[发明专利]基于IMU的摆动雷达振动和倾角状态监测方法及系统

权利要求书

1.一种基于IMU的摆动雷达振动和倾角状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

对位于高炉内的每个雷达单元增加惯性测量装置，利用所述雷达单元对高炉内部进行料面信息扫描；

在所述雷达单元获取高炉内部径向方向上的料面距离信息的同时，所述惯性测量装置获取同一方向上的雷达状态信息；

将获取的所述料面距离信息和所述雷达状态信息发送至监控中心；

所述监控中心根据所述料面距离信息描述料面各点高度，根据所述雷达状态信息实时监测所述雷达单元的振动强度以及摆动倾角，并记录多次摆动的累计倾角误差，以实现对所述雷达单元的状态进行实时监测与诊断；

雷达摆动范围为起始角θ₁＝0°到终止角θ₂＝60°，每次摆动产生的漂移误差Δθ＝θ₁-θ₁’，其中，θ₁’为下一次摆动的起始角度，记录多次摆动的累计倾角误差，实现对雷达状态进行实时监测与诊断；

所述惯性测量装置采用整合性六轴运动处理组件，包括三轴陀螺仪和三轴加速度计，以获取所述雷达状态信息，其中，所述雷达状态信息包括三轴角速度数据以及三轴加速度数据；

所述雷达单元还包括射频装置、处理器和以太网组件；

所述射频装置产生调频连续波，并依据产生的调频连续波获取雷达回波数据；

所述处理器读取所述惯性测量装置得到的三轴角速度数据和三轴加速度数据，并根据姿态融合算法四元数法将所述三轴角速度数据、所述三轴加速度数据转化为三轴倾角数据；

所述以太网组件基于TCP/IP协议将所述雷达回波数据和状态数据发送至所述监控中心，其中，所述状态数据包括所述三轴角速度数据、所述三轴加速度数据以及所述三轴倾角数据；

其中，处理器为DSP处理器，通过所述DSP处理器的I2C接口读取到惯性测量装置的数据，包括：三轴加速度AD值、三轴角速度AD值；

惯性测量装置还包括：DMP，其中DMP表示数字运动处理器，将获取的三轴加速度AD值、三轴角速度AD值进行姿态解算，可直接输出四元数q0、q1、q2、q3，进而通过四元数法得到雷达单元在X、Y、Z轴上的倾角数据，并将获取的倾角数据传送至处理器，降低处理器的运算负荷；

所述雷达回波数据和所述状态数据采用以下结构进行传输：

头字节+数据字节+尾字节；

其中，所述雷达回波数据的结构包括：1个头字节标志位、1024个字节的雷达回波数据和1个字节结束标志位；

所述状态数据的结构包括：1个头字节标志位、1个功能字标志位、1个数据长度标志位、3个字节的三轴加速度数据、3个字节的三轴角速度数据、3个字节的三轴倾角数据和1个字节的数据和校验位。

2.根据权利要求1所述的基于IMU的摆动雷达振动和倾角状态监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述监控中心实时显示所述雷达单元的工作倾角；

所述监控中心设置所述雷达单元的工作方式，其中，所述工作方式包括：高振动强度报警以及雷达姿态异常报警；

当所述雷达单元的振动强度大于预设的正常振动阈值时，进行高振动强度报警；当所述雷达单元的摆动倾角以及累计倾角误差超出预设的正常工作阈值时，进行雷达姿态异常报警。