[发明专利]一种可重配置地基MIMO边坡监测雷达系统及监测方法

说明书

本发明适用于边坡监测技术领域，涉及一种可重配置地基MIMO边坡监测雷达系统及监测方法，包括：若干个天线子阵模块，每个天线子阵模块包括信号源、参考时钟、发射开关、本振耦合电路、功率放大器、M个发射天线、低噪声放大器、N个接收天线、接收开关、下变频电路、中频调理电路、模数变换器、信号处理器和时序控制器。本发明通过天线子阵模块的多种组合从而实现雷达系统集便携版外形、高分辨率监测、大角度监测、三维地形测绘以及形变监测等多种功能于一体。

技术领域

本发明属于边坡监测技术领域，尤其涉及一种可重配置地基MIMO边坡监测雷达系统及监测方法。

背景技术

地基干涉雷达是一种有效的边坡稳定监测遥感技术手段，相比星载、机载干涉合成孔雷达和三维激光、摄影测量等手段，具有远距离非接触监测、形变测量精度高、数据更新率高、不受气候光照影响等优点。其中地基干涉监测雷达根据雷达体制和扫描方式，又分为直线轨道合成孔径成像、笔形波束实孔径二维扫描、扇形波束实孔径一维扫描、圆弧轨迹合成孔径成像、多输入多输出（MIMO，全称为Multiple-Input Multiple-Output）等若干方式，而其中地基MIMO雷达由于没有机械活动部件，避免了机械活动机构失效的风险，工作可靠性较高，而且没有机械运动产生的位置误差，数据相参性好，有利于提高形变测量精度，因此地基MIMO雷达适合对固定场景进行长期精细监测应用。

目前MIMO雷达通常采用频率分集、波形/编码分集、时间分集等方式，为了简化系统实现，地基MIMO雷达基本都采用时间分集——即分时的工作方式，发射输出开关将发射信号顺序切换至M个的发射通道（包含放大器和天线），形成M个发射天线分时发射，N个接收天线既可以同时接收，也可以为了简化系统分时接收。地基MIMO雷达通过收发通道的分时工作，M个发射天线和N个接收天线的相位中心形成M×N个等效阵元，MIMO雷达阵列配置是MIMO雷达性能和功能的重要前提。

但现有地基MIMO雷达配置还不够灵活，功能往往比较单一，另外，现有地基MIMO雷达还面临一个使用问题，即MIMO雷达的方位向角分辨率与其长度有关，并且近似有的关系，其中为方位向角分辨率（单位为角度），为发射信号中心频率对应的波长，为等效天线孔径（或长度）。因此，可以看出雷达方位向分辨率与天线尺寸近似成反比，如果要达到很高的方位向分辨率，天线尺寸就较大，携带和运输不方便，不利于快速机动部署。因此，地基MIMO雷达应该对不同的场景可以按不同的分辨率要求进行配置，对于近距离场景方位向角分辨率要求不高，可以用短一些的MIMO阵列，对于远距离场景则需要长的MIMO阵列已确保高成像分辨率。

因此，如何提供一种能够通过天线子阵模块的组合实现多种功能的监测雷达系统是本技术领域人员亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可重配置地基MIMO边坡监测雷达系统，通过天线子阵模块的组合，从而实现高分辨率监测、大角度监测、三维地形测绘、三维形变场测量等多种功能；此外本发明还提供一种可重配置地基MIMO边坡监测雷达系统的监测方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：