[发明专利]目标微小形变观测雷达系统的信号处理方法及雷达系统

说明书

本申请涉及一种目标微小形变观测雷达系统的信号处理方法及雷达系统。所述方法包括：通过对多发多收得到雷达回波数据依次进行临近多目标分离算法、临近目标精确相位提取和时间差分干涉处理，可以准确估计径向距离相同而横向位置不同的多目标的形变量，以实现对密集多目标微小形变量高精度、高频率、非接触式多点同时测量，在复杂桥梁、铁塔、楼宇等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本申请涉及基础设施结构安全、精密测量技术领域，特别是涉及一种目标微小形变观测雷达系统的信号处理方法及雷达系统。

背景技术

桥梁、隧道、铁塔、楼宇、水坝、边坡等目标在自然外力（重力、风力、水力、温度应力等）和人为外力（交通、荷载、撞击等）作用下将出现形变，当形变超过设计容限时，可能造成不可逆转的结构损坏，进而造成生命财产损失，因此对这些重要目标的微小形变进行精密观测具有非常重要意义，桥梁、电力、矿山、水利等行业标准中也均对形变的高精度测量提出了明确要求。

目前，形变测量技术主要分为接触式和非接触式形变测量两种。常规接触式测量传感器和系统包括：压/拉力计、加速度计、拾振器、应变计、倾斜仪、位移计、水准仪、北斗/GPS位移计；非接触式传感器和系统包括全站仪、测量机器人、高清视频仪、形变测量雷达等。从物理原理和工作模式来看，绝大多数测量设备均属于单点形变测量系统，是目前应用最为广泛的形变监测手段，但存在较明显的技术局限性：

(1) 测量耗时、成本高。检测大型桥梁、高塔等形变时，如果采用常规单点测量传感器，需要多点安装固定、长距离布设电缆、逐个调试优化，因此工作量大、建设成本高、系统稳健性差。在登高、野外作业时还存在较大安全风险，难以满足应急救援、交通抢修测量等业务的时限性需求；

(2) 智能化程度低。很多常规传感器需要人工校准、人工安装标靶、人工逐个读取数据，造成系统延迟大、可靠性低、信息化程度弱的问题，难以适应未来健康监测领域对传感器智能化的要求；

(3) 环境适应性差。一方面很多接触式形变传感器难以适应高温、雨雪等恶劣工作条件，另一方面很多非接触式形变传感器难以全天时全天候工作，例如全站仪、高清视频等光学形变测量设备，在光线昏暗、雨雪尘雾天不能使用，GPS形变测量仪要求场地开阔，难以在峡谷和高楼区域有效工作。

形变测量雷达是一种非接触微小形变测量技术，这种传感器通过发射微波无线电波，接收物体散射的回波信号，通过时间差分干涉测量原理测量物体的形变位移量，具有测量精确、效率高、操作便捷、环境适应性优良等特点。形变测量雷达目前已经在桥梁、高楼、铁塔、边坡等领域得到了广泛应用，然而现有的形变测量雷达存在两个突出局限性：

(1)一维形变测量雷达仅能够对径向距离不同的物体的形变进行测量，如果两个物体径向距离相同，而横向位置不同，那么这种雷达不能将两者区分，虽然也能够计算得到一组形变值，但是该组数据不能准确描述两个物体中任何一个的形变量；

(2)二维形变雷达虽然可以解决径向距离相同横向位置不同的多目标分辨问题，但是付出的代价是形变测量刷新频率（每秒内测量物体形变的次数）显著降低，因此仅能够对极其缓慢的物体（如大坝、边坡等）进行测量，无法用于对桥梁、铁塔等快速形变的物体进行形变测量。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够区分径向距离相同而横向距离不同多个目标点形变值的目标微小形变观测雷达系统的信号处理方法及雷达系统。

一种目标微小形变观测雷达系统的信号处理方法，所述信号处理方法包括：

获取当前观测时刻的多个目标点的雷达回波矩阵，所述雷达回波矩阵由多个发射阵元和多个接收阵元中任一发射阵元发射和某一接收阵元接收得到的雷达回波数据组成；

对所述雷达回波矩阵进行重新排列，将其中符合要求的雷达回波数据组成新的雷达回波矩阵；