CN114152923A - 一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法及系统，涉及雷达探测技术领域。包括以下步骤：选取测试目标，将探地雷达的天线对准测试目标的中心，确定天线与测试目标之间的测试距离，并记录天线的初始位置；将天线的辐射面正对贴合于测试目标正对天线的初始位置的表面，将天线沿着测试目标至天线的初始位置所在直线进行往返移动，并获取探地雷达的实测剖面；从实测剖面获取V型特征交叉点，并获取探地雷达至V型特征交叉点的传播时间，以完成对外壳辐射面时窗位置的标定。其能够主动控制形成V型剖面的图像特征，能够在雷达波形中精确地标定天线辐射表面时窗位置，便于实际生产中用于确定检测目标表面位置。
Description
技术领域
本发明涉及雷达探测技术领域，具体而言，涉及一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法及系统。
背景技术
近年来，伴随着雷达射频领域和地球物理探测技术的相互融合，探地雷达作为实用性最高的隐蔽性目标探测设备在工程检测领域迅猛发展。为解决传统探地雷达需要进行接触式检测的弊端，配备空气耦合式天线的新型车载探地雷达是该技术明确的发展方向。由于探地雷达设备天线波长远大于主流的毫米波雷达，分辨率低，距离检测目标较近，而且一般采用脉冲冲击式雷达体制，波形特征不具有统一性，因此空气耦合天线使用过程中将会使得目标反射和直达波等系统干扰被混合在波形前端。波形前端形态在使用过程中还会因为工作环境而变化，这种变化无法确定规律，因此难以准确标定天线外壳辐射面反射在波形中的时窗位置。为了区别目标与直达波等系统干扰，确定检测目标表面位置，一般采用物理上记录天线到目标表面的距离作为参数，方便后端数据处理。因此天线到检测目标表面的距离是一项重要的调节参数，理论上天线到检测目标的距离是天线叶片中心到检测目标的距离，然而由于天线有外壳和内部空间不同结构，实际工作中是通过测量天线外壳辐射面到目标的距离作为天线到检测目标的距离。因此在空气耦合天线的研发测试过程中，需要标定出天线外壳辐射面反射在波形中的时窗位置，作为用户使用过程中可用到的重要修正参数。针对于车载探地雷达空气耦合天线这种新型技术产品，尚无完整的测试标准和方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法及系统，其能够主动控制形成V型剖面的图像特征，避开探地雷达空气耦合天线分辨率低，脚印大，回波信号来源广泛和波形前端随环境多变的问题，能够在雷达波形中精确地标定天线辐射表面时窗位置，便于实际生产中用于确定检测目标表面位置。
本发明的实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法，包括以下步骤：S110：选取测试目标，将探地雷达的天线对准测试目标的中心，确定天线与测试目标之间的测试距离，并记录天线的初始位置；S120：将天线的辐射面正对贴合于测试目标正对天线的初始位置的表面，启动探地雷达以采集数据，将天线沿着测试目标至天线的初始位置所在直线进行往返移动，并获取探地雷达的实测剖面；S130：从实测剖面获取V型特征交叉点，并获取探地雷达至V型特征交叉点的传播时间，以完成对外壳辐射面时窗位置的标定。
在本发明的一些实施例中，步骤S120之前，还包括：以天线初始位置为原点，建立平行于测试目标表面的二维坐标系；对天线进行X轴上的移动，并判断是否接收到测试目标边缘效应，若有，则调整测试距离或测试目标，重复上述进行X轴上的移动直至边缘效应消失；对天线进行Y轴上的移动，并判断是否接收到测试目标边缘效应，若有，则调整测试距离或测试目标，重复上述进行Y轴上移动直至边缘效应消失。
在本发明的一些实施例中，上述步骤130包括：利用
计算天线外壳辐射面的时窗，其中d为测试距离，c为光速，t为传播时间，t0为时窗。
在本发明的一些实施例中，上述探地雷达空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法还包括以下步骤：选取不同的测试目标和测试距离，并重复步骤S110至步骤S130，以获得多个连续的V形特征交叉点及其传播时间，利用
计算天线外壳辐射面的时窗，其中n为重复次数。
在本发明的一些实施例中，上述测试距离为探地雷达的天线中心频率波长的0.5到2倍。
在本发明的一些实施例中，测试目标的面积大于探地雷达的天线辐射面的面积。
在本发明的一些实施例中，上述步骤120中将天线沿着测试目标至天线的初始位置所在直线进行往返移动为匀速移动。
