一种用于CR-InSAR角反射器的角度测量装置的制作方法

本实用新型属于合成孔径雷达干涉测量技术领域，具体涉及一种用于cr-insar角反射器的角度测量装置。

背景技术：

合成孔径雷达(syntheticapertureradar，简称sar)是20世纪50年代末研制成功的一种主动微波传感器，也是微波传感器中发展最为迅速和最有成效的传感器之一。作为一种主动传感器，它能够不受光照和天气条件的限制实现全天时、全天候对地观测，还可以透过地表和植被获取地表以下信息。这些特点使它在农业、林业、地质、环境、水文、灾害、测绘与军事领域都有独到的优势，尤其在传统光学传感器成像困难的地区有着重要的应用价值。

合成孔径雷达干涉(interferometrysyntheticapertureradar，简称insar)技术是传统sar与射电天文学中的干涉测量技术结合的产物。它的基本原理是利用对应相同目标的两幅具有一定相干性的sar图像间的相位差和成像时雷达与目标间的几何关系，获取大范围、高精度的地表三维信息和地表形变信息。其中获取地表微小形变的insar技术又称为dinsar，其观测结果与其他离散点测量技术相比，具有空间连续覆盖的优势。

cr-insar(cornerreflectorinterferometrysyntheticapertureradar)技术是随着insar技术的不断发展而产生的，它能以毫米级的精度获取地表形变信息。cr-insar是通过预先在所要测量的区域布设一定数量尺寸、规格统一的人工角反射器(cr)，这些角反射器位置固定，对雷达波反射很强，人工角反射器在sar影像上的幅度和相位都很稳定，可以用于监测微小而缓慢的地表形变，经过几年时间后仍能保持很高的相干性，即使在空间基线较大，时间基线较长的条件下也可实施监测。cr技术具有精度高、长期连续监测的优势，依靠cr技术可以精确测量某一时间段内毫米级的位移。

从广义上一切能够产生角反射效应的物体都可以称之为角反射器。其中，具有标准的几何形状和严格的尺寸的角反射器即为人工角反射器。人工角反射器大部分是用金属材料制成且需与雷达波的入射方向保持最佳夹角。常见的人工角反射器形状主要有以下几种：二面角角反射器和三面角角反射器，其中三面角角反射器又可以分为单面形状为三角锥形角反射器和正方体形角反射器等。人工角反射器由于几何形状规则，利用角反射效应，将接收到的雷达波束经过几次反射后形成很强的回波信号，在获得的sar图像中形成很亮的图斑，可以在雷达图像上被准确的识别出来。

现有角反射器大致分为两种类型：固定式和可调式。固定式角反射器由金属支架和角反射器组成，通过螺栓固定于水泥基座上，安装后无法对角反射器方位和仰角进行调整。可调式角反射器由旋转支架和可调支撑杆组成，安装后可对角反射器方位和仰角进行调整，但调整过程需要借助外部的方位和角度测量设备，操作较为繁琐。

在实际应用中，效果较好的角反射器对入射雷达波的指向性要求严格，因此在开展insar测量时，必须调节角反射器的方位角和仰角以达到与入射雷达波的最佳夹角。另外，随着提供sar数据的卫星逐渐增多，为了更加准确高效地进行insar测量，往往采用多种卫星数据多角度insar数据联合解算，由于雷达波的入射角度经常发生变化，因此，想要得到雷达波和角反射装置的最佳入射角度，需要相应地对角反射器的方位角和仰角进行频繁的调整，以便达到最佳效果。

然而受到材质和调节测量方式的限制，现有角反射装置的角度调节想要达到理想效果较为困难。一方面，角反射器多为具有磁性的材料，调节测量时，罗盘与被测的角反射器需保持0.5米以上的距离才不会受到影响。但是由于缺少专门的角度测量装置来辅助角反射器进行精准的角度调节，现有技术在对角反射器的方位角和仰角进行调节时，通常只是操作者手持罗盘，采用目视遥测的方式来估算罗盘与角反射器之间的距离和角度，这样的调节方式较为简单，人工误差较大，测量精度较低，很难使角反射器与入射雷达波形成最佳夹角。测量人员往往采用目视遥测的方式来估算上述距离，另一方面，当需要对多个角反射器进行最佳雷达波入射角度调节时，调节测量工作耗时较长，工作效率低。

