IBIS-S系统能够对目标物提供连续、全面的监测，尤其针对桥梁、建筑物、高塔等易发生微小位移变化的物体进行精确监测，得到传感器视线向被测物每部分的位移变化量，进而为分析建筑物或桥梁上每个测量点的变形、振动情况提供必要的数据。该设备的重要参数设置可参见表5.1，依据不同的采样间隔，IBIS-S能够提供动态和静态监测两种测量模式：动态模式下数据采样率高，适合对目标物的高频振动进行监测；静态模式下数据采样率较低，适合对稳定场景下目标物的缓慢位移进行监测。由于设备进行数据采集前，可对采样率进行设置，因此可根据不同的监测情况采用适当的参数。

由GBSAR干涉测量理论得知，影响其监测精度的因素主要有大气扰动、系统噪声、相位解缠等，但由于IBIS-S的高采样率（最大200Hz，即每秒200次采样），短时间间隔大气条件基本一致，因此进行干涉时大气相位得到消除；该设备采用连续干涉相位累积方法求解形变值，在高采样率的情况下干涉相位出现周跳的可能性极小，因此能够影响IBIS-S监测精度的因素主要是系统噪声或监测场景的不稳定性，即内部噪声或外部噪声。

表5.1　IBIS-S系统主要参数

为验证IBIS-S距离监测的精度，首先在室内环境下利用IBIS系统对角反射器进行定量移动监测，具体实验参数参见表5.2。由于实验条件所限，无法提供自动步进平台，反射器的定量位移是通过人工干预进行的，这在一定程度上造成了雷达视场内的信号干扰，不过同时也模拟了野外监测环境下不可预知的非稳定情况，继而进一步增加了去噪难度。IBIS-S系统的最大采样率为200Hz，而实验中仅将采样率设定为大约74Hz，一定程度上影响了其精度的验证，但另一方面又增加了监测中噪声存在的可能，从而为本书提出的滤波方法提供了必要的数据，实验过程中角反射器移动过程可参见表5.3。

表5.2　距离测量实验基本参数设置

表5.3　IBIS测距精度实验方案

在IBIS精度验证实验中（见图5-3），为了准确地获取目标点的位移信息，在场景中架设了两个角反射器，一个可量测角反射器架在三脚架上（较远），作为模拟形变点；一个固定角反射器安置于地面上（较近），可视为参照点。从获取的信噪比（SNR）（见图5-4）序列上可以明显地看出，大于70dB的有三个主峰值，第一个是较近处角反射器的反射信号，第二个为较远处角反射器的反射信号，第三个为场景最后面的墙体。由于可量测角反射器高反射率特性，在长时间观测过程中其信噪比一直维持在85dB以上，能够在距离域上清晰地辨识出其所在位置，从而能够对其监测数据进行精确分析。

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图5-3　IBIS距离监测实验场景

图5-4　IBIS距离域信噪比（SNR）图

实验方案中利用可量测角反射器（见图5-5），模拟规律的定量移动。移动方案主要有以下四个：5mm、1mm、0.5mm以及0.1mm，每次移动停留时长约为50s，首先远离雷达中心方向移动5次，然后朝向雷达中心按相同位移量移动5次，往返一共10次。

图5-5　可量测角反射器

IBIS-S监测的结果如图5-6所示，该设备在74Hz的采样率下，能够很好地完成0.5mm以上的变形监测，而在0.1mm的方案中基本难以清晰地分辨出各阶段的变形过程，仅能够反映出变化趋势。图中虚线表示未经去噪的IBIS-S监测结果，可以直观地看出监测时段受许多噪声的干扰，形变曲线会出现较大跳变或振荡。数学上，通常利用标准偏差来衡量出一组数据的离散程度，表5.4列出了IBIS-S获取的原始数据与去噪后的变形数据间标准偏差的对比。显而易见，相较于未经去噪处理的标准偏差均出现了降低，即数据中跳变或振荡的情况大为减少，对噪声等随机误差进行了有效的抑制，对后面的形变分析提供了数据基础。

图5-6　IBIS监测的固定点与模拟形变点的形变曲线

表5.4　IBIS测距数据分析