申请/专利权人：长春工程学院

申请日：2021-01-14

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN112882019B

主分类号：G01S13/88

分类号：G01S13/88;G01S7/41;G01S13/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2021.06.18#实质审查的生效;2021.06.01#公开

摘要：本发明公开了一种基于旋转式单极化探地雷达的全极化目标辨识分类方法，属于工程地质勘探领域，该方法具体过程如下：利用具有旋转式单极化天线的单极化探地雷达获取目标体的全极化散射矩阵数据；利用H‑α分解方法对所述全极化散射矩阵数据进行特征提取，得到用于辨识目标体的散射特征参数散射熵H和平均散射角α；将目标体的散射熵H和平均散射角α值与已有的H‑α辨识图比对，根据散射熵H和平均散射角α值在H‑α辨识图中分布的位置确定目标体的类型。本发明可在不改变现有的探地雷达设备或增加设备花费的情况下，直接将现有商用单极化探地雷达升级成全极化探地雷达，从而提高探地雷达对管线类线性目标探测、定位和辨识分类的效率及准确度。

主权项：1.基于旋转式单极化探地雷达的全极化目标辨识分类方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：利用具有旋转式单极化天线的单极化探地雷达获取目标体的全极化散射矩阵数据；步骤S2：利用H-α分解方法对步骤S1中所述全极化散射矩阵数据进行特征提取，得到用于辨识目标体的散射特征参数散射熵H和平均散射角α；步骤S3：将步骤S2得到的目标体的散射熵H和平均散射角α值与已有的H-α辨识图比对，根据散射熵H和平均散射角α值在H-α辨识图中分布的位置确定目标体的类型；步骤S1中获取目标体的全极化散射矩阵数据的过程如下：在地下目标体正上方的地表上布设旋转式单极化天线的单极化探地雷达；将所述单极化探地雷达的单极化天线旋转任意三个角度，以单极化天线的旋转中心为坐标原点，在目标体的正上方的地面处建立地表测量坐标系x,y,z，相对于地表测量坐标系的x轴的水平旋转角度，单极化天线的三个方向分别为θ1、θ2、θ3；设方向单位矢量为单极化天线的极化方向；设单极化天线的交叉极化强度为c，则表示如下： 其中θ为单极化天线相对于所述相对于地表测量坐标系的x轴的水平旋转角度，即单极化天线的方向，θ为θ1、θ2或θ3；设地下目标体在以地下目标体为中心的局部坐标系x′，y′，z′中的散射矩阵为Sx'y'z'，Sx'y'z'＝RD2其中R是坐标旋转矩阵，D是目标体固有坐标系u，v，w中的特征对角散射矩阵，表示为： 其中σuu、σvv和σww分别表示目标体散射矩阵在目标体坐标系中三个坐标轴方向上的特征值；目标体坐标系x′，y′，z′与目标体正上方的地表测量坐标系x，y，z为平移关系；在所述单极化探地雷达上观测到的校准散射矩阵Sxyz即目标散射矩阵与Sx′y′z′相同，即： 由于单极化天线只在x-y平面上，即地面上，因此4式中Sxyz的z分量为零，因此被测量的散射矩阵，即目标体散射矩阵Sxyz只有两个维度，Sxyz简写为S，即： 由2式和3式可知，由于互易性，Sxy＝Syx，经过校准，从单极化天线方向采集到的散射数据M，表示如下： 将1式和5式代入到6式中，可得单极化天线沿着任意角度θ测量方向的表达式为： 则三个任意不同单极化天线方向的单极化测量散射数据为：M1＝Mθ1,M2＝Mθ2,M3＝Mθ3；已知单极化天线的交叉极化强度c，通过M1、M2和M3可得到所需的目标全极化散射参数Sxx、Syy和Sxy，进而得到目标体的全极化散射矩阵数据

全文数据：

权利要求：

百度查询： 长春工程学院 基于旋转式单极化探地雷达的全极化目标辨识分类方法

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