【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及全域微波遥感雷达检测基坑形变，尤其是涉及用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达及监测方法。
技术介绍
1、基坑形变检测是土木工程中的一个重要领域，它涉及基坑在施工过程中由于开挖、地下水变化、荷载作用等因素引起的形变监测。准确的形变监测对于确保工程安全和预防事故至关重要。
2、传统形变监测技术虽有广泛地运用，但在应用中也存在较大的局限性，例如：全站仪工作强度较高，效率低，gps的测量精度低，且稳定性有待提高。同时光学测量技术在光照较差或恶劣天气条件下测试效率会受到重大影响，且受环境影响还会导致检测结果误差较大，甚至导致错误的检测结果。
3、因此如何设计一种能实现高效实时形变检测，且受到环境干扰小的基坑形变检测设备是亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、为了解决基坑形变检测的技术问题，本专利技术提供用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达及监测方法。采用如下的技术方案：
2、用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，包括可移动支撑底座组件、伸缩机械臂、雷达检测单元、雷达检测控制单元和大形变验证单元，所述支撑底座组件安装在雷达布置点，顶部设有转动部，伸缩机械臂的一端安装在转动部，并跟随转动部转动，所述雷达检测单元包括电动云台机构和全域微波遥感雷达，所述电动云台机构的一侧可拆卸安装在伸缩机械臂的另一端，全域微波遥感雷达的底座可拆卸安装在电动云台机构的活动部，并跟随活动部运动，雷达检测控制单元分别控制可移动支撑底座组件、伸缩机械臂和雷达检测单元的执行动作，
3、大形变验证单元与雷达检测控制单元通信连接，当大形变验证单元接收到雷达检测控制单元输出大形变结果时，大形变验证单元先进行雷达电磁干扰检测，若判断出现电磁干扰信号，则向远端服务器通信报警，若判断未出现电磁干扰信号，则基于监测点的初始视觉画面和大形变结果后的大形变视觉画面，采用图像特征对比算法进行视觉特征对比，若判断出现大形变特征，则与雷达检测控制单元通信交互，雷达检测控制单元向远端服务器通信交互大形变检测数据。
4、通过采用上述技术方案，通过可移动支撑底座组件可以在布置雷达检测单元时进行横向移动，这样就可以在固定安装后雷达检测信号受到定向干扰的情况，可以通过横向移动来解决这些定向干扰，提升雷达检测数据质量，伸缩机械臂也可以配合进行雷达位置的调整；
5、由于基坑环境复杂，附近各种施工的电器设备多且杂，当进行雷达检测时会存在偶发的电磁干扰情况，会影响到监测点的雷达数据，从而影响形变检测结果，当判断出现大形变，通常大形变指的是大于形变量阈值，例如形变量阈值设为2mm，若形变量大于2mm，则判断出现大形变，这时需要先进行大形变验证，大形变验证主要是判断雷达是否被电磁干扰信号干扰，若出现电磁干扰信号，则需要向远端服务器通信报警，此时工作人员应当到现场进行手动复检，并检查附近的电磁干扰情况进行排障作业；
6、若未判断出现电磁干扰信号，则大形变数据会被传输到远端服务器，工作人员需要对大形变数据进行研判，分析是否是正常范围的形变，若不是则需要紧急处理。
7、雷达检测单元采用全域微波遥感雷达来对目标基坑的多个监测点进行雷达检测，作用距离为2km，角度分辨率优于1°×2°(方位×俯仰)，距离分辨率优于0.1米，形变测量精度优于0.1毫米，数据更新率不低于30秒/帧(方位向360°)，能完成对目标基坑的多个监测点的自动化形变检测，受环境影响小，检测精度高，还能有效避免因电磁干扰带来的误报情况。
8、可选的，雷达检测控制单元包括雷达数据处理芯片、控制芯片和存储器，所述存储器分别与全域微波遥感雷达和大形变视觉验证单元通信连接，采集并存储全域微波遥感雷达检测的雷达数据，所述雷达数据处理芯片基于雷达数据分别计算目标基坑多个监测点的形变量，并目标基坑多个监测点的形变量，控制芯片与雷达数据处理芯片通信连接，并分别与可移动支撑底座组件、伸缩机械臂和雷达检测单元通信连接。
9、通过采用上述技术方案，雷达数据处理芯片可以完成对雷达数据的计算分析输出形变结果，控制芯片可以对多个执行器进行自动化控制，存储器用于存储雷达数据、控制指令数据和计算结果数据等。
