专利名称：一种合成孔径雷达干涉遥感用分体式角反射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合成孔径雷达干涉遥感用分体式角反射器。
背景技术：
基于相位信息处理的卫星合成孔径雷达差分干涉遥感技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar, hSAR)，通过向地面目标发射电磁波并记录地面目标散射的 回波信号获取具有相位信息的合成孔径(SAR)雷达图像，并通过差分干涉技术(WnSAR)进 行大范围区域地表形变探测，以其高形变敏感度、高空间分辨率和基于面观测的技术特点 极大地弥补那些基于点观测大地测量方法(如三角/边测量、GPS和水准)的低空间分辨 率局限性。然而，重复轨道雷达差分干涉的应用目前受到两大因素的制约一是时间失相关 引起严重的相位噪声；二是大气相位延迟降低形变测量结果的可靠性。沿重复轨道获取两 幅SAR图像的时间间隔越长，干涉相位的噪声越严重，即所谓的时间失相关，可导致形变测 量(如植被覆盖区)失败，尤其使长期累积形变(如地震震前和震后形变、城市沉降、高速 铁路沉降、火山运动等)的监测变得困难；因缺乏与SAR成像时间同步的高分辨率地面气象 数据，从干涉结果中扣除大气的影响也相当困难。研究表明地面的硬目标(如房屋、桥梁和提坝等人工地面目标)对于同一卫星 平台具有稳定的散射特性，即两幅SAR图像的时间间隔在数月甚至数年内，仍然能保持较 好的干涉相关性。因此基于离散地面硬目标的差分干涉和建模，能分离出其他信息(如 大气影响)和误差(如轨道、地形数据误差)，并最终提取形变信息，从而间接地解决雷达 干涉中失相关与大气负面影响的问题。这种地面硬目标被称为永久散射体(Permanent Scatterer,PS)。对于天然永久散射体稀少的区域，需布设专用的人工永久散射体，其中，角 反射器就是一种很好的人工永久散射体。现有的角反射器是由具有良好反射特性的铝板人工加工而成，具体构成是由三 块相同的等腰直角三角形铝板连接而成的顶角为直角的三棱锥角反射标，其中的一块铝板 作为底板，另两块为侧板；使用前需将反射标的三块铝板均嵌合固定在混凝土基座上(开 口的一面露出)形成反射器。由于角反射器的内表面作为反射面，不能被旁边的物体遮挡， 因此混凝土基座必须凸出于地面。反射器的姿态(仰角及方位)在浇筑混凝土基座时由人 工进行控制。这种反射器是固定型的即常年安装在野外，存在以下不足(1)布点困难。由于其混凝土基座凸出于地面，角反射标嵌于其中，其占地面积多， 占据空间大、对农业生产和交通的影响大。若角反射器的选点位置位于空闲土地资源稀缺 的地方，可能导致在所选位置无法建设基座。(2)制作成本高。平均造价约为3000-4000元/个，其中用以固定反射标的混凝土 基座的造价高于反射标的造价。(3)制作复杂。在建造固定基座前要搭建模板，然后使用大量的混凝土进行浇灌， 浇灌过程中难以保证基座上表面水平，且混凝土凝固过程中容易变形，反射器安装时需要 反复调节。另外还要在基座中预埋沉降观测标，以便通过对沉降观测标的垂向位置的测定，实现对角反射器的垂向位置的偏移校正。(4)保护困难。角反射标由大量金属材料制成，长时间放置在野外容易被盗。另 外，一旦基座受到破坏，反射器的姿态将受到影响。为此在容易被盗或遭受破坏的地方需要 专门建造院子进行保护，代价很高，保护费用远高于反射器造价。(5)反射器姿态不易控制。反射器安装施工的过程主要由工人完成，虽然有专业人 员指挥，但施工误差不可避免，且这种方式容易产生大的姿态误差，从而影响对雷达波的反 射效果。(6)容易受自然环境影响，不易维护。固定型角反射器常年安置在野外，受气候和 天气的影响容易锈蚀、积水、积雪或被杂物填充，从而严重影响雷达波的散射。
发明内容
