[发明专利]基于微波全场感知的桥梁拉索群索力同步监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于微波全场感知的桥梁拉索群索力同步监测系统，其特征在于，包括：用于发射和接收线性调频连续波微波信号的微波雷达前端、处理器模块和显示与保存模块，其中：处理器模块包括：用于同步采集微波雷达前端输出的多通道基带信号的信号采集子模块、用于对多通道基带信号进行处理并同步提取拉索群多拉索的振动位移时间序列的信号处理子模块和用于对多拉索的振动位移时间序列信号进行特征分析、计算多拉索的索力并评估拉索索力异常与损伤风险的特征分析子模块，显示与保存模块显示包括多拉索全场测点分布热图、多拉索振动响应测量结果及多拉索索力在内的信息，并用于保存拉索群多拉索索力的测量结果和预警分析结果。

2.根据权利要求1所述的桥梁拉索群索力同步监测系统，其特征是，所述的微波雷达前端包括：至少一个发射天线、多个接收天线以及线性调频连续波微波信号源、功分器、功率放大器、低噪声放大器、混频器和低通滤波器组件，其中：接收天线等间隔线性阵列分布；

所述的接收天线的间距小于或等于发射微波信号载波波长的一半；当发射天线为多个时，依据分时发射复用原则进行空间布局，产生成倍增加的等效虚拟接收通道。

3.根据权利要求2所述的桥梁拉索群索力同步监测系统，其特征是，所述的线性调频连续波微波信号源与功分器相连传输线性调频载波信号，功分器一端与功率放大器相连，一端与混频器相连并传输本振信号；功率放大器与发射天线相连并传输放大的线性调频载波信号，接收天线与低噪声放大器相连，低噪声放大器与混频器相连并传输放大的接收信号，混频器的输出端与低通滤波器相连并产生中频基带信号；线性调频连续波微波信号源的信号经过功分器分为两路，一路经过功率放大器连接发射天线，由发射天线发射，一路与放大的接收信号通过混频器产生混频信号；接收天线接收拉索群反射的微波信号，经低噪声放大器传输给混频器；混频器将低噪声放大器传输的微波信号与经过功分器后的另一路微波本振信号混频处理，经低通滤波器处理后输出多通道基带信号。

4.一种基于上述任一权利要求所述系统的微波全场感知的桥梁拉索群索力同步监测方法，其特征在于，将微波雷达前端波束方向对准待测桥梁拉索，控制发射天线重复发射线性调频连续波微波雷达信号并由多个接收天线接收待测多根拉索的反射信号，经混频得到多通道中频基带信号；然后根据多通道中频基带信号基于距离-角度联合维实现多根拉索的多测点定位与有效测点选择，并提取各测点的振动响应，实现拉索群索力的在线同步监测与预警。

5.根据权利要求4所述的桥梁拉索群索力同步监测方法，其特征是，所述的拉索的距离-角度像信息包括：距离维度和角度维度的全场定位信息；

所述的拉索的距离-角度像信息，通过以下方式得到：取某个扫频周期接收到的多通道中频基带信号H，通过距离维度和多通道形成的角度维度的二维傅里叶变换，得到拉索群的距离-角度像矩阵H_ff；

所述的定位是指：对矩阵H_ff取复数幅值，得到拉索群反射能量的距离-角度联合维度热图，根据峰值搜索和拉索群的实际空间分布，实现拉索群全场测点的定位与辨识，并根据信号强度与杂波干扰强度选择被测拉索的有效测点，得到各测点对应的矩阵H_ff的索引位置。