一种多角度微变监测雷达系统及其数据处理方法技术方案

本申请属于雷达监测领域，特别涉及一种多角度微变监测雷达系统及其数据处理方法。本申请提供的雷达系统包括：由线性阵列围成的本体，所述线性阵列包括多组收发天线；控制模块，能够控制每组线性阵列及其对应的每组收发天线依次切换到工作状态；雷达主机，在线性阵列及其对应的收发天线切换到工作状态的情况下，雷达主机能够通过收发天线发射电磁波以及通过收发天线采集电磁波产生的回波数据；成像处理模块，用于根据回波数据进行成像。本申请的技术方案实现了360°全方位区域快速监测而且也可以灵活地选择监测区域，克服了依靠线性轨道运动来实现微变监测的雷达监测系统存在的监测范围受局限、监测区域不灵活的问题。

A multi angle micro variable monitoring radar system and its data processing method

【技术实现步骤摘要】
一种多角度微变监测雷达系统及其数据处理方法
本申请属于雷达监测领域，特别涉及一种多角度微变监测雷达系统及其数据处理方法。
技术介绍
针对边坡形变的安全监测是指对一定范围内岩体及土体的位移、沉降、滑坡、倾斜或建筑物、构筑物及其地基等形变所进行的测量工作，其监测的主要目的是应用各种测量手段，测定形变体的形状、位置在时域、空域中的变化特征，并解释其发生的原因，了解和掌握灾害的演变过程；目前，采用微波雷达的监测技术是目前主流的监测手段。目前，国内外现有的微变监测雷达系统的实现方式分为两大类：一是通过轨道运动来合成长孔径天线，二是通过实孔径扫描的方式。通过轨道运动来合成长孔径天线的微变监测雷达系统主要有欧盟综合研究中心(JRC)研制LISA系统、意大利IDS公司的IBIS—L系统、荷兰FASTGBSAR系统，雷达主机在线性轨道做线性运动来合成长孔径天线，从而实现方位向的高分辨率，利用雷达主机发射信号实现距离向的分辨率，至此获得了被监测范围的二维图像，根据生成的图像来提取形变的信息对观测区域进行形变监测；通过实孔径扫描来实现微变监测雷达有南非的MSR系统、瑞士GAMMA便携式雷达干涉仪，系统先对边坡面进行分区域的扫描成像，然后将每个区域的扫描监测结果与之前获得的扫描监测数据进行比较，最终提取出形变信息。依靠线性轨道运动来实现微变监测的雷达系统其缺陷主要有两个，一是监测范围只能为线性轨道的正前方区域，对线性轨道斜前方区域监测不到，导致监测范围存在局限性，若想要扩大监测范围，需要多套监测雷达配合监测，这不仅增加应用成本而且由于实际监测范围不规则，多套设备同时监测，导致监测范围可能会重叠，降低设备利用率；二是为监测范围固定不变，导致监测区域的选择不灵活。因此，本申请提出了一种多角度微变监测雷达系统及其数据处理方法来解决上述技术问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有依靠线性轨道运动来实现微变监测的雷达系统存在的监测范围受局限、监测区域不灵活的问题，本申请提供了一种能够扩大监测视野范围、实现360°全方位区域快速监测而且也可以灵活选择监测区域的多角度微变监测雷达系统。该多角度微变监测雷达系统包括：由线性阵列围成的本体，所述线性阵列包括多组收发天线；控制模块，所述控制模块能够控制每组线性阵列及其对应的每组收发天线依次切换到工作状态；雷达主机，在所述线性阵列及其对应的收发天线切换到工作状态的情况下，所述雷达主机能够通过所述收发天线的发射天线发射电磁波以及通过所述收发天线的接收天线采集所述电磁波产生的回波数据；成像处理模块，所述成像处理模块用于根据所述回波数据进行成像。在上述多角度微变监测雷达系统的优选实施方式中，所述多角度微变监测雷达系统还包括：伺服电机、阵列控制开关和微波开关，所述伺服电机能够根据所述控制模块的控制信号依次切换所述阵列控制开关以使每组线性阵列依次切换到工作状态；以及当线性阵列切换到工作状态之后，所述伺服电机还能够根据所述控制模块的控制信号依次切换所述微波开关以使当前处于工作状态的线性阵列的每组收发天线依次切换到工作状态。在上述多角度微变监测雷达系统的优选实施方式中，所述雷达主机包括：信号源模块，其用于产生模拟信号；发射机模块，其用于对所述模拟信号的频率进行调制以产生大功率发射信号，并将所述发射信号通过发射天线进行发射；接收机模块，其用于对接收天线接收到的回波数据进行处理。数字处理模块，所述数字处理模块用于将经所述接收机模块处理后的回波数据转换为数字信号；无线传输模块，所述无线传输模块用于将所述数字信号发送至控制模块进行存储。在上述多角度微变监测雷达系统的优选实施方式中，所述线性阵列围成本体呈正多边形。在上述多角度微变监测雷达系统的优选实施方式中，所述雷达系统还包括图像处理模块，所述图像处理模块用于对所述成像处理模块对生成的图像进行处理，以绘制监测区域的形变曲线。本申请还提供了一种多角度微变监测雷达系统的数据处理方法，所述多角度微变监测雷达系统包括线性阵列围成的本体，所述线性阵列包括多组收发天线；所述数据处理方法包括下列步骤：依次采集每组线性阵列所对应的监测区域返回的回波数据；根据所述回波数据进行成像。在上述数据处理方法的优选实施方式中，所述依次采集每组线性阵列所对应的监测区域返回的回波数据，包括：将每组线性阵列依次切换到工作状态；将该组线性阵列中的收发天线依次切换到工作状态；其中，在所述线性阵列及其收发天线切换到工作状态的情况下，所述雷达系统能够在发射模式下通过所述收发天线的发射天线发射电磁波；通过所述收发天线的接收天线接收电磁波产生的回波数据,并将所述回波数据转换为数字信号。在上述数据处理方法的优选实施方式中，所述多角度微变监测雷达系统还包括阵列控制开关和微波开关；所述将每组线性阵列依次切换到工作状态，包括：通过控制所述阵列控制开关依次切换每组线性阵列到工作状态；所述将该组线性阵列中的收发天线依次切换到工作状态，包括：通过控制所述微波开关将该组性阵列天线中的收发天线依次切换到工作状态。在上述数据处理方法的优选实施方式中，所述根据所述回波数据进行成像，具体包括：根据采集到的每组线性阵列所对应的监测区域返回的回波数据，获取每组线性阵列所对应的监测区域的聚焦二维图像；将相邻两组线性阵列所对应的监测区域的聚焦二维图像合成为一幅宽角度的二维图像。在上述数据处理方法的优选实施方式中，所述数据处理方法还包括：对所述宽角度的二维图像进行形变提取，以绘制监测区域的形变曲线。本申请实施例的有益效果在于：通过将多组线性阵列围城一个封闭的环状结构，从而扩大了监测视野范围，实现360°全方位区域快速监测而且也可以灵活地选择监测区域，克服了依靠线性轨道运动来实现微变监测的雷达监测系统存在的监测范围受局限、监测区域不灵活的问题。对于常规的监测方法，本申请的技术方案具有全天时，全天候，高效率，捷变频，无人值守，非接触，大面积，远距离、实时监测、无需人工布设、高精度，高动态，高灵敏，机动式，抗干扰，可扩展，多功能，可兼容，可重构，不受恶劣环境和气候影响等优势。相对于线性轨道雷达及固定式雷达，本申请的雷达系统具有监测角度广达到360°，监测面积大，效率高的优势。附图说明图1为本申请一种实施例的雷达系统的示意性结构图。图2为本申请一种实施例的雷达系统的示意性框图。图3为本申请一种实施例的雷达系统的示意性工作流程图。图4为本申请一种实施例的数据处理方法的示意性流程图。具体实施方式此处参考附图描述本申请的各种方案以及特征。应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本申请的范围和精神内的其他修改。包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且与上面给出的对本申请的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本申请的原理。通过下面参照附图对给定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多角度微变监测雷达系统，其特征在于，所述多角度微变监测雷达系统包括：/n由线性阵列围成的本体，所述线性阵列包括多组收发天线；/n控制模块，所述控制模块能够控制每组线性阵列及其对应的每组收发天线依次切换到工作状态；/n雷达主机，在所述线性阵列及其对应的收发天线切换到工作状态的情况下，所述雷达主机能够通过所述收发天线的发射天线发射电磁波以及通过所述收发天线的接收天线采集所述电磁波产生的回波数据；/n成像处理模块，所述成像处理模块用于根据所述回波数据进行成像。/n

