[发明专利]一种三维探地雷达数据定位方法

权利要求书

1.一种三维探地雷达数据定位方法，其特征在于，采用板状结构的雷达天线板(1)，一一对应设置在雷达天线板的两端部的GPS主天线(2)和GPS从天线(3)，连接在GPS主天线(2)与GPS从天线(3)之间的双GPS接收机(5)，与双GPS接收机(5)和雷达天线板(1)连接、且内置卫星授时模块的FPGA板卡(4)，与FPGA板卡(4)连接的可读存储介质(6)；所述雷达天线板(1)上设置有等间距的数个雷达天线；

所述三维探地雷达数据定位方法包括以下步骤：

采集三维探地雷达信号并按固定频率同步获取卫星时间T_1j，得到N个通道的雷达数据[D_1i,D_2i,...,D_Ni]；所述i表示采样序号，其取值范围为大于等于0的整数；将采集三维探地雷达信号的当前的采样序号i_j一一对应配准卫星时间T_1j；

以固定频率采集获取GPS主天线、GPS从天线从雷达天线位置的观测数据和卫星时间T_2k，并获取三维探地雷达探测区域内的基准站数据，采用RTK算法获取卫星时间T_2k对应的GPS主天线所在的经纬度L_2k和三维探地雷达行进航向角θ_2k；

对卫星时间T_2k、经纬度L_2k、行进航向角θ_2k、卫星时间T_1j和采样序号n_j进行插值，在卫星时间T_2k的序列中搜索卫星时间T_1j所在的时间段节点T_2M和时间段节点T_2(M+1)，以及与时间段节点T_2M对应的经纬度L_2M[L_2MA,L_2MB]和时间段节点T_2(M+1)对应的经纬度L_2(M+1)[L_2(M+1)A,L_2(M+1)B]；

求得卫星时间T_1j对应的经纬度L_1j[L_1jA,L_1jB]和三维探地雷达行进航向角θ_1j，其表达式为：

求得任一采样序号i对应的GPS主天线所在的L_i[L_iA,L_iB]和三维探地雷达行进航向角θ_i；

根据GPS主天线与雷达天线的通道横向距离求得任一通道采样序号i时刻位置的经纬度，并获得三维探地雷达数据；

所述求得任一采样序号i对应的GPS主天线所在的L_i[L_iA,L_iB]和三维探地雷达行进航向角θ_i，包括以下步骤：

从采样序号i＝0开始，依次判断采样序号i是否为已配准的具有定位信息的采样序号i_j

若是，则

L_iA＝L_1jA

L_iB＝L_1jB

θ_i＝L_1j

否则，搜索采样序号i最邻近、且具有定位信息的采样序号i_N和采样序号i_(N+1)；所述采样序号i置于采样序号i_N与采样序号i_(N+1)之间；

所述采样序号i_N对应的经纬度为L_1N[L_1NA,L_1NB]和行进航向角θ_1N，所述采样序号i_(N+1)对应的经纬度为L_1(N+1)[L_1(N+1)A,L_1(N+1)B]和行进航向角θ_1(N+1)，求得采样序号i对应的GPS主天线所在的L_i[L_iA,L_iB]和三维探地雷达行进航向角θ_i，其表达式为：

2.根据权利要求1所述的一种三维探地雷达数据定位方法，其特征在于，所述根据GPS主天线与雷达天线的通道横向距离求得任一通道采样序号i时刻位置的经纬度，并获得三维探地雷达数据，包括以下步骤：

所述GPS主天线与雷达天线板上的雷达天线的通道横向距离依次为P、P+ΔP、P+2×ΔP、…、P+(n-1)×ΔP；所述P表示与雷达天线板上的第一个通道横向间距；所述ΔP表示相邻通道的间距；n表示通道；

求得任一通道上采样序号i时刻位置的经纬度，其表达式为：

C_niA＝L_iA+(P+(n-1)×ΔP)×cosθ_i

C_niB＝L_iB+(P+(n-1)×ΔP)×sinθ_i

将任一通道的任一采样序号时刻位置与数据配准，并获得三维探地雷达数据。