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關(guān)鍵詞:合成孔徑雷達(dá);INSAR;技術(shù)原理;應(yīng)用
1 InSAR技術(shù)的優(yōu)勢與潛力
合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)是近年來發(fā)展起來的空間對地觀測新技術(shù),這一技術(shù)主要是借助于合成孔徑雷達(dá)SAR朝目標(biāo)位置發(fā)射微波,之后接收目標(biāo)反射回波,從而獲得目標(biāo)位置成像的SAR復(fù)圖像對,如果復(fù)圖像之間有相干條件,SAR復(fù)圖像對共軛相乘后能夠得到干涉圖,結(jié)合干涉圖相位值可以獲得兩次成像中存在的微波路程差,進(jìn)而準(zhǔn)確獲得目標(biāo)位置的地形地貌等情況。
利用InSAR技術(shù)成像的優(yōu)勢在于連續(xù)觀測能力強(qiáng)、成像分辨率和精度高、覆蓋范圍較廣、技術(shù)成本低等,在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也非常廣泛,比如說DEM生成、地面沉降監(jiān)測、火山或地震災(zāi)害監(jiān)測、海洋測繪、國防軍事等。但是InSAR技術(shù)測量的精準(zhǔn)度往往會受到大氣效應(yīng)的影響,近年來新提出的散射體PS技術(shù)逐漸被越來越多的應(yīng)用到其干涉處理的過程中,PS技術(shù)分析能夠在長時間內(nèi)保持相對穩(wěn)定的散射體相位變化,即便是難以獲得干涉條紋的狀況下,也可以獲得毫米級的測量精度,在很大程度上提高了干涉測量技術(shù)的環(huán)境適應(yīng)能力,這也是這一技術(shù)研究過程中的一個重大突破,其擁有非常高的開發(fā)應(yīng)用價值[1]。
2 InSAR技術(shù)的基本原理分析
合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)是按照復(fù)雷達(dá)圖像的相位值來計算出地面目標(biāo)空間信息的技術(shù),它的基本思想是:借助兩幅天線進(jìn)行同時成像或者單幅天線間隔一定時間重復(fù)成像,進(jìn)而得到同一位置的復(fù)雷達(dá)圖像對,因為兩幅天線和地面目標(biāo)之間的距離不一致,因此在復(fù)雷達(dá)圖像對同名象點(diǎn)之間出現(xiàn)相位差,進(jìn)而產(chǎn)生干涉紋圖,其中的相位值代表兩次成像的相位差測量值,兩次成像的相位差和地面目標(biāo)的空間位置之間的幾何關(guān)系,結(jié)合飛行軌道的具體參數(shù),便能夠準(zhǔn)確的計算出地面目標(biāo)的具體坐標(biāo),進(jìn)而讓我們獲得具有較強(qiáng)精準(zhǔn)度的大范圍數(shù)字高程模型。下面作者以衛(wèi)星重復(fù)軌道干涉模式對其技術(shù)原理進(jìn)行說明,首先我們能夠看到其幾何示意圖(見圖1)。
圖1 InSAR幾何關(guān)系示意圖
S1、S2代表衛(wèi)星對同一位置進(jìn)行兩次成像的位置(即是天線位置),S1的軌道高度是H,基線長度是B,基線水平角為α,入射角是θ,地面目標(biāo)P高度是h,S1到地面目標(biāo)P的距離是r,S2到地面目標(biāo)P的距離是r+?啄r。
根據(jù)圖1,地面目標(biāo)P的高度能夠用以下公式表示:
h=H-r*cos?茲 (1)
由余弦定理得:
(2)
因此: (3)
對上述公式進(jìn)行整理得 (4)
我們知道,干涉相位即是地面目標(biāo)P通過r,r+δr,雷達(dá)分別于S1和S2處接收到的回波相位差Φ中,而Φ和距離差δr、微波波長λ的關(guān)系表達(dá)式為:
(5)
因為重復(fù)軌道雷達(dá)接收的信號基本為通過發(fā)射與返回路程的信號,因此可得:
(6)
將公式(6)和公式(4)代入公式(1)我們可以得出:
這一公式即是從干涉相位中獲得地面高程的基本原理公式,其具體參數(shù)說明:θ,H為己知,H值能夠通過衛(wèi)星雷達(dá)高度計算測量獲得,基線距B、天線和水平線之間的夾角α能夠通過衛(wèi)星軌道參數(shù)來確定,但是其精準(zhǔn)度較低,因此一般利用一些地面控制點(diǎn),結(jié)合成像原理,對成像過程中的軌道參數(shù)進(jìn)行計算,從而有效的提升B、α值的精確度。對于Φ的值我們通常采取下面兩種辦法進(jìn)行計算:兩復(fù)值圖像相位直接相減或復(fù)值圖像共扼相乘,兩種方法的效果比較相近,但后者的應(yīng)用更為普遍。
3 合成孔徑雷達(dá)干涉測量(InSAR)技術(shù)的應(yīng)用
3.1 地形圖成像
合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)根據(jù)SAR復(fù)圖像中的相位數(shù)據(jù),借助于干涉處理的方式來獲得地面目標(biāo)的三維空間信息,因此我們這一技術(shù)也更加常見于地形圖制作、DEM生成等領(lǐng)域的實際應(yīng)用中。利用InSAR技術(shù)所得到的地形地貌精準(zhǔn)度也會受到成像幾何以及干涉圖像質(zhì)量等因素的影響。相關(guān)實驗結(jié)果說明,利用干涉測量技術(shù)來獲取DEM具有非常高的效率和準(zhǔn)確度,尤其是在荒無人煙、環(huán)境惡劣或者無人區(qū),選擇InSAR技術(shù)進(jìn)行測繪是非常普遍的[2]。
3.2 地殼形變研究
借助于InSAR技術(shù)所得到的DEM能夠直接找出地表變化情況,比如說泥石流沉積、沙丘移動等。差分干涉通過對多次干涉結(jié)果實施差分,當(dāng)我們排除地形干擾之后,能夠通過雷達(dá)的波長量級來對地表發(fā)生的微弱物理變化進(jìn)行監(jiān)測。
InSAR技術(shù)還能夠更加廣泛的應(yīng)用到土地動力學(xué)的各個方面,比如說氣候地貌學(xué)、土壤遷移、火山學(xué)、災(zāi)害風(fēng)險評估以及自然災(zāi)害監(jiān)測等。類似于此的地表物理變化通常是因為斷層隆起或彎曲、地震災(zāi)害導(dǎo)致的位移、地塊沉降等引起的,對其進(jìn)行監(jiān)測能夠幫助我們更加準(zhǔn)確的對火山、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害作出預(yù)報,降低自然災(zāi)害給我們帶來的生命財產(chǎn)損失。
