微波多维形变及振动测量收发器分布布置方法

1.本发明涉及微波收发器分布布置技术领域，具体地，涉及一种微波多维形变及振动测量收发器分布布置方法。


背景技术：

2.基于多维形变及振动测量的力学测试需求在军事与民用的各个技术领域都有着广泛的需求，尤其在面向大型结构和装备的静动力学试验测试、评估与控制研究中是不可或缺的重要步骤。常用的形变及振动测量技术包括接触式与非接触式两类，接触式包括应变片和加速度计在内等方法往往在形变与振动位移方面精度偏低，且低频响应较差，全场测量时组网不便，效率低，成本高；而激光测量与视觉测量等传统非接触式测量在测振幅度方面有所限制，操作较为复杂且设备昂贵，并且对环境光源等要求偏高，不具有较强的环境适应性。
3.近年来新兴的微波形变及振动测量技术是一种基于微波原理的非接触式形变及振动测量技术，除了传统非接触测量技术的优势，还具有大范围测量，多尺度测量，强环境适应性等显著优点。但在实际测试过程中，微波多维形变及振动测量收发器布置分布无依据或参考指标，往往无法达到最佳的测量效果，不利于提升测量结果的可靠性和准确度。
4.以加速度计为代表的接触式形变及振动测量技术会对被测量对象的动力学特征产生影响，位移方面精度偏低，面对低频率成分难以捕捉，通过组网实现的全场测量往往周期长，成本高，效率低。非接触测量方法中视觉测振方法仅能实现较低频率下的测量，计算负荷偏高，且面对全场大范围测量时往往需要牺牲测量精度，对测试环境要求较高；激光测量在大幅值测量方面受限严重，全场扫描测量方式无法实现同步测量，且相关设备昂贵且操作复杂。
5.微波多维形变及振动测量方法作为一种兴起的强环境适应性且高精度的非接触测量技术，其收发器分布方式现阶段缺少参考依据，难以保证最优的多维形变及振动测量结果，难以控制因收发器分布引入的测量误差，影响最终结果准确度与可靠性。
6.专利文献cn1868091a公开了一种集成的微波收发器瓦结构包括:(a)第一大体平面的电路板层结构,其包括多于一个的整体形成的微波收发器阵列,此收发器以规定的行和列模式布置的,每一收发器具有关联的收发器轴线,此轴线大体垂直于所述第一层结构的平面延伸；和(b)第二大体平面的电路板层结构,其包括收发器功能操作电路,此操作电路有效地连接到所述收发器,以及功能是促使所述收发器同时地在发送和接收操作模式下操作。但该方法并未解决因收发器分布引入的测量误差，影响最终结果准确度与可靠性的问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微波多维形变及振动测量收发器分布布置方法。
8.根据本发明提供的一种微波多维形变及振动测量收发器分布布置方法，包括：
9.步骤1：根据微波多维形变及振动测量收发器的初始布置，对测量目标进行测量，得到测量结果；
10.步骤2：对测量结果的测量误差进行溯源处理，得到造成测量误差的误差成分；
11.步骤3：根据误差成分，得到判断参考函数，整合为判断参考函数集；
12.步骤4：根据判断参考函数或判断参考函数集，调整初始布置，完成微波多维形变及振动测量收发器分布布置。
13.优选地，步骤3，包括：根据每个误差成分中的改进部分，构造每个误差成分对应的判断参考函数，得到所有的误差成分对应的判断参考函数，整合为判断参考函数集。
14.优选地，在步骤3之后，还包括：
15.步骤5：根据判断参考函数，得到判断参考函数值。
16.优选地，步骤4，包括：
17.步骤401：根据判断参考函数，整合得到判断参考函数集以及判断参考函数集对应的判断参考函数值集；
18.步骤402：对每个判断参考函数，得到判断参考函数值与布置参数的趋势图；
19.步骤403：对所有的判断参考函数进行归并处理，得到趋势图集；
20.步骤404：根据趋势图集，调整布置参数；
21.步骤405：根据判断参考函数值集中的判断参考函数值，完成微波多维形变及振动测量收发器分布布置。
22.优选地，步骤1，包括：
