[发明专利]一种基于毫米波雷达的结构动态变形测量信号处理方法

权利要求书

1.一种基于毫米波雷达的结构动态变形测量信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、雷达接收目标反射的回波信号，处理后进行离散化采样生成复信号序列S(n)；

S2、将复信号序列进行分割、重排得到复信号矩阵S₁(n)；

S3、圆拟合并估计参数，校正复信号S₁(n)；

S4、提取校正后复信号矩阵S₁'(n)相位信息；

S5、帧间相位跳变处理；

S6、得到结构动态变形时域信号；

所述S6中结构动态变形时域信号由相位值转换而来，各天线测得结构动态变形量计算公式为：

Δd＝d(n+1)-d(n)

式中：Δd表示物体的相对动态变形，λ表示毫米波波长；

一发多收测量中,求取天线间相位差表示为：

其中，表示各Rx天线数据提取出的相位矩阵，表示天线与i天线相位差；

目标到达角度可表示为：

式中，θ_ij(n)为Rx_i天线与Rx_j天线计算得到的到达角，l为相邻Rx天线间距离，λ表示毫米波波长；

以Rx_i天线测得相对变形量Δd_i为基准，对各Rx天线测得相对变形量进行校准，其计算公式为：

Δd_ij＝Δd_j-Δd_i＝(j-i)l[sin(θ_ij(n+1))-sin(θ_ij(n))]

Δd_i＝Δd_j-Δd_ij＝Δd_j-(j-i)l[sin(θ_ij(n+1))-sin(θ_ij(n))]

式中：Δd_i表示Rx_i天线测得相对变形量，Δd_j表示Rx_j天线测得相对变形量，Δd_ij表示两接收天线测得的相对动态变形量的差；

取各Rx天线校正后相对变形量的均值，作为最终测量结构动态变形量，记为：

式中，d_e表示各天线校正后相对动态变形量均值，N₃为使用接收天线数，表示天线校正后的相对动态变形量。

2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的结构动态变形测量信号处理方法，其特征在于，所述S1中对回波信号进行正交混频并取下变频信号获取复信号序列S(n)，S(n)可用幅值相同、相位差为90°的两正交信号I(n)、Q(n)表示，记为：

S(n)＝I(n)+Q(n)*i

式中，S(n)是复信号序列，I(n)表示复信号序列中的同向信号，Q(n)表示复信号序列中的正交信号，i表示虚数单位。

3.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的结构动态变形测量信号处理方法，其特征在于，所述S2中对复信号序列S(n)进行分割、重排得到复信号矩阵S₁(n)的方式为：

对单个Rx天线数据，以帧为处理单元，共分割为N段，每段数据量为N₁*N₂，重排后的复信号矩阵S₁(n)形式为[N₂,N*N₁]，对于多天线数据，按照使用天线数，重复单天线数据处理方法，重排后复信号矩阵形式为[N₂,N*N₁,N₃]；

其中，N为发射帧数，N₁为每帧包含的啁啾信号数，N₂为每个啁啾信号中采样点数，N₃为使用接收天线数。