3.3 極地監(jiān)測
極地冰蓋會在很大程度上決定了地球氣候環(huán)境的變化,所以對極地冰蓋體積以及冰川的運(yùn)動進(jìn)行監(jiān)測是十分重要的。和過去的監(jiān)測方式比起來,InSAR技術(shù)能夠監(jiān)測更大范圍、更高效率的優(yōu)勢,它能夠更加準(zhǔn)確的對極地冰蓋厚度變化以及冰川移動狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。1993年歌德斯坦等人首次利用衛(wèi)星SAR差分干涉技術(shù)對冰川運(yùn)動以及邊緣變化實施了監(jiān)測,相關(guān)研究數(shù)據(jù)說明,利用InSAR技術(shù)對極地冰川進(jìn)行監(jiān)測具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
3.4 其他應(yīng)用
InSAR技術(shù)除了應(yīng)用于上述領(lǐng)域中,還能夠用于陸地植物生長監(jiān)測、海洋監(jiān)測等工作。雷達(dá)遙感圖像能夠記錄海量的陸地植被信息,能夠直接的反映出監(jiān)測地區(qū)植被生長、生物量等情況,能夠幫助我們更好的對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行研究。雷達(dá)遙感還能夠借助于植被的后向散射系數(shù)來對其實際生長情況進(jìn)行評估等。
我們知道,地球表面的70%都是海洋,海洋中隱藏著我們?nèi)祟惿嫠璧恼滟F資源,但是海面的天氣情況通常比較惡劣,使用光學(xué)遙感方式來對海洋狀況進(jìn)行監(jiān)測是非常困難的。而利用InSAR技術(shù)不但能夠準(zhǔn)確的監(jiān)測船舶在海洋中的運(yùn)動方向及速度,同時還能夠觀測到不同的海洋動力學(xué)現(xiàn)象等。另外,InSAR技術(shù)還能夠廣泛的應(yīng)用于城市三維建模、考古作業(yè)、全球氣候變化研究、地下水和土壤水分分析研究等各種專業(yè)領(lǐng)域[3]。
4 結(jié)論和展望
利用合成孔徑雷電干涉測量能夠幫助我們更加準(zhǔn)確的獲得地形高度數(shù)據(jù),它借助于雷達(dá)回波相位信息,不但能夠建立大范圍高精準(zhǔn)度的DEM,同時還能夠通過差分干涉技術(shù)對地面可能存在的毫米量級位移進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測。隨著近年來科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟且廣泛的應(yīng)用于實踐中的各個領(lǐng)域。從我國研究InSAR技術(shù)的實際情況來看,雖然我們在此技術(shù)上已經(jīng)取得了一定的成績,但是依舊還有很多技術(shù)問題需要改進(jìn)和解決,比如說我國尚無星載成像衛(wèi)星獲取InSAR處理數(shù)據(jù),機(jī)載衛(wèi)星獲取數(shù)據(jù)依舊處于初級發(fā)展階段,并未形成規(guī)?;某潭龋虼爽F(xiàn)階段依舊是借助于國外提供的數(shù)據(jù)來進(jìn)行相關(guān)研究。我們必須要認(rèn)識到,InSAR技術(shù)的應(yīng)用前景和潛力價值是無窮的,我們必須要進(jìn)一步研發(fā)本國的In-SAR系統(tǒng),從而更好的為國防建設(shè)以及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]張倍倍.合成孔徑雷達(dá)干涉測量(InSAR)技術(shù)在地表沉降監(jiān)測中的應(yīng)用[J].西部資源,2014(5):45.
【關(guān)鍵詞】合成器;電路仿真;故障排除
1.引言
DX-600發(fā)射機(jī)主要有發(fā)射機(jī)控制單元(TCU)、合成器控制單元(CCU)和三個200KW功放單元(PB200)組成,其中,合成器的主要作用是將三個PB200功放單元輸出地射頻功率合成,并通過阻抗變換網(wǎng)絡(luò)使輸出阻抗達(dá)到匹配要求,將信號送到天線進(jìn)行播出。
在合成器中的元器件都是工作在高頻率、大電壓、強(qiáng)電流條件下,具有測量難、調(diào)整難和故障排除難的特點(diǎn),通常的檢修和故障排除方法已無法滿足實際維護(hù)的需要,因而采用仿真技術(shù)來模擬和排除合成器各種故障成為一個急待解決的問題。
2.合成器仿真系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與工作特性分析
2.1 合成器仿真系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
本文采用的是Protel99se仿真軟件進(jìn)行電路仿真與各類故障分析,根據(jù)發(fā)射機(jī)合成器的實際結(jié)構(gòu)構(gòu)建了如圖1的仿真系統(tǒng):
2.2 仿真系統(tǒng)特性分析
(1)頻響特性分析
在我臺中,DX-600發(fā)射機(jī)的工作頻率為783Khz,如圖2所示為仿真系統(tǒng)的頻響特性,可以看出合成器仿真系統(tǒng)的頻響特性符合發(fā)射機(jī)工作頻率783Khz,滿足仿真要求。
(2)阻抗匹配特性分析
A.各PB 90°相移網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出阻抗特性分析
如圖3所示,合成器仿真系統(tǒng)的中各PB 90°相移網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗為42歐姆,輸出為168歐姆,與實際合成器的阻抗匹配特性一致。
B.主合成π網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出阻抗特性分析
如圖4所示,合成器仿真系統(tǒng)的主合成π網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗為56歐姆,輸出阻抗為50歐姆,與發(fā)射機(jī)合成器實際的阻抗匹配要求一致。
通過上面的分析可以看出本文所構(gòu)建的合成器仿真系統(tǒng)的頻響特性和阻抗匹配特性都滿足合成器系統(tǒng)的實際要求,確實可以仿真工作在783Khz條件下的DX-600發(fā)射機(jī)合成器的工作狀態(tài)。
