IBIS-L是一种基于微波干涉技术的高级远程监测系统。在该系统中,它将步进频率连续波技术(SF-CW),干涉测量技术(Interferometric Surver)和合成孔径雷达技术(Synthetic Aperture Radar)相结合,能够广泛应用于大坝坝体,山体,地表,建筑,和桥梁等微小位移变化的监测。
该系统是意大利IDS公司和佛罗伦萨大学经过6年合作研发的结果,它能够对目标物提供连续,全面的监测。IBIS-L可对大坝,边坡,建筑物等易发生微小位移变化的物体进行精确的监测,得到被测物每部分的位移变化量,分析水库变形机理和变形特征,评价地质灾害。此外,通过该设备能够及时对各种危险区域做出灾害预报,极大的减少或避免灾害对人民生命财产造成的损失。
遥测距离可达4公里,无需再目标区域安装传感器,无需靠近或进入目标物
测量精度达0.1mm
对波束覆盖范围内的区域同时监测(可达数平方公里),与GPS,全站仪等相比具有连续的空间覆盖优势
在所有天气(如下雨,刮风,大雾等)天气条件下都能够提供连续的数据采集
直接,实时监测,通过解析单个像素的信息,可以得到局部的位移量,全自动24小时连续监测,可遥控测量,无需操作人员在现场守候
数据采集时间短,可以达到每5分钟采样衣次
设备运输和安装简单方便,操作自动化程度高 ,控制和处理软件功能强大
当测量危险区域时,实时做出灾害预警,可轻松完成大面积或不易进入目标的远程监测
工作原理:
IBIS-L系统主要是通过干涉测量对目标物的位移情况进行监测。在该系统中。三项重要的技术保证了IBIS-S所进行的高精度,大范围,远距离的位移监测,它们是干涉测量技术(Interferometric Survey),步进频率连续波(Stepped Frequency-Continous Wave),和合成孔径雷达技术(Synthetic Aperture Radar)。
干涉测量技术(Interferometric Survey)
干涉测量技术目前是一项非常成熟的测量技术,主要保证对目标物的唯一变化情况进行精确测量,该技术主要是通过雷达反射波的相位差异而进行的。。如下图,经过雷达的第一次发射和接受雷达波,确定了目标物所在的位置和相位信息;再经过一次发射和接受雷达波,确定第二个位置和相位信息,通过其相位差异确定精确的位移变化。理论上最小可识别的位移变化为0.000154mm(如下图中公式所示,d为测量出的位移,λ为电磁波的波长,j2- j1为相位差),这个精度完全能够满足在桥梁,建筑,高塔,边坡等行业的需求
步进频率连续波(Stepped Frequency-Continous Ware)
步进频率连续波技术是系统以不同的频率在Tsweep时间内发射出一组电磁波,通过这项技术可以保证电磁波的长距离传输。步进频率连续波技术还为雷达提供了很高的距离向分辨率,雷达能够提供的频率带宽最大为3 x 108,通过△r=C/2B得到的距离向分辨率△r为0.5米。这就意味着在雷达的监测区域内,沿径向每0.5米被分割为一个单元。
合成孔径雷达技术(Synthetic ApertureRadar)
合成孔径雷达技术最早由NASA应用于对火星,月球表面的观测,是近年来迅速发展起来的一项新的空间对地观测技术,它是利用合成孔径雷达的相位信息提取地表的三维和高程变化信息。该技术可以获取大范围,高精度,高可靠性(全天候,全天时)的地表变化信息。利用SAR技术,在天线沿轨道线性扫描时,相当于增大了天线的孔径,为系统提供较高的角度向分4.5mard。
雷达具有了距离向分辨率和角度向分辨率之后,能够将这个监测区域分割成很多的单元,采集每一个单元的位移信息,在将所有的信息结合起来。距离向以0.5米为一单元进行分割,角度向以4.5mard为一个单元进行分割。雷达最大的监测区域可达7平方公里,最大的分割单元数量可达200,000个。