【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及雷達(dá)目標(biāo)檢測，尤其是指基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法、系統(tǒng)及裝置。
技術(shù)介紹
1、在電力行業(yè)執(zhí)行特種作業(yè)，尤其是輸電線路帶電作業(yè)的過程中，作業(yè)人員受限于現(xiàn)場條件，往往依賴于視覺直觀判斷來確定作業(yè)安全距離。然而，這種方式不僅可能因作業(yè)人員的主觀判斷差異及外界環(huán)境因素的干擾而引入誤差，還可能因此增大帶電作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。鑒于此，研發(fā)一套基于輸電線路的防大型機(jī)械施工碰線空間限位告警系統(tǒng)，對于提升作業(yè)安全性具有重要意義。
2、目前，行業(yè)內(nèi)已采用的告警檢測技術(shù)主要包括工頻電場測量、超聲波測距以及光學(xué)圖像檢測等幾種。然而，這些技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中均面臨一定的挑戰(zhàn)。具體而言，由于高壓塔周邊線路密集，電磁場環(huán)境復(fù)雜多變，現(xiàn)有的工頻電場感應(yīng)技術(shù)在這種環(huán)境下容易受到電磁干擾，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)波動較大，穩(wěn)定性不足。此外，高壓輸電線路的線徑通常較小，使得超聲波信號在傳播過程中衰減嚴(yán)重，接收到的信號強(qiáng)度微弱，加之圖像采集過程中可能遇到的模糊、失真等問題，使得超聲波測距和光學(xué)圖像檢測方法的準(zhǔn)確性受到一定影響。更為嚴(yán)重的是，這兩種方法還極易受到天氣條件的制約，如雨雪等惡劣天氣會顯著影響超聲波的傳播和圖像的清晰度，進(jìn)而難以滿足系統(tǒng)對于高精度和高可靠性的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為此，本專利技術(shù)旨在解決的技術(shù)難題在于：傳統(tǒng)的目測方法在很大程度上受限于人為判斷的主觀誤差以及復(fù)雜多變環(huán)境因素的干擾，尤其是在低信噪比的環(huán)境下，這種影響表現(xiàn)得尤為突出，從而極大地降低了高壓線探測距離估計(jì)的準(zhǔn)確性。>
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)利用毫米波雷達(dá)信號進(jìn)行相關(guān)處理技術(shù)、雜波對消技術(shù)、信號聚類技術(shù)完成對高壓電線的檢測和測距，提供了一種基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法、系統(tǒng)及裝置，解決低信噪比下電線弱回波信號的檢測和測距問題，給后續(xù)輸電線路防大型機(jī)械施工碰線空間限位系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。
3、所述基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法的具體步驟如下：
4、s1：發(fā)射線性調(diào)頻脈沖信號至高壓線區(qū)域；
5、s2：基于所述線性調(diào)頻脈沖信號，獲取目標(biāo)高壓線反射的原始回波信號，對所述原始回波信號進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的回波信號；
6、s3：對所述線性調(diào)頻脈沖信號和所述預(yù)處理后的回波信號在頻域進(jìn)行脈沖壓縮處理，得到頻域脈壓信號；
7、s4：基于所述頻域脈壓信號，得到目標(biāo)距離。
8、在本專利技術(shù)的一個實(shí)施例中，所述線性調(diào)頻脈沖信號r(t',n)為：
9、
10、其中，t′＝t-nt表示脈內(nèi)時間，即快時間，單位為秒，rect表示矩形函數(shù)運(yùn)算，t為采集時間，n＝0，...，n-1，n為積累脈沖數(shù)，tp為脈寬，t為脈沖重復(fù)周期，k為發(fā)射信號調(diào)頻率，fc為載波頻率。
11、在本專利技術(shù)的一個實(shí)施例中，所述原始回波信號s(t',n)表示為：
12、s(t',n)＝arr[t'-τ(t),n]+w(t',n)
13、其中，v為作業(yè)車臂的抬升速度，ar表示回波幅度，單位為伏特，w(t′,n)表示均值為0高斯白噪聲，r(t)表示在時刻t時，雷達(dá)距離目標(biāo)高壓線的距離，單位為米，r0表示初始時刻t0時，雷達(dá)距離目標(biāo)高壓線的距離，c表示電磁波傳播速度，大小為3×108米/秒。
14、在本專利技術(shù)的一個實(shí)施例中，s2中，得到預(yù)處理后的回波信號的步驟如下：
15、s21：對所述原始回波信號進(jìn)行脈沖對消處理，得到脈沖對消處理后的回波信號；
16、s22：對所述脈沖對消處理后的回波信號進(jìn)行干擾抑制，得到干擾抑制后的回波信號，即所述預(yù)處理后的回波信號。
17、在本專利技術(shù)的一個實(shí)施例中，所述脈沖對消處理后的回波信號smti(t',n)為：
18、smti(t',n)＝s(t',n)-2s(t'-t,n)+s(t'-2t,n)。
19、在本專利技術(shù)的一個實(shí)施例中，所述預(yù)處理后的回波信號s(f',n)為：
20、s(f',n)＝fft[smti(t',n)]
21、其中，f'∈[-fd,fd]，v為作業(yè)車臂的抬升速度，單位為m/s，θ為雷達(dá)視線夾角；fft[·]表示快速傅里葉變換函數(shù)。
22、在本專利技術(shù)的一個實(shí)施例中，所述頻域脈壓信號spc(t',n)為：
23、spc(t',n)＝ifft[fft[r(t',n)]s*(f',n)]
24、其中，s*(f',n)表示所述預(yù)處理后的回波信號s(f',n)的共軛，ifft[·]表示逆快速傅里葉變換函數(shù)。
25、在本專利技術(shù)的一個實(shí)施例中，s4中，得到目標(biāo)距離的步驟如下：
26、s41：對所述頻域脈壓信號進(jìn)行動目標(biāo)檢測處理后，設(shè)置第一迭代次數(shù)和第二迭代次數(shù)；
