一種GNSS-DInSAR技術(shù)集成的角反射裝置的制造方法
【專利摘要】一種GNSS?DInSAR技術(shù)集成的角反射裝置，屬于礦山地表形變監(jiān)測(cè)的角反射裝置。該角反射裝置由基座、旋轉(zhuǎn)抬升裝置、對(duì)中桿和角反射器四部分組成；利用GNSS技術(shù)獲取角反射器頂點(diǎn)三維坐標(biāo)，一方面可驗(yàn)證DInSAR技術(shù)的形變監(jiān)測(cè)精度，另一方面可將已知精確空間位置的角反射器用于優(yōu)化和提高地理編碼精度，同時(shí)也可用作相位解纏參考點(diǎn)和干涉像對(duì)基線優(yōu)化，作為GNSS技術(shù)和DInSAR技術(shù)的聯(lián)系紐帶，實(shí)現(xiàn)GNSS與DInSAR技術(shù)的有效集成。優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，占地空間小，安裝方便，縮短了野外角反射裝置的安裝時(shí)間。(2)角反射裝置俯仰角調(diào)整由角度測(cè)量轉(zhuǎn)換為距離測(cè)量，提高了安裝精度。(3)實(shí)現(xiàn)GNSS和角反射裝置的集成，GNSS所測(cè)坐標(biāo)即為角反射裝置頂點(diǎn)的坐標(biāo)，提高GNSS作業(yè)效率。
【專利說(shuō)明】
一種GNSS-DI nSAR技術(shù)集成的角反射裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種礦山地表形變監(jiān)測(cè)的角反射裝置，特別是一種GNSS-DInSAR技術(shù)集成的角反射裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種新興的對(duì)地觀測(cè)工具，差分合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)(DInSAR)在地面沉降監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮了愈來(lái)愈明顯的作用，其觀測(cè)范圍大、空間分辨率高、無(wú)接觸式測(cè)量以及全天時(shí)、全天候的特點(diǎn)，大大彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量手段的不足。然而，由于受時(shí)空失相干、大氣延遲效應(yīng)等因素的影響，DInSAR技術(shù)的應(yīng)用受到很大限制。為了克服研究區(qū)高相干點(diǎn)目標(biāo)較少的不利因素，原本用于SAR影像輻射定標(biāo)的人工角反射器逐漸被用于地表形變監(jiān)測(cè)中，并衍生出一套基于角反射器的CR-1nSAR技術(shù)。
[0003]人工角反射器是利用導(dǎo)電性能和導(dǎo)磁性能良好且電容率大的金屬材料做成幾何形狀規(guī)則、表面為實(shí)體或網(wǎng)狀的一種點(diǎn)狀人工地物目標(biāo)，目前常用的角反射器為三角錐形三面角反射器(下文簡(jiǎn)稱角反射器)?，F(xiàn)有的角反射器設(shè)計(jì)案例仍存在需進(jìn)一步改進(jìn)的地方:(I)無(wú)法對(duì)角反射器的空間位置進(jìn)行準(zhǔn)確實(shí)時(shí)定位；(2)為了使得角反射器可自由旋轉(zhuǎn)并調(diào)整俯仰角以便接收任意SAR衛(wèi)星平臺(tái)發(fā)射的微波信號(hào)，現(xiàn)有角反射器底座結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，底座引起的附加角反射器效益容易干擾實(shí)體角反射器對(duì)雷達(dá)信號(hào)的反射，從而影響角反射器在SAR影像上的精確識(shí)別；(3)角反射器在安裝時(shí)需要根據(jù)SAR影像入射角調(diào)整其俯仰角，使得雷達(dá)信號(hào)的入射方向與角反射器的法線方向重合，達(dá)到角反射器的最大散射界面。現(xiàn)有的角反射器俯仰角調(diào)整一般是通過(guò)不斷抬升角反射器和量角尺測(cè)量的方式，過(guò)程比較繁瑣，且量角尺測(cè)角的精度一般為1.5°左右，角反射器俯仰角調(diào)整的精度無(wú)法保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是要提供一種GNSS-DInSAR技術(shù)集成的角反射裝置，該角反射裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，便于利用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)接收機(jī)對(duì)角反射器進(jìn)行準(zhǔn)確實(shí)時(shí)定位。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:該角反射裝置由基座、旋轉(zhuǎn)抬升裝置、對(duì)中桿和角反射器四部分組成；