3.仿真技術(shù)在合成器系統(tǒng)中的應(yīng)用
3.1 在天線系統(tǒng)中故障仿真的應(yīng)用
發(fā)射機(jī)天線系統(tǒng)元器件工作在高頻率、高電壓、大電流條件下,實際工作中很難測量和調(diào)整,而且也無法模擬此類故障,因此在天線系統(tǒng)的故障處理方面很多是依靠傳統(tǒng)的理論分析和經(jīng)驗積累,缺少必要的科學(xué)直觀有效的分析和排除方法。
針對發(fā)射天線系統(tǒng)內(nèi)部元器件老化,導(dǎo)致的天線系統(tǒng)容抗變化的實際情況,通過仿真系統(tǒng)進(jìn)行故障模擬仿真,進(jìn)而找到故障現(xiàn)象,為此類故障的排除提供科學(xué)的依據(jù)。
首先是在仿真系統(tǒng)中改變輸出網(wǎng)絡(luò)中匹配電容CA的值,模擬故障點(diǎn),通過仿真系統(tǒng)模擬產(chǎn)生仿真故障現(xiàn)象如圖5所示:
從上面圖5與圖6可以看出,此類故障的故障現(xiàn)象很明顯,主要是發(fā)生故障的天線輸出將產(chǎn)生嚴(yán)重的幅度失真,各PB的反射系數(shù)都會增大,使得各PB輸出波形幅度變小。
3.2 在合成器故障排除中的應(yīng)用
如圖7所示,合成器內(nèi)元器件參數(shù)變化造成了PB單元都有了不同程度的故障指示
分析故障現(xiàn)象可以總結(jié)為:發(fā)射機(jī)整體輸出變小,反射系數(shù)變大,天線駐波比變大,其中PB1輸出和反射系數(shù)變化最明顯。由此可以看出故障點(diǎn)應(yīng)位于PB1中,下面通過對PB1相關(guān)元器件的仿真來找出故障點(diǎn)。
(1)PB1調(diào)載電容C11發(fā)生故障,故障現(xiàn)象如圖8:
(2)PB1調(diào)諧電容C10發(fā)生故障,故障現(xiàn)象如圖9
(3)故障點(diǎn)分析與判斷
1)仿真故障點(diǎn)一:C11的故障現(xiàn)象是三部發(fā)射機(jī)的輸出都變小,反射系數(shù)都變大。
2)仿真故障點(diǎn)二:C10的故障現(xiàn)象是只有PB1的輸出和反射系數(shù)變化最明顯。
3)通過對比發(fā)現(xiàn)仿真故障點(diǎn)二的現(xiàn)象與實際故障現(xiàn)象一致,基本可以判斷故障點(diǎn)就是PB1的調(diào)諧電容C10。
4.結(jié)束語
通過采用電路仿真軟件Prote
l99SE對DX-600發(fā)射機(jī)合成器系統(tǒng)進(jìn)行電路仿真,建立電路仿真模型,極大地提高了合成器系統(tǒng)故障排除速度。同時也可以將仿真用于該設(shè)備的仿真訓(xùn)練中,實現(xiàn)訓(xùn)練手段的創(chuàng)新,提高訓(xùn)練的效率和效果。因此DX-600合成器仿真系統(tǒng)極大的提高了我們維護(hù)發(fā)射機(jī)的工作能力,確實解決了很多實際問題,促進(jìn)了業(yè)務(wù)水平的提升。
參考文獻(xiàn)
[1]魏瑞發(fā).數(shù)字化調(diào)幅發(fā)射機(jī)[M].無線局,1999.
[2]清源科技.Protel99se電路原理圖案設(shè)計與仿真技術(shù)[M].機(jī)器工業(yè)出版社,2007.
[3]王正謀.Protel99se電路設(shè)計與仿真技術(shù)[M].福建科學(xué)技術(shù)出版社,2005.
[4]賀從林.Protel 99 SE在某裝備隨動系統(tǒng)電路仿真中的應(yīng)用[J].軍事通信,2009(3).
[5]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].高等教育出版社,1999.
作者簡介:
劉金星(1983—),男,碩士研究生,主要研究方向:電子技術(shù)應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:頻率合成技術(shù);全固態(tài);中波發(fā)射機(jī);應(yīng)用
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.047
0 引言
為了保證中波發(fā)射機(jī)輸出頻率的穩(wěn)定性、精確性以及頻繁更換的需要,頻率合成技術(shù)在全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。頻率合成技術(shù)指的是將一個或多個標(biāo)準(zhǔn)頻率,例如晶振信號源,通過合適的計算,變?yōu)榫邆渫环€(wěn)定度和精確度的多個所需頻率的技術(shù)。通過電壓控制蕩器,將輸出信號和基準(zhǔn)信號源之間保持穩(wěn)定關(guān)系的技術(shù)為鎖相技術(shù)。將頻率合成技術(shù)通過基準(zhǔn)頻率進(jìn)行計算,從而獲得不同頻率信號的單元電路為“頻率合成器”或“頻率綜合器”。
1 方法和應(yīng)用
頻率合成器的特點(diǎn)在于,能夠提供比1×10-8輸出信號更穩(wěn)定的信號,能夠降低寄生分量。不需要使用濾波器,在集成化和微型化方面更加優(yōu)秀。在頻率合成器中,可以通過微機(jī)控制對分頻比進(jìn)行調(diào)整,能夠?qū)Πl(fā)射機(jī)的頻率更換和頻率顯示進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,實現(xiàn)發(fā)射機(jī)的數(shù)字化、微機(jī)化和自動化。
在頻率合成中,有多種方法,基本可以分為兩類:直接合成法和間接合成法。在國外的生產(chǎn)中,有一部分的發(fā)射機(jī)使用的是直接合成法。其原理是通過一塊浸提振蕩器作為基準(zhǔn)頻率,通過分頻、倍頻和濾波,將所需的頻率當(dāng)做激勵信號進(jìn)行輸出。石英晶體的應(yīng)用是根據(jù)發(fā)射機(jī)的特點(diǎn)定做的。雖然這種方法的簡便性較強(qiáng),但是在輸出紋波和寄生產(chǎn)物上難以進(jìn)行精確的控制,當(dāng)發(fā)射機(jī)的工作頻率需要進(jìn)行改變時,還需要選擇不同的石英晶體,近年來直接合成法的應(yīng)用逐漸減少。
間接合成法主要是通過電壓控制振蕩器、監(jiān)相器、低通濾波器和基準(zhǔn)頻率源組成的。一般是用一個或多個基準(zhǔn)頻率源,通過諧波或護(hù)額頻率,利用鎖相法,固定壓控振蕩器輸出頻率在某個諧波或組合頻率上,壓控振蕩器間接產(chǎn)生中波發(fā)射機(jī)所需的頻率輸出,這種間接合成器又稱為鎖相式合成器。其有著一定的獨(dú)特性:在提供穩(wěn)定性較強(qiáng)的輸出信號頻率時,還可以有效的避免產(chǎn)生寄生分量,不需要使用大量的濾波器,提升了設(shè)備的集成化程度。
