CN112285663B - 利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法和装置，该方法包括：将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵；根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合；根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数；根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数；根据第二向量集合，确定第三参数；根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值。本发明实施例从原始雷达数据中提取检测过程中振动剧烈程度并量化，实现对检测过程中地质雷达的振动剧烈程度进行标定。为隧道衬砌检测工作提供科学的检验依据，并为后续的雷达图像振动影响的滤除工作提供依据。

Description

利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法和装置

技术领域

本发明涉及地质雷达数据处理技术领域，尤其涉及一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法和装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

隧道衬砌的服役状态是决定隧道安全的关键因素。我国每年都有大量的隧道衬砌的检测工作以保障铁路的安全运行。

隧道衬砌的检测多采用地质雷达法，与一些常见的物探方法相比，地质雷达法具有快速、高效、无损、连续、分辨率高等优点，同时作为一种采样频率高、带宽较宽的精密仪器，地质雷达在检测过程中易受到环境电磁干扰及载具动力学特性的影响。挂载地质雷达的载具在检测过程中的动力学特性如振动频率、速度、幅值等影响着地质雷达采集数据的质量。主要体现在雷达数据相位延迟造成的图像清晰度降低、波形漂移、甚至雷达无法正常工作。

目前，针对计算、标定检测过程中地质雷达的振动剧烈程度，国内外尚缺少相关的计算方法也缺乏统一的标定标准。

因此，如何提供一种新的方案，其能够解决上述技术问题是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明实施例提供一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法，从原始雷达数据中提取检测过程中振动剧烈程度并量化，实现对检测过程中地质雷达的振动剧烈程度进行标定，该方法包括：

将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵；

根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合；

根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数；

根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数；

根据第二向量集合，确定第三参数；

根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值。

本发明实施例还提供一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置，包括：

标准雷达数据矩阵确定模块，用于将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵；

第一向量集合和第二向量集合确定模块，用于根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合；

第一参数确定模块，用于根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数；

第二参数确定模块，用于根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数；

第三参数确定模块，用于根据第二向量集合，确定第三参数；

车载雷达振动程度标定值确定模块，用于根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的计算机程序。

本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法和装置，首先将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵；然后根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合；接着根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数；下一步根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数；再下一步根据第二向量集合，确定第三参数；最后根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值。针对检测过程中地质雷达的振动剧烈程度难以计算、标定，缺乏统一标准的问题，本发明实施例从原始雷达数据中提取检测过程中振动剧烈程度并量化，实现对检测过程中地质雷达的振动剧烈程度进行标定，为隧道衬砌检测工作提供科学的检验依据，并为后续的雷达图像振动影响的滤除工作提供依据。本发明实施例具有简便、高效、不增加外部硬件设备的特点，能够适应于不同载具如汽车、列车、机械臂、夹具下的地质雷达检测数据，同时适应于不同品牌不同结构如空耦雷达、地耦雷达，不同采样参数设置的地质雷达检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法示意图。

图2为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的流程图。

图3为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的第一列第一向量L1₁示意图。

图4为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的相位延迟示意图。

图5为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的三种不同振动情况下数据零漂的程度对应关系图。

图6为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的雷达回波信号的延迟程度图。

图7为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的波形记录图。

图8为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的一个实例中第二参数P2示意图。

图9为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的一个实例中L2积分图。

图10为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的一个实例中M1×N矩阵全部标定值。

图11为运行本发明实施的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的计算机装置示意图。

图12为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法示意图，如图1所示，本发明实施例提供一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法，从原始雷达数据中提取检测过程中振动剧烈程度并量化，实现对检测过程中地质雷达的振动剧烈程度进行标定，该方法包括：