本发明的目的就是提供一种合成孔径雷达干涉遥感用分体式角反射器，该种角反 射器具有占地面积小、所需空间少、隐蔽性强、造价低、布点方便、易于维护，不干扰农业生 产和交通等优点。本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是一种合成孔径雷达干涉遥感用分 体式角反射器，包括由三块相同的等腰直角三角形铝板连接而成的顶角为直角的三棱锥角 反射标，其中的一块铝板作为底板，另两块为侧板，其结构特点是所述底板的底面通过连接杆与支撑板相连；底板的斜边上翘，使底板与支撑板呈 10° 30°的仰角；固定板下方连接有固定支架；固定板上设置有凸台状的连接件，支撑板上设有与 连接件适配的连接孔。本发明的安装和使用方法是使用前，在所选位置挖个小坑，在坑中浇筑混凝土， 在混凝土凝固前将固定板及其固定支架置于混凝土中，混凝土凝固后固定板即固定于混凝 土上。在浇筑安置过程中，需注意使固定板的位置与地面持平，并保持水平，同时使固定板 顶角的角平分线与卫星通过的方位角一致，这样其上的连接件的位置能够保证通过该连接 件连接上的角反射标的方位对准遥感卫星。当卫星即将通过时，将支撑板上的连接孔对准 并套上固定板上的连接件，即将角反射标安装在固定板上；卫星通过时，其发射出的电磁波 照射到角反射标上，经角反射标散射后产生的回波信号，被卫星接收，然后进行分析处理， 即完成对地面形貌的遥感。支撑板的连接孔套在固定板的连接件上就能保证角反射器的姿 态和方位角正确，无需专业知识。同时可通过对固定板上的连接件的垂向位置的测定，完成 对角反射标垂向偏移的校正，而无需专门安设沉降观测标。遥感完成后，将角反射标从固定 板上取下，搬回库房保存，同时可将固定板用土掩埋。与现有技术相比，本发明的有益效果是(1)布点容易。仅需在野外埋设固定板及其固定支架，且埋于地下，地面上无突出 物，不占用地上空间；较之用混凝土嵌固角反射标底板，通过钢质固定板及其固定支架可在 更小的地面面积上实现固定及其与角反射标的连接，固定板及其固定用混凝土的地表占用 面积也大大缩小，仅为35cmX35cm。它对农业生产和交通几乎无影响，选点自由度高，布点 灵活性高。(2)制作成本低。由于混凝土基座的体积大大减小，同时，固定板上的链接件兼作垂向位置的水准控制点，无需埋设额外的沉降观测标。使得角反射器的加工和安装成本降 低了25% -30% ο(3)加工和安装简单。角反射器采用地面固定板与角反射标分体式设计，制成标 准件，小面积的固定板的预埋操作较之将整个角反射标埋于地面凸起的大混凝土中，其安 装与对位更简单容易。同时，固定件上的连接件兼作水准控制点，无需额外埋设的沉降观测 标，也减少了安装操作步骤。(4)易于保护。易遭偷盗和破坏的角反射标及其支撑板平时放在库房中；野外埋 设物仅露出小面积的固定板。钢质的固定件本身可以抵抗一般的破坏，且该平台可以用土 覆盖隐蔽，减少被盗和破坏的可能性。(5)容易控制反射器的姿态。预埋的固定板及固定支架和活动的角反射标及其支 撑板均采用标准件式的设计，利用连接杆的长短和支撑板上的连接孔可方便的控制和确定 反射器姿态(仰角)，制作人员只需按照专业人员设计好的图纸进行加工即可。在现场埋设 是使得固定板的顶角角平分线方向与卫星通过的方位角一致。使用时只需要将支撑板的连 接孔套在固定板的连接件上即可，无需任何专业知识。(6)易于维护。一方面预埋件埋于地下，不易受到破坏。角反射标只在卫星飞过 时进行安装，使用完则运回仓库保存，避免了野外环境(如雨、雪)的影响，维护工作大大减 小。上述的支撑板的形状为等腰直角三角形，其斜边为底板斜边的1/3 2/3，支撑板 与固定板之间的连接杆为三根；其中一根连接杆分别与底板的顶角处和支撑板的直角处相 连；另两根连接杆分别与底板和支撑板的直角边相连；支撑板上的连接孔为三个，分别位 于三根连接杆附近。这样，角反射标的方位角(底板斜边的方位角)与支撑板斜边方位角相同，三个连 接孔及固定板上的三个连接件的连线均呈等腰直角三角形。既方便固定板安装时方位角的 确定，又方便角反射标方位的识别与对位。同时，支撑板斜边为底板斜边的1/3 2/3，也即 支撑板的面积为底板面积的1/9 4/9，可在保证支撑强度的前提下，大大缩小固定板及其 混凝土基座的面积和体积，进一步降级角反射器的造价和安装难度。上述的固定板也为等腰直角三角形，固定支架由三根直杆及连接直杆的三根横杆 构成。等腰直角三角形的固定板方便于支撑板的对位和安装。直杆及横杆构成的固定支 架能够使其固定强度足够大，同时钢材用量少。上述的三根直杆下端部均向外弯曲。这样，三个直杆下端处呈倒钩状，进一步加强固定板与混凝土之间的连接固定强度。上述的支撑板上的连接件顶部为半球状。这样，更便于三棱镜反射标的安放，也更便于作为垂向控制点。
