一種GNSS-DInSAR技術集成的角反射裝置的制造方法
【專利摘要】一種GNSS?DInSAR技術集成的角反射裝置，屬于礦山地表形變監(jiān)測的角反射裝置。該角反射裝置由基座、旋轉抬升裝置、對中桿和角反射器四部分組成；利用GNSS技術獲取角反射器頂點三維坐標，一方面可驗證DInSAR技術的形變監(jiān)測精度，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，同時也可用作相位解纏參考點和干涉像對基線優(yōu)化，作為GNSS技術和DInSAR技術的聯(lián)系紐帶，實現GNSS與DInSAR技術的有效集成。優(yōu)點：(1)結構簡單，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間。(2)角反射裝置俯仰角調整由角度測量轉換為距離測量，提高了安裝精度。(3)實現GNSS和角反射裝置的集成，GNSS所測坐標即為角反射裝置頂點的坐標，提高GNSS作業(yè)效率。
【專利說明】
一種GNSS-DI nSAR技術集成的角反射裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種礦山地表形變監(jiān)測的角反射裝置，特別是一種GNSS-DInSAR技術集成的角反射裝置。
【背景技術】
[0002]作為一種新興的對地觀測工具，差分合成孔徑雷達干涉測量技術(DInSAR)在地面沉降監(jiān)測方面發(fā)揮了愈來愈明顯的作用，其觀測范圍大、空間分辨率高、無接觸式測量以及全天時、全天候的特點，大大彌補了傳統(tǒng)測量手段的不足。然而，由于受時空失相干、大氣延遲效應等因素的影響，DInSAR技術的應用受到很大限制。為了克服研究區(qū)高相干點目標較少的不利因素，原本用于SAR影像輻射定標的人工角反射器逐漸被用于地表形變監(jiān)測中，并衍生出一套基于角反射器的CR-1nSAR技術。
[0003]人工角反射器是利用導電性能和導磁性能良好且電容率大的金屬材料做成幾何形狀規(guī)則、表面為實體或網狀的一種點狀人工地物目標，目前常用的角反射器為三角錐形三面角反射器(下文簡稱角反射器)?，F有的角反射器設計案例仍存在需進一步改進的地方:(I)無法對角反射器的空間位置進行準確實時定位；(2)為了使得角反射器可自由旋轉并調整俯仰角以便接收任意SAR衛(wèi)星平臺發(fā)射的微波信號，現有角反射器底座結構復雜，占地面積大，底座引起的附加角反射器效益容易干擾實體角反射器對雷達信號的反射，從而影響角反射器在SAR影像上的精確識別；(3)角反射器在安裝時需要根據SAR影像入射角調整其俯仰角，使得雷達信號的入射方向與角反射器的法線方向重合，達到角反射器的最大散射界面?，F有的角反射器俯仰角調整一般是通過不斷抬升角反射器和量角尺測量的方式，過程比較繁瑣，且量角尺測角的精度一般為1.5°左右，角反射器俯仰角調整的精度無法保障。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的是要提供一種GNSS-DInSAR技術集成的角反射裝置，該角反射裝置的結構簡單，安裝方便，便于利用全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)接收機對角反射器進行準確實時定位。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現的:該角反射裝置由基座、旋轉抬升裝置、對中桿和角反射器四部分組成；
[0006]所述的基座由標石、固定桿和固定桿加強筋組成，在埋設標石時，需將固定桿鉛垂埋入標石中，并在固定桿底端焊接加強筋；
[0007]所述的旋轉抬升裝置通過上下緊固螺母6以螺旋的方式固定在固定桿上，旋轉抬升裝置能夠在固定桿自由旋轉;旋轉抬升裝置包括旋轉螺套、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;在旋轉螺套上連接有二個下水平支撐連桿和一個后水平支撐連桿，在二個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，通過三個支桿與旋轉螺套連接;包括:后部連接錨點和角反射器底面連接錨點；后部連接錨點連接在傾斜支撐連桿頂端;角反射器底面連接錨點連接在下垂直支撐連桿的頂端；
