專利名稱：一種合成孔徑雷達(dá)干涉遙感用分體式角反射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成孔徑雷達(dá)干涉遙感用分體式角反射器。
背景技術(shù)：
基于相位信息處理的衛(wèi)星合成孔徑雷達(dá)差分干涉遙感技術(shù)(Interferometric Synthetic Aperture Radar, hSAR)，通過向地面目標(biāo)發(fā)射電磁波并記錄地面目標(biāo)散射的 回波信號(hào)獲取具有相位信息的合成孔徑(SAR)雷達(dá)圖像，并通過差分干涉技術(shù)(WnSAR)進(jìn) 行大范圍區(qū)域地表形變探測，以其高形變敏感度、高空間分辨率和基于面觀測的技術(shù)特點(diǎn) 極大地彌補(bǔ)那些基于點(diǎn)觀測大地測量方法(如三角/邊測量、GPS和水準(zhǔn))的低空間分辨 率局限性。然而，重復(fù)軌道雷達(dá)差分干涉的應(yīng)用目前受到兩大因素的制約一是時(shí)間失相關(guān) 引起嚴(yán)重的相位噪聲；二是大氣相位延遲降低形變測量結(jié)果的可靠性。沿重復(fù)軌道獲取兩 幅SAR圖像的時(shí)間間隔越長，干涉相位的噪聲越嚴(yán)重，即所謂的時(shí)間失相關(guān)，可導(dǎo)致形變測 量(如植被覆蓋區(qū))失敗，尤其使長期累積形變(如地震震前和震后形變、城市沉降、高速 鐵路沉降、火山運(yùn)動(dòng)等)的監(jiān)測變得困難；因缺乏與SAR成像時(shí)間同步的高分辨率地面氣象 數(shù)據(jù)，從干涉結(jié)果中扣除大氣的影響也相當(dāng)困難。研究表明地面的硬目標(biāo)(如房屋、橋梁和提壩等人工地面目標(biāo))對(duì)于同一衛(wèi)星 平臺(tái)具有穩(wěn)定的散射特性，即兩幅SAR圖像的時(shí)間間隔在數(shù)月甚至數(shù)年內(nèi)，仍然能保持較 好的干涉相關(guān)性。因此基于離散地面硬目標(biāo)的差分干涉和建模，能分離出其他信息(如 大氣影響)和誤差(如軌道、地形數(shù)據(jù)誤差)，并最終提取形變信息，從而間接地解決雷達(dá) 干涉中失相關(guān)與大氣負(fù)面影響的問題。這種地面硬目標(biāo)被稱為永久散射體(Permanent Scatterer,PS)。對(duì)于天然永久散射體稀少的區(qū)域，需布設(shè)專用的人工永久散射體，其中，角 反射器就是一種很好的人工永久散射體?，F(xiàn)有的角反射器是由具有良好反射特性的鋁板人工加工而成，具體構(gòu)成是由三 塊相同的等腰直角三角形鋁板連接而成的頂角為直角的三棱錐角反射標(biāo)，其中的一塊鋁板 作為底板，另兩塊為側(cè)板；使用前需將反射標(biāo)的三塊鋁板均嵌合固定在混凝土基座上(開 口的一面露出)形成反射器。由于角反射器的內(nèi)表面作為反射面，不能被旁邊的物體遮擋， 因此混凝土基座必須凸出于地面。反射器的姿態(tài)(仰角及方位)在澆筑混凝土基座時(shí)由人 工進(jìn)行控制。這種反射器是固定型的即常年安裝在野外，存在以下不足(1)布點(diǎn)困難。由于其混凝土基座凸出于地面，角反射標(biāo)嵌于其中，其占地面積多， 占據(jù)空間大、對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通的影響大。若角反射器的選點(diǎn)位置位于空閑土地資源稀缺 的地方，可能導(dǎo)致在所選位置無法建設(shè)基座。(2)制作成本高。平均造價(jià)約為3000-4000元/個(gè)，其中用以固定反射標(biāo)的混凝土 基座的造價(jià)高于反射標(biāo)的造價(jià)。(3)制作復(fù)雜。在建造固定基座前要搭建模板，然后使用大量的混凝土進(jìn)行澆灌， 澆灌過程中難以保證基座上表面水平，且混凝土凝固過程中容易變形，反射器安裝時(shí)需要 反復(fù)調(diào)節(jié)。另外還要在基座中預(yù)埋沉降觀測標(biāo)，以便通過對(duì)沉降觀測標(biāo)的垂向位置的測定，實(shí)現(xiàn)對(duì)角反射器的垂向位置的偏移校正。(4)保護(hù)困難。角反射標(biāo)由大量金屬材料制成，長時(shí)間放置在野外容易被盜。另 外，一旦基座受到破壞，反射器的姿態(tài)將受到影響。