23.步骤101：根据预设规则，完成对微波多维形变及振动测量收发器的初始布置；
24.步骤102：在初始布置下对测量目标进行测量，得到测量结果。
25.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
26.1、本发明针对微波多维形变及振动测量方法中微波多维形变及振动测量收发器分布布置随意的问题，提出了微波多维形变及振动测量收发器分布布置的评估参数并利用评估参数给出了微波多维形变及振动测量收发器分布布置参考方案吗，克服了微波多维高精度形变及振动测量中收发器分布布置的无判断参考依据的难题，实现了微波多维形变及振动测量收发器分布布置的参考指导，为进一步提高微波多维形变及振动测量结果的精度与可靠性提供了有效方案。
27.2、本发明解决现有技术在目标多维振动情况下的形变及振动测量可靠性低、参考依据评价缺失和高精度测量难等难题，为微波多维形变及振动测量中微波多维形变及振动测量收发器分布的布置提供参考依据与技术指标，实现微波多维高精度形变及振动测量中微波多维形变及振动测量收发器分布布置的有据可依，解决微波多维形变及振动测量中收发器分布布置参考缺失、测量结果可靠性低和高精度测量难的问题。
附图说明
28.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
29.图1为本发明的一种流程示意图；
30.图2为本发明的一种趋势图集的示意图；
31.图3为本发明的另一种趋势图集的示意图；
32.图4为本发明的另一种流程示意图。
具体实施方式
33.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
34.图1为本发明的一种流程示意图，如图1所示，本发明提供了一种微波多维形变及振动测量收发器分布布置方法，包括如下步骤：
35.步骤1：根据微波多维形变及振动测量收发器的初始布置，对测量目标进行测量，得到测量结果。
36.本发明中对于微波多维形变及振动测量收发器的应用不做限制，示例性的，可以用于微波多维形变及振动测量。
37.其中，步骤1，包括：步骤101：根据预设规则，完成对微波多维形变及振动测量收发器的初始布置；步骤102：在初始布置下对测量目标进行测量，得到测量结果。
38.本发明中对于预设规则的设置不做限制，示例性的，保证足够完成对测量目标进行多维形变及振动的有效测量区域，同时保证在可操作范围内微波多维形变及振动测量收发器相互间尽可能远离彼此，微波多维形变及振动测量收发器间尽量均匀分散布置，并尽量保证微波多维形变及振动测量收发器相互间距离相等。
39.具体地，初步调整微波多维形变及振动测量收发器的分布布置，使得所有微波多维形变及振动测量收发器均能实现对测量目标的信号收发，保证足够完成对测量目标进行多维形变及振动的有效测量区域，同时保证在可操作范围内收发器相互间尽可能远离彼此，从不同方向面向测量目标，微波多维形变及振动测量收发器间尽量均匀分散布置，并尽可能保证收发器相互间距离相等。
40.步骤2：对测量结果的测量误差进行溯源处理，得到造成测量误差的误差成分。
41.具体地，分析微波多维形变及振动测量机制与测量误差e，解析可能的各类测量误差及其在最终的测量结果中的源头ei(i＝1,2,
…
,n；n表示各类测量误差的源头总数)。其中，测量误差包括但不限于来自单个维度上的测量误差、从单维到多维测量过程中的维度转换误差等，以及上述各类源头间的耦合误差∈j(j＝1,2,
…
,m；m表示耦合误差总数)，完成对误差成分的溯源。其中，测量误差e可以通过公式(1)表示：
[0042][0043]
其中，δ表示变分算子；‖a‖表示重构矩阵a的范数；δ‖a‖表示重构矩阵范数的变分；表示单维度测量结果；表示单维度测量结果的误差；‖a‖表示单维度测量到多维度测量重构矩阵a的范数。
[0044]
在本发明中解析可能的各类误差及其在最终测量结果中的源头ei(i＝1,2)，包括从单维到多维测量过程中的维度转换误差e1，来自单个维度上的测量误
