[發明專利]一種基于毫米波雷達的橋梁橋墩監測系統及監測方法

在審

• 申請號: 202011618640.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112764025A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 王姍
• 申請（專利權）人: 江西商思伏沌科技有限公司
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01B7/16
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 顧翰林

1.一種基于毫米波雷達的橋梁橋墩監測系統，包括橋梁狀態檢測模塊、通訊模塊、報警模塊、角反射器和數據存儲終端；

所述的角反射器安裝在橋梁下方；橋梁狀態檢測模塊分別與通訊模塊、報警模塊和數據存儲終端連接；所述的橋梁狀態檢測模塊通過毫米波與角反射器信號連接；

所述橋梁狀態檢測模塊包括n個發射天線和m個接收天線構成的收發陣列、單芯片RF；DSP模塊和處理器，或一體式SOC。

2.根據權利要求1所述的基于毫米波雷達的橋梁橋墩監測系統，其特征在于：所述n個發射天線和m個接收天線構成的收發陣列、單芯片RF；單芯片RF、DSP模塊和處理器；或一體式SOC。

3.根據權利要求1所述的基于毫米波雷達的橋梁橋墩監測系統，其特征在于：所述的毫米波可以為24G、60G或77G頻段。

4.根據權利要求1所述的基于毫米波雷達的橋梁橋墩監測系統，其特征在于：所述的報警模塊可以為遠程報警模塊和遠程警示燈。

5.根據權利要求1所述的基于毫米波雷達的橋梁橋墩監測系統，其特征在于：還包括云服務器，所述通訊模塊可與云服務器通信連接。

6.一種基于毫米波雷達的橋梁橋墩監測方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、通過橋梁狀態檢測模塊發射毫米波，發射信號經輻射至被檢測的空間，橋梁狀態檢測模塊接收被角反射器反射的回波信號；所述的回波信號經過橋梁狀態檢測模塊分析獲得被檢測空間內的橋梁的震動頻率和振幅相關信息；

步驟二、

橋梁狀態檢測模塊輻射的探測信號經橋梁端角反射器反射，部分反射信號能量由雷達接收天線捕獲。接收信號變化的相位經算法處理得到表征由振動導致的橋梁位移特征；所述算法包括但不限于傅里葉變換，經驗模態分解，小波變換等；

步驟三、對于橋梁拉索索力測量，通過雷達波的相位差對目標物的位移進行精確測量，對測試時程曲線進行傅里葉變換得出拉索振動頻率，進而計算拉索的索力；

步驟四、設定模數轉換器ADC的采樣頻率，對雷達發射一幀的每個chirp序列進行采樣，每個chirp采集Q個點，對x_out(t)信號進行離散采樣得到I/Q兩路信號，并存于DSP模塊中的相應內存中，對采集的數據信號在距離維方向上進行FFT并剔除靜止雜波成分，得到目標的在頻率域上的信息X_{out_r}(w)。對X_{out_r}(w)進行虛擬天線陣列，并對X_{out_r}(w)進行速度維FFT得到距離速度譜X_{out_rd}(w)，對X_{out_rd}(w)求幅值。

7.根據權利要求6所述的基于毫米波雷達的橋梁橋墩監測方法，其特征在于：通訊模塊會通過通信協議自動將橋梁狀態檢測模塊測得的橋梁橋墩狀態信息、報警信號、燈控制信號發送給遠程報警模塊、遠程燈具、服務器和云服務器。

8.根據權利要求6所述的基于毫米波雷達的橋梁橋墩監測方法，其特征在于：所述步驟三中雷達發出的微波呈扇形分布，在一定距離范圍，有多個測點在扇形區域內同時測得多根拉索的索力。

9.根據權利要求7所述的基于毫米波雷達的橋梁橋墩監測方法，其特征在于：所述的通信協議為WiFi、以太網、can、串口、4G和5G網絡協議。

10.根據權利要求6所述的基于毫米波雷達的橋梁橋墩監測方法，其特征在于：所述角反射器的RCS為2.53spm,RCS分貝平方米為4.04。角反射器的尺寸為a＝55mm，c＝77.78mm。