為此在容易被盜或遭受破壞的地方需要 專門建造院子進(jìn)行保護(hù)，代價(jià)很高，保護(hù)費(fèi)用遠(yuǎn)高于反射器造價(jià)。(5)反射器姿態(tài)不易控制。反射器安裝施工的過程主要由工人完成，雖然有專業(yè)人 員指揮，但施工誤差不可避免，且這種方式容易產(chǎn)生大的姿態(tài)誤差，從而影響對(duì)雷達(dá)波的反 射效果。(6)容易受自然環(huán)境影響，不易維護(hù)。固定型角反射器常年安置在野外，受氣候和 天氣的影響容易銹蝕、積水、積雪或被雜物填充，從而嚴(yán)重影響雷達(dá)波的散射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種合成孔徑雷達(dá)干涉遙感用分體式角反射器，該種角反 射器具有占地面積小、所需空間少、隱蔽性強(qiáng)、造價(jià)低、布點(diǎn)方便、易于維護(hù)，不干擾農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)和交通等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是一種合成孔徑雷達(dá)干涉遙感用分 體式角反射器，包括由三塊相同的等腰直角三角形鋁板連接而成的頂角為直角的三棱錐角 反射標(biāo)，其中的一塊鋁板作為底板，另兩塊為側(cè)板，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是所述底板的底面通過連接桿與支撐板相連；底板的斜邊上翹，使底板與支撐板呈 10° 30°的仰角；固定板下方連接有固定支架；固定板上設(shè)置有凸臺(tái)狀的連接件，支撐板上設(shè)有與 連接件適配的連接孔。本發(fā)明的安裝和使用方法是使用前，在所選位置挖個(gè)小坑，在坑中澆筑混凝土， 在混凝土凝固前將固定板及其固定支架置于混凝土中，混凝土凝固后固定板即固定于混凝 土上。在澆筑安置過程中，需注意使固定板的位置與地面持平，并保持水平，同時(shí)使固定板 頂角的角平分線與衛(wèi)星通過的方位角一致，這樣其上的連接件的位置能夠保證通過該連接 件連接上的角反射標(biāo)的方位對(duì)準(zhǔn)遙感衛(wèi)星。當(dāng)衛(wèi)星即將通過時(shí)，將支撐板上的連接孔對(duì)準(zhǔn) 并套上固定板上的連接件，即將角反射標(biāo)安裝在固定板上；衛(wèi)星通過時(shí)，其發(fā)射出的電磁波 照射到角反射標(biāo)上，經(jīng)角反射標(biāo)散射后產(chǎn)生的回波信號(hào)，被衛(wèi)星接收，然后進(jìn)行分析處理， 即完成對(duì)地面形貌的遙感。支撐板的連接孔套在固定板的連接件上就能保證角反射器的姿 態(tài)和方位角正確，無需專業(yè)知識(shí)。同時(shí)可通過對(duì)固定板上的連接件的垂向位置的測定，完成 對(duì)角反射標(biāo)垂向偏移的校正，而無需專門安設(shè)沉降觀測標(biāo)。遙感完成后，將角反射標(biāo)從固定 板上取下，搬回庫房保存，同時(shí)可將固定板用土掩埋。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)布點(diǎn)容易。僅需在野外埋設(shè)固定板及其固定支架，且埋于地下，地面上無突出 物，不占用地上空間；較之用混凝土嵌固角反射標(biāo)底板，通過鋼質(zhì)固定板及其固定支架可在 更小的地面面積上實(shí)現(xiàn)固定及其與角反射標(biāo)的連接，固定板及其固定用混凝土的地表占用 面積也大大縮小，僅為35cmX35cm。它對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通幾乎無影響，選點(diǎn)自由度高，布點(diǎn) 靈活性高。(2)制作成本低。由于混凝土基座的體積大大減小，同時(shí)，固定板上的鏈接件兼作垂向位置的水準(zhǔn)控制點(diǎn)，無需埋設(shè)額外的沉降觀測標(biāo)。使得角反射器的加工和安裝成本降 低了25% -30% ο(3)加工和安裝簡單。角反射器采用地面固定板與角反射標(biāo)分體式設(shè)計(jì)，制成標(biāo) 準(zhǔn)件，小面積的固定板的預(yù)埋操作較之將整個(gè)角反射標(biāo)埋于地面凸起的大混凝土中，其安 裝與對(duì)位更簡單容易。