非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法技术

本发明专利技术涉及边坡落石灾害防护技术领域，涉及一种非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法，其包括如下步骤：步骤(1)：摄像机位布置及冲击过程高速视频录制；步骤(2)：像素

【技术实现步骤摘要】
非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法


[0001]本专利技术涉及边坡落石灾害防护
，具体地说，涉及一种非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法。

技术介绍

[0002]柔性防护网是一种常用于用于崩塌落石防护的强非线性结构，工作时易遭遇落石的连续冲击作用。一定冲击能量下，落石与拦截网片之间将发生多次碰撞、回弹过程，最终稳定于柔性网面。落石与防护网相互作用时，通过实时监测落石运动状态可以间接得到防护网变形、防护能级、冲击荷载等信息，为防护网系统抗冲击性能评价及工程设计提供关键数据支撑。但是，连续冲击作用下防护网物理特性与结构响应不断发生变化，落石运动信号为非线性、非稳态的瞬态脉冲信号。采用传统接触式有线设备测量落石防护动态响应信号时易发生设备损坏及信号不稳定现象。特别地，在噪声干扰条件下，实现落石运动数据信号的自动反馈与信息反馈均非常困难。

技术实现思路

[0003]本专利技术的内容是提供一种基于小波变换的非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。<br/>[0004]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)：摄像机位布置及冲击过程高速视频录制；步骤(2)：像素
‑
距离比例因子计算与校准；步骤(3)：落石冲击运动轨迹自动识别；步骤(4)：时域含噪信号频域分析及其能量分布；步骤(5)：高斯函数与高斯小波族选择；步骤(6)：信号伪频率确定与尺度参数选择；步骤(7)：时域含噪信号与高斯小波的卷积运算；步骤(8)：落石运动位移、速度、加速度信号反馈及其自洽性检查。2.根据权利要求1所述的非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法，其特征在于：步骤(1)中，根据柔性防护网安装位置架设2台高速摄像机，摄像机机位与录制目标之间因满足不同距离、不同角度要求；设置摄像机帧率，对冲击全过程进行录制；摄像机最小帧率应满足采样定理要求，最大帧率应当保证录制时间能够大于或等于冲击全过程时长。3.根据权利要求1所述的非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法，其特征在于：步骤(2)中，选择高速视频画面中的不同目标物体，分别测量各个目标物体的实际特征长度；记录高速视频画面中选定目标物体所占的像素数量，根据视频画面像素与特征长度之间的一一对应关系计算像素
‑
距离比例因子。4.根据权利要求1所述的非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法，其特征在于：步骤(3)中，在视频画面中标注落石轮廓，通过调节画面对比度、亮度选取落石运动捕捉的特征点；在冲击全过程中应保证落石特征点不被完全遮挡；结合运动分析技术实现对落石特征点的自动捕捉及落石运动轨迹的自动识别；通过步骤(2)中计算的像素
‑
距离比例因子将落石运动过程的捕捉像素点转换为落石位移时域信号f
M
[t
n
]，其中n＝1,2,
…
,N。5.根据权利要求4所述的非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法，其特征在于：步骤(4)中，对步骤(3)中获得的落石位移时域信号f
M
[t
n
]进行离散傅里叶变换，得到落石运动信号的傅里叶变换结果F(ω
k
)：其中ω
k
为信号的频率值；根据落石位移时域信号的离散傅里叶变换结果，可进一步获得信号的频域能量E
freq
：记录能量占比为0～90％及能量占比为0～99％的信号频段，该能量段的频率记为ω
90
及ω
99
。6.根据权利要求1所述的非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法，其特征在于：步骤(5)中，高斯函数是概率统计与随机信号分析应用中最重要的函数之一，高斯函数g(t)的表达式为：
其中C、α为常数；高斯函数的傅里叶变换仍然为高斯函数：高斯函数具有光滑的无穷阶导数，且高斯函数的n阶导数具备小波函数振荡、能量有限的特征，通过对高斯函数的n阶微分运算，可以生成n个高斯母小波：对小波函数g
n
(t)做伸缩、平移变换可以得到一系列小波函数，称为小波函数族：其中g
u,s
(t)称为高斯小波函数族，s称为尺度参数、u称为平移参数。7.根据权利要求1所述的非接触式落石防护动态响应信号自动识别及反馈方法，其特征在于：步骤(6)中，小波尺度参数并不等同于工程中更容易理解的傅里叶频率；小波尺度参数s对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭立平，余志祥，田永丁，廖林绪，张丽君，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：