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tecnica, nata dalla ricerca spaziale, che consente di determinare l’entità dello spostamento di un oggetto confrontando le informazioni di fase delle onde elettromagnetiche riflesse dall’oggetto in diversi istanti di tempo.

le onde elettromagnetiche riflesse da un oggetto differiscono, almeno nell’informazione relativa alla fase, al variare della posizione dell’oggetto rispetto alla fonte di emissione e ricezione dell’onda elettromagnetica.

La misura di spostamento dell’oggetto sotto indagine è ricavata dalla informazione della variazione della fase misurata dal sensore radar nei diversi istanti di acquisizione. La misura di spostamento è legata alla misura della variazione di fase

LA TECNICA INTERFEROMETRICA

TX

RX

TX

RX

d

TX

RX

TX

RX

d

First acquisition

Second acquisition

1ϕ

2ϕ

( )124ϕϕ

πλ

−=d

MONODIMENSIONALI

singola risoluzione in distanza (direzione di range)

BIDIMENSIONALI

a doppia risoluzione in distanza (slant range) e angolare (cross range)

Tecniche di RADAR ground-based

Utilizza la singola risoluzione in distanza (direzione di range) dell’immagine radar dello scenario.

Sensore per la generazione, trasmissione e ricezione del segnale elettromagnetico installato in postazione fissa ed equipaggiato con dispositivo per la rotazione, interfaccia per il collegamento unità di controllo e per alimentazione.

Unità di controllo per configurare i parametri dell‘acquisizione, gestire la misura e visualizzare i primi risultati in real-time.

per monitoraggi statici e dinamici

Esempio sistema a singola risoluzione in distanza

sistema IBIS S

sensore elettromagnetico basato sulla tecnica di funzionamento Stepped Frequency – Continuous Wave

immagine monodimensionale dello scenario di interesse con elevata risoluzione in distanza grazie alla trasmissione di una serie di onde elettromagnetiche di lunga durata (Continuous Wave) a frequenza diversa (Stepped Frequency)

risoluzione in distanza di 50cm, indipendente dalla massima distanza misurabile

Esempio di sistema a singola risoluzione in distanza

f

Δf

Segnale trasmesso

tDurata acquisizione singola immagine

Ban

da d

i lav

oro

del s

iste

ma

f

Δf

Segnale trasmesso

tDurata acquisizione singola immagine

Ban

da d

i lav

oro

del s

iste

ma

risoluzione in distanza di 50cm, indipendente dalla massima distanza misurabile

la risoluzione dell’immagine nella direzione della struttura (ground range resolution) dipende dall’angolo di vista da parte del sensore, secondo

ad ogni pixel di risoluzione (range bin) è come se corrispondesse un sensore di spostamento installato nel mezzo della lunghezza del range bin

Risoluzione in distanza

XRrrx ⋅Δ

=Δ

=Δ)cos(α

IBIS

h

X

α

RΔr

Δx

Sistemi 1D: profili di distanza

Range (m)

Am

piez

za s

egna

le (u

nità

arbi

trar

ia)

Punti ad alta riflettività

Range (m)

Am

piez

za s

egna

le (u

nità

arbi

trar

ia)

Punti ad alta riflettività

E’ necessario individuare i punti di riflessione sulla struttura oppure installare degli scatteratori artificiali

Sistemi 1D: profili di distanza

250m

funzionamento in modalità SAR (Synthetic Aperture Radar) tramite movimentazione del radar in direzione normale all’asse delle antenne permette di aggiungere alla risoluzione in distanza(range) quella angolare (cross-range)

Sensore per la generazione, trasmissione e ricezione del segnale elettromagnetico installato in postazione mobile (binario di scorrimento servoassistito)

Unità di controllo per configurare i parametri dell‘acquisizione, gestire la misura e visualizzare i primi risultati in real-time.

per monitoraggi statici

Sistemi 2D: risoluzione in distanza (range) e angolare (cross-range)

sistema IBIS

• Utilizzando la tecnica di acquisizione SAR e’ possibile ottenere informazioni in 2 dimensioni

Sistemi SAR: immagini 2D

Optical Image

Pixel dimension:

• 0.5m in slant range;• 1.35 – 4.05 cross range (for 300 - 900m )

Radar ImagePower Map

Radar position

2-dimensional mapin geometria radar

georeferenziato

Arb

itrar

y U

nit

Selected Points

Grafici spazio-tempo di alcuni punti di riflessione selezionati sul coronamento

(spostamento radiale )