同時(shí)，固定件上的連接件兼作水準(zhǔn)控制點(diǎn)，無需額外埋設(shè)的沉降觀測 標(biāo)，也減少了安裝操作步驟。(4)易于保護(hù)。易遭偷盜和破壞的角反射標(biāo)及其支撐板平時(shí)放在庫房中；野外埋 設(shè)物僅露出小面積的固定板。鋼質(zhì)的固定件本身可以抵抗一般的破壞，且該平臺(tái)可以用土 覆蓋隱蔽，減少被盜和破壞的可能性。(5)容易控制反射器的姿態(tài)。預(yù)埋的固定板及固定支架和活動(dòng)的角反射標(biāo)及其支 撐板均采用標(biāo)準(zhǔn)件式的設(shè)計(jì)，利用連接桿的長短和支撐板上的連接孔可方便的控制和確定 反射器姿態(tài)(仰角)，制作人員只需按照專業(yè)人員設(shè)計(jì)好的圖紙進(jìn)行加工即可。在現(xiàn)場埋設(shè) 是使得固定板的頂角角平分線方向與衛(wèi)星通過的方位角一致。使用時(shí)只需要將支撐板的連 接孔套在固定板的連接件上即可，無需任何專業(yè)知識(shí)。(6)易于維護(hù)。一方面預(yù)埋件埋于地下，不易受到破壞。角反射標(biāo)只在衛(wèi)星飛過 時(shí)進(jìn)行安裝，使用完則運(yùn)回倉庫保存，避免了野外環(huán)境(如雨、雪)的影響，維護(hù)工作大大減 小。上述的支撐板的形狀為等腰直角三角形，其斜邊為底板斜邊的1/3 2/3，支撐板 與固定板之間的連接桿為三根；其中一根連接桿分別與底板的頂角處和支撐板的直角處相 連；另兩根連接桿分別與底板和支撐板的直角邊相連；支撐板上的連接孔為三個(gè)，分別位 于三根連接桿附近。這樣，角反射標(biāo)的方位角(底板斜邊的方位角)與支撐板斜邊方位角相同，三個(gè)連 接孔及固定板上的三個(gè)連接件的連線均呈等腰直角三角形。既方便固定板安裝時(shí)方位角的 確定，又方便角反射標(biāo)方位的識(shí)別與對(duì)位。同時(shí)，支撐板斜邊為底板斜邊的1/3 2/3，也即 支撐板的面積為底板面積的1/9 4/9，可在保證支撐強(qiáng)度的前提下，大大縮小固定板及其 混凝土基座的面積和體積，進(jìn)一步降級(jí)角反射器的造價(jià)和安裝難度。上述的固定板也為等腰直角三角形，固定支架由三根直桿及連接直桿的三根橫桿 構(gòu)成。等腰直角三角形的固定板方便于支撐板的對(duì)位和安裝。直桿及橫桿構(gòu)成的固定支 架能夠使其固定強(qiáng)度足夠大，同時(shí)鋼材用量少。上述的三根直桿下端部均向外彎曲。這樣，三個(gè)直桿下端處呈倒鉤狀，進(jìn)一步加強(qiáng)固定板與混凝土之間的連接固定強(qiáng)度。上述的支撐板上的連接件頂部為半球狀。這樣，更便于三棱鏡反射標(biāo)的安放，也更便于作為垂向控制點(diǎn)。
上述的支撐板上的連接件的中部向外凸起成凸形擋臺(tái)。支撐板上的連接件設(shè)置的凸性擋臺(tái)，使預(yù)埋件與固定板的實(shí)際接觸面積很小，大 大減少了每次安裝角反射器時(shí)的清潔工作量。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的角反射標(biāo)及其支撐板、連接桿在開口面朝前時(shí)的立體結(jié)構(gòu) 示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的角反射標(biāo)及其支撐板、連接桿在底板豎立且開口朝后的立 體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例使用時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例圖1、圖2、圖3示出，本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
