【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于探地雷達，具體涉及一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法及裝置。
技術介紹
1、探地雷達技術由于無損、速度快、操作方便、成本低等優點在資源勘探、路面探測、水文、冰川研究等領域得到了廣泛應用。地下介質通常是有耗介質，探地雷達輻射信號的頻率越高在介質中的傳播損耗也越大，因此使用較低頻率的探地雷達具有更好的穿透能力。而同時為了獲得較好的距離分辨率，探地雷達又需要有較大的帶寬。除此之外，探地雷達也在向著小型化方向發展，其中聲波激勵天線技術，能夠實現同頻率下天線尺寸數量級縮減，通過適配小型無人負載平臺，能夠提高野外環境探測的安全性。
2、當前的地下目標三維定位方法主要有兩種，一個是依靠傳統單通道探地雷達通過多次掃描獲得多個二維圖像合成三維信息，另一個是采用多通道的三維探地雷達通過一次掃描獲得三維信息，前者需要多次掃描，過程繁瑣，后者需要陣列天線，往往需要大尺寸的陣列天線，并且天線數量多，設備重量大。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法及裝置，采用圓形陣列doa技術配合連續空間采樣及幀間聯合數據處理，實現對地下目標的高精度三維定位，擺脫了地下目標探測系統對于天線帶寬的依賴，降低了探地雷達系統天線設計難度?？梢允褂酶皖l率、更小尺寸的新型天線，如聲波激勵天線等，從而獲得更好的介質穿透效果、更深的探測范圍以及更輕量化的探地雷達系統。
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：p>
3、一方面，本專利技術提供一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，所述方法包括：
4、步驟s1、探地雷達系統天線陣列平行于地面放置并沿掃描方向勻速前進，其中，所述探地雷達系統天線陣列為一發多收的圓形天線陣列，多個接收天線按圓形布局均勻分布，發射天線位于圓形陣列的圓心；
5、步驟s2、在掃描過程中，探地雷達系統記錄多個空間采樣點的采樣信息；
6、步驟s3、根據采樣信息對每個空間采樣點進行二維doa估計；
7、步驟s4、基于二維doa估計結果，根據多個空間采樣點的角度信息分離不同目標的角度變化曲線；
8、步驟s5、根據多個空間采樣點的俯仰角計算出目標在y軸方向的坐標；
9、步驟s6、根據坐標和多個空間采樣點的方位角計算出目標在x軸方向的坐標；
10、步驟s7、根據坐標,?坐標和多個空間采樣點的俯仰角計算出目標在z軸方向的坐標；
11、步驟s8，至此，完成對目標三維坐標（）的估計。
12、另一方面，本專利技術提供一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位裝置，包括：
13、采樣信息獲取單元，用于基于探地雷達系統天線陣列平行于地面放置并沿掃描方向勻速前進，其中，所述探地雷達系統天線陣列為一發多收的圓形天線陣列，多個接收天線按圓形布局均勻分布，發射天線位于圓形陣列的圓心；在掃描過程中，探地雷達系統記錄多個空間采樣點的采樣信息；
14、二維doa估計單元，用于根據采樣信息對每個空間采樣點進行二維doa估計；基于二維doa估計結果，根據多個空間采樣點的角度信息分離不同目標的角度變化曲線；
15、目標三維坐標獲取單元，用于根據多個空間采樣點的俯仰角計算出目標在y軸方向的坐標；根據坐標和多個空間采樣點的方位角計算出目標在x軸方向的坐標；根據坐標,?坐標和多個空間采樣點的俯仰角計算出目標在z軸方向的坐標，完成對目標三維坐標（）的估計。
16、第三方面，本專利技術還提供一種電子設備，包括：一個或多個處理器；存儲器，用于存儲一個或多個程序；其中，當一個或多個程序被所述一個或多個處理器執行使，使得所述一個或多個處理器實現前述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法。
17、第四方面，本專利技術提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有可執行指令，該指令被處理器執行時能夠使處理器實現前述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法。
18、本專利技術的有益效果在于：
19、本專利技術的地下目標三維定位方法依靠圓形陣列二維doa估計配合連續空間采樣處理進行三維定位，不需要大帶寬的天線；相對于多點交叉定位，采用連續空間采樣，利用了更多的空間采樣信息，定位精度更高；降低了雷達系統的天線、射頻通道等的設計難度，便于系統的小型化和輕量化。
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1.一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在于，所述步驟S3包括：
3.根據權利要求2所述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在于，所述步驟S32包括：由接收數據矢量計算接收陣列信號的協方差矩陣為：
4.根據權利要求2所述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在于，所述步驟S33包括，對協方差矩陣進行特征值分解包括，
5.根據權利要求2所述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在于，所述步驟S36包括，計算二維譜空間的公式為：
6.根據權利要求1所述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在于，所述步驟S5包括：
7.根據權利要求1所述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在于，所述步驟S6包括：
8.一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位裝置，其特征在于，包括：
9.一種電子設
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，其上存儲有可執行指令，該指令被處理器執行時能夠使處理器實現權利要求1-7任一項所述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在于，所述步驟s3包括：
3.根據權利要求2所述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在于，所述步驟s32包括：由接收數據矢量計算接收陣列信號的協方差矩陣為：
4.根據權利要求2所述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在于，所述步驟s33包括，對協方差矩陣進行特征值分解包括，
5.根據權利要求2所述的一種基于圓形天線陣列空間采樣的地下目標定位方法，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張卓，陳龍永，唐海波，欒禹辰，琚朝文，劉一萱，
申請(專利權)人：中國科學院空天信息創新研究院，
類型：發明
國別省市：
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