基于边坡雷达的地质灾害智能监测系统设计与实现
发布时间：2021-12-22 20:11
随着信息技术、通讯技术和电子技术的迅速发展,地质灾害的防治工作已经引起了社会各界的广泛关注,相关的灾害防治方案以及产品不断涌现,应运而生的边坡雷达具有全天时、全天候、高精度、全覆盖等特点,是实现地表形变监测、定点连续性监测以及区域地形监测的重要工具。但边坡雷达所测得的原始形变监测数据中存在大量的随机干扰噪声以及局部异常数据,同时数据的传输与处理技术还不完善,这成为地质灾害预警系统的重要难题之一。因此,本文在现有的边坡雷达基础上,针对以上问题,开发具备远程监测和智能处理能力的地质灾害监测系统软件平台。在智能数据处理方面,针对场景积累的形变信息,提取出形变原始数据。由于原始形变数据中存在形变测量误差,其中热噪声误差可以视为高斯随机变量,大气补偿误差具有时变性,服从的误差模型未知,故需要采用一种滤波方法来有效剔除干扰数据。本研究采用卡尔曼滤波模型,初始状态为历史数据最后一幅图像对应时刻的形变量,建立卡尔曼滤波状态方程与观测方程,通过状态协方差的估计方程来得出卡尔曼滤波的增益方程,接着对状态估计方程进行校正,最后更新协方差方程。通过这样的方式来提取出精确的形变量。同时,用河北省迁安市马兰庄露天...
【文章来源】：重庆三峡学院重庆市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国科学院电子学研究所研制的
绪论7应用在矿区形变监测，获取了真实的边坡形变数据，通过与定标点全站仪数据比对，以及后期系统的完善，形变精度可达到0.1mm量级。国防科技大学张祥、杨俊刚等人对于SFCWSAR系统进行了深入的研究，如图1.4。通过建立雷达系统的观测模型，同时针对模型误差提出了一种以压缩感知为基础的改进算法，并从雷达系统的稳定性、数据获取的精确性、形变真值的解算等方面进行了详细分析，实现了对目标区域形变信息的动态测量，提高了该系统的测量精度。北京理工大学联合雷科防务从2012年开始从事边坡雷达系统的自主研究，如图1.5。他们的边坡雷达系统在全国各地展开了大量的实验，例如：北京、河北唐山、山西等地，并取得了大量的形变监测数据。在形变处理方面，对原始的研究方法进行了改进，采用动态PS点选择算法以及基于MAI方法的二维形变反演技术等，提高了形变的精度，而且测量的速度在3-10min/次，获得了优于0.1mm量级的形变测量结果。除此之外，近年来，北理工新研发的MIMO-SAR系统相继问世，该系统采用16*16的收发天线，等效合成孔径为1.138m，测量范围在30m-3km。图1.1中国科学院电子学研究所研制的ASTRO系统图1.2中国科学院电子学研究所研制的ArcFMCWSAR系统图1.3安科院研制的S-SAR系统图1.4国防科技大学SFCWSAR系统图1.5北京理工大学雷达技术研究所研制的边坡监测雷达系统图1.6内蒙古方向图科技有限公司自主研发的微变监测雷达HSA系统
安科院研制的S-SAR系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]星载InSAR技术在地质灾害监测领域的应用[J]. 云烨,吕孝雷,付希凯,薛飞扬. 雷达学报. 2020(01)
[2]基于GM（1,1）-MC的大坝变形预测模型[J]. 李苗. 科技与创新. 2019(19)
[3]基于回归分析及卡尔曼滤波的闽赣断裂带垂直形变预测[J]. 邓健,张静,林志彬. 自然灾害学报. 2019(03)
[4]基于地基真实孔径雷达的边坡动态监测研究与应用[J]. 李兵权,李永生,姜文亮,蔡建伟,甘俊. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(07)
[5]基于Goldstein枝切法的InSAR干涉相位解缠方法研究进展[J]. 唐固城. 北京测绘. 2019(04)
[6]雷达信号处理软件健康管理设计[J]. 韩文俊,黎贺,刘凤. 现代雷达. 2019(03)
[7]地基差分干涉雷达发展现状及应用实例[J]. 曾涛,邓云开,胡程,田卫明. 雷达学报. 2019(01)
[8]地基双基地MIMO成像雷达空间分辨特性分析[J]. 王晶阳,田卫明,卢晓军,赵政,邓云开. 信号处理. 2018(11)
[9]基于动态数据驱动的地质灾害监测预警系统设计与实现[J]. 苏白燕,许强,黄健,梁繁. 成都理工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[10]人工神经网络方法（BP）在变形监测中的应用[J]. 孟磊,于庆锋,宋永超. 测绘与空间地理信息. 2018(07)
博士论文
[1]三峡库区水生态环境在线监测数据智能分析与应用研究[D]. 董建华.中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院) 2018
[2]基于动态PS的地基合成孔径雷达高精度形变测量技术研究[D]. 朱茂.北京理工大学 2016
硕士论文
[1]某型雷达控制与通讯系统软件化改造设计与实现[D]. 许辉.电子科技大学 2018
[2]地质灾害监测预警系统的设计与开发[D]. 刘超.西安工程大学 2017
