[發明專利]一種探地雷達與差分GPS時間同步方法及系統

有效

• 申請號: 201710630033.8
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107315173B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張迪;劉紹堂;王果;蔣瑞波;謝瑞
• 申請（專利權）人: 河南工程學院
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G04R20/02
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;栗改

本發明提出了一種探地雷達與差分GPS時間同步方法及系統，用以解決探地雷達大面積、長距離、連續數據采集過程的精確定位問題，將探地雷達與差分GPS組成一體化的數據采集系統，采用同一脈沖觸發探地雷達和GPS，以絕對GPS時間為參考，并結合探地雷達數據采集的道間距和測距輪的精度，從而實現探地雷達圖像上每道數據與位置信息的精確匹配。本發明克服傳統方法數據采集效率慢、范圍小和現有差分GPS數據串口實時通信數據更新速度慢等缺點，從根本上提高了探地雷達圖像的定位精度，定位精度可以達到厘米級，滿足一般地質勘察需要；可以實現探地雷達數據采集過程中位置信息的精確獲取，簡化數據采集步驟，提高了定位精度和工作效率。

技術領域

本發明涉及地質勘察的技術領域，具體涉及一種探地雷達與差分GPS時間同步方法及系統。

背景技術

探地雷達是一種利用高頻電磁波來確定淺表地層構造的無損地球物理探測技術，主要根據地下介質的電性差異(電導率和介電常數)來確定地下目標體或層位分布的位置、形態、埋深和幾何形態等參數。由于其具有數據采集效率高，分辨率高和無損檢測等優點，廣泛應用于道路檢測、考古、建筑工程等諸多領域。

探地雷達數據采集過程中的精確定位是關鍵。現有技術中，探地雷達探測過程中多采用人工單點定位方法。針對不同的探測環境，利用此方法獲取探地雷達位置信息存在以下缺陷：

(1)人工單點定位是在探地雷達探測過程中利用相應測繪儀器(如全站儀、GPS)等沿探地雷達側線獲取有限點的位置信息，此方法數據采集效率低、精度不高，易受周圍環境的影響，主要適用于地形條件不復雜且不適應連續測量的情況。

(2)現有利用GPS獲取位置信息的方法都是通過計算機串口進行關聯的，數據更新速度慢，容易產生數據漏測、重測等現象，進而影響探地雷達探測精度。

發明內容

針對探地雷達數據采集過程中無法精確定位的技術問題，本發明提出一種探地雷達與差分GPS時間同步的方法及系統，可以實現探地雷達數據采集過程中位置信息的精確測量，簡化數據采集步驟，從而提高定位精度和工作效率。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種探地雷達與差分GPS時間同步的方法，其步驟如下：

步驟一：選擇比較開闊的位置架設基站GPS，將流動站的GPS天線固定在探地雷達天線的正上方，組成一體化的數據采集系統，且使流動站GPS天線和探地雷達天線處于同一平面上；

步驟二：探地雷達數據采集過程中，利用高精度的測距輪在行進過程中產生的脈沖上沿或下沿同時觸發流動站GPS主機的I/O接口和探地雷達主機，實現探地雷達數據和GPS空間位置信息的同時測量，并獲得每個脈沖觸發時刻的GPS時間；

步驟三：基準站GPS數據與流動站GPS數據進行事后差分處理，獲得流動站GPS精確位置信息；結合GPS時間建立每個脈沖觸發信號與流動站GPS精確位置信息對應關系，生成時間同步文件；

步驟四：根據探地雷達數據采集的道間距和測距輪的精度，建立探地雷達圖像上道數據與GPS位置信息之間的精確匹配，從而實現探地雷達數據采集過程中位置信息的同步獲取。

所述步驟三中基準站GPS數據與流動站GPS數據進行差分的方法為：衛星在t時刻的瞬時坐標為(X_k,Y_k,Z_k)，基準站GPS的坐標為(X_r,Y_r,Z_r)，利用基準站改正后偽距計算的流動站坐標為：