在當(dāng)下全固態(tài)數(shù)字中波發(fā)射機(jī)中,頻率合成技術(shù)在振蕩器中的應(yīng)用較為先進(jìn),不同頻率的發(fā)射機(jī)可以使用頻率不變的合成器,如果更改工作頻率,只要對程序分頻器的分頻比進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整[1]。
2 鎖相倍頻電路及其特性
全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)通常由音頻輸入部分、射頻部分、檢測系統(tǒng)以及電源模塊等四個部分構(gòu)成,其中射頻部分的主要作用是產(chǎn)生穩(wěn)定的載波信號,逐級的進(jìn)行有效放大,在數(shù)字音頻編碼信號作用下進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化,產(chǎn)生具備量化階的調(diào)幅信號,經(jīng)過帶通濾波器雜波處理,輸出標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制波。由此可見,射頻部分穩(wěn)定度是關(guān)系到發(fā)射機(jī)性能參數(shù)的主要指標(biāo),其關(guān)鍵的構(gòu)成元件鎖相環(huán)頻率合成器更是衡量全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)性能的核心元件。
2.1 鎖相環(huán)捕捉特性
數(shù)字集成鎖相環(huán)的組成由環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和相位比較器幾部分構(gòu)成?;鶞?zhǔn)信號源不僅可以由外部介入,本機(jī)也可以產(chǎn)生,對輸入的基準(zhǔn)信號與反饋信號的相位作一對比,所得到的相位誤差電壓,用環(huán)路濾波器對誤差電壓的波形進(jìn)行平衡濾波,當(dāng)獲得控制電壓后,對壓控振蕩器的頻率進(jìn)行有效控制。當(dāng)壓控振蕩器輸出一定頻率的信號時,要通過相位比較器的比較信號進(jìn)行反饋。以此對整個環(huán)路的循環(huán)動態(tài)進(jìn)行調(diào)整 ,使得輸出信號和基準(zhǔn)頻率的頻率趨于一致來確保信號的相位差恒定,整個環(huán)路鎖定的情況下實現(xiàn)相位鎖定的狀態(tài)。但在實際應(yīng)用中,很難保證輸入的頻率恒定,當(dāng)輸入頻率發(fā)生一定的改變時,環(huán)路可以進(jìn)入相應(yīng)的動態(tài)頻率對輸出信號頻率進(jìn)行追蹤,保證其鎖定狀態(tài)。
在實際的工作中,鎖相環(huán)的靈活性有著獨(dú)特的優(yōu)勢,能夠根據(jù)實際的工作狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。通過輸出信號和基準(zhǔn)信號之間的頻率關(guān)系、差值關(guān)系等等,組成適用于不同設(shè)備的電路。在頻率合成技術(shù)中,主要是用多種運(yùn)算方式運(yùn)用到基本鎖相環(huán)路的反饋通路中,一般使用的是插入分路器。在中波發(fā)射機(jī)中,CD4046集成塊有著較多的應(yīng)用,由該集中塊組成數(shù)字鎖相環(huán),可以形成鎖相倍頻電路的基本結(jié)構(gòu)。
2.2 CD4046鎖相環(huán)的電氣功能
CD4046集成塊是由公用放大器、線性壓控振蕩器和兩個比較器組成。比較器選用的是同一個輸入端,工作相位的差異決定了二者工作狀態(tài)的不同。通過比較器對信號輸入端相位的對比,從而得到誤差電壓,并對電壓進(jìn)行輸出。之后,在用環(huán)路濾波器,過濾掉無作用的組合頻率,并去除無用干擾,從而得到最后的控制電壓。在將控制電壓輸入到公用放大器中,對公用放大器的振蕩頻率進(jìn)行相應(yīng)的控制和調(diào)整,最后輸出公用放大器的振蕩信號。和通過外接的分頻器分頻向相位的比較器比較反饋信號。
公用放大器振蕩范圍的確認(rèn)是核心的因素。公用放大器是由電流鏡像網(wǎng)絡(luò)、RC定時元件、電流控制型振蕩電路、禁止端電平控制的電子開關(guān)以及源極跟隨器組成的。一般情況下,控制電壓的輸入電路是由源極跟隨器、用場效應(yīng)管和外接電阻組成的。使用這個電路,可以將自環(huán)路濾波器的控制電壓直接轉(zhuǎn)換為控制電流,兩者之間有著相互促進(jìn)的關(guān)系[2]。
電流鏡像網(wǎng)絡(luò)的兩路輸出電流是相等的。輸入電壓能夠?qū)σ宦妨魅朐礃O跟隨器的大小進(jìn)行精確控制;另一路為電路提供對性振蕩電路,從而進(jìn)行控制。電流鏡像網(wǎng)絡(luò)有著鏡像的特點(diǎn),在對性振蕩電路和源極跟隨器中的電流是相同的。因此,通過電流鏡像網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)作的振蕩電路中的工作電流,可以通過源極跟隨器對輸入控制電壓進(jìn)行精確控制。
對定時電容充放電速度控制工作有工作電流了完成,電容正反狀態(tài)控制部分有門電路完成,通過電容兩端不同的輸入電壓,有效的決定了電路的狀態(tài)。當(dāng)控制電壓比源極跟隨器一支場效應(yīng)管開啟電壓低時,控制電流的值為0,支場效應(yīng)管處于挺會狀態(tài)。但是電路中有著并聯(lián)的情況,因此存在電阻,導(dǎo)致電流鏡像網(wǎng)絡(luò)為振蕩器提供的工作電流的值最小。所以,通過RC能夠決定最低振蕩頻率,還可以對公用放大器的值進(jìn)行確定。當(dāng)控制電源在電源電壓和N1管開啟電壓之間時,隨著控制電壓的變化,電流鏡像網(wǎng)絡(luò)的工作電流也會產(chǎn)生變化,從而使得公用放大器的振蕩頻率發(fā)生改變。
當(dāng)控制電壓和電源電壓的值恒定時,支場效應(yīng)管會出現(xiàn)深度飽和的情況。在該狀態(tài)下,電流鏡像網(wǎng)絡(luò)會向振蕩器中輸入最大工作電流,公用放大器中會產(chǎn)生最高振蕩頻率,該頻率的值和電阻和電容有關(guān)。由此可以得出,電阻和電容能夠影響到公用放大器的振蕩頻率范圍,在一定的范圍內(nèi),源極跟隨器的輸入電壓能夠?qū)φ袷庮l率進(jìn)行精確的控制。