[0009 ]所述的對中桿包括萬向節(jié)和GNSS接收機的銷點;對中桿通過底端的萬向節(jié)與固定桿連接，萬向節(jié)的旋轉中心與角反射器的頂點一致，在實施GNSS測量時可將對中桿調整至鉛垂狀態(tài)并固定，有效提高野外GNSS測量的作業(yè)效率;對中桿的頂端預留安裝GNSS接收機的錨點。
[0010]有益效果:由于采用了上述方案，利用GNSS技術獲取角反射器頂點三維坐標，一方面可驗證DInSAR技術的形變監(jiān)測精度，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，同時也可用作相位解纏參考點和干涉像對基線優(yōu)化，作為GNSS技術和DInSAR技術的聯(lián)系紐帶，實現GNSS與DInSAR技術的有效集成。
[0011]對于要求同時獲取多顆衛(wèi)星及升降軌道SAR數據的情形，本發(fā)明可實現將多個角反射器安裝在固定桿上，且每個都可自由調整方位角和俯仰角，在基座得到綜合利用的同時，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償費用。
[0012]優(yōu)點:
[0013](I)結構簡單，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間。
[0014](2)角反射裝置俯仰角調整由角度測量轉換為距離測量，提高了安裝精度。
[0015](3)實現GNSS和角反射裝置的集成，GNSS所測坐標即為角反射裝置頂點的坐標，提高了野外GNSS測量的作業(yè)效率。
【附圖說明】
:
[0016]附圖1為本發(fā)明的立體結構圖。
[0017]圖中，1、標石;2、固定桿;3、旋轉螺套;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；12、角反射器底面連接錨點；13、角反射器；14、對中桿；15、萬向節(jié)；
16、GNSS接收機安裝錨點；17、固定桿加強筋。
【具體實施方式】
[0018]實施例1:全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)及差分合成孔徑雷達干涉測量技術(DInSAR)集成監(jiān)測礦山地表形變的角反射裝置。
[0019]該角反射裝置由基座、旋轉抬升裝置、對中桿和角反射器四部分組成；
[0020]所述的基座由標石1、固定桿2和固定桿加強筋17組成，為了保證本發(fā)明最終的安裝效果，在埋設標石時，需將固定桿2鉛垂埋入標石I中，并在固定桿底端焊接加強筋17，增強固定桿2與標石I的粘結力，提尚基座的整體強度；
[0021]所述的旋轉抬升裝置通過上下緊固螺母6以螺旋的方式固定在固定桿2上，旋轉抬升裝置能夠在固定桿2自由旋轉;旋轉抬升裝置包括旋轉螺套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;在旋轉螺套3上連接有二個下水平支撐連桿4和一個后水平支撐連桿5，在二個下水平支撐連桿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SAR衛(wèi)星影像入射角，計算角反射器需要抬升的角度，進而計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需調整的長度，利用后伸縮螺套7、下伸縮螺套8進行調整，實現角反射器俯仰角由角度測量到距離測量的轉換；
[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，通過三個支桿與旋轉螺套3連接;包括:后部連接錨點11和角反射器底面連接錨點12;后部連接錨點11連接在傾斜支撐連桿10頂端；角反射器底面連接錨點12連接在下垂直支撐連桿9的頂端；
[0023 ]所述的對中桿14包括萬向節(jié)15和GNSS接收機的錨點16;對中桿14通過底端的萬向節(jié)15與固定桿2連接，萬向節(jié)15的旋轉中心與角反射器13的頂點一致，在實施GNSS測量時通過對萬向節(jié)15的調整將對中桿14調整至鉛垂狀態(tài)并固定，提高野外GNSS測量的作業(yè)效率；對中桿14的頂端預留安裝GNSS接收機的錨點16。
