申请/专利权人：华中科技大学

申请日：2021-12-22

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN114280606B

主分类号：G01S13/90

分类号：G01S13/90;G01S7/41;G01S7/02;G05B19/042;E02D33/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2022.04.22#实质审查的生效;2022.04.05#公开

摘要：本发明公开了一种地基微波形变监测系统，采用线性调频连续波体制，利用DDS与PLL等元器件生成发射信号，能够在减小设备体积与重量的同时，降低系统成本；线性调频连续波体制地基微波形变监测雷达对自适应增益处理后的差频信号进行采样，由于差频信号带宽远小于发射信号的基带带宽，因此大大降低了对ADC的采样速率要求，并且整条数据链中数据率下降，避免了采用高性能传输与存储元件，从而进一步降低了系统成本。本发明提供的系统具有轻量化、低成本、高实时性和高集成度的优点。

主权项：1.一种地基微波形变监测系统，其特征在于，包括：发射前端模块、接收前端模块、信号采集与处理模块、发射天线及接收天线；所述发射前端模块包括控制器、DDS、锁相环A、锁相环B、正交调制器、第一混频器、带通滤波器、功分器、射频放大器；所述控制器分别控制DDS、锁相环A、锁相环B产生线性调频连续波基带信号S1、第一本振信号P1、第二本振信号P2；S1与P1经所述正交调制器调制后，与P2依次输入至所述第一混频器及带通滤波器进行混频及滤波，得到射频信号S2；S2经所述功分器分成两路信号S21、S22，其中，S21经所述射频放大器放大后由所述发射天线向监测区域发射，以探测监测目标的形变信息；所述接收前端模块包括低噪声放大器及第二混频器；所述接收天线接收的回波信号经所述低噪声放大器放大后，与S22输入至所述第二混频器进行混频，得到差频信号；所述信号采集与处理模块对所述差频信号进行处理，得到监测目标的形变信息；所述系统包括实孔径工作模式及合成孔径工作模式；在所述实孔径工作模式下，所述发射天线及接收天线固定；在所述合成孔径工作模式下，所述发射天线及接收天线移动；所述信号采集与处理模块包括自适应增益处理模块、信号采集卡及成像与形变提取模块；所述信号采集卡接收到来自控制器的同步信号后，将经由自适应增益处理模块调理后的差频信号进行模数转换后发送至成像与形变提取模块进行成像与形变提取处理，得到监测目标的形变信息；在所述实孔径工作模式下，所述成像与形变提取模块将经自适应增益处理模块调理和信号采集卡数模转换后的差频信号进行M次时域相干累积，并进行快速傅里叶变换得到监测目标在频域对应的峰值，以计算监测目标的距离；然后，对相邻两次测量后得到的频域数据进行干涉处理，得到目标形变引起的相位差，经相位解缠得到真实相位差，从而换算得到目标形变；M≥2；在所述合成孔径工作模式下，所述成像与形变提取模块将经自适应增益处理模块调理和信号采集卡数模转换后的差频信号在距离向进行快速傅里叶变换实现距离向聚焦，通过频率变标算法实现方位向聚焦，得到监测目标场景的二维雷达复图像；其中，所述经自适应增益处理模块调理和信号采集卡数模转换后的差频信号为二维差频数据矩阵；经过多次扫描与成像处理，得到多幅二维雷达复图像，再经过干涉处理得到两次测量的干涉图，经过干涉图滤波与二维相位解缠后得到目标场景二维形变图。

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