步骤101：将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵；

步骤102：根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合；

步骤103：根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数；

步骤104：根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数；

步骤105：根据第二向量集合，确定第三参数；

步骤106：根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值。

本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法，首先将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵；然后根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合；接着根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数；下一步根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数；再下一步根据第二向量集合，确定第三参数；最后根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值。针对检测过程中地质雷达的振动剧烈程度难以计算、标定，缺乏统一标准的问题，本发明实施例从原始雷达数据中提取检测过程中振动剧烈程度并量化，实现对检测过程中地质雷达的振动剧烈程度进行标定，为隧道衬砌检测工作提供科学的检验依据，并为后续的雷达图像振动影响的滤除工作提供依据。本发明实施例具有简便、高效、不增加外部硬件设备的特点，能够适应于不同载具如汽车、列车、机械臂、夹具下的地质雷达检测数据，同时适应于不同品牌不同结构如空耦雷达、地耦雷达，不同采样参数设置的地质雷达检测。

针对计算、标定检测过程中地质雷达的振动剧烈程度，国内外尚缺少相关的计算方法也缺乏统一的标定标准。为填补这一领域的空白,完善我国隧道衬砌检测的相关检验标准，提升自动化检测程度，有必要设计一种能有效评定检测过程中雷达振动剧烈程度的计算方法，提升自动化检测程度。

图2为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的流程图，如图2所示，具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法时，可以包括：

将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵；

根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合；

根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数；

根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数；

根据第二向量集合，确定第三参数；

根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值。

为了使得本发明实施例能够适应于不同品牌不同结构如空耦雷达、地耦雷达，不同采样参数设置的地质雷达检测，具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法时，在一个实施例中，前述的将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵，包括：

判断原始雷达数据的数据格式；

当原始雷达数据的数据格式为32位存储时，将原始雷达数据数的文件头和道头去掉，获得采集数据；

将采集数据按照32位有符号整形、采样点数×采集总道数的方式存为标准雷达数据矩阵；其中，标准雷达数据矩阵为M1行N列矩阵，M1为采集时所设置的采样点数，N为采集总道，存储为M1×N矩阵。

将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵，是为了后续的向量计算做准备，由于不同品牌、不同采集参数设置的地质雷达所存储的数据格式各不相同。具体表现在文件头、道头、数据格式上，因此在前进进行标准统一化处理时，首先判断原始雷达数据的数据格式，一般原始雷达数据的数据格式分为32位存储和16位存储，当原始雷达数据的数据格式为32位存储时，将原始雷达数据数的文件头和道头去掉，获得采集数据；然后将采集数据按照32位有符号整形、采样点数×采集总道数的方式存为标准雷达数据矩阵；其中，标准雷达数据矩阵为M1×N矩阵，M1为采集时所设置的采样点数，N为采集总道。

部分雷达品牌的雷达数据道头写在每道的道尾，处理时将道尾去掉后同样以采样点数×采集总道数的方式存为32位有符号整形的标准雷达数据M1×N矩阵。

具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法时，在一个实施例中，该方法还包括：当原始雷达数据的数据格式为16位存储时，将16位原始雷达数据转为无符号16位整形，去掉文件头和道头，按照采样点数×采集总道数的方式建立M1×N矩阵；

将M1×N矩阵数值放大65536倍；

将放大后的M1×N矩阵转为32位有符号整形的方式存为标准雷达数据矩阵。

本发明实施例具有简便、高效、不增加外部硬件设备的特点，能够适应于不同载具如汽车、列车、机械臂、夹具下的地质雷达检测数据，同时适应于不同品牌不同结构如空耦雷达、地耦雷达，不同采样参数设置的地质雷达检测。

在得到标准雷达数据M1×N矩阵后，需要对M1×N矩阵进行分割；具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法时，在一个实施例中，前述的根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合，包括：

