CN109856683B - 拖曳式相控阵电磁探测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地质探测设备，尤其是应用于城市地下地质探测的拖曳式相控阵电磁探测装置及方法，该装置包括：相控阵天线，采取中心回线方式设置，包括呈矩形排列的多个发射线圈以及与发射线圈数量相同的接收线圈，接收线圈同心置于发射线圈内；电磁控制系统，包括微型工控、主控模块、阵列相控发射单元、同步模块以及多通道接收单元，其中主控模块由微型工控控制，通过阵列相控发射单元实现相控阵天线发射聚焦电磁场，经同步模块、多通道接收单元控制相控阵天线采集信号的接收。与现有的电磁探测方法对比，本发明采用相控阵探测的方式，对测线两侧也分别进行了探测，可实现对建筑物下方进行探测，降低了体积效应对分辨率的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种地质探测设备，尤其是应用于城市地下地质探测的拖曳式相控阵电磁探测装置及方法。
背景技术
随着都市人口聚集，飞速的城市化进程使土地资源利用率越来越紧张。地下空间作为城市的“生命线”和“重要载体”受到越来越多的重视。其中，地下轨道交通、综合管廊建设、海绵城市规划均与地下空间规划利用密不可分。要高效、安全、充分的利用地下空间，就必须首先清楚地下空间的地质情况。电磁探测是一种重要的勘探地球物理方法，利用电磁感应原理来查明地下地质构造和地下介质电性结构的探测方法。此类方法具有勘探深度大，纵向分辨率高的特点。同时考虑到城市地下空间的特点，即探测空间有限、施工条件苛刻、地面障碍多，需要对建筑物下方进行勘探等问题，因此传统的电磁勘探方法采用单边或单个场源对地下介质进行激发的探测方式，采集到测线两侧的地质信息有限，且容易被体积效应影响，导致分辨率低。而现有的电磁探测方法在城市工作中所存在施工困难、易被地下介质的体积效应所干扰等问题，目前尚未有有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供拖曳式相控阵电磁探测装置及方法。
本发明是这样实现的，一方面提供一种拖曳式相控阵电磁探测装置，该装置包括：
相控阵天线，采取中心回线方式设置，包括呈矩形排列的多个发射线圈以及与发射线圈数量相同的接收线圈，接收线圈同心置于发射线圈内；
电磁控制系统，包括微型工控、主控模块、阵列相控发射单元、同步模块以及多通道接收单元，其中主控模块由微型工控控制，通过阵列相控发射单元实现相控阵天线发射聚焦电磁场，经同步模块、多通道接收单元控制相控阵天线采集信号的接收。
进一步地，所述的阵列相控发射单元包括：主控驱动模块、频率源与波形产生器、发射驱动、发射信号功率分配网络、天线和移相器阵列、DC-DC变换器以及相位控制系统；
所述主控驱动模块由主控模块控制；
所述主控驱动模块通过频率源与波形产生器、发射驱动、发射信号功率分配网络、天线和移相器阵列控制相控阵天线发射聚焦电磁场的发射频率；
所述主控驱动模块通过DC-DC变换器、发射驱动、发射信号功率分配网络、天线和移相器阵列控制相控阵天线发射聚焦电磁场的发射电压或电流大小来控制发射聚焦电磁场的强度；以及
所述主控驱动模块经相位控制系统、天线和移相器阵列控制相控阵天线发射电流的相位来控制相控阵天线发射特定角度的聚焦电磁场。
进一步地，所述主控驱动模块通过调整DC-DC变换器的占空比改变相控阵天线的发射电压或电流的大小。
进一步地，所述主控驱动模块调整频率参数控制频率源与波形发生器产生给定频率的波形，进而控制相控阵天线的发射电磁场的频率。
进一步地，所述天线和移相器阵列在发射信号功率分配网络给定相控阵天线子天线功率的分配和相位控制系统提供的相位信息，控制相控阵天线子天线的发射电磁场的功率和相位。
进一步地，所述多通道接收单由一个具有多个A/D转换通道的采集卡和相对应的多路独立的放大电路构成，多通道接收单元控制相控阵天线同步接收探测得到的数据，并通过网口上传至微型工控机。
进一步地，所述装置还包括：无人遥控拖曳车，双目摄像头及其控制电路，无线通讯电路，GPS定位模块，电源与动力装置，铰接杆，可伸缩线束管以及非金属履带移动平台；其中，
所述无人遥控拖曳车，由电源与动力装置提供动力通过铰接杆拖拽非金属履带移动平台在测线上移动，承载双目摄像头及其控制电路，无线通讯电路，GPS定位模块，电源与动力装置以及电磁控制系统；
