基于步进频率连续波微形变检测系统研究

发布时间：2020-04-06 04:55

【摘要】：随着桥梁和建筑行业的飞速发展,微形变监测技术对桥梁和大型建筑物的健康普查和灾害预防具有重要意义。与传统微形变监测方法相比,微波干涉测量法具有高精度,非接触式远距离测量和实时测量等无可比拟的优势。本文主要基于步进频率连续波、干涉测量技术以及合成孔径雷达的基本理论,分别对一维目标微形变检测系统和二维目标微形变检测系统进行设计和仿真验证,测量精度可达亚毫米级。本文首先介绍了基于步进频率连续波的微波干涉测量法的基本理论,为微形变检测系统的设计提供理论依据。提出了两种去除采样冗余的算法解决一维距离像过程中存在的采样冗余问题,其中一种是末点法,另一种是全点法。微波干涉测量法通过比较不同时刻相同目标回波信号的相位差来获取目标的微形变,本文分析了干涉测量过程中存在的倒π问题并详细介绍了两种解决方法——共轭相乘法和坐标轴旋转法。然后,利用微波干涉测量法设计了一维点目标微形变检测系统。一维点目标微形变检测过程分为一维点目标距离测量过程和一维点目标微形变测量过程。一维点目标距离测量主要依据步进频率连续波的高距离分辨率原理,通过对回波信号进行混频滤波、采样量化以及傅立叶逆变换等一系列数字信号处理来获得高分辨率一维距离像进而确定目标位置。一维点目标微形变测量是对一维距离像上的目标点进行多次测量,比较不同时刻的回波相位,实现对目标的微形变实时测量。最后,利用Matlab对一维目标微形变测量系统进行仿真分析。最后,在一维点目标微形变测量系统的基础上设计二维点目标微形变测量系统。二维目标微形变测量系统与一维目标微形变测量系统的主要区别在于:利用合成孔径雷达技术完成了对方位向目标的测量。二维点目标微形变测量系统的测量过程可分为二维点目标成像过程和二维点目标微形变测量过程。二维微形变测量系统利用后向投影算法对二维目标进行成像,利用成像确定位置后再采用干涉测量进行微形变检测。最后同样利用Matlab对二维点目标微形变检测系统进行仿真分析。
【图文】：

框图,雷达系统,框图,波段

功率及角分辨率。S 波段外部噪声也不高，而且不需要大尺波段介于 S 和 X 波段之间，能够很好地实现精密追踪、空段能够在空间应用方面发挥重要作用主要得益于它不要笨就能够满足它的需求。K 波段由于吸收性强，能够测量的范系统。以水蒸气的吸收谐振频率为界，将 K 波段分为 Ku 波于水蒸气的吸收谐振频率的是 Ku 波段，频率高于水蒸气的通常检测雷达多用 Ku 波段，因为频率较高时，雨点杂波

波形图,步进频率脉冲信号

第 2 章微形变检测的技术原理2.3 步进频率连续波2.3.1 步进频率信号基本理论步进频率信号是一系列窄带脉冲组成的合成宽带信号，能够获得高分辨率，在降低雷达体积、重量和成本方面具有显著作用[26]。步进频率信号是频率步进的频域信号，可以通过频域信号处理方法对其进行处理和分析。步进频率信号的实质是线性调频信号的离散化形式，是以一定步长连续变化的 N 个正弦（或余弦）信号序列，主要分为脉冲和连续波两种信号形式。脉冲信号是在每个频率上发射一个窄带脉冲信号，，脉冲信号体制下信号源的结构相对复杂，但其脉冲本身具有解算距离的能力，能够求解距离模糊，所以可以测量更远的距离。连续波信号是在频率变化之间信号持续发射，信号能量大，能够降低对发射机峰值功率的要求，但不能计算距离模糊，作用距离相对近一些[27]。步进频率脉冲信号和步进频率连续波的频率时间图和信号波形图如图 2.3 和图 2.4 所示：
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU196.1;U446

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