一种用于变形监测的星载雷达信号反射器及其使用方法与流程

本发明涉及雷达测量领域，具体地说是涉及一种用于变形监测的星载雷达信号反射器及其使用方法。

背景技术：

合成孔径雷达干涉测量技术开辟了空间对地观测技术用于监测地表形变的先河。雷达通过发射并回收雷达波对地球表面主动成像，通过对覆盖同一地区的两幅图像的联合处理提取相位干涉图，可建立数字高程模型。利用合成孔径雷达差分干涉技术可从中提取厘米甚至毫米级精度的地表形变信息，以揭示许多地球物理现象，如地震形变、火山运动、冰川漂移、地面下沉以及山体滑坡等。

基于相位信息处理的卫星合成孔径雷达差分干涉测量技术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雷达图像，并通过差分干涉技术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传统测量方法如三角边测量、水准仪测量、rtk的低空间分辨率局限性。

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。

研究表明地面的不同反射属性对卫星雷达波的反射具有明显差异，而雷达信号的反射强度又直接影响监测结果的精确程度。天然地物的反射属性很难受人为改变，因此人们在重点关注的监测区域预先安装人工反射器可以大幅提高监测精度。

现有的卫星雷达反射器种类繁多，部分反射器也具备了随着卫星施测点的不同可以调整反射器的朝向。但是，目前已有的用于卫星雷达信号反射的装置始终忽略了一个重要问题：反射器是一个立体物，反射信号被卫星雷达回收后最终展示为一个像素点，归根结底是要解算出一个点的数据，那么反射器上众多的点到底以哪个点作为输出结果的监测点是变形监测的重中之重。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于变形监测的星载雷达信号反射器及其使用方法，本发明提出了以三块反射板直角交汇点作为监测点，并能够在实现反射器朝向可调的同时不对监测点的位置产生人为扰动，从而大幅提高卫星雷达对地测量的精度。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：

一种用于变形监测的星载雷达信号反射器，包括反射板(1)、用于调整反射板(1)仰角的调倾支撑板(2)、用于带动反射板(1)水平转动的支撑架(3)和支撑架固定桩(4)；

所述反射板(1)是由三个等腰直角三角形板的直角边依次相接组成的直角锥体，三个等腰直角三角形板分别为两个侧面反射板(101、102)和底部反射板(103)，所述三个等腰直角三角形板的交汇点作为变形监测的监测点；

所述调倾支撑板(2)位于所述底部反射板(103)的下方，所述调倾支撑板(2)面向所述底部反射板(103)的一面设置有两条平行的滑轨槽板(201)，每条滑轨槽板(201)上各具有一条调倾滑轨(202)，所述调倾支撑板(2)与所述底部反射板(103)通过调倾杆(203)连接；所述调倾杆(203)包括两根平行设置的刚性杆，其中一根刚性杆设置在所述底部反射板(103)面向所述调倾支撑板(2)的一面上，另一根刚性杆的两端分别与两条调倾滑轨(202)连接，使得所述另一根刚性杆能够沿所述调倾滑轨(202)移动；所述两根平行设置的刚性杆之间通过连接杆进行连接；

所述反射板(1)在其交汇点处与所述支撑架(3)的上端连接，所述调倾支撑板(2)与支撑架(3)固定在一起，所述支撑架(3)的下端与所述支撑架固定桩(4)转动连接。

进一步的，在所述底部反射板(103)面向所述调倾支撑板(2)的一面上设置有支撑梁(104)，所述支撑梁(104)上设置有至少两个套环(107)，每个套环(107)上设置有圆孔(106)；其中，所述一根刚性杆穿入所述至少两个套环(107)的每个圆孔(106)中。

进一步的，所述另一根刚性杆的两端嵌入到所述调倾滑轨(202)内，且在另一根刚性杆的两端处设置有螺纹段，并在螺纹段处配置有固定螺母(204)；当需要固定所述另一根刚性杆在所述调倾滑轨(202)上的位置时，通过固定螺母(204)拧紧在所述螺纹段；当需要改变所述另一根刚性杆在所述调倾滑轨(202)上的位置时，松开所述固定螺母(204)。

进一步的，所述支撑架(3)的上端具有垂直于所述支撑架(3)轴向方向的转轴孔(301)，所述交汇点处设置有转轴(108)，转轴(108)插入所述转轴孔(301)中。

