[发明专利]一种探地雷达与差分GPS时间同步方法及系统

说明书

本发明提出了一种探地雷达与差分GPS时间同步方法及系统，用以解决探地雷达大面积、长距离、连续数据采集过程的精确定位问题，将探地雷达与差分GPS组成一体化的数据采集系统，采用同一脉冲触发探地雷达和GPS，以绝对GPS时间为参考，并结合探地雷达数据采集的道间距和测距轮的精度，从而实现探地雷达图像上每道数据与位置信息的精确匹配。本发明克服传统方法数据采集效率慢、范围小和现有差分GPS数据串口实时通信数据更新速度慢等缺点，从根本上提高了探地雷达图像的定位精度，定位精度可以达到厘米级，满足一般地质勘察需要；可以实现探地雷达数据采集过程中位置信息的精确获取，简化数据采集步骤，提高了定位精度和工作效率。

技术领域

本发明涉及地质勘察的技术领域，具体涉及一种探地雷达与差分GPS时间同步方法及系统。

背景技术

探地雷达是一种利用高频电磁波来确定浅表地层构造的无损地球物理探测技术，主要根据地下介质的电性差异(电导率和介电常数)来确定地下目标体或层位分布的位置、形态、埋深和几何形态等参数。由于其具有数据采集效率高，分辨率高和无损检测等优点，广泛应用于道路检测、考古、建筑工程等诸多领域。

探地雷达数据采集过程中的精确定位是关键。现有技术中，探地雷达探测过程中多采用人工单点定位方法。针对不同的探测环境，利用此方法获取探地雷达位置信息存在以下缺陷：

(1)人工单点定位是在探地雷达探测过程中利用相应测绘仪器(如全站仪、GPS)等沿探地雷达侧线获取有限点的位置信息，此方法数据采集效率低、精度不高，易受周围环境的影响，主要适用于地形条件不复杂且不适应连续测量的情况。

(2)现有利用GPS获取位置信息的方法都是通过计算机串口进行关联的，数据更新速度慢，容易产生数据漏测、重测等现象，进而影响探地雷达探测精度。

发明内容

针对探地雷达数据采集过程中无法精确定位的技术问题，本发明提出一种探地雷达与差分GPS时间同步的方法及系统，可以实现探地雷达数据采集过程中位置信息的精确测量，简化数据采集步骤，从而提高定位精度和工作效率。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种探地雷达与差分GPS时间同步的方法，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。

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(X_k,Y_k,Z_k)，基准站GPS的坐标为(X_r,Y_r,Z_r)，利用基准站改正后伪距计算的流动站坐标为：