GB-InSAR滑坡灾害遥感监测方法研究和系统实现

发布时间：2023-04-03 19:55

　　山体滑坡、泥石流等自然灾害在我国频繁发生,严重威胁人民的生命财产安全。常规的现场传感器组网测量法、全球定位系统(GPS)遥感监测等手段,不能提供滑坡精细的空间延拓信息,不可应用于处于高风险或尚未形成滑坡的地段,而且该类型的系统设备造价不菲,维护困难,使用成本较高。鉴于传统监测方法的诸多不足,科技工作者提出了地基合成孔径雷达差分干涉测量技术,该方法目前是遥感监测领域的一个热点,但是由于该技术发展时间较短,所以其中还有诸多问题和难点急需解决。本文围绕地基干涉合成孔径雷达(GB-InSAR)快速成像算法和GB-InSAR硬件平台具体实现展开研究,其主要内容和创新点如下:(1)针对现有的几种GB-InSAR成像算法进行分析,发现目前算法存在的问题是近场观测和快速成像不能同时实现。基于现有算法存在的问题,本文提出了一种新的基于高阶泰勒展开和非均匀快速傅里叶变换(FFT)的GB-InSAR快速成像算法,利用多变量的高阶泰勒展开理论对回波表达式中的斜距项进行非线性相位近似,随后引入广义Keystone变换概念,处理方位向和距离向的耦合,由于数据的非均匀性,只能使用传统的傅里叶逆变换进行图像聚焦操作,...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 传统意义上滑坡形变监测方法
    1.3 GB-InSAR滑坡形变监测的优势及国内外研究现状
    1.4 论文研究内容安排
2 GB-InSAR成像基本原理
    2.1 引言
    2.2 GB-InSAR滑坡位移监测几何模型
    2.3 GB-InSAR二维分辨率
        2.3.1 距离向分辨率
        2.3.2 方位向分辨率
    2.4 距离徙动算法(RMA)
        2.4.1 点目标仿真
        2.4.2 方位向傅里叶变换
        2.4.3 匹配滤波
        2.4.4 Stolt插值
        2.4.5 二维傅里叶逆变换到图像域
    2.5 本章小结
3 基于高阶泰勒展开和非均匀FFT的GB-InSAR快速成像算法
    3.1 引言
    3.2 现有的GB-InSAR成像算法及其存在的问题
    3.3 基于高阶泰勒展开和非均匀FFT的GB-InSAR快速成像算法
        3.3.1 距离向FFT与参考函数相乘
        3.3.2 利用多变量高阶泰勒展开理论进行非线性相位近似
        3.3.3 广义Keystone变换
        3.3.4 非均匀FFT实现快速聚焦
        3.3.5 仿真结果及其分析
    3.4 本章小结
4 GB-InSAR相位差分干涉形变测量基本原理
    4.1 引言
    4.2 差分干涉测量模型及数据处理流程
    4.3 图像配准
    4.4 干涉图生成
    4.5 相位缠绕及解缠
    4.6 形变反演结果
    4.7 本章小结
5 GB-InSAR滑坡位移监测系统硬件平台搭建
    5.1 引言
    5.2 S波段FMCW雷达系统设计
        5.2.1 雷达RF前端信道设计
        5.2.2 基带信号采集与处理
        5.2.3 系统机械结构与合成孔径的实现
        5.2.4 系统参数
        5.2.5 测试结果及其分析
    5.3 C波段FMCW雷达系统设计
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
    A.三角波调制信号原理图
    B.Video信号放大器原理图
    C.作者在攻读硕士学位期间参与发表的论文
    D.作者在攻读硕士学位期间参与的比赛和项目



本文编号：3781049