52监测网专家报告分享-第42期 微变形监测雷达技术的研究现状与发展趋势 王韬 重庆大学副教授
 52监测网专家报告分享-第42期 微变形监测雷达技术的研究现状与发展趋势 王韬 重庆大学副教授 人物简介 博士，副教授，硕士生导师。曾在Australian Centre for Space Engineering Research/University of New South Wales做访问学者，现在飞行器测控与通信教育部重点实验室从事科研工作。其曾作为负责人主持国家自然科学基金1项(项目名称为微变形监测雷达技术研究)、航天科技集团某研究所军工项目1项、重庆市自然科学基金1项、中央高校基本科研业务费1项、重庆大学高层次人才科研启动基金1项、重庆大学基础及应用基础研究基金1项(嵌入式系统启动技术研究)。作为主研人参与重庆市科技攻关项目(含院士专项，电缆调制解调器CMTS和电缆调制解调器CM的研制，危岩滑坡及大型建筑物微变形的无线电监测技术，微波成像技术用于空中目标搜索，多目标精密跟踪技术，三同信道及其在微位移测量中的应用等)、中国工程院院士咨询项目、国家自然科学基金、国家发改委项目、国防预研项目，国家重点实验室自主研究重点项目(发输配电中大型构件的安全监测)、Australian Space Research Program (ASRP)项目等多项，项目中主要负责算法仿真和并行化实现研究，曾获教育部科技进步二等奖1项。 其主要研究兴趣有建筑物变形监测技术研究，着重研究雷达技术(连续波/扩频雷达，地基合成孔径雷达GB-SAR等)、多目标遥测技术、伪卫星定位技术等在建筑物形变监测系统中的应用，飞行器测控与通信技术研究，着重研究基于CDMA和DBF体制的多飞行器测控系统、数字单脉冲精密跟踪系统、空间信息网、无线微波输能技术、编队合成孔径雷达技术等；目前其项目组已在以上研究方向上编写了大量软件代码，搭建了实验演示平台(如使用FPGA芯片实现伪码捕获与跟踪/数字波束形成与超分辨空间谱估计算法，使用嵌入式系统实现接口界面/控制系统等)。 目录 一、团队简介 二、背景意义 三、研究现状 四、研究进展 五、发展趋势 内容简介 一、团队简介 队伍简介 重庆大学杨士中院士科研团队； 研究方向：微变监测，太空太阳能电站；
研究情况 1)多个项目资助(NSFC、CSTC等)； 2)发明专利(申请17项/授权13项)，实用新型(申请2项/授权1项); 二、背景意义 应用背景: 公路边坡、跨江大桥、水库大坝、输电铁塔、摩天大楼等在使用中会发生微位移微变形，这些微小变化直接影响建筑物的安全。 工程上的意义: 微位移微变形测量是危险报警的主要监测手段，以便：减小财产损失，避免人员伤亡； 科学上的意义 记录变形发生发展全过程，以便：理解变形机理，验证变形假设，检验工程设计，建立预告模型； 三、研究现状 常用方法 光学相关方法 光纤应变测量方法； 近景摄影测量方法； 3D激光扫描方法； 射频相关方法 GPS测量方法；微位移测量精度5mm+1ppm×D;D是基准站到待测点的距离。 地基干涉雷达测量方法； 地基干涉雷达方法 典型产品： 1)意大利IDS公司的IBIS雷达； 2)安科院的边坡S-SAR； 3)湖南镭氪的地基干涉雷达RKDM； 技术原理： 1)步进频率连续波技术SFCW； 2)干涉相位(差分)测量技术； 3)合成孔径技术SAR； 宽带雷达 宽带雷达信号和脉冲压缩技术获取高分辨率一维雷达图像，分析提取感兴趣测试点。宽带雷达研制成本高，难度大！
存在问题 同类产品少(博泰克公司引进)，国内售价高，IBIS-S高达247万/套(摘自：湖南镭氪公司PPT)；RKDM的价格约为IBIS的1/4-1/5; 四、研究进展 位移雷达测量方法(位移方法与观测方向平行) 1)无源反射式位移测量雷达； 2)有源发射式位移测量雷达； 3)有源转发式位移测量雷达； 激光准直测量方法(位移方法与观测方向垂直) 1)基于硅光电二极管阵列的激光位移测量方法； 2)基于二维PSD的激光位移测量方法； 应用场景比较（旱桥/水桥） 微波雷达方法与激光位移测量方法互补； 微波雷达方法适合测量与观测方向平行方向的位移量； 激光位移测量方法适合测量与观测方向垂直方向的位移量 无源反射式位移测量雷达 参考文献：杨士中,一种微位移测量系统,CN200310113925.9,20031104 基本原理：连续波载波相位测量(CarrierPhaseMeasurement)
优点：电路简单，精度高成本低 缺点：距离近，不支持多点 有源发射式位移测量雷达 参考文献 杨士中等,一种大型建筑物的变形遥测技术,CN200810069777.8,20080530 王韬等,一种大型建筑物变形遥测技术中多址干扰抵消方法,CN201310223373.0,20130606 王韬等,多目标微变形分时遥测方法与系统,CN201410218489.X,20140522 基本原理
参考文献 王韬等,一种多点位移同时测量方法,CN201510201199.9,20150424 王韬等,一种通用型微变形中频信标机,CN201510407767.0,20151014 基本原理
优点：支持多点测量分辨率高 缺点：各测点需要线缆连接 有源转发式位移测量雷达 参考文献：杨士中,远距离微位移测量系统,CN201310067245.1,20130222 基本原理
优点：精度高；作用距离远 缺点：电路实现复杂，成本高 专利技术：王韬等,一种多目标微变形实时遥测方法与系统,CN201410477613.4,20140918 基本原理：频分多址FDMA(FrequencyDivisionMultipleAccess)思想
优点：支持多点测量；远距离；各测点完全独立分辨率高（即使测点位置重合，雷达也能区分）； 一维激光位移测量系统 专利技术：杨士中等,一种光学微位移测量系统； 基本原理
二维激光位移测量系统 专利技术：王韬等,一种二维多点激光位移测量系统,CN201710828498.4,20170914 基本原理
五、发展趋势 (1)多学科交叉多传感器融合 研制全天候、远距离、易安装、低成本、多测点、高精度、快采样、自动化、智能化的桥梁挠度监测系统； (2)构建基于大数据、人工智能、云平台的监控网络对变形监测数据进行处理与分析，为领导决策提供参考；充分利用智能手机等移动终端实现随时随地在线监测； (3)结合国家重大工程研究变形监测技术
微变形监测雷达技术的研究现状与发展趋势 王韬 重庆大学副教授  |
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