差e2，以及上述各类源头间的耦合误差∈1，
[0045]
其中，表示单维度测量误差。
[0046]
步骤3：根据误差成分，得到判断参考函数，整合为判断参考函数集。
[0047]
其中，步骤3，包括：根据每个误差成分中的改进部分，构造每个误差成分对应的判断参考函数，得到所有的误差成分对应的判断参考函数。
[0048]
在实际应用中，在步骤3之后，还包括：步骤5：根据判断参考函数，得到判断参考函数值。
[0049]
具体地，利用溯源得到的误差成分，针对溯源的误差成分中可进行改进的改进部分ε
l
，ε
l
∈({ei|(i＝1,2,
…
,n；n表示各类测量误差的源头总数)}∪{∈j|(j＝1,2,
…
,m；m表示耦合误差总数)})，分别构造可定量判断上述误差成分对最终测量结果影响程度的判断参考函数其中，判断参考函数的自变量对应微波多维形变及振动测量收发器的分布布置中的各类几何参数，即布置参数，判断参考函数值表示微波多维形变及振动测量收发器分布布置中对应误差成分对最终测量结果的影响程度，并以此判断多维形变及振动测量的微波多维形变及振动测量收发器的分布布置方法好坏程度。
[0050]
在实际情况中，利用溯源得到的误差成分，针对溯源的误差成分中可进行改进的改进部分ε
l
,ε
l
∈{e1,e2}，分别构造可定量判断误差成分对最终测量结果影响程度的判断参考函数示例性的，
[0051]
然后，判断参考函数的自变量对应收发器分布布置中的各类几何参数，即布置参数：其中，x、y和z分别表示特定一微波多维形变及振动测量收发器横向位置、微波多维形变及振动测量收发器纵向位置和剩余微波多维形变及振动测量收发器间分布参考距离。
[0052]
最后，判断参考函数值l＝1,2,表示微波多维形变及振动测量收发器的分布布置中对应误差成分对最终测量结果的影响程度，并以此判断微波多维形变及振动测量收发器的分布布置方法好坏。
[0053]
步骤4：根据判断参考函数或判断参考函数集，调整初始布置，完成微波多维形变及振动测量收发器分布布置。
[0054]
其中，步骤4，包括：步骤401：根据判断参考函数，整合得到判断参考函数集以及判断参考函数集对应的判断参考函数值集；步骤402：对每个判断参考函数，得到判断参考函数值与布置参数的趋势图；步骤403：对所有的判断参考函数进行归并处理，得到趋势图集；步骤404：根据趋势图集，调整布置参数；步骤405：根据判断参考函数值集中的判断参考函数值，完成微波多维形变及振动测量收发器分布布置。
[0055]
具体地，将构造好的判断参考函数归并为判断参考函数集使得面向每一种具体的微波多维形变及振动测量收发器的分布布置方法对应一个固定的判断参考函数值集{λ
l
}。利用构造的判断参考函数，对每一个判断参考函数做出判断参考函数值随着判断参考函数自变量值变化而变化的空间分布图或趋势图γ
l
，每一种具体的微波多维形变及振动测量收发器的分布布置方法对应的判断参考函数值λ
l
均能在趋势图γ
l
上
找到对应的位置。将每个判断参考函数对应的空间分布图或趋势图归并为上述判断参考函数集的空间分布图集或趋势图集{γ
l
}，使得面向每一种具体的微波多维形变及振动测量收发器的分布布置方法所对应的判断参考函数值集{λ
l
}其中各判断参考函数值λ
l
在上述图集中有对应的位置。根据判断参考函数集的空间分布图集或趋势图集{γ
l
}，调整微波多维形变及振动测量收发器分布布置参数使得判断参考函数值集{λ
l
}中各判断参考函数值λ
l
达到实际可实现状况下的最优值，完成微波多维形变及振动测量收发器分布布置。
[0056]
在实际情况中，首先，将构造好的判断参考函数l＝1,2,归并为判断参考函数集使得面向每一种具体的微波多维形变及振动测量收发器分布布置方法对应一个固定的判断参考函数值集{λ1,λ2}。然后，利用构造的判断参考函数，对每一个判断参考函数l＝1,2,做出判断参考函数值随着判断参考函数自变量值变化而变化的空间分布图或趋势图γ