进一步的，所述支撑架(3)的下端设置有竖向转轴(302)，所述支撑架固定桩(4)的内部设有竖向转轴槽(401)，所述竖向转轴(302)插入所述支撑架固定桩(4)的竖向转轴槽(401)中；所述支撑架固定桩(4)的侧面设置有螺丝孔，在螺丝孔中插入有用以固定连接所述支撑架(3)与所述支撑架固定桩(4)的固定螺钉(402)。

一种如上所述的用于变形监测的星载雷达信号反射器的使用方法，具体步骤如下：

以反射板(1)的交汇点作为变形监测的监测点；

按照雷达卫星轨道规划参数确定卫星施测点对应的方位及视方向与监测点所在地平面的角度，通过旋转支撑架(3)将反射器朝向对准卫星施测点的方位，利用指南针完成方位校准后拧紧固定螺钉(402)完成反射器水平方位的调整，通过调整调倾杆(203)底部位于调倾滑轨(202)上的位置实现反射器仰角的调整，利用量角器完成反射器仰角校准后拧紧固定螺母(204)完成反射器仰角的调整；

监测过程中，当需要调整反射板(1)的朝向时，松开固定螺母(204)，移动调倾滑轨(202)上的刚性杆，从而带动底部反射板(103)底面的刚性杆移动，完成反射板(1)仰角的调整；当需要调整反射板(1)的水平方位时，松开固定螺钉(402)，转动支撑架(3)，带动反射板(1)在水平方向上转动，完成水平方向的调整。

本发明的有益技术效果是：

本发明首次提出了以三块反射板直角交汇点作为监测点，根据本发明中一种用于变形监测的星载雷达信号反射器及其使用方法，能够实现反射器水平方向的朝向和竖直方向的朝向，即水平角度和俯仰角均可调整，并且，朝向可调的同时不对监测点的位置产生人为扰动，从而大幅提高卫星雷达对地测量的精度。

附图说明

图1为本发明实施例用于变形监测的星载雷达信号反射器的结构原理示意图。

图中：1-反射板；101、102-侧面反射板；103-底板反射板；104-支撑梁；105-竖向矩形空洞；106-圆孔；107-套环；108-转轴；2-调倾支撑板；201-滑轨槽板；202-调倾滑轨；203-调倾杆；204-固定螺母；3-支撑架；301-转轴孔；302-竖向转轴；4-支撑架固定桩；401-竖向转轴槽；402-固定螺钉；403-支撑架固定桩基础。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。

在本发明实施例中，提供了一种用于变形监测的星载雷达信号反射器及其使用方法。一种用于变形监测的星载雷达信号反射器及其使用方法，请参考图1所示，能够实现反射器朝向可调的同时不对监测点的位置产生人为扰动的技术效果，从而大幅提高卫星雷达对地测量的精度。

一种用于变形监测的星载雷达信号反射器包括反射板1、调倾支撑板2、支撑架3和支撑架固定桩4四大部分。

反射板1是由三个等腰直角三角形板的直角边依次相接组成的直角锥体，三个等腰直角三角形板的直角点相交汇。三个等腰直角三角形板分别为两个侧面反射板101、102和底部反射板103，底部反射板103上具有一条平行于其斜边的支撑梁104，支撑梁104上的三等分节点位置各存在一个套环107，套环上留有圆孔106。底部反射板103直角端点位置留有空洞，两个侧面反射板101、102位于直角端点位置在与底部反射板103垂直的边上留有竖向矩形空洞105，三块反射板在直角交汇位置留有的空洞是反射板角度调整过程中的预留空间。转轴108连接两个侧面反射板101、102位于直角端点的位置，确保三个反射板内面角线的延伸交点与转轴108中轴线的中点重合。反射板1在其交汇点处与支撑架3的上端实现转轴连接。

进一步的说，转轴108与两个侧面反射板101、102相连接，且不与底部反射板103相连接。如转轴108可水平穿过侧面反射板101、102，这样当转轴108在外力作用下水平旋转时，可带动两个侧面反射板101、102水平转动，当然底部反射板103也会随着同步水平转动。而当反射板1进行上下俯仰调整时，转轴108固定不动，两个侧面反射板101、102又会相对于转轴108在竖直平面内转动，此时由于预留空间的作用，转轴108也不会对底部反射板103在竖直平面内的转动产生阻碍。

