[发明专利]一种高精度边坡变形监测系统及方法

说明书

本发明公开一种高精度边坡变形监测系统，利用采集装置和信号收发与处理装置解决高精度边坡变形监测问题。在边坡上设置若干角反射器，角反射器会随着边坡的变形而产生相应变形；在边坡一侧设置信号收发与处理装置，其向采集装置发射调频连续波信号，调频连续波信号经采集装置反射后被信号收发与处理装置采集形成中频回波信号，中频回波信号通过信号收发与处理装置的成像处理和边坡变形量提取，实现边坡的二维变形监测。本发明提供的边坡变形监测系统克服了现有的地面二维变形雷达价格昂贵、以及难以批量部署应用的不足，通过角反射器、采用基于模块化的信号收发与处理装置的成像处理和变形量提取方法实现高精度、低成本的边坡变形监测。

技术领域

本发明涉及地基变形监测雷达技术领域，尤其是一种高精度边坡变形监测系统及方法。

背景技术

我国边坡地质情况复杂，在外力作用下常常产生突发的表面开裂、沉降、位移等灾害，滑坡常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失、有的甚至是毁灭性的灾难，因此有必要对边坡的变形情况进行高精度实时监测。现有主要的边坡变形监测手段包括全站仪、差分GPS、地基二维变形监测雷达和天基GNSS及InSAR时序法：全站仪属于光学测量系统，精度可达亚毫米级，其主要缺点是受天气和环境影响因素较大；差分GPS采用差分双频载波比相方式进行三维变形监测，精度可达毫米级，其主要缺点是使用布设复杂、易随被测点坍塌而损坏、单点成本昂贵难以批量部署和应用；地面变形二维测量雷达以荷兰MetaSensing公司的FastGBSAR系统、意大利IDS公司与佛罗伦萨大学联合研制的IBIS系统、北京理工大学研制的GBSAR系统等为代表，这些系统采用地面轨道合成孔径雷达技术和干涉测量技术实现二维目标变形测量，精度可达亚毫米量级，具有高精度、远距离非接触、全天候全天时、连续实时的优点，其主要缺点是整套设备重量大、功耗高、成本较高，增加了批量部署和机动应用的难度；天基GNSS只能实现单点的高精度测量，部署成本较高，而InSAR时序法时间分辨率较低，更适合于广域大时间尺度变形监测。

综上，现有的边坡变形监测系统均存在各自的问题，要么技术上不能够解决全天候、全天时、高精度变形监测问题，如全站仪；要么价格昂贵难以批量部署和应用，如差分GPS和地面变形二维测量雷达。尚缺乏一种高精度、低成本、可批量部署和机动应用的边坡高精度变形监测方法与系统。

发明内容

本发明提供一种高精度边坡变形监测系统及方法，用于克服现有技术中高精低、成本高、不能实现批量部署和机动应用等缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种高精度边坡变形监测系统，包括：

采集装置，用于采集边坡的变形信息；所述采集装置设置在边坡的待监测点上，可随着边坡的变形而产生相应变形；所述采集装置包括若干角反射器；

信号收发与处理装置，包括信号收发模块和信号处理模块；所述信号收发模块用于向所述角反射器发射调频连续波信号和解调接收所述角反射器产生的射频回波信号；所述信号处理模块用于对所述信号收发模块解调接收到的信号进行成像处理和边坡的待监测点变形量提取；

所述信号收发与处理装置设置在边坡一侧，所述信号收发与处理装置的波束覆盖边坡上所有角反射器。

为实现上述目的，本发明还提出一种高精度边坡变形监测方法，采用如上述所述的高精度边坡变形监测系统进行边坡变形监测，包括：

利用采集装置采集边坡的变形信息；

通过信号收发与处理装置中的信号收发模块获取所述变形信息，并对所述变形信息进行预处理；

利用信号收发与处理装置中的信号处理模块对预处理后的变形信息进行成像处理和边坡变形量提取，得到边坡的待监测点变形监测结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：