CN106842339B - 用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的方法及系统，包括三个信号接收机、一个信号发射机。本发明在隧道内布置三个信号接收机，一个固定于雷达天线上的信号发射机。信号发射机每毫秒发射一次信号，三个信号接收机的位置固定，接收到来自发射机的信号经处理器处理后存储在数据存储器中，通过电脑将存储的信号信息转变为距离信息，然后以每个信号接收机为球心，以相应的距离为半径，绘制三个球面，三个球面的交点便是雷达天线的位置，依次得出其每毫秒的位置点，通过以点成线的方式，从而确定出地质雷达的运动轨迹，实现了对不良地质体的精确预报。

Description

用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的方法及系统
技术领域
本发明提供了一种用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的方法及系统，具体属于工程测量技术领域。
背景技术
目前进行隧道底板探测时，都是预先布置好测线，而测线一般选用直线，进行数据处理时，按照预先布好的测线进行数据处理，但鉴于隧道中条件复杂，实际测量时往往不能按照预先布好的测线进行探测，雷达的移动轨迹往往是不规则的曲线，而进行雷达图像处理时还是按预先布置的测线处理，与实际测线存在较大差距，从而导致不良地质体的位置预报不准确。
现在对于提高雷达探测的精度大部分集中于雷达信号质量和雷达图像解译技术的提高。但往往忽略了雷达图像处理后发现的不良地质体与其在隧道中的实际位置的对应问题。所以获取地质雷达探测过程中的移动轨迹对于地质雷达数据处理，以及不良地质体的精确定位至关重要。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供了一种用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的方法及系统，该方法通过获取地质雷达探测过程中的移动轨迹，将地质雷达图像中发现的不良地质体与隧道中的实际位置准确对应，克服以往只参照预先测线进行不良地质体定位的问题，从而实现不良地质体的精确预报。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的方法，包括：
步骤(1)：在待测隧道底板的三个角点，每个角点上设置一个信号接收机，在测线的起始位置设置雷达天线，在地质雷达天线上设置信号发射机；
步骤(2)：信号发射机每间隔设定时间发射信号，三个信号接收机接收来自信号发射机的信号，对信号进行处理后进行存储，所述对信号进行处理是指每个信号接收机将自己接收的信号信息转换为信号接收机与信号发射机之间距离的信息；
步骤(3)：以每个信号接收机为球心，以步骤(2)得到的信号接收机与信号发射机之间的距离为半径，绘制三个球面；三个球面的交点就是雷达天线的位置点；
步骤(4)：依次得出雷达天线在不同时刻的位置点；将所有的位置点连接成线，就得到了地质雷达的移动轨迹。
所述信号发射机包括：电源、信号发生器、信号发射天线和信号放大器；所述电源为信号发生器、信号发射天线和信号放大器；信号发生器产生的设定频率的信号，经过信号放大器放大后再由信号发射天线发射出去。
所述信号接收机包括：电源、天线、接收放大电路、微型处理器和数据存储器；所述电源为天线、接收放大电路、微型处理器和数据存储器供电，所述天线接收的信号后经接收放大电路放大，然后经微处理器处理并将数据存储到数据存储器中。
所述微型处理器为低耗能微型处理器。
所述信号发射机通过卡扣或强力吸盘固定在地质雷达天线上并随地质雷达天线一起运动。
所述信号发射机发射的信号抗干扰能力强，信号易于识别接收。
用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的系统，包括：
信号发射机和信号接收机；
所述信号发射机设置在待测隧道底板的三个角点上，每个角点上设置一个信号接收机，在测线的起始位置设置雷达天线，在地质雷达天线上设置信号发射机；信号发射机每间隔设定时间发射信号，三个信号接收机接收来自信号发射机的信号，对信号进行处理后进行存储，所述对信号进行处理是指每个信号接收机将自己接收的信号信息转换为信号接收机与信号发射机之间距离的信息；以每个信号接收机为球心，以得到的信号接收机与信号发射机之间的距离为半径，绘制三个球面；三个球面的交点就是雷达天线的位置点；依次得出雷达天线在不同时刻的位置点；将所有的位置点连接成线，就得到了地质雷达的移动轨迹。
所述信号发射机包括：电源、信号发生器、信号发射天线和信号放大器；所述电源为信号发生器、信号发射天线和信号放大器；信号发生器产生的设定频率的信号，经过信号放大器放大后再由信号发射天线发射出去。
所述信号接收机包括：电源、天线、接收放大电路、微型处理器和数据存储器；所述电源为天线、接收放大电路、微型处理器和数据存储器供电，所述天线接收的信号后经接收放大电路放大，然后经微处理器处理并将数据存储到数据存储器中。
所述微型处理器为低耗能微型处理器。
所述信号发射机通过卡扣或强力吸盘固定在地质雷达天线上并随地质雷达天线一起运动。
本发明的有益效果：
本发明使用测距交会原理，在隧道内布置三个信号接收机，一个固定于雷达天线上的信号发射机。信号发射机每毫秒发射一次信号，三个信号接收机的位置固定并能接收来自发射机的信号，信号经处理器处理后存储在数据存储器中，通过电脑将存储的信号信息转变为距离信息，然后以每个信号接收机为球心，以相应的距离为半径，绘制三个球面，三个球面的交点(不合实际的点舍去)便是雷达天线的位置，依次得出每毫秒的位置点，通过以点成线的方式，从而确定出地质雷达的移动轨迹，实现了对不良地质体的精确预报。