10、可选的，大形变视觉验证单元包括雷达电磁干扰检测模块、视觉相机、视觉分析模块和基于芯片的验证单元控制模块，所述雷达电磁干扰检测模块安装在可移动支撑底座组件上，并与全域微波遥感雷达通信连接，检测全域微波遥感雷达周围的电磁环境数据，记录正常频谱特征，在全域微波遥感雷达工作时采集全域微波遥感雷达接收的回波信号，并基于正常频谱特征、回波信号和雷达信号干扰阈值输出是否存在电磁干扰信号的结果；视觉相机安装在电动云台机构的活动部，位于全域微波遥感雷达一侧，并与全域微波遥感雷达的朝向一致，先分别对多个目标监测点进行初始视觉画面拍摄，视觉分析模块与视觉相机通信连接，验证单元控制模块与雷达检测控制单元通信连接，并分别控制雷达电磁干扰检测模块、视觉相机和视觉分析模块的执行动作。
11、通过采用上述技术方案，雷达电磁干扰检测模块基于频谱分析仪和数据分析芯片实现检测全域微波遥感雷达周围的电磁环境数据，雷达电磁干扰检测是确保雷达系统正常工作和提高其抗干扰能力的重要环节。电磁干扰可以来自各种自然和人为的源，如其他雷达系统、无线电通信设备、工业设备、雷电等。检测雷达电磁干扰通常涉及以下步骤：
12、频谱监测：使用频谱分析仪监测雷达工作频率范围内的电磁环境，记录下正常的频谱特征；
13、信号采集：当全域微波遥感雷达运行时，采集全域微波遥感雷达接收到的信号，包括目标回波和可能的干扰信号；
14、干扰识别：通过分析信号的频率、幅度、持续时间、调制方式等特征，识别出与正常回波不同的干扰信号。
15、干扰分析：对识别出的干扰信号进行深入分析，确定其来源、类型(如连续波干扰、脉冲干扰、扫频干扰等)和强度。
16、性能评估：基于雷达信号干扰阈值评估干扰对雷达性能的影响，如检测距离、分辨率、误报率等，若评估值超过雷达信号干扰阈值，则输出存在电磁干扰信号的结果，反之认为属于轻微干扰，不影响雷达检测结果。
17、可选的，还包括无线通信模块，雷达检测控制单元和大形变视觉验证单元分别通过无线通信模块与远端服务器通信交互数据。
18、通过采用上述技术方案，无线通信模块可以是4g/5g无线通信模块，可以实现无线数据交互。
19、可选的，雷达检测单元对准目标监测点进行雷达检测时，视觉相机同步采集目标监测点的视觉画面。
20、通过采用上述技术方案，视觉相机在进行雷达检测时，同步进行画面检测，可以对目标区域是否出现大形变进行视觉数据的验证，避免误报。
21、可选的，可移动支撑底座组件包括直线移本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，其特征在于：包括可移动支撑底座组件(1)、伸缩机械臂(2)、雷达检测单元(3)、雷达检测控制单元(4)和大形变验证单元，所述支撑底座组件(1)安装在雷达布置点，顶部设有转动部，伸缩机械臂(2)的一端安装在转动部，并跟随转动部转动，所述雷达检测单元(3)包括电动云台机构(31)和全域微波遥感雷达(32)，所述电动云台机构(31)的一侧可拆卸安装在伸缩机械臂(2)的另一端，全域微波遥感雷达(32)的底座可拆卸安装在电动云台机构(31)的活动部，并跟随活动部运动，雷达检测控制单元(4)分别控制可移动支撑底座组件(1)、伸缩机械臂(2)和雷达检测单元(3)的执行动作，并与全域微波遥感雷达(32)通信连接，采集全域微波遥感雷达(32)检测的雷达数据，计算目标基坑多个监测点的形变量，并输出形变量，设定形变量阈值，当监测点的形变量大于形变量阈值时，输出大形变结果；
2.根据权利要求1所述的用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，其特征在于：雷达检测控制单元(4)包括雷达数据处理芯片(41)、控制芯片(42)和存储器(43)，所述存储器(43)分别
3.根据权利要求2所述的用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，其特征在于：大形变视觉验证单元包括雷达电磁干扰检测模块(51)、视觉相机(52)、视觉分析模块(53)和基于芯片的验证单元控制模块(54)，所述雷达电磁干扰检测模块(51)安装在可移动支撑底座组件(1)上，并与全域微波遥感雷达(32)通信连接，检测全域微波遥感雷达周围的电磁环境数据，记录正常频谱特征，在全域微波遥感雷达(32)工作时采集全域微波遥感雷达(32)接收的回波信号，并基于正常频谱特征、回波信号和雷达信号干扰阈值输出是否存在电磁干扰信号的结果；视觉相机(52)安装在电动云台机构(31)的活动部，位于全域微波遥感雷达(32)一侧，并与全域微波遥感雷达(32)的朝向一致，先分别对多个目标监测点进行初始视觉画面拍摄，视觉分析模块(53)与视觉相机(52)通信连接，验证单元控制模块(54)与雷达检测控制单元(4)通信连接，并分别控制雷达电磁干扰检测模块(51)、视觉相机(52)和视觉分析模块(53)的执行动作。