上述的支撑板上的连接件的中部向外凸起成凸形挡台。支撑板上的连接件设置的凸性挡台，使预埋件与固定板的实际接触面积很小，大 大减少了每次安装角反射器时的清洁工作量。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例的角反射标及其支撑板、连接杆在开口面朝前时的立体结构 示意图。图2是本发明实施例的角反射标及其支撑板、连接杆在底板竖立且开口朝后的立 体结构示意图。图3是本发明实施例使用时结构示意图。
具体实施例方式实施例图1、图2、图3示出，本发明的一种具体实施方式
是一种合成孔径雷达干涉遥感 用分体式角反射器，包括由三块相同的等腰直角三角形铝板连接而成的顶角为直角的三棱 锥角反射标1，其中的一块铝板作为底板101，另两块为侧板102、103。底板的底面通过连 接杆与支撑板2相连；底板101的斜边上翘，使底板101与支撑板2呈10° 30°的仰角； 固定板3下方连接有固定支架4 ；固定板3上设置有连接件301，支撑板2上设有与连接件 301适配的连接孔302。本例的支撑板2的形状为等腰直角三角形，其斜边为底板斜边的1/3 2/3，支撑 板2与固定板3之间的连接杆为三根；其中一根连接杆201分别与底板101的顶角处和支 撑板2的直角处相连；另两根连接杆分别与底板101和支撑板2的直角边相连；支撑板上的 连接孔为三个，分别位于三根连接杆附近。固定板3也为等腰直角三角形，固定支架4由三根直杆401及连接直杆的三根横 杆402构成。三根直杆401下端部均向外弯曲。支撑板2上的连接件301顶部为半球状。支撑板2上的连接件301的中部向外凸 起成凸形挡台。本发明在实施时其仰角和方位角的具体数值取决于所使用的遥感卫星，如德国 Terrasar-X雷达卫星，其支撑板(底板)斜边的方位角A = 9°，即磁方位角为9度，角反 射器底板仰角α = 14. 7°。
权利要求
1.一种合成孔径雷达干涉遥感用分体式角反射器，包括由三块相同的等腰直角三角形 铝板连接而成的顶角为直角的三棱锥角反射标(1)，其中的一块铝板作为底板(101)，另两 块为侧板(102、103)，其特征在于所述底板(101)的底面通过连接杆与支撑板(2)相连；底板的斜边上翘，使底板与支撑 板呈10° 30°的仰角；固定板(3)下方连接有固定支架(4)；固定板(3)上设置有连接件(301)，支撑板(2) 上设有与连接件(301)适配的连接孔(302)。
2.根据权利要求1所述的合成孔径雷达干涉遥感用分体式角反射器，其特征在于所 述的支撑板(2)的形状为等腰直角三角形，其斜边为底板斜边的1/3 2/3，支撑板(2)与 固定板(3)之间的连接杆为三根；其中一根连接杆(201)分别与底板(101)的顶角处和支 撑板(2)的直角处相连；另两根连接杆分别与底板(101)和支撑板(2)的直角边相连；支撑 板上的连接孔为三个，分别位于三根连接杆附近。
3.根据权利要求1所述的合成孔径雷达干涉遥感用分体式角反射器，其特征在于所 述的固定板(3)也为等腰直角三角形，固定支架(4)由三根直杆(401)及连接直杆的三根 横杆(402)构成。
4.根据权利要求3所述的合成孔径雷达干涉遥感用分体式角反射器，其特征在于所 述的三根直杆(401)下端部均为倒勾状。
5.根据权利要求1所述的合成孔径雷达干涉遥感用分体式角反射器，其特征在于支 撑板(2)上的连接件(301)顶部为半球状。
6.根据权利要求1所述的合成孔径雷达干涉遥感用分体式角反射器，其特征在于支 撑板⑵上的连接件(301)的中部向外凸起成凸形挡台。
全文摘要
一种合成孔径雷达干涉遥感用分体式角反射器，包括由三块相同的等腰直角三角形铝板连接而成的顶角为直角的三棱锥角反射标(1)，其中的一块铝板作为底板(101)，另两块为侧板(102、103)，其特征在于所述底板的底面通过连接杆与支撑板(2)相连；底板(101)的斜边上翘，使底板(101)与支撑板(2)呈10度到30度的仰角；固定板(3)下方连接有固定支架(4)；固定板(3)上设置有连接件(301)，支撑板(2)上设有与连接件(301)适配的连接孔(302)。该种角反射器具有占地面积小、所需空间少、隐蔽性强、造价低、使用方便、易于维护，不干扰农业生产和交通等优点。
文档编号G01S7/02GK102147459SQ20111000949
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月17日 优先权日2010年12月24日
发明者刘国祥, 刘成龙, 岑敏仪, 张同刚, 张献洲, 顾利亚 申请人:西南交通大学