附加直流的低信噪比雷达微振动信号提取 *

林 赟， 章灵涵， 陶 海， 李 洋， 申文杰，王彦平

(北方工业大学信息学院雷达监测技术实验室， 北京 100144)

0 引言

桥梁是重要的交通枢纽，其安全运行对人类安全和经济发展都至关重要。长期运营、车辆超载、环境退化、自然灾害等原因，加速了桥梁结构恶化。有必要在桥梁使用期间进行监测[1]，实时反映桥梁健康状态，避免事故发生。

桥梁形变监测方法可分为接触式和非接触式测量法。典型的接触式测量法比如加速度计、应变计、线性变量差动变压器和光纤传感器等[2-4],形变测量精度高，但是需要把传感器安装在桥梁固定位置处，且仅能对布点位置进行测量。非接触测量法主要包括激光测量法和雷达测量法。激光测量法灵敏度高，但激光穿透性差，受雨雾等环境因素影响较大。雷达测量法具有全天时、全天候工作的优点[5]，可对波束覆盖范围内的目标进行形变监测，毫米波雷达的精度测量可达亚毫米量级，因此使用毫米波雷达是桥梁形变监测重要的手段之一。

雷达信号的相位中包含了目标的距离信息，雷达进行桥梁形变监测的基本原理是对雷达采集的时序数据进行差分干涉获取差分相位信息，通过差分相位积分提取形变量。此方法可以得到高精度的振动幅度和振动频率，是评估桥梁健康状态的重要参数。然而桥梁监测时，当距离较远或振动点雷达反射信号较弱时，信号信噪比低，信号噪声带来的相位误差使得形变量提取误差大。……