应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置，所述方法包括：根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗；若判断获知预设的码表中包含所述等效阻抗，则根据所述等效阻抗匹配其对应的控制参数；所述码表存储有若干种场景下的特征阻抗及其对应的控制参数；将所述控制参数发送至可重构阻抗匹配层，以使其调节自身的特征阻抗。本发明专利技术实施例提供的应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置，针对探地雷达探测过程中的地表强反射，通过监测环境的实时阻抗，并动态调节匹配层的特征阻抗，实现探地雷达与探测环境的自适应阻抗匹配，减小地表强反射回波，增加馈入地下的有效探测能量，提高探测深度和信噪比。

【技术实现步骤摘要】
应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置
本专利技术涉及探地雷达
，尤其涉及一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置。
技术介绍
探地雷达的天线一般是以无限大自由空间(即：空气)为负载进行设计并测试其性能。在实际探测过程中，探测环境(比如：水泥地、沙地等非空气的物质环境)位于探地雷达天线的近场区域，由于探测环境的阻抗与空气的阻抗不同，使得探地雷达天线的性能受到影响，无法正常辐射出设计时的高增益电磁波束。此外，探地雷达的天线一般与地面有一定的距离，一般为几厘米到半米。由于空气与探测环境介质之间的阻抗突变，会产生远大于异常体回波信号的反射回波(即：地表强反射)，降低了异常体探测的信噪比，并且造成了能量的浪费，大大削弱了探地雷达系统的探测能力和探测精度。现有技术中，常见的针对地表强反射的方法是通过时间选通错开地表强回波，减小对接收机的影响，但不能有效增加馈入地下的电磁波能量，无法提高系统的信噪比和探测深度。具有阻抗固定的单层或者多层介质阻抗匹配层的探地雷达，应用场景有限，只能针对固定阻抗的某一种探测环境使用，无法针对不同的探测环境进行阻抗匹配。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置，用于解决现有技术中的上述技术问题。为了解决上述技术问题，第一方面，本专利技术实施例提供一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法，包括：根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗；若判断获知预设的码表中包含所述等效阻抗，则根据所述等效阻抗匹配其对应的控制参数；所述码表存储有若干种场景下的特征阻抗及其对应的控制参数；将所述控制参数发送至可重构阻抗匹配层，以使其调节自身的特征阻抗。进一步地，所述根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗之后，还包括：若判断获知所述码表中不包含所述等效阻抗，则根据调节控制过程中特征阻抗在史密斯圆图上的变化规律，通过迭代最小化进行优化，逼近目标阻抗，确定新的控制参数。进一步地，所述确定新的控制参数之后，还包括：将特征阻抗和新的控制参数存入所述码表。第二方面，本专利技术实施例提供一种应用于探地雷达的阻抗控制器，包括：确定模块，用于根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗；匹配模块，用于若判断获知预设的码表中包含所述等效阻抗，则根据所述等效阻抗匹配其对应的控制参数；所述码表存储有若干种场景下的特征阻抗及其对应的控制参数；发送模块，用于将所述控制参数发送至可重构阻抗匹配层，以使其调节自身的特征阻抗。第三方面，本专利技术实施例提供一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配系统，包括：发射天线、接收天线、可重构阻抗匹配层和阻抗控制器；所述发射天线、所述接收天线和所述可重构阻抗匹配层分别与所述阻抗控制器相连接；所述发射天线用于发射测试波束；所述接收天线用于接收反射波束；所述可重构阻抗匹配层用于根据所述阻抗控制器发送的控制参数调节其自身的特征阻抗。进一步地，所述可重构阻抗匹配层由若干个可控阻抗超材料单元组成；每一可控阻抗超材料单元均包括绝缘介质基底、金属刻蚀层和具有电调节功能的可控元件。进一步地，所述绝缘介质基底的材料为玻璃纤维、陶瓷或聚四氟乙烯。进一步地，所述金属刻蚀层为铜刻蚀层。第四方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器，以及存储在所述存储器上并可在所述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，实现上述第一方面提供的方法的步骤。第五方面，本专利技术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，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述第一方面提供的方法的步骤。