Selected points displacement

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

11/7/0618.57

11/7/0623.45

12/7/064.33

12/7/069.21

12/7/0614.09

12/7/0618.57

12/7/0623.45

13/7/064.33

13/7/069.21

Time

(mm

)Monitoraggio di dighe

sperimentazione del sistema di monitoraggio radar-interferometrico IBIS-S della IDS S.p.A. verifica prestazioni rispetto a stazione totale

Target distance: 33m3 x 1mm step towards IBIS-S and -3mm back2 x 0.5mm step towards IBIS-S and -1mm back5 x 0.1mm step towards IBIS-S and -0.5mm back

0 500 1000 1500 2000-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

time [sec]

Rad

ial D

ispl

acem

ent [

mm

]1mm displacements

1 mm displacement

-0,0035

-0,0030

-0,0025

-0,0020

-0,0015

-0,0010

-0,0005

0,0000

0,0005

0 20 40 60 80 100 120

Measure Number

Disp

lace

men

t (m

)

0 200 400 600 800 1000-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

time [sec]

Rad

ial D

ispl

acem

ent [

mm

]

0.5 mm displacement

0,5 mm displacement

-0,0015

-0,0010

-0,0005

0,0000

0,0005

60 80 100 120 140 160 180

Measure Number

Dis

plac

emen

t (m

)

IBIS-S results Total station results1m

m s

teps

0.5m

m s

teps

Misura ad alta frequenza Misura a frequenza dipendente dal distanziomenro

Dipendenza dalla distanza

Effetti atmosferici

Rumore o disturbi sul segnale radar

mediana valori misurati

(mm)

mediana valori

misurati scarti dal vaIore

scarti dal vaIore dev.st dev.st

distanza target (m)

sp. Attesi (mm) IBIS Leica (mm)

atteso IBIS (mm)

atteso Leica (mm) Ibis Leica

0,000 -0,005 0,000 0,005 0,000 0,015 0,045

33,47 -1,000 -0,988 -0,900 -0,012 -0,100 0,008 0,051

-2,000 -2,033 -2,000 0,033 0,000 0,006 0,044

-3,000 -3,125 -3,000 0,125 0,000 0,005 0,037

0,000 0,007 0,000 -0,007 0,000 0,004 0,044

59 0,000 -0,008 0,000 0,008 0,000 0,023 0,061

-1,000 -1,019 -1,000 0,019 0,000 0,028 0,061

176 0,000 -0,068 -0,100 0,068 0,100 0,034 0,059

-1,000 -1,080 -1,200 0,080 0,200 0,050 0,082

353 0,000 -0,030 0,000 0,030 0,000 0,047 0,066

-1,000 -0,953 -1,100 -0,047 0,100 0,113 0,062

-2,000 -1,904 -2,200 -0,096 0,200 0,045 0,062

-3,000 -2,842 -3,250 -0,158 0,250 0,062 0,086

0,000 -0,039 -0,200 0,039 0,200 0,058 0,055

Risoluzione (lettura) stazione totale 0.1 e IS 0.001mm - Sensibilita’ ?

Numerosita’ campione

mediana valori

misurati

mediana valori

misurati scarti dal

valorescarti dal

valore

distanza target (m)

sp. Attesi (mm)

IBIS(mm) Leica

(mm)atteso IBIS

(mm)atteso Leica

(mm)

dev.stIbis

(mm)

dev.stLeica (mm)

0,000 -0,002 0,000 0,002 0,000 0,053 0,133

33,47 (Chiostro) -0,500 -0,489 -0,500 -0,011 0,000 0,004 0,166

-1,000 -0,989 -1,000 -0,011 0,000 0,004 0,171

0,000 0,011 0,100 -0,011 -0,100 0,006 0,147

59 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,028 0,061

-0,500 -0,544 -0,600 0,044 0,100 0,017 0,048

176 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,050 0,082

-0,500 -0,500 -0,500 0,000 0,000 0,114 0,064

-1,000 -1,020 -1,100 0,020 0,100 0,052 0,064

353 0,000 0,039 0,000 -0,039 0,000 0,172 0,055

-0,500 -0,430 -0,600 -0,070 0,100 0,040 0,055

-1,000 -0,897 -1,100 -0,103 0,100 0,111 0,147

0,000 0,048 -0,100 -0,048 0,100 0,047 0,160

mediana valori misurati (mm)

mediana valori misurati

scarti dal vaIore

scarti dal vaIore dev.st dev.st

distanza target (m)

sp. Attesi (mm) IBIS

Leica (mm)

