[发明专利]微波多维形变及振动测量方法与系统

权利要求书

1.一种微波多维形变及振动测量方法，其特征在于，通过若干微波收发器向目标物体同时发射调频连续波微波信号并接收回波信号，从其中的基带信号提取出各个微波收发器视线方向上的目标物体距离及其对应的形变及振动信息，根据若干微波收发器的间距和微波收发器与目标物体的距离建立无畸变的目标多维形变及振动参考坐标系Ψ_T并得到相应的几何长度关系，利用得到的几何长度关系与建立的参考坐标系Ψ_T，计算得到目标空间位置在坐标系Ψ_T每个坐标轴上的坐标，再根据目标形变与振动在坐标系中每个坐标轴上的投影和目标到每个微波收发器的距离比例进行加权融合重构，恢复出目标物体的实际多维形变及振动信息。

2.根据权利要求1所述的微波多维形变及振动测量方法，其特征是，所述的发射是指：将多个微波收发器的发射天线朝向测量目标进行放置，使得待测目标处于微波收发器的信号辐射范围内，保证所需测量的目标运动空间范围均在微波收发器的信号发射与有效接收范围内。

3.根据权利要求1所述的微波多维形变及振动测量方法，其特征是，所述的融合与重构包括：x_i(t)＝a_i1r₁(t)+a_i2r₂(t)+a_i3r₃(t)+...+a_inr_n(t)，其中：n≥i≥1，a_i1～a_in为对应维度对应微波收发器视线上的目标形变及振动信息权重值，x_i(t)为位于无畸变的目标多维形变及振动参考坐标系的目标形变及振动信息，即代表了目标在无畸变的目标多维形变及振动参考坐标系中的实际多维形变及振动轨迹。

4.根据权利要求1～3中任一所述的微波多维形变及振动测量方法，其特征是，具体包括：

步骤1：将多个微波收发器的发射天线朝向测量目标进行放置，使得待测目标处于微波收发器的信号辐射范围内，保证所需测量的目标运动空间范围均在微波收发器的信号发射与有效接收范围内；

步骤2.1：控制多微波收发器同时发射调频连续波微波信号并接收其回波信号，得到多个微波收发器各自的基带信号I_i(t)和Q_i(t)，通过控制器控制多微波收发器数据采集与处理模块，多微波收发器同时发射调频连续波微波信号对目标进行测量感知，接收对应回波信号后以备后续处理；

步骤2.2：通过得到多个微波收发器的各自的基带信号I_i(t)和Q_i(t)，提取到多个微波收发器视线方向上的目标物体对应的形变及振动信息r_i(t)，同时估计出待测目标距离多个微波收发器各自的距离r_i，0，利用多微波收发器的各自的基带I\Q信号得到各自的相位演变时间序列，再利用相位演变时间序列提取得到多微波收发器视线方向上的目标振动形变时间序列，具体为：其中：目标振动形变时间序列r_i(nT_s)，n＝1，2，...，L，L为序列长度，T_s为采样时间间隔，提取的被测目标和/或测点振动对应的相位演变时间序列为提取的被测目标和/或测点振动对应的相位演变时间序列的平均值，λ为微波收发器发射载波对应的波长；

步骤3：保证参与测量的多个微波收发器间的相互空间位置不变，利用其相互间的距离r_ij与步骤2.2中估计所得的距离待测目标的距离r_i，0，建立无畸变的目标多维形变及振动参考坐标系Ψ_T和几何长度关系；

步骤4：利用步骤2.2中所得的多微波收发器视线上目标形变及振动信息r_i(t)，与步骤3中建立的目标多维形变及振动参考坐标系Ψ_T，对其进行融合与重构，具体以恢复目标三维形变及振动为例，包括：x₁(t)＝a₁₁r₁(t)+a₁₂r₂(t)+a₁₃r₃(t)，x₂(t)＝a₂₁r₁(t)+a₂₂r₂(t)+a₂₃r₃(t)，x₃(t)＝a₃₁r₁(t)+a₃₂r₂(t)+a₃₃r₃(t)，其中：x₁(t)，x₂(t)，x₃(t)分别为步骤3中建立的目标多维形变及振动参考坐标系Ψ_T上x，y，z轴方向上的形变及振动，a_ij为对应维度对应微波收发器视线上的目标形变及振动信息权重值，利用步骤3中的几何长度关系与坐标系Ψ_T，计算得到目标空间位置在坐标系Ψ_T每个坐标轴上的坐标，再分别根据目标形变与振动在坐标系Ψ_T中每个坐标轴上的投影和目标到每个微波收发器的距离比例，得到一组位于步骤3中参考坐标系的目标形变及振动信息x_i(t)；

步骤5：利用步骤4中所得的目标形变及振动信息x_i(t)，在步骤3中坐标系Ψ_T依次作为目标每个维度的振动及形变序列，即可重新恢复出目标在空间中真实的多维形变及振动信息。