GAMMA便携式雷达干涉仪

GAMMA便携式雷达干涉仪

特点UrsWEGMÜLLER,CharlesWERNER,AndreasWIESMANN,andTazioSTROZZI,GammaRemoteSensingAGCH-3073Gümligen,Switzerlandwww.gamma-rs.ch主要内容地基雷达的重要特性优势与弊端GPRI-II的改进计划GPRI与其他地基雷达的比较内容雷达成像测距范围测角范围扫描周期空间分辨率绘制形变图生成DEM动态监测相干性软件机动性价格权限远程操作GAMMA便携式雷达干涉仪主要特点：FMCW真实孔径雷达2个接收天线，有一定的基线距，可生成DEM0-4Km的观测距离三脚架上旋转扫描（相当广阔的视角）一次成像时间时间<20min电池或者网络供电便携式GAMMA便携式雷达干涉仪安装在旋转扫描仪的FM-CW雷达干涉仪，有一个发射天线和两个接收天线空间基线（垂直基线）：15cm-1m频率：17.2GHz波长：0.0174m传输带宽B：200MHz天线长度L：2.06m扇形束天线：0.4deg.X45deg.传输功率：63mW监测距离：0-4Km距离向分辨率(C/2B);0.75m方位向分辨率(*r/L)r=1Km时为8.5m位移模糊度：一个干涉条纹=8.71mm（LOS）位移灵敏度：<1mm一次成像时间：<20min便携式GPRI成像FMCW真实孔径雷达在三脚架上旋转扫描成像距离向方位向现有的雷达成像系统：方位向分辨率合成孔径雷达模式频率：17.2Ghz滑轨长度L:2m方位向分辨率4m@1Km真实孔径雷达模式1频率：9.45GHz盘直径：0.9m方位向分辨率：2deg4m@100m真实孔径雷达模式2频率：17.2GHz天线长度：2.1m方位向分辨率

8.47m@1Km(*r/2L)：0.2deg.(*r/L)：0.4deg.非传统的成像原理地基合成孔径雷达（GB-SAR，例如IDSIBIS-L）微波扫描仪（例如ReutechMSR200雷达）比较：GB-SAR沿着合成孔径获取数据（即滑轨）短时间扫描

高方位向分辨率秒分级得失相关（例如，源自植被），使得GB-SAR影像不能聚焦对于大天线，2D扫描需要快速扫描仪（

微波扫描仪相对来讲，比较重，而且获取数据慢）监测距离对于GPRI，可达4Km采用GPRI也成功监测了大于6Km的区域GPRI-II监测距离将达到8KmGB-SAR：达到2-3Km（IDSIBIS-L）微波扫描仪：达到2.5Km（(ReutechMSR300雷达）比较：一个完全聚焦的天线波束对获得从远距离返回的回波是非常有优势的监测角度GPRI可以360°扫描GPRI也可以非常小的角度扫描GPRI也可以静态操作GB-SAR特点：方位向角度60°（IDSIBIS-L）微波扫描仪：360°是可能的比较：和微波扫描仪一样，GPRI采用旋转扫描仪。可以获得全角度的覆盖GB-SAR监测角度限于60°，然而通过监测角度大于90°，例如GPRI。对于<60°的区域，GB-SAR不能有效地操作监测时间目前，GPRI扫描90°大约15min。（距离向采用4X过采样），受天文数字扫描仪限制GPRI-II将采用更快的扫描仪；可以取得小于5min的扫描时间，采用连续旋转，甚至可以获得更短的扫描时间对于非常快的形变，通过减小方位距离，采用GPRI也可以快速检测到GB-SAR特点：5min（监测距离1-2Km）微波扫描仪：？（需要执行2D扫描）监测时间比较：目前GPRI扫描时间（60°，采用2X过采样，时间为5min），和GB-SAR相当与GB-SAR扫描时间相比，GPRI-II扫描时间更短通过选着距离向范围，GPRI扫描时间也可以调整空间分辨率GPRI距离向分辨率：75cmGPRI角度向分辨率：0.4°GB-SAR距离向分辨率：75cm（IDSIBIS-L）GB-SAR角度向分辨率：0.2°（IDSIBIS-L）微波扫描角度向分辨率：低于其他系统是可能的比较：方位向分辨率，IBIS-L是GPRI的2倍GPRI和IBIS-L是一样的位移图像GPRI：采用Ku频率带，重复轨道干涉技术，从位移相位中估计出位移值，只能得到视线方向（LOS）的位移量。主要限制因素：信号失相关大气延迟影响GB-SAR监测精度：达到0.1mm（IDSIBIS-L）微波扫描仪：达到0.2mm（ReutechMSR300）比较：GPRI和IBIS-L采用相同的频率和原理

