IBIS-L是一種基于微波干涉技術的高級遠程監(jiān)測系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,它將步進頻率連續(xù)波技術(SF-CW),干涉測量技術(Interferometric Surver)和合成孔徑雷達技術(Synthetic Aperture Radar)相結(jié)合,能夠廣泛應用于大壩壩體,山體,地表,建筑,和橋梁等微小位移變化的監(jiān)測。
該系統(tǒng)是意大利IDS公司和佛羅倫薩大學經(jīng)過6年合作研發(fā)的結(jié)果,它能夠?qū)δ繕宋锾峁┻B續(xù),全面的監(jiān)測。IBIS-L可對大壩,邊坡,建筑物等易發(fā)生微小位移變化的物體進行精確的監(jiān)測,得到被測物每部分的位移變化量,分析水庫變形機理和變形特征,評價地質(zhì)災害。此外,通過該設備能夠及時對各種危險區(qū)域做出災害預報,極大的減少或避免災害對人民生命財產(chǎn)造成的損失。
遙測距離可達4公里,無需再目標區(qū)域安裝傳感器,無需靠近或進入目標物
測量精度達0.1mm
對波束覆蓋范圍內(nèi)的區(qū)域同時監(jiān)測(可達數(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
在所有天氣(如下雨,刮風,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,實時監(jiān)測,通過解析單個像素的信息,可以得到局部的位移量,全自動24小時連續(xù)監(jiān)測,可遙控測量,無需操作人員在現(xiàn)場守候
數(shù)據(jù)采集時間短,可以達到每5分鐘采樣衣次
設備運輸和安裝簡單方便,操作自動化程度高 ,控制和處理軟件功能強大
當測量危險區(qū)域時,實時做出災害預警,可輕松完成大面積或不易進入目標的遠程監(jiān)測
工作原理:
IBIS-L系統(tǒng)主要是通過干涉測量對目標物的位移情況進行監(jiān)測。在該系統(tǒng)中。三項重要的技術保證了IBIS-S所進行的高精度,大范圍,遠距離的位移監(jiān)測,它們是干涉測量技術(Interferometric Survey),步進頻率連續(xù)波(Stepped Frequency-Continous Wave),和合成孔徑雷達技術(Synthetic Aperture Radar)。
干涉測量技術(Interferometric Survey)
干涉測量技術目前是一項非常成熟的測量技術,主要保證對目標物的唯一變化情況進行精確測量,該技術主要是通過雷達反射波的相位差異而進行的。。如下圖,經(jīng)過雷達的第一次發(fā)射和接受雷達波,確定了目標物所在的位置和相位信息;再經(jīng)過一次發(fā)射和接受雷達波,確定第二個位置和相位信息,通過其相位差異確定精確的位移變化。理論上最小可識別的位移變化為0.000154mm(如下圖中公式所示,d為測量出的位移,λ為電磁波的波長,j2- j1為相位差),這個精度完全能夠滿足在橋梁,建筑,高塔,邊坡等行業(yè)的需求
步進頻率連續(xù)波(Stepped Frequency-Continous Ware)
步進頻率連續(xù)波技術是系統(tǒng)以不同的頻率在Tsweep時間內(nèi)發(fā)射出一組電磁波,通過這項技術可以保證電磁波的長距離傳輸。步進頻率連續(xù)波技術還為雷達提供了很高的距離向分辨率,雷達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。這就意味著在雷達的監(jiān)測區(qū)域內(nèi),沿徑向每0.5米被分割為一個單元。
合成孔徑雷達技術(Synthetic ApertureRadar)
合成孔徑雷達技術最早由NASA應用于對火星,月球表面的觀測,是近年來迅速發(fā)展起來的一項新的空間對地觀測技術,它是利用合成孔徑雷達的相位信息提取地表的三維和高程變化信息。該技術可以獲取大范圍,高精度,高可靠性(全天候,全天時)的地表變化信息。利用SAR技術,在天線沿軌道線性掃描時,相當于增大了天線的孔徑,為系統(tǒng)提供較高的角度向分4.5mard。
雷達具有了距離向分辨率和角度向分辨率之后,能夠?qū)⑦@個監(jiān)測區(qū)域分割成很多的單元,采集每一個單元的位移信息,在將所有的信息結(jié)合起來。距離向以0.5米為一單元進行分割,角度向以4.5mard為一個單元進行分割。雷達最大的監(jiān)測區(qū)域可達7平方公里,最大的分割單元數(shù)量可達200,000個。