【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数据处理以及智能监测，特别涉及一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法和设备。
技术介绍
1、目前，隧道被广泛应用在各种领域，包括交通领域以及供水领域等，由于隧道被广泛应用，因此对隧道的状态监测则显得尤为重要，通过监控量测，能及时掌握隧道实际的地质情况，隧道围岩、支护衬砌结构的受力特征和变形情况，从而尽早发现塌方、变形等灾害；
2、但是，目前传统隧道监测大都是基于经验进行的，是在工程施工中根据经验和现场观察判断地质条件和隧道稳定情况，传统技术存在许多缺陷，如监测周期长，数据精度低，监测结果的判断要考虑施工工艺及监测视角等因素的影响，浪费了极大的人力物力，且对隧道内部的监测准确率得不到保障；
3、因此，为了客服上述缺陷，本专利技术提供了一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法和设备。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法和设备，用以通过跨孔雷达向隧道内部发射雷达信号，并对雷达信号对应的反射信号进行接收和分析，实现通过雷达对隧道内部结构的观测数据进行准确有效获取，便于对隧道内部进行结构成像，其次，通过得到隧道内部结构的观测数据对构建的隧道的初始模型进行逐步迭代，实现对隧道内部的目标模型进行准确有效的构建，提高了对隧道内部三维成像的准确性以及可靠性，最后，通过得到的隧道的目标模型对隧道内部进行监测，节省了大量的人力物理监测，提高了对隧道内部监测的准确性以及可靠性，便于在出现异常时，快速进行应急响应，在保障隧道稳定运
2、本专利技术提供了一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，包括：
3、步骤1：基于n个跨孔雷达分别向隧道内不同监测区域发射雷达信号，并实时接收雷达信号在隧道内碰壁后的反射信号，且对反射信号进行解析，得到对隧道内部结构的观测数据；
4、步骤2：基于隧道的特征属性在计算机内构建隧道的初始模型，并将观测数据与初始模型对应的模拟数据进行差异比较，得到结构差异参数；
5、步骤3：基于结构差异参数对初始模型进行初始结构调整，并将初始结构调整结果作为下一次结构调整的初始条件进行逐步迭代，直至初始模型的模拟数据与观测数据达到目标拟合度后，得到隧道的目标模型；
6、步骤4：对目标模型进行分析，并基于分析结果得到对隧道内部的监测结果。
7、优选的，一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，步骤1中，基于n个跨孔雷达分别向隧道内不同监测区域发射雷达信号之前，包括：
8、获取隧道的结构设计图，并基于结构设计图确定隧道的第一结构参数，同时，获取跨孔雷达的配置参数，并基于配置参数确定跨孔雷达的单次有效监测距离；
9、基于跨孔雷达的单次有效监测距离以及隧道的第一结构参数将隧道进行区域划分，并基于区域划分结果得到多个子监测区域，且对每一子监测区域配置区域标识；
10、提取每个子监测区域的第二结构参数，并基于第二结构参数确定每一子监测区域的中心位置点，且将不同子监测区域的中心位置点进行汇总；
11、基于汇总结果将不同子监测区域的中心位置点与对应子监测区域的区域标识进行关联，并基于关联结果生成跨孔雷达安装位置指引图，且将跨孔雷达安装位置指引图发送至管理终端。
12、优选的，一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，步骤1中，基于n个跨孔雷达分别向隧道内不同监测区域发射雷达信号，包括：
13、获取对隧道的监测要求，并对监测要求进行解析，确定对隧道发送雷达信号的频率；
14、基于发送雷达信号的频率确定跨孔雷达的工作时间间隔，并基于工作时间间隔对时钟发生器进行参数适配，且基于适配结果产生周期性触发指令；
15、基于监测区域的数量对不同监测区域内跨孔雷达的雷达信号的发射波段频率进行差异分配；
16、将周期性触发指令下发至发射波段频率差异分配后的n个跨孔雷达，并基于周期性触发指令分别控制每个跨孔雷达基于相应发射频率同步向相应监测区域发射雷达信号。
17、优选的，一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，步骤1中，对反射信号进行解析，得到对隧道内部结构的观测数据，包括：
18、获取得到的反射信号，并将反射信号进行模电转换，得到反射信号对应的电信号，且对电信号进行线性解调，得到反射信号对应的信号波；
19、获取跨孔雷达对隧道的监测任务，并对监测任务进行解析，确定对反射信号的滤波要求参数，且基于预设基函数对滤波要求参数进行解析，得到滤波系数；
20、基于滤波系数对预设滤波器进行参数适配，并基于适配结果根据预设滤波器对反射信号对应的信号波进行滤波，得到目标信号波。
21、优选的，一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，步骤4中，得到目标信号波，包括：
