地震干涉测量法近地表散射波分离技术

针对山地地震勘探数据低信噪比问题,近地表散射波分离意义显得尤为突出,地震干涉测量法为此提供了一种技术手段.本文将地震干涉测量理论和散射理论结合起来,导出了近地表散射波地震干涉测量表达式,分为互相关型和褶积型表达式,它们由实际波场和背景波场干涉测量构成.根据近地表散射波分离理论,结合陆上地震勘探实际观测系统,采用褶积和反褶积混合型地震干涉测量配置,用实际地震资料展示了近地表散射波分离技术的应用效果.经过理论分析和砾石区实际资料试验,表明地震干涉测量不仅能分离测线上散射源产生的散射波,而且能分离部分侧面散射波.该技术的优点在于它适应于起伏地形和不均匀近地表结构,并且不需要起伏地形和近地表速度信息.为了从实际资料中消除近地表散射波,本文采用多道匹配滤波自适应减法,在砾石区见到较好效果.

宽频段振动干扰不敏感的白光干涉测量

传统白光干涉测量方法对振动干扰非常敏感,振动干扰会引起扫描步长误差,进而降低白光干涉的测量精度。为抑制振动干扰的影响,提出一种三点反正弦的白光干涉测量算法。三点反正弦法将干涉图序列中每相邻三幅分为一组,利用扫描过程中干涉条纹连续移动的特点,从每组干涉图的有效条纹区域计算出相移偏差,进而得到每幅干涉图的实际扫描步长。基于计算的实际扫描步长,构建了非等步长的调制度与相位最小二乘计算方法,并重构表面高度。由于计算步长仅利用三幅干涉图,三点反正弦法频段响应宽,能够探测快变、大幅的扫描步长误差。仿真和实验证实,在振动干扰下三点反正弦法能获得高达0.5%的测量准确性(台阶高度为10μm),并适合多种类构型表面形貌的测量。理论分析和实验表明,三点反正弦法能够抑制多种形式扫描步长误差的影响,适用于宽频段振动干扰下的白光干涉测量。

深空干涉测量天线G/T指标设计

G/T是天线的一项重要技术指标,在综合考虑测地VLBI(Very Long Baseline Interferometry,甚长基线干涉测量)和航天器VLBI观测两者需求的基础上,提出了深空干涉测量天线的G/T指标设计方法。首先根据射电源的空间分布以及流量密度特性,确定了测地VLBI和航天器VLBI观测模式下射电源流量密度的要求。在此基础上建立了2种观测模式下时延误差与深空干涉测量天线G/T之间的关系模型。最后参考目前国际国内测地VLBI观测中的通用参数设置以及月球探测任务中航天器VLBI观测的参数设置,对不同观测任务、不同观测模式下的G/T要求进行仿真分析。综合测地VLBI和航天器VLBI观测仿真分析的结果,S频段G/T建议不小于32dB/K,X频段G/T建议不小于43dB/K。仿真分析结果可以作为后续深空干涉测量天线G/T设计的参考。

干涉测量数据采集设备时延的温度效应

干涉测量是一种被动测量手段,是目前角分辨率最高的天文观测手段,且不占用星上资源,广泛应用于天文学、测地学和深空导航领域。提高干涉测量的一个重要途径是精确测定干涉测量仪器的系统误差,数据采集设备时延是其重要组成部分,目前干涉测量的时延测定精度可达到亚纳秒级水平,对设备时延有更高的精度要求。本文利用实际观测的数据研究数据采集设备的设备时延,分析室内温度、设备温度与该设备时延的相关性,建立设备时延与设备温度之间的数学模型,并对设备时延进行修正。试验结果表明:该数据采集设备的设备时延变化与设备温度呈线性关系,通过本文方法修正后,在温度控制单元没有开启情况下(设备温度变化大),精度改善可达60%以上,温度控制单元开启情况下(设备温度变化不大),精度也会有所改善,达10%左右。

干涉测量中低频振动的频谱分析

为了降低振动对移相干涉测量的影响,对振动信号进行频谱分析,分离出对低频振动有贡献的频谱信号,由此验证了PSI(phase-shifting interferometry)算法在2倍移相频率处对振动更加敏感的事实。根据标准的PSI测量步骤,再结合牛顿广义二项式定理,推导出多频率振动影响因子γ,通过Matlab软件仿真了由标准PSI算法求出的相位误差以及多频率振动影响因子γ处理后的相位误差,并进行实验加以验证。实验结果显示,经γ影响因子处理后的波面RMS值和相位误差均低于PSI算法,RMS值减小22倍,相位误差减小20倍。