第二方面，本申请实施例提供一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定系统，其包括位置确定模块、往返移动模块和标定模块：位置确定模块用于选取测试目标，将探地雷达的天线对准测试目标的中心，确定天线与测试目标之间的测试距离，并记录天线的初始位置；往返移动模块用于将天线的辐射面正对贴合于测试目标正对天线的初始位置的表面，启动探地雷达以采集数据，将天线沿着测试目标至天线的初始位置所在直线进行往返移动，并获取探地雷达的实测剖面；移动模块从实测剖面获取V型特征交叉点，并获取探地雷达至V型特征交叉点的传播时间，以完成对外壳辐射面时窗位置的标定。
在本发明的一些实施例中，上述空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定系统还包括坐标系建立模块、X轴移动模块、Y轴移动模块，检测模块用于以天线初始位置为原点，建立平行于测试目标表面的二维坐标系；X轴移动模块用于对天线进行X轴上的移动，并判断是否接收到测试目标边缘效应，若有，则调整测试距离或测试目标，重复上述进行X轴上的移动直至边缘效应消失；Y轴移动模块用于对天线进行Y轴上的移动，并判断是否接收到测试目标边缘效应，若有，则调整测试距离或测试目标，重复上述进行Y轴上移动直至边缘效应消失。
在本发明的一些实施例中，上述空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定系统包括：利用
计算天线外壳辐射面的时窗，其中d为测试距离，c为光速，t为传播时间，t0为时窗。
在本发明的一些实施例中，上述空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定系统还包括：选取不同的测试目标和测试距离，并重复执行位置确定模块、往返移动模块和标定模块，以获得多个连续的V形特征交叉点及其传播时间，利用
计算天线外壳辐射面的时窗，其中n为重复次数。
在本发明的一些实施例中，上述测试距离为探地雷达的天线中心频率波长的0.5到2倍。
在本发明的一些实施例中，测试目标的面积大于探地雷达的天线辐射面的面积。
在本发明的一些实施例中，上述空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定系统将天线沿着测试目标至天线的初始位置所在直线进行往返移动为匀速移动。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器。当一个或多个程序被处理器执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
第一方面，本申请实施例提供一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法，包括以下步骤：S110：选取测试目标，将探地雷达的天线对准测试目标的中心，确定天线与测试目标之间的测试距离，并记录天线的初始位置；S120：将天线的辐射面正对贴合于测试目标正对天线的初始位置的表面，启动探地雷达以采集数据，将天线沿着测试目标至天线的初始位置所在直线进行往返移动，并获取探地雷达的实测剖面；S130：从实测剖面获取V型特征交叉点，并获取探地雷达至V型特征交叉点的传播时间，以完成对外壳辐射面时窗位置的标定。
针对第一方面，通过将天线的辐射面正对贴合于测试目标针对上述调整后的天线位置的中心点处，将天线沿着测试目标和天线初始位置进行一次往返移动，从而完成一次数据采集，并获取其采集数据的实测剖面。从而能够在实测剖面上获取V型图像，从实测剖面中可以获取V型图像的V型特征交叉点，在实测剖面波形中V型特征交叉点的时窗位置为物理空间中天线辐射表面所处初始位置，因此通过电磁波在物理空间的传播时间对天线辐射表面的时窗位置在波形中进行标定。由于此时天线与测试目标距离为测试距离，从而可通过测试距离和光速求得雷达波双程旅行时间，进而通过V型特征交叉点的时窗位置和达波双程旅行时间可以标定出天线外壳辐射面的时窗。本发明上述方法主动控制形成V型剖面的图像特征，避开探地雷达空气耦合天线分辨率低，脚印大，回波信号来源广泛和波形前端因环境变化的问题，采用物理手段和试验进行定量计算标定，能够在雷达波形中精确地标定天线辐射表面时窗位置，便于实际生产中用于确定检测目标表面位置。