取M1×N矩阵中每一列数据与参考波形作对比，计算该列数据中衬砌表面的入射时间点W1和衬砌底界面的反射时间点W2；

选取第一列数据的1-W1点作为第一列第一向量L1₁，重复执行选取操作，获取M1×N矩阵中每一列的第一向量组成第一向量集合L1₁-L1_N；

选取第一列数据的W1-W2点作为第一列第二向量L2₁，重复执行选取操作，获取M1×N矩阵中每一列的第二向量组成第二向量集合L2₁-L2_N。

实施例中，取M1×N矩阵中每一列数据与参考波形作对比，计算该列数据中衬砌表面的入射时间点W1和衬砌底界面的反射时间点W2。图3为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的第一列第一向量L1₁示意图，如图3所示，选取该列数据的1-W1点作为向量L1₁，W1-W2点作为向量L2₁。重复以上步骤计算M1×N矩阵中的每一列，得到第一向量集合L1₁-L1_N向量与第二向量集合L2₁-L2_N。衬砌检测时，地质雷达与衬砌表面的距离为标定状态距离，地质雷达与衬砌表面的标定状态距离贴合较近，通常为10cm左右，当雷达波长高于这一标定状态距离时，会发生衬砌表面的入射波记录与雷达直达波记录混叠在一起从而无法区分入射波时间点的问题。本实施例中入射时间的确定是通过一个标准记录作为参考，通过比较参考道与混叠道的数据后计算出入射点的时间完成W1的计算的。当数据列与标准道之间存在相位延迟时需要先进行数据列的相位校正再进行W1的计算。

具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法时，在一个实施例中，前述的根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数，包括：

计算第一向量集合L1₁-L1_N中每一向量波形相对于参考波形的相位延迟确定为第一参数。

图4为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的相位延迟示意图，如图4所示，实施例中，第一参数的确定过程包括：计算第一向量集合L1₁-L1_N中每一向量波形相对于参考波形的相位延迟(图4)，记为第一参数P1。第一参数P1反映了检测过程中水平方向振动的程度，与雷达水平方向的位移具有对应性。当第一参数P1为正，则采样时刻雷达距衬砌的水平距离小于静止状态的标定状态距离即小于10cm，负值对应记录数据时雷达距衬砌水平距离大于标定状态距离即大于10cm。相位的延迟表示为一个点数，此点数可根据采样时间窗的大小与采样点数的设置换算为距离，此距离可通过道间距参数换算为频率。

具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法时，在一个实施例中，前述的根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数，包括：将第一向量集合中的每一向量的频率分析所得的直流分量，取其共轭复数相乘舍去小数保留整数部分确定为第二参数。

实施例中，将第一向量集合L1₁-L1_N中的每一向量的频率分析所得的直流分量，取其共轭复数相乘舍去小数保留整数部分确定为第二参数P2；P2反映了检测过程中雷达受振动竖直分量影响时雷达信号的漂移幅度。图5为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的三种不同振动情况下数据零漂的程度对应关系图，如图5所示，表示了三种不同大小的振动幅度(即竖直振动)，隧检车的地质雷达受竖直振动剧烈程度较高时，电气性能受到影响，所得的雷达数据零漂增大，其零漂的程度与振动剧烈程度呈比例对应关系(图5)。P2用作振动剧烈程度大于一定范围以后的竖直方向振动程度标定。

具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法时，在一个实施例中，前述的根据第二向量集合，确定第三参数，包括：

将第二向量集合中的每一向量去除零漂后分别积分，取入射点起第一个完整波形振幅区域的积分值，与参考波形的积分值作对比，取对比结果的模确定为第三参数。

图6为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的雷达回波信号的延迟程度图，如图6所示，将第二向量集合L2₁-L2_N的每一向量去除零漂后分别积分，取入射点起第一个完整波形振幅区域的积分值，将其与参考波形的积分值作对比，取其对比结果的模记为第三参数P3。第三参数P3反映了检测过程中雷达受振动竖直方向影响时刨除雷达自身电气漂移引起的漂移后，因多普勒效应产生的雷达回波信号的延迟程度(图6)。当入射点为雷达波形的负半周期时，P3的值为负，因此对其取模。

具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法时，在一个实施例中，前述的根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值，包括：

从M1×N矩阵获取N值；

计算N个第一参数的方差，确定雷达受振动影响的水平分量的标定值；

将第二参数作为整数部分，第三参数作为小数部分组成竖直分量参数；

计算N个竖直分量参数的方差，确定雷达受振动影响的竖直分量的标定值；

将雷达受振动影响的水平分量的标定值与雷达受振动影响的竖直分量的标定值组合处理，确定车载雷达振动程度标定值。

实施例中，在得到第一参数P1、第二参数P2和第三参数P3后，计算标定振动影响，主要过程包括：

从标准雷达数据M1×N矩阵中获取N值，其中，M1×N矩阵中共有N个P1、N个P2、N个P3；由P1标定每一道振动的水平幅度，由(P2.P3)的形式标记每一道振动的数值程度。其中，(P2.P3)的形式为：将第二参数P2作为整数部分，第三参数P3作为小数部分。

