本文關(guān)鍵詞：微位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究　出處：《電子科技大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：微位移監(jiān)測(cè)對(duì)山體滑坡等自然地質(zhì)災(zāi)害或是大型建筑物的安全監(jiān)測(cè)有著十分重要的意義。與傳統(tǒng)測(cè)量方式相比,合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)(InSAR)具有低成本、高精度、全天候?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)程連續(xù)監(jiān)測(cè)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。對(duì)于局部區(qū)域的形變監(jiān)測(cè),地基D-InSAR技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。本文的主要工作圍繞地基D-InSAR中使用的合成孔徑技術(shù)、差分干涉測(cè)量技術(shù)與寬帶線性調(diào)頻連續(xù)波三大關(guān)鍵技術(shù)展開,重點(diǎn)對(duì)地基D-InSAR進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。首先圍繞局部目標(biāo)區(qū)域微位移特點(diǎn),研究建立了地基D-InSAR監(jiān)測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)模型,推導(dǎo)了地基D-InSAR測(cè)量形變流程,詳細(xì)分析了影響測(cè)量的因素,包括相干源與真值解算誤差。然后針對(duì)如何提高地基D-InSAR系統(tǒng)距離分辨率,研究了寬帶線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)技術(shù)。并針對(duì)采用寬帶LFMCW體制的地基D-InSAR系統(tǒng),研究推導(dǎo)了將發(fā)射信號(hào)作為參考信號(hào)的改進(jìn)頻率變標(biāo)(FS)成像算法。接著針對(duì)微位移檢測(cè)方法,為了提高系統(tǒng)的測(cè)量精度,本文對(duì)地基D-InSAR監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的干涉條紋、圖像配準(zhǔn)、圖像噪聲及濾波方法進(jìn)行了研究。其中,重點(diǎn)研究了相位解纏繞算法,從運(yùn)行時(shí)間與精度兩個(gè)面對(duì)枝切法、質(zhì)量引導(dǎo)法與等權(quán)最小二乘法進(jìn)行仿真比較,選擇枝切法作為本文地基D-InSAR系統(tǒng)的主要解纏繞方法。最后本文根據(jù)理論研究成果,設(shè)計(jì)了一套基于寬帶LFMCW的地基D-InSAR監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其監(jiān)測(cè)范圍為100m到4000m,采用了調(diào)頻帶寬500MHz、載頻10GHz的線性調(diào)頻連續(xù)波。該設(shè)計(jì)中,信號(hào)處理板利用單片AD9240進(jìn)行5MHz的高精度采樣,利用單片Xilinx-XC7VX690T-FPGA進(jìn)行高速成像。本文給出了板卡功能框圖及信號(hào)處理流程,并利用MATLAB平臺(tái)對(duì)參數(shù)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,證明了測(cè)量精度可達(dá)1mm。系統(tǒng)擁有精度高、功耗低、成本低與可實(shí)現(xiàn)性高等特點(diǎn)。
[Abstract]:Micro-displacement monitoring is of great significance to the safety monitoring of natural geological hazards such as landslides or large buildings. Synthetic Aperture Radar Interferometry (InSAR) has the unique advantages of low cost, high precision, real-time remote continuous monitoring around the clock, and can be used to monitor deformation in local areas. The ground-based D-InSAR technology has a wide application prospect. The main work of this paper focuses on the synthetic aperture technology used in ground-based D-InSAR. Differential interferometry and wideband LFM continuous wave are the three key technologies. The system design and simulation of ground-based D-InSAR are emphasized. Firstly, the characteristics of micro-displacement in local target region are discussed. The observation model of ground-based D-InSAR monitoring system is established, the deformation flow of ground D-InSAR measurement is deduced, and the factors affecting the measurement are analyzed in detail. The error between coherent source and true value is included. Then, how to improve the range resolution of ground-based D-InSAR system is discussed. The broadband LFM continuous wave (LFMCW) technology is studied, and the ground-based D-InSAR system using wideband LFMCW system is studied. The improved FS-based imaging algorithm which takes the transmitted signal as the reference signal is studied and deduced. Then, aiming at the micro-displacement detection method, the measurement accuracy of the system is improved. In this paper, interference fringes, image registration, image noise and filtering methods of ground-based D-InSAR monitoring system are studied. The operation time and accuracy of the two face branch cutting method, quality guidance method and equal weight least square method were simulated and compared. The branch tangent method is chosen as the main unwinding method of the ground-based D-InSAR system. Finally, according to the theoretical research results. A ground-based D-InSAR monitoring system based on wideband LFMCW is designed. Its monitoring range is 100m to 4000m, and the frequency modulation bandwidth is 500MHz. In this design, the signal processing board uses a single chip AD9240 to carry out high precision sampling at 5MHz. In this paper, the function block diagram of the board and the signal processing flow are given. The simulation of parameter design and system design based on MATLAB platform proves that the measurement precision can reach 1 mm. the system has the characteristics of high precision, low power consumption, low cost and high realizability.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH822;TP274

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本文編號(hào)：1404174