【技术特征摘要】
1.一种多角度微变监测雷达系统，其特征在于，所述多角度微变监测雷达系统包括：
由线性阵列围成的本体，所述线性阵列包括多组收发天线；
控制模块，所述控制模块能够控制每组线性阵列及其对应的每组收发天线依次切换到工作状态；
雷达主机，在所述线性阵列及其对应的收发天线切换到工作状态的情况下，所述雷达主机能够通过所述收发天线的发射天线发射电磁波以及通过所述收发天线的接收天线采集所述电磁波产生的回波数据；
成像处理模块，所述成像处理模块用于根据所述回波数据进行成像。


2.根据权利要求1所述的多角度微变监测雷达系统，其特征在于，所述多角度微变监测雷达系统还包括：伺服电机、阵列控制开关和微波开关，
所述伺服电机能够根据所述控制模块的控制信号依次切换所述阵列控制开关以使每组线性阵列依次切换到工作状态；以及
当线性阵列切换到工作状态之后，所述伺服电机还能够根据所述控制模块的控制信号依次切换所述微波开关以使当前处于工作状态的线性阵列的每组收发天线依次切换到工作状态。


3.根据权利要求2所述的多角度微变监测雷达系统，其特征在于，所述雷达主机包括：
信号源模块，其用于产生模拟信号；
发射机模块，其用于对所述模拟信号的频率进行调制以产生大功率发射信号，并将所述发射信号通过发射天线进行发射；
接收机模块，其用于对接收天线接收到的回波数据进行处理。
数字处理模块，所述数字处理模块用于将经所述接收机模块处理后的回波数据转换为数字信号；
无线传输模块，所述无线传输模块用于将所述数字信号发送至控制模块进行存储。


4.根据权利要求1所述的多角度微变监测雷达系统，其特征在于，所述线性阵列围成本体呈正多边形。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的多角度微变监测雷达系统，其特征在于，所述雷达系统还包括图像处理模块，
所述图像处理模块用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，李晓红，谭维贤，乞耀龙，黄平平，高志奇，张振华，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙;15