计算N个P1的方差，得到文件记录总体的水平振动程度，即可得此次记录下雷达受振动影响的水平分量的标定值；计算N个(P2.P3)的方差，即可得到此次记录下雷达受振动影响的竖直分量的标定值；将雷达受振动影响的水平分量的标定值与雷达受振动影响的竖直分量的标定值组合处理，确定车载雷达振动程度标定值。

本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法中，

图7为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的波形记录图，如图7所示，静止状态的检测车其雷达与衬砌表面处于相对静止的状态，雷达数据记录中，每一道数据的波形起始点与相位是相同的，当检测车正常检测工作时，在振动水平分量的作用下、雷达与衬砌表面发生远近位移，使得波形记录文件的起始点发生变化(如图7)，振动移位越大，波形记录起点的变化越明显，且此二者是一一对应关系，波形记录起点的变化通过采样频率，采样点数的数值，可计算出实际位移的大小。将波形起始点相对于静止时的变化量用于标定水平方向雷达受振动的量。振动的竖直分量对地质雷达产生的影响主要有两个：1使地质雷达数据发生零漂；2多普勒效应变相增加了接收天线与回波的位置。零漂是雷达自身电气性能受振动的影响产生的，与振动的剧烈程度成比例关系，当振动较低时，零漂效果发生的并不明显，因此将其作为竖直振动分量参数的整数部。

针对检测过程中地质雷达的振动剧烈程度难以计算、标定，缺乏统一标准的问题，本发明实施例从原始雷达数据中提取检测过程中振动剧烈程度并量化，实现对检测过程中地质雷达的振动剧烈程度进行标定，为隧道衬砌检测工作提供科学的检验依据，并为后续的雷达图像振动影响的滤除工作提供依据。

图8为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的一个实例中第二参数P2示意图，图9为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的一个实例中L2积分图，图10为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的一个实例中M1×N矩阵全部标定值。本发明实施例还提供一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的实例，包括：

以900MHz雷达天线为例，采样参数设置为：采样时间窗30ns，采样点数512点，数据格式为有符号16位整形，采集道数2万道。将原始雷达数据文件打开后，将文件中的文件头、道头去除，将数据转换为32位有符号整形的方式，按照采样点数×采集道数的形式存为512×20000点矩阵(M1×N矩阵)。选取矩阵的第一列数据，计算该道数据中衬砌表面的入射时间点数和衬砌底界面的反射时间点数为82与402。选取向量第1至82点组成第一列第一向量L1₁，选取向量第82至402点组成第一列第二向量L2₁。已知标准道向量L1₁的长度为80，得P1为-2。将向量L1₁频率分析所得的直流分量，取其共轭复数相乘舍去小数，得到1089.816406250000，保留整数部分1089记为第二参数P2(图8)。对L2₁去除零漂后进行积分(图9)，取入射点起第一个完整波形振幅区域的积分值，与参考波形的积分值作对比得到对比结果，取模得17记为P3。则第一道采集时刻水平方向振动分量为-2，竖直方向振动分量为1089.17。此道计算完成，依此步骤依次计算剩余的N-1道数据，构成M1×N矩阵全部标定值数据(图10)。

图11为运行本发明实施的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的计算机装置示意图，如图11所示，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行实现上述一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的计算机程序。

本发明实施例中还提供了一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法相似，因此该装置的实施可以参见一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法的实施，重复之处不再赘述。

图12为本发明实施例一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置示意图，如图12所示，本发明实施例还提供一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置，具体实施时可以包括：

标准雷达数据矩阵确定模块1201，用于将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵；

第一向量集合和第二向量集合确定模块1202，用于根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合；

第一参数确定模块1203，用于根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数；

第二参数确定模块1204，用于根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数；

第三参数确定模块1205，用于根据第二向量集合，确定第三参数；

车载雷达振动程度标定值确定模块1206，用于根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值。

具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置时，在一个实施例中，前述的标准雷达数据矩阵确定模块，具体用于：