调倾支撑板2与支撑架3固定在一起，调倾支撑板2位于底部反射板103的下方，支撑架3的中轴线与调倾支撑板2所在平面垂直。调倾支撑板2面向底部反射板103的一面存在两条平行的滑轨槽板201，每条滑轨槽板201上各具有一条调倾滑轨202，调倾支撑板2与底部反射板103之间通过调倾杆203连接。调倾杆203由两根平行设置的圆柱形刚性杆和两根连接平行刚性杆的另外两根刚性连接杆组成，两根平行设置的圆柱形刚性杆的其中一根与底部反射板103连接，另一根与调倾支撑板2连接，与底部反射板103连接的圆柱形刚性杆插入支撑梁104上套环107的圆孔106内，与调倾支撑板2连接的圆柱形刚性杆的两端嵌入到调倾滑轨202内，连接调倾支撑板2的圆柱形刚性杆两端存在螺纹，通过固定螺母204固定在滑轨槽板201上。

进一步的说，与调倾支撑板2连接的圆柱形刚性杆的两端可设置有一体式的插接柱，插接柱的伸展方向与圆柱形刚性杆的主体方向相垂直，插接柱的底端嵌入调倾滑轨202中，在插接柱上还设置有螺纹段，并配置有固定螺母204。当需要固定圆柱形刚性杆在所述调倾滑轨202上的位置时，通过固定螺母204拧紧在所述螺纹段，使得固定螺母204与滑轨槽板201压紧接触；当需要改变圆柱形刚性杆在所述调倾滑轨202上的位置时，松开所述固定螺母204，此时插接柱即可沿调倾滑轨202滑动。

支撑架3上端具有垂直于支撑架3轴向方向的转轴孔301，三块反射板直角交汇位置的转轴108插入转轴孔301实施连接。支撑架3底端设置有竖向转轴302，竖向转轴302和支撑架3的中轴保持一致，支撑架固定桩4为圆柱形刚性体，支撑架固定桩4底部为埋入地下的支撑架固定桩基础403，支撑架固定桩4上部存在圆柱形竖向转轴槽401，竖向转轴槽401的中轴与支撑架固定桩4的中轴保持一致。竖向转轴302插入竖向转轴槽401中，并可进行转动。支撑架固定桩4侧面设置有与竖向转轴槽相连通的螺丝孔，并在螺丝孔处配置有锁紧固定螺钉。支撑架3底部的竖向转轴302插入支撑架固定桩4的竖向转轴槽401内，通过固定螺钉402压紧实施固定，即固定螺钉402拧紧时，固定螺钉402的末端紧紧抵住插入竖向转轴槽401的竖向转轴。需要转动竖向转轴302时，拧松固定螺钉402即可。整个反射器在实现对准卫星施测点方向的同时反射核心点在角度调整过程中不发生移动。

上述支撑架3与反射板1的连接，以及调倾杆203与调倾支撑板2的连接在本发明反射器中也可采用其他具体结构方式进行实现。

当需要调整反射板1的仰角时，松开固定螺母204，调倾滑轨202上的刚性杆在调倾滑轨202上移动，带动底部反射板103底面的刚性杆移动，从而带动反射板1围绕转轴108转动，带动反射板1仰角的改变。

当需要调整反射板1的水平方向时，松开固定螺钉402，转动支撑架3，带动反射板1在水平方向上的转动。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明一种用于变形监测的星载雷达信号反射器有了清楚的认识。本发明首次提出了以三块反射板直角交汇点作为监测点，按照本发明的设计监测点与转轴108中轴线的中点也是重合的，在实施反射器水平方位及仰角调整的过程中由于监测点被固定桩4、支撑架3、转轴孔301、转轴108联合定位，根据本发明中一种用于变形监测的星载雷达信号反射器，能够实现反射器朝向可调的同时不对监测点的位置产生人为扰动的技术效果，从而大幅提高卫星雷达对地测量的精度。

一种用于变形监测的星载雷达信号反射器的使用方法，按照雷达卫星轨道规划参数确定卫星施测点对应的方位及视方向与监测点所在地平面的角度，通过旋转支撑架3将反射器朝向对准卫星施测点的方位，利用指南针完成方位校准后拧紧固定螺钉402完成反射器水平方位的调整。通过调整调倾杆203底部位于调倾滑轨202上的位置实现反射器仰角的调整，利用量角器完成反射器仰角校准后，拧紧固定螺母204完成反射器仰角的调整。

监测过程中，当需要调整反射板1的朝向时，松开固定螺母204，移动调倾滑轨202上的刚性杆，带动底部反射板103底面的刚性杆移动，从而带动反射板1围绕转轴108转动，完成反射板1仰角的调整。松开固定螺钉402，转动支撑架3，带动反射板1在水平方向上的转动，完成水平方向的调整。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。