因此，亟需一种用于cr-insar角反射器的角度测量装置，以辅助角反射器进行更加精准、快速的角度调节，使得雷达波与角反射器形成最佳入射角。

三维电子罗盘采用三轴磁阻传感器、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器共同组成传感器组，以处理器为核心，外围辅以显示屏、键盘、电源管理等。通过磁阻传感器获得地磁场强度，通过加速度传感器获得重力加速度，通过陀螺仪获得角速度，三种传感器的原始数据通过处理器的滤波、补偿和数据融合姿态解算，最后得出方位角、横滚角和俯仰角，并在屏幕上实时显示出来。由于具有倾角补偿功能，三维电子罗盘相比平面电子罗盘具备很大优势，在测量方位角时，不必保持设备的水平放置也能得出精确的测量数据。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供一种用于cr-insar角反射器的角度测量装置，以解决现有技术中存在的缺少专门的辅助角反射器进行精准角度调整的角度测量装置的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型提供一种用于cr-insar角反射器的角度测量装置，其包括横向固定杆、纵向固定杆，横向固定杆、纵向固定杆相互垂直，且固定在一起；纵向固定杆平分横向固定杆；

纵向固定杆上、在横向固定杆的下方安装有可沿纵向固定杆上下移动的定位板，定位板所在平面始终与纵向固定杆垂直；

所述横向固定杆的两端分别设置左伸缩杆和右伸缩杆，在使用角度测量装置时，横向固定杆通过其两端的左伸缩杆和右伸缩杆抵接于角反射器的左右内壁面，同时利用定位板使纵向固定杆垂直于角反射器的底边；横向固定杆、纵向固定杆均与角反射器的底面相贴合；

当所述横向固定杆抵接于所述角反射器的左右内壁面时，定位板所在平面与角反射器的底边相贴合；

纵向固定杆的末端安装三维电子罗盘，三维电子罗盘的指向与纵向固定杆平行，三维电子罗盘用于测量角反射器的方位角和仰角。

根据本实用新型，纵向固定杆远离横向固定杆的一端安装纵向伸缩杆，纵向伸缩杆与纵向固定杆在同一直线上；三维电子罗盘安装于所述纵向伸缩杆的末端。

根据本实用新型，左伸缩杆和右伸缩杆的端部分别安装左柔性支撑脚和右柔性支撑脚，左柔性支撑脚和右柔性支撑脚为橡胶或硅胶材质的支撑脚。

根据本实用新型，纵向固定杆上、沿其轴向开设有纵向卡槽，纵向卡槽内设置调节螺栓，调节螺栓可在纵向卡槽内上下移动；

等长的左调节联动杆和右调节联动杆的一端连接调节螺栓，另一端分别连接左伸缩杆和右伸缩杆；

当调节螺栓沿纵向卡槽移动时，左调节联动杆和右调节联动杆带动左伸缩杆和右伸缩杆进行长度调节，使左伸缩杆、右伸缩杆和纵向固定杆卡在角反射器内，以适应不同尺寸的角反射器。

根据本实用新型，纵向伸缩杆上设置纵杆调节螺栓，纵向伸缩杆通过纵杆调节螺栓调节长度。

根据本实用新型，横向固定杆、纵向固定杆、左伸缩杆、右伸缩杆、纵向伸缩杆以及定位板的材质均为非磁性铝合金。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过固定在角度测量装置上的三维电子罗盘对角反射器的方位角、俯仰角进行测量，辅助调节角反射器的角度，简单快速，精准可靠，减少了传统目视遥测所产生的误差和耗费的时间，降低了操作难度，提高了工作效率和调节精度，测量可靠性和可行性强。相比于传统地质罗盘和平面电子罗盘，三维电子罗盘具有倾角补偿功能，在测量方位角时不必保持角反射器的水平放置也可得到准确的方位角数据。

本实用新型通过纵向伸缩杆调节电子三维罗盘与角反射器之间的距离，保证测量和调节过程中电子三维罗盘不会受到磁性的角反射器的影响。

本实用新型的角度测量装置在使用过程中，横向固定杆和纵向固定杆贴合在角反射器上，定位板的板面与角反射器的外边相贴合，保证纵向固定杆始终与角反射器的外边垂直，三维电子罗盘测得方位角和俯仰角即为被测角反射器的方位角和俯仰角。另外，通过长度调节使左伸缩杆和右伸缩杆的两端分别与角反射器的内壁相抵，能够保证角度测量装置相对角反射器位置固定，不会发生滑动导致测量误差且能够适用于多种形状和尺寸的角反射器。对被测角反射器角度进行调节时，保持测量装置的贴合状态，调整被测角反射器至三维电子罗盘显示方位角和俯仰角为所需角度即可。