2.3 DAM中波數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)中CD4046的應(yīng)用
為了保證載頻信號的穩(wěn)定性,提高載頻信號的精確度。并使其在一定的頻率中,達(dá)到相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),在全固態(tài)中波數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)10KW(DAM)的射頻系統(tǒng)中,將CD4046技術(shù)作為關(guān)鍵電路技術(shù),從而實現(xiàn)鎖相環(huán)技術(shù)。在中波廣播頻段中,有著9KHz的頻率間隔。為了保證中波段中的載頻設(shè)置,能夠?qū)d頻進(jìn)行簡便的更改,在該射頻激勵版中使用了間隔9KHz的鎖相環(huán)頻率合成器設(shè)計。
首先,在基準(zhǔn)信號源中,鎖相環(huán)的基準(zhǔn)信號源是用1×10-8的高頻率穩(wěn)定恒溫晶體發(fā)出的4.608MHz信號通過二次分頻獲得的。根據(jù)之前的研究得出,在531KHz到1602KHz頻段的載頻中,都有和4.608MHz相對應(yīng)的頻率指標(biāo)。通過插件,可以不用將4.608MHz信號輸送給電壓,而是直接輸送到比較器中。通過調(diào)整,原本的正弦波會變?yōu)榉讲āT龠M(jìn)行相應(yīng)的計算,可以獲得鎖相環(huán)9KHz信號,并輸送到鎖相倍頻電路中;鎖相環(huán)頻率合成器為CD4046,一般是通過環(huán)路濾波器和可編程分頻器組成鎖相環(huán)電路;設(shè)置可編程分頻電路的主要目的是為了實現(xiàn)中波頻段的全覆蓋。在反饋環(huán)中,可以融入可編程分頻器,包括531KHz到1602KHz[3]。
3 結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的激勵器輸出信號以及功率合成都將更加穩(wěn)定,這也為未來真正實現(xiàn)遠(yuǎn)程計算機(jī)控制的無人值守打下了良好的基礎(chǔ)。通過頻率合成技術(shù)的應(yīng)用,可以有效提高發(fā)射機(jī)的性能,拓寬發(fā)射機(jī)的應(yīng)用范圍,提高其穩(wěn)定性。
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李益敏 綜述,鄭永生 審校
快速成型技術(shù)(RP)是機(jī)械工程、計算機(jī)輔助設(shè)計與制造技術(shù)(CAD/CAM)、計算機(jī)數(shù)字控制(CNC)、精密伺服驅(qū)動、檢測技術(shù)、激光技術(shù)及新型材料科學(xué)等高科技技術(shù)的集成。由于它明顯優(yōu)于傳統(tǒng)制造技術(shù),近來獲得了日新月異的發(fā)展,已被廣泛應(yīng)用于航空、汽車制造、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域,其中在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用占到整個應(yīng)用領(lǐng)域中的12%,特別是在口腔、顱頜面外科及骨科治療中。顱頜面外科由于其手術(shù)的復(fù)雜性和精確性,一直是醫(yī)學(xué)界公認(rèn)的較為棘手的領(lǐng)域,選擇多學(xué)科合作,多領(lǐng)域技術(shù)的相互配合,是顱頜面外科治療的發(fā)展趨勢。近年來,RP技術(shù)和顱頜面外科的緊密結(jié)合,為顱頜面外科的發(fā)展注入了新的生機(jī),使顱頜面外科治療手段變得更為科學(xué)、精密和簡便。本文就快速成型技術(shù)在顱頜面外科中的應(yīng)用綜述如下:
1快速成型技術(shù)
1.1 RP技術(shù)原理:RP技術(shù)最早起源于20世紀(jì)80年代后期的航空工業(yè),是基于分層技術(shù)、堆積成型、直接根據(jù)CAD模型或CT數(shù)據(jù)等快速生產(chǎn)樣件的先進(jìn)制造成組技術(shù)總稱。RP技術(shù)不同于傳統(tǒng)的去除成型、拼合成型及受迫成型等制造加工手段,是利用塑料、陶瓷、復(fù)合蠟等各種材料累加法直接制造出樣件。其基本原理是:分層制造,逐層疊加[1],實現(xiàn)一種由點(diǎn)到線、由線到面、由面再組成立體結(jié)構(gòu)的過程。RP具體過程大體可分成三步:①數(shù)據(jù)準(zhǔn)備:通過計算機(jī)生成零件三維CAD模型,或CT數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備,然后用切片軟件將三維CAD模型切成大約0.5~2mm厚的薄片,得到各層面的輪廓信息;②分層疊加成型:各層截面輪廓數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成數(shù)控加工命令,控制激光束選擇性切割一層層原材料(如:固化液態(tài)樹脂、復(fù)合蠟粉等粉末材料、噴射粘結(jié)劑或熱熔材料等),形成各截面輪廓并疊加成三維產(chǎn)品;③后處理過程:進(jìn)行模型表面處理清潔等。
1.2快速成型技術(shù)工藝種類及加工材料:快速成型技術(shù)工藝多種,其中常用的較為成熟的有六種:①光固化(SL);②選擇性激光燒結(jié)(SLS);③層狀物體制造(LOM);④熔融堆積成型(FDM);⑤激光近似成型技術(shù)(LENS);⑥三維打印技術(shù)(3DP)。不同的技術(shù)工藝可以選擇不同的加工材料。
1.3 快速成型技術(shù)的特點(diǎn):RP技術(shù)不同于傳統(tǒng)的制造工藝,其優(yōu)越性在于:①采用非接觸加工,不需任何刀具、模具等;②生產(chǎn)過程數(shù)字化,可隨時修改,隨時制造,并可做到無人值守;③生產(chǎn)成本與產(chǎn)品數(shù)量無關(guān),特別適合單個模型的生產(chǎn);④能夠?qū)崿F(xiàn)快速鑄造、快速模型制造;⑤生產(chǎn)過程沒有切割、噪聲和振動,有利于環(huán)保;⑥產(chǎn)品的制造過程與模型的復(fù)雜性無關(guān),可以制造任意形狀的模型。
2快速成型技術(shù)在顱頜面外科中的應(yīng)用
