CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用

基于人工角反射器和永久散射体的InSAR技术对于监测地面形变的效果理想,能够检测到3~5个毫米级量级的地表形变运动,可弥补静力水准测量、GNSS监测在地表形变监测的不足。文章描述了位于涿州园区的CR的设计、安装方法,并结合该CR和距离园区5 km内的PS形变数据进行了分析,验证了角反射器InSAR技术在地表形变监测领域的可行性。     

地基SAR基坑微形变监测方法研究

地基SAR作为一种新型地面遥感技术,因其高精度、全天候、设站灵活、实时连续观测等特点,在微形变监测领域具有广泛的应用前景。在深入研究了地基SAR微形变监测关键技术问题的基础上,结合基坑监测特点,采用加权圆周中值滤波去噪,提高干涉图信噪比,削弱噪声引起的相位差;提出了基于PSC网的气象改正,减小气象扰动影响,削弱大气相位差。并将改进方法应用到基坑监测实验。实验结果表明,通过加权圆周中值滤波和PSC网的气象改正有效地削弱地基SAR基坑监测中噪声和大气引起的相位变化,实现了亚毫米级的监测精度。为验证地基SAR监测的准确性,利用高精度全站仪进行了同步观测,监测结果表明二者高度一致,进一步说明了地基SAR技术用于基坑微形变监测的可靠性和可行性。     

地基SAR差分干涉测量大气扰动误差校正

在地基SAR(GB-SAR)差分干涉测量中,大气扰动影响是其测量精度误差的重要来源。提出了一种基于角反射器的地基SAR差分干涉测量大气扰动误差校正方法;该方法利用角反射器作为稳定控制点,根据其干涉相位的变化情况来分析观测区域大气扰动影响,从而实现对其扰动误差的校正。为了检验该校正方法的实用性,进行了三面角反射器外场形变测量中大气扰动误差校正实验,并将其校正结果与基于气象参数补偿法的校正结果进行了对比。结果表明,该校正方法具有很好的可靠性和精确性。     

角反射器在太赫兹波段的散射特性研究

太赫兹雷达散射特性的研究对于目标识别、跟踪以及截获有重要意义.设计了0.22 THz频率步进雷达散射截面(Radar Cross section,RCS)测量系统,提出了针对频率步进太赫兹雷达信号体制下,角反射器RCS的提取方法.采用实验与仿真相结合的方式,得到了单个角反射器和角反射器组在4°范围内的太赫兹雷达散射截面.结果表明,角反射器类目标的RCS实验测量结果与理论计算结果在误差范围内一致性较好,为进一步精确测量目标在太赫兹波段的散射特性奠定了研究基础.     

基于北斗伪卫星系统的建筑形变监测

本文设计了一种基于北斗伪卫星系统的微变形监测方法，能够以较高精度对建筑物的微变形进行监测。因为监测点的三维位置变化能够反映出监测点处发生的形变，因此在搭建好北斗伪卫星系统之后，将接收机放置在监测点处，通过接收机定位结果的变化来判断监测点处是否发生了形变。为了验证设计的北斗伪卫星系统的有效性，我们进行了一组实验来进行评估。实验结果表明：与传统的 GNSS 系统监测相比，本文设计的北斗伪卫星系统具有更高的监测精度以及更好的稳定性，三维监测精度分别为 0.0011m，0.0007m 以及 0.0024m，同时，与传统的利用全站仪以及激光测量方法相比，北斗伪卫星系统能够实时的打印出监测结果，从而更容易对建筑物形变进行判断，防止危险的发生。     

基于注意力网络的地基SAR时序差分相位分类方法

地基合成孔径雷达(Ground Based Synthetic Aperture Radar, GBSAR)具备形变测量精度高、可大面积非接触监测、可全天候监测的优势,是对露天矿山工作帮及排土场进行亚毫米级形变监测的主要技术手段之一。边坡形变监测过程中出现的多径效应造成的差分相位变化会被错误识别为形变,而形变结果的准确性又是触发预警流程的重要依据。针对识别形变精度低的问题,本文开展了差分干涉相位时序特征表达方法研究,并以此为基础提出了一种基于注意力网络模型的地基SAR时序差分相位分类方法,以相位变化趋势与区域范围作为依据来区分突变区域和缓变区域,通过模型预测出真实形变分布。经过实验结果证明,注意力网络模型可以较为准确的提取出形变分布,有效减少多径效应造成的误差干扰。      

旋转式RCS可变角反射器的结构设计与可行性研究

导体金属角反射器是雷达无源干扰的重要防御手段,但目前使用的角反射器,其雷达截面积（RCS）值固定不变,伪装欺骗的类型有限。采用定性分析和仿真实验相结合的方法,设计了一款旋转式RCS可变角反射器,同一反射器可以形成不同的RCS值,伪装不同类型的目标,具有良好的应用前景。     

