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基于探地雷达天线位置的介电常数反演方法技术

技术编号:43455263 阅读:3 留言:0更新日期:2024-11-27 12:55
本公开提供了一种基于探地雷达天线位置的介电常数反演方法,该方法包括响应于数据处理请求,获取雷达数据,其中,雷达数据是利用探地雷达的收发天线对待测物质进行探测所生成的;在雷达剖面图中的双曲线图形中随机地抽取多个随机坐标点,其中,雷达剖面图是根据雷达数据生成的;对多个随机坐标点进行拟合处理,得到目标双曲线函数,其中,目标双曲线函数包括顶点坐标点;基于预设介电常数方程,根据收发天线的天线参数、多个随机坐标点和顶点坐标点,生成待测物质的目标介电常数和目标反射体深度,天线参数包括天线位置参数。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及探地雷达,更具体地,涉及一种基于探地雷达天线位置的介电常数反演方法


技术介绍

1、探地雷达(ground penetrating radar,简称gpr)是一种高效、无损的可以对目标介质实现远程探测的方法,例如可以广泛应用于道路无损检测、混凝土构件非破坏性检测、水分含量检测等多个方面。gpr利用发射出的高频电磁脉冲在介质中经过反射、折射以及吸收作用之后所测量到的接收信号来实现对探测区域的电性参数成像。gpr可以用来反演物质的介电常数,探测次表层结构。当雷达波在介质中传播,遇到反射体时,会产生反射信号,其同相轴会形成双曲线。

2、在实现本公开构思的过程中,专利技术人发现相关技术中至少存在如下问题:传统方式所计算的介电常数和反射体深度的准确性较差,且所使用的计算资源较多。


技术实现思路

1、有鉴于此,本公开实施例提供了一种基于探地雷达天线位置的介电常数反演方法。

2、本公开实施例的一个方面提供了一种基于雷达天线位置的介电常数反演方法,包括:响应于数据处理请求,获取雷达数据,雷达数据是利用探地雷达的收发天线对待测物质进行探测所生成的;在雷达剖面图中的双曲线图形中随机地抽取多个随机坐标点,雷达剖面图是根据雷达数据生成的;对多个随机坐标点进行拟合处理,得到目标双曲线函数,目标双曲线函数包括顶点坐标点;基于预设介电常数方程,根据收发天线的天线参数、多个随机坐标点和顶点坐标点,生成待测物质的目标介电常数和目标反射体深度,其中,天线参数包括天线位置参数。

3、根据本公开的实施例,在生成雷达剖面图之前,还包括:对雷达数据进行预处理,得到预处理后的雷达数据根据预处理后的雷达数据生成雷达剖面图。

4、根据本公开的实施例,对雷达数据进行预处理,得到预处理后的雷达数据,包括:对雷达数据进行数据编辑处理,得到第一中间数据,数据编辑处理用于剔除探地雷达停止探测时的冗余数据;对第一中间数据进行自检清除处理,得到第二中间数据,自检清除处理用于剔除第一中间数据中的探地雷达开机自检信号;对第二中间数据进行背景清除处理,得到第三中间数据,背景清除处理用于清除第二中间数据中水平分布的直耦波信号;对第三中间数据进行带通滤波处理,得到预处理后的雷达数据,其中,带通滤波处理用于根据探地雷达的有效带宽,将第三中间数据中有效带宽以外的噪声干扰信号进行去除。

5、根据本公开的实施例,对雷达数据进行预处理,得到预处理后的雷达数据,还包括:对第一中间数据进行直流信号清除处理,得到新的第一中间数据,以及对新的第一中间数据进行自检清除处理;和/或,利用增益函数对预处理后的雷达数据进行增益处理,得到新的预处理后的雷达数据。

6、根据本公开的实施例,基于预设介电常数方程,根据收发天线的天线参数、多个随机坐标点和顶点坐标点,生成待测物质的目标介电常数和目标反射体深度,包括:针对每个随机坐标点,将天线参数、顶点坐标点和随机坐标点代入预设介电常数方程,得到与随机坐标点对应的初始介电常数和初始反射体深度;对多个初始介电常数进行平均处理,得到目标介电常数;对多个初始反射体深度进行平均处理,得到目标反射体深度。

7、根据本公开的实施例,在对初始介电常数或初始反射体深度进行平均处理之前,还包括:对多个初始介电常数或初始反射体深度中异常值进行剔除,得到多个中间介电常数或多个中间反射体深度;对多个中间介电常数或多个中间反射体深度进行平均处理。

8、根据本公开的实施例,目标双曲线函数为:

9、

10、其中,x0为顶点坐标点对应的水平投影距离,为顶点坐标点对应的回波延时,y为回波延时,a为拟合系数。

11、根据本公开的实施例,预设介电常数方程为:

12、

13、其中,w为收发天线的横线距离,l为收发天线的纵向距离,h1为发射天线距离地面的高度,h2为接收天线距离地面的高度,h为目标反射体深度,y0为双曲线顶点对应的水平投影距离,θ1为发射天线和接收天线的中点与双曲线函数顶点的水平投影距离相同时下行波的折射角,θ2为发射天线和接收天线的中点与双曲线函数顶点的水平投影距离相同时上行波的入射角,y为收发天线中点与起点的水平距离,x1为发射天线的水平距离x1=l/2,x2为接收天线的水平距离x2=-l/2,y1为发射天线的纵向距离y1=y-w/2,y2为接收天线的纵向距离y2=y+w/2,a1为下行波在地面处的折射点的水平距离,a2为上行波在地面处的折射点的水平距离,b1为下行波在地面处的折射点的纵向距离,b2为上行波在地面处的折射点的纵向距离,c为光速,t为双程时延,t0为发射天线和接收天线的中点与双曲线函数顶点的水平投影距离相同时的双程时延,ε为待测物质的目标介电常数。

14、根据本公开的实施例,通过根据雷达数据生成雷达剖面图,在雷达剖面图中的双曲线图形中随机地抽取多个随机坐标点,对多个随机坐标点进行拟合处理,得到目标双曲线函数和顶点坐标点基于预设介电常数方程,根据收发天线的天线参数、多个随机坐标点和顶点坐标点,生成待测物质的目标介电常数和目标反射体深度。由于充分考虑了雷达收发天线的位置关系,因此提高了计算介电常数和反射体深度的准确度,同时降低了计算使用的资源。

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...

【技术保护点】

1.一种基于探地雷达天线位置的介电常数反演方法,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其中,在生成所述雷达剖面图之前,还包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其中,对所述雷达数据进行预处理,得到预处理后的雷达数据,包括:

4.根据权利要求3所述的方法,还包括:

5.根据权利要求1所述的方法,其中,基于预设介电常数方程,根据所述收发天线的天线参数、多个所述随机坐标点和所述顶点坐标点,生成所述待测物质的目标介电常数和目标反射体深度,包括:

6.根据权利要求5所述的方法,其中,在对所述初始介电常数或所述初始反射体深度进行平均处理之前,还包括:

7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述目标双曲线函数为:

8.根据权利要求1所述的方法,其中,所述预设介电常数方程为:

【技术特征摘要】

1.一种基于探地雷达天线位置的介电常数反演方法,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其中,在生成所述雷达剖面图之前,还包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其中,对所述雷达数据进行预处理,得到预处理后的雷达数据,包括:

4.根据权利要求3所述的方法,还包括:

5.根据权利要求1所述的方法,其中,基于预设介电常数方程,根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘书宁苏彦张宗煜戴舜管威李春来
申请(专利权)人:中国科学院国家天文台
类型:发明
国别省市:

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