本發(fā)明涉及精密測量和信號處理，尤其涉及毫米波雷達檢測微動形變方法。

背景技術：

1、毫米波雷達是一種使用頻率在30～300ghz范圍內(nèi)的電磁波進行目標探測和測量的技術，在形變監(jiān)測中，毫米波雷達利用其高精度測距和成像能力，能夠對物體或結構的微小位移進行高精度監(jiān)測。

2、毫米波雷達以其高分辨率、全天候工作能力和穿透能力，廣泛應用于自動駕駛、安防監(jiān)控、交通管理等領域。但現(xiàn)有毫米波雷達系統(tǒng)的環(huán)境適應性較差，在復雜環(huán)境中如惡劣天氣、障礙物遮擋等工作時，其信號會受到多路徑效應和干擾，導致監(jiān)測精度下降，雖然現(xiàn)有的雷達系統(tǒng)加入低通濾波或引入強脈沖反射目標提升信號強度，但當距離過遠時，多路徑效應引起的噪聲雜波會將目標信號淹沒，在水庫、大壩、山體等長距離場景地面表面形變監(jiān)測的精度要求非常高，因此無法精確監(jiān)測到極微小的形變會影響監(jiān)測結果的可靠性和準確性。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的是提供毫米波雷達檢測微動形變方法，以解決現(xiàn)有技術中的一個或多個問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

3、毫米波雷達檢測微動形變方法，包括以下步驟：

4、毫米波雷達布設及配置；

5、發(fā)射脈沖信號并接收回波信號；

6、數(shù)據(jù)處理得到靜止的目標距離雷達的距離r；

7、引入脈沖積累和通道融合優(yōu)化；

8、采用相位干涉和升采樣幅度法計算得到優(yōu)化后的目標距離r和微動距離。

9、進一步的，所述發(fā)射脈沖信號的發(fā)射信號公式如下式所示：

10、st(t)＝acoscos{2π[f0t+ut2/2]+φ0},t∈[0,t]

11、式中：a為發(fā)射信號幅度，t為發(fā)射時寬，f0為中頻信號的起始頻率，φ0為中頻信號的初始相位，u為頻率調制的斜率且表示單位時間內(nèi)頻率變化的速率，t為時刻。

12、進一步的，所述接收回波信號的信號模型公式如下式所示：

13、sr(t)＝kacoscos{2π[f0(t-τ)+u(t-τ)2/2]+φ0},t∈[0,t]

14、式中：a為發(fā)射信號幅度，t為發(fā)射時寬，k是混頻后的增益常數(shù)，f0為中頻信號的起始頻率，φ0為中頻信號的初始相位，u為頻率調制的斜率且表示單位時間內(nèi)頻率變化的速率，t為時刻，τ為固定延時。

15、進一步的，所述數(shù)據(jù)處理包括以下步驟：

16、低通濾波得到差頻信號；

17、dechirp處理得到中頻信號頻率；

18、原始adc數(shù)據(jù)采樣；

19、距離向fft提取信號的頻率信息。

20、進一步的，所述差頻信號的相位表達式如下式所示：

21、pt(t)-pr(t)＝2πf0τ+2πuτt-πuτ2

22、式中：pt(t)代表發(fā)射信號，pr(t)代表回波信號，f0為中頻信號的起始頻率，t為時刻，τ為固定延時。

23、進一步的，所述中頻信號頻率的表達式如下式所示：

24、

25、式中：fm為中頻信號頻率，t為發(fā)射時寬，b為發(fā)射的chirp信號掃頻帶寬，c為電磁波在空氣中傳輸速度，r為靜止的目標距離雷達的距離。

26、進一步的，所述通道融合優(yōu)化是通過各通道相位差推導時間延遲差異，所述相位差計算公式如下式所示：

27、△φij＝2πfc(τi-τj)

28、式中：τi為第i個通道的固定延時，τj為第j個通道的固定延時，△φij為第i個通道和第j個通道之間的相位差，fc為目標頻率。

29、進一步的，所述微動距離是通過綜合時間延遲計算的目標距離r之差求得，所述綜合時間延遲計算公式如下式所示：

30、

31、式中：為綜合時間延遲，τi為第i個通道的固定延時，n為通道個數(shù)。

32、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益技術效果如下：

33、本發(fā)明利用多發(fā)多收毫米波雷達發(fā)射高頻連續(xù)波結合多通道融合和脈沖積累等方式進行實時監(jiān)測，提升雷達系統(tǒng)在復雜環(huán)境中的性能，優(yōu)化了惡劣環(huán)境中的毫米波雷達探測效果，保證了形變監(jiān)測的高精度輸出，在惡劣天氣和障礙物遮擋等復雜環(huán)境下，仍能保持較高的測量精度和穩(wěn)定性。

技術特征：

1.毫米波雷達檢測微動形變方法，其特征在于包括以下步驟：

2.如權利要求1所述的毫米波雷達檢測微動形變方法，其特征在于所述發(fā)射脈沖信號的發(fā)射信號公式如下式所示：

3.如權利要求2所述的毫米波雷達檢測微動形變方法，其特征在于所述接收回波信號的信號模型公式如下式所示：

4.如權利要求1所述的毫米波雷達檢測微動形變方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理包括以下步驟：

5.如權利要求4所述的毫米波雷達檢測微動形變方法，其特征在于所述差頻信號的相位表達式如下式所示：

6.如權利要求4所述的毫米波雷達檢測微動形變方法，其特征在于所述中頻信號頻率的表達式如下式所示：

7.如權利要求1所述的毫米波雷達檢測微動形變方法，其特征在于所述通道融合優(yōu)化是通過各通道相位差推導時間延遲差異，所述相位差計算公式如下式所示：

8.如權利要求7所述的毫米波雷達檢測微動形變方法，其特征在于所述微動距離是通過綜合時間延遲計算的目標距離r之差求得，所述綜合時間延遲計算公式如下式所示：

技術總結
本發(fā)明涉及毫米波雷達檢測微動形變方法，毫米波雷達檢測微動形變方法，包括以下步驟：毫米波雷達布設及配置；發(fā)射脈沖信號并接收回波信號；數(shù)據(jù)處理得到靜止的目標距離雷達的距離R；引入脈沖積累和通道融合優(yōu)化；采用相位干涉和升采樣幅度法計算得到優(yōu)化后的目標距離R和微動距離。本發(fā)明利用多發(fā)多收毫米波雷達發(fā)射高頻連續(xù)波結合多通道融合和脈沖積累等方式進行實時監(jiān)測，提升雷達系統(tǒng)在復雜環(huán)境中的性能，優(yōu)化了惡劣環(huán)境中的毫米波雷達探測效果，保證了形變監(jiān)測的高精度輸出，在惡劣天氣和障礙物遮擋等復雜環(huán)境下，仍能保持較高的測量精度和穩(wěn)定性。

技術研發(fā)人員：高壯壯,周宇陽,王敏,李明,王爍
受保護的技術使用者：無錫卡爾曼導航技術有限公司南京技術中心
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21