[发明专利]雷达微振动目标形变量反演方法及装置

说明书

本发明公开了一种雷达微振动目标形变量反演方法及装置，其中方法包括：获得雷达微振动目标的距离压缩域信号；根据所述距离压缩域信号，确定振动目标所在距离门的慢时间信号；对所述振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号后进行差分干涉处理，确定差分相位；根据所述差分相位和调制系数，进行雷达微振动目标形变量反演。本发明可以进行在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量。

技术领域

本发明涉及桥梁振动监测技术领域，尤其涉及雷达微振动目标形变量反演方法及装置。

背景技术

雷达测量法具有全天时、全天候工作的优点，可以对波束覆盖范围内的目标进行形变监测，雷达的精度测量可达亚毫米量级，因此使用雷达是桥梁形变监测重要的手段之一。

雷达信号的相位中包含了目标的距离信息，反演微振动目标形变量基本原理是对雷达采集的时序数据进行差分干涉获取差分相位信息，通过差分相位积分提取形变量。此方法可以得到高精度的振动幅度和振动频率，是评估桥梁健康状态的重要参数。

雷达微振动目标形变量反演的难点在于桥梁监测时当距离较远或振动点雷达反射信号较弱时，信号信噪比低，差分相位出现缠绕现象，造成反演的形变量产生跳变，破坏了振动信息，无法准确反映目标的形变量和振动频率等振动特征。对形变量进行滤波是雷达振动信号去噪的主要方法，现有技术中经验模式分解(EMD)可以将复杂信号分解为一系列有限小的本征模态函数，具有自适应性，较好去除噪声和目标提取效果，然而会有模态混叠的现象；自适应噪声抵消方法对信号通过改进的变步长LMS算法对滤波器权系数进行调整，分离信号和噪声，但是这种方法是对差分干涉相位积分得到的形变量进行去噪，高背景噪声下形变误差很难去除。因此，现有的雷达微振动目标形变量反演方法很难在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量。

因此，亟需一种可以克服上述问题的雷达微振动目标形变量反演方案。

发明内容

本发明实施例提供一种雷达微振动目标形变量反演方法，用以进行雷达微振动目标形变量反演，在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量，该方法包括：

获得雷达微振动目标的距离压缩域信号；

根据所述距离压缩域信号，确定振动目标所在距离门的慢时间信号；

对所述振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号后进行差分干涉处理，确定差分相位；其中，对振动目标所在距离门的慢时间信号附加直流信号，获得新的信号S_d(τ)，表示为：

其中，K为附加直流信号；A_p为复反射系数的幅度；为初相；λ为雷达发射信号波长；τ为慢时间；x(τ)为振动点的微振信号；A_n(τ)为复高斯白噪的幅度，服从瑞利分布；为高斯白噪的相位，服从均匀分布；然后，对附加直流信号后的慢时间信号S_d(τ)进行差分干涉，提取差分相位；由于附加直流信号K远大于慢时间信号幅度，因此S_d(τ)可以近似为：

对附加直流信号后的慢时间信号S_d(τ)进行差分干涉的过程为：

其中，表示附加直流信号后的慢时间信号的相位；符号*表示共轭；Δτ为脉冲重复时间间隔；

根据所述差分相位和调制系数，进行雷达微振动目标形变量反演。

本发明实施例提供一种雷达微振动目标形变量反演装置，用以进行雷达微振动目标形变量反演，在解决形变量跳变问题的同时准确反演振动信号形变量，该装置包括：

压缩域信号获得模块，用于获得雷达微振动目标的距离压缩域信号；