所述双目摄像头及其控制电路在无人遥控拖曳车前端，对障碍物进行识别，并反馈到电源与动力装置控制无人遥控拖曳车进行避障；
所述无线通讯电路在无人遥控拖曳车前端，用于手持端与电磁控制系统连接，提供所需设定的参数导入、数据上传及无人遥控拖曳车移动的控制；
所述GPS定位模块在无人遥控拖曳车上，为电磁控制系统提供实时位置；
所述电源与动力装置在无人遥控拖曳车上，控制无人遥控拖曳车拖拽非金属移动平台在测线上移动，并为电磁控制系统与动力装置提供所需电源；
所述铰接杆连接无人遥控拖曳车与非金属履带移动平台，用于控制非金属履带移动平台行进方向；
所述可伸缩线束管固定在无人遥控拖曳车与非金属履带移动平台之间，可伸缩线束管内线束用于连接电磁控制系统与相控阵天线；
所述非金属履带移动平台接在铰接杆后，其上放置相控阵天线，其材料选取为非金属避免对电磁探测的干扰；
所述相控阵天线位于非金属履带移动平台上，并与电磁控制系统连接。
另一方面本发明提供一种拖曳式相控阵电磁探测方法，
采取中心回线方式设置，将多个发射线圈呈矩形排列，将发射线圈数量相同的接收线圈同心置于发射线圈内形成相控阵天线；
通过阵列相控发射实现相控阵天线的发射聚焦电磁场，经同步采集相控阵天线采集信号的接收。
进一步地，所述方法具体包括：
a.根据应用领域或探测对象的具体需求，打开电磁控制系统，连通GPS定位模块、双目摄像头及其控制电路、无线通讯模块，进行步骤b；
b.设定相控阵天线的发射功率、线圈尺寸、发射频率，设定无人遥控拖曳车的运动速度,进行步骤c；
c.采用连续测量模式时，进行步骤d，采用定点测量模式时，进行步骤g；
d.非金属移动平台在无人遥控拖曳车的牵引下，沿测线以给定的速度匀速运动，并对测线一侧下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤e；
e.当沿测线一侧下方探测完毕时，沿测线返回以给定的速度匀速运动，反方向对测线正下方进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤f；
f.当沿测线正下方探测完毕时，沿测线正向以给定的速度匀速运动，正向对测线另一侧下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤l；
g.在测线上选取测点，进行步骤h；
h.非金属移动平台在无人遥控拖曳车的牵引下，依次到达测点并静止，并对测线一侧下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤i；
i.当沿测线左下方探测完毕时，在该测点处对测线正下方进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤j；
j.当沿测线正下方探测完毕时，在该测点处对测线另一侧下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤k；
k.当完成对全部测点的探测时，进行步骤l，否者回到步骤h。
有益效果：本发明提出了应用于城市地下空间的拖曳式相控阵探测装置及方法。在探测区域，通过相控阵天线发射场源，可向地下发射较均匀的电磁场，发射电流的大小由探测目标的深度决定，与现有的电磁探测方法对比，本发明采用相控阵探测的方式，对测线两侧也分别进行了探测，可实现对建筑物下方进行探测，降低了体积效应对分辨率的影响，可提高对目标体定位的精准度，同时增加了发射信号的均匀度，实现了高分辨率探测；跟据应用领域或探测对象的具体需求，确定探测模式和探测参数的设定，并通过无线通讯将探测模式和探测参数导入到电磁控制系统中，即可开始在复杂城市环境中进行快速探测，具有操作简单、工作效率高的优点；
综上所述，本发明是一种探测分辨率高、操作简单、工作效率高对目标体定位精准的电磁探测方法。本发明可以满足地下200m内目标进行精细探测成像，为城市地下空间合理开发提供技术支持。
附图说明
图1为本发明应用中相控阵天线发射示意图；
图2为本发明拖曳式阵列聚焦时频SAR电磁探测仪总体结构图；
图3为本发明相控阵天线示意图；
图4为本发明电磁控制系统结构图；
图5为本发明阵列相控阵发射单元结构图；
图6为本发明相控阵原理图；
