雷达监测点选取方法及装置以及回波信号处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种雷达监测点选取方法及装置，对回波信号连续采样，经混频得到中频信号，进行傅里叶变换和脉冲压缩处理，然后转换为复数形式，在极坐标系下绘制离散点并进行圆拟合，计算拟合误差和脉压幅值，并根据拟合误差和脉压幅值计算融合值，根据融合值及拟合误差选择监测点。本发明专利技术还提供一种回波信号处理方法及装置，根据融合值及拟合误差、脉压幅值选择监测点。利用本发明专利技术，可筛选出信杂比高、散射强度高且具有稳定相位的回波信号的监测点，可满足形变测量需求，去除静杂波，提高大型建筑物形变测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种雷达监测点选取方法，尤其涉及一种大型建筑物形变测量中的雷达监测点选取方法。
技术介绍
近年来，由于雷达系统具有测量精度高、监测区域广、可接触或无接触测量、全天候工作、使用方便等优点，利用雷达技术实现对目标物体进行连续、精确的监测已得到广泛应用。雷达监测点的选取在雷达测距中有着至关重要的作用。对于不同的监测点，回波信号的质量不同，信杂比不同。对于大型建筑物的形变监测，由于要检测较小的形变，因此对回波信号的质量要求较高，从而对监测点的选取提出了较高要求。目前，人们一般根据自身经验来选取合适的监测点，但该方法并不能保证所选监测点符合要求，更严重的是，若监测点选取不当，则极大影响测量的准确性。如何选择具有较好的信号强度、稳定性、信噪比的监测点成为大型建筑物形变测量中是否可实现精确测量的关键问题。在大型建筑物形变检测的雷达测量系统中，检测到的形变信号实际上是单元内所有散射体后向散射信号的矢量叠加，若能根据散射体后向离散点的信号强度以及稳定性来选取合适的监测点，这将是雷达形变监测领域的又一突破。
技术实现思路
本专利技术针对大型建筑物的形变监测中监测点的选取问题，提出一种雷达监测点选取方法及装置以及回波信号处理方法及装置。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种雷达监测点选取方法包括如下步骤：(1)假定需选择k个监测点，则在被观测目标上设置m个备选监测点，其中m>k，向m个备选监测点发射周期为N的雷达发射信号，采集备选监测点反射的m个回波信号，将雷达发射信号分别与m个回波信号进行混频，得到m个中频信号，其中每个中频信号的周期均为N；(2)对每个备选监测点，将所述中频信号进行傅里叶变换，再进行脉冲压缩处理，然后转换为复信号；(3)绘制复信号在极坐标系下形成的N个离散点，对离散点进行圆拟合得到拟合圆，并计算拟合误差、脉压幅值和融合值，所述融合值为所述脉压幅值与拟合误差的乘积；(4)选择融合值最大的前k个备选监测点作为选定监测点。本专利技术中，利用脉冲压缩可以提高雷达的作用距离，又保证了较高的距离分辨力；拟合误差越小，反映的是拟合圆的类圆度越大，离散点越稳定。脉压幅值反映了备选监测点的强度。脉压幅值大，则备选监测点的散射强度大。通过综合考虑脉压幅值与拟合误差，可以得到强度大且稳定的监测点。上述技术方案中，所述步骤(3)中，所述拟合误差为各个离散点与拟合圆圆心之间的距离之差与拟合圆半径的比值的绝对值的均值。上述技术方案中，所述步骤(3)中，所述脉压幅值为经过傅里叶变换后的中频信号的幅值的平均值。本专利技术还提供一种雷达监测点选取装置，其特征在于：所述雷达监测点选取装置用于将周期为N的雷达发射信号与回波信号进行混频得到中频信号，并将所述中频信号进行傅里叶变换，将经过傅里叶变换后的中频信号进行脉冲压缩处理，然后转换为复数形式的复信号，绘制复信号在极坐标系下形成的N个离散点，对离散点进行圆拟合得到拟合圆，计算拟合误差以及脉压幅值，利用拟合误差与脉压幅值计算融合值。本专利技术还提供一种回波信号处理方法，所述回波信号处理方法包括如下步骤：(1)假定需选择k个监测点，则在被观测目标上设置m个备选监测点，其中m>k，向m个备选监测点发射周期为N的雷达发射信号，采集备选监测点反射的m个回波信号，将雷达发射信号分别与m个回波信号进行混频，得到m个中频信号，其中每个中频信号的周期均为N；(2)对每个备选监测点，将所述中频信号进行傅里叶变换，再进行脉冲压缩处理，然后转换为复数形式的复信号；(3)绘制复信号在极坐标系下形成的N个离散点，对离散点进行圆拟合得到拟合圆，并计算拟合误差、脉压幅值和融合值，所述融合值为所述拟合误差和脉压幅值的乘积；(4)选择融合值最大的前k个备选监测点作为选定监测点。(5)计算k个备选监测点静杂波相位分量，所述静杂波相位分量为备选监测点形成的N个离散点圆拟合后的拟合圆圆心偏离极坐标原点的矢量；(6)对中频信号的相位减去静杂波相位分量，消除静杂波，得到相位补偿后的中频信号；(7)利用经过相位补偿后的中频信号计算大型建筑物的形变。由于监测环境和目标的复杂性，地基干涉雷达接收信号中会产生静杂波，静杂波的存在使测得的被测的形变信号发生整体性偏移，直接影响结果的精度和可靠性。静杂波只能通过对监测信号的后续处理进行分析和去除。本专利技术所提供的回波信号处理方法中，可选取散射强度大且稳定的监测点，然后计算监测点的静杂波，利用静杂波对回波信号进行相位补偿，即可提高测量精度。