在醫(yī)學(xué)的領(lǐng)域RP技術(shù)最早應(yīng)用于外科,尤其是對于顱頜面外科、骨外科、整形外科等的臨床實踐。利用RP技術(shù)可以加工出內(nèi)、外部三維結(jié)構(gòu)完全仿真的生物模型。借助患者術(shù)區(qū)解剖結(jié)構(gòu)模型,醫(yī)生可以更直觀地了解術(shù)區(qū)狀況,并結(jié)合模型具體討論病例,制定更合理的手術(shù)方案。對于復(fù)雜病例,實施模型外科,預(yù)演術(shù)中可能遇到的問題,并比較此術(shù)式的優(yōu)劣,同時也向年輕醫(yī)生演示或供他們操作訓(xùn)練[2]。
2.1 顱頜面硬組織的精確復(fù)制:顱頜面骨組織形態(tài)不規(guī)則,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,周圍解剖關(guān)系密切,通過X線片及單純的CT片很難精確診斷病變的實際狀態(tài)和部位。最早有學(xué)者在1989年即將該技術(shù)應(yīng)用于患者的診斷。Haers PE[3]對于建立的21例患者的三維模型進(jìn)行分類,認(rèn)為模型具有對顱頜部綜合征、面部不對稱、器官距離過遠(yuǎn)、大型缺損等畸形的診斷、治療有意義,而對于多發(fā)性骨折的錯位矯正沒有幫助。D'Urso PS等[4]對45例顱頜面頸部患者進(jìn)行仿真生物模型及影像的對比,分析結(jié)果表明模型有利于改善手術(shù)設(shè)計(模型達(dá)82.21%,影像為44.09%);術(shù)前診斷準(zhǔn)確率達(dá)95.23%(影像的準(zhǔn)確率為65.63%),模型的測量誤差為7.91%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于影像測量誤差44.14%,應(yīng)用仿真模型后手術(shù)時間平均降低17.63%。Ariver等[5]利用CT數(shù)據(jù)結(jié)合SL方法復(fù)制顱骨,并與原顱骨標(biāo)本進(jìn)行測量比較,絕對誤差在0.1~4.62mm之間,平均誤差為0.85mm,認(rèn)為SL方法可以精確復(fù)制顱骨。Bianchi等[2]利用離體下頜骨CT數(shù)據(jù)、SL技術(shù)復(fù)制下頜骨模型,總體誤差在0~4.03%范圍,且解剖細(xì)節(jié)清晰可辨。林李嵩等[6]利用RP技術(shù)讀取干性頭顱的螺旋CT數(shù)據(jù)制作出眶三維模型,結(jié)果更加精確,模型與顱骨的平均差值為(0.22±1.04)mm。朱赴東[7]對根據(jù)螺旋CT數(shù)據(jù)制作的三維模型進(jìn)行測量,認(rèn)為模型的總體誤差可以控制在0.02~0.53mm,其中顱骨模型的誤差在0.02~0.24mm,牙齒模型的誤差在0.04~0.53mm之間,顱骨、牙齒模型與實體無顯著性差異。RP模型能夠復(fù)制顱頜面骨組織的真實情況,提高臨床診斷的準(zhǔn)確率。
2.2顱頜面軟組織的復(fù)制:軟組織的數(shù)據(jù)來源通常是螺旋CT和MRI數(shù)據(jù)。Coward[8]利用MRI數(shù)據(jù),應(yīng)用鏡像原理用SL方法制作出與健側(cè)耳相同的樹脂患耳贗復(fù)體。焦婷等[9]利用多排螺旋CT數(shù)據(jù),應(yīng)用LOM法制作缺損區(qū)耳廓陽模,然后用醫(yī)用硅膠翻制耳廓硅膠陽模義耳,形態(tài)精度高,個性化高。李風(fēng)蘭等[10]應(yīng)用SLS技術(shù),利用三維激光掃描正常鼻數(shù)據(jù)制作鼻蠟?zāi)P?,并翻制出硅橡膠鼻贗復(fù)體,獲得結(jié)果是贗復(fù)體與蠟?zāi)y量無明顯差異,提供了一種鼻贗復(fù)體新的制作方法。
2.3定制個性化修復(fù)體:運(yùn)用RP技術(shù),根據(jù)鏡像原理,通過CAD系統(tǒng)制作顱頜面?zhèn)€性化植入體,材料可以選取鑄造鈦板、個性化鈦合金、硅橡膠、人工骨等。
2.3.1對于頜面外科:Tideman等[11]早在1992年即對上頜骨切除術(shù)后缺損患者實施術(shù)中填塞已定制的快速成型鑄造鈦網(wǎng)和自體髂骨骨塊、局部軟組織覆蓋聯(lián)合方法進(jìn)行即時修復(fù),獲得滿意的近期效果。Eufinger H等[12]報道對于22例顱頜面缺損患者制作個性化鈦板植入物重建外形,顯著降低手術(shù)時間,并獲得良好的美容外形。后Eufinger H又陸續(xù)報道了計算機(jī)輔助下的個性化鈦網(wǎng)在臨床中的應(yīng)用,肯定了該種技術(shù)在臨床中的顯著成效。另有學(xué)者報道設(shè)計制造個性化鈦板修復(fù)體修復(fù)腭部缺損。劉彥普[13]利用RP與反求技術(shù)制作缺損下頜骨的樹脂模型,通過鑄造技術(shù)制造純鈦修復(fù)支架進(jìn)行個性化修復(fù)大塊下頜骨缺損,方法簡便、精確,可同時修復(fù)外形和重建咀嚼功能。楊連平等[14]應(yīng)用CAD和RP技術(shù)聯(lián)合用于下頜骨腫瘤切除術(shù)后骨缺損的個體化修復(fù)重建中,術(shù)前預(yù)制重建個性化鈦板,即時修復(fù)骨缺損,提高手術(shù)精確度。
2.3.2對于顱骨的缺損:使用RP技術(shù)修復(fù)顱骨缺損在國內(nèi)外已有大量報道。Winder J等[15]將該技術(shù)應(yīng)用于10例顱骨缺損的患者,制作出精確的個性化鈦板直接修復(fù)缺損,獲得了滿意的美容效果。D'Urso PS[16]應(yīng)用RP技術(shù)制造出的個性化丙烯酸修復(fù)體修復(fù)顱骨缺損,術(shù)前并進(jìn)行修復(fù)體與缺損模型的模擬,手術(shù)時間明顯減少并產(chǎn)生良好的臨床結(jié)果。國內(nèi)歸來[17]利用醫(yī)用鈦鑄造個性化顱骨修復(fù)體修復(fù)顱骨缺損,效果良好。徐建軍[18]制作EH復(fù)合型顱骨預(yù)制體修復(fù)額顳頂區(qū)大面積顱骨缺損,結(jié)果顯示預(yù)制體與缺損周圍組織精確吻合。夏德林[19]報道基于CT數(shù)據(jù)、快速成型技術(shù)預(yù)制鈦合金個性化顱骨缺損修復(fù)術(shù)切實可行,修復(fù)體具有良好的組織相容性、足夠的強(qiáng)度,且能在體內(nèi)長期存留。