27、s42：判斷是否達(dá)到所述第一迭代次數(shù)：
28、若否，返回執(zhí)行步驟s2，進(jìn)行非相參積累，得到每次迭代計(jì)算得到的非相參積累值；
29、若是，篩選出多個非相參積累值中的最大值，得到所述最大值對應(yīng)的目標(biāo)距離信息；
30、s43：判斷是否達(dá)到所述第二迭代次數(shù)：
31、若否，返回執(zhí)行步驟s2，獲取每次非相參積累迭代計(jì)算過程中的最大值對應(yīng)的目標(biāo)距離信息；
32、若是，對多個最大值對應(yīng)的目標(biāo)距離信息進(jìn)行聚類處理，得到目標(biāo)距離。
33、在本專利技術(shù)的一個實(shí)施例中，s41中，得到每次迭代計(jì)算得到的非相參積累值sq(t',n)為：
34、
35、其中，sq(t',n)表示非相參積累值，mtd[·]表示動目標(biāo)檢測函數(shù)，q為所述第一迭代次數(shù)。
36、在本專利技術(shù)的一個實(shí)施例中，s41中，得到所述最大值對應(yīng)的目標(biāo)距離信息r1為：
37、
38、其中，sq(t',n)表示非相參積累值，ts表示采集時間間隔，單位為秒。
39、基于同一專利技術(shù)構(gòu)思，本專利技術(shù)還提供了一種基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括以下模塊：
40、脈沖信號發(fā)射模塊，用于發(fā)射線性調(diào)頻脈沖信號至高壓線區(qū)域；
41、回波信號獲取及預(yù)處理模塊，用于基于所述線性調(diào)頻脈沖信號，獲取高壓線反射的原始回波信號，對所述原始回波信號進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的回波信號；
42、信號信噪比增強(qiáng)模塊，用于對所述線性調(diào)頻脈沖信號和所述預(yù)處理后的回波信號在頻域進(jìn)行脈沖壓縮處理，得到頻域脈壓信號；
43、目標(biāo)距離計(jì)算模塊，用于基于所述頻域脈壓信號，得到目標(biāo)距離。
44、本專利技術(shù)還提供了一種輸電線路報(bào)警裝置，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實(shí)現(xiàn)所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法的步驟，以獲取作業(yè)人員與目標(biāo)高壓線之間的目標(biāo)距離，并根據(jù)所述目標(biāo)距離得到作業(yè)安全距離。
45、本專利技術(shù)的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：所述線性調(diào)頻脈沖信號r(t',n)為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：所述原始回波信號s(t',n)表示為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：S2中，得到預(yù)處理后的回波信號的步驟如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：所述脈沖對消處理后的回波信號sMTI(t',n)為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：所述預(yù)處理后的回波信號S(f',n)為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：所述頻域脈壓信號spc(t',n)為：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：S4中，得到目標(biāo)距離的步驟如下：
9.根據(jù)權(quán)利
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：S42中，得到所述最大值對應(yīng)的目標(biāo)距離信息R1為：
11.一種基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊：
12.一種輸電線路報(bào)警裝置，其特征在于，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～10任一項(xiàng)所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法的步驟，以獲取作業(yè)人員與目標(biāo)高壓線之間的目標(biāo)距離，并根據(jù)所述目標(biāo)距離得到作業(yè)安全距離。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：所述線性調(diào)頻脈沖信號r(t',n)為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：所述原始回波信號s(t',n)表示為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：s2中，得到預(yù)處理后的回波信號的步驟如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：所述脈沖對消處理后的回波信號smti(t',n)為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：所述預(yù)處理后的回波信號s(f',n)為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于毫米波雷達(dá)的高壓線檢測和測距方法，其特征在于：所述頻域脈壓信號spc(...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張杰，張省偉，楊瑞峰，王婧怡，孫利聰，趙振羽，張?zhí)┑?/a>，胡迅愷，張宴慶，張君瑤，田野，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)山西省電力公司忻州供電公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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