图7为本发明拖曳式相控阵探测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明：
本发明所要解决的技术问题在于提供拖曳式相控阵电磁探测装置。
参见图2所示，本发明是这样实现的，一种拖曳式相控阵电磁探测装置，该装置包括：无人遥控拖曳车1，双目摄像头及其控制电路2，无线通讯电路3，GPS定位模块4，电源与动力装置5，电磁控制系统6，铰接杆7，可伸缩线束管8，非金属履带移动平台9，相控阵天线10，电源输入接口11，微型工控机12，主控模块13，无线收发模块14，阵列相控发射单元15，发射天线接口16，网口17，同步模块18，多通道接收单元19，接收天线接口20，主控驱动模块21，DC-DC变换器22，频率源与波形发生器23，发射驱动24，发射信号功率分配网络25，相位控制系统26，天线和移相器阵列27。
无人遥控拖曳车1，由电源与动力装置5提供动力通过铰接杆7拖拽非金属履带移动平台9在测线上移动，上面承载双目摄像头及其控制电路2，无线通讯电路3，GPS定位模块4，电源与动力装置5，电磁控制系统6；
双目摄像头及其控制电路2在无人遥控拖曳车1前端，对障碍物进行识别，并反馈到电源与动力装置5控制无人遥控拖曳车1进行避障；
无线通讯电路3在无人遥控拖曳车1前端，用于手持端与电磁控制系统6连接，为系统提供所需设定的参数导入、数据上传至手持端及无人遥控拖曳车1移动的控制；
GPS定位模块4在无人遥控拖曳车1上方，为电磁控制系统6提供实时位置；
电源与动力装置5在无人遥控拖曳车1上方，控制无人遥控拖曳车1拖拽非金属移动平台9在测线上移动，并为电磁控制系统6与动力装置提供所需电源；
参见图4所示，电磁控制系统6在无人遥控拖曳车1上，是由电源输入接口11、微型工控机12、主控模块13、无线收发模块14、同步模块18、阵列相控发射单元15、多通道接收单元19、发射天线接口16、接收天线接口20、网口17构成。电源输入接口11为整个电磁控制系统6供电，微型工控机12通过主控模块13对阵列相控发射单元15控制发射电流大小和相位控制发射天线发射磁场的强度和方向。微型工控机12通过主控模块13、同步模块18对多通道接收单元19实现接收天线的信号采集，经过多通道接收单元19，经网口17将数据传输到微型工控机12。微型工控机12通过主控模块13、同步模块18、无线收发模块14将数据传输到手持端存储。
铰接杆7连接无人遥控拖曳车1与非金属履带移动平台9，用于控制非金属履带移动平台9行进方向；
可伸缩线束管8固定在无人遥控拖曳车1与非金属履带移动平台9之间，可伸缩线束管8内线束用于连接电磁控制系统6与相控阵天线10；
非金属履带移动平台9接在铰接杆7后，其上放置相控阵天线10，其材料选取为非金属避免对电磁探测的干扰；
参见图3结合图1的具体应用所示，相控阵天线10位于非金属履带移动平台9上，并与电磁控制系统6连接，采取中心回线方式探测，共9个发射线圈和9个接收线圈呈矩形排列，发射线圈的间距0-0.5m，距离可微调；
电源输入接口11为电磁控制系统6与电源与动力装置5连接桥梁，电源与动力装置5通过电源输入接口11为电磁控制系统6提供电源。
微型工控机12在电磁控制系统6中，经电源输入接，11由电源与动力装置5供电，控制主控模块13来实现整个电磁测量过程并且接收来自多通道接收单元19的测量数据；
主控模块13在电磁控制系统6中，由微型工控,12控制，通过阵列相控发射单元15实现相控阵天线10发射聚焦电磁场，经同步模块18、多通道接收单元19控制相控阵天线10采集信号的接收，主控模块13通过无线收发装置14与手持端进行数据交流；
无线收发模块14在电磁控制系统6中，在主控模块13的控制下与手持端进行数据交流；
参见图5所示，阵列相控发射单元15在电磁控制系统6中，由主控模块13控制，主控驱动模块21通过频率源与波形产生器23、发射驱动24、发射信号功率分配网络25、天线和移相器阵列27、发射天线接口16控制相控阵天线10发射聚焦电磁场的发射频率，主控驱动模块21通过DC-DC变换器22、发射驱动24、发射信号功率分配网络25、天线和移相器阵列27、发射天线接口16控制相控阵天线10发射聚焦电磁场的发射电压或电流大小来控制发射聚焦电磁场的强度，主控驱动模块21经相位控制系统26、天线和移相器阵列27、发射天线接口16控制相控阵天线10子天线发射电流的相位来控制相控阵天线10发射特定角度的聚焦电磁场；