2.4模型外科手術(shù)模擬:前手術(shù)模擬可以選擇計算機(jī)輔助手術(shù)模擬和模型外科手術(shù)模擬。前者為虛擬環(huán)境,后者為實物模型真實環(huán)境,其中模型外科在口腔正頜外科已被廣泛使用。在顱頜面外科中,Lin CC等[20]將快速成型模型應(yīng)用到顱頜面畸形患者術(shù)前模擬中,認(rèn)為術(shù)前模擬有助于推動顱頜面外科的發(fā)展,能獲得更為精確的手術(shù)效果。國外有學(xué)者運(yùn)用SLS技術(shù)復(fù)制顱頜面尼龍仿生物模型,術(shù)前為顱頜面骨骨折伴畸形患者實施手術(shù)模擬,效果滿意。國內(nèi)唐曉軍等[21]將模型外科應(yīng)用到對陳舊性頜骨骨折的治療中,在術(shù)前實施模型外科,可以簡化術(shù)中手術(shù)步驟,提高治療效果。何冬梅等[22]將模型應(yīng)用于顴骨粉碎性骨折、顏面不對稱等畸形中,術(shù)前模擬手術(shù)過程,以確定截骨量、移動頜骨的范圍,效果滿意。孫堅等[23]利用CAD/CAM技術(shù)作為上頜骨大型缺損重建的模型外科手段,對于病態(tài)三維模型進(jìn)行設(shè)計截骨線、固位等模擬手術(shù),有助于術(shù)中移植骨的準(zhǔn)確擺位以及植入體植入的軸向,避免術(shù)后移位。
2.5 手術(shù)模版的設(shè)計與制作:顱頜面小塊的缺損畸形無法定制個性化植入物,可以通過RP技術(shù)制作出需要充填的植入物三維立體模型,或者對于不對稱畸形需要去除骨組織時,術(shù)前制作出需要去除骨組織的模版,以指導(dǎo)術(shù)中選用的植入物的大小、形狀,截骨線的具置等。James等[24]報道了RP技術(shù)在先天性顴骨發(fā)育不全中的應(yīng)用,由SLA模型獲得骨缺損信息,優(yōu)化植入物的大小、結(jié)構(gòu),估計移植骨量。劉筱菁等[25]對12例復(fù)雜顱頜面畸形患者構(gòu)建三維頭模,在頭模上進(jìn)行模型外科和植入物模版的預(yù)制,其結(jié)論是在頭模上進(jìn)行模型外科操作與真實手術(shù)吻合度很高,預(yù)制植入物模版能夠縮短手術(shù)時間,改善手術(shù)效果。
3展望
隨著CAD/CAM技術(shù)和RP技術(shù)的不斷發(fā)展,相關(guān)軟件和設(shè)備、材料費(fèi)用降低,相信在不久的將來,RP技術(shù)的應(yīng)用將成為顱頜面外科術(shù)前準(zhǔn)備必不可少的步驟,并且,迎合臨床應(yīng)用需求的各種類型的三維模型將會應(yīng)運(yùn)而生。同時,伴隨組織工程、材料學(xué)的快速發(fā)展,多學(xué)科協(xié)作下的RP技術(shù)將為推動顱頜面外科的發(fā)展提供無限可能。
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【關(guān)鍵詞】合成孔徑雷達(dá);地形測繪;應(yīng)用及進(jìn)展
機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便等優(yōu)勢特點(diǎn)受到廣泛應(yīng)用,除了在軍事領(lǐng)域有較大的發(fā)揮,合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在民用鄰域也有較大的發(fā)展,如地形測繪測量、空間遙感控制、海洋監(jiān)測、氣象探測等,本文將針對機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)勢分析探究其在地形測繪中的應(yīng)用及發(fā)展。
1.機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)特點(diǎn)
1.1較高的精度
合成孔徑雷達(dá)的原理是通過發(fā)送、接受固定頻率的脈沖信號,相對于以前單一獨(dú)立的天線收發(fā)機(jī)制,合成孔徑能夠?qū)⒏魈炀€矩陣單元有效地整合為綜合的發(fā)送、接收系統(tǒng),加以強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,對于發(fā)送、接收的頻率脈沖分析處理,從而達(dá)到全方位、高精確的探測、監(jiān)控效果。
隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展,電子產(chǎn)業(yè)方興未艾,機(jī)載合成孔徑雷達(dá)的部件不僅性能越來越強(qiáng)悍,其形態(tài)也將變得越來越精細(xì),所應(yīng)用的功能也越來越廣泛,經(jīng)過一定的實踐應(yīng)用調(diào)查,機(jī)載合成孔徑雷達(dá)的相對定位精度在300M至1500M的工程定位中,1小時以上觀測的解其平面位置誤差小于1mm,和ME-5000電磁波測距儀測定的數(shù)據(jù)結(jié)果比較,其邊長差值最大為0.5mm,較差中誤差達(dá)到了0.3mm的級別。
1.2探測效益高
隨著機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的不斷完善,通過合成孔徑雷達(dá)探測的無人機(jī)已經(jīng)應(yīng)運(yùn)而生并且防范應(yīng)用,在地形測繪測量中,20KM內(nèi)相對靜態(tài)的地理定位,無人機(jī)完成探測任務(wù)僅需15至20分鐘即可,當(dāng)用于快速靜態(tài)相對定位測量時,每個流動站與基準(zhǔn)站間距在15KM時,觀測時間便可縮短至1-2min。通過機(jī)載合成孔徑雷達(dá)的無人機(jī)觀測與雷達(dá)基站的綜合應(yīng)用,地理地形的探測工作可以增加實際效益,縮短耗費(fèi)時間,降低應(yīng)用成本。
1.3系統(tǒng)綜合、操作便捷
整合性的合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)是綜合型的應(yīng)用系統(tǒng),配合使用的雷達(dá)基站間不需要相互通視便可實施有效監(jiān)測及相關(guān)任務(wù),通過系統(tǒng)的自主調(diào)控以及后臺大型數(shù)據(jù)處理機(jī)制,地理地形的測繪工作將會顯得比較輕松,并且耗費(fèi)的人力、物理也相應(yīng)減少。由于無需點(diǎn)間通視,點(diǎn)位位置可根據(jù)需要,可稀可密,使雷達(dá)站點(diǎn)的選址工作變得靈活多變,可以省去過去經(jīng)典的大地網(wǎng)中的傳算點(diǎn)、過渡點(diǎn)的測量工作。