l
，l＝1,2,每一种具体的收发器分布布置方法对应的判断参考函数值λ
l
，l＝1,2,均能在图上找到对应的位置。
[0057]
图2为本发明的一种趋势图集的示意图，图3为本发明的另一种趋势图集的示意图，如图2所示，横轴为微波多维形变及振动测量收发器分布布置纵向位置(yaxis)，单位为米(m)，纵轴为微波多维形变及振动测量收发器分布布置横向位置(x axis),单位为m，每个横纵坐标上的取值为特定一微波多维形变及振动测量收发器在该横纵坐标时对应的判断参考函数值，实心圆表示微波多维形变及振动测量收发器1的位置，空心圆表示微波多维形变及振动测量收发器2的位置，参考距离为1m。将每个判断参考函数对应的空间分布图或趋势图归并为判断参考函数集的空间分布图集或趋势图集{γ1,γ2}，如图2所示，使得面向每一种具体的微波多维形变及振动测量收发器微波多维形变及振动测量收发器分布布置方法所对应的判断参考函数值集{λ1,λ2}其中各判断参考函数值λ
l
，l＝1,2,在空间分布图集或趋势图集中有对应的位置。
[0058]
进一步地，参考判断参考函数集的空间分布图集或趋势图集{γ1,γ2}，调整微波多维形变及振动测量收发器分布的布置参数使得判断参考函数值集{λ1,λ2}中各判断参考函数值λ
l
，l＝1,2,达到实际可实现状况下的最优值，完成微波多维形变及振动测量收发器的分布布置。
[0059]
实施例一
[0060]
图4为本发明的另一种流程示意图，如图4所示，本发明中提供的微波多维形变及振动测量收发器分布布置方法，包括如下步骤：
[0061]
步骤s1：初步调整微波多维形变及振动测量收发器分布以使收发器相互间尽可能远离彼此且均匀分散布置。
[0062]
具体地，初步调整微波多维形变及振动测量收发器分布布置，保证足够完成对目标进行多维形变及振动的有效测量区域，同时保证在可操作范围内收发器相互间尽可能远离彼此，收发器间尽量均匀分散布置，并尽量保证收发器相互间距离相等。
[0063]
步骤s2：分析微波多维测量误差，完成误差分析溯源。
[0064]
具体地，分析微波多维形变及振动测量机制与测量误差e，解析可能的各类误差及其在最终测量结果中的源头ei(i＝1,2,
…
,n,n为各类误差源头总数)，包括但不限于来自单个维度上的测量误差，从单维到多维测量过程中的维度转换误差等，以及上述各类源头
间的耦合误差∈j,(j＝1,2,
…
,m,m为耦合误差总数)，完成误差成分的溯源。
[0065]
步骤s3：针对可控误差成分各自设计判断参考函数。
[0066]
具体地，利用步骤s2中所溯源的误差成分，针对溯源的误差成分中可进行改进的部分ε
l
,ε
l
∈({ei|(i＝1,2,
…
,n,n为各类误差源头总数)∪{∈j|(j＝1,2,
…
,m,m为耦合误差总数)}，分别构造可定量判断上述误差成分对最终测量结果影响程度的判断参考函数判断参考函数的自变量对应收发器分布布置中的各类几何参数，判断参考函数的函数值表示收发器分布布置中对应误差成分对最终测量结果的影响程度，并以此判断微波多维形变及振动测量收发器分布布置方法好坏。
[0067]
步骤s4：整合各判断参考函数为判断参考函数集。
[0068]
具体地，将步骤s3中构造好的判断参考函数归并为判断参考函数集使得面向每一种具体的收发器分布布置方法对应一个固定的判断参考函数值集{λ
l
}。
[0069]
步骤s5：做出各判断参考函数的函数值变化空间分布图或者趋势图。
[0070]
具体地，利用上述构造的判断参考函数，对每一个判断参考函数做出判断参考函数值随着判断参考函数自变量值变化而变化的空间分布图或趋势图γ
l
，每一种具体的收发器分布布置方法对应的判断参考函数值λ
l
均能在图上找到对应的位置。
[0071]
步骤s6：整合各空间分布图或趋势图为空间分布图集或趋势图集。
[0072]
