[发明专利]一种基于毫米波雷达的桥梁桥墩监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种基于毫米波雷达的桥梁桥墩监测系统，包括桥梁状态检测模块、通讯模块、报警模块、角反射器和数据存储终端；

所述的角反射器安装在桥梁下方；桥梁状态检测模块分别与通讯模块、报警模块和数据存储终端连接；所述的桥梁状态检测模块通过毫米波与角反射器信号连接；

所述桥梁状态检测模块包括n个发射天线和m个接收天线构成的收发阵列、单芯片RF；DSP模块和处理器，或一体式SOC。

2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的桥梁桥墩监测系统，其特征在于：所述n个发射天线和m个接收天线构成的收发阵列、单芯片RF；单芯片RF、DSP模块和处理器；或一体式SOC。

3.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的桥梁桥墩监测系统，其特征在于：所述的毫米波可以为24G、60G或77G频段。

4.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的桥梁桥墩监测系统，其特征在于：所述的报警模块可以为远程报警模块和远程警示灯。

5.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的桥梁桥墩监测系统，其特征在于：还包括云服务器，所述通讯模块可与云服务器通信连接。

6.一种基于毫米波雷达的桥梁桥墩监测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、通过桥梁状态检测模块发射毫米波，发射信号经辐射至被检测的空间，桥梁状态检测模块接收被角反射器反射的回波信号；所述的回波信号经过桥梁状态检测模块分析获得被检测空间内的桥梁的震动频率和振幅相关信息；

步骤二、

桥梁状态检测模块辐射的探测信号经桥梁端角反射器反射，部分反射信号能量由雷达接收天线捕获。接收信号变化的相位经算法处理得到表征由振动导致的桥梁位移特征；所述算法包括但不限于傅里叶变换，经验模态分解，小波变换等；

步骤三、对于桥梁拉索索力测量，通过雷达波的相位差对目标物的位移进行精确测量，对测试时程曲线进行傅里叶变换得出拉索振动频率，进而计算拉索的索力；

步骤四、设定模数转换器ADC的采样频率，对雷达发射一帧的每个chirp序列进行采样，每个chirp采集Q个点，对x_out(t)信号进行离散采样得到I/Q两路信号，并存于DSP模块中的相应内存中，对采集的数据信号在距离维方向上进行FFT并剔除静止杂波成分，得到目标的在频率域上的信息X_{out_r}(w)。对X_{out_r}(w)进行虚拟天线阵列，并对X_{out_r}(w)进行速度维FFT得到距离速度谱X_{out_rd}(w)，对X_{out_rd}(w)求幅值。

7.根据权利要求6所述的基于毫米波雷达的桥梁桥墩监测方法，其特征在于：通讯模块会通过通信协议自动将桥梁状态检测模块测得的桥梁桥墩状态信息、报警信号、灯控制信号发送给远程报警模块、远程灯具、服务器和云服务器。

8.根据权利要求6所述的基于毫米波雷达的桥梁桥墩监测方法，其特征在于：所述步骤三中雷达发出的微波呈扇形分布，在一定距离范围，有多个测点在扇形区域内同时测得多根拉索的索力。

9.根据权利要求7所述的基于毫米波雷达的桥梁桥墩监测方法，其特征在于：所述的通信协议为WiFi、以太网、can、串口、4G和5G网络协议。

10.根据权利要求6所述的基于毫米波雷达的桥梁桥墩监测方法，其特征在于：所述角反射器的RCS为2.53spm,RCS分贝平方米为4.04。角反射器的尺寸为a＝55mm，c＝77.78mm。