[發(fā)明專利]毫米波雷達(dá)泥石流智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911096285.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110927723B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鳴之;馬娟;褚宏亮;黃喆;薛躍明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院
• 主分類號(hào): G01S13/95
• 分類號(hào): G01S13/95;G01S7/41
• 代理公司: 北京英創(chuàng)嘉友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11447
• 代理人: 曹寒梅

本公開(kāi)涉及一種毫米波雷達(dá)泥石流智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)與方法，屬于地質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，能夠精確、及時(shí)、成本低廉地對(duì)泥石流進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警。一種毫米波雷達(dá)泥石流智能監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，包括：向被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域發(fā)射第一微波信號(hào)；接收被所述泥石流區(qū)域反射回來(lái)的回波信號(hào)；對(duì)反射回來(lái)的回波信號(hào)進(jìn)行下變頻處理，得到回波中頻信號(hào)；對(duì)所述回波中頻信號(hào)進(jìn)行采樣；基于采樣后的回波中頻信號(hào)對(duì)被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域進(jìn)行成像，得到關(guān)于被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域的圖像；利用所述圖像來(lái)監(jiān)測(cè)被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域的變化；基于監(jiān)測(cè)到的變化進(jìn)行泥石流預(yù)警。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及地質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體地，涉及一種毫米波雷達(dá)泥石流智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

目前，一種泥石流監(jiān)測(cè)技術(shù)是采用接觸式預(yù)警儀，然而，由于泥石流破壞性較大，接觸式預(yù)警儀很容易在泥石流發(fā)生時(shí)損壞，從而影響監(jiān)測(cè)預(yù)警精度和預(yù)警效果。另一種泥石流監(jiān)測(cè)技術(shù)是采用非接觸式預(yù)警儀。例如采用天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)泥石流隱患區(qū)域上空的降雨云團(tuán)情況，但是該方法的造價(jià)高，而且由于其預(yù)警范圍較大而不適用于小流域降雨情況。再例如采用超聲波泥位計(jì)對(duì)平直、規(guī)則、不易沖毀的斷面進(jìn)行超聲波監(jiān)測(cè)并根據(jù)泥位大小實(shí)現(xiàn)對(duì)泥石流的監(jiān)測(cè)與預(yù)警，但是該方法得到的信息是延時(shí)的，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)和預(yù)警不及時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)的目的是提供一種毫米波雷達(dá)泥石流智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)與方法，能夠精確、及時(shí)、成本低廉地對(duì)泥石流進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警。

根據(jù)本公開(kāi)的第一實(shí)施例，提供一種毫米波雷達(dá)泥石流智能監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，包括：向被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域發(fā)射第一微波信號(hào)；接收被所述泥石流區(qū)域反射回來(lái)的回波信號(hào)；對(duì)反射回來(lái)的回波信號(hào)進(jìn)行下變頻處理，得到回波中頻信號(hào)；對(duì)所述回波中頻信號(hào)進(jìn)行采樣；基于采樣后的回波中頻信號(hào)對(duì)被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域進(jìn)行成像，得到關(guān)于被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域的圖像；利用所述圖像來(lái)監(jiān)測(cè)被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域的變化；基于監(jiān)測(cè)到的變化進(jìn)行泥石流預(yù)警。

可選地，所述基于監(jiān)測(cè)到的變化進(jìn)行泥石流預(yù)警，包括：在監(jiān)測(cè)到的變化指示所述圖像中變化的像素?cái)?shù)量超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，進(jìn)行泥石流滑坡預(yù)警。

可選地，所述方法還包括：估計(jì)泥石流滑坡速度。

可選地，所述估計(jì)泥石流滑坡速度包括：在下變頻處理得到的回波中頻信號(hào)經(jīng)歷殘余視頻相位補(bǔ)償處理之后，對(duì)殘余視頻相位補(bǔ)償處理后的回波中頻信號(hào)進(jìn)行一維距離向壓縮處理；在得到了Q個(gè)一維距離向壓縮處理數(shù)據(jù)之后，將Q個(gè)一維距離向壓縮處理數(shù)據(jù)組成Q行N列矩陣，其中N為距離向采集點(diǎn)數(shù)，Q為總的采集周期數(shù)；對(duì)所得到的矩陣信號(hào)組進(jìn)行列向FFT變換；在變換得到的頻域中尋找尖峰位置；計(jì)算所述尖峰位置處的滑坡速度值作為所估計(jì)的泥石流滑坡速度。

可選地，所估計(jì)的泥石流滑坡速度為：

其中，f₀為中心頻率，Br為信號(hào)帶寬，V為所估計(jì)的泥石流滑坡速度，C為電磁波速度，f_v為目標(biāo)的多普勒頻率值。

根據(jù)本公開(kāi)的第二實(shí)施例，提供一種毫米波雷達(dá)泥石流智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括：陣列天線，用于向被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域發(fā)射第一微波信號(hào)，并接收被所述泥石流區(qū)域反射回來(lái)的回波信號(hào)；MIMO模塊，用于對(duì)反射回來(lái)的回波信號(hào)進(jìn)行下變頻處理，得到回波中頻信號(hào)；采樣模塊，用于對(duì)所述回波中頻信號(hào)進(jìn)行采樣；成像模塊，用于基于采樣后的回波中頻信號(hào)對(duì)被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域進(jìn)行成像，得到關(guān)于被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域的圖像；變化監(jiān)測(cè)模塊，用于利用所述圖像來(lái)監(jiān)測(cè)被監(jiān)測(cè)的泥石流區(qū)域的變化；預(yù)警模塊，用于基于監(jiān)測(cè)到的變化進(jìn)行泥石流預(yù)警。

可選地，所述預(yù)警模塊用于：在監(jiān)測(cè)到的變化指示所述圖像中變化的像素?cái)?shù)量超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，進(jìn)行泥石流滑坡預(yù)警。

可選地，所述預(yù)警模塊還用于：估計(jì)泥石流滑坡速度。