基于FL型地基雷达干涉测量技术的桥梁变形监测研究

地基雷达干涉测量技术可以在非接触状态下监测特大尺寸线状建(构)筑物的整体运营状态,且测量精度达到亚毫米级,是桥梁健康监测的重要手段。文中采用该技术FL模式监测特大跨径桥梁,获取全天候24 h桥梁形变演化数据,研究外界因素变化对桥梁变形规律的影响。结果表明,在自然环境中,桥梁变形与温度、气压呈负相关,与风速呈正相关,温度变化约1℃发生最大变形为11.44 mm。试验数据表明,自然状态下,变形最大值发生在边跨,而不是发生在跨中,是理论设计与复杂环境共同作用的结果。实测数据显示,地基雷达干涉测量系统可快速检测桥梁结构弯曲模态,尤其适合于大跨度桥梁体系在灾害后的紧急状态监测。

基于LabVIEW的白光干涉测量系统算法开发及软件设计

为全面实现白光干涉测量系统的搭建及应用,在硬件结构的基础上对软件系统进行了设计和开发。以LabVIEW图形化编程语言为开发工具,分别通过.NET控件、ActiveX控件与运动控制器和数据采集仪建立通信,实现对5个运动轴的协调控制及数据的实时采集及分析处理。最后通过对标准环规的测试,验证了此软件不仅能精确高效地完成白光干涉测量系统的测试任务,其所输出的点云数据还可以进一步处理获得直径、圆柱度等形位公差信息。

全视场外差白光干涉测量技术

为了解决传统白光干涉测量技术中对线性位移机构的位移精度要求过高的问题,本文提出了一种全视场外差白光干涉测量技术。该技术主要通过使用存在差频的白光干涉信号作为光源来实现在大扫描步长和低扫描精度条件下相干峰位置的高精度检测。本文首先建立了白光外差干涉的数学模型,再根据数学模型提供的光强信号特性提出了整体系统设计方案,然后对测量方案的可行性进行了实验验证。最后针对多种误差对算法计算精度的影响进行了理论分析和数据对比。误差分析的结果表明:白光外差干涉测量技术提供更高的测量精度和更好的抗干扰性能,有效地降低了传统白光干涉测量对线性位移机构精度的严苛依赖,为光学自由曲面检测技术提供了更多的可选解决方案。

雷达差分干涉测量

合成孔径雷达 (SAR)差分干涉测量 (D -InSAR)是利用SAR图像的相位信息提取地表沿雷达视线向的形变信息的一种有效手段。该文阐述D -InSAR的基本原理 ,分析该技术在地震监测、火山研究和细微的地表形变监测等方面的应用研究 ,并分析未来D -InSAR的应用前景。

基于PS-InSAR干涉测量技术的高铁工程沉降监测研究

以永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术为基础,探讨高铁工程沉降监测的新方法。通过对合成孔径雷达卫星数据进行干涉处理,实现对高铁地表沉降的监测。先探测高铁工程沉降路段PS点,再进行模型构建。结果显示,实验选取的高铁运行路段中,靠近桥梁部分沉降最为严重,达到-23 mm/a,并且L1高铁路段靠近铁路部分沉降率高,最高达-16 mm/a,L2靠近桥梁的部分,沉降速率最高达-24 mm/a。研究结论显示,PS-InSAR技术能够精确地识别和评估高铁工程中的沉降风险,为确保高铁网络的安全运行提供了重要的技术支持。此项研究能为我国高铁网络的安全性和可靠性作出贡献。

卫星雷达干涉测量原理与应用

本文综述卫星雷达干涉测量和差分干涉测量的基本原理及其应用。文章从比较雷达干涉测量与一般航测遥感的基本差别出发 ,介绍各种干涉模式下的雷达干涉测量原理、差分干涉测量原理和数据处理流程。在简要叙述雷达干涉测量应用领域后 ,重点列出 INSAR在地形测量、火山地形测量和 D- INSAR在地形沉降监测中的应用。最后 ,本文还探讨了存在的问题和应用前景。

深空导航无线电干涉测量技术的发展历程和展望

结合世界各航天大国和组织所开展的深空探测活动和深空测控系统建设中,对无线电干涉测量技术的开发、应用以及深空导航技术试验验证情况,系统地梳理和总结了深空导航无线电干涉测量技术的发展历程,并通过该技术未来在国际上几个主要深空探测任务中的应用规划,分析了无线电干涉测量领域未来的发展方向。该领域技术的最新发展对我国深空测控网无线电干涉测量系统的后续建设也具有重要的借鉴意义。

深空导航相位参考干涉测量技术研究

针对深空导航不断提高的测角精度需求和传统无线电干涉测量技术所面临的局限,介绍了相位参考干涉技术用于深空导航的优势,重点分析了该技术的基本原理和两个关键观测参数的影响,综述了该技术在国外的研究进展情况,最后介绍了我国开展该技术研究的软硬件基础和利用嫦娥三号任务数据开展的相位参考干涉测量试验情况,试验结果表明了基于我国深空测控资源开展该技术研究的可行性和高精度,有助于推动该技术转向实际工程应用,提高我国深空导航无线电干涉测量水平。

