IBIS-L是一種基于微波干涉技術(shù)的高級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,它將步進(jìn)頻率連續(xù)波技術(shù)(SF-CW),干涉測(cè)量技術(shù)(Interferometric Surver)和合成孔徑雷達(dá)技術(shù)(Synthetic Aperture Radar)相結(jié)合,能夠廣泛應(yīng)用于大壩壩體,山體,地表,建筑,和橋梁等微小位移變化的監(jiān)測(cè)。
該系統(tǒng)是意大利IDS公司和佛羅倫薩大學(xué)經(jīng)過6年合作研發(fā)的結(jié)果,它能夠?qū)δ繕?biāo)物提供連續(xù),全面的監(jiān)測(cè)。IBIS-L可對(duì)大壩,邊坡,建筑物等易發(fā)生微小位移變化的物體進(jìn)行精確的監(jiān)測(cè),得到被測(cè)物每部分的位移變化量,分析水庫(kù)變形機(jī)理和變形特征,評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害。此外,通過該設(shè)備能夠及時(shí)對(duì)各種危險(xiǎn)區(qū)域做出災(zāi)害預(yù)報(bào),極大的減少或避免災(zāi)害對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成的損失。
遙測(cè)距離可達(dá)4公里,無(wú)需再目標(biāo)區(qū)域安裝傳感器,無(wú)需靠近或進(jìn)入目標(biāo)物
測(cè)量精度達(dá)0.1mm
對(duì)波束覆蓋范圍內(nèi)的區(qū)域同時(shí)監(jiān)測(cè)(可達(dá)數(shù)平方公里),與GPS,全站儀等相比具有連續(xù)的空間覆蓋優(yōu)勢(shì)
在所有天氣(如下雨,刮風(fēng),大霧等)天氣條件下都能夠提供連續(xù)的數(shù)據(jù)采集
直接,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),通過解析單個(gè)像素的信息,可以得到局部的位移量,全自動(dòng)24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè),可遙控測(cè)量,無(wú)需操作人員在現(xiàn)場(chǎng)守候
數(shù)據(jù)采集時(shí)間短,可以達(dá)到每5分鐘采樣衣次
設(shè)備運(yùn)輸和安裝簡(jiǎn)單方便,操作自動(dòng)化程度高 ,控制和處理軟件功能強(qiáng)大
當(dāng)測(cè)量危險(xiǎn)區(qū)域時(shí),實(shí)時(shí)做出災(zāi)害預(yù)警,可輕松完成大面積或不易進(jìn)入目標(biāo)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)
工作原理:
IBIS-L系統(tǒng)主要是通過干涉測(cè)量對(duì)目標(biāo)物的位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在該系統(tǒng)中。三項(xiàng)重要的技術(shù)保證了IBIS-S所進(jìn)行的高精度,大范圍,遠(yuǎn)距離的位移監(jiān)測(cè),它們是干涉測(cè)量技術(shù)(Interferometric Survey),步進(jìn)頻率連續(xù)波(Stepped Frequency-Continous Wave),和合成孔徑雷達(dá)技術(shù)(Synthetic Aperture Radar)。
干涉測(cè)量技術(shù)(Interferometric Survey)
干涉測(cè)量技術(shù)目前是一項(xiàng)非常成熟的測(cè)量技術(shù),主要保證對(duì)目標(biāo)物的唯一變化情況進(jìn)行精確測(cè)量,該技術(shù)主要是通過雷達(dá)反射波的相位差異而進(jìn)行的。。如下圖,經(jīng)過雷達(dá)的第一次發(fā)射和接受雷達(dá)波,確定了目標(biāo)物所在的位置和相位信息;再經(jīng)過一次發(fā)射和接受雷達(dá)波,確定第二個(gè)位置和相位信息,通過其相位差異確定精確的位移變化。理論上最小可識(shí)別的位移變化為0.000154mm(如下圖中公式所示,d為測(cè)量出的位移,λ為電磁波的波長(zhǎng),j2- j1為相位差),這個(gè)精度完全能夠滿足在橋梁,建筑,高塔,邊坡等行業(yè)的需求
步進(jìn)頻率連續(xù)波(Stepped Frequency-Continous Ware)
步進(jìn)頻率連續(xù)波技術(shù)是系統(tǒng)以不同的頻率在Tsweep時(shí)間內(nèi)發(fā)射出一組電磁波,通過這項(xiàng)技術(shù)可以保證電磁波的長(zhǎng)距離傳輸。步進(jìn)頻率連續(xù)波技術(shù)還為雷達(dá)提供了很高的距離向分辨率,雷達(dá)能夠提供的頻率帶寬最大為3 x 108,通過△r=C/2B得到的距離向分辨率△r為0.5米。這就意味著在雷達(dá)的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi),沿徑向每0.5米被分割為一個(gè)單元。
合成孔徑雷達(dá)技術(shù)(Synthetic ApertureRadar)
合成孔徑雷達(dá)技術(shù)最早由NASA應(yīng)用于對(duì)火星,月球表面的觀測(cè),是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù),它是利用合成孔徑雷達(dá)的相位信息提取地表的三維和高程變化信息。該技術(shù)可以獲取大范圍,高精度,高可靠性(全天候,全天時(shí))的地表變化信息。利用SAR技術(shù),在天線沿軌道線性掃描時(shí),相當(dāng)于增大了天線的孔徑,為系統(tǒng)提供較高的角度向分4.5mard。
雷達(dá)具有了距離向分辨率和角度向分辨率之后,能夠?qū)⑦@個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域分割成很多的單元,采集每一個(gè)單元的位移信息,在將所有的信息結(jié)合起來(lái)。距離向以0.5米為一單元進(jìn)行分割,角度向以4.5mard為一個(gè)單元進(jìn)行分割。雷達(dá)最大的監(jiān)測(cè)區(qū)域可達(dá)7平方公里,最大的分割單元數(shù)量可達(dá)200,000個(gè)。