发射天线接口16在电磁控制系统6中连接阵列相控发射单元15与相控阵天线10发射天线，由阵列相控发射单元15经发射天线接口16控制相控阵天线10发射特定频率、角度、强度的聚焦电磁场；
网口17在电磁控制系统6中，连接微型工控机12与多通道接收单元19，微型工控机12通过网口17接收来自多通道接收单元19的相控阵天线10采集到的数据；
同步模块18在电磁控制系统6中，连接主控模块13与多通道接收单元19，主控模块13通过同步模块18在相控阵天线10探测时，控制多通道接收单元19同步接收相控阵天线采10集到的数据；
多通道接收单元19在电磁控制系统6中，连接同步模块18与接收天线接口20，并通过网口17与微型工控机12相连，多通道接收单元19是由一个具有9个A/D转换通道的采集卡和9路独立的放大电路构成，多通道接收单元19控制相控阵天线10同步接收探测得到的数据，并通过网口上传至微型工控机；
接收天线接口20在电磁控制系统6中，连接多通道接收单元19与相控阵天线10，控制相控阵天线10的数据采集与接收；
参见图5所示，主控驱动模块21在阵列相控发射单元15中，受主控模块13控制，并控制相位控制系统26、频率源与波形产生器23与DC-DC变换器22，在主控模块13提供的发射参数后，通过频率源与波形产生器23产生给定频率的波形，通过DC-DC变换器22提供给定的电压或电流，通过相位控制系统26提供相控阵天线10的相位；
DC-DC变换器22在阵列相控发射单元15中，连接主控驱动模块21与发射驱动24，主控驱动模块21通过调整占空比改变相控阵天线10的发射电压或电流的大小；
频率源与波形发生器23在阵列相控发射单元15中，连接主控驱动模块21与发射驱动24，主控驱动模块21调整频率参数控制频率源与波形发生器23产生给定频率的波形，进而控制相控阵天线10的发射电磁场的频率；
发射驱动24在阵列相控发射单元15中，频率源与波形发生器23与DC-DC变换器22通过发射驱动24与发射信号功率分配网络25连接，由频率源与波形发生器23产生给定频率的波形与DC-DC变换器22提供的电压或电流，发射驱动24通过发射信号功率分配网络25、天线和移相器阵列27、发射天线接口16控制相控阵天线10发射给定频率与强度的电磁场；
发射信号功率分配网络25在阵列相控发射单元15中，连接发射驱动24与天线和移相器阵列27，将DC-DC变换器22经发射驱动24提供的电流在设置好功分器的功分比后，平均分配给天线和移相器阵列27，实现对相控阵天线10各个子天线的功率进行控制；
相位控制系统26在阵列相控发射单元15中，连接主控驱动模块21与天线和移相器阵列27，在主控驱动模块21的时序控制相控阵天线10相邻子天线的相位差，相位控制系统26在相位累加器的作用下，根据相邻子天线的相位差经天线和移相器阵列27、发射天线接口16来并行控制相控阵天线10对应子天线的相位；
天线和移相器阵列27在阵列相控发射单元15中，发射信号功率分配网络25和相位控制系统26分别通过天线和移相器阵列27中与发射天线接口16连接，天线和移相器阵列27中移相器采用并联馈电方式与相控阵天线10的各个子天线相连，在发射信号功率分配网络25给定相控阵天线10子天线的功率分配和相位控制系统26提供各个子天线的相位信息，通过发射天线接口16并行控制相控阵天线10各个子天线的发射电磁场的功率与相位，实现发射电磁场的聚焦；
参见图6所示，拖曳式相控阵电磁探测装置基于平面相控阵天线的原理，通过控制相控阵天线子天线的相位，实现聚焦测量。相控阵天线在远区产生的电场强度为：
式中，Ki为第i天线单元辐射场强的比例常数；ri为第i单元至观测点距离；
为单元天线方向图；Ii为第i天线单元的激励电流；
式中ai为振幅加权系数；ΔφB为等间距线阵中相邻单元之间的馈电相位差。参考图6，平面相控阵天线波束在方位和仰角两方向均可相控扫描，对于按照矩形格阵排列的平面相控阵天线的方位图函数为：
可以设定相邻单元之间的相位差α和β，实现天线波束的方向控制。
参见图7所示，拖曳式相控阵电磁探测方法，采取中心回线方式设置，将多个发射线圈呈矩形排列，将发射线圈数量相同的接收线圈同心置于发射线圈内形成相控阵天线；
通过阵列相控发射实现相控阵天线的发射聚焦电磁场，经同步采集相控阵天线采集信号的接收。
