基于时序In SAR技术的芜湖市长江大桥一桥变形监测与分析

为保障人民群众生命财产安全,建立健全桥梁监测体系,以芜湖市长江大桥一桥为例,利用SBAS-InSAR(Small Baseline Subset In SAR)技术处理2018年7月至2019年10月的Sentinel-1A数据,并将In SAR监测结果与桥梁上主桥的挠度仪进行对比。结果表明,桥面整体形变范围在13 mm以内,桥梁构件的沉降变化在时间上表现出一定的季节性变化规律。其中西侧简支梁桥在冬季呈现沉降趋势,在夏季呈现抬升趋势;位于东侧的斜拉桥部分在冬季呈现抬升现象,在夏季呈现沉降现象。针对这一现象,分析了测点形变量与温度之间的关系,其中西侧桥面形变与温度成正相关,东侧桥面形变与温度成负相关,并进一步根据监测数据建立了桥梁温度-竖向位移模型。研究结果证实了In SAR监测微小形变的可能性,可为对桥梁等大型工程监测提供数据。

IMPACT OF WIDE-BAND I/Q MODULATION ERRORS IN SAR IMAGING ANALYSIS AND COMPENSATION METHOD RESAERCH

Direct quadrature modulation technology is suitable for wide-band radar signal generation. However, this method has rigorous requirements on amplitude and phase balance of the orthogonal input signals. If the requirements are not satisfied, there would be modulation errors such as image frequency and oscillator leakage that cannot be filtered. The modulation errors will therefore raise the noise floor of the range profile and reduce the dynamic range of the Synthetic Aperture Radar (SAR) image as a whole. In this paper, the wide-band In-phase/Quadrature-phase (I/Q) modulation errors are modeling analyzed, and the influence of wide-band I/Q modulation errors on SAR imaging is discussed. Furthermore, a compensation method of modulation errors is proposed, and the circuit implementation of the radar signal generation and pre-distortion is presented. The experimental results illustrate that the curves of the I/Q amplitude and phase imbalance errors are successfully extracted and the rejection of image frequency improved significantly, thus meets the requirements of the SAR imaging.

基于SBAS-InSAR技术的关闭矿井地表多维形变时空监测与分析方法

矿井关闭后,煤岩体在应力、地下水等多种因素的作用下发生风化劣化、强度降低,将改变废弃采空区内破裂岩体的应力和承载能力,可能导致采空区地表发生二次形变或多次形变。为探明矿井关闭后的地表形变规律,以徐州东部矿区为例,基于SBAS-InSAR技术,提出了关闭矿井地表形变时空监测与分析方法。利用2015年7月6日—2021年11月19日的171景Sentinel-1A SAR数据,监测并分析了徐州东部矿区闭矿后6 a内的地表多维变形时空演化规律。研究表明:关闭矿区内地表最大沉降速率为-33 mm/a,累计最大沉降量为-219 mm;最大抬升速率为36mm/a,累计最大抬升量为233 mm。同时发现地表最大倾斜与曲率值分别达到3.6 mm/m和-0.19 mm/m^(2),已经超过了建筑物允许变形值,需要对其进行加固和保持持续监测;此外还发现权台矿地表以抬升为主,抬升面积6 a内增加了9.81 km^(2),旗山矿在闭矿后出现先下沉后抬升的过程,整体表现为抬升,面积由8.44 km^(2)上升至15.27 km^(2),其余4个矿区以沉降为主。

基于北斗及InSAR的水库监测系统与安全评价研究

随着我国大量水库的建设,我国现有水库大坝的数量与日俱增,已成为世界坝工大国之一,一旦遭受灾害,将给人民生命财产安全带来巨大损失。因此在水库日常的维护中,需要投入一定的精力对水库安全进行针对性的监测。通过采取北斗+InSAR相结合的监测技术,可有效弥补表面变形监测的短板,具有广泛应用前景。结合工程背景,对北斗和InSAR技术的原理进行了简要介绍说明,同时对监测系统进行分析,包括监测内容和结果分析,通过对水库安全评估,发现当前状态下水库的结构安全、渗流安全和防洪安全等等均满足规范要求方案。

