[发明专利]微波多尺度振动与形变测量方法及系统

权利要求书

1.一种微波多尺度振动与形变测量方法，其特征在于，包括：

步骤1：捕捉目标运动轨迹；

步骤2：根据预设轨迹分割法对目标运动轨迹进行分段提取；

步骤3：基于分段提取的目标运动轨迹，进行分段相位演变追踪；

步骤4：对运动目标进行形变与振动位移反演，得到测量结果；

所述步骤1包括：

步骤1.1，采集微波收发器输出的微波基带差拍信号BS＝[s₁,s₂,…,s_N]，其中，N代表微波发射信号的扫频个数，s_i表示每个扫频周期内采集到的微波基带差拍信号；

步骤1.2，对每个扫频周期的基带差拍信号进行快速傅里叶变换，获取被测目标的距离像信息R_map(t,f)＝FFT[BS]＝[S₁,S₂,…,S_N]，其中，t代表时间，f为快速傅里叶变换后的频率信息；

步骤1.3，以第一个扫频周期距离信息S₁为基准，其余各扫频周期信号减去S₁，获取环境背景噪声和静态干扰目标消除后的距离像信息

步骤1.4，通过脊线提取法获取目标的运动轨迹，公式为：

所述步骤2包括：

步骤2.1，根据微波信号的发射带宽B及其距离分辨率ΔR，ΔR＝c/2B，其中，c＝3×10⁸m/s为光速，设置轨迹分割阈值为δ＝ΔR，令k＝1，t_k＝T，t＝T，其中T为单个扫频周期时间，并以初始时刻目标所在位置s(t_k)为参考基准；

步骤2.2，依据分割阈值δ自适应地将目标运动轨迹分割为若干段，判断时刻t与参考时刻t_k的距离差|s(t)-s(t_k)|是否大于阈值δ，若不大于阈值，则判断下一时刻t＝t+T与参考时刻的差值；反之，若大于阈值δ，则令k＝k+1，t_k＝t，将此时目标的位置信息作为新的参考基准；

步骤2.3，重复执行步骤2.2，直至将目标运动轨迹分割为k段。

2.根据权利要求1所述的微波多尺度振动与形变测量方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3.1，根据步骤2得到的各段轨迹的参考基准距离信息{s(t_k)}获取各段轨迹的相位解调差拍频率

步骤3.2，提取每段轨迹的干涉相位信息，公式为：

其中，M(m∈[1,M])为单个扫频周期的采样点数，T_f为相邻两个采样点之间的时间差。

3.根据权利要求2所述的微波多尺度振动与形变测量方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4.1，将k段分割轨迹的相位信息首位相连，并通过解卷绕消除相邻相位之间相位跳变问题，公式为：

其中，unwrap(·)表示相位解卷绕；

步骤4.2，反演得到目标形变与振动位移信息，公式为：

其中，λ为发射微波信号的波长。