包括以下步骤：
a.根据应用领域或探测对象的具体需求，打开电磁控制系统，连通GPS定位模块、双目摄像头及其控制电路、无线通讯模块，进行步骤b；
b.设定相控阵天线的发射功率、线圈尺寸、发射频率，设定无人遥控拖曳车的运动速度,进行步骤c；
c.采用连续测量模式时，进行步骤d，采用定点测量模式时，进行步骤g；
d.非金属移动平台在无人遥控拖曳车的牵引下，沿测线以给定的速度匀速运动，并对测线左下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤e；
e.当沿测线左下方探测完毕时，沿测线返回以给定的速度匀速运动，反方向对测线正下方进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤f；
f.当沿测线正下方探测完毕时，沿测线正向以给定的速度匀速运动，正向对测线右下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤l；
g.在测线上选取测点，进行步骤h；
h.非金属移动平台在无人遥控拖曳车的牵引下，依次到达测点并静止，并对测线左下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤i；
i.当沿测线左下方探测完毕时，在该测点处对测线正下方进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤j；
j.当沿测线正下方探测完毕时，在该测点处对测线右下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤k；
k.当完成对全部测点的探测时，进行步骤l，否者回到步骤h；
l.存储数据；
m.结束探测。
Claims (6)
1.拖曳式相控阵电磁探测装置，其特征在于，该装置包括：
相控阵天线，采取中心回线方式设置，包括呈矩形排列的多个发射线圈以及与发射线圈数量相同的接收线圈，接收线圈同心置于发射线圈内；
电磁控制系统，包括微型工控、主控模块、阵列相控发射单元、同步模块以及多通道接收单元，其中主控模块由微型工控控制，通过阵列相控发射单元实现相控阵天线发射聚焦电磁场，经同步模块、多通道接收单元控制相控阵天线采集信号的接收；
所述的阵列相控发射单元包括：主控驱动模块、频率源与波形产生器、发射驱动、发射信号功率分配网络、天线和移相器阵列、DC-DC变换器以及相位控制系统；
所述主控驱动模块由主控模块控制；
所述主控驱动模块通过频率源与波形产生器、发射驱动、发射信号功率分配网络、天线和移相器阵列控制相控阵天线发射聚焦电磁场的发射频率；
所述主控驱动模块通过DC-DC变换器、发射驱动、发射信号功率分配网络、天线和移相器阵列控制相控阵天线发射聚焦电磁场的发射电压或电流大小来控制发射聚焦电磁场的强度；以及
所述主控驱动模块经相位控制系统、天线和移相器阵列控制相控阵天线发射电流的相位来控制相控阵天线发射特定角度的聚焦电磁场；
所述天线和移相器阵列在发射信号功率分配网络给定相控阵天线子天线功率的分配和相位控制系统提供的相位信息，控制相控阵天线子天线的发射电磁场的功率和相位。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控驱动模块通过调整DC-DC变换器的占空比改变相控阵天线的发射电压或电流的大小。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控驱动模块调整频率参数控制频率源与波形发生器产生给定频率的波形，进而控制相控阵天线的发射电磁场的频率。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多通道接收单由一个具有多个A/D转换通道的采集卡和相对应的多路独立的放大电路构成，多通道接收单元控制相控阵天线同步接收探测得到的数据，并通过网口上传至微型工控机。
5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：无人遥控拖曳车，双目摄像头及其控制电路，无线通讯电路，GPS定位模块，电源与动力装置，铰接杆，可伸缩线束管以及非金属履带移动平台；其中，
