本公開提供了一種基于探地雷達天線位置的介電常數(shù)反演方法，該方法包括響應于數(shù)據(jù)處理請求，獲取雷達數(shù)據(jù)，其中，雷達數(shù)據(jù)是利用探地雷達的收發(fā)天線對待測物質(zhì)進行探測所生成的；在雷達剖面圖中的雙曲線圖形中隨機地抽取多個隨機坐標點，其中，雷達剖面圖是根據(jù)雷達數(shù)據(jù)生成的；對多個隨機坐標點進行擬合處理，得到目標雙曲線函數(shù)，其中，目標雙曲線函數(shù)包括頂點坐標點；基于預設介電常數(shù)方程，根據(jù)收發(fā)天線的天線參數(shù)、多個隨機坐標點和頂點坐標點，生成待測物質(zhì)的目標介電常數(shù)和目標反射體深度，天線參數(shù)包括天線位置參數(shù)。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本公開涉及探地雷達，更具體地，涉及一種基于探地雷達天線位置的介電常數(shù)反演方法。
技術介紹
1、探地雷達(ground?penetrating?radar，簡稱gpr)是一種高效、無損的可以對目標介質(zhì)實現(xiàn)遠程探測的方法，例如可以廣泛應用于道路無損檢測、混凝土構件非破壞性檢測、水分含量檢測等多個方面。gpr利用發(fā)射出的高頻電磁脈沖在介質(zhì)中經(jīng)過反射、折射以及吸收作用之后所測量到的接收信號來實現(xiàn)對探測區(qū)域的電性參數(shù)成像。gpr可以用來反演物質(zhì)的介電常數(shù)，探測次表層結構。當雷達波在介質(zhì)中傳播，遇到反射體時，會產(chǎn)生反射信號，其同相軸會形成雙曲線。
2、在實現(xiàn)本公開構思的過程中，專利技術人發(fā)現(xiàn)相關技術中至少存在如下問題：傳統(tǒng)方式所計算的介電常數(shù)和反射體深度的準確性較差，且所使用的計算資源較多。
技術實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本公開實施例提供了一種基于探地雷達天線位置的介電常數(shù)反演方法。
2、本公開實施例的一個方面提供了一種基于雷達天線位置的介電常數(shù)反演方法，包括：響應于數(shù)據(jù)處理請求，獲取雷達數(shù)據(jù)，雷達數(shù)據(jù)是利用探地雷達的收發(fā)天線對待測物質(zhì)進行探測所生成的；在雷達剖面圖中的雙曲線圖形中隨機地抽取多個隨機坐標點，雷達剖面圖是根據(jù)雷達數(shù)據(jù)生成的；對多個隨機坐標點進行擬合處理，得到目標雙曲線函數(shù)，目標雙曲線函數(shù)包括頂點坐標點；基于預設介電常數(shù)方程，根據(jù)收發(fā)天線的天線參數(shù)、多個隨機坐標點和頂點坐標點，生成待測物質(zhì)的目標介電常數(shù)和目標反射體深度，其中，天線參數(shù)包括天線位置參數(shù)。
3、根據(jù)本公開的實施例，在生成雷達剖面圖之前，還包括：對雷達數(shù)據(jù)進行預處理，得到預處理后的雷達數(shù)據(jù)根據(jù)預處理后的雷達數(shù)據(jù)生成雷達剖面圖。
4、根據(jù)本公開的實施例，對雷達數(shù)據(jù)進行預處理，得到預處理后的雷達數(shù)據(jù)，包括：對雷達數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)編輯處理，得到第一中間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)編輯處理用于剔除探地雷達停止探測時的冗余數(shù)據(jù)；對第一中間數(shù)據(jù)進行自檢清除處理，得到第二中間數(shù)據(jù)，自檢清除處理用于剔除第一中間數(shù)據(jù)中的探地雷達開機自檢信號；對第二中間數(shù)據(jù)進行背景清除處理，得到第三中間數(shù)據(jù)，背景清除處理用于清除第二中間數(shù)據(jù)中水平分布的直耦波信號；對第三中間數(shù)據(jù)進行帶通濾波處理，得到預處理后的雷達數(shù)據(jù)，其中，帶通濾波處理用于根據(jù)探地雷達的有效帶寬，將第三中間數(shù)據(jù)中有效帶寬以外的噪聲干擾信號進行去除。
5、根據(jù)本公開的實施例，對雷達數(shù)據(jù)進行預處理，得到預處理后的雷達數(shù)據(jù)，還包括：對第一中間數(shù)據(jù)進行直流信號清除處理，得到新的第一中間數(shù)據(jù)，以及對新的第一中間數(shù)據(jù)進行自檢清除處理；和/或，利用增益函數(shù)對預處理后的雷達數(shù)據(jù)進行增益處理，得到新的預處理后的雷達數(shù)據(jù)。
6、根據(jù)本公開的實施例，基于預設介電常數(shù)方程，根據(jù)收發(fā)天線的天線參數(shù)、多個隨機坐標點和頂點坐標點，生成待測物質(zhì)的目標介電常數(shù)和目標反射體深度，包括：針對每個隨機坐標點，將天線參數(shù)、頂點坐標點和隨機坐標點代入預設介電常數(shù)方程，得到與隨機坐標點對應的初始介電常數(shù)和初始反射體深度；對多個初始介電常數(shù)進行平均處理，得到目標介電常數(shù)；對多個初始反射體深度進行平均處理，得到目標反射體深度。
