Фазовый интерферометрический метод точной оценки смещений: теория и вычислительный потенциал

Аннотация

В данной работе представлена теоретическая основа и вычислательная модель нового фазового интерферометрического метода для точной оценки смещений в задачах мониторинга окружающей среды. Метод использует разность фаз между двумя когерентными радиосигналами, передаваемыми по беспроводному каналу связи, что позволяет достигать субмиллиметрового разрешения без использования отражённых сигналов или встроенных сенсоров. В отличие от радарной интерферометрии и распределённых волоконно-оптических систем, предложенная технология полностью реализуется в архитектуре прямой передачи, что делает её более масштабируемой, энергоэффективной и подходящей для применения в условиях ограниченной инфраструктуры. Особое внимание уделяется вычислительным процедурам, необходимым для интерпретации сигнала в реальном времени, включая извлечение мгновенной фазы с использованием преобразования Гильберта, алгоритмы фазовой развёртки и фильтрацию шумов с помощью цифровых фильтров. Результаты моделирования подтверждают теоретическую надёжность и вычислительную реализуемость метода, а также демонстрируют возможность его внедрения с использованием встраиваемых платформ, таких как программно-определяемые радиостанции (SDR) с GPS-синхронизированными генераторами. Также показано, как параметры конструкции, такие как несущая частота и разность между двумя частотами, влияют на чувствительность и точность оценки смещения. Исследование находится на пересечении прикладной информатики, обработки сигналов и геоинженерии, обеспечивая как математическую, так и алгоритмическую основу для создания будущих распределённых систем реального времени для мониторинга инфраструктуры и геологических угроз.