具有相同的敏感度GPRI相干性稍高对所有的系统来讲，大气延迟误差相当Gornergletscher位移图08-06-2122:2908-06-2203:32>5:0308-06-2204:2508-06-2209:30>5:0508-06-2212:2708-06-2217:18>4:5108-06-2220:0108-06-22300:28>4:2708-06-2222:5108-06-2303:43>4:5208-06-2303:1908-06-2307:41>4:2208-06-2421:3308-06-2502:36>5:0308-06-2503:0008-06-2507:47>4:47Gornergletscher位移图Diru

rockglacier,06/07.08.2009Grabengufer

rockglacier,05/06.08.2009生成DEMGPRI：两个接受天线形成一个空间基线，允许获得单次观测的干涉图像，用于生成DEM，基线长度调节相位敏感度主要限制因素:能见度限制信号失相关（信号噪声，快速移动）高相位梯度造成解缠困难GB-SAR：只有通过调整设备获得具有空间基线的重复观测采用生成DEM（IDSIBIS-L）微波扫描仪：生成DEM和体积估计是非常重要的应用（Reutech）Rhonegletscher,06.09.200710景滤波后干涉图的均值图像生成DEM比较：只有GPRI和微波扫描仪直接生成DEMDEM生成模块也支持不同几何结构影像的转化第二个接受天线（和接受原件）也可以作为第二个形变量估计（增加了系统的鲁棒性）动态监测什么意思呢？准连续观察快速运动（例如，河流）建筑物震动/震荡观测GPRI可以以固定地高空间分辨率，无需方位向扫描操作GPRI支持准连续观察快速运动GPRI-II将考虑建筑物震动/震荡监测GB-SARIDSIBIS支持动态监测微波扫描仪只能对单点支持动态监测GPRI角反射器试验距离：285m动态监测比较：IBIS-S支持动态监测

好的支持是可能的（例如，软件）IBIS-S采用小喇叭天线

低方位向分辨率，

主要/只适合线性目标（桥，塔）根据需要，GPRI也可以支持小角度范围或动态运动监测，结果可以显示在2D图像上。GPRI潜力和程序，仍需要进行评估相干性为什么相干性非常重要？（适用性，质量）秒-分尺度相干性（成像时间之内）重复观测相干性（例如，15分钟）日到年相干性（例如三个月重返）相干性比较：GPRI和IBIS-L采用相同频率

许多相干方面是相同的秒-分尺度失相干（例如，来自植被）造成GB-SAR影像失聚焦（

距离大于1.5Km可能出现很多测量问题）2D扫描需要精确重定位天线来避免相干损失，重访将不可预测？信号失相干在很多情况是非常严重的问题，采用长波长可能有所帮助，但是这样意味着降低空间分辨率或者长天线/长滑轨（

软件在困难情况下是非常重要的）大气扭曲为什么大气扭曲非常重要？（质量）时间尺度的大气路径延迟是多变的秒-分尺度的大气路径延迟是多变的（成像时间之内）重复观测大气路径延迟是多变的（例如，15分钟）日到年大气路径延迟是多变的（例如，3个月重访）大气扭曲比较：GPRI和IBIS-L采用类似的测量时间间隔和频率

许多方面是相同的秒-分尺度路径延迟变化造成相位沿着合成孔径变化，这样引起SAR影像失聚焦（

以GB_SAR为例，空间分辨率和相干性损失）GPRI和GB-SAR应用类似的改正措施短测量时间允许获得更多的图像，这样在大气相位估计是有优势的。软件为什么提供的软件是非常重要的？简单处理的案件是例外，一般情况下是具有挑战性的，（低相干性，大气影响，解缠，非线性运动）在更困难的情况下，该技术的适用性和得到成果的质量都可能取决于软件。处理软件，软件操作员也是非常重要的。软件GAMMA软件支持GPRI数据处理（

庞大的功能）我们不太了解IDS和Reutech的软件。移动性GPRI才一个三脚架上操作GPRI通常在60分钟之内完成安装GPRI可以采用直升飞机或者卡车运输，也可以短距离移动。GPRI可以在高山环境下工作GPRI采用220V电压（可以采用发电机）或者电池比较：所有的系统都声称有高的移动性（但是某种程度上有不同的意义）Reutech

公司的微波扫描仪安装在皮卡车上或者类似的移动设备GB-SAR通常安装在混泥土的顶部的滑轨上面权限GPRI在瑞士操作，有一个临时许可（在意大利也有个临时许可）IDS信息：作为短距设备，GB-SAR规格最近更新/将更新到包含17.1-17.3GHz波段必要条件：发射功率限制(+26dBm

e.i.r.p.)载波侦听方案关于GPRI，我们需要核实究竟意味着什