[0006]所述的基座由標(biāo)石、固定桿和固定桿加強(qiáng)筋組成，在埋設(shè)標(biāo)石時(shí)，需將固定桿鉛垂埋入標(biāo)石中，并在固定桿底端焊接加強(qiáng)筋；
[0007]所述的旋轉(zhuǎn)抬升裝置通過(guò)上下緊固螺母6以螺旋的方式固定在固定桿上，旋轉(zhuǎn)抬升裝置能夠在固定桿自由旋轉(zhuǎn);旋轉(zhuǎn)抬升裝置包括旋轉(zhuǎn)螺套、下水平支撐連桿、后水平支撐連桿、后伸縮螺套、下伸縮螺套、下垂直支撐連桿、傾斜支撐連桿;在旋轉(zhuǎn)螺套上連接有二個(gè)下水平支撐連桿和一個(gè)后水平支撐連桿，在二個(gè)下水平支撐連桿上均順序連接有下伸縮螺套和下垂直支撐連桿;在后水平支撐連桿上順序連接有后伸縮螺套和傾斜支撐連桿；
[0008]所述的角反射器由三塊鋁合金板拼裝而成，每塊鋁板均為等腰直角三角形，通過(guò)三個(gè)支桿與旋轉(zhuǎn)螺套連接;包括:后部連接錨點(diǎn)和角反射器底面連接錨點(diǎn)；后部連接錨點(diǎn)連接在傾斜支撐連桿頂端;角反射器底面連接錨點(diǎn)連接在下垂直支撐連桿的頂端；
[0009 ]所述的對(duì)中桿包括萬(wàn)向節(jié)和GNSS接收機(jī)的銷點(diǎn);對(duì)中桿通過(guò)底端的萬(wàn)向節(jié)與固定桿連接，萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與角反射器的頂點(diǎn)一致，在實(shí)施GNSS測(cè)量時(shí)可將對(duì)中桿調(diào)整至鉛垂?fàn)顟B(tài)并固定，有效提高野外GNSS測(cè)量的作業(yè)效率;對(duì)中桿的頂端預(yù)留安裝GNSS接收機(jī)的錨點(diǎn)。
[0010]有益效果:由于采用了上述方案，利用GNSS技術(shù)獲取角反射器頂點(diǎn)三維坐標(biāo)，一方面可驗(yàn)證DInSAR技術(shù)的形變監(jiān)測(cè)精度，另一方面可將已知精確空間位置的角反射器用于優(yōu)化和提高地理編碼精度，同時(shí)也可用作相位解纏參考點(diǎn)和干涉像對(duì)基線優(yōu)化，作為GNSS技術(shù)和DInSAR技術(shù)的聯(lián)系紐帶，實(shí)現(xiàn)GNSS與DInSAR技術(shù)的有效集成。
[0011]對(duì)于要求同時(shí)獲取多顆衛(wèi)星及升降軌道SAR數(shù)據(jù)的情形，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)將多個(gè)角反射器安裝在固定桿上，且每個(gè)都可自由調(diào)整方位角和俯仰角，在基座得到綜合利用的同時(shí)，節(jié)約了角反射裝置占地空間，極大地降低由角反射裝置安裝引起的占地補(bǔ)償費(fèi)用。
[0012]優(yōu)點(diǎn):
[0013](I)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，占地空間小，安裝方便，縮短了野外角反射裝置的安裝時(shí)間。
[0014](2)角反射裝置俯仰角調(diào)整由角度測(cè)量轉(zhuǎn)換為距離測(cè)量，提高了安裝精度。
[0015](3)實(shí)現(xiàn)GNSS和角反射裝置的集成，GNSS所測(cè)坐標(biāo)即為角反射裝置頂點(diǎn)的坐標(biāo)，提高了野外GNSS測(cè)量的作業(yè)效率。
【附圖說(shuō)明】
:
[0016]附圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖中，1、標(biāo)石;2、固定桿;3、旋轉(zhuǎn)螺套;4、下水平支撐連桿;5、后水平支撐連桿;6、上下緊固螺母;7、后伸縮螺套;8、下伸縮螺套;9、下垂直支撐連桿;10、傾斜支撐連桿；11、角反射器后部連接錨點(diǎn)；12、角反射器底面連接錨點(diǎn)；13、角反射器；14、對(duì)中桿；15、萬(wàn)向節(jié)；