附图说明

图1为本实用新型的正面结构示意图；

图2为本实用新型的背面结构示意图；

图3为本实用新型的三维电子罗盘结构示意图；

图4为本实用新型的角度测量装置在使用时与角反射器的位置关系示意图。

【附图标记说明】

1：横向固定杆；2：纵向固定杆；3：左伸缩杆；4：右伸缩杆；5：左柔性支撑脚；6：右柔性支撑脚；7：左调节联动杆；8：右调节联动杆；9：卡槽；10：调节螺栓；11：定位板12：纵杆调节螺栓；13：纵向伸缩杆；14：三维电子罗盘；15：三维电子罗盘显示屏；16：角反射器。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

参照图1至图4，本实施例提供一种用于cr-insar角反射器的角度测量装置，其包括横向固定杆1和纵向固定杆2，横向固定杆1、纵向固定杆2相互垂直，且固定为一个整体；纵向固定杆2垂直且平分横向固定杆1。

横向固定杆1的两端分别连接左伸缩杆3和右伸缩杆4；纵向固定杆2的上表面开有卡槽9，卡槽9垂直平分横向固定杆1，卡槽9内设置调节螺栓10，调节螺栓10可在卡槽9内上下移动。

调节螺栓10上连接有等长的左调节联动杆7和右调节联动杆8，左调节联动杆7和右调节联动杆8的一端均与滑动杆调节螺栓10相连接，左调节联动杆7和右调节联动杆8的另一端分别对应地与左伸缩杆3和右伸缩杆4相连接。左调节联动杆7和右调节联动杆8分别作为两腰，左伸缩杆3、右伸缩杆4和横向伸缩杆所在的直线作为底边，组成等腰三角形。调节螺栓10在卡槽9内滑动，左调节联动杆7和右调节联动杆8带动左伸缩杆3和右伸缩杆4的长度发生变化，等腰三角形的形状发生改变。通过调节左调节联动杆7和右调节联动杆8的长度，左伸缩杆3和右伸缩杆4的长度也相应地发生改变，本实施例的角度测量装置可适用于不同尺寸和形状的角反射器。

纵向固定杆2的一端连接纵向伸缩杆13，纵向伸缩杆13与纵向固定杆2在同一直线上。

纵向固定杆2上安装可沿其上下移动的定位板11，定位板11所在的平面始终与纵向固定杆2所在的长轴垂直。

在使用本实施例的角度测量装置时，将横向固定杆1和纵向固定杆2贴合在角反射器底面的内侧，然后调节定位板11，使得定位板11所在平面与角反射器的底边相贴合。通过将横向固定杆1和纵向固定杆2与角反射器内侧贴合以及定位板11所在的面与角反射器的底边贴合，本实施例的角度测量装置贴合于角反射器，纵向伸缩杆13的末端安装三维电子罗盘14，三维电子罗盘14的指向与纵向固定杆2以及纵向伸缩杆13所在的长轴平行，也就与角反射器16的底面所在的方向相平行，这样三维电子罗盘的度数可以真实地反映角反射器的方位角和仰角，三维电子罗盘14也就可以用于测量和直接显示角反射器的方位角和仰角。

优选地，在使用时，角度测量装置的横向固定杆1和纵向固定杆2与cr-insar角反射器的底面相贴合，定位板11所在的平面与cr-insar角反射器的底边相贴合，纵向固定杆2与角反射器的底边垂直；通过长度调节使左伸缩杆和右伸缩杆的两端分别与cr-insar角反射器的内壁相抵，这样能够保证角度测量装置整体卡在角反射器内，不会相对角反射器发生位移，在需要多次对角反射器的角度进行调整时，操作者在测量过程中只需观察三维电子罗盘14的度数，不必对角度测量装置的位置进行频繁修正。

具体地，纵向伸缩杆13通过其上设置的纵杆调节螺栓12调节长度，通过调节纵向伸缩杆13的长度可以精确地将三维电子罗盘14和角反射器16的距离维持在0.5米以上，以避免磁性角反射器对三维电子罗盘产生磁场干扰。

