[發明專利]一種探地雷達快速探測道路工程混凝土墊層厚度分析方法

在審

• 申請號: 201811326015.1
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109541586A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 朱峰;晉菊蘭;董吉福
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01B7/06
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種探地雷達快速探測道路工程混凝土墊層厚度分析方法，其特征在于，所述探地雷達快速探測道路工程混凝土墊層厚度分析方法包括：

通過數據采集模塊采用剖面法探測項目區道路工程雷達圖像，通過現場道路取芯情況對電磁波速度進行修正，得到特定配比下的混凝土的電磁波速度為v2數據；具體包括：

1)探測的項目區道路工程雷達圖像時頻重疊MASK的信號模型為：

其中，N為時頻重疊信號的信號分量個數，n(t)是加性高斯白噪聲，s_i(t)為時頻重疊信號的信號分量，表示為式中A_i表示信號分量的幅度，a_i(m)表示信號分量的碼元符號，p(t)表示成型濾波函數，T_i表示信號分量的碼元周期，f_ci表示信號分量的載波頻率，表示信號分量的相位；

對進行非線性變換，

得到：y(t)為：

y(t)＝x(t)+n(t)；

其中，x(t)為數字調制信號，n(t)為服從標準SαS分布的脈沖噪聲，x(t)的解析形式表示為：

其中，N為采樣點數，a_n為發送的信息符號，在MASK信號中，a_n＝0，1，2，…，M-1，M為調制階數，a_n＝e^j2πε/M，ε＝0,1,2,…,M-1，g(t)表示矩形成型脈沖，T_b表示符號周期，f_c表示載波頻率，載波初始相位是在[0,2π]內均勻分布的隨機數；

2)構造n個信號的多徑空間為：

X_ref＝[X_ref1 X_ref2...X_refn]；

其中，Q為采樣點數，K為最大時延，由最大探測距離R_max/c得到，其中x_reci(t)為參考信號，R_max為最大探測距離，c為光速；

3)然后利用最小二乘法原理抑制直達波及其多徑，將求min||S_sur-X_ref·α||²轉化為求得出：

代入α_estim，解得：

其中，S_sur為回波通道信號，α為自適應權值，α_estim為α的估計值，為X_ref的轉置，S_other為回波通道中最終所剩的回波和噪聲；

主控模塊通過數據去噪模塊對探地雷達數據進行去噪處理；通過厚度測量模塊在EKKO-Project軟件中通過增益減益處理分清項目區道路的表層與墊層，測量在電磁波速度v2下的道路平整度與混凝土墊層厚度h；

混凝土墊層厚度h的數據測量中，需對厚度h誤差參數進行處理，具體包括：

利用傅里葉逆變換，將頻域測得的散射參數變換到時域，得到時域沖擊響應，反射參數對應時域反射響應，傳輸參數對應時域傳輸響應；

根據反射響應和傳輸響應中前兩個脈沖在時間軸上的位置，分別構造四個時域選通函數；

利用選通函數，對時域的反射響應和傳輸響應進行選通，分別提取出反射響應和傳輸響應中的前兩個脈沖；

將時域選通后的時域脈沖分別通過傅里葉變換，得到頻域選通數據；

頻域選通數據中包含EKKO-Project軟件中被測混凝土墊層的信息，利用得到的信息，根據公式構造補償因子F_cf(i)；利用下面的公式，構造補償因子F_cf(i)：

(i＝1,2…)

G₁(i)～G₄(i)是在上步中得到的頻域選通數據；

R(i)是比率因子；

F_cf(i)補償因子；

利用遮蔽補償公式，得到沒有遮蔽誤差的反射參數F_S11(i)和傳輸參數F_S21(i)；

通過建模模塊構建探地雷達系統的模型；通過數據存儲模塊存儲探地雷達測量的數據信息。