专家报告 | 第42期 微变形监测雷达技术的研究现状与发展趋势-乐鱼电竞

作者:佚名      2023-09-17 07:04:11     80

微变形监测技术的研究现状与发展趋势

王韬 重庆大学副教授

人物简介

博士,副教授,硕士生导师。曾在australian centre for space engineering research/university of new south wales做访问学者,现在飞行器测控与通信教育部重点实验室从事科研工作。其曾作为负责人主持国家自然科学基金1项(项目名称为微变形监测雷达技术研究)、航天科技集团某研究所军工项目1项、重庆市自然科学基金1项、中央高校基本科研业务费1项、重庆大学高层次人才科研启动基金1项、重庆大学基础及应用基础研究基金1项(嵌入式系统启动技术研究)。作为主研人参与重庆市科技攻关项目(含院士专项,电缆调制解调器cmts和电缆调制解调器cm的研制,危岩滑坡及大型建筑物微变形的无线电监测技术,微波成像技术用于空中目标搜索,多目标精密跟踪技术,三同信道及其在微位移测量中的应用等)、中国工程院院士咨询项目、国家自然科学基金、国家发改委项目、国防预研项目,国家重点实验室自主研究重点项目(发输配电中大型构件的安全监测)、australian space research program (asrp)项目等多项,项目中主要负责算法仿真和并行化实现研究,曾获教育部科技进步二等奖1项。

其主要研究兴趣有建筑物变形监测技术研究,着重研究雷达技术(连续波/扩频雷达,地基合成孔径雷达gb-sar等)、多目标遥测技术、伪卫星定位技术等在建筑物形变监测系统中的应用,飞行器测控与通信技术研究,着重研究基于cdma和dbf体制的多飞行器测控系统、数字单脉冲精密跟踪系统、空间信息网、无线微波输能技术、编队合成孔径雷达技术等;目前其项目组已在以上研究方向上编写了大量软件代码,搭建了实验演示平台(如使用fpga芯片实现伪码捕获与跟踪/数字波束形成与超分辨空间谱估计算法,使用嵌入式系统实现接口界面/控制系统等)。

目录

一、团队简介

二、背景意义

三、研究现状

四、研究进展

五、发展趋势

内容简介

一、团队简介

队伍简介

重庆大学杨士中院士科研团队;

研究方向:微变监测,太空太阳能电站;

研究情况

1)多个项目资助(nsfc、cstc等);

2)发明专利(申请17项/授权13项),实用新型(申请2项/授权1项);

二、背景意义

应用背景:

公路边坡、跨江大桥、水库大坝、输电铁塔、摩天大楼等在使用中会发生微位移微变形,这些微小变化直接影响建筑物的安全。

工程上的意义:

微位移微变形测量是危险报警的主要监测手段,以便:减小财产损失,避免人员伤亡;

科学上的意义

记录变形发生发展全过程,以便:理解变形机理,验证变形假设,检验工程设计,建立预告模型;

三、研究现状

常用方法

光学相关方法

光纤应变测量方法;

近景摄影测量方法;

3d激光扫描方法;

射频相关方法

gps测量方法;微位移测量精度5mm 1ppm×d;d是基准站到待测点的距离。

地基干涉雷达测量方法;

地基干涉雷达方法

典型产品:

1)意大利ids公司的ibis雷达;

2)安科院的边坡s-sar;

3)湖南镭氪的地基干涉雷达rkdm;

技术原理:

1)步进频率连续波技术sfcw;

2)干涉相位(差分)测量技术;

3)合成孔径技术sar;

宽带雷达

宽带雷达信号和脉冲压缩技术获取高分辨率一维雷达图像,分析提取感兴趣测试点。宽带雷达研制成本高,难度大!

存在问题

同类产品少(博泰克公司引进),国内售价高,ibis-s高达247万/套(摘自:湖南镭氪公司ppt);rkdm的价格约为ibis的1/4-1/5;

四、研究进展

位移雷达测量方法(位移方法与观测方向平行)

1)无源反射式位移测量雷达;

2)有源发射式位移测量雷达;

3)有源转发式位移测量雷达;

激光准直测量方法(位移方法与观测方向垂直)

1)基于硅光电二极管阵列的激光位移测量方法;

2)基于二维psd的激光位移测量方法;

应用场景比较(旱桥/水桥)

微波雷达方法与激光位移测量方法互补;

微波雷达方法适合测量与观测方向平行方向的位移量;

激光位移测量方法适合测量与观测方向垂直方向的位移量

无源反射式位移测量雷达

参考文献:杨士中,一种微位移测量系统,cn200310113925.9,20031104

基本原理:连续波载波相位测量(carrierphasemeasurement)

优点:电路简单,精度高成本低

缺点:距离近,不支持多点

有源发射式位移测量雷达

参考文献

杨士中等,一种大型建筑物的变形遥测技术,cn200810069777.8,20080530

王韬等,一种大型建筑物变形遥测技术中多址干扰抵消方法,cn201310223373.0,20130606

王韬等,多目标微变形分时遥测方法与系统,cn201410218489.x,20140522

基本原理

参考文献

王韬等,一种多点位移同时测量方法,cn201510201199.9,20150424

王韬等,一种通用型微变形中频信标机,cn201510407767.0,20151014

基本原理

优点:支持多点测量分辨率高

缺点:各测点需要线缆连接

有源转发式位移测量雷达

参考文献:杨士中,远距离微位移测量系统,cn201310067245.1,20130222

基本原理

优点:精度高;作用距离远

缺点:电路实现复杂,成本高

专利技术:王韬等,一种多目标微变形实时遥测方法与系统,cn201410477613.4,20140918

基本原理:频分多址fdma(frequencydivisionmultipleaccess)思想

优点:支持多点测量;远距离;各测点完全独立分辨率高(即使测点位置重合,雷达也能区分);

一维激光位移测量系统

专利技术:杨士中等,一种光学微位移测量系统;

基本原理

二维激光位移测量系统

专利技术:王韬等,一种二维多点激光位移测量系统,cn201710828498.4,20170914

基本原理

五、发展趋势

(1)多学科交叉多传感器融合

研制全天候、远距离、易安装、低成本、多测点、高精度、快采样、自动化、智能化的桥梁挠度监测系统;

(2)构建基于大数据、人工智能、云平台的监控网络对变形监测数据进行处理与分析,为领导决策提供参考;充分利用智能手机等移动终端实现随时随地在线监测;

(3)结合国家重大工程研究变形监测技术

微变形监测雷达技术的研究现状与发展趋势

王韬 重庆大学副教授

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