[发明专利]一种多目标微变测量数据处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于微变检测领域，涉及一种微变测量数据处理方法及系统。 

背景技术

几年来，我国国内发生了多起由于桥梁、房屋坍塌造成重大的人员、财产的损失，因此对建筑物进行实时监测十分重要。建筑物的微动变化是建筑物监测的重要数据，对于维护工作中来说是极为重要的，因此如何实现建筑物微动的实时监测是很现实的问题。 

运用步进频率雷达可以对建筑进行微动测量，这种方法不受天气的影响，作用距离也可通过增加雷达功率来提高。所以步进频率雷达能够更全面的反映建筑的微动特性。 

现有的微变干涉监测系统IBIS是由意大利IDS公司和佛罗伦萨大学共同研制，它是一种远程监控系统。该系统结合了步进频率连续波技术（SF-CW）和干涉测量技术（Interferometric Survey），能够实现对目标物微小形变或者位移变化的检测。SF-CW技术在一段时间内通过雷达发射一组步进频率的连续波信号。干涉测量技术是把同一个目标在不同时刻的反射波中的相位进行比较，通过相位的变化得到目标体的位移信息。 

现有技术IBIS系统将步进频率连续波雷达的反射信号输入计算机，然后在计算机中用IBIS系统软件对数据进行处理。IBIS系统软件的组成为IBISController采集软件及IBIS Guardian数据实时分析软件。 

在IBIS系统处理数据时，先将第一次回波采样信号经过IFFT，在IFFT结果中确定目标点的峰值，之后计算该目标点的距离和相位；当目标的第二次回波的采样数据经过相同的计算后得相位，得到两次回波信号目标点的相位后通过公式(1)计算目标物体的位移。 

其中：d为两次回波目标物体的位移，分别为两次回波的目标点的相位，λ为雷达的波长。 

现有技术采用的是软件处理雷达回波信号，软件处理信号效率低、处理速度慢，且用软件处理数据需要用计算机数据处理终端，成本高且体积大不易携带。现有技术使用的是连续波雷达信号，连续波雷达功耗大，且接收和发送天线相互存在干扰，限制了雷达的发射功率。现有技术在最后计算位移d时没有考虑到计算公式存在的微动模糊，限制了位移测量的范围。 

发明内容

技术问题：现有技术中对雷达回波信号的处理方法存在处理信号效率低、处理速度慢，且用软件处理数据需要用计算机数据处理终端，成本高且体积大不易携带的问题，同时现有技术没有考虑位移计算存在的微动模糊问题，为此，本发明提供了一种多目标微变测量数据处理系统及其方法。 

技术方案：一种多目标微变测量数据处理系统，所述系统基于现场可编程门阵列，其特征在于，包括：数据缓冲模块、基2²的IFFT模块、多目标的极值选取模块、多目标距离计算模块、去微动模糊模块、相位计算模块、微动计算模块以及延迟模块；其中，数据缓冲模块，用于对两次雷达回波采样信号进行数据排序并以组为单位按序输出；基2²的IFFT模块，用于对数据缓冲模块输出的数据进行距离细化，获得目标点的一维距离像，一维距离像中包含目标点的距离信息和相位信息；多目标的极值选取模块，用于接收所述一维距离像，并通过选择所述一维距离像中的极值确定目标点；所述目标点输入到多目标距离计算模块；多目标距离计算模块用于计算多目标点各自的距离；同时，所述目标点输入到去微动模糊模块，并依次通过相位计算模块、微动计算模块计算多目标点各自的位移；去微动模糊模块用于消除相位距离模糊；延迟模块，用于将多目标点各自的距离与对应的多目标点各自的位移一同输出。 

优选的，所述的数据缓冲模块采用流水线结构和乒乓操作。 

优选的，所述的基2²的IFFT模块采用基2²的多路延迟逆傅里叶变换结构，实现流水线操作；所述的基2²的IFFT模块包括延迟单元、2点蝶形单元、控制单元、多路选择器、CORDIC乘法器和数据缓冲单元；延迟单元用于延迟控制单元向2点蝶形单元发出信号；多路选择器用于实现转接器功能；蝶形单元两路输出连接到CORDIC乘法器；CORDIC乘法器用于实现复数乘法功能。 

优选的，所述多目标的极值选取模块包括平方器、加法器、移位寄存器、比较器、与门、延迟单元和控制单元；数据经过平方器和加法器计算出信号幅度的平方，进入移位寄存器；移位寄存器中选取一个数据，所述数据通过比较器与其他数据进行比较，并通过与门向控制单元发送信号。