程序。
[0018]本专利技术实施例通过获得雷达微振动目标的距离压缩域信号；根据所述距离压缩域信号，确定振动目标所在距离门的慢时间信号；对所述振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号后进行差分干涉处理，确定差分相位；根据所述差分相位和调制系数，进行雷达微振动目标形变量反演。本专利技术实施例在振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号，有效约束了差分干涉相位，避免相位缠绕，在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0020]图1为本专利技术实施例中雷达微振动目标形变量反演方法示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例中雷达监测振动目标的几何图；
[0022]图3为本专利技术实施例中另一雷达微振动目标形变量反演方法示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例中雷达微振动目标形变量反演装置结构图；
[0024]图5是本专利技术实施例的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0026]为了进行雷达微振动目标形变量反演，在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量，本专利技术实施例提供一种雷达微振动目标形变量反演方法，如图1所示，该方法可以包括：
[0027]步骤101、获得雷达微振动目标的距离压缩域信号；
[0028]步骤102、根据所述距离压缩域信号，确定振动目标所在距离门的慢时间信号；
[0029]步骤103、对所述振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号后进行差分干涉处理，确定差分相位；
[0030]步骤104、根据所述差分相位和调制系数，进行雷达微振动目标形变量反演。
[0031]由图1所示可以得知，本专利技术实施例通过获得雷达微振动目标的距离压缩域信号；
根据所述距离压缩域信号，确定振动目标所在距离门的慢时间信号；对所述振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号后进行差分干涉处理，确定差分相位；根据所述差分相位和调制系数，进行雷达微振动目标形变量反演。本专利技术实施例在振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号，有效约束了差分干涉相位，避免相位缠绕，在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量。
[0032]专利技术人发现，低信噪比条件下，如果噪声水平与有用信号相当或强于有用信号时，因噪声相位服从随机均匀分布，导致差分相位缠绕。因此，本专利技术实施例附加直流量幅度远大于振动信号和噪声，则差分相位被约束，不再缠绕，附加直流的方法有效解决了形变量跳变问题，以有效提取振动特征。由于本专利技术实施例的适用场景为微振动的目标，因此需满足如下条件：
[0033]|x(τ)|＜＜λ
[0034]其中，λ为雷达发射信号波长，x(τ)为振动点的微振信号，微振信号的振幅远小于雷达发射信号波长λ。
[0035]图2为雷达监测振动目标的几何图，雷达位置确定，P为振动点，振动点与雷达的中心距离为R0，振动点在雷达视线方向作振幅为M，频率为f
v
的简谐振动，可以表示为：
[0036]x(τ)＝M cos(2πf
v
τ)
[0037]其中，τ为慢时间。雷达以一定的脉冲重复频率发射信号，P点的反射信号被雷达接收机接收，得到随时间变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达微振动目标形变量反演方法，其特征在于，包括：获得雷达微振动目标的距离压缩域信号；根据所述距离压缩域信号，确定振动目标所在距离门的慢时间信号；对所述振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号后进行差分干涉处理，确定差分相位；根据所述差分相位和调制系数，进行雷达微振动目标形变量反演。2.如权利要求1所述的雷达微振动目标形变量反演方法，其特征在于，按如下方式获得雷达微振动目标的距离压缩域信号：获得雷达经过振动目标反射后的回波信号；对所述回波信号进行脉压处理，得到雷达微振动目标的距离压缩域信号。3.如权利要求1所述的雷达微振动目标形变量反演方法，其特征在于，所述直流信号的幅度值远大于慢时间信号的幅度值。4.如权利要求1所述的雷达微振动目标形变量反演方法，其特征在于，根据所述差分相位和调制系数，进行雷达微振动目标形变量反演，包括：对差分相位进行积分处理；根据积分处理后的差分相位和调制系数，进行雷达微振动目标形变量反演。5.一种雷达微振动目标形变量反演装置，其特征在于，包括：压缩域信号获得模块，用于获得雷达微振动目标的距离压缩域信号；慢时间信号确定模块，用于根据所述距离压缩域信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：林赟，章灵涵，梁志广，李林杰，严国兵，王彦平，王凯，
申请(专利权)人：铁科检测有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：