现有技术在进行隧道底板地质雷达探测时，一般预先布置三条测线，沿中轴线及左右两侧各布置一条测线，雷达沿着预先布好的测线移动。但隧道中往往有各种障碍物，造成实际测线不规则，本发明通过用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的辅助系统记录下实际测线。进行地质雷达后处理时根据处理结果并结合所记录的实际测线，实现不良地质体在隧道中的精确定位。
本发明主要是通过自动记录下地质雷达运动的实际轨迹，克服以往只参照预先测线进行不良地质体定位的问题。将地质雷达处理结果，与隧道中的实际位置相对应，以提高地质雷达探测的精度。将地质雷达图像与实际测线对应，将解译的雷达信息逐一对应到实际测线上，从而实现不良地质体在隧道中的精确定位。
附图说明
图1用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的辅助系统示意图；
图2隧道底板探测预先布置测线与实际测线示意图；
其中：1-第一信号接收机、2-隧道底板、3-第二信号接收机、4-信号发射机、5-地质雷达天线、6-第三信号接收机、7-实际测线、8-预先布置测线。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
1.如图1是一种用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的辅助系统，其中包括：三个信号接收机、一个信号发射机4；所述三个信号接收机包括：第一信号接收机1，第二信号接收机3和第三信号接收机6。
2.本发明在隧道内布置三个信号接收机，一个固定于地质雷达天线5上的信号发射机4。信号4每毫秒发射一次信号，三个信号接收机的位置固定，接收到的信号经处理器处理后存储在数据存储器中，通过电脑将存储的信号信息转变为距离信息，然后以每个信号接收机为球心，以相应的距离为半径，绘制三个球面，三个球面的交点便是雷达天线的位置，依次得出每毫秒的位置点，通过以点成线的方式，从而确定出地质雷达的移动轨迹，实现了对不良地质体的三维精确预报。
3.第1步，将三个信号接收机分别置于要测的隧道底板2的三个角点上，并打开开关。
4.第2步，连接好地质雷达并将信号发射机4固定在地质雷达天线上，开启开关。
5.第3步，开始进行初步调试，调试好后按预先布置测线8进行隧道底板探测。
6.第4步，拖动雷达沿预先布置测线8移动，实际轨迹可能是实际测线7，辅助系统记录下雷达移动实际测线；如图2所示；
7.第5步，将探测完成的数据拷贝到电脑中，运用数据处理软件，根据所探测隧道底板2里程得出每个探测点的坐标信息，拟合出地质雷达天线的运动轨迹。
8.第6步，根据雷达探测图对照地质雷达天线移动轨迹得出不良地质体的准确位置。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的方法，其特征是，包括：
步骤(1)：在待测隧道底板的三个角点，每个角点上设置一个信号接收机，在测线的起始位置设置雷达天线，在地质雷达天线上设置信号发射机；所述信号发射机包括：电源、信号发生器、信号发射天线和信号放大器；所述电源为信号发生器、信号发射天线和信号放大器供电；信号发生器产生的设定频率的信号，经过信号放大器放大后再由信号发射天线发射出去；所述信号接收机包括：电源、天线、接收放大电路、微型处理器和数据存储器；所述电源为天线、接收放大电路、微型处理器和数据存储器供电，所述天线接收的信号后经接收放大电路放大，然后经微处理器处理并将数据存储到数据存储器中；所述微型处理器为低耗能微型处理器；所述信号发射机通过卡扣或强力吸盘固定在地质雷达天线上并随地质雷达天线一起运动；
步骤(2)：信号发射机每毫秒发射一次信号，三个信号接收机接收来自信号发射机的信号，对信号进行处理后进行存储，所述对信号进行处理是指每个信号接收机将自己接收的信号信息转换为信号接收机与信号发射机之间距离的信息；
步骤(3)：以每个信号接收机为球心，以步骤(2)得到的信号接收机与信号发射机之间的距离为半径，绘制三个球面；三个球面的交点就是雷达天线的位置点；
步骤(4)：依次得出雷达天线在不同时刻的位置点；将所有的位置点连接成线，就得到了地质雷达的移动轨迹；
步骤(5)：将地质雷达图像与所得地质雷达的移动轨迹对应，将解译的雷达信息逐一对应到地质雷达的移动轨迹上，从而实现不良地质体在隧道中的精确定位。
2.用于增加隧道超前预报的地质雷达探测精度的系统，其特征是，包括：
信号发射机和信号接收机；
所述信号发射机设置在待测隧道底板的三个角点上，每个角点上设置一个信号接收机，在测线的起始位置设置雷达天线，在地质雷达天线上设置信号发射机；信号发射机每间隔设定时间发射信号，三个信号接收机接收来自信号发射机的信号，对信号进行处理后进行存储，所述对信号进行处理是指每个信号接收机将自己接收的信号信息转换为信号接收机与信号发射机之间距离的信息；以每个信号接收机为球心，以得到的信号接收机与信号发射机之间的距离为半径，绘制三个球面；三个球面的交点就是雷达天线的位置点；依次得出雷达天线在不同时刻的位置点；将所有的位置点连接成线，就得到了地质雷达的移动轨迹；将地质雷达图像与所得地质雷达的移动轨迹对应，将解译的雷达信息逐一对应到地质雷达的移动轨迹上，从而实现不良地质体在隧道中的精确定位；
所述信号发射机包括：电源、信号发生器、信号发射天线和信号放大器；所述电源为信号发生器、信号发射天线和信号放大器供电；信号发生器产生的设定频率的信号，经过信号放大器放大后再由信号发射天线发射出去；所述信号接收机包括：电源、天线、接收放大电路、微型处理器和数据存储器；所述电源为天线、接收放大电路、微型处理器和数据存储器供电，所述天线接收的信号后经接收放大电路放大，然后经微处理器处理并将数据存储到数据存储器中；所述微型处理器为低耗能微型处理器；所述信号发射机通过卡扣或强力吸盘固定在地质雷达天线上并随地质雷达天线一起运动。
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