本专利技术还提供一种回波信号处理装置，所述回波信号处理装置用于将周期为N的雷达发射信号与回波信号进行混频得到中频信号，并将所述中频信号进行傅里叶变换，将经过傅里叶变换后的中频信号进行脉冲压缩处理，然后转换为复数形式的复信号，绘制复信号在极坐标系下形成的N个离散点，对离散点进行圆拟合得到拟合圆，计算拟合误差，并利用中频信号计算脉压幅值，利用所述拟合误差与脉压幅值计算融合值，选择融合值最大的前k个备选监测点作为选定监测点，同时根据拟合圆圆心偏离极坐标原点的矢量来估计静杂波相位分量，并对静杂波进行消除。由此可以提高测量的精确度。本专利技术具有的优点和积极效果是：(1)本专利技术提供的雷达监测点选取方法及雷达监测点选取装置，可选取信杂比高且回波信号的相位稳定的监测点，因此备选监测点的散射强度大且稳定，保证了测量准确性，可筛选出满足形变测量需求且较优的监测点；(2)本专利技术提供的回波信号处理方法及装置，可选取散射强度大且稳定的监测点，并且利用计算得到的静杂波对回波信号进行相位补偿，即可保证大型建筑物形变的测量精度。附图说明图1为本专利技术的雷达监测点选取方法流程图；图2为本专利技术的回波信号处理方法流程图。图3为本专利技术的实验的监测点a的实验结果图；图3(a)为本专利技术的实验的监测点a的圆拟合实验结果图；图3(b)为本专利技术的实验的监测点a对应的距离测量实验结果图；图4为本专利技术的实验的监测点b的实验结果图；图4(a)为本专利技术的实验的监测点b的圆拟合实验结果图；图4(b)为本专利技术的实验的监测点b对应的距离测量实验结果图；图5为本专利技术的实验的监测点c的实验结果图；图5(a)为本专利技术的实验的监测点c的圆拟合实验结果图；图5(b)为本专利技术的实验的监测点c对应的距离测量实验结果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。1、雷达监测点选取方法如图1所示，本专利技术的雷达监测点选取方法包括如下步骤：(1)发射雷达信号并采集回波信号建立雷达形变监测系统，在被观测目标上设置m个监测点，将连续波作为雷达发射信号，并连续采集各个监测点反射的回波信号，并进行A/D转换得到数字信号；(2)混频将经过A/D转换后的雷达发射信号与回波信号进行混频，得到中频信号。(3)回波信号的脉冲压缩处理及复信号表示形式在脉冲压缩中，在雷达发射机中发射带宽的时宽较大、峰值功率较低的脉冲，通过对载频进行编码以增加发射波形的带宽，从而达到窄脉冲、高峰值功率的简单脉冲体制雷达所具有的距离分辨能力、作用距离和探测性能。将中频信号进行脉冲压缩，将经过脉冲压缩处理后的中频信号通过正交分解转换为复数形式的复信号Sl(i)＝Il(i)+jQl(i)，其中i＝1,2,...,N，i为连续波的第i个周期，N为连续波的周期数，l＝1,2,.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达监测点选取方法，其特征在于：所述雷达监测点选取方法包括如下步骤：(1)假定需选择k个监测点，则在被观测目标上设置m个备选监测点，其中m>k，向m个备选监测点发射周期为N的雷达发射信号，采集备选监测点反射的m个回波信号，将雷达发射信号分别与m个回波信号进行混频，得到m个中频信号，其中每个中频信号的周期均为N；(2)对每个备选监测点，将所述中频信号进行傅里叶变换，再进行脉冲压缩处理，然后转换为复信号；(3)绘制复信号在极坐标系下形成的N个离散点，对离散点进行圆拟合得到拟合圆，并计算拟合误差、脉压幅值和融合值，所述融合值为所述脉压幅值与拟合误差的乘积；(4)选择融合值最大的前k个备选监测点作为选定监测点。

【技术特征摘要】
1.一种雷达监测点选取方法，其特征在于：所述雷达监测点选取方法包括如下步骤：(1)假定需选择k个监测点，则在被观测目标上设置m个备选监测点，其中m>k，向m个备选监测点发射周期为N的雷达发射信号，采集备选监测点反射的m个回波信号，将雷达发射信号分别与m个回波信号进行混频，得到m个中频信号，其中每个中频信号的周期均为N；(2)对每个备选监测点，将所述中频信号进行傅里叶变换，再进行脉冲压缩处理，然后转换为复信号；(3)绘制复信号在极坐标系下形成的N个离散点，对离散点进行圆拟合得到拟合圆，并计算拟合误差、脉压幅值和融合值，所述融合值为所述脉压幅值与拟合误差的乘积；(4)选择融合值最大的前k个备选监测点作为选定监测点。2.根据权利要求1所述的雷达监测点选取方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述拟合误差为各个离散点与拟合圆圆心之间的距离之差与拟合圆半径的比值的绝对值的均值。3.根据权利要求1所述的雷达监测点选取方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述脉压幅值为经过傅里叶变换后的中频信号的幅值的平均值。4.一种雷达监测点选取装置，其特征在于：所述雷达监测点选取装置用于将周期为N的雷达发射信号与回波信号进行混频得到中频信号，并将所述中频信号进行傅里叶变换，将经过傅里叶变换后的中频信号进行脉冲压缩处理，然后转换为复信号，绘制复信号在极坐标系下形成的N个离散点，对离散点进行圆拟合得到拟合圆，计算拟合误差以及脉压幅值，利用拟合误差与脉压幅值计算融合值。5.一种回波信号处理方法，其特征在于：所述回波...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅敏，
申请(专利权)人：湖南镭氪信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43