【摘 要】
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近些年来,桥梁断裂、建筑物垮塌、边坡失稳而引起的灾害频发。桥梁、建筑物、尾矿坝、山体斜坡等发生宏观位移并断裂、垮塌、滑坡之前,都会发生不在合理范围内的微形变。因此,进行快速、高精度的微形变监测是预防这些灾害发生的必要措施。地基干涉合成孔径雷达（Ground-Based Interferometric Synthesis Aperture Radar,GB-InSAR）技术是微形变监测的重要手段,能
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近些年来,桥梁断裂、建筑物垮塌、边坡失稳而引起的灾害频发。桥梁、建筑物、尾矿坝、山体斜坡等发生宏观位移并断裂、垮塌、滑坡之前,都会发生不在合理范围内的微形变。因此,进行快速、高精度的微形变监测是预防这些灾害发生的必要措施。地基干涉合成孔径雷达（Ground-Based Interferometric Synthesis Aperture Radar,GB-InSAR）技术是微形变监测的重要手段,能够实现全天候、全天时、快速、高精度的微形变监测。本文对GB-InSAR硬件系统进行研究,通过对系统发射前端、接收前端、收发天线等模块的设计与开发,完成GB-InSAR硬件系统搭建并进行实验验证,主要研究内容如下:（1）分析了GB-InSAR系统的成像、微形变监测工作原理,建立了GB-InSAR系统的几何监测模型,提出了GB-InSAR硬件系统总体设计方案。分析了线性调频连续波（Linear Frequency Modulation Continuous Wave,LFMCW）的信号形式,探讨了系统具备距离向、方位向高分辨率与高的形变监测精度的原因。分析了GB-InSAR硬件系统的性能指标,确定了硬件系统的关键技术参数,并通过仿真实验验证了硬件系统技术参数选择的合理性。（2）详细设计了GB-InSAR硬件系统发射前端、接收前端的硬件电路与FPGA程序,设计并仿真了收发天线。对发射前端、接收前端等硬件电路进行详细的设计,并利用Verilog HDL硬件描述语言进行软件开发。利用HFSS电磁仿真软件对收发天线进行设计和仿真。（3）对GB-InSAR硬件系统发射前端、接收前端进行了PCB板的设计与制作,对硬件各模块与整体进行了测试,对比分析了硬件系统技术参数设计值与仿真、测试结果,达到了系统的设计技术指标和要求,验证了系统设计的可行性。利用5 m长的射频同轴线进行点目标模拟,在测试仪器端得到了对应的差频信号。在大楼通道里进行测距实验,测得了距雷达传感器23.8 m的金属指示牌的距离,测距误差0.6 m,符合系统设计指标。以尺寸为0.5×0.5×0.8 m3的金属柜子为目标,并将其沿雷达视线方向平移5 mm,得到了与5 mm位移相关的相位变化,证明了硬件系统具备毫米级微形变监测的能力。
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