[發(fā)明專利]用于地下管線定位的加權(quán)二次相關(guān)后向投影成像算法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010967164.7
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112198500B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李靜霞;陳鑫澎;范文龍;王冰潔;徐航;劉麗;衛(wèi)澍恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/06
• 分類號(hào): G01S13/06;G01S13/89;G01S7/02
• 代理公司: 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 趙江艷

1.一種用于地下管線定位的加權(quán)二次相關(guān)后向投影成像算法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、通過(guò)探測(cè)雷達(dá)測(cè)量成像區(qū)域，獲取成像區(qū)域的所有點(diǎn)分別到各個(gè)合成孔徑的散射響應(yīng)幅值向量；

S2、計(jì)算成像區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)的皮爾遜加權(quán)系數(shù)，計(jì)算公式為：

其中，Cov函數(shù)表示兩個(gè)向量的協(xié)方差，ρ_Ai表示成像區(qū)域內(nèi)的A點(diǎn)到第i個(gè)合成孔徑位置處的皮爾遜加權(quán)系數(shù)，x_Ai表示成像區(qū)域內(nèi)的A點(diǎn)到第i個(gè)合成孔徑位置處的延拓散射響應(yīng)幅值向量；x_AM/2表示A點(diǎn)的散射響應(yīng)幅值參考向量；

S3、計(jì)算成像區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)到各個(gè)合成孔徑位置的加權(quán)散射響應(yīng)幅值向量，計(jì)算公式為：

H_Ai＝|ρ_Ai|·X_Ai；

其中，H_Ai表示成像區(qū)域內(nèi)的A點(diǎn)到第i個(gè)合成孔徑位置處的加權(quán)散射響應(yīng)幅值向量，X_Ai表示成像區(qū)域內(nèi)的A點(diǎn)到第i個(gè)合成孔徑位置處的散射響應(yīng)幅值向量；

S4、計(jì)算成像區(qū)域內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)到各個(gè)合成孔徑位置二次相關(guān)散射響應(yīng)幅值向量，計(jì)算公式為：

其中，H_Ai^*表示成像區(qū)域內(nèi)的A點(diǎn)到第i個(gè)合成孔徑位置處的一次相關(guān)散射響應(yīng)幅值向量；H_Ai^**表示成像區(qū)域內(nèi)的A點(diǎn)到第i個(gè)合成孔徑位置處的二次相關(guān)散射響應(yīng)幅值向量；i，j表示合成孔徑的標(biāo)號(hào)，M表示合成孔徑的數(shù)量；

S5、計(jì)算成像區(qū)域內(nèi)所有成像點(diǎn)的幅值，得到成像結(jié)果；計(jì)算公式為：

其中，E_A表示成像區(qū)域內(nèi)的A點(diǎn)的幅值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于地下管線定位的加權(quán)二次相關(guān)后向投影成像算法，其特征在于，所述步驟S1中，獲取成像區(qū)域的所有點(diǎn)分別到各個(gè)合成孔徑的散射響應(yīng)幅值向量的具體方法為：

確定測(cè)線，并根據(jù)測(cè)量精度要求設(shè)置天線移動(dòng)步長(zhǎng)，從而確定成像區(qū)域內(nèi)合成孔徑位置數(shù)目M，然后使用探地雷達(dá)沿測(cè)線移動(dòng)，獲得第一合成孔徑位置處的A-scan數(shù)據(jù)，并遍歷所有合成孔徑位置，獲得探測(cè)區(qū)域的B-scan數(shù)據(jù)；根據(jù)B-scan數(shù)據(jù)提取成像區(qū)域任意一點(diǎn)A到各個(gè)合成孔徑的散射響應(yīng)幅值向量X_A1，X_A2，…，X_AM；其中，X_A1，X_A2，…，X_AM分別表示任意一點(diǎn)A到第一個(gè)、第二個(gè)……第M個(gè)合成孔徑的散射響應(yīng)幅值向量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于地下管線定位的加權(quán)二次相關(guān)后向投影成像算法，其特征在于，所述步驟S2中計(jì)算成像區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)的皮爾遜加權(quán)系數(shù)之前，還包括截取數(shù)據(jù)獲得成像區(qū)域內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)到分別到各個(gè)合成孔徑位置處的延拓散射響應(yīng)幅值向量的步驟。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于地下管線定位的加權(quán)二次相關(guān)后向投影成像算法，其特征在于，所述截取數(shù)據(jù)獲得成像區(qū)域內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)到分別到各個(gè)合成孔徑位置處的延拓散射響應(yīng)幅值向量的具體方法為：

在第i個(gè)合成孔徑位置處的A-scan數(shù)據(jù)中，以A點(diǎn)為中心，在其兩端各截取相同長(zhǎng)度的一段數(shù)據(jù)，獲得第i個(gè)合成孔徑位置處關(guān)于A成像點(diǎn)的延拓散射響應(yīng)幅值向量量X_Ai，并進(jìn)一步生成關(guān)于A成像點(diǎn)到各個(gè)合成孔徑的延拓散射響應(yīng)幅值矩陣{x_A1，x_A2，…，x_AM}。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于地下管線定位的加權(quán)二次相關(guān)后向投影成像算法，其特征在于，所述步驟S2中，任意一點(diǎn)A點(diǎn)的散射響應(yīng)幅值參考向量x_AM/2為A成像點(diǎn)到各個(gè)合成孔徑的延拓散射響應(yīng)幅值矩陣{x_A1，x_A2，…，x_AM}中的中間列向量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于地下管線定位的加權(quán)二次相關(guān)后向投影成像算法，其特征在于，所述步驟S1還包括對(duì)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，去除地表直達(dá)波以及天線耦合噪聲干擾的步驟。