[发明专利]基于改进层位追踪算法的双程走时计算方法

说明书

本发明公开了一种基于改进层位追踪算法的双程走时计算方法。首先，根据探地雷达接收的待测区域回波数据的B‑scan以及工程背景的先验信息，确定待测区域的层数以及介电常数的大致范围。在先验信息的基础上建立待测区域，并获取回波信号。随机取一道回波信号，将其第一个波峰设置为种子点并用搜索窗口采样，把已经确定的种子点投影到下一道回波建立相关窗口，在相关窗口内滑动搜索窗口采样和对相关窗口外最近的波峰采样。通过计算与上一道种子点采样数据的余弦值来确定新的种子点位置。取得所有种子点位置后加以计算即可得到改进层位追踪算法的双程走时，该方法具有较好的介质分层效果，证明了本发明方法的有效性和可靠性。

技术领域

本发明涉及探地雷达信号处理领域，尤其涉及一种基于改进层位追踪算法的双程走时计算方法。

背景技术

探地雷达可以实现无损探测的特点，探地雷达介质分层位技术在军事和民用领域有广泛的应用前景。

现有技术的探地雷达介质分层方式都是利用接收回波信号的某一位置(如波峰、波谷等)进行追踪，进而得到地下介质层中的层位信息，基于利用回波信息可以直接进行计算。

但是存在介质层厚度变化较大时，追踪精度不高的缺点，导致使用该技术计算双程走时的情况下，得不到准确的结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于改进层位追踪算法的双程走时计算方法，旨在解决现有技术中存在介质层厚度变化较大时，追踪精度不高的缺点，得不到准确的结果的问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种基于改进层位追踪算法的双程走时计算方法，包括下列步骤，

获取待测区域的层数以及介电常数的范围；

建立层状介质模型，确定所述层状介质模型的各层回波信号，通过波速公式计算所述层状介质模型的各层厚度；

取一所述回波信号中进行波峰搜索，把所述回波信号的第一个波峰设置为初始种子点，并记录所述初始种子点对应的采样点的序号，以所述初始种子点为中心设置搜索窗口，对所述搜索窗口内的信号进行采样并记为第一向量；

取另一所述回波信号，在所述回波信号中找到所述初始种子点的位置，并以此为中心设置相关窗口，在所述相关窗口的范围内，将所述搜索窗口向前滑动和向后滑动，每向前滑动或向后滑动一次，所述搜索窗口内的采样点组成一个第二向量，记录所述第二向量与搜索窗记录的所述第一向量的余弦值；

取所述相关窗口外最近的一个波峰，对其设置所述搜索窗采样，计算其与所述第一向量的余弦值，并与所述第二向量与所述第一向量的余弦值的进行比较，取其中最大的余弦值进行记录；

重复取一所述回波信号中进行波峰搜索到记录到最大的余弦值进行记录这一步骤，将每道所述回波信号的种子点对应采样点的序列号记录下来，得到种子点所在的层位信息；

对所述回波信号中相邻层位所在的采样点进行减法计算，获取所述层状介质模型中两层位之间的采样点个数，将采样点个数与采样时间间隔相乘，获得双程走时。

其中，在获取待测区域的层数以及介电常数的范围步骤中，获取探地雷达接收的待测区域回波数据的B-Scan、地质构造背景或工程背景的先验信息进行分析。

其中，通过波速公式计算所述层状介质模型的各层厚度的步骤中，所述层状介质模型的各层厚度为：

d_i为第i层的厚度，t_i为第i层分界面对应的回波信号的首达时，c为光在空气中传播的速度，ε_i为第i层的介电常数。

其中，在建立层状介质模型的步骤中，所述层状介质模型由各层的厚度以及介电常数表示组成。

其中，所述回波信号的采样都是从同一时间开始的，采样步长相同。