本专利技术实施例提供的应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法及装置，针对探地雷达工作时的地表强反射，通过监测环境的实时阻抗，并动态调节匹配层的特征阻抗，实现与探测环境的自适应阻抗匹配，减小地表强反射回波，并实现了最小化能量反射及最大化能量传输，增加馈入地下的有效探测能量，提高探测深度和信噪比。附图说明图1为本专利技术实施例提供的应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法示意图；图2为本专利技术实施例提供的应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配的逻辑流程图；图3为本专利技术实施例提供的应用于探地雷达的阻抗控制器的示意图；图4为本专利技术实施例提供的应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配系统的示意图；图5为本专利技术实施例提供的可重构阻抗匹配层的示意图；图6为本专利技术实施例提供的电子设备的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法，其执行主体为应用于探地雷达的阻抗控制器。该方法包括：步骤S101、根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗；步骤S102、若判断获知预设的码表中包含所述等效阻抗，则根据所述等效阻抗匹配其对应的控制参数；所述码表存储有若干种场景下的特征阻抗及其对应的控制参数；步骤S103、将所述控制参数发送至可重构阻抗匹配层，以使其调节自身的特征阻抗。具体来说，图2为本专利技术实施例提供的应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配的逻辑流程图，如图2所示，首先，系统将阻抗匹配层设置为初始状态，阻抗为z0；发射天线发射测试波束，根据反射波束与测试波束的幅值比R＝Eref/Ein＝(zeff-z0)/(zeff+z0)及匹配层的初始特征阻抗z0，可以获得探测环境此时的等效阻抗zeff。在阻抗控制器的码表中可以预存一些典型地下介质(比如，干沙地、湿沙地、水泥地、干土壤、湿土壤等)的特征阻抗，以及对应的控制电路参数(比如，变容二极管反向电压、超材料单元结构的幅频特性和相频特性等)。若码表中有此时探测环境的信息，可通过遍历码表的形式获取系统所需的控制电路参数，进而控制阻抗匹配层的硬件电路、调节其特征阻抗。然后，发射天线再次发射测试波束，确认反射幅值比R小于用户预设的门限值(为一个用户可以接受的数值，比如，10％、20％等)之后，探地雷达即可开始进行探测。如果码表中没有正在探测的环境阻抗及相应的控制电路信息，可在保证辐射最大化、波束方向不变的前提下，优化阻抗匹配层的控制。其优化方法主要是研究调节控制电路的过程中特征阻抗在史密斯圆图上的变化规律，通过迭代最小化进行优化，逼近目标阻抗。在优化获得可匹配的阻抗及电路信息后，控制系统将得到的电路参数及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法，其特征在于，包括：/n根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗；/n若判断获知预设的码表中包含所述等效阻抗，则根据所述等效阻抗匹配其对应的控制参数；所述码表存储有若干种场景下的特征阻抗及其对应的控制参数；/n将所述控制参数发送至可重构阻抗匹配层，以使其调节自身的特征阻抗。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法，其特征在于，包括：
根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗；
若判断获知预设的码表中包含所述等效阻抗，则根据所述等效阻抗匹配其对应的控制参数；所述码表存储有若干种场景下的特征阻抗及其对应的控制参数；
将所述控制参数发送至可重构阻抗匹配层，以使其调节自身的特征阻抗。


2.根据权利要求1所述的应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法，其特征在于，所述根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗之后，还包括：
若判断获知所述码表中不包含所述等效阻抗，则根据调节控制过程中特征阻抗在史密斯圆图上的变化规律，通过迭代最小化进行优化，逼近目标阻抗，确定新的控制参数。


3.根据权利要求2所述的应用于探地雷达的地表可重构阻抗匹配方法，其特征在于，所述确定新的控制参数之后，还包括：
将特征阻抗和新的控制参数存入所述码表。


4.一种应用于探地雷达的阻抗控制器，其特征在于，包括：
确定模块，用于根据反射波束与测试波束的幅值比确定当前探测环境的等效阻抗；
匹配模块，用于若判断获知预设的码表中包含所述等效阻抗，则根据所述等效阻抗匹配其对应的控制参数；所述码表存储有若干种场景下的特征阻抗及其对应的控制参数；
发送模块，用于将所述控制参数发送至可重构阻抗匹配层，以使其调节自身的特征阻抗。


5.一种应用于探地雷达的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭林燕，尹曜田，赵晓，张启升，李波，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11