判断原始雷达数据的数据格式；

当原始雷达数据的数据格式为32位存储时，将原始雷达数据数的文件头和道头去掉，获得采集数据；

将采集数据按照32位有符号整形、采样点数×采集总道数的方式存为标准雷达数据矩阵；其中，标准雷达数据矩阵为M1行N列矩阵，M1为采集时所设置的采样点数，N为采集总道，存储为M1×N矩阵。

具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置时，在一个实施例中，前述的第一向量集合和第二向量集合确定模块，具体用于：

取M1×N矩阵中每一列数据与参考波形作对比，计算该列数据中衬砌表面的入射时间点W1和衬砌底界面的反射时间点W2；

选取第一列数据的1-W1点作为第一列第一向量L1₁，重复执行选取操作，获取M1×N矩阵中每一列的第一向量组成第一向量集合L1₁-L1_N；

选取第一列数据的W1-W2点作为第一列第二向量L2₁，重复执行选取操作，获取M1×N矩阵中每一列的第二向量组成第二向量集合L2₁-L2_N。

具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置时，在一个实施例中，前述的第一参数确定模块，具体用于：

计算第一向量集合L1₁-L1_N中每一向量波形相对于参考波形的相位延迟，确定为第一参数。

具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置时，在一个实施例中，前述的第二参数确定模块，具体用于：

将第一向量集合中的每一向量的频率分析所得的直流分量，取其共轭复数相乘舍去小数保留整数部分确定为第二参数。

具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置时，在一个实施例中，前述的第三参数确定模块，具体用于：

将第二向量集合中的每一向量去除零漂后分别积分，取入射点起第一个完整波形振幅区域的积分值，与参考波形的积分值作对比，取对比结果的模确定为第三参数。

具体实施本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置时，在一个实施例中，前述的车载雷达振动程度标定值确定模块，具体用于：

从M1×N矩阵获取N值；

计算N个第一参数的方差，确定雷达受振动影响的水平分量的标定值；

将第二参数作为整数部分，第三参数作为小数部分组成竖直分量参数；

计算N个竖直分量参数的方差，确定雷达受振动影响的竖直分量的标定值；

将雷达受振动影响的水平分量的标定值与雷达受振动影响的竖直分量的标定值组合处理，确定车载雷达振动程度标定值。

综上，本发明实施例提供的一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法和装置，首先将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵；然后根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合；接着根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数；下一步根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数；再下一步根据第二向量集合，确定第三参数；最后根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值。针对检测过程中地质雷达的振动剧烈程度难以计算、标定，缺乏统一标准的问题，本发明实施例从原始雷达数据中提取检测过程中振动剧烈程度并量化，实现对检测过程中地质雷达的振动剧烈程度进行标定，为隧道衬砌检测工作提供科学的检验依据，并为后续的雷达图像振动影响的滤除工作提供依据。本发明实施例具有简便、高效、不增加外部硬件设备的特点，能够适应于不同载具如汽车、列车、机械臂、夹具下的地质雷达检测数据，同时适应于不同品牌不同结构如空耦雷达、地耦雷达，不同采样参数设置的地质雷达检测。填补了这一领域的空白,完善我国隧道衬砌检测的相关检验标准。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的方法，其特征在于，包括：

将地质雷达的原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵；

根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合；

根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数；

根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数；

根据第二向量集合，确定第三参数；

根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值；

将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵，包括：判断原始雷达数据的数据格式；当原始雷达数据的数据格式为32位存储时，将原始雷达数据数的文件头和道头去掉，获得采集数据；将采集数据按照32位有符号整形、采样点数×采集总道数的方式存为标准雷达数据矩阵；其中，标准雷达数据矩阵为M1行N列矩阵，M1为采集时所设置的采样点数，N为采集总道，存储为M1×N矩阵；

根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合，包括：取M1×N矩阵中每一列数据与参考波形作对比，计算该列数据中衬砌表面的入射时间点W1和衬砌底界面的反射时间点W2；选取第一列数据的1-W1点作为第一列第一向量L1₁，重复执行选取操作，获取M1×N矩阵中每一列的第一向量组成第一向量集合L1₁-L1_N；选取第一列数据的W1-W2点作为第一列第二向量L2₁，重复执行选取操作，获取M1×N矩阵中每一列的第二向量组成第二向量集合L2₁-L2_N；

