欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2017106300338
申请人: 河南工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种探地雷达与差分GPS时间同步的方法,其特征在于,其步骤如下:

步骤一:选择比较开阔的位置架设基站GPS,将流动站的GPS天线固定在探地雷达天线的正上方,组成一体化的数据采集系统,且使流动站GPS天线和探地雷达天线处于同一平面上;

步骤二:探地雷达数据采集过程中,利用高精度的测距轮在行进过程中产生的脉冲上沿或下沿同时触发流动站GPS主机的I/O接口和探地雷达主机,实现探地雷达数据和GPS空间位置信息的同时测量,并获得每个脉冲触发时刻的GPS时间;

步骤三:基准站GPS数据与流动站GPS数据进行事后差分处理,获得流动站GPS精确位置信息;结合GPS时间建立每个脉冲触发信号与流动站GPS精确位置信息对应关系,生成时间同步文件;

步骤四:根据探地雷达数据采集的道间距和测距轮的精度,建立探地雷达图像上道数据与GPS位置信息之间的精确匹配,从而实现探地雷达数据采集过程中位置信息的同步获取。

2.根据权利要求1所述的探地雷达与差分GPS时间同步的方法,其特征在于,所述步骤三中基准站GPS数据与流动站GPS数据进行差分的方法为:卫星在t时刻的瞬时坐标为(Xk,Yk,Zk),基准站GPS的坐标为(Xr,Yr,Zr),利用基准站改正后伪距计算的流动站坐标为:其中,Rkp为流动站到卫星之间距离,(Xp,Yp,Zp)为流动站待定坐标,δtp为流动站GPS接收机的待定种差;Xp、Yp、Zp分别为流动站的横坐标、纵坐标和高程,c为光速,v表示观测值改正数;

所述生成时间同步文件的方法是:设测距轮脉冲进入GPS主机T时刻GPS时间信息为TO(toi),差分处理后与之对应的GPS时间信息为TD(tDi,xDi,yDi,zDi),toi表示T时刻外部脉冲进入GPS接收机后记录的GPS时间,tDi,xDi,yDi,zDi分别表示差分处理后T时刻的GPS时间,T时刻GPS流动站天线的横坐标、纵坐标和高程;

若toi=tDi,将tDi这一时刻对应的坐标(xDi,yDi,zDi)赋给toi,即TO(tOi,xDi,yDi,zDi),这样测距轮发出的每个脉冲都具有相对应的空间位置信息;按照此方法获取所有测距轮触发脉冲的空间位置,生成时间同步文件。

3.根据权利要求1所述的探地雷达与差分GPS时间同步的方法,其特征在于,所述探地雷达数据采集过程中位置信息的同步获取的方法是:(1).探地雷达采集的二维时间剖面图像e(xi,tj),1≤i≤M,1≤j≤N,M为探地雷达图像道数,i为探地雷达图像的第i道,N为每道数据上的采样点数,j为每道数据上第j个采样点,则探地雷达在水平距离xi=i·Δx,Δx为采样的道间距,探地雷达在纵轴上的时间往返信号为tj=j·Δt,Δt为采样时间间隔;

(2).测距轮的精度Δd=C/Nd,其中C为测距轮的周长,Nd为测距轮旋转一周的脉冲个数;

(3).由于探地雷达和GPS之间的数据采集是通过测距轮同步触发,探地雷达主机与GPS主机接收的脉冲数应一致,即NGPS=M·(Δx/Δd),NGPS为GPS打标文件中记录的脉冲事件个数;

(4).GPS接收机同时获取每一个外部脉冲和绝对时刻的空间位置坐标,建立采集的探地雷达数据与GPS数据的对应关系为:(xi,yi,zi)GPS=i·(Δx/Δd)·(xi,yi,zi)GPR,1≤i≤M,

其中,(xi,yi,zi)GPS和(xi,yi,zi)GPR分别为同一时刻探地雷达主机和GPS接收机获取的位置信息;获取探地雷达每道数据的位置信息;

(5).由于GPS天线的中心与探地雷达天线的中心重合,这坐标转换的过程中x和y轴方向的平移矢量为零,只需计算z轴方向的平移矢量,那么探地雷达图像第i道数据的位置信息为:(xs,ys,zs)GPR=(xi,yi,(zi‑hGPS))GPS

其中,hGPS为GPS天线到探地雷达天线中心位置的高度;(xs,ys,zs)GPR为探地雷达天线中心位置的坐标,(xi,yi,zi)GPS为探地雷达天线上的流动站GPS的坐标。

4.一种探地雷达与差分GPS时间同步的系统,其特征在于,包括用来获取浅表地层的地下介质分布图像的探地雷达和GPS系统;所述探地雷达包括探地雷达主机(11)和探地雷达天线(2),探地雷达天线(2)通过电子连接单元(4)与探地雷达主机(11)相连接,探地雷达天线(2)包括发射天线和接收天线;所述GPS系统包括GPS接收机(10)和GPS天线(3),GPS天线(3)与GPS接收机(10)相连接;所述GPS天线(3)固定在探地雷达天线(2)的发射天线和接收天线之间的中心位置,探地雷达主机(11)与计算机(13)相连接。

5.根据权利要求4所述的探地雷达与差分GPS时间同步的系统,其特征在于,所述探地雷达天线(2)固定在防护板(1)上,探地雷达天线(2)后端设有连接挂孔(22),连接挂孔(22)通过连接卡扣(7)与测距轮(6)相连接,测距轮(6)与通信接口(12)相连接,通信接口(12)分别与电子连接单元(4)和GPS接收机(10)相连接。

6.根据权利要求4所述的探地雷达与差分GPS时间同步的系统,其特征在于,所述电子连接单元(4)固定在探地雷达天线(2)的上部,电子连接单元(4)上设有卡槽,卡槽内卡接有电源(5),电源(5)与电子连接单元(4)相连接;所述电源(5)上固定有基座(14),基座(14)中部设有支撑杆(15),支撑杆(15)上固定有GPS天线(3),GPS天线(3)设置在探地雷达接收天线的几何中心、并与探地雷达天线(2)处于同一水平面上。

7.根据权利要求6所述的探地雷达与差分GPS时间同步的系统,其特征在于,所述探地雷达天线(2)是收发共置屏蔽天线,探地雷达天线的中心频率是100MHz、250MHz、500MHz、

800MHz、1000MHz或1600MHz;所述支撑杆(15)为可伸缩的支撑杆,通过调节支撑杆(15)的伸缩量调节GPS天线(3)的高度。

8.根据权利要求4所述的探地雷达与差分GPS时间同步的系统,其特征在于,所述GPS系统为差分GPS系统,差分GPS系统包括基站GPS和GPS天线(3),基站GPS与GPS天线(3)相连接,获取的位置信息是差分处理后的数据。

9.根据权利要求4所述的探地雷达与差分GPS时间同步的系统,其特征在于,所述探地雷达天线(2)前端设有卡接部(21),卡接部(21)通过挂钩(8)与拉杆(9)相连接,拉杆(9)为可伸缩的拉杆,拉杆(9)前端设有手柄(91)。

10.根据权利要求4所述的探地雷达与差分GPS时间同步的系统,其特征在于,所述探地雷达天线(2)上设有卡接部(21),卡接部(21)通过支架与汽车的前部或尾部相连接。