是一種合成孔徑雷達(dá)干涉遙感 用分體式角反射器，包括由三塊相同的等腰直角三角形鋁板連接而成的頂角為直角的三棱 錐角反射標(biāo)1，其中的一塊鋁板作為底板101，另兩塊為側(cè)板102、103。底板的底面通過連 接桿與支撐板2相連；底板101的斜邊上翹，使底板101與支撐板2呈10° 30°的仰角； 固定板3下方連接有固定支架4 ；固定板3上設(shè)置有連接件301，支撐板2上設(shè)有與連接件 301適配的連接孔302。本例的支撐板2的形狀為等腰直角三角形，其斜邊為底板斜邊的1/3 2/3，支撐 板2與固定板3之間的連接桿為三根；其中一根連接桿201分別與底板101的頂角處和支 撐板2的直角處相連；另兩根連接桿分別與底板101和支撐板2的直角邊相連；支撐板上的 連接孔為三個(gè)，分別位于三根連接桿附近。固定板3也為等腰直角三角形，固定支架4由三根直桿401及連接直桿的三根橫 桿402構(gòu)成。三根直桿401下端部均向外彎曲。支撐板2上的連接件301頂部為半球狀。支撐板2上的連接件301的中部向外凸 起成凸形擋臺(tái)。本發(fā)明在實(shí)施時(shí)其仰角和方位角的具體數(shù)值取決于所使用的遙感衛(wèi)星，如德國 Terrasar-X雷達(dá)衛(wèi)星，其支撐板(底板)斜邊的方位角A = 9°，即磁方位角為9度，角反 射器底板仰角α = 14. 7°。
權(quán)利要求
1.一種合成孔徑雷達(dá)干涉遙感用分體式角反射器，包括由三塊相同的等腰直角三角形 鋁板連接而成的頂角為直角的三棱錐角反射標(biāo)(1)，其中的一塊鋁板作為底板(101)，另兩 塊為側(cè)板(102、103)，其特征在于所述底板(101)的底面通過連接桿與支撐板(2)相連；底板的斜邊上翹，使底板與支撐 板呈10° 30°的仰角；固定板(3)下方連接有固定支架(4)；固定板(3)上設(shè)置有連接件(301)，支撐板(2) 上設(shè)有與連接件(301)適配的連接孔(302)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑雷達(dá)干涉遙感用分體式角反射器，其特征在于所 述的支撐板(2)的形狀為等腰直角三角形，其斜邊為底板斜邊的1/3 2/3，支撐板(2)與 固定板(3)之間的連接桿為三根；其中一根連接桿(201)分別與底板(101)的頂角處和支 撐板(2)的直角處相連；另兩根連接桿分別與底板(101)和支撐板(2)的直角邊相連；支撐 板上的連接孔為三個(gè)，分別位于三根連接桿附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑雷達(dá)干涉遙感用分體式角反射器，其特征在于所 述的固定板(3)也為等腰直角三角形，固定支架(4)由三根直桿(401)及連接直桿的三根 橫桿(402)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成孔徑雷達(dá)干涉遙感用分體式角反射器，其特征在于所 述的三根直桿(401)下端部均為倒勾狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑雷達(dá)干涉遙感用分體式角反射器，其特征在于支 撐板(2)上的連接件(301)頂部為半球狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑雷達(dá)干涉遙感用分體式角反射器，其特征在于支 撐板⑵上的連接件(301)的中部向外凸起成凸形擋臺(tái)。
全文摘要
一種合成孔徑雷達(dá)干涉遙感用分體式角反射器，包括由三塊相同的等腰直角三角形鋁板連接而成的頂角為直角的三棱錐角反射標(biāo)(1)，其中的一塊鋁板作為底板(101)，另兩塊為側(cè)板(102、103)，其特征在于所述底板的底面通過連接桿與支撐板(2)相連；底板(101)的斜邊上翹，使底板(101)與支撐板(2)呈10度到30度的仰角；固定板(3)下方連接有固定支架(4)；固定板(3)上設(shè)置有連接件(301)，支撐板(2)上設(shè)有與連接件(301)適配的連接孔(302)。該種角反射器具有占地面積小、所需空間少、隱蔽性強(qiáng)、造價(jià)低、使用方便、易于維護(hù)，不干擾農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S7/02GK102147459SQ20111000949
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者劉國祥, 劉成龍, 岑敏儀, 張同剛, 張獻(xiàn)洲, 顧利亞 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)