[0024]所述的基座為一個高600mm、下底面邊長400mm、上底面邊長200mm的四棱臺形狀的標石，利用混凝土澆灌而成，并植入一根圓鋼，整體埋入土中，圓鋼出露地表的長度為可根據需要設定，用于固定旋轉抬升裝置和角反射器，標石高度和埋設深度可根據當地凍土深度進行調整;旋轉抬升裝置包括一個旋轉螺套和上下兩個緊固螺母，均通過螺旋的方式固定在圓鋼上，其中旋轉螺套的螺旋進程為1-2個螺距，其在旋轉的過程中即可實現角反射器在水平面0-360°自由旋轉，從而達到調整角反射器底邊方位角的目的，調整完成后利用上下兩個緊固螺母對其固定;抬升裝置由三套可伸縮的支撐連桿組成，均通過水平支撐桿固定在旋轉螺套上，并可隨著旋轉螺套一起轉動;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整其長度，因此在角反射器抬升的過程中，可以保證垂直支撐桿始終與水平面垂直，根據角反射器的尺寸，可計算得到鉸接點到角反射器頂點的長度，在抬升角反射器到某一角度α的時候，即可計算得到垂直連桿需要調整的整體長度L，從而實現角反射器俯仰角調整從角度測量到距離測量的轉換，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，二者均可通過伸縮螺套調整其長度，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、對中桿在角反射器俯仰角較小時與角反射器相互間的影響，當角反射器俯仰角α<0°時，位于角反射器后面的傾斜支撐連桿設計為叉形形狀，以方便對中桿的安裝，并可伸縮調整其長度；當俯仰角α>0°時，傾斜支撐連桿設計為圓柱形。GNSS對中桿在定期測量角反射器空間位置時使用?？紤]到對中桿在角反射器俯仰角較小時與角反射器相互間的影響，對中桿設計為四分之一圓柱形，底端通過萬向節(jié)與固定桿頂部連接，對中桿頂端預留有安裝GNSS接收機的螺旋凸起。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，角反射器通過三個支桿與旋轉螺套連接，可同步旋轉，通過三個支撐連桿的距離調節(jié)，可將角反射器抬升或降落到指定角度；在角反射器頂點及周邊位置留有圓孔，用于泄水、排沙，防止冬季降水結冰及雜物堆積引起的角反射器散射截面降低。
【主權項】
1.一種GNSS-DInSAR技術集成的角反射裝置，其特征是:該角反射裝置由基座、旋轉抬升裝置、對中桿和角反射器四部分組成； 所述的基座由標石(I)、固定桿(2)和固定桿加強筋(17)組成，在埋設標石時，需將固定桿(2)鉛垂埋入標石(I)中，并在固定桿底端焊接加強筋(17); 所述的旋轉抬升裝置通過上下緊固螺母(6)以螺旋的方式固定在固定桿(2)上，旋轉抬升裝置能夠在固定桿(2)自由旋轉;旋轉抬升裝置包括旋轉螺套(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);在旋轉螺套(3)上連接有二個下水平支撐連桿(4)和一個后水平支撐連桿(5)，在二個下水平支撐連桿(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，通過三個支桿與旋轉螺套(3)連接;包括:后部連接錨點(11)和角反射器底面連接錨點(12);后部連接錨點(11)連接在傾斜支撐連桿(10)頂端;角反射器底面連接錨點(12)連接在下垂直支撐連桿(9)的頂端； 所述的對中桿(14)包括萬向節(jié)(15)和GNSS接收機的錨點(16);對中桿(14)通過萬向節(jié)(15)與固定桿(2)連接，萬向節(jié)(15)的旋轉中心與角反射器(13)的頂點一致;對中桿(14)的頂端預留安裝GNSS接收機的錨點(16 )。
【文檔編號】G01S7/02GK105974368SQ201610303472
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】劉振國, 卞正富, 雷少剛
【申請人】中國礦業(yè)大學