16、GNSS接收機(jī)安裝錨點(diǎn)；17、固定桿加強(qiáng)筋。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1:全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)及差分合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)(DInSAR)集成監(jiān)測(cè)礦山地表形變的角反射裝置。
[0019]該角反射裝置由基座、旋轉(zhuǎn)抬升裝置、對(duì)中桿和角反射器四部分組成；
[0020]所述的基座由標(biāo)石1、固定桿2和固定桿加強(qiáng)筋17組成，為了保證本發(fā)明最終的安裝效果，在埋設(shè)標(biāo)石時(shí)，需將固定桿2鉛垂埋入標(biāo)石I中，并在固定桿底端焊接加強(qiáng)筋17，增強(qiáng)固定桿2與標(biāo)石I的粘結(jié)力，提尚基座的整體強(qiáng)度；
[0021]所述的旋轉(zhuǎn)抬升裝置通過(guò)上下緊固螺母6以螺旋的方式固定在固定桿2上，旋轉(zhuǎn)抬升裝置能夠在固定桿2自由旋轉(zhuǎn);旋轉(zhuǎn)抬升裝置包括旋轉(zhuǎn)螺套3、下水平支撐連桿4、后水平支撐連桿5、后伸縮螺套7、下伸縮螺套8、下垂直支撐連桿9、傾斜支撐連桿10;在旋轉(zhuǎn)螺套3上連接有二個(gè)下水平支撐連桿4和一個(gè)后水平支撐連桿5，在二個(gè)下水平支撐連桿4上均順序連接有下伸縮螺套8和下垂直支撐連桿9;在后水平支撐連桿5上順序連接有后伸縮螺套7和傾斜支撐連桿10;根據(jù)SAR衛(wèi)星影像入射角，計(jì)算角反射器需要抬升的角度，進(jìn)而計(jì)算出下水平支撐連桿4、后水平支撐連桿5、下垂直支撐連桿9和傾斜支撐連桿10需調(diào)整的長(zhǎng)度，利用后伸縮螺套7、下伸縮螺套8進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)角反射器俯仰角由角度測(cè)量到距離測(cè)量的轉(zhuǎn)換；
[0022]所述的角反射器13由三塊鋁合金板拼裝而成，每塊鋁板均為等腰直角三角形，通過(guò)三個(gè)支桿與旋轉(zhuǎn)螺套3連接;包括:后部連接錨點(diǎn)11和角反射器底面連接錨點(diǎn)12;后部連接錨點(diǎn)11連接在傾斜支撐連桿10頂端；角反射器底面連接錨點(diǎn)12連接在下垂直支撐連桿9的頂端；
[0023 ]所述的對(duì)中桿14包括萬(wàn)向節(jié)15和GNSS接收機(jī)的錨點(diǎn)16;對(duì)中桿14通過(guò)底端的萬(wàn)向節(jié)15與固定桿2連接，萬(wàn)向節(jié)15的旋轉(zhuǎn)中心與角反射器13的頂點(diǎn)一致，在實(shí)施GNSS測(cè)量時(shí)通過(guò)對(duì)萬(wàn)向節(jié)15的調(diào)整將對(duì)中桿14調(diào)整至鉛垂?fàn)顟B(tài)并固定，提高野外GNSS測(cè)量的作業(yè)效率；對(duì)中桿14的頂端預(yù)留安裝GNSS接收機(jī)的錨點(diǎn)16。
[0024]所述的基座為一個(gè)高600mm、下底面邊長(zhǎng)400mm、上底面邊長(zhǎng)200mm的四棱臺(tái)形狀的標(biāo)石，利用混凝土澆灌而成，并植入一根圓鋼，整體埋入土中，圓鋼出露地表的長(zhǎng)度為可根據(jù)需要設(shè)定，用于固定旋轉(zhuǎn)抬升裝置和角反射器，標(biāo)石高度和埋設(shè)深度可根據(jù)當(dāng)?shù)貎鐾辽疃冗M(jìn)行調(diào)整;旋轉(zhuǎn)抬升裝置包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)螺套和上下兩個(gè)緊固螺母，均通過(guò)螺旋的方式固定在圓鋼上，其中旋轉(zhuǎn)螺套的螺旋進(jìn)程為1-2個(gè)螺距，其在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中即可實(shí)現(xiàn)角反射器在水平面0-360°自由旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到調(diào)整角反射器底邊方位角的目的，調(diào)整完成后利用上下兩個(gè)緊固螺母對(duì)其固定;抬升裝置由三套可伸縮的支撐連桿組成，均通過(guò)水平支撐桿固定在旋轉(zhuǎn)螺套上，并可隨著旋轉(zhuǎn)螺套一起轉(zhuǎn)動(dòng);位于角反射器下方的兩套支撐連桿，均由一根水平支撐桿和一根與水平面垂直的支撐桿