【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及位移测量，具体地，涉及一种基于微波感知的大尺度位移测量方法及系统。
技术介绍
1、非接触式位移测量是力学测试与工程感知的重要手段，是科研与工程人员关注和研究的重点。传统的非接触式位移测量方法通过视觉和激光实现，然而，视觉方法受限于镜头景深，无法测量大尺度位移；激光则受限于内部成像元件的尺寸，也无法进行大尺度位移测量。微波位移测量方法有进行大尺度位移测量的潜力，但现存的微波位移测量方法都基于目标小位移假设。因此，研究高可靠性的大距离位移测量技术十分重要。
2、在公开号为cn111457843a的中国专利文献中，公开了一种位移测量装置、位移测量方法及光刻设备，所述位移测量装置包括光源模块、衍射元件、读头组件、光探测模块以及信号分析模块，其中读头组件用于接收光源模块产生的两个输入光束，并引导它们平行地接触衍射元件并均发生衍射，然后引导并组合经衍射的输入光束以形成至少一个输出光束，每个输出光束包括从衍射元件的同一光斑位置出射且方向一致的分别对应于两个输入光束的衍射光信号，根据每个所述输出光束的干涉信号的相位变化信息可以获得所述衍射元件的位移信息。该专利文献是基于光源模块完成对目标的位移测量；而本专利技术是基于微波感知的大尺度位移测量，与该专利文献采用的技术具有本质性的不同。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于微波感知的大尺度位移测量方法及系统。
2、根据本专利技术提供的一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，包括：p>
3、步骤s1：采集并处理基带信号数据，得到解调制信号数据；
4、步骤s2：计算完整位移并检验计算结果。
5、优选的，所述基带信号数据基于微波收发器生成；所述微波收发器包括线性调频连续波信号源、功率分配器、功率放大器、低噪声放大器、混频器、低通滤波器、发射天线和接收天线；所述线性调频连续波信号源与功率分配器相连；所述功率分配器与功率放大器和混频器相连；所述功率放大器与发射天线相连；所述低噪声放大器与接收天线和混频器相连，且发射天线和接收天线的数量分别不少于一个；所述功率分配器的数量和功率放大器的数量与发射天线的数量相同；所述低噪声放大器的数量和混频器的数量与接收天线的数量相同；所述功率分配器将微波信号源分为两路，一路通过功率放大器和发射天线，另一路作为本振信号与接收信号混频；所述混频器的输出经过低通滤波和放大后产生基带信号。
6、优选的，所述步骤s1包括以下子步骤：
7、步骤s1.1：采集原始信号数据；
8、步骤s1.2：对被测目标的位移进行预估；
9、步骤s1.3：对原始信号数据进行解调制。
10、优选的，所述步骤s1.1包括天线共发射q次线性调频连续波信号，每次发射时长为t，以采样率fs采样基带信号s(t,q)，则：
11、
12、其中，a是信号的幅值，j表示单位虚数，k表示调频连续波斜率，t表示采样快时间，f0表示调频连续波载波频率，c表示光速，x(q)表示在第q个线性调频连续波发射时目标的位移，r为目标与微波收发器沿视线方向的距离，ξ表示噪声；
13、对s(t,q)进行处理，得到微波成像：
14、
15、其中，n为期望目标的位置，fξ为噪声频谱；
16、信号s(n,q)的相位与目标位移成正相关关系，位移提取为：
17、
18、其中，fc表示线性调频连续波中心频率，angle(·)表示对复数取相位，s*(n,q-1)表示s(n,q-1)的共轭；υ(r,n,x(q),x(q-1))是目标位移引入的相位调制，且
19、
20、其中，λc＝c/fc。
21、优选的，所述步骤s1.2包括基于信号参数进行特征提取，估计目标的位移为目标与微波收发器沿视线方向的距离为获得第l个目标随发射次数q的整像素相对移动：
22、
23、优选的，所述步骤s1.3包括以下子步骤：
24、步骤s1.3.1：构造调制算子，使用估计位移构造解调制算子
25、
26、其中，代表位移为的目标在第q个射频信号的采样快时间t时反射到天线上的归一化信号；
27、步骤s1.3.2：信号解调制，原始信号s(t,q)乘以解调制算子获得解调制信号：
28、
29、优选的，所述步骤s2包括以下子步骤：
30、步骤s2.1：提取残余位移，对解调制信号u(t,q)进行处理得到：
31、
32、的相位与残余位移成正相关关系，残余位移提取为：
33、
34、将残余位移补偿到先验位移上，获得最终位移：
35、
36、步骤s2.2：检查收敛条件，残余位移表示对相位调制的补偿值；若超出预设值，则执行步骤s1.3，若低于预设值，则表示最终位移。
37、根据本专利技术提供的一种基于微波感知的大尺度位移测量系统，包括：
38、模块m1：采集并处理基带信号数据，得到解调制信号数据；
39、模块m2：计算完整位移并检验计算结果。
40、优选的，所述基带信号数据基于微波收发器生成；所述微波收发器包括线性调频连续波信号源、功率分配器、功率放大器、低噪声放大器、混频器、低通滤波器、发射天线和接收天线；所述线性调频连续波信号源与功率分配器相连；所述功率分配器与功率放大器和混频器相连；所述功率放大器与发射天线相连；所述低噪声放大器与接收天线和混频器相连，且发射天线和接收天线的数量分别不少于一个；所述功率分配器的数量和功率放大器的数量与发射天线的数量相同；所述低噪声放大器的数量和混频器的数量与接收天线的数量相同；所述功率分配器将微波信号源分为两路，一路通过功率放大器和发射天线，另一路作为本振信号与接收信号混频；所述混频器的输出经过低通滤波和放大后产生基带信号。