第二方面，本申请实施例提供一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定系统，其包括位置确定模块、移动模块、标定模块：位置确定模块用于选取测试目标，将探地雷达的天线对准测试目标的中心，确定天线与测试目标之间的测试距离，并记录天线的初始位置；移动模块用于将天线的辐射面正对贴合于测试目标正对天线的初始位置的表面，启动探地雷达以采集数据，将天线沿着测试目标至天线的初始位置所在直线进行往返移动，并获取探地雷达的实测剖面；移动模块从实测剖面获取V型特征交叉点，并获取探地雷达至V型特征交叉点的传播时间，以完成对外壳辐射面时窗位置的标定。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器。当一个或多个程序被处理器执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。
针对第二～第四方面，本申请实施例与第一方面的原理及有益效果相同，在此不必重复描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法流程图；
图2为本发明实施例天线沿着所述测试目标至所述天线的初始位置往返移动示意图；
图3为本发明实施例探辐射面时窗位置计算示意图；
图4为本发明实施例空气耦合天线与测试目标测试示意图；
图5为本发明实施例边缘效应示意图；
图6为本发明实施例实测剖面V型图像特征图；
图7为多次往返后构建的多个V型图像示意图；
图8为本发明实施例一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定系统原理图；
图9为本发明实施例一种电子设备的示意性结构框图。
图标：101-存储器，102-处理器，103-通信接口，201-位置确定模块，202-往返移动模块，203-坐标系建立模块，204-X轴移动模块，205-Y轴移动模块，206-标定模块，207-天线，208-测试目标。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
实施例1
请参阅图1，图1所示为本申请实施例提供的一种空气耦合天线207外壳辐射面时窗位置标定方法流程图；
第一方面，本申请实施例提供一种空气耦合天线207外壳辐射面时窗位置标定方法，包括以下步骤：
S110：选取测试目标208，将探地雷达的天线207对准测试目标208中心，确定天线207与测试目标208之间的测试距离，并记录测试目标208和天线207的初始位置；
具体的，选取的测试目标208可以为墙体、金属板或地面等目标，其中，将探地雷达的天线207对准测试目标208的中心，且与测试目标208的边界保持一定的测试距离d。记录当前天线207的初始位置为(X0，Y0)。
S120：将天线207的辐射面正对贴合于测试目标208正对天线207的初始位置的表面，启动探地雷达以采集数据，将天线207沿着测试目标208至天线207的初始位置所在直线进行往返移动，并获取探地雷达的实测剖面；
在确定测试目标208和天线207的位置后，将天线207的辐射面正对贴合于测试目标208正对上述调整后的天线207位置的中心点处，将天线207沿着测试目标208和天线207初始位置进行一次往返移动，如图2所示，从而完成一次数据采集，并获取其采集数据的实测剖面。
S130：从实测剖面获取V型特征交叉点，并获取探地雷达至V型特征交叉点的传播时间，以完成对外壳辐射面时窗位置的标定。
从实测剖面中可以获取V型特征交叉点，其中，天线207从测试目标208表面到调整后的天线207初始位置来回移动时，由于雷达波不断从天线207发射，遇到测试目标208反射回相应信号，因此天线207的物理运动将在雷达剖面图上等效形成一个V型图案(实测剖面因天线207移动而形成的图像轨迹)，其中V型特征交叉点如图3和图6中的P点，在实测剖面波形中V型特征交叉点的时窗位置为物理空间中天线207辐射表面所处初始位置，因此通过电磁波在物理空间的传播时间t对天线207辐射表面的时窗位置在波形中进行标定。由于此时天线207与测试目标208距离为d，因此雷达波双程旅行时为2d/c，这样就可以标定出天线207外壳辐射面的时窗。从而主动控制形成V型剖面的图像特征，避开探地雷达空气耦合天线207分辨率低，脚印大，回波信号来源广泛和波形前端因环境变化的问题，能够在雷达波形中精确地标定天线207辐射表面时窗位置，便于实际生产中用于确定检测目标表面位置。
在本发明的一些实施例中，步骤S120之前，还包括：
启动探地雷达以采集数据，以天线207初始位置为原点，如图4所示，建立平行于测试目标208表面的二维坐标系；