具体地，将上述每个判断参考函数对应的空间分布图或趋势图归并为上述判断参考函数集的空间分布图集或趋势图集{γ
l
}，使得面向每一种具体的收发器分布布置方法所对应的判断参考函数值集{λ
l
}其中各判断参考函数值λ
l
在上述图集中有对应的位置。
[0073]
步骤s7：参考空间分布图集或趋势图集调整收发器分布布置参数使得判断参考函数值最优。
[0074]
具体地，参考步骤s6中所得判断参考函数集的空间分布图集或趋势图集{γ
l
}，调整微波多维形变及振动测量收发器分布布置参数使得上述判断参考函数值集{λ
l
}中各判断参考函数值λ
l
达到实际可实现状况下的最优值，完成微波多维形变及振动测量收发器分布布置。
[0075]
本发明解决的技术问题是：
[0076]
1、本发明解决现有技术在目标多维振动情况下的形变及振动测量可靠性低、参考依据评价缺失、高精度测量难等难题，为微波多维形变及振动测量中微波多维形变及振动测量收发器分布的布置提供参考依据与技术指标，实现微波多维高精度形变及振动测量中微波多维形变及振动测量收发器分布布置的有据可依。
[0077]
2、本发明解决微波多维形变及振动测量中微波多维形变及振动测量收发器分布布置参考缺失、测量结果可靠性低和高精度测量难的问题。
[0078]
本发明的技术原理是：
[0079]
本发明针对微波多维形变及振动测量方法中微波多维形变及振动测量收发器分布布置随意的问题，提出了微波多维形变及振动测量收发器分布布置的评估参数并利用上述参数给出了微波多维形变及振动测量收发器分布布置参考方案，克服了微波多维高精度形变及振动测量中微波多维形变及振动测量收发器分布布置的无判断参考依据的难题，实现了微波多维形变及振动测量收发器分布布置的参考指导，为进一步提高微波多维形变及
振动测量结果的精度与可靠性提供了有效方案。
[0080]
本发明提出一种微波多维形变及振动测量收发器分布布置方法，即微波多维形变即振动测量中收发器的分布布置方法；微波多维形变及振动测量收发器相互间尽可能远离彼此且尽量均匀分散布置的初步微波多维形变及振动测量微波多维形变及振动测量收发器分布布置调整方法；基于微波多维形变及振动测量误差的判断参考函数设计方法；利用微波多维形变及振动测量误差的判断参考函数的微波多维形变及振动测量微波多维形变及振动测量收发器分布布置判断方法；基于判断参考函数值的微波多维形变及振动测量微波多维形变及振动测量收发器微波多维形变及振动测量收发器分布布置方法。
[0081]
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0082]
1、本发明针对微波多维形变及振动测量方法中微波多维形变及振动测量收发器分布布置随意的问题，提出了微波多维形变及振动测量收发器分布布置的评估参数并利用评估参数给出了微波多维形变及振动测量收发器分布布置参考方案吗，克服了微波多维高精度形变及振动测量中收发器分布布置的无判断参考依据的难题，实现了微波多维形变及振动测量收发器分布布置的参考指导，为进一步提高微波多维形变及振动测量结果的精度与可靠性提供了有效方案。
[0083]
2、本发明解决现有技术在目标多维振动情况下的形变及振动测量可靠性低、参考依据评价缺失和高精度测量难等难题，为微波多维形变及振动测量中微波多维形变及振动测量收发器分布的布置提供参考依据与技术指标，实现微波多维高精度形变及振动测量中微波多维形变及振动测量收发器分布布置的有据可依，解决微波多维形变及振动测量中收发器分布布置参考缺失、测量结果可靠性低和高精度测量难的问题。
[0084]
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法子模块m进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
[0085]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。