基于导航反射信号的非接触式坡面形变测量方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113899302A(43)申请公布日2022.01.07(21)申请号202111164653.X(22)申请日2021.09.30(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学(72)发明人严颂华陈永谦(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人严彦(51)Int.Cl.G01B7/16(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称基于导航反射信号的非接触式坡面形变测量方法及系统(57)摘要本发明提供一种基于导航反射信号的非接触式测量形变的系统，包括直达天线、反射天线、北斗GEO卫星、北斗信号采集系统和软件数据处理模块，所述的软件数据处理模块，用于根据所述北斗信号采集系统采集到的导航信号与反射信号计算得到目标坡面形变，包括估测场景相关参数，持续采集GNSS导航数据，计算直达与反射信号相关和结果，提取反射信号载波相位信息，相位信息处理，构造等效入射角模型，反演坡面形变。本发明实现了在不接触坡面形变体的情况下，利用北斗GEO卫星的导航反射信号进行无源、连续、自动化、全天候且范围可选的坡面形变反演。CN113899302ACN113899302A权利要求书1/1页1.一种基于导航反射信号的非接触式测量形变的系统，其特征在于：包括直达天线、反射天线、北斗GEO卫星、北斗信号采集系统和软件数据处理模块；所述的直达天线为右旋天线，布置于目标测量坡面前方，波束朝向GEO卫星仰角方向以接收直达导航信号；所述的反射天线为左旋天线，布置于目标测量坡面前方且与直达天线距离较近的位置，波束朝向目标坡面以接收直达导航信号经由目标坡面反射的反射信号；所述的北斗GEO卫星为地球静止卫星，播发北斗B3I导航信号；所述的北斗信号采集系统为双通道射频前端，分别连接一个直达天线与一个反射天线，接收北斗B3I射频导航信号并下变频至中频信号；所述的软件数据处理模块，用于根据所述北斗信号采集系统采集到的导航信号与反射信号计算得到目标坡面形变。2.一种基于导航反射信号的非接触式测量形变的方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，估测场景相关参数，持续采集GNSS导航数据；步骤2，计算直达与反射信号相关和结果；步骤3，提取反射信号载波相位信息；步骤4，相位信息处理；步骤5，构造等效入射角模型；步骤6，反演坡面形变。3.根据权利要求2所述的一种基于导航反射信号的非接触式测量形变的方法，其特征在于：所述的步骤1中，估测目标坡面方位角与倾角，选择对应的GEO卫星，查表得卫星仰角及方位角。4.根据权利要求2所述的一种基于导航反射信号的非接触式测量形变的方法，其特征在于：所述的步骤2中，对采集的导航直达信号进行闭环跟踪处理，对采集的反射信号进行开环跟踪处理，得到直达信号与反射信号的相关累加和。5.根据权利要求2所述的一种基于导航反射信号的非接触式测量形变的方法，其特征在于：所述的步骤3中，从求出的相关累加和中提取距离信息，计算得到相关峰值位置的反射信号载波相位信息。6.根据权利要求2所述的一种基于导航反射信号的非接触式测量形变的方法，其特征在于：所述的步骤4中，从采集到的多组导航信号中提取出多组反射信号载波相位信息，寻找突变值，将突变值前后两组数据作差得到相位变化量。7.根据权利要求2所述的一种基于导航反射信号的非接触式测量形变的方法，其特征在于：所述的步骤5中，根据反射信号路径，构造等效入射角与所测场景相关参数的关系式，构造坡面法线方向形变量关于相位变化量及等效入射角的关系式。8.根据权利要求2所述的一种基于导航反射信号的非接触式测量形变的方法，其特征在于：所述的步骤6中，根据所测场景相关参数，计算得到等效入射角，利用所得等效入射角及相位变化量计算得到反演的坡面法线方向形变量。2CN113899302A说明书1/6页基于导航反射信号的非接触式坡面形变测量方法及系统技术领域[0001]本发明涉及电子、信息技术领域，尤其涉及一种基于导航反射信号的非接触式坡面形变测量技术方案。背景技术[0002]目前对于公路斜坡、山坡等的形变监测应用十分重要，但不同的形变监测方法依然存在着各自的优点与不足之处，以下列举了主要的形变监测方法及应用。[0003]传统的大地测量法利用测量仪器(如全站仪)测定滑坡体的表面形变(专利CN111945531A)，但需要耗费人力手动测量，不能满足对滑坡体进行连续监测和自动化监测的需求。激光扫描方法也可以提取形变信息(专利CN212569147U)，但对观测环境要求较高且精度随测量距离增加急剧降低，难以实现长时间、大范围的形变监测。[0004]有学者利用SAR卫星多景覆盖同一地区且雷达成像几何具有差异的影像的干涉测