启动探地雷达发射高频电磁波，其中，以天线207的初始位置即(X0，Y0)为原点，建立平行于测试目标208表面三维坐标系，其中，竖直方向上的为Y轴，水平方向上为X轴。
对天线207进行X轴上的移动，并判断是否接收到测试目标208边缘效应，若有，则调整测试距离或测试目标208，重复上述进行X轴上的移动直至边缘效应消失；
对天线207进行调试，即首先对天线207先沿着X轴左右平行移动测试距离d至(X0-d，Y0)和(X0+d，Y0)，并判断是否接受到测试目标208边缘效应即判断能否收到目标散射双曲线的单翼反射，也可以理解为因测试目标208过小，而导致探地雷达的接收天线207无法接收到反射波。在本实施例中，可通过在探地雷达数据的实测剖面上观察是否存在细羽状边缘效应，即图5圆圈内所示图像。若存在，则调整天线207的初始位置即改变测试距离，直到边缘效应消失。在本实施例中，也可以换切X轴方向上长度更长的测试目标208，直到边缘效应消失。
对天线207进行Y轴上的移动，并判断是否接收到测试目标208边缘效应，若有，则调整测试距离、测试目标208和天线207的初始位置，重复上述进行Y轴上移动直至边缘效应消失。
在对X轴上的移动测试完成后，在Y轴上重复上述移动和更换测试目标208的操作，其中可以更换在Y轴上长度更长的测试目标208，直到在Y轴上的移动过程中的边缘效应消失，则测试完成，从而保证探地雷达的接收天线207能够接收到完整的反射波。
在本发明的一些实施例中，上述步骤130包括：利用
计算天线207外壳辐射面的时窗，其中d为测试距离，c为光速，t为上述传播时间，t0为时窗。
具体的，
其中d为经过校对测试后天线207距离测试目标208中心点的测试距离，t为传播时间即V型特征交叉点在波形中的时窗位置。示例性的，如图2、图3和图6所示，以墙体为测试目标208体，将中心频率为300MHZ的空气耦合天线207移动至距离墙体中心的测试距离d，此时d取空气中波长1.5m，记录此时天线中心的初始位置(x0，y0)。经过测试调整后，均无边缘效应，将天线207辐射面紧贴正对天线207初始位置的墙体表面，以小于5km/h的速度匀速平行移回天线207初始位置(x0，y0)，然后再以相同速度反向移回被测物表面，完成一次测试，获得雷达剖面图，V型交叉点P位置的电磁波旅行时为t，因此天线207辐射表面在时窗中的位置为：
其中c为光速，图6中P点位于11.3ns处，经计算可得到t0＝1.3ns。在本实施例中，在实际探测工作中，天线207辐射面距离待测目标表面s，利用标定的辐射面时窗位置对待测目标表面的层位进行修正，则待测目标表面在天线207波形上的时窗位置为t2＝t0+s/c。
在本发明的一些实施例中，上述空气耦合天线207外壳辐射面时窗位置标定方法还包括以下步骤：选取不同的测试目标208和测试距离，并重复步骤S110至步骤S130，以获得多个连续的V形特征交叉点及其传播时间，利用
计算天线207外壳辐射面的时窗，其中n为重复次数。
具体的，采用多个测试距离进行多次往返，从而构造多个连续的V型结构，可以缩小因环境干扰或移动过程中的系统误差。通过多次往返构造多个连续V型结构，采用求和平均的方式，如图7所示，即通过
计算天线207外壳辐射面的时窗，从而可获得更加精确的结果。
在本发明的一些实施例中，上述测试距离为探地雷达的天线207中心频率波长的0.5到2倍。
具体的，测试距离可以选定为天线207的中心频率的1.5倍，从而可以避免探地雷达天线207的发射波与测试目标208反射波耦合而导致无法正确地读取接收测试目标208反射波。
在本发明的一些实施例中，测试目标208的面积大于探地雷达的天线207辐射面的面积。
可选的，在实际进行标定中，可选取面积远远大于天线207辐射面的墙体、金属板或地面等测试目标208，从而能够良好的减少图像边缘效应的出现。
在本发明的一些实施例中，上述步骤120中将天线207沿着测试目标208至天线207的初始位置所在直线进行往返移动为匀速移动。
具体的，在将天线207沿着测试目标208和天线207初始位置所在直线进行往复移动时，其采用匀速移动，从而保证实测剖面上的V型图像的完整和标准性，避免因速度不均而造成V形图案边缘的弯曲。
实施例2
