[发明专利]基于微波感知的矿山变形监测预警方法及系统

权利要求书

1.一种基于微波感知的矿山变形监测预警方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1，获取连续波微波信号；

S2，对获取的连续波微波信号进行分析处理；

S3，建立动态标准矿山形变量数据库；

S4，当形变量超出一定范围时进行预警。

2.如权利要求1所述的基于微波感知的矿山变形监测预警方法，其特征在于：

步骤S1中，通过对矿山布置微波雷达进行监测获得连续波微波信号；

步骤S2中，对所述微波信号基于干涉相位调制信息进行反演，得到矿山变形量；

步骤S3中，建立动态标准矿山形变量数据库，训练WGAN模型进行预测；

步骤S4中，当其超出一定范围时，加大所预测时间对应的监测频率，当监测结果也超出该范围便进行预警。

3.如权利要求2所述的基于微波感知的矿山变形监测预警方法，其特征在于：

步骤S1中，利用微波雷达获取矿山不同部位的连续波微波信号；

步骤S2中，利用干涉相位调制信息对所述微波信号进行反演，获得矿山不同部位绝对位移量；

步骤S3中，对得到的绝对位移量进行分析，建立动态标准矿山形变表，并用此训练WGAN模型，利用训练好的WGAN模型预测位移量；

步骤S4中，如WGAN模型预测结果数据超出±3σ，加大所预测时间对应的监测频率，当实测结果也超出±3σ便进行预警。

4.如权利要求3所述的基于微波感知的矿山变形监测预警方法，其特征在于：步骤S2中，利用干涉相位调制信息对所述微波信号进行反演，具体包括：

基带I/Q信号可表示为：

式中DC_I，DC_Q分别为I/Q通道的直流偏移量，A_I和A_Q分别为I/Q通道信号的增幅，x(t)为时域振动位移，λ为载波波长，θ＝4πR₀/λ+θ₀为常量位移，其中R₀为目标与雷达天线间的距离，θ₀为反射表面产生的位移变化，△φ(t)为剩余相位噪声；

相邻时刻目标的振动位移变化可计算为：

式中△φ(t)为线路时刻干涉相位变化量，t为时间变量；

第i个扫频周期时间内，

式中，f₀为初始载波频率，f_c为中心载波频率，λ₀和λ_c分别为初始和中心载波频率对应的波长，c为电磁波传播速度，和x(iT)分别为第i个扫频周期时间内差排信号的初始相位和目标振动位移。

5.如权利要求4所述的基于微波感知的矿山变形监测预警方法，其特征在于：步骤S3中，训练WGAN模型的过程包括：

训练目标函数为：

其中，G和D分别表示生成器和判别器；G的输入是随机变量z；D的输入是混合数据，包含标注为1的真实数据和标注为0的生成数据；G(z)表示由GG生成的样本；当混合数据输入到D中，D对数据做二分类判别，若D判别当前数据是真实数据P_data，则输出更接近1；若判别为生成数据P_g，则输出更接近0；其中X表示真实数据；表示极大极小值博弈价值函数；

首先固定G训练D：

D的最佳情况为：

随后固定D训练G：

当且仅当P_data＝P_g时，生成器就能生成同真实数据分布不一样的样本。