基于阵列流型盲辨识的MIMO雷达二维DOD和二维DOA联合估计

MIMO（Multiple Input Multiple Output）雷达基于分集增益理念,使其相对于相控阵雷达,在目标探测、参数测量、多目标分辨及干扰识别和抑制等方面具有明显优势.目标角度估计是雷达目标参数测量的核心内容,也是雷达对空域目标进行定位和跟踪的前提.本文基于双L型阵列,提出了一种高精度低复杂度的双基地MIMO雷达二维离开角和二维到达角联合估计的新算法.通过对匹配滤波后的阵列接收数据进行子空间分解,实现了阵列流形矩阵的盲辨识,进而获得目标二维到达角和二维离开角的闭式解.所提算法估得的收发四维角（二维离开角和二维到达角）能够自动配对,与2-D ESPRIT（Two Dimensional Estimating Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）算法相比,运算复杂度约是其三分之一,角估计性能相当.仿真实验证明了所提算法以较低的运算复杂度,实现了对目标收发四维角的高精度联合估计.     

二维相位和差单脉冲雷达的测角性能分析

单脉冲雷达具有测角精度高，抗干扰能力强的特点，因而得到了广泛的应用。本文从四喇叭天线的位置关系．分析了二维相位和差单脉冲雷达信号处理过程以及三通道幅相不一致的影响，并且进行了相应的仿真。此方法也适合于一维的情况。分析结果为工程实现带来了一定的便利。     

基于多星联合的雷达精度鉴定方法研究

针对雷达数据汇集处理中心评估不同型号雷达测轨数据精度的迫切需求,研究了利用多颗低轨卫星开源精密星历开展精度鉴定的方法。通过分析标校卫星过境规律,探讨了多星联合观测标校方法在雷达精度鉴定中的可行性。系统讨论了标校星位置计算方法,解决了精密星历与测量数据在时间系统、坐标系统、数据率等方面存在的不一致问题,分析了雷达测量数据误差修正方法,有效消除了外界因素对测量误差的影响。在残差统计方面,通过统计雷达单圈次测量误差及多圈次总误差,综合反映雷达测轨精度水平。利用该方法对某型雷达测轨数据进行了误差分析,验证了该雷达测距优于10 m,测角优于360″。结合实际案例,探讨了该方法在雷达精度鉴定、雷达状态常态化监测中的应用价值。     

X-Band Airborne Differential Interferometry: Results of the OrbiSAR Campaign Over the Perugia Area

Differential synthetic aperture radar interferometry (DInSAR) is a remote sensing technique that allows monitoring ground deformation with accuracy of the order of fractions of the radiated wavelength, by means of proper combination and processing of repeat-pass data. In contrast to the satellite case, application of such a technique to airborne data is not, today, a well-established task. Several airborne campaigns, involving mainly C/L-band data, have been planned in the last years to exploit the potentialities of these more flexible platforms for deformation monitoring. In this paper, we show the results of an airborne DInSAR X-band experiment carried out over the Perugia area (center of Italy) by using the OrbiSAR system. We discuss the processing chain applied to the acquired data, which allows achieving a satisfactory compromise between accuracy and efficiency. Eleven repeated passes were carried out in two days; two corner reflectors were located on the ground in a hilly region. One corner reflector was vertically moved between the two days to evaluate the system detection capability. Moreover, we carry out an analysis of all possible differential interferograms for a region 2 4 km wide.     

Calibration of a polarimetric radar using a rotatable dihedralcorner reflector

Based on the existing mathematical formalisms of radar polarimetry, it is necessary to perform accurate and diversified polarimetric measurements in the real world to thoroughly investigate signature definition, identification, and classification of radar targets. For this study the Delft Atmospheric Research Radar (DARR) is used. This ground-based polarimetric FM-CW radar operates in the S-band. The purpose of the present paper is the polarimetric calibration of the DARR. Among the passive reflectors, a rotatable dihedral corner reflector is a suitable calibration object. It enables one to measure different scattering matrices with only one reflector. One alignment must be performed and the scattering matrices are measured at the same range. By measuring several scattering matrices, the accuracy of the calibration result can be estimated. A measurement campaign with a rotatable dihedral corner reflector was therefore performed. The experimental results and the calibration procedure are presented in this paper     

基于调频连续波信号的圆弧式合成孔径雷达成像方法

圆弧式合成孔径雷达是一种对特定地区持续监测的新模式雷达, 具有分辨率高, 观测范围广, 重访周期短等特点, 适合对特定地区的形变监测以及对塌方、滑坡等灾害的预警。针对圆弧式合成孔径雷达特殊的运动形式, 该文提出了一种新的用于调频连续波体制Arc-SAR成像的2维频域算法。首先推导了Arc-SAR的信号模型, 然后提出了在满足转动机械臂长远小于目标最短斜距的情况下使用2维频域算法来聚焦信号, 之后分析了算法误差。该算法可以在假设条件下对目标准确聚焦, 并具有计算速度快等优点。最后使用仿真和实测数据验证了算法的有效性。      

