摘要：在边坡稳定性监测领域，亚毫米级的形变测量精度是早期预警地质灾害的关键。轻型边坡稳定监测雷达系统通过高精度雷达体制构建测量基础、先进信号处理算法净化数据、多次测量与数据融合校准误差三大核心技术，突破精度极限，为边坡安全监测提供可靠数据支撑。

在边坡稳定性监测领域，亚毫米级的形变测量精度是早期预警地质灾害的关键。轻型边坡稳定监测雷达系统通过高精度雷达体制构建测量基础、先进信号处理算法净化数据、多次测量与数据融合校准误差三大核心技术，突破精度极限，为边坡安全监测提供可靠数据支撑。

一、高精度雷达体制：奠定精准测量的基石

系统采用的调频连续波（FMCW）雷达体制，其核心优势在于对距离变化的超高敏感度。雷达发射的电磁波频率随时间呈线性变化，当信号遇到边坡表面反射回雷达时，发射波与回波之间会产生频率差。根据电磁波传播速度恒定（约 3×10⁸m/s）的特性，这个频率差与目标距离存在精确的数学关系，通过公式计算即可得出目标到雷达的距离。

在实际应用中，FMCW 雷达的频率调制带宽可达数百兆赫兹，极小的频率差异就能对应边坡表面细微的位移变化。例如，当频率调制带宽为 500MHz 时，理论上雷达能够分辨的最小距离变化仅为 0.3mm 。这种高分辨率特性使得雷达能够捕捉到边坡表面毫米级甚至亚毫米级的位移，为精确测量形变奠定了坚实基础。此外，雷达的稳定频率调制和低相位噪声设计，有效减少了信号自身的波动误差，进一步提升了测量准确性。

二、先进信号处理算法：剔除干扰的 “数据净化器”

雷达回波信号在传输过程中，不可避免会受到环境噪声、杂波等干扰，影响形变测量精度。系统内置的先进信号处理算法如同 “数据净化器”，对回波信号进行深度处理。

相位解缠算法是其中的关键技术之一。由于雷达干涉测量中相位值存在 2π 模糊，即相位值在 -π 到 π 之间循环，实际相位变化可能超过这个范围，导致相位信息失真。相位解缠算法通过分析相邻像素间的相位关系，利用数学方法解开缠绕的相位，还原边坡真实的形变相位信息。例如，在复杂地形的边坡监测中，即使存在植被覆盖、地形起伏等干扰导致的相位噪声，相位解缠算法也能准确提取出边坡的微小形变相位特征。

滤波算法则用于去除回波信号中的随机噪声和杂波干扰。系统采用自适应滤波算法，能够根据信号的统计特性自动调整滤波参数，有效抑制环境噪声，增强有用信号。同时，结合小波变换等多尺度分析方法，对信号进行多频段分解和重构，进一步提升信号质量，使提取的形变信息更加准确可靠。

三、多次测量与数据融合：误差校准的 “智能引擎”

为进一步提高测量精度和可靠性，系统采用多次测量与数据融合策略。通过对同一监测区域进行多次重复测量，获取多组数据样本，然后利用统计学方法对这些数据进行分析和处理。

在数据统计分析过程中，系统计算每次测量数据的均值、方差等统计量，剔除异常值，保留可信度高的数据。例如，当某一次测量结果与其他测量值偏差较大时，系统会自动识别该数据为异常值并予以剔除，避免其对最终测量结果产生干扰。

数据融合技术则将多次测量数据与高精度的三维地形图进行配准。通过将雷达测量的形变数据映射到三维地形模型上，利用地形数据的高精度坐标信息，对雷达测量误差进行校准。例如，当雷达测量的边坡位移数据与三维地形图中地形特征存在偏差时，系统会根据地形数据调整测量结果，消除因雷达安装角度、地形遮挡等因素导致的误差，最终将测量精度控制在优于 0.1mm 的水平 。

轻型边坡稳定监测雷达系统通过高精度雷达体制、先进信号处理算法以及多次测量与数据融合技术的协同作用，构建起一套完整的高精度测量体系。从信号发射与回波接收，到数据处理与误差校准，每个环节都紧密配合，实现了亚毫米级的形变测量精度，为边坡安全监测提供了强有力的技术保障，有效提升了地质灾害预警的及时性和准确性。

来源：小高科技观