22、基于单位时间将目标信号波进行拆分，并基于拆分结果得到同监测区域内不同时刻的子目标信号波，且将不同时刻的子目标信号波映射至同一预设坐标系，得到每一监测区域的子目标信号波对照组；
23、确定子目标信号波对照组中每一子目标信号波相对其余子目标信号波的波形变化特征，并基于波形变化特征确定每一子目标信号波的置信度，且基于置信度对子目标信号波进行筛选，得到标准目标信号波对照组；
24、对标准目标信号波对照组进行相位对齐，并基于相位对齐结果确定标准目标信号波对照组的波形变化规律，且基于波形变化规律确定目标信号波对照组的信号表征参数；
25、基于信号表征参数确定每一监测区域内不同探测点相对每一监测区域内跨孔雷达的目标距离以及目标方位，并基于目标距离和目标方位确定各探测点之间的相对位置关系，且基于相对位置关系得到隧道的结构观测数据；
26、优选的，一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，基于相对位置关系得到隧道的结构观测数据，包括：
27、对标准目标信号波对照组内的目标信号波进行对比分析，得到反射信号波的频率偏移值，并以及频率偏移值确定隧道内地下介质的物理属性，且基于物理属性得到隧道的地下介质观测数据，其中，地下介质观测数据包括地下介质的速度、密度和衰减；
28、将隧道的结构观测数据和地下介质观测数据进行汇总，得到隧道内部结构的观测数据。
29、优选的，一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，步骤3中，基于结构差异参数对初始模型进行初始结构调整，并将初始结构调整结果作为下一次结构调整的初始条件进行逐步迭代，直至初始模型的模拟数据与观测数据达到目标拟合度后，得到隧道的目标模型，包括：
30、获取得到的结构差异参数，并基于结构差异参数确定对初始模型的模拟数据的调整方向以及在调整方向下的调整程度值；
31、基于调整程度值对初始模型的模拟数据进行初始结构调整，并确定初始结构调整后初始模型的调整模拟数据，且将调整模拟数据与观测数据进行初始拟合，得到调整模拟数据与观测数据的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，步骤1中，基于N个跨孔雷达分别向隧道内不同监测区域发射雷达信号之前，包括：
3.根据权利要求1所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，步骤1中，基于N个跨孔雷达分别向隧道内不同监测区域发射雷达信号，包括：
4.根据权利要求1所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，步骤1中，对反射信号进行解析，得到对隧道内部结构的观测数据，包括：
5.根据权利要求1所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，步骤4中，得到目标信号波，包括：
6.根据权利要求5所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，基于相对位置关系得到隧道的结构观测数据，包括：
7.根据权利要求1所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，步骤3中，基于结构差异参数对初始模型进行初始结构调整，并将初始结构调整结果作为下一次结构调
8.根据权利要求7所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，得到调整模拟数据与观测数据的初始拟合度，包括：
9.根据权利要求1所述的一种隧道前向跨孔雷达投射成像超前监测方法，其特征在于，步骤2中，基于隧道的特征属性在计算机内构建隧道的初始模型，并将观测数据与初始模型对应的模拟数据进行差异比较，得到结构差异参数，包括：
10.一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，步骤1中，基于n个跨孔雷达分别向隧道内不同监测区域发射雷达信号之前，包括：
3.根据权利要求1所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，步骤1中，基于n个跨孔雷达分别向隧道内不同监测区域发射雷达信号，包括：
4.根据权利要求1所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，步骤1中，对反射信号进行解析，得到对隧道内部结构的观测数据，包括：
5.根据权利要求1所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，步骤4中，得到目标信号波，包括：
6.根据权利要求5所述的一种隧道前向跨孔雷达透射成像超前监测方法，其特征在于，基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：高军，齐永国，康俊涛，叶国东，秦念温，杨剑，刘凯文，陈更，
申请(专利权)人：中铁四院集团南宁勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。