See-Earth:高频时序多维地球环境监测SAR星座

我国星载合成孔径雷达(SAR)面临着卫星通用性、应用维度与深度以及广域观测效能等局限性,缺少面向全球并实现长期、稳定、高性能环境动态监测的卫星系统。随着国际环境日趋复杂,我国亟需发展面向全球动态环境监测的SAR卫星系统,实现大范围、高重访、长期、稳定、高精度的对地观测。该文提出一个高频时序多维地球环境监测SAR星座(简称See-Earth)计划,从系统构想、技术体制、性能分析、应用潜力以及新体制扩展几方面来进行探讨。      

高超声速飞行器翼身二面角结构的雷达散射截面分析

飞行器翼身接合部构成的二面角反射器是很强的电磁散射源。但是传统的计算方法仅仅适用于理想二面角反射器。该文采用几何光学法和物理光学法分析矩形二面角反射器的多次反射,在照明宽度概念的基础上,提出了等效照明面积的概念。通过对等效照明面积的分析,给出了能计算任意平面形状、有遮挡效应的二面角反射器后向雷达散射截面的工程方法。通过对某高超声速飞行器翼身结合段雷达散射截面的计算,验证了该方法的正确性。     

Analysis of one-dimensional zonal reflectors

A one-dimensional zonal reflector is a conducting surface which is uniform in one direction and has a zonal profile in the other. Similar to a cylindrical reflector, it converts a cylindrical wave from a line-source into an outgoing plane wave. The radiation performance of such reflectors with TM-wave illumination is analyzed by the method of moments (MoM). The influence of corner diffraction and zoning on the sidelobe level is investigated. Three types of configurations are considered, which include the parabolic zonal reflector and two stepwise zonal reflectors of different configurations. It is found that corner diffraction makes a significant contribution to the sidelobe level, but zoning intrinsically raises the far-out sidelobes. Numerical results show that the near-in sidelobes of the stepwise zonal reflector can be significantly decreased by adjusting the geometrical configuration     

试验卫星激光反射器的设计和试验

MS1和MS2试验星是我国首批设计寿命10年的中高轨导航卫星,为提高在轨精度和实现卫星精密定位,作为舱外有效载荷,两颗卫星均标配搭载了激光反射器。卫星激光反射器光学设计应考虑远场衍射等物理光学影响,不能仅考虑几何光学理论设计。以试验星反射器为例,基于角反射器光学远场衍射能量分布理论为基础,采用最大雷达截面法进行反射器尺寸优化,利用角度补偿法进行速差补偿角设计,对反射器表面加工精度、反射表面特性、切割方式等光学参数进行优化分析计算,并通过合理的机械结构和材料设计,解决了高量级力学环境、330℃高低温度交变、10年空间辐照寿命等环境适应性问题。试验星光学测试结果表明:参数设计合理,可实现远场环带能量在预定观测区域的最大化,在轨观测数据表明反射器工作正常,测距精度、测距范围等指标满足预期设计,理论设计和实践相符,这对今后同类激光反射器的设计具有借鉴和指导意义。     

地基SAR子图相干合成快速成像算法

地基合成孔径雷达（Ground Based Synthetic Aperture Radar, GB-SAR）差分干涉技术可获得亚毫米级的测量精度,在人造大型建筑物和地表形变监测领域具有广泛的应用前景。在成像处理方面,地基SAR成像几何构型具有合成孔径极短、方位波束宽、成像范围大的特点,与传统机载、星载SAR系统有很大差别,现有成像算法大都不能有效满足地基SAR实时成像处理需求。为此,本文提出一种基于子图像相干合成的地基SAR快速成像算法,能够实现地基SAR宽角度、近远场混合大场景数据的快速处理,得到伪极坐标系下成像结果。最后,利用仿真数据和实测数据对本算法进行了验证,证明了算法的有效性。      

常见定标体的雷达截面计算与仿真

针对雷达截面(Radar Cross Section,RCS)测量技术中的常见定标体,分析了雷达散射截面计算理论,总结推导了几种雷达截面计算方法,获得了常用定标体的RCS精确解.计算结果与测量值相当吻合.运用Matlab编程语言绘制了其仿真结果图.通过比较得出一致性绕射理论在平板RCS测量计算中的合理性.给出了三面角对线极化入射波产生扭转极化和圆极化反射波的方法.计算了某型战斗机的RCS.