桥梁微多普勒现象的观测与研究

摘要

近年以来，雷达微多普勒研究方兴未艾。随着我国相继建成了一大批大跨度和超大跨度桥梁，桥梁的安全性和耐久性已成为人们关注的热点。研究桥梁的微多普勒现象有助于深入了解桥梁的力学变形和结构，从而计算出模态参数。本论文对桥梁微多普勒效应进行广泛而深入的研究，具体工作包括：
　　基于IFFT变换分析频率步进雷达的回波信号，得到目标的一维距离像。随后推导频率步进雷达在高斯白噪声情况下，对目标物距离进行估计所产生误差的Cramer Rao方差下限。并且深入研究一维距离像的测距精度，主要采用了直接取峰值法、波形分析法、相位差法以及Rife算法。提出了三种改进的Rife算法，实验结果表明，改进的Rife算法综合性能较好。
　　针对含有微多普勒的回波进行目标物体时频信息的特征提取工作，分析出桥梁的本征振动频率。采用Wavelet Transform(WT)对桥梁整体架构的本征频率和阻尼参数进行分析。利用固有模态分解算法进行降噪处理，并且验证了其有效性。最后利用基于EMD分解的HuangHilbert变换分析桥梁的微多普勒效应，得到桥梁的本征振动频率。用到的分析方法有小波变换、经验模态分解(EMD)、Huang-Hilbert变换以及魏格纳变换(WVD)等。
　　利用已有的雷达硬件平台编写基于C语言的数据处理程序，整个数据处理过程包括去冗、分离，最后IFFT形成一维距离像。并且利用多帧一维距离像尖峰处的点比较信号点的相位，从而换算出物体的微小距离改变。

目录

声明

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容及安排

第二章 微多普勒探测雷达的成像与目标定位原理

2.1 引言

2.2 步进频率一维距离像成像原理

2.3 步进频率距离估计的方差下限

2.4 步进频率雷达中精确测距算法

2.5算法仿真及性能分析

2.6 本章小结

第三章 基于雷达回波的微多普勒特征提取

3.1 引言

3.2 桥梁震动方式

3.3小波变换进行桥梁震动的模态识别原理

3.4 基于EMD的降噪处理

3.5 本章小结

第四章 雷达后端上位机处理软件设计

4.1 微多普勒探测雷达总体结构

4.2射频前端基本工作参数

4.3软件开发

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文