科學(xué)的進(jìn)步也帶動了系統(tǒng)的發(fā)送、接收機(jī)制的發(fā)展,系統(tǒng)的自動化程度也越來越高,相應(yīng)組件的構(gòu)造與體積越來越精巧,相應(yīng)的減輕了測量工作的工作繁重程度,使得地形測繪輕松簡便。
1.4提供三維坐標(biāo)、全天候作業(yè)
地理地形的測量方式可以采用不同的方式進(jìn)行,經(jīng)典的大地測量方法將平面與高程度采用不同方法分別施測。合成孔徑雷達(dá)可同時精確測定相應(yīng)地形相應(yīng)目標(biāo)的三維坐標(biāo),并且可以實現(xiàn)四等水準(zhǔn)測量的精度。
機(jī)載合成孔徑雷達(dá)可裝載在無人機(jī)、高空偵查機(jī)、衛(wèi)星等高空載具中,可以全天24小時實施測量工作,不受陰天黑夜、起霧刮風(fēng)、下雨下雪等環(huán)境天氣的影響。
2.機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用
最初的合成孔徑雷達(dá)的設(shè)計目的是應(yīng)用于導(dǎo)航,情報收集等軍事領(lǐng)域。隨著技術(shù)發(fā)展,民用等軍事領(lǐng)域之外的應(yīng)用前景也相當(dāng)廣泛,由于合成孔徑雷達(dá)的諸多高性能特性及優(yōu)點(diǎn),注定其在各行各業(yè)有著廣闊的應(yīng)用空間。
通過合成孔徑雷達(dá)發(fā)送與接收的頻段脈沖信號,可以進(jìn)行海、空、陸的測量測繪、精確定位以及實時監(jiān)控等。在于地形測繪鄰域,合成孔徑雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)用于建立高精度的全國性大地測量控制收發(fā)網(wǎng)絡(luò),測定大范圍的地形動態(tài)參數(shù),用于建立陸地海洋大地測量基準(zhǔn),進(jìn)行高精度的島嶼、丘陵、平原、海洋等多種地形地貌的聯(lián)測,用于檢測地球板塊運(yùn)動和地殼形態(tài)移動以及實時動態(tài)監(jiān)控,還可以應(yīng)用于工程測量當(dāng)中,成為建立城市與工程控制網(wǎng)絡(luò)的主要手段,合成孔徑雷達(dá)可以測定航空航天攝影瞬間的相機(jī)的相對位置,實現(xiàn)少量地面控制或者無地面控制的航測快速成圖,從而從多方位、多領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⑾到y(tǒng)、全球環(huán)境遙感監(jiān)測的技術(shù)發(fā)展起到促成推進(jìn)作用。
3.機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展前景
隨著我國的技術(shù)創(chuàng)新以及科技發(fā)展,機(jī)載合成孔徑能夠獲得廣泛的應(yīng)用空間,特別在無人機(jī)、電子產(chǎn)業(yè)火速發(fā)展的今天。
在大地測量鄰域,通過機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)可以開展國際聯(lián)測,各地大范圍、多地形地貌的聯(lián)測。經(jīng)過平臺統(tǒng)一、數(shù)據(jù)連接整合,很有希望能夠建立起全球性的大地地形地貌控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),能夠為地點(diǎn)提供高精度的坐標(biāo),測定和精化大地水準(zhǔn)面。經(jīng)過大型數(shù)據(jù)處理機(jī)制,雷達(dá)探測地形坐標(biāo)精度獎金0.2m,并且能夠聯(lián)測地形的集合水準(zhǔn),為我國的地理地形測繪建立了各級測量控制網(wǎng),提供高精度的平面與高程三維基準(zhǔn)。使得全國大范圍的地形、平原、丘陵、島嶼、海洋聯(lián)結(jié)為整體的三維地形庫。
工程測量領(lǐng)域,運(yùn)用合成孔徑雷達(dá)技術(shù),能夠?qū)o態(tài)工程位點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位,實施地形測量,從而根據(jù)測量實際數(shù)據(jù)布設(shè)精密工程控制網(wǎng),可用于城市、礦區(qū)、油田等重要地形地段的沉降監(jiān)測、地殼板塊的動向監(jiān)控、高層建筑的變形監(jiān)測以及隧道、河道、橋梁貫通測量等精密工程。
航空攝影地形測量領(lǐng)域,我國測繪工作者通過高空無人機(jī)、氣象無人機(jī)、電子偵察機(jī)等多種機(jī)載合成孔徑雷達(dá)載具進(jìn)行相關(guān)任務(wù)工作,如航測外業(yè)控制測量、航攝飛機(jī)導(dǎo)航、機(jī)載雷達(dá)航測等匯聚數(shù)據(jù)形成三維坐標(biāo)圖形。
地球動力學(xué)領(lǐng)域,機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于地形地殼板塊運(yùn)動監(jiān)測以及區(qū)域板塊的運(yùn)動監(jiān)測,另外該技術(shù)還應(yīng)用與海洋測量、水下地形測繪等相關(guān)領(lǐng)域。在靜態(tài)定位與動態(tài)定位測繪時,合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)需要整合相關(guān)測量測控設(shè)備的配合與數(shù)據(jù)接收整合,如低軌衛(wèi)星,地面雷達(dá)基站等多方位探測設(shè)備,通過平臺統(tǒng)一的處理指令,可以實施靜態(tài)定位與高動態(tài)高精度定位測繪以及精密定軌監(jiān)控等高難度任務(wù)。
結(jié)束語
機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于地形測繪監(jiān)控,同時在軍事國防、智能交通、郵電通信、地礦、能源開采、工程建筑、海洋探測、高空監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、氣象氣候、土地規(guī)劃管理、環(huán)境監(jiān)測、金融、安防等部門行業(yè),還可以在航空航天、測時授時、物理探礦、姿態(tài)測定等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
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