atteso IBIS (mm)

atteso Leica (mm) Ibis Leica

0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,006 0,049

33,47 (Chiostro) -0,100 -0,106 -0,200 0,006 0,100 0,004 0,050

-0,200 -0,195 -0,250 -0,005 0,050 0,003 0,055

-0,300 -0,288 -0,400 -0,012 0,100 0,004 0,050

-0,400 -0,385 -0,500 -0,015 0,100 0,005 0,047

-0,500 -0,481 -0,600 -0,019 0,100 0,005 0,060

0,000 0,010 -0,100 -0,010 0,100 0,005 0,059

59 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,017 0,048

-0,200 -0,206 -0,200 0,006 0,000 0,022 0,047

-0,300 -0,311 -0,200 0,011 -0,100 0,015 0,048

-0,400 -0,409 -0,300 0,009 -0,100 0,020 0,052

-0,500 -0,523 -0,400 0,023 -0,100 0,016 0,050

-0,600 -0,613 -0,500 0,013 -0,100 0,014 0,043

-0,700 -0,712 -0,600 0,012 -0,100 0,016 0,050

176 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,052 0,064

-0,1 -0,140 0,000 0,040 -0,100 0,085 0,072

-0,2 -0,240 -0,200 0,040 0,000 0,061 0,055

-0,3 -0,340 -0,350 0,040 0,050 0,057 0,063

Spostamenti 176m

0-0,07

-1,07

-1,59

-2,11-2,24-2,33-2,44

-2,9-2,8-2,7-2,6-2,5-2,4-2,3-2,2-2,1-2-1,9-1,8-1,7-1,6-1,5-1,4-1,3-1,2-1,1

-1-0,9-0,8-0,7-0,6-0,5-0,4-0,3-0,2-0,1

0

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Prog

Spos

t rel

(m Ibis mediatiIbisValori Media

Prova 176 m

-0,1

-1,1

-1,7

-2,3-2,3-2,5-2,6-2,8-2,9-3,0-3,1

-0,3

-3,4-3,3-3,2-3,1-3,0-2,9-2,8-2,7-2,6-2,5-2,4-2,3-2,2-2,1-2,0-1,9-1,8-1,7-1,6-1,5-1,4-1,3-1,2-1,1-1,0-0,9-0,8-0,7-0,6-0,5-0,4-0,3-0,2-0,10,0

0 100 200 300 400

prog

dist re

l (mm

Leica Leica mediatiSerie3

Frequenza

Stabilita’

Prova 350m I

-0,025 -0,029

-0,962

-2,848

-1,898

-3,5-3,0-2,5-2,0-1,5-1,0-0,50,00,51,01,52,02,5

0 500 1000 1500 2000

tempo (s)

Spos

t (m

m IbisIbis mediati

Prova 350 II

0,032 0,046

-0,431

-0,901

-2,50-2,00-1,50-1,00-0,500,000,501,001,502,00

0 200 400 600 800 1000 1200

Prog.

Spos

t. (m

m

IbisIbis mediate

Prova 350 III

-1,8-1,7-1,6-1,5-1,4-1,3-1,2-1,1-1,0-0,9-0,8-0,7-0,6-0,5-0,4-0,3-0,2-0,10,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,01,1

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

prog.

dist

(mm

Ibis

P ro v a 3 5 0

-2 ,1 6 0

-1 ,0 6 0

-0 ,0 0 2

-3 ,2 4 0

-0 ,7 6 7 -0 ,4 9 7

-0 ,4 8 0-0 ,6 5 7

-0 ,6 6 0

-0 ,5 7 0

-0 ,2 1 0-0 ,2 8 5

-0 ,9 1 7

-1 ,2 3 7

-3 , 6-3 , 5-3 , 4-3 , 3-3 , 2-3 , 1

-3-2 , 9-2 , 8-2 , 7-2 , 6-2 , 5-2 , 4-2 , 3-2 , 2-2 , 1

-2-1 , 9-1 , 8-1 , 7-1 , 6-1 , 5-1 , 4-1 , 3-1 , 2-1 , 1

-1-0 , 9-0 , 8-0 , 7-0 , 6-0 , 5-0 , 4-0 , 3-0 , 2-0 , 1

00 , 10 , 20 , 30 , 40 , 5

1 0 9 9 5 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 5 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 5 0 1 1 0 2 0 0 1 1 0 2 5 0 1 1 0 3 0 0 1 1 0 3 5 0 1 1 0 4 0 0 1 1 0 4 5 0

p r o g .

spos

t (m

12

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