INS/GPS/SAR 组合导航系统研究

ＩＮＳ／ＧＰＳ／ＳＡＲ组合导航系统是一种高精度、高容错、多功能系统。本文介绍了它的组合原理和方法。仿真结果证明，该组合导航系统是一个高性能的导航系统。

INS/SAR/GPS组合导航系统中的分散估计融合算法

以 INS/SAR/GPS组合导航系统的工程应用为目标 ,讨论了其分散估计融合算法及理论证明 ,给出一二级最优估计融合结构。仿真结果证明 :采用先分散处理 ,再全局融合的方法 ,是提高整个组合系统的导航精度和可靠性的行之有效的方法。

INS/SAR组合系统对捷联惯性元件的要求及系统性能分析

研究了惯性系统 ( INS) /合成孔径雷达 ( SAR)组合导航系统中导航误差的修正、雷达信号相位的调整及合成孔径雷达对捷联惯性元件误差的要求等问题 ,并给出了仿真结果。

INS/SAR/罗兰C组合导航系统研究

介绍了INS／SAR／罗兰C组合导航系统的组合原理和方法，以及组合滤波器的构造。仿真结果表明，该组合系统可达到相当高的导航精度，且具有很强的适应性。

INS／SAR组合导航系统中的误差修正方法

—本文介绍了ＩＮＳ／ＳＡＲ（合成孔径雷达）组合导航系统中的误差修正原理和方法，描述了如何获得观测量和构造ＩＮＳ／ＳＡＲ组合滤波器。给出的仿真结果证明，这种修正方法能大大提高导航精度，并且具有很强的初始捕获和对准能力。

基于INS/GPS数据的机载SAR图像地理编码系统研究

该文论述了根据飞机地理坐标数据对机载SAR图像进行地理编码的原理和方法;推导了系统的计算方程以及误差方程;分析了利用INS数据、GPS数据以及INS/GPS综合数据对机载SAR图像地理编码系统的设计特点,给出了系统的计算仿真结果。

基于低成本INS的机载SAR运动补偿研究

为了提高雷达成像的质量,得到高分辨率的SAR图像就必须保证有精确的运动补偿方法来校正运动误差对成像的影响。提出了一种基于惯导数据INS的视线方向位移误差的补偿方法,采用了低精度低成本的INS,对此部分的原理及实现进行了深入的建模分析和推导,并给出仿真结果。结果表明,基于惯导进行运动补偿时低精度也可满足要求。

一种基于低成本INS的SAR运动补偿算法

围绕机载合成孔径雷达(SAR)的运动补偿问题,对机载SAR运动的相位误差作了分析。一方面详细分析了一种基于惯导数据的视线方向位移误差的补偿方法,采用了低精度低成本的INS,对这部分的原理及实现进行了深入的建模分析和推导,并给出仿真结果;另一方面采用了一种新的基于图像对比度的自聚焦算法,在自聚焦过程中为了提高寻优速度,通过不断取速度中值的方法使图像块对比度快速达到最大值,此时估计得到的多普勒参数使图像的整体聚焦效果最佳。最后结合距离多普勒(RD)成像算法,经过试验证实了改进的图像对比度算法是一种简单、高效的运动补偿算法。

GPS/INS支持下的机载干涉SAR定标试验

干涉定标技术是机载InSAR获取高精度DEM的关键技术,根据GPS高精度定位数据支持下的机载SAR定标模型,通过一定数量的地面定标点校正干涉SAR系统参数,InSAR与高精度GPS/INS技术的结合进一步提高了InSAR测图的精度。文中对GPS支持下的干涉定标技术进行仿真试验,基于机载SAR正侧视模型的成像几何关系,建立关于干涉参数和地面定标点的定标模型,采用基于敏感度方程的干涉定标方法,对地面定标点的测量高程值上加入不同的随机误差,分析该测量误差对干涉定标结果的影响,结果表明,高精度的GPS定位数据提高了机载InSAR测图的精度。

基于InSAR技术的中国地表形变一张图研制

地表形变危害巨大且深远,利用合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术监测地表形变虽已较为成熟,但是超大范围,甚至全国范围的地表形变快速提取仍充满挑战。为快速获取全国地表形变信息,设计了一种基于超算并行计算的广域地表形变快速提取优化方法,并对干涉集基线组合方法、广域相位解缠算法、大气效应改正方法等进行了改进和创新。基于该方法,采用10157景哨兵1号数据,研制了中国全境2021年度40m分辨率地表形变速率图,经验证形变速率精度为4.82mm/a,有效覆盖度为94.6%,图幅间无明显接边差异。同时对国内典型地表形变区域进行了分析。研究为广域地表形变常态化快速提取提供了参考。