ERS SAR干涉测量技术用于区域尺度森林制图研究

光学遥感数据由于受云雾的影响,很难在区域尺度上获得时间一致的图像,而微波遥感数据又一直无法提供足够的类型信息。雷达干涉测量技术的出现解决了这一瓶颈问题,雷达干涉相关值影像已经成功地用于土地利用分类。该文论述了干涉土地利用影像(ILU)的生成、基于ILU影像的森林分类方法、大区域ILU影像的几何纠正及镶嵌技术,并利用ERSSAR串行轨道数据生成的ILU影像成功地对我国东北三省进行了森林制图,其分类平均精度在82%以上。

基于合成孔径雷达干涉测量的高速铁路下伏老采空区稳定性监测分析

揭示老采空区现有变形规律是老采空区的稳定性分析的关键,而合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术对于广域地表变形监测有着传统测量技术无法比拟的优势。针对贵南高铁穿越大盘井采煤沉陷区的地表监测,采用最新的永久散射体对合成孔径雷达干涉测量(persistent scatter pair InSAR,PSP-InSAR)技术,弥补了传统合成孔径雷达差分干涉测量(differential InSAR,D-InSAR)和永久散射体合成孔径雷达干涉测量(persistent scatter InSAR,PS-InSAR)算法的缺陷,获得了老采空区的沉降变形。并通过实地考察老采空区上方已有建筑和道路,对InSAR测量结果进行了验证。结果表明:2011—2013年及2014—2015年,大盘井采空区大部分点年平均沉降速率为-8~4 mm/a。通过对采空沉陷区地面沉陷调查发现地面建筑物和道路未产生有沉陷特征的沉降和破坏。因此,认为大盘井煤矿采空区沉陷趋于稳定。

雷达干涉测量中人工角反射器设计及在影像图中的识别

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是20世纪后期发展起来的一种新的测量技术,具有全天时、全天候、能获得面数据等对地观测特点。但在实际应用中却受到时间和空间失相关以及大气效应等条件的制约。选取金沙江流域地处高山峡谷区的某河段为研究区域。由于传统的InSAR技术达不到理想监测效果,因此应用了角反射器(CR)技术。首先阐述了CR在InSAR技术不同发展阶段中的应用;介绍了其制作及现场安装过程中应注意的问题。最后采用双重阈值法来识别CR,识别出的CR位置与实测CR中心位置坐标相吻合,证明了其识别CR的有效性。

“嫦娥五号”深空干涉测量性能分析

在“嫦娥五号”任务中,深空干涉测量系统正式参加轨道测量,提供了高精度的角位置信息。采用对流层时延混合建模技术,确保了实时干涉测量精度;利用分时跟踪技术,在链路带宽受限条件下首次开展了快速洲际干涉测量;通过对“嫦娥五号”探测器轨道测定结果分析,表明干涉测量误差修正、定轨精度符合给定的要求,验证了深空干涉测量在深空导航中探测器快速轨道确定的有效性。

基于合成孔径雷达干涉测量技术的地面沉降研究综述

综述了合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术的研究现状及其在监测地面沉降方面的优势和缺陷。与传统监测方法相比,InSAR技术在地面沉降监测方面主要具有全天候、大范围、高分辨率、高精度等优势,但在实际应用中则会产生去相关问题。探讨了利用该技术监测地面沉降的发展方向,认为应将InSAR与GPS及传统的水准测量等方法结合使用,合理利用各技术之间的互补性。

基于CEI的高精度相位干涉测量试验

基于被动式干涉测量的卫星轨道测定在测量精度、星上资源利用等方面具有明显优势。首先阐述群时延辅助的高精度相位干涉测量算法,然后利用连线干涉测量(CEI)系统对地球同步轨道(GEO)卫星实施观测试验,最后对试验数据进行相位干涉测量处理与轨道符合验证。结果表明,相位干涉测量可以获得皮秒量级的随机误差,远远优于群时延随机误差;修正系统性误差后,干涉测量得到的几何时延与卫星精密星历得到的理论几何时延差异仅约0.1ns,为利用干涉测量技术实现高精度卫星轨道确定奠定了基础。

探月卫星同波束干涉测量技术应用研究

探月工程嫦娥4号中继星任务同时搭载月球轨道微卫星,受地面测控资源分配限制,微卫星的轨道测量由地基S/X频段统一测控(TT&C)系统天线(USB)保障。该文通过分析地月转移轨道段中继星、微卫星相对于跟踪测站的几何构型,依托深空干涉测量系统设计实现对微卫星、中继星的同波束干涉测量(SBI)跟踪;发挥中继星测控资源丰富、轨道精度高的优势,获取了微卫星优于1 ns的测角观测量;并应用于微卫星短弧定轨,统计分析表明定轨精度由2 km提升至优于1 km、预报精度由6 km提升至2 km,为微卫星轨道机动后的快速高精度轨道确定与预报提供了有力支撑。