41、优选的，所述模块m1包括以下子模块：
42、模块m1.1：采集原始信号数据；
43、模块m1.2：对被测目标的位移进行预估；
44、模块m1.3：对原始信号数据进行解调制。
45、优选的，所述模块m1.1包括天线共发射q次线性调频连续波信号，每次发射时长为t，以采样率fs采样基带信号s(t,q)，则：
46、
47、其中，a是信号的幅值，j表示单位虚数，k表示调频连续波斜率，t表示采样快时间，f0表示调频连续波载波频率，c表示光速，x(q)表示在第q个线性调频连续波发射时目标的位移，r为目标与微波收发器沿视线方向的距离，ξ表示噪声；
48、对s(t,q)进行处理，得到微波成像：
49、
50、其中，n为期望目标的位置，fξ为噪声频谱；
51、信号s(n,q)的相位与目标位移成正相关关系，位移提取为：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，所述基带信号数据基于微波收发器生成；所述微波收发器包括线性调频连续波信号源、功率分配器、功率放大器、低噪声放大器、混频器、低通滤波器、发射天线和接收天线；所述线性调频连续波信号源与功率分配器相连；所述功率分配器与功率放大器和混频器相连；所述功率放大器与发射天线相连；所述低噪声放大器与接收天线和混频器相连，且发射天线和接收天线的数量分别不少于一个；所述功率分配器的数量和功率放大器的数量与发射天线的数量相同；所述低噪声放大器的数量和混频器的数量与接收天线的数量相同；所述功率分配器将微波信号源分为两路，一路通过功率放大器和发射天线，另一路作为本振信号与接收信号混频；所述混频器的输出经过低通滤波和放大后产生基带信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下子步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，所述步骤S1.1包括天线共
5.根据权利要求4所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，所述步骤S1.2包括基于信号参数进行特征提取，估计目标的位移为目标与微波收发器沿视线方向的距离为获得第l个目标随发射次数q的整像素相对移动：
6.根据权利要求5所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，所述步骤S1.3包括以下子步骤：
7.根据权利要求5所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：
8.一种基于微波感知的大尺度位移测量系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量系统，其特征在于，所述基带信号数据基于微波收发器生成；所述微波收发器包括线性调频连续波信号源、功率分配器、功率放大器、低噪声放大器、混频器、低通滤波器、发射天线和接收天线；所述线性调频连续波信号源与功率分配器相连；所述功率分配器与功率放大器和混频器相连；所述功率放大器与发射天线相连；所述低噪声放大器与接收天线和混频器相连，且发射天线和接收天线的数量分别不少于一个；所述功率分配器的数量和功率放大器的数量与发射天线的数量相同；所述低噪声放大器的数量和混频器的数量与接收天线的数量相同；所述功率分配器将微波信号源分为两路，一路通过功率放大器和发射天线，另一路作为本振信号与接收信号混频；所述混频器的输出经过低通滤波和放大后产生基带信号。
10.根据权利要求8所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量系统，其特征在于，所述模块M1包括以下子模块：
...【技术特征摘要】
1.一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，所述基带信号数据基于微波收发器生成；所述微波收发器包括线性调频连续波信号源、功率分配器、功率放大器、低噪声放大器、混频器、低通滤波器、发射天线和接收天线；所述线性调频连续波信号源与功率分配器相连；所述功率分配器与功率放大器和混频器相连；所述功率放大器与发射天线相连；所述低噪声放大器与接收天线和混频器相连，且发射天线和接收天线的数量分别不少于一个；所述功率分配器的数量和功率放大器的数量与发射天线的数量相同；所述低噪声放大器的数量和混频器的数量与接收天线的数量相同；所述功率分配器将微波信号源分为两路，一路通过功率放大器和发射天线，另一路作为本振信号与接收信号混频；所述混频器的输出经过低通滤波和放大后产生基带信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，所述步骤s1包括以下子步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，所述步骤s1.1包括天线共发射q次线性调频连续波信号，每次发射时长为t，以采样率fs采样基带信号s(t,q)，则：
5.根据权利要求4所述的一种基于微波感知的大尺度位移测量方法，其特征在于，所述步骤s1.2包括基于信号参数进行特征提取，估计目...
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