[发明专利]一种基于毫米波雷达的振动检测方法及终端

说明书

本发明公开了一种基于毫米波雷达的振动检测方法及终端，步骤如下：对振动物体进行定位与辨别，获取原始信号序列；在IQ平面上采取曲线分段拟合的处理方法，以静止点为曲线分界点将原始信号序列在IQ平面上分为两段，分别进行拟合，还原正负向的位移，获得原始振动信号；使用带有跳跃连接层的卷积网络对原始振动信号的时间‑频率图进行处理，去除加性噪声与乘性噪声，获得增强振动信号；对增强振动信号进行判断，若发生异常，则发出处理通知。本发明采用非侵入式感知技术，无需对机器进行改造，通过毫米波无线射频信号来实现振动感知。

技术领域

本发明属于毫米波雷达无源感知和工业互联网技术领域，具体涉及一种基于毫米波雷达的振动检测方法及终端。

背景技术

振动是工业场景中最普遍的一个现象之一。由于设备损伤或异常会直接导致工业设备的振动特性产生异常，因此，工业设备的振动通常可以明确地反映出设备的内部工作状态。然而，由于实际工业场景的复杂性，仅仅依靠工作人员使用听声、测振等方式进行定期巡查很难及时发现机器故障，酿成重大生产事故。因此，我们需要智能的自动机器振动检测系统，在机器产生异常振动时及时对工作人员进行通知与预警。

当前主要的机器振动检测方案主要包括如下几种：1)基于传感器的方法，这种方法主要通过在机器上安装专业的传感器来对机器的振动进行测量，其中受到最广泛应用的为压电陶瓷振动传感器；这种方式的主要缺点是只能对单个设备进行感知，并且部署需要额外的供电以及传输线路，是一种侵入式的感知方式；2)基于光学设备的方法，这种方法通过激光测振仪来对振动进行感知，由于激光的特性，这种方式有着极高的位移测量精度；但是，在实际部署中需要光路直射、无遮挡，这在复杂的工厂环境中近乎不可能实现，并且高精度的激光传感器通常价格不菲，限制了其大规模应用。

因此，基于上述考虑，有必要提出一种新的振动检测方法，以实现无侵入、高精度、低成本的即时机器振动检测。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于毫米波雷达的振动检测方法及终端，以解决现有的机器振动检测技术中仅靠工作人员的定期巡查，很难及时发现意外情况并进行处理的问题；本发明采用非侵入式感知技术，无需对机器进行改造，通过毫米波无线射频信号来实现振动感知。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于毫米波雷达的振动检测方法，步骤如下：

1)对振动物体进行定位与辨别：通过距离傅里叶变换对物体进行粗粒度的定位，再通过Chirp-z变换对粗粒度定位后的物体进行细粒度的定位，并使用到达角度测量方法识别出的若干个物体在二维平面上的位置，通过多普勒傅里叶变换对所述物体进行筛选，选取出测振目标物体集合，针对集合中的物体，获取原始信号序列；

2)针对步骤1)中获取的原始信号序列，在IQ(Inphase-Quadrature)平面上采取曲线分段拟合的处理方法，以静止点为曲线分界点将原始信号序列在IQ平面上分为两段，分别进行拟合，还原正负向的位移，获得原始振动信号；

3)使用带有跳跃连接层的卷积网络对步骤2)中获取的原始振动信号的时间-频率图进行处理，去除加性噪声与乘性噪声，获得增强振动信号；

4)对步骤3)中获得的增强振动信号进行判断，若发生异常，则发出处理通知。

进一步地，所述步骤1)中的粗粒度的定位具体包括：通过毫米波雷达对环境中的物体进行探测，毫米波雷达的发射信号S_Tx(t)和接收信号S_Rx(t)的表示如下：

S_Tx(t)＝exp[j(2πf_ct+πKt²)]

S_Rx(t)＝αS_Tx[t-2R(t)/c]