[发明专利]一种基于微波感知的目标多点形变快速检测与分析方法

说明书

本发明提供了一种基于微波感知的目标多点形变快速检测与分析方法，包括SFCW子系统、干涉测量子系统、相控阵子系统和环境数据采集子系统；SFCW子系统产生步进频率连续波信号；干涉测量子系统对接收的反馈信号和发射信号进行复相关运算；相控阵子系统用于对被测物发射和接收信号；对于复相关运算模块接收的两路信号分别进行0°‑360°的相位扫描和0°/180°的相位翻转；环境数据采集系统将采集的环境数据发送至数据处理模块；数据处理模块用于生成对抗模型。该方法解决了多点形变状态快速检测的问题，并针对各项误差进行校准，最后生成对抗模型，对多点形变检测数据中的混合特征进行转化，最终提取处引起目标形变的各项因素信息。

技术领域

本发明涉及形变检测领域，具体的说，涉及了一种基于微波感知的目标多点形变快速检测与分析方法。

背景技术

随着我国基础设施建设的不断完善，近年来对于大型、超高、大跨度桥梁的建设也不断增多。与此同时，对于桥梁动态形变检测技术的要求也越来越高。

由于实际场景的复杂性，桥梁的结构容易受到多种因素的影响，雪荷载、风荷载、地震、车辆载荷与车辆的运行速度、桥梁所处水域的水深以及流速等因素均会导致桥梁的形变，上述情况不仅仅会影响桥梁的使用功能，更可能对其结构性能留下安全隐患。因此，在复杂场景下对桥梁动态形变振幅、振动频率的检测是势在必行的。

同时，还需要研究相应的数据分析手段来对引起桥梁动态形变的各种因素进行定量分析，以及时发现桥梁结构的受损部位来进行加固，并采取措施以降低各种因素对桥梁形变的影响，最终保证桥梁的稳定、安全运行。

传统的桥梁动态形变检测手段与分析方法在应用上均具有一定的局限性。对于动态形变的常规检测方法是根据光学原理和加速度积分原理，来得到桥梁结构的动态形变量。但光学方法容易受到天气、能见度、桥梁结构形式的影响，而加速度积分原理需要进行数据积分，因此会存在误差积累，并且该方法只能得到桥梁结构的振幅，对载荷作用下的扰度无法进行评估。

随着技术的发展，当前还可采用GPS和倾角仪来进行桥梁动态形变的检测。然而，GPS位移测量技术受到测试精度与监测采样频率的限制，而采用倾角仪的形变测试方法由于往往需要较多的测试点，因而并不适合于大跨度的桥梁结构。

与传统形变检测手段相比，基于微波感知的形变检测技术通过辨识雷达发射波与目标反射波之间的相位差来对目标的形变量进行测量，具有全天时、全天候、非接触远程连续监测的优势，并在近年来得到了广泛的发展。然而，该技术目前仍面临一系列挑战：现有的基于微波感知的形变检测系统不具备沿方位向的多点形变快速测量能力；实际形变检测系统的非理想特性以及应用场景的复杂性会导致形变测量精度的下降；现有数据分析方法很难对引起目标形变的各种因素进行溯源和建模。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种针对多点形变快速检测、校准形变检测系统误差以保证检测精度、结合对抗网络提高数据分析的溯源能力的基于微波感知的目标多点形变快速检测与分析方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于微波感知的目标多点形变快速检测与分析方法，包括SFCW子系统、干涉测量子系统、相控阵子系统和环境数据采集子系统；

所述SFCW子系统包括直接数字式频率合成器、频率综合器和混频器，所述直接数字式频率合成器生成带宽信号并发送至混频器，所述频率综合器生成高频点频信号并发送至混频器，混频器将接收的两路信号处理后产生步进频率连续波信号；