合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术凭借其全天时、全天候的工作能力以及对地表形变的高灵敏度，已成为地质灾害监测、地面沉降调查与基础设施健康诊断的重要手段。将InSAR技术搭载于无人机平台，进一步突破了卫星重访周期长、机动性不足以及有人机作业成本高的局限，为区域性、高频率、高精度的形变监测提供了全新路径。然而，无人机平台轻小、易受气流扰动，其重复飞行航迹难以保持一致，这给重轨干涉处理带来了严峻挑战。
本文介绍我们近期在无人机L波段重轨干涉SAR领域取得的试验进展。依托自研L波段雷达系统与多旋翼无人机平台，通过严谨的试验设计与系统的数据处理流程，成功验证了无人机重轨InSAR在真实作业条件下的毫米级形变监测能力。
一、L波段的技术优势与系统构成
在合成孔径雷达各工作波段中，L波段（频率1~2 GHz，波长15~30 cm）以其较强的穿透能力著称。相较于X、Ku等短波段，L波段的电磁波能够有效穿透植被冠层与干燥土壤层，在植被覆盖区仍能保持良好的干涉相干性。这一特性使其在农业墒情监测、林业资源调查、地下目标探测及地质灾害隐患识别等应用场景中具有独特优势。
本次试验采用的L波段雷达系统（祥云1A-L）主要技术参数如下：
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参数 |
指标 |
|---|---|
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中心频率 |
1.2 GHz |
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工作模式 |
双通道 |
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信号带宽 |
400 MHz |
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中心下视角 |
50° |
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波束宽度 |
40° |
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斜视角 |
0° |
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侧视方向 |
右侧视 |
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PRF |
781.25 Hz |
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信号时宽 |
2.1 μs |
系统搭载于环宇蓝天F1800Pro多旋翼无人机平台，主要硬件包括：祥云1A-L雷达主机、伺服稳定转台、L波段射频天线、组合惯导FS-300（支持RTK/PPK高精度定位）、数传链路及供电系统。整机通过模块化集成设计，实现了雷达系统与无人机平台的深度适配。
实物组装图
二、地面测区与定标器布设
地面测区涵盖近端农田、裸露碎石地面、湖面、远端水道及建筑群等多种典型地物类型，旨在充分检验系统在不同地表覆盖条件下的干涉性能。
为定量评估形变监测精度，在测区内布设了5个0.6 m×0.6 m的三面角反射器。其中1号角反射器放置于草地中，其余4个（2~5号）放置于水泥地面。试验中，2~5号角反射器在距离向分别施加2 cm、4 cm、6 cm、8 cm的位移以模拟不同量级的地表形变，1号角反射器保持不动作为参考点。
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| 角反射器布设情况 | 角反射器在单极化DOM图像中的清晰回波特征 |
三、数据处理关键技术
（一）高精度重轨航迹控制
重轨干涉对两次飞行航迹的一致性要求极高。本系统依托多旋翼无人机平台搭载RTK导航模块，在二级风气象条件下，实现了重复轨道精度达到分米级，为后续干涉相位的高质量获取奠定了坚实基础。
（二）高精度运动补偿与成像处理
数据处理分为两个阶段：首先使用Inertial Explorer软件进行POS数据后处理，通过PPK（动态后处理差分）解算获取高精度轨迹信息；随后使用SAR成像处理软件完成雷达成像，包括雷达参数校正、天线相位中心（APC）位置导入、相对飞行高度与地面参考海拔设置等步骤，最终生成单极化与全极化DOM影像。
单极化DOM图像
（四）干涉处理链路
基于GAMMA软件完成标准干涉处理流程：影像精配准、干涉图计算、基线估计、去平地效应、相干性计算、自适应滤波、精细化基线估计、相位转形变，最终生形变场。
四、试验成果与分析
（一）相干性分析
相干性是衡量干涉相位质量的核心指标。试验结果表明：农田与建筑物区域的相干系数普遍大于0.8，相干性较高；水体区域由于镜面反射特性，相干系数低于0.4；部分道路区域因行驶车辆导致散射特性变化频繁，相干性亦相对较低。上述结果验证了L波段对低矮植被的去相干影响较弱，在植被覆盖区仍能保持良好的干涉测量能力。
相干性图
（二）形变测量精度验证
通过将5个角反射器的实际位移值与InSAR形变监测结果进行对比，定量评估系统形变测量精度，结果如下表所示：
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角反器 |
实际形变值（cm） |
形变监测值（cm） |
精度（差值） |
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角反1 |
0.0 |
0.18 |
0.18（1.8mm） |
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角反2 |
2.0 |
1.6 |
0.4 |
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角反3 |
4.0 |
4.12 |
0.12 |
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角反4 |
6.0 |
5.9 |
0.1 |
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角反5 |
8.0 |
8.18 |
0.18 |
表. 角反射器形变测量精度对比
从表中可见，各角反射器对应的形变监测值与实际形变值差值较小，最大差值约为4 mm，最小差值仅为1 mm，验证了本系统具有较高的形变测量精度。
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| 形变图 | 角反射器形变图（左：幅度，右：形变） |