組成，垂直連桿與角反射器在其底面鉸接，由于水平支撐桿和垂直支撐桿均可伸縮調(diào)整其長(zhǎng)度，因此在角反射器抬升的過(guò)程中，可以保證垂直支撐桿始終與水平面垂直，根據(jù)角反射器的尺寸，可計(jì)算得到鉸接點(diǎn)到角反射器頂點(diǎn)的長(zhǎng)度，在抬升角反射器到某一角度α的時(shí)候，即可計(jì)算得到垂直連桿需要調(diào)整的整體長(zhǎng)度L，從而實(shí)現(xiàn)角反射器俯仰角調(diào)整從角度測(cè)量到距離測(cè)量的轉(zhuǎn)換，極大地提高角反射器的安裝精度;位于角反射器后方的支撐連桿由方形水平支撐桿和一根傾斜支撐桿組成，二者均可通過(guò)伸縮螺套調(diào)整其長(zhǎng)度，保證支撐連桿始終可以與角反射器在同一位置鉸接并起到固定角反射器的作用;考慮到固定桿頂部、對(duì)中桿在角反射器俯仰角較小時(shí)與角反射器相互間的影響，當(dāng)角反射器俯仰角α<0°時(shí)，位于角反射器后面的傾斜支撐連桿設(shè)計(jì)為叉形形狀，以方便對(duì)中桿的安裝，并可伸縮調(diào)整其長(zhǎng)度；當(dāng)俯仰角α>0°時(shí)，傾斜支撐連桿設(shè)計(jì)為圓柱形。GNSS對(duì)中桿在定期測(cè)量角反射器空間位置時(shí)使用?？紤]到對(duì)中桿在角反射器俯仰角較小時(shí)與角反射器相互間的影響，對(duì)中桿設(shè)計(jì)為四分之一圓柱形，底端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與固定桿頂部連接，對(duì)中桿頂端預(yù)留有安裝GNSS接收機(jī)的螺旋凸起。位于最上方的角反射器由三塊鋁合金板拼裝而成，每塊鋁板均為等腰直角三角形，角反射器通過(guò)三個(gè)支桿與旋轉(zhuǎn)螺套連接，可同步旋轉(zhuǎn)，通過(guò)三個(gè)支撐連桿的距離調(diào)節(jié)，可將角反射器抬升或降落到指定角度；在角反射器頂點(diǎn)及周邊位置留有圓孔，用于泄水、排沙，防止冬季降水結(jié)冰及雜物堆積引起的角反射器散射截面降低。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種GNSS-DInSAR技術(shù)集成的角反射裝置，其特征是:該角反射裝置由基座、旋轉(zhuǎn)抬升裝置、對(duì)中桿和角反射器四部分組成； 所述的基座由標(biāo)石(I)、固定桿(2)和固定桿加強(qiáng)筋(17)組成，在埋設(shè)標(biāo)石時(shí)，需將固定桿(2)鉛垂埋入標(biāo)石(I)中，并在固定桿底端焊接加強(qiáng)筋(17); 所述的旋轉(zhuǎn)抬升裝置通過(guò)上下緊固螺母(6)以螺旋的方式固定在固定桿(2)上，旋轉(zhuǎn)抬升裝置能夠在固定桿(2)自由旋轉(zhuǎn);旋轉(zhuǎn)抬升裝置包括旋轉(zhuǎn)螺套(3)、下水平支撐連桿(4)、后水平支撐連桿(5)、后伸縮螺套(7)、下伸縮螺套(8)、下垂直支撐連桿(9)、傾斜支撐連桿(10);在旋轉(zhuǎn)螺套(3)上連接有二個(gè)下水平支撐連桿(4)和一個(gè)后水平支撐連桿(5)，在二個(gè)下水平支撐連桿(4)上均順序連接有下伸縮螺套(8)和下垂直支撐連桿(9);在后水平支撐連桿(5 )上順序連接有后伸縮螺套(7 )和傾斜支撐連桿(10); 所述的角反射器(13)由三塊鋁合金板拼裝而成，每塊鋁板均為等腰直角三角形，通過(guò)三個(gè)支桿與旋轉(zhuǎn)螺套(3)連接;包括:后部連接錨點(diǎn)(11)和角反射器底面連接錨點(diǎn)(12);后部連接錨點(diǎn)(11)連接在傾斜支撐連桿(10)頂端;角反射器底面連接錨點(diǎn)(12)連接在下垂直支撐連桿(9)的頂端； 所述的對(duì)中桿(14)包括萬(wàn)向節(jié)(15)和GNSS接收機(jī)的錨點(diǎn)(16);對(duì)中桿(14)通過(guò)萬(wàn)向節(jié)(15)與固定桿(2)連接，萬(wàn)向節(jié)(15)的旋轉(zhuǎn)中心與角反射器(13)的頂點(diǎn)一致;對(duì)中桿(14)的頂端預(yù)留安裝GNSS接收機(jī)的錨點(diǎn)(16 )。
【文檔編號(hào)】G01S7/02GK105974368SQ201610303472
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】劉振國(guó), 卞正富, 雷少剛
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)