[3]地基SAR形变监测系统多源图像匹配技术研究[D]. 王小廷.北京理工大学 2016
[4]地基雷达在桥梁微变形监测中的应用研究[D]. 金旭辉.东南大学 2015
[5]累加阶层线性模型的研究及应用[D]. 朱利亚.南京信息工程大学 2012
[6]地基SFCW SAR差分干涉测量技术研究[D]. 张祥.国防科学技术大学 2011
[7]BP算法的硬件实现研究[D]. 张妮.山东科技大学 2009
[8]地质灾害监测预警示范系统之滑坡远程监测子系统的研究[D]. 丁辰.清华大学 2004
本文编号：3547016
【文章来源】：重庆三峡学院重庆市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国科学院电子学研究所研制的
绪论7应用在矿区形变监测，获取了真实的边坡形变数据，通过与定标点全站仪数据比对，以及后期系统的完善，形变精度可达到0.1mm量级。国防科技大学张祥、杨俊刚等人对于SFCWSAR系统进行了深入的研究，如图1.4。通过建立雷达系统的观测模型，同时针对模型误差提出了一种以压缩感知为基础的改进算法，并从雷达系统的稳定性、数据获取的精确性、形变真值的解算等方面进行了详细分析，实现了对目标区域形变信息的动态测量，提高了该系统的测量精度。北京理工大学联合雷科防务从2012年开始从事边坡雷达系统的自主研究，如图1.5。他们的边坡雷达系统在全国各地展开了大量的实验，例如：北京、河北唐山、山西等地，并取得了大量的形变监测数据。在形变处理方面，对原始的研究方法进行了改进，采用动态PS点选择算法以及基于MAI方法的二维形变反演技术等，提高了形变的精度，而且测量的速度在3-10min/次，获得了优于0.1mm量级的形变测量结果。除此之外，近年来，北理工新研发的MIMO-SAR系统相继问世，该系统采用16*16的收发天线，等效合成孔径为1.138m，测量范围在30m-3km。图1.1中国科学院电子学研究所研制的ASTRO系统图1.2中国科学院电子学研究所研制的ArcFMCWSAR系统图1.3安科院研制的S-SAR系统图1.4国防科技大学SFCWSAR系统图1.5北京理工大学雷达技术研究所研制的边坡监测雷达系统图1.6内蒙古方向图科技有限公司自主研发的微变监测雷达HSA系统
安科院研制的S-SAR系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]星载InSAR技术在地质灾害监测领域的应用[J]. 云烨,吕孝雷,付希凯,薛飞扬. 雷达学报. 2020(01)
[2]基于GM（1,1）-MC的大坝变形预测模型[J]. 李苗. 科技与创新. 2019(19)
[3]基于回归分析及卡尔曼滤波的闽赣断裂带垂直形变预测[J]. 邓健,张静,林志彬. 自然灾害学报. 2019(03)
[4]基于地基真实孔径雷达的边坡动态监测研究与应用[J]. 李兵权,李永生,姜文亮,蔡建伟,甘俊. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(07)
[5]基于Goldstein枝切法的InSAR干涉相位解缠方法研究进展[J]. 唐固城. 北京测绘. 2019(04)
[6]雷达信号处理软件健康管理设计[J]. 韩文俊,黎贺,刘凤. 现代雷达. 2019(03)
[7]地基差分干涉雷达发展现状及应用实例[J]. 曾涛,邓云开,胡程,田卫明. 雷达学报. 2019(01)
[8]地基双基地MIMO成像雷达空间分辨特性分析[J]. 王晶阳,田卫明,卢晓军,赵政,邓云开. 信号处理. 2018(11)
[9]基于动态数据驱动的地质灾害监测预警系统设计与实现[J]. 苏白燕,许强,黄健,梁繁. 成都理工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[10]人工神经网络方法（BP）在变形监测中的应用[J]. 孟磊,于庆锋,宋永超. 测绘与空间地理信息. 2018(07)
博士论文
[1]三峡库区水生态环境在线监测数据智能分析与应用研究[D]. 董建华.中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院) 2018
[2]基于动态PS的地基合成孔径雷达高精度形变测量技术研究[D]. 朱茂.北京理工大学 2016
硕士论文
[1]某型雷达控制与通讯系统软件化改造设计与实现[D]. 许辉.电子科技大学 2018
[2]地质灾害监测预警系统的设计与开发[D]. 刘超.西安工程大学 2017
[3]地基SAR形变监测系统多源图像匹配技术研究[D]. 王小廷.北京理工大学 2016
[4]地基雷达在桥梁微变形监测中的应用研究[D]. 金旭辉.东南大学 2015
[5]累加阶层线性模型的研究及应用[D]. 朱利亚.南京信息工程大学 2012
[6]地基SFCW SAR差分干涉测量技术研究[D]. 张祥.国防科学技术大学 2011
[7]BP算法的硬件实现研究[D]. 张妮.山东科技大学 2009
[8]地质灾害监测预警示范系统之滑坡远程监测子系统的研究[D]. 丁辰.清华大学 2004
本文编号：3547016
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