根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数，包括：计算第一向量集合L1₁-L1_N中每一向量波形相对于参考波形的相位延迟，确定为第一参数；根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数，包括：将第一向量集合中的每一向量的频率分析所得的直流分量，取其共轭复数相乘舍去小数保留整数部分确定为第二参数；根据第二向量集合，确定第三参数，包括：将第二向量集合中的每一向量去除零漂后分别积分，取入射点起第一个完整波形振幅区域的积分值，与参考波形的积分值作对比，取对比结果的模确定为第三参数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值，包括：

从M1×N矩阵获取N值；

计算N个第一参数的方差，确定雷达受振动影响的水平分量的标定值；

将第二参数作为整数部分，第三参数作为小数部分组成竖直分量参数；

计算N个竖直分量参数的方差，确定雷达受振动影响的竖直分量的标定值；

将雷达受振动影响的水平分量的标定值与雷达受振动影响的竖直分量的标定值组合处理，确定车载雷达振动程度标定值。

3.一种利用地质雷达信号标定车载雷达振动程度的装置，其特征在于，包括：

标准雷达数据矩阵确定模块，用于将原始雷达数据进行标准统一化处理，确定标准雷达数据矩阵；

第一向量集合和第二向量集合确定模块，用于根据标准雷达数据矩阵和参考波形，确定第一向量集合和第二向量集合；

第一参数确定模块，用于根据第一向量集合和参考波形，确定第一参数；

第二参数确定模块，用于根据第一向量集合的频率分析，确定第二参数；

第三参数确定模块，用于根据第二向量集合，确定第三参数；

车载雷达振动程度标定值确定模块，用于根据第一参数、第二参数和第三参数，确定车载雷达振动程度标定值；

标准雷达数据矩阵确定模块，具体用于：判断原始雷达数据的数据格式；当原始雷达数据的数据格式为32位存储时，将原始雷达数据数的文件头和道头去掉，获得采集数据；将采集数据按照32位有符号整形、采样点数×采集总道数的方式存为标准雷达数据矩阵；其中，标准雷达数据矩阵为M1行N列矩阵，M1为采集时所设置的采样点数，N为采集总道，存储为M1×N矩阵；

第一向量集合和第二向量集合确定模块，具体用于：取M1×N矩阵中每一列数据与参考波形作对比，计算该列数据中衬砌表面的入射时间点W1和衬砌底界面的反射时间点W2；选取第一列数据的1-W1点作为第一列第一向量L1₁，重复执行选取操作，获取M1×N矩阵中每一列的第一向量组成第一向量集合L1₁-L1_N；选取第一列数据的W1-W2点作为第一列第二向量L2₁，重复执行选取操作，获取M1×N矩阵中每一列的第二向量组成第二向量集合L2₁-L2_N；

第一参数确定模块，具体用于：计算第一向量集合L1₁-L1_N中每一向量波形相对于参考波形的相位延迟，确定为第一参数；第二参数确定模块，具体用于：将第一向量集合中的每一向量的频率分析所得的直流分量，取其共轭复数相乘舍去小数保留整数部分确定为第二参数；第三参数确定模块，具体用于：将第二向量集合中的每一向量去除零漂后分别积分，取入射点起第一个完整波形振幅区域的积分值，与参考波形的积分值作对比，取对比结果的模确定为第三参数。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，车载雷达振动程度标定值确定模块，具体用于：

从M1×N矩阵获取N值；

计算N个第一参数的方差，确定雷达受振动影响的水平分量的标定值；

将第二参数作为整数部分，第三参数作为小数部分组成竖直分量参数；

计算N个竖直分量参数的方差，确定雷达受振动影响的竖直分量的标定值；

将雷达受振动影响的水平分量的标定值与雷达受振动影响的竖直分量的标定值组合处理，确定车载雷达振动程度标定值。

5.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至2任一项所述方法。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行实现权利要求1至2任一项所述方法的计算机程序。