针对传统微形变监测方法需要布点作业、硬件成本高、监测效率低、安全性欠缺等问题,基于调频连续波技术、合成孔径雷达成像技术和微形变相位反演技术,设计了一种新型微形变监测设备—地基合成孔径雷达。该设备能够对目标的微形变进行监测,可以监测几公里外区域的目标微弱变形。而且,该设备的形变监测精度高,能够获得远距离处目标的亚毫米级微弱形变。这为滑坡、地震等地质灾害的监测预警和因建筑物老化、受损引起的安全事故的监测预警提供了一种新手段。常规形变监测手段需要在监测区域近距离安装大量形变检测传感器或GPS收发装置。因此,这些方法无法应用到高山和冰川等难以近距离接触的监测区域。为了解决这一问题,基于调频连续波信号设计的地基合成孔径雷达具有重量低、携带方便等优点,可以应用到地理复杂、交通不便的微形变监测区域。文中研制的地基合成孔径雷达的一体化信号收发机重量仅3.5 Kg。而且,系统具有Km级的目标监测覆盖能力。因此,其可以方便的应用到难以近距离接触的形变监测区域。论文的主要工作及创新包括以下方面的内容:一、基于地基合成孔径雷达的微形变监测原理,研究了地基合成孔径雷达测量目标微形变的方法。针对传统微形变检测方法的缺点,提出了基于毫米波地基合成孔径雷达的微形变测量方法,并搭建了GBSAR微形变监测系统。文中基于地基合成孔径雷达监测目标微形变的观测模型,推导了目标微形变和目标回波相位之间的关系,提出了由目标回波相位反演获取目标微形变的测量方法。该方法提高了目标微形变的测量精度,将雷达系统对目标微形变的测量精度提高到亚毫米级,远高于星载干涉合成孔径雷达对地表形变的测量精度。二、针对地基合成孔径雷达系统在方位向受导轨长度限制而无法获得目标全孔径回波数据的问题,研究了地基合成孔径雷达对目标区域的成像能力及形变监测能力。对地基合成孔径雷达在部分孔径下的成像能力进行了实验仿真和分析。实验结果证明系统具有高分辨的成像能力。同时,基于目标区域不同时刻的雷达图像,采取干涉测量的方式,获得了目标区域的微弱形变,证明了由相位反演获取目标微形变的监测方法。三、针对微形变监测应用环境中,目标区域地理状况复杂、实验环境恶劣的问题,基于调频连续波技术,提出了一体化的雷达信号收发机的设计方案,获得了重量低的雷达样机。该样机的可操作性好、灵活性高,能够应用到高山、峡谷等难以抵达的监测区域。同时,针对监测区域中可能存在的电力供应欠缺问题,样机系统集成了不间断电源供电系统。此外,通过波导缝隙阵天线的设计,提高了系统对目标区域的成像能力。四、针对桥梁目标振动变形速率快、振幅小的问题,研究了地基合成孔径雷达系统的一维微形变监测方法,提出了地基合成孔径雷达的微形变一维实孔径监测方案。通过雷达样机在轻轨桥梁、高铁桥梁、重载铁路桥梁、大型公路悬索桥等目标的微形变监测实验中的应用,证明了地基合成孔径雷达系统在微形变监测应用中的有效性。该监测方法能够避免传统微形变监测方法中需要布置大量微形变监测传感器的缺陷,提高了监测效率,满足了形变监测过程中对时效性的要求。五、针对自然环境中,目标区域地理构造复杂,不同区域的散射强弱差异大的问题,研究了地基合成孔径雷达系统的二维微形变监测方法。基于永久散射体技术,通过北京市山区滑坡监测实验,验证了雷达样机对永久散射点的微弱形变监测能力。实验结果证明,设计的雷达样机能够有效测量目标区域中永久散射点的微弱形变。这为后续的进一步研究工作奠定了基础。最后,本文总结了所做的工作,并展望了该系统未来的市场应用前景。