请参阅图8，图8为本申请实施例提供的一种空气耦合天线207外壳辐射面时窗位置标定系统原理图，其包括位置确定模块201、往返移动模块202和标定模块206：位置确定模块201用于选取测试目标208，将探地雷达的天线207对准测试目标208的中心，确定天线207与测试目标208之间的测试距离，并记录测试目标208和天线207的初始位置；往返移动模块202用于将天线207的辐射面正对贴合于测试目标208正对天线207的初始位置的表面，启动探地雷达以采集数据，将天线207沿着测试目标208至天线207的初始位置所在直线进行往返移动，并获取探地雷达的实测剖面；移动模块从实测剖面获取V型特征交叉点，并获取探地雷达至V型特征交叉点的传播时间，以完成对外壳辐射面时窗位置的标定。
上述实施例与实施例1的原理及有益效果相同，在此不必重复描述。
在本发明的一些实施例中，上述空气耦合天线207外壳辐射面时窗位置标定系统还包括坐标系建立模块203、X轴移动模块204、Y轴移动模块205，检测模块用于以天线207初始位置为原点，建立平行于测试目标208表面的二维坐标系；X轴移动模块204用于对天线207进行X轴上的移动，并判断是否接收到测试目标208边缘效应，若有，则调整测试距离、测试目标208和天线207的初始位置，重复上述进行X轴上的移动直至边缘效应消失；Y轴移动模块205用于对天线207进行Y轴上的移动，并判断是否接收到测试目标208边缘效应，若有，则调整测试距离、测试目标208和天线207的初始位置，重复上述进行Y轴上移动直至边缘效应消失；
上述实施例与实施例1的原理及有益效果相同，在此不必重复描述。在本发明的一些实施例中，上述空气耦合天线207外壳辐射面时窗位置标定系统包括：利用计算天线207外壳辐射面的时窗，其中d为测试距离，c为光速，t为传播时间，t0为时窗。
上述实施例与实施例1的原理及有益效果相同，在此不必重复描述。
在本发明的一些实施例中，上述空气耦合天线207外壳辐射面时窗位置标定系统还包括：选取不同的测试目标208和测试距离，并重复执行位置确定模块201、往返移动模块202和标定模块206，以获得多个连续的V形特征交叉点及其传播时间，利用计算天线207外壳辐射面的时窗，其中n为重复次数。
上述实施例与实施例1的原理及有益效果相同，在此不必重复描述。
在本发明的一些实施例中，上述测试距离为探地雷达的天线207中心频率波长的0.5到2倍。
上述实施例与实施例1的原理及有益效果相同，在此不必重复描述。
在本发明的一些实施例中，测试目标208的面积大于探地雷达的天线207辐射面的面积。
上述实施例与实施例1的原理及有益效果相同，在此不必重复描述。
在本发明的一些实施例中，上述空气耦合天线207外壳辐射面时窗位置标定系统将天线207沿着测试目标208至天线207的初始位置所在直线进行往返移动为匀速移动。
上述实施例与实施例1的原理及有益效果相同，在此不必重复描述。
实施例3
请参阅图9，图9为本申请实施例提供的电子设备的一种示意性结构框图。电子设备包括存储器101、处理器102和通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，如本申请实施例所提供的空气耦合天线207外壳辐射面时窗位置标定系统对应的程序指令/模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)，只读存储器(ReadOnlyMemory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(ElectricErasableProgrammable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。
处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
可以理解，图1所示的结构仅为示意，xxx还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，本申请实施例提供的一种空气耦合天线207外壳辐射面时窗位置标定方法及系统，其通过将天线207的辐射面正对贴合于测试目标208针对上述调整后的天线207位置的中心点处，将天线207沿着测试目标208和天线207初始位置进行一次往返移动，从而完成一次数据采集，并获取其采集数据的实测剖面。从而能够在实测剖面上获取V型图像，从实测剖面中可以获取V型图像的V型特征交叉点，在实测剖面波形中V型特征交叉点的时窗位置为物理空间中天线207辐射表面所处初始位置，因此通过电磁波在物理空间的传播时间对天线207辐射表面的时窗位置在波形中进行标定。由于此时天线207与测试目标208距离为测试距离，从而可通过测试距离和光速求得雷达波双程旅行时间，进而通过V型特征交叉点的时窗位置和达波双程旅行时间可以标定出天线207外壳辐射面的时窗。本发明上述方法主动控制形成V型剖面的图像特征，避开探地雷达空气耦合天线207分辨率低，脚印大，回波信号来源广泛和波形前端因环境变化的问题，采用物理手段和试验进行定量计算标定，能够在雷达波形中精确地标定天线207辐射表面时窗位置，便于实际生产中用于确定检测目标表面位置。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S110：选取测试目标，将探地雷达的天线对准所述测试目标的中心，确定所述天线与所述测试目标之间的测试距离，并记录所述天线的初始位置；