具体地，左伸缩杆3和右伸缩杆4的端部分别安装半圆形状的左柔性支撑脚5和右柔性支撑脚6，左柔性支撑脚5和右柔性支撑脚6为橡胶或硅胶材质。半圆形设计使左柔性支撑脚5和右柔性支撑脚6可以适应角反射器内侧的各种角度，橡胶或硅胶材质具有防滑、抗震动和防磨损的优点，可提高测量装置的稳定系数，减轻震动对测量精度的影响，同时避免支撑接触时对角反射器造成挤压变形和划伤。

具体地，本实施例中的横向固定杆1、纵向固定杆2、左伸缩杆3、右伸缩杆4、纵向伸缩杆13以及定位板11的材质均为非磁性铝合金。非磁性铝合金材料的价格低、质量轻、强度高、无磁性，实际使用中既易携带、不易变形、也不会对三维电子罗盘产生磁场干扰。

相比于传统地质罗盘和平面电子罗盘，所采用的三维电子罗盘具有倾角补偿功能，在测量方位角时不必先将角反射器底面调整至水平状态。角度测量装置的横向固定杆1、纵向固定杆2以及定位板11贴合于角反射器后，三维电子罗盘测得方位角和俯仰角即为被测角反射器的方位角和俯仰角。对被测角反射器进行调节以达到雷达波与角反射器的最佳入射角度时，仅需保持角度测量装置与角反射器的贴合状态，调整被测的角反射器，直至三维电子罗盘14显示方位角和俯仰角为所需角度即可。

本实施例的角度测量装置能够辅助角反射器的角度调节，使角反射器与雷达波形成最佳入射角，获得的雷达信号最强。相比较于现有调节测量方法，本实施例的角度测量装置可通过测量角反射器的方位角和仰角来辅助多种类型角反射器的角度调节，具有测量精度高、速度快、操作简便，工作效率高的优点，并适用于多种尺寸和形状的角反射器。

本实用新型还提供一种用于cr-insar角反射器的角度测量装置的使用方法，具体操作步骤如下：

当使用本实用新型的角度测量装置辅助调整角反射器接收某方向上的雷达波或者雷达波的入射角度发生变化后对角反射器进行调节时，将横向固定杆1和纵向固定杆2紧贴被测角反射器16底面内侧，然后滑动定位板11，使其紧贴被测角反射器16的底面外边，在随后的角度测量和角度调整过程中，始终保持横向固定杆1、纵向固定杆2与角反射器内侧面的贴合以及定位板11所在平面与角反射器16底面外边的贴合。

优选地，松动调节螺栓10，使其沿卡槽9滑动，左伸缩杆3和右伸缩杆4的长度也相应地发生改变，使左柔性撑脚5和右柔性撑脚6接触被测角反射器16内壁并卡紧，然后紧固横杆调节螺栓10。

接着，松动纵杆调节螺栓12，抽拉纵向伸缩杆13，使固定在纵向伸缩杆13末端的三维电子罗盘14与被测角反射器16距离大于0.5米，紧固纵杆调节螺栓12。此时，纵向伸缩杆13长轴所在的平面平行于被测角反射器16的底面，且纵向伸缩杆13长轴垂直平分被测角反射器16的底面的底边，三维电子罗盘14所在平面的方位角和俯仰角即为被测角反射器16的方位角和俯仰角。

上述固定和调整完毕后，将三维电子罗盘14开机，三维电子罗盘显示屏15显示的方位角和俯仰角即为被测角反射器16当前的方位角和俯仰角。保持角度测量装置与角反射器16的贴合状态，操作者调整被测角反射器16的方位角和仰角，观察三维电子罗盘显示屏15方位角和俯仰角的变化，至稳定显示所需角度时，调整过程完毕。

本实用新型通过上述对角反射器的方位角和仰角调节，使角反射装置具有简便易操作的精确调节功能，相比较于现有装置，本实用新型能够快速、精准的调节三角锥形角反射器的方位角及仰角，无需借助外部测量设备，对操作人员技术要求更低，在多数据源cr-insar测量中具有更好的适用性，工作效率更高。

以上实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定，本领域技术人员在权利要求的范围内做出各种变形或修改，均属于本实用新型的实质内容。