[發明專利]一種基于雙毫米波雷達測距三角定位的邊坡滑坡監測預警方法

有效

• 申請號: 202010720226.4
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111751813B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 李堅
• 申請（專利權）人: 李堅
• 主分類號: G01S13/08
• 分類號: G01S13/08;G01S13/46;G01S13/88;G08B21/10;G08B31/00
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本專利公開了一種基于雙毫米波雷達測距三角定位的邊坡安全監測預警方法，通過在被監測坡面上按照一定密度安裝若干毫米波雷達無源反射器F，作為F點周圍一定區域內的邊坡滑坡監測點F；在被監測邊坡的坡腳水平位置安裝兩處毫米波雷達A和B，A和B之間的直線距離AB長度為c；通過測量△ABF的邊AF、BF的長度a、b，實現了監測點F與AB之間垂直距離h的測量；在已知邊坡坡度β和AB與邊坡坡腳的水平垂直距離的條件下，通過測量a和b，實現了監測F點與坡腳垂直距離L的測量；通過實時監測h或L的變化量Δh或ΔL，實現了對監測點F滑坡情況的實時監測和預警功能。

技術領域

本發明涉及一種基于雙毫米波雷達測距三角定位的邊坡滑坡監測預警方法，涉及毫米波雷達測距方法，涉及一種邊坡安全監測預警方法。

背景技術

山區高速公路、鐵路線路邊坡工程地質條件復雜、影響因素多、管養難度大，一旦發生邊坡變形破壞通常會對公路、鐵路運輸生產安全造成嚴重后果。以往主要依靠管養人員現場巡查判斷來進行邊坡安全監測，對重點復雜或高度較高的高邊坡進行各種專業儀器試驗與監測，存在成本高，費時費力，無法及時把握邊坡坡體與防護結構潛在安全風險等問題。為了解決該問題，隨著技術的發展，研究人員就此問題進行了大量的科學研究，并提出了諸多邊坡滑坡檢測方法，用于實現邊坡安全監測預警。目前，邊坡安全監測預警方法，按照所采用的傳感技術大致分作四大類：基于分布式傳感的邊坡安全監測方法、基于GPS技術的邊坡安全監測方法、基于合成孔徑雷達的邊坡安全監測方法和基于傳統傳感器的邊坡安全監測方法。

基于分布式傳感的邊坡安全監測方法，其主要采取在被監測的邊坡上敷設或預埋傳感用的光纖或光柵，利用光纖傳感技術監測邊坡的形變，實現對邊坡安全的實現監測。該技術方案需要在邊坡工程建設期間預埋光纖光柵傳感器、分布式傳感用光纖或電纜等傳感期間，其施工工程量大、成本高。

基于GPS技術的邊坡安全監測方法，其原理是以裝設在邊坡上的變形敏感部分裝設北斗或GPS接收機作為監測站、在坡腳安裝GPS接收機作為基準站，通過處理GPS接收機接收到的GPS信號，實現對監測站點是否發生位移的監測，最終實現對邊坡的變形敏感部分是否發生滑坡等監測預警。該技術方案該技術需要借助高精度的衛星導航系統接收機，要達到mm級或cm級的位移監測精度，一般需要與地面差分站配合、才能達到該精度，其接收機及地面差分站價格昂貴；二是需要解決以衛星導航系統接收機為核心的監測點的供電問題、監測點與數據處理中心間的通信問題，大幅度增加了系統整體造價。

基于合成孔徑雷達的邊坡安全監測方法，基本原理是利用合成孔徑雷達的合成孔徑技術和干涉測量等技術，合成孔徑雷達利用平臺運動和信號處理算法產生高分辨力圖像，以獲取高精度和髙分辨率的邊坡變形信息，實現對邊坡的二維高分辨率圖像，通過處理該圖像，實現對邊坡的監測預警。該技術方案的監測精度從m級到mm級不等，屬于雷達技術的應用，系統整體造價昂貴。

基于傳統傳感器的邊坡安全監測方法，就是利用傳統的應力傳感器、角度傳感器、位移傳感器等作為傳感單元，通過在被監測邊坡上進行點式布設組網，通過傳感器監測邊坡的形變或者位移，實現對邊坡安全監測；該技術方案通常需要在被監測邊坡上布設大量的傳感器，并且還需要同步設計收集傳感器采集來的信息的通信網絡，因此已逐漸被其它技術所替代。

鑒于上述技術方案存在的優缺點，需要提出一種新型的邊坡滑坡監測方法，該方法應該具備如下優點：一是測量精度需要達到邊坡監測要求；二是安裝于被監測邊坡上的相關設備應為無源設備，克服大多數既有技術方案需要供電問題；三是技術方案可實時性強、系統魯棒性強。因此，本發明提出了一種基于雙毫米波雷達測距三角定位的邊坡滑坡監測方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于雙毫米波雷達測距三角定位的邊坡滑坡監測預警方法，可以實現對一定面積的邊坡進行非接觸、高精度、定點實時連續測量，并作出滑坡告警。本發明所提出的一種基于雙毫米波雷達測距三角定位的邊坡滑坡監測預警方法(圖1)，其主要內容如下：