[发明专利]基于视觉与无线感知融合的多点微动智能监测系统与方法

说明书

本发明提供了一种基于视觉与无线感知融合的多点微动智能监测系统与方法，包括相控阵雷达、光学摄像头和主控模块；光学摄像头与相控阵雷达按照彼此之间的安装位置关系，通过主控模块确定两者坐标系的转换关系并进行联合标定和数据融合；光学摄像头配合主控模块用于获取图像、识别图像中的目标点、确定目标位置信息；主控模块根据标定好的坐标转换关系将摄像头捕捉到的目标点位置信息转换为相控阵雷达的波束扫描角度控制信息，控制相控阵雷达对多个目标进行来回快速照射；相控阵雷达用于向目标物发射和接收探测信号，实现对目标的微动监测。该系统解决了微波微动监测中对监测目标物难以准确定位的难题，同时使对于目标微动的监测更加准确直观。

技术领域

本发明涉及雷达监测技术领域，具体的说，涉及了一种基于视觉与无线感知融合的多点微动智能监测系统与方法。

背景技术

日常生活和工业生产领域中广泛存在着各种类型的振动，如交通运输领域的道路、铁路和桥梁的振动，建筑领域中高层建筑的振动和人体呼吸引起的胸腔振动等等。如何稳定、准确检测出各类型的振动，在铁路桥梁的稳定性分析、高层建筑的避震性测试以及人体生命体征监测分析方面具有重大意义。

传统的动态形变监测手段与分析方法在应用上具有一定的局限性，如光学方法容易受到天气和能见度的影响，加速度积分原理需要进行数据积分，存在误差积累而且无法对载荷作用下的扰度进行评估，与之相比利用雷达微波对形变的检测具有全天时、全天候、高稳定性的优点，因此近年来得到快速的发展。

其中，相控阵雷达具有远距离探测微动的能力，并且可以通过对雷达波束照射角度的快速变换实现对多个目标的监测，在雷达微波监测领域占据重要位置。

但是，相控阵雷达在进行远距离微动检测时，难以对被检测目标进行快速定位，固定角度的雷达监测往往耗时耗力而且具有极大误差，如何根据待检测目标方位快速确定相控阵雷达波束合成角度是一个需要解决的难题。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种通过摄像头较强的识别能力，首先获取目标方位，然后控制相控阵雷达针对目标进行波束照射，实现了对多个探测目标精准监测，解决相控阵雷达在远距离微动检测过程中所存在的波束合成角度难以确定的问题的基于视觉与无线感知融合的多点微动智能监测系统。

本申请的技术设计构思在于：摄像头可根据采集的光学图像，根据目标特征实现对检测目标的快速识别和定位，在获取目标点的方位后，通过参数坐标系的转化，得到雷达需要的波束合成角度，从而完成对雷达波束合成角度的控制，完成对被检测目标点的探测，最终对雷达数据和摄像数据进行融合，完成目标微动监测。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于视觉与无线感知融合的多点微动智能监测系统与方法，包括相控阵雷达、光学摄像头和主控模块；

所述光学摄像头与相控阵雷达按照彼此之间的安装位置关系，通过主控模块确定两者坐标系的转换关系并进行标定；

所述光学摄像头配合所述主控模块用于获取图像、识别图像中的目标点、确定目标位置信息；

所述主控模块根据标定好的坐标转换关系，将目标点的位置信息转换为所述相控阵雷达的波束扫描角度控制信息，控制相控阵雷达对多个目标进行来回快速照射；

所述相控阵雷达用于向目标物发射和接收探测信号，实现对目标的微动监测。

基上所述，所述光学摄像头为双目摄像头，采用双目摄像头的目的在于获取目标的距离信息，结合距离信息和方位信息可以在坐标转换之后得到目标在雷达坐标系下的位置。

基上所述，所述雷达为8X8二维相控雷达阵列，采用相控阵雷达的目的在于可以结合相控阵雷达的特点在多个目标点之间进行快速照射切换，从而实现同一时间对多个目标进行监测的目的。