[发明专利]基于微波雷达的非接触式声屏障结构监测方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于微波雷达的非接触式声屏障结构监测方法及系统，包括：通过微波雷达向待测声屏障结构发射并接收线性调频连续波微波信号，同步采集微波雷达输出的多通道中频基带信号；根据多通道中频基带信号得到待测声屏障结构的距离‑角度像热图，从距离和角度的联合维度对待测声屏障结构的立柱和面板进行定位，并提取立柱和面板的振动位移时域信息；对待测声屏障结构进行交通工具通过阶段的脉动风载荷引起的受迫振动分析；对待测声屏障结构进行交通工具驶离阶段的结构健康安全评估。通过距离和角度的联合维度对待测物体进行定位，解决静态杂波干扰、邻近多分量耦合及同距离单元分量混叠的问题。

技术领域

本发明涉及结构监测技术领域，具体地，涉及一种基于微波雷达的非接触式声 屏障结构监测方法及系统。

背景技术

声屏障作为一种有效的隔声降噪设施在公路、铁路和高架复合道路中广泛应用，有效地减轻行车噪声对附近居民的影响，同时可以起到隔离作用，避免行人或动物 进入，以免发生事故。列车通过时引起的脉动风载荷以及自然风载荷是影响声屏障 结构健康的主要因素，其疲劳、损伤或缺失将会直接影响周围居民的生活、旅客乘 车的舒适性和交通运输安全，因此对声屏障的结构健康监测是非常有必要的。

在声屏障结构健康监测中，除了人工检测这种耗费大量人力、物力和财力的方法，以加速度传感器为代表的接触式振动测量方法最为常见，但是需要在声屏障的 立柱和面板上布置多个传感器，从而造成连接导线过长、网络分布复杂等问题。现 有的非接触式测量方法中利用光学方法进行声屏障状态测量，点光源、成像透镜以 及光电探测器都需要严格的位置安装要求且只能进行单点测试。基于高速摄像技术 的声屏障监测方法可以实现多测点的同步测量，但是成像质量受光线环境和摄像机 景深影响，测量精度较低，同时视频信号数据量大，信号处理难度高。

微波感知作为一种新兴的非接触式振动测量方法受到广泛的关注，目前常用的有连续波多普勒雷达和调频连续波雷达两种模式，其中连续波多普勒雷达没有距离 分辨能力只能用于单点测量，调频连续波雷达仅能分辨位于不同距离单元的多个物 体，难以实现同距离单元或邻近距离单元多个物体的分辨，同时，调频连续波雷达 受限于发射带宽，距离分辨率较低，且静态杂波干扰、邻近多分量耦合及同距离单元分 量混叠干扰问题突出，无法实现声屏障结构高精度的形变与振动测量。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于微波雷达的非接触式声屏障结构监测方法及系统。

根据本发明提供的一种基于微波雷达的非接触式声屏障结构监测方法，包括：

步骤1：通过微波雷达向待测声屏障结构发射并接收线性调频连续波微波信号，同步采集微波雷达输出的多通道中频基带信号；

步骤2：根据多通道中频基带信号得到待测声屏障结构的距离-角度像热图，从距离 和角度的联合维度对待测声屏障结构的立柱和面板进行定位，并提取立柱和面板的振动 位移时域信息；

步骤3：对待测声屏障结构进行交通工具通过阶段的脉动风载荷引起的受迫振动分 析；

步骤4：对待测声屏障结构进行交通工具驶离阶段的结构健康安全评估。

优选地，所述步骤2包括：

步骤2.1：选取多通道中频基带信号中的一个扫频周期，进行二维快速傅里叶变换， 得到视场内声屏障的距离-角度像热图，对多根立柱和多块面板进行定位；

步骤2.2：提取待测声屏障结构中各测点在多个扫频周期的相位信息：