[发明专利]一种圆弧地基干涉合成孔径雷达及其测量方法

说明书

本发明提供了一种圆弧地基干涉合成孔径雷达及其测量方法，圆弧地基干涉合成孔径雷达包括：转动平台和天线单元，所述天线单元包括至少两个天线，所述天线与所述转动平台连接，通过所述转动平台实现所述天线作连续的圆弧运动，所述天线用于信号的同时收发；在距离横向上通过所述天线在圆弧运动中收发信号，利用信号处理的方式进行孔径综合，从而获取距离横向分辨率。本发明在增大监测方位场景范围的同时缩短了监测周期，在大范围连续监测方面具有监测分辨率高、监测周期短、监测范围大的优势，可以广泛应用于微小形变的地基监测系统中。

技术领域

本发明涉及地基雷达研制以及安全监测领域，具体涉及一种圆弧地基干涉合成孔径雷达及其测量方法。

背景技术

地基形变监测雷达是一种具有高精度、大范围、远距离、非接触式测量等特点的微小形变监测系统，根据其工作模式和测量特点分为两类：一类是以单点测量为基础，然后将单点结果进行计算获取目标区域的形变量。另一类是是以连续平面测量为基础，通过处理获得目标区域的形变量及其变化趋势，该方法的测量精度和安全性优于单点测量。

干涉SAR具有大范围、高精度的特点，其精度可达厘米级，该技术为地质灾害监测、城市沉降监测以及自然灾害监测提供宝贵的数据基础，但该方法也有一定的局限性，如：监测周期较长，监测精度受到基线误差的影响等等。

地基SAR是一种新的形变监测手段，具有全天时、全天候、定向区域、非接触式测量的良好优点。现有的地基SAR主要分为两大类系统：其一是基于直线导轨的地基SAR，它利用有限的直线导轨进行合成孔径，其方位向分辨率较高但监测区域有限，由于和常规机载、车载SAR成像几何一致，其信号处理方法可以沿用传统的SAR成像算法，因此这类地基SAR得到了广泛的发展，并最早进行商业化应用。另外一类是基于天线旋转的实孔径地基雷达，这种地基雷达则是通过实孔径波束在方位向旋转来实现比直线导轨地基SAR更大的方位扫描范围，通过干涉技术实现对监测区域微小形变的监测。在距离向，这种地基雷达发射大带宽的信号实现高的距离分辨率，而在方位向比较典型的是利用实孔径雷达原理，通过大的天线实现较高的距离横向分辨。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种圆弧地基干涉合成孔径雷达及其测量方法。本发明结合传统的直线导轨运动方式和旋转运动方式的优点，直线导轨的运动方式是采用合成孔径技术，获取较高的方位分辨率，但观测区域有限，无法实现360°全方位扫描；结合旋转运动方式，采用方位向合成孔径处理，可以在保证高分辨率的同时获取360°的观测范围。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种圆弧地基干涉合成孔径雷达，包括：转动平台和天线单元，天线单元包括至少两个天线，天线与转动平台连接，通过转动平台实现天线作连续的圆弧运动，天线用于信号的同时收发；

在距离横向上通过天线在圆弧运动中收发信号，利用信号处理的方式进行孔径综合，从而获取距离横向分辨率。

在本发明的某些实施例中，转动平台包括转台和杆臂，杆臂的一端设置在转台上，另一端设置天线，转台能够做旋转运动，带动杆臂转动，从而使得天线以转台的旋转中心O为中心，以杆臂的至少部分长度为半径，实现最大360°的圆弧运动。

在本发明的某些实施例中，天线为喇叭天线。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种如上述的圆弧地基干涉合成孔径雷达的测量方法，包括以下步骤：

S1、设置工作起始位置，圆弧地基干涉合成孔径雷达进入工作状态，发射与接收信号，在距离横向上进行孔径综合，获取距离横向分辨率；

S2、圆弧地基干涉合成孔径雷达旋转至终止位置后，停止发射与接收信号，圆弧地基干涉合成孔径雷达旋转至工作起始位置；