GAMMA便攜式雷達干涉儀

特點UrsWEGMüLLER,CharlesWERNER,AndreasWIESMANN,andTazioSTROZZI,GammaRemoteSensingAGCH-3073Gümligen,Switzerlandwww.gamma-rs.ch主要內(nèi)容地基雷達的重要特性優(yōu)勢與弊端GPRI-II的改進計劃GPRI與其他地基雷達的比較內(nèi)容雷達成像測距范圍測角范圍掃描周期空間分辨率繪制形變圖生成DEM動態(tài)監(jiān)測相干性軟件機動性價格權(quán)限遠程操作GAMMA便攜式雷達干涉儀主要特點：FMCW真實孔徑雷達2個接收天線，有一定的基線距，可生成DEM0-4Km的觀測距離三腳架上旋轉(zhuǎn)掃描（相當廣闊的視角）一次成像時間時間<20min電池或者網(wǎng)絡(luò)供電便攜式GAMMA便攜式雷達干涉儀安裝在旋轉(zhuǎn)掃描儀的FM-CW雷達干涉儀，有一個發(fā)射天線和兩個接收天線空間基線（垂直基線）：15cm-1m頻率：17.2GHz波長：0.0174m傳輸帶寬B：200MHz天線長度L：2.06m扇形束天線：0.4deg.X45deg.傳輸功率：63mW監(jiān)測距離：0-4Km距離向分辨率(C/2B);0.75m方位向分辨率(*r/L)r=1Km時為8.5m位移模糊度：一個干涉條紋=8.71mm（LOS）位移靈敏度：<1mm一次成像時間：<20min便攜式GPRI成像FMCW真實孔徑雷達在三腳架上旋轉(zhuǎn)掃描成像距離向方位向現(xiàn)有的雷達成像系統(tǒng)：方位向分辨率合成孔徑雷達模式頻率：17.2Ghz滑軌長度L:2m方位向分辨率4m@1Km真實孔徑雷達模式1頻率：9.45GHz盤直徑：0.9m方位向分辨率：2deg4m@100m真實孔徑雷達模式2頻率：17.2GHz天線長度：2.1m方位向分辨率

8.47m@1Km(*r/2L)：0.2deg.(*r/L)：0.4deg.非傳統(tǒng)的成像原理地基合成孔徑雷達（GB-SAR，例如IDSIBIS-L）微波掃描儀（例如ReutechMSR200雷達）比較：GB-SAR沿著合成孔徑獲取數(shù)據(jù)（即滑軌）短時間掃描

高方位向分辨率秒分級得失相關(guān)（例如，源自植被），使得GB-SAR影像不能聚焦對于大天線，2D掃描需要快速掃描儀（

微波掃描儀相對來講，比較重，而且獲取數(shù)據(jù)慢）監(jiān)測距離對于GPRI，可達4Km采用GPRI也成功監(jiān)測了大于6Km的區(qū)域GPRI-II監(jiān)測距離將達到8KmGB-SAR：達到2-3Km（IDSIBIS-L）微波掃描儀：達到2.5Km（(ReutechMSR300雷達）比較：一個完全聚焦的天線波束對獲得從遠距離返回的回波是非常有優(yōu)勢的監(jiān)測角度GPRI可以360°掃描GPRI也可以非常小的角度掃描GPRI也可以靜態(tài)操作GB-SAR特點：方位向角度60°（IDSIBIS-L）微波掃描儀：360°是可能的比較：和微波掃描儀一樣，GPRI采用旋轉(zhuǎn)掃描儀?？梢垣@得全角度的覆蓋GB-SAR監(jiān)測角度限于60°，然而通過監(jiān)測角度大于90°，例如GPRI。對于<60°的區(qū)域，GB-SAR不能有效地操作監(jiān)測時間目前，GPRI掃描90°大約15min。（距離向采用4X過采樣），受天文數(shù)字掃描儀限制GPRI-II將采用更快的掃描儀；可以取得小于5min的掃描時間，采用連續(xù)旋轉(zhuǎn)，甚至可以獲得更短的掃描時間對于非?？斓男巫?，通過減小方位距離，采用GPRI也可以快速檢測到GB-SAR特點：5min（監(jiān)測距離1-2Km）微波掃描儀：？（需要執(zhí)行2D掃描）監(jiān)測時間比較：目前GPRI掃描時間（60°，采用2X過采樣，時間為5min），和GB-SAR相當與GB-SAR掃描時間相比，GPRI-II掃描時間更短通過選著距離向范圍，GPRI掃描時間也可以調(diào)整空間分辨率GPRI距離向分辨率：75cmGPRI角度向分辨率：0.4°GB-SAR距離向分辨率：75cm（IDSIBIS-L）GB-SAR角度向分辨率：0.2°（IDSIBIS-L）微波掃描角度向分辨率：低于其他系統(tǒng)是可能的比較：方位向分辨率，IBIS-L是GPRI的2倍GPRI和IBIS-L是一樣的位移圖像GPRI：采用Ku頻率帶，重復(fù)軌道干涉技術(shù)，從位移相位中估計出位移值，只能得到視線方向（LOS）的位移量。主要限制因素：信號失相關(guān)大氣延遲影響GB-SAR監(jiān)測精度：達到0.1mm（IDSIBIS-L）微波掃描儀：達到0.2mm（ReutechMSR300）比較：GPRI和IBIS-L采用相同的頻率和原理

