[发明专利]一种三维形变监测的方法及地基雷达系统

说明书

本公开提供一种三维形变监测的方法及地基雷达系统；其中，所述方法包括；基于分布式地基雷达各个节点分别与目标之间构成视线向量的单位向量组成测量矩阵；通过对测量矩阵的条件数进行约束，获取过渡矩阵；基于过渡矩阵，获取分布式地基雷达各个视线向量与其平均向量之间的第一夹角；基于分布式地基雷达各个视线向量与平均向量构成的差向量，获取各个差向量之间的第二夹角；基于第一夹角和第二夹角，获得分布式地基雷达各个节点的位置坐标及各个节点对应的工作频率；通过本发明实施例的三维形变监测的方法将常规视线向形变位移监测扩展至空间三维形变监测，给出了一种最优观测几何，有效控制了监测过程中误差对监测系统反演目标三维形变的影响。

技术领域

本发明属于地基雷达干涉测量技术领域，特别涉及一种三维形变监测的方法及地基雷达系统。

背景技术

地基雷达差分干涉测量技术是近十年发展起来的一种极具发展潜力的形变监测技术，是基于地基雷达成像技术上的一种雷达主动成像遥感测量技术，通过不同时间点对同一目标的进行重复观测获取时间序列雷达图像通过结合差分干涉技术来进行形变监测。目前，地基雷达干涉测量技术也已经广泛应用于监测天然和工程边坡的表面变形信息。具有全天时、大范围、全天候、高精度、快速图像采集和非接触测量等特点。由于其独特的优势，在露天煤矿、桥梁和大坝等场景具有非常广泛的应用，可以监测到场景内任意目标视线向的形变位移值，理想情况下其监测精度可以达到亚毫米级。但是由于监测场景的复杂性会造成目标实际运动轨迹常常与监测的视线向会存在一个夹角，即地基雷达获取到的视线向形变位移值并不是目标的真实形变位移值，常规的视线向形变位移并不能准确反应变形状态。因此，使用地基雷达干涉测量技术监测形变存在局限性。

针对传统的视线向位移监测并不能真实反应目标的实际运动规律的问题，给出了一种分布式地基雷达三维形变监测模式，将常规的一维视线向形变监测拓展到了空间三维形变。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本公开提供了一种三维形变监测地基雷达系统与方法。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种三维形变监测的方法，包括；

基于分布式地基雷达各个节点分别与目标P之间构成视线向量的单位向量组成测量矩阵；通过对所述测量矩阵的条件数进行约束，获取过渡矩阵；基于所述过渡矩阵，获取分布式地基雷达各个视线向量与其平均向量之间的第一夹角；基于分布式地基雷达各个视线向量与所述平均向量构成的差向量，获取各个所述差向量之间的第二夹角；基于所述第一夹角和所述第二夹角，获得分布式地基雷达各个节点的位置坐标及各个节点对应的工作频率。

根据本发明的一些实施例，所述分布式是指从多个视角同时对目标P进行监测的一种模式。

根据本发明的一些实施例，所述过渡矩阵为测量矩阵法矩阵乘以系数其中，i为分布式地基雷达节点的个数。

根据本发明的一些实施例，所述平均向量为分布式地基雷达各个视线向量的求和平均。

根据本发明的一些实施例，所述工作频率是指通过对多路信号分频，使得所述多路信号在频率位置上错开，让分布式地基雷达各个节点能够同时对目标进行形变监测。

另一方面，本发明还提供一种地基雷达系统，其包括：测量矩阵模块，用于基于分布式地基雷达各个节点分别与目标P之间构成视线向量的单位向量组成测量矩阵；过渡矩阵模块，用于通过对所述测量矩阵的条件数进行约束，获取过渡矩阵；计算夹角模块，用于基于所述过渡矩阵，获取分布式地基雷达各个视线向量与其平均向量之间的第一夹角；还基于分布式地基雷达各个视线向量与所述平均向量构成的差向量，获取各个所述差向量之间的第二夹角；获取节点坐标及工作频率模块，用于基于所述第一夹角和所述第二夹角，获得分布式地基雷达各个节点的坐标及各个节点对应的工作频率。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：