[發明專利]基于極化探地雷達的地下線性目標走向測量方法及系統

在審

• 申請號: 201910645312.0
• 申請日: 2019-07-17
• 公開（公告）號: CN110244295A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 劉海;鐘景陽;陳志杰;崔杰;劉超;童華煒;吳會軍
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/06;G01S7/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種基于極化探地雷達的地下線性目標走向測量方法及系統，該方法步驟為：采用極化探地雷達系統采集HH、HV、VH和VV四個通道的雷達反射信號，提取極化散射矩陣；對極化散射矩陣進行Alford旋轉，提取經過Alford旋轉之后的HH極化通道下的目標響應；對HH極化通道下的目標響應進行求導，求出在HH極化通道的目標響應達到最大時的角度值；結合HV極化通道的目標響應與目標角度之間的變換關系，對角度值進行范圍擴展，得到地下線性目標的走向。本發明采用Alford旋轉對線性目標進行角度測量的方法，可以提取發射器與接收器之間任意角度的目標反射，能夠準確測量得到地下線性目標走向并節省測量計算時間。

技術領域

本發明涉及探地雷達數據測量技術領域，具體涉及一種基于極化探地雷達的地下線性目標走向測量方法及系統。

背景技術

由于城市的地下管線種類數目繁多，其中包括了用于傳輸光電信號的電纜，用于水油傳輸的管道，還有交叉縱橫的下水管道等。現在很多地下管線面臨著改道，錯誤挖掘，老化等情況，如果不能準確掌握這些地下管道的具體位置和方位，可能會引起火災，停水，斷電等各種危害城市安全的問題，給城市生活造成極大地困擾和不便。因此，如何準確掌握地下管道的方位非常重要。地下線性目標的角度可以通過兩條平行測線計算得到，這種計算的方法雖然計算簡單，但是這種方法大大增加了數據采集時間，并且當多個線性對象在地下相互交錯時就會產生不準確的結果，若現場環境比較惡劣，例如在衛星探測等場合，很難獲取多個雷達剖面。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷與不足，本發明提供一種基于極化探地雷達的地下線性目標走向測量方法及系統，利用Alford旋轉對線性目標進行角度測量的方法，可以用于提取發射器與接收器之間任意角度的目標反射，不需要將所有角度都測量一遍，通過全極化散射的四個分量配置所收集到的所有數據，可以計算得到旋轉至每一個角度的目標響應，多種極化方式信號可以更好的體現目標的幾何屬性。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種基于極化探地雷達的地下線性目標走向測量方法，包括下述步驟：

S1：沿同一條測線采用極化探地雷達系統采集HH、HV、VH和VV四個極化通道的雷達反射信號，提取極化散射矩陣；

S2：對極化散射矩陣進行Alford旋轉，提取經過Alford旋轉之后的HH極化通道下的目標響應；

S3：對HH極化通道下的目標響應進行求導，求出在HH極化通道的目標響應達到最大時的角度值；

S4：結合HV極化通道的目標響應與目標角度之間的變換關系，對角度值進行范圍擴展，得到地下線性目標的走向。

作為優選的技術方案，步驟S1所述的極化散射矩陣表示為：

其中，S_HH，S_HV，S_VH，S_VV表示HH、HV、VH和VV四個極化通道的目標響應，θ表示Alford旋轉的角度。

作為優選的技術方案，步驟S2所述提取經過Alford旋轉之后的HH極化通道下的目標響應，具體為：

E_HH＝cos²θ·S_HH+sin²θ·S_VV+0.5sin2θ·(S_VH+S_HV)

E_HV＝cos²θ·S_HV-sin²θ·S_VH+0.5sin2θ·(S_VV-S_HH)