4.根据权利要求3所述的用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，其特征在于：还包括无线通信模块，雷达检测控制单元(4)和大形变视觉验证单元分别通过无线通信模块与远端服务器(100)通信交互数据。
5.根据权利要求4所述的用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，其特征在于：雷达检测单元(3)对准目标监测点进行雷达检测时，视觉相机(52)同步采集目标监测点的视觉画面。
6.根据权利要求5所述的用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，其特征在于：可移动支撑底座组件(1)包括直线移动单元(11)和旋转单元(12)，所述直线移动单元(11)的轨道可拆卸安装在雷达布置点，旋转单元(12)的底座可拆卸安装在直线移动单元(11)的滑块上，并跟随滑块横向移动，旋转单元(12)转动部是可移动支撑底座组件(1)的转动部，伸缩机械臂(2)的一端安装在旋转单元(12)的转动部。
7.根据权利要求6所述的用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，其特征在于：直线移动单元(11)是电动直线滑台。
8.根据权利要求7所述的用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，其特征在于：旋转单元(12)是电动转盘。
9.一种基坑形变监测方法，其特征在于：采用权利要求1-8任一项所述的用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达对目标基坑的多个监测点进行自动监测，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，其特征在于：包括可移动支撑底座组件(1)、伸缩机械臂(2)、雷达检测单元(3)、雷达检测控制单元(4)和大形变验证单元，所述支撑底座组件(1)安装在雷达布置点，顶部设有转动部，伸缩机械臂(2)的一端安装在转动部，并跟随转动部转动，所述雷达检测单元(3)包括电动云台机构(31)和全域微波遥感雷达(32)，所述电动云台机构(31)的一侧可拆卸安装在伸缩机械臂(2)的另一端，全域微波遥感雷达(32)的底座可拆卸安装在电动云台机构(31)的活动部，并跟随活动部运动，雷达检测控制单元(4)分别控制可移动支撑底座组件(1)、伸缩机械臂(2)和雷达检测单元(3)的执行动作，并与全域微波遥感雷达(32)通信连接，采集全域微波遥感雷达(32)检测的雷达数据，计算目标基坑多个监测点的形变量，并输出形变量，设定形变量阈值，当监测点的形变量大于形变量阈值时，输出大形变结果；
2.根据权利要求1所述的用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，其特征在于：雷达检测控制单元(4)包括雷达数据处理芯片(41)、控制芯片(42)和存储器(43)，所述存储器(43)分别与全域微波遥感雷达(32)和大形变视觉验证单元通信连接，采集并存储全域微波遥感雷达(32)检测的雷达数据，所述雷达数据处理芯片(41)基于雷达数据分别计算目标基坑多个监测点的形变量，并目标基坑多个监测点的形变量，控制芯片(42)与雷达数据处理芯片(41)通信连接，并分别与可移动支撑底座组件(1)、伸缩机械臂(2)和雷达检测单元(3)通信连接。
3.根据权利要求2所述的用于基坑形变检测的全域微波遥感雷达，其特征在于：大形变视觉验证单元包括雷达电磁干扰检测模块(51)、视觉相机(52)、视觉分析模块(53)和基于芯片的验证单元控制模块(54)，所述雷达电磁干扰检测模块(51)安装在可移动支撑底座组件(1)上，并与全域微波遥感雷达(32)通信连接，检测全域微波遥感雷达周围的电磁环境数据，记录正常频谱特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李久林，李添才，罗华丽，马海志，李文聪，王思锴，高涛，李芳凝，陈晶，颜威，任干，张建全，
申请(专利权)人：北京城建勘测设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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