[发明专利]一种微波干涉形变测量的误差补偿方法

说明书

本发明提供一种微波干涉形变测量的误差补偿方法，具体包括如下步骤：S1、选取n个稳定参考点进行测量并采集形变量数据；稳定参考点为在整个测量时间内不发生形变位移的点位且每个稳定参考点到形变测量雷达的径向距离均不相等；且n≧2；S2、雷达系统基于n个稳定参考点的形变量数据，建立误差补偿模型，模型是将稳定参考点的形变监测误差分为零均值误差和缓变误差，同时采用时域平滑去除零均值误差，再采用最小二乘法求得缓变误差；S3、利用求得的稳定参考点的缓变误差补偿实际待测点的缓变误差，对各实际待测点的形变测量数据进行补偿。本发明适应于微波干涉形变测量，在测量环境无明显差异时，具有很强的适用性和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种误差补偿方法，尤其涉及一种微波干涉形变测量的误差补偿方法。

背景技术

在自然界和日常生活中，形变现象随处可见，物体所能承受的形变量都有一定的范围，当其形变量超出容许的范围时，将有可能发生灾难性的后果，如形变过大而引起的：山体滑坡，大型桥梁、摩天大楼、大型大坝等的坍塌，这些都会导致巨大的灾难的发生。为避免及降低灾害发生时的生命财产损失，形变测量就显得尤为重要。

目前，常规的形变测量技术主要有：大地测量法、测量机器人技术、GPS变形监测技术、摄影测量法等，这些方法的局限性在于：组件成本高；智能化程度低；全天候能力差。而微波干涉形变测量雷达是近年来出现的一种智能化连续多点测量的形变监测系统，能够实时连续全天候地监测多个观测点，克服了常规的形变测量技术的局限性且检测精度极高。

不过在形变测量过程中不可避免的会有误差的存在，这将会影响到形变监测雷达测量的精度和可靠性，因为形变测量雷达的精度极高，所以形变测量雷达对测量误差的估计和补偿要求也相应的提高。其中误差主要分为三种：

(1)由于环境温度变化和老化等因素，使得发射和接收电路产生缓变的相位漂移，使得测量的位移产生慢变化的偏置而带来的误差；

(2)由于环境的温度、湿度、气压等参数变化，空气的介电常数发生改变，从而使得其单位长度延迟变化，对于特定的频率，总延迟与雷达到目标的距离成线性关系，并随环境参数缓慢变化而带来的误差；

(3)由于信号产生电路的相位噪声和模拟数字变换电路的量化噪声等影响，测量结果中会包含随机的噪声而带来的误差。

目前针对上述误差进行补偿的方法还没有建立一个比较完善的误差模型和系统解决方案，普遍存在的方法主要分为两类：

(1)测定大气中气象参数，并根据经验公式计算出大气误差，并进行补偿，例如：专利文献CN 105136073A《一种在边坡形变监测中的气象校正模型》中提出，利用实时监测的气象数据代入艾森-弗鲁曼经验公式中计算折射率变化值，并通过参考点的数据进行非线性拟合，得到近似的气象误差模型，并以此校正气象误差。该对比文件提供的误差补偿校正方法效果不佳，因为环境测量过程和经验公式本身就存在一定误差，且传播通道上的大气参数并不均匀，影响其模型精度，此外，该方法不能将大气误差和缓变的系统误差分离开，从而导致非线性拟合出来的模型存在较大偏差。

(2)高通滤波法，该方法是在待测物形变量相对系统误差和大气误差的频率要快的基础上，采用高通滤波的方法将缓变的系统误差和大气误差滤除掉，不过在待测物形变频率不是很高时，易出现较大偏差，不能得到精准的测量结果。

针对以上方法存在的缺陷，本发明拟提出一种微波干涉形变测量的误差补偿方法，通过固定散射参考点，并将整个形变监测误差分为三部分进行校正，以有效规避以上两种方法的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有很强适用性和稳定性的应用于微波干涉形变测量的误差补偿方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种微波干涉形变测量的误差补偿方法，具体包括如下步骤：