[发明专利]毫米波雷达的三维成像物位测量方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种毫米波雷达的三维成像物位测量方法、装置及系统，该方法包括：接收多个基带信号，基带信号是对回波信号进行转换获得的，回波信号是使用MIMO毫米波雷达对目标物体发射多个FMCW信号后再接收到的；对多个基带信号进行3D‑FFT转换，获得距离数据、方向角数据和俯仰角数据，并生成距离‑角度热图；对所述距离‑角度热图进行目标检测，获得多个的检测点，从多个检测点中提取目标物体的参数数据，获得三维点云数据；获得目标物体的三维轮廓图；采用干涉雷达，对目标物体的位置变化前后的两个三维轮廓图进行干涉处理，获得目标物体的物位信息，所述物位信息为位置变化的距离信息。本发明可以实现三维成像物位的准确测量。

技术领域

本发明涉及MIMO(Multiple-input Multiple-output,多输入多输出)毫米波雷达成像技术和干涉雷达领域，尤其涉及一种毫米波雷达的三维成像物位测量方法、装置及系统。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

物位测量主要用于工业仓储容器内物料高度及体积的测量，其应用领域非常广泛。应用行业包括食品、水泥、电力、采矿等。其次，在某些行业中也可以用于生产过程监控，例如金属冶炼的高炉，需要连续准确的监控料面的高度以及形状。目前随着工业领域的不断拓展，仓储容器的高度不断增大，容量也大大增加，常常几厘米的误差就会带来较大的经济损失，同时也可能存在严重的安全隐患，因此在生产过程中准确地掌控储存罐中物料的高度和体积十分必要。

物位测量主要传感器是各种类型的物位计。总体而言，按测量方式可以分为接触式与非接触式物位计。其中接触式物位计常见的有电容式物位计、导波式物位计等，而非接触式的物位计有雷达物位计、激光测距仪和超声波物位计。总体而言，非接触式物位计具有测量效率高、安装简便、精度高、易于维护等优点，将逐步取代接触式物位计。而雷达物位计具有测量距离远，粉末、烟雾的影响小，基本不受物料材质的影响等优点，其使用越来越广泛。

雷达物位计测量技术中包括相控阵雷达、单点雷达以及采用分集技术的MIMO(Multiple-input Multiple-output,多输入多输出)体制雷达。但由于固体仓储物料表面不是平面，随着物料的加入和输出，物料的各个区域会出现不同的形状和高度。物料从容器顶端加入时，物料堆积形状普遍会呈现沙丘形(类似锥形)，而物料从容器底部输出时，则会出现漏斗状。如果只采用单点式测高方式的物位计，会带来很大的物料体积统计的误差，导致很多安全和效率的问题。为了解决雷达物位计的目前普遍存在的问题，研究具有三维形状测量的雷达物位测量具有重要意义。

发明内容

本发明实施例提供一种毫米波雷达的三维成像物位测量方法，用以实现三维成像物位的准确测量，该方法包括：

接收多个基带信号，所述基带信号是对回波信号进行转换获得的，所述回波信号是使用MIMO毫米波雷达对目标物体发射多个FMCW信号后再接收到的；

对多个基带信号进行3D-FFT转换，获得距离数据、方向角数据和俯仰角数据，并生成距离-角度热图；

对所述距离-角度热图进行目标检测，获得多个的检测点，从多个检测点中提取目标物体的参数数据，根据所述参数数据，获得三维点云数据，所述参数数据包括目标物体的距离数据、方向角数据和俯仰角数据；

根据所述三维点云数据，获得目标物体的三维轮廓图；

采用干涉雷达，对目标物体的位置变化前后的两个三维轮廓图进行干涉处理，获得目标物体的物位信息，所述物位信息为位置变化的距离信息。

本发明实施例还提供一种毫米波雷达的三维成像物位测量装置，用以实现三维成像物位的准确测量，该装置包括：