具有相同的敏感度GPRI相干性稍高對所有的系統(tǒng)來講，大氣延遲誤差相當Gornergletscher位移圖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位移圖Diru

rockglacier,06/07.08.2009Grabengufer

rockglacier,05/06.08.2009生成DEMGPRI：兩個接受天線形成一個空間基線，允許獲得單次觀測的干涉圖像，用于生成DEM，基線長度調(diào)節(jié)相位敏感度主要限制因素:能見度限制信號失相關(guān)（信號噪聲，快速移動）高相位梯度造成解纏困難GB-SAR：只有通過調(diào)整設(shè)備獲得具有空間基線的重復(fù)觀測采用生成DEM（IDSIBIS-L）微波掃描儀：生成DEM和體積估計是非常重要的應(yīng)用（Reutech）Rhonegletscher,06.09.200710景濾波后干涉圖的均值圖像生成DEM比較：只有GPRI和微波掃描儀直接生成DEMDEM生成模塊也支持不同幾何結(jié)構(gòu)影像的轉(zhuǎn)化第二個接受天線（和接受原件）也可以作為第二個形變量估計（增加了系統(tǒng)的魯棒性）動態(tài)監(jiān)測什么意思呢？準連續(xù)觀察快速運動（例如，河流）建筑物震動/震蕩觀測GPRI可以以固定地高空間分辨率，無需方位向掃描操作GPRI支持準連續(xù)觀察快速運動GPRI-II將考慮建筑物震動/震蕩監(jiān)測GB-SARIDSIBIS支持動態(tài)監(jiān)測微波掃描儀只能對單點支持動態(tài)監(jiān)測GPRI角反射器試驗距離：285m動態(tài)監(jiān)測比較：IBIS-S支持動態(tài)監(jiān)測

好的支持是可能的（例如，軟件）IBIS-S采用小喇叭天線

低方位向分辨率，

主要/只適合線性目標（橋，塔）根據(jù)需要，GPRI也可以支持小角度范圍或動態(tài)運動監(jiān)測，結(jié)果可以顯示在2D圖像上。GPRI潛力和程序，仍需要進行評估相干性為什么相干性非常重要？（適用性，質(zhì)量）秒-分尺度相干性（成像時間之內(nèi)）重復(fù)觀測相干性（例如，15分鐘）日到年相干性（例如三個月重返）相干性比較：GPRI和IBIS-L采用相同頻率

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

距離大于1.5Km可能出現(xiàn)很多測量問題）2D掃描需要精確重定位天線來避免相干損失，重訪將不可預(yù)測？信號失相干在很多情況是非常嚴重的問題，采用長波長可能有所幫助，但是這樣意味著降低空間分辨率或者長天線/長滑軌（

軟件在困難情況下是非常重要的）大氣扭曲為什么大氣扭曲非常重要？（質(zhì)量）時間尺度的大氣路徑延遲是多變的秒-分尺度的大氣路徑延遲是多變的（成像時間之內(nèi)）重復(fù)觀測大氣路徑延遲是多變的（例如，15分鐘）日到年大氣路徑延遲是多變的（例如，3個月重訪）大氣扭曲比較：GPRI和IBIS-L采用類似的測量時間間隔和頻率

許多方面是相同的秒-分尺度路徑延遲變化造成相位沿著合成孔徑變化，這樣引起SAR影像失聚焦（

以GB_SAR為例，空間分辨率和相干性損失）GPRI和GB-SAR應(yīng)用類似的改正措施短測量時間允許獲得更多的圖像，這樣在大氣相位估計是有優(yōu)勢的。軟件為什么提供的軟件是非常重要的？簡單處理的案件是例外，一般情況下是具有挑戰(zhàn)性的，（低相干性，大氣影響，解纏，非線性運動）在更困難的情況下，該技術(shù)的適用性和得到成果的質(zhì)量都可能取決于軟件。處理軟件，軟件操作員也是非常重要的。軟件GAMMA軟件支持GPRI數(shù)據(jù)處理（

龐大的功能）我們不太了解IDS和Reutech的軟件。移動性GPRI才一個三腳架上操作GPRI通常在60分鐘之內(nèi)完成安裝GPRI可以采用直升飛機或者卡車運輸，也可以短距離移動。GPRI可以在高山環(huán)境下工作GPRI采用220V電壓（可以采用發(fā)電機）或者電池比較：所有的系統(tǒng)都聲稱有高的移動性（但是某種程度上有不同的意義）Reutech

公司的微波掃描儀安裝在皮卡車上或者類似的移動設(shè)備GB-SAR通常安裝在混泥土的頂部的滑軌上面權(quán)限GPRI在瑞士操作，有一個臨時許可（在意大利也有個臨時許可）IDS信息：作為短距設(shè)備，GB-SAR規(guī)格最近更新/將更新到包含17.1-17.3GHz波段必要條件：發(fā)射功率限制(+26dBm

e.i.r.p.)載波偵聽方案關(guān)于GPRI，我們需要核實究竟意味著什