所述无人遥控拖曳车，由电源与动力装置提供动力通过铰接杆拖拽非金属履带移动平台在测线上移动，承载双目摄像头及其控制电路，无线通讯电路， GPS定位模块，电源与动力装置以及电磁控制系统；
所述双目摄像头及其控制电路在无人遥控拖曳车前端，对障碍物进行识别，并反馈到电源与动力装置控制无人遥控拖曳车进行避障；
所述无线通讯电路在无人遥控拖曳车前端，用于手持端与电磁控制系统连接，提供所需设定的参数导入、数据上传及无人遥控拖曳车移动的控制；
所述GPS定位模块在无人遥控拖曳车上，为电磁控制系统提供实时位置；
所述电源与动力装置在无人遥控拖曳车上，控制无人遥控拖曳车拖拽非金属移动平台在测线上移动，并为电磁控制系统与动力装置提供所需电源；
所述铰接杆连接无人遥控拖曳车与非金属履带移动平台，用于控制非金属履带移动平台行进方向；
所述可伸缩线束管固定在无人遥控拖曳车与非金属履带移动平台之间，可伸缩线束管内线束用于连接电磁控制系统与相控阵天线；
所述非金属履带移动平台接在铰接杆后，其上放置相控阵天线，其材料选取为非金属避免对电磁探测的干扰；
所述相控阵天线位于非金属履带移动平台上，并与电磁控制系统连接。
6.一种拖曳式相控阵电磁探测方法，其特征在于，
采取中心回线方式设置，将多个发射线圈呈矩形排列，将发射线圈数量相同的接收线圈同心置于发射线圈内形成相控阵天线；
通过阵列相控发射实现相控阵天线的发射聚焦电磁场，经同步采集相控阵天线采集信号的接收；
所述方法具体包括：
a.根据应用领域或探测对象的具体需求，打开电磁控制系统，连通GPS定位模块、双目摄像头及其控制电路、无线通讯模块，进行步骤b；
b.设定相控阵天线的发射功率、线圈尺寸、发射频率，设定无人遥控拖曳车的运动速度, 进行步骤c;
c.采用连续测量模式时，进行步骤d，采用定点测量模式时，进行步骤g;
d.非金属移动平台在无人遥控拖曳车的牵引下，沿测线以给定的速度匀速运动，并对测线一侧下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤e；
e.当沿测线一侧下方探测完毕时，沿测线返回以给定的速度匀速运动，反方向对测线正下方进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤f；
f.当沿测线正下方探测完毕时，沿测线正向以给定的速度匀速运动，正向对测线另一侧下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤l；
g.在测线上选取测点，进行步骤h；
h.非金属移动平台在无人遥控拖曳车的牵引下，依次到达测点并静止，并对测线一侧下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤i；
i.当沿测线左下方探测完毕时，在该测点处对测线正下方进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤j；
j.当沿测线正下方探测完毕时，在该测点处对测线另一侧下方45度进行聚焦探测，并同时采集数据，进行步骤k；
k.当完成对全部测点的探测时，进行步骤l，否者回到步骤h；
l.存储数据；
m.结束探测。
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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| CN1310041C (zh) * | 2004-08-27 | 2007-04-11 | 长江水利委员会长江工程地球物理勘测研究院(武汉) | 发射扫描相控阵探地雷达 |
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| CN102955155B (zh) * | 2011-08-26 | 2015-03-18 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种分布式有源相控阵雷达及其波束形成方法 |
| CN102565865B (zh) * | 2011-12-07 | 2014-02-12 | 中国石油大学(北京) | 降噪核磁共振测井回波信号的获得方法及装置 |
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