S120：将所述天线的辐射面正对贴合于所述测试目标正对所述天线的初始位置的表面，启动探地雷达以采集数据，将所述天线沿着所述测试目标至所述天线的初始位置所在直线进行往返移动，并获取所述探地雷达的实测剖面；
S130：从所述实测剖面获取V型特征交叉点，并获取探地雷达至所述V型特征交叉点的传播时间，以完成对外壳辐射面时窗位置的标定。
2.如权利要求1所述的一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法，其特征在于,步骤S120之前，还包括：
以所述天线初始位置为原点，建立平行于所述测试目标表面的二维坐标系；
对所述天线进行X轴上的移动，并判断是否接收到所述测试目标边缘效应，若有，则调整所述测试距离或所述测试目标，重复所述进行X轴上的移动直至边缘效应消失；
对所述天线进行Y轴上的移动，并判断是否接收到所述测试目标边缘效应，若有，则调整所述测试距离或所述测试目标，重复所述进行Y轴上的移动直至边缘效应消失。
3.如权利要求1所述的一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法，其特征在于,步骤S130包括：
利用计算天线外壳辐射面的时窗，其中d为所述测试距离，
c为光速，t为所述传播时间，t0为所述时窗。
4.如权利要求1所述的一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法，其特征在于，还包括以下步骤：
选取不同的所述测试目标和所述测试距离，并重复步骤S110至步骤S130，以获得多个连续的V形特征交叉点及其传播时间，利用计算天线外壳辐射面的时窗，其中n为重复次数。
5.如权利要求1所述的一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法，所述测试距离为所述探地雷达的天线中心频率波长的0.5到2倍。
6.如权利要求1所述的一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法，其特征在于，所述测试目标的面积大于所述探地雷达的天线辐射面的面积。
7.如权利要求1所述的一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定方法，其特征在于，步骤120中将所述天线沿着所述测试目标至所述天线的初始位置所在直线进行往返移动为匀速移动。
8.一种空气耦合天线外壳辐射面时窗位置标定系统，其特征在于，包括位置确定模块、往返移动模块和标定模块：
所述位置确定模块用于选取测试目标，将探地雷达的天线对准所述测试目标的中心，确定所述天线与所述测试目标之间的测试距离，并记录所述天线的初始位置；
所述往返移动模块用于启动探地雷达以采集数据，将所述天线的辐射面正对贴合于所述测试目标正对所述天线的初始位置的表面，将所述天线沿着所述测试目标至所述天线的初始位置所在直线进行往返移动，并获取所述探地雷达的实测剖面；
所述标定模块从所述实测剖面获取V型特征交叉点，并获取探地雷达至所述V型特征交叉点的传播时间，以完成对外壳辐射面时窗位置的标定。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储一个或多个程序；
处理器；
当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
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| CN112670697A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-16 | 吉林大学 | 一种探地雷达超宽带折叠型天线 |
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