[發(fā)明專利]一種多天線探地雷達數(shù)據(jù)的均衡方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111286621.7
• 申請日: 2021-11-02
• 公開（公告）號: CN114137493A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程棋鋒;侯海濤;劉斐;邱雄;范洪祥;吳晚霞;余世杰;謝輝;鐘新然;揭允銘
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門市公路事業(yè)發(fā)展中心;合誠工程咨詢集團股份有限公司;上海圭目機器人有限公司
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01V3/12
• 代理公司: 重慶卓茂專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50262
• 代理人: 許沖

本發(fā)明公開了一種多天線探地雷達數(shù)據(jù)的均衡方法，首先，針對空耦雷達的安裝方式以及可能的安裝工藝導(dǎo)致的地面波不一致問題，找到地面波位置；隨后，求取不同天線的探地雷達數(shù)據(jù)均值；其次，根據(jù)均值的最大值最小值情況，確定標準天線的序號；然后，計算除標準天線外所有天線的增益倍數(shù)；最后，對除標準天線外所有的原始天線數(shù)據(jù)應(yīng)用倍數(shù)差異，從而完成對不同天線的探地雷達數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)均衡，可以克服不同天線之間位置不同、雜波干擾、硬件結(jié)構(gòu)安裝調(diào)配的影響，有效、快速地對多天線探地雷達數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)均衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別是涉及一種多天線探地雷達數(shù)據(jù)的均衡方法。

背景技術(shù)

探地雷達(Ground Penetrating Radar)是利用電磁波探測地下目標，通過分析目標信號的特征來提取目標的性質(zhì)、形狀等信息。在現(xiàn)有的技術(shù)中，可以實現(xiàn)地下目標探測的技術(shù)有很多，例如核、重力場、電磁感應(yīng)和超聲波等。但探地雷達(GPR)在應(yīng)用時有明顯的優(yōu)越性，相比于其他技術(shù)，它的優(yōu)越性具體表現(xiàn)在探測費用低、探測速度快、探測過程連續(xù)、探測目標范圍廣(可以探測非金屬和金屬)、分辨率高、操作方便靈活等。近年來，探地雷達一直是國際學(xué)術(shù)討論的熱點之一。它在國防、公路、城市建設(shè)、公安、鐵路、運輸、礦山、機場、考古、隧道、水利等諸多領(lǐng)域得到了很大的關(guān)注，在各個領(lǐng)域，探地雷達都表現(xiàn)出了十分廣闊的應(yīng)用前景。

多天線雷達比單天線雷達在效率上又增加了數(shù)倍，同時由于同一根天線既可以作為發(fā)射端也可以作為接收端，增加了利用率，降低了成本，因此在實際工程作業(yè)中使用越來越多。

然而，多天線探地雷達采集到的數(shù)據(jù)，由于不同位置、甚至是相鄰天線之間的干擾，都會導(dǎo)致不同天線的數(shù)據(jù)存在一定的整體差異性。如果直接對所有天線數(shù)據(jù)進行相同的數(shù)據(jù)處理，則會導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析出現(xiàn)異常，因此需要首先對不同天線之間的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)均衡。

目前的方法大多是對所有天線數(shù)據(jù)進行相同的數(shù)據(jù)處理，而忽略了不同天線之間位置不同、雜波干擾、硬件結(jié)構(gòu)安裝調(diào)配的不同，這會造成數(shù)據(jù)分析的虛假目標出現(xiàn)或根本無法獲得可分析的探地雷達數(shù)據(jù)。因此如何有效、快速地對多天線探地雷達數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)均衡仍是一大研究挑戰(zhàn)，其研究結(jié)果也具有很高的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種多天線探地雷達數(shù)據(jù)的均衡方法，具有的優(yōu)點。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種多天線探地雷達數(shù)據(jù)的均衡方法，所述步驟如下；

S1、篩選地面波，找到地面波的波峰極值點作為地面波索引號；

S2、對所有天線，求取地面波索引號下的數(shù)據(jù)的均值，求取公式如下：

其中E_k表示第k根天線的Ascan均值，A_ij為該天線采集到的探地雷達數(shù)據(jù)中第j個采樣點中的第i個索引出的數(shù)值。s為步驟1求出的地面波索引號，n為采樣點索引號最大值，N表示該天線總共采集到的采樣點個數(shù)；

S3、根據(jù)Ascan均值分布確定標準天線。找到各個天線Ascan均值中的最大值和最小值分別為E_max和E_min；

S4、對除標準天線外的所有天線求的增益倍數(shù)，求取公式如下：

其中G_k為第k根天線的增益倍數(shù)，b為標準天線索引；

S5、對除標準天線外所有的原始天線數(shù)據(jù)應(yīng)用倍數(shù)差異，從而完成對不同天線的探地雷達數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)均衡，探地雷達數(shù)據(jù)通過如下公式得出：

A′_k＝A_k·G_k