7、根據(jù)本公開的實施例，在對初始介電常數(shù)或初始反射體深度進行平均處理之前，還包括：對多個初始介電常數(shù)或初始反射體深度中異常值進行剔除，得到多個中間介電常數(shù)或多個中間反射體深度；對多個中間介電常數(shù)或多個中間反射體深度進行平均處理。
8、根據(jù)本公開的實施例，目標雙曲線函數(shù)為：
9、
10、其中，x0為頂點坐標點對應的水平投影距離，為頂點坐標點對應的回波延時，y為回波延時，a為擬合系數(shù)。
11、根據(jù)本公開的實施例，預設介電常數(shù)方程為：
12、
13、其中，w為收發(fā)天線的橫線距離，l為收發(fā)天線的縱向距離，h1為發(fā)射天線距離地面的高度，h2為接收天線距離地面的高度，h為目標反射體深度，y0為雙曲線頂點對應的水平投影距離，θ1為發(fā)射天線和接收天線的中點與雙曲線函數(shù)頂點的水平投影距離相同時下行波的折射角，θ2為發(fā)射天線和接收天線的中點與雙曲線函數(shù)頂點的水平投影距離相同時上行波的入射角，y為收發(fā)天線中點與起點的水平距離，x1為發(fā)射天線的水平距離x1=l/2，x2為接收天線的水平距離x2=-l/2，y1為發(fā)射天線的縱向距離y1=y-w/2，y2為接收天線的縱向距離y2=y+w/2，a1為下行波在地面處的折射點的水平距離，a2為上行波在地面處的折射點的水平距離，b1為下行波在地面處的折射點的縱向距離，b2為上行波在地面處的折射點的縱向距離，c為光速，t為雙程時延，t0為發(fā)射天線和接收天線的中點與雙曲線函數(shù)頂點的水平投影距離相同時的雙程時延，ε為待測物質(zhì)的目標介電常數(shù)。
14、根據(jù)本公開的實施例，通過根據(jù)雷達數(shù)據(jù)生成雷達剖面圖，在雷達剖面圖中的雙曲線圖形中隨機地抽取多個隨機坐標點，對多個隨機坐標點進行擬合處理，得到目標雙曲線函數(shù)和頂點坐標點基于預設介電常數(shù)方程，根據(jù)收發(fā)天線的天線參數(shù)、多個隨機坐標點和頂點坐標點，生成待測物質(zhì)的目標介電常數(shù)和目標反射體深度。由于充分考慮了雷達收發(fā)天線的位置關系，因此提高了計算介電常數(shù)和反射體深度的準確度，同時降低了計算使用的資源。
本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種基于探地雷達天線位置的介電常數(shù)反演方法，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，在生成所述雷達剖面圖之前，還包括：
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，對所述雷達數(shù)據(jù)進行預處理，得到預處理后的雷達數(shù)據(jù)，包括：
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，還包括：
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，基于預設介電常數(shù)方程，根據(jù)所述收發(fā)天線的天線參數(shù)、多個所述隨機坐標點和所述頂點坐標點，生成所述待測物質(zhì)的目標介電常數(shù)和目標反射體深度，包括：
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，在對所述初始介電常數(shù)或所述初始反射體深度進行平均處理之前，還包括：
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述目標雙曲線函數(shù)為：
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述預設介電常數(shù)方程為：
【技術特征摘要】
1.一種基于探地雷達天線位置的介電常數(shù)反演方法，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，在生成所述雷達剖面圖之前，還包括：
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，對所述雷達數(shù)據(jù)進行預處理，得到預處理后的雷達數(shù)據(jù)，包括：
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，還包括：
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，基于預設介電常數(shù)方程，根據(jù)所...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉書寧，蘇彥，張宗煜，戴舜，管威，李春來，
申請(專利權)人：中國科學院國家天文臺，
類型：發(fā)明
國別省市：
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