多源星载SAR地形干涉测量精度分析

星载InSAR技术具有高效率、高精度获取全球DEM数据及其他增值产品的优势,是地形测绘领域的研究热点。本文综合利用国内外多源星载SAR影像数据,开展地形干涉测量试验及精度对比分析,旨在为全球测绘提供技术参考。现有的X/C/L波段卫星SAR系统,如COSMO-SkyMed、GF-3、ALOS-2获取的干涉数据集,在青海典型复杂地形实验区均成功获取了DEM数据产品。分析结果表明,在3种典型数据源中,基于COSMO-SkyMed干涉测量DEM的精度与细节质量相对较高,GF-3干涉结果次之,ALOS-2数据也实现了较好的地形测图精度。相关结果从侧面论证了国产GF-3数据具备在空间基线合适的条件下获得高精度DEM数据产品的潜力。

融合InSAR技术与GNSS数据的油气管道地灾形变检测方法研究

本文详细讨论了In SAR技术和GNSS数据在油气管道地质灾害形变检测中的应用。首先,介绍了这两种技术的原理和特点。然后,探讨了这两种技术在油气管道管理中的具体应用以及它们的融合如何提高检测的准确性。最后,强调了地质灾害形变检测对防止灾害和保障油气管道安全的重要性。研究结果表明,In SAR和GNSS的融合使用可以显著提高地表形变的监测精度和可靠性,为油气管道的安全管理提供重要支持。

一种改进的基于惯导运动补偿的实时成像方法

合成孔径雷达(SAR)作为一种主动式的对地微波遥感技术,具有全天候、全天时和远距离的特点。通过发射大带宽信号,获得距离向的高分辨。通过平台相对静止场景的运动形成合成孔径,获得方位向的高分辨,SAR平台的运动是成像的基本条件。对于机载SAR,由于载机在大气中飞行时受到大气湍流等因素的影响,不可能保持理想的运动状态,必然会产生运动误差,运动误差会导致相位误差和包络移动,从而导致图像散焦等问题。如何对SAR进行运动补偿是实现成像的关键。基于惯导数据的运动补偿是实现高分辨成像的重要手段之一。根据惯导数据的特点,结合卡尔曼滤波原理和SAR成像的几何模型,提出了一种基于卡尔曼滤波的惯导数据滤波和重采样方法。该方法可以有效剔除运动参数野值,精确地获得雷达平台的运动参数。文中所提出的运动补偿方法能和SAR成像算法很好的结合,实测数据的成像结果验证了该方法的准确性和有效性。

面向多基线干涉SAR高程反演的全局最优相干方法

本文针对多基线极化干涉SAR数据,提出了面向多基线干涉SAR高程反演的全局最优相干方法。该方法将多景全极化干涉影像联合在一起,构建多基线极化相干矩阵,由多基线最优相干准则指导,求解全局条件下的最优干涉图。该方法可以有效降低多基线干涉中散射中心不一致对干涉相位影响,从而提高干涉相位的精度和可靠性,并提高最终获取DEM的精度。利用国产X-SAR系统和德国E-SAR系统获取的多基线全极化数据进行全局最优相干方法试验,利用多基线极化最优相干方法生成全局条件下的最优干涉图,依据多基线高程反演方法计算目标高程,验证了本文提出的方法的有效性。

主INS和天线附加IMU之间的传递对准

研究了惯性系统(INS)合成孔径雷达(SAR)组合导航系统中,SAR 的运动补偿及主 INS与天线附加的惯性测量部件(IMU)之间的传递对准,并给出仿真结果。

组合导航中SAR匹配位置参数传递过程

飞行器INS/SAR组合导航中SAR匹配位置参数作为组合滤波器的输入之前需经过多个传递环节的转换。研究了从地面SAR匹配位置到载体主惯导中心位置所涉及各环节间的相互关系及诸参数在各环节中的传递过程,包括地面SAR匹配位置参数向飞行器上SAR相位中心的传递,SAR相位中心参数向辅助惯导中心的传递以及辅助惯导中心位置参数向主惯导位置中心的传递,以此为基础建立测量参数传递过程数学模型。基于传递模型惯导修正及传递误差分析实验结果与实际相符,验证了参数传递模型的正确性与可行性。