探地雷达技术与应用ppt课件

探地雷达技术，报告员：周振沟，教授，指南，1，内容介绍，探地雷达研究动态；探地雷达应用；探地雷达原理；探地雷达的基本概念；信号处理方法；探地雷达：Ground-penetrating radar(GPR)；(GPR)；ground-probing radar(GPR)；sub surface-penetrating radar(SPR)，2，1，探地雷达研究动态，1986年进行雷达探测地雷研究，并为埋地30多厘米深的塑料地雷(直径约30厘米)制作了更清晰的剖面图像，1987年电子工业部科学技术进步第二等西安交通大学、清华大学等22个电子部、50个、宇宙天府等其他机构都经过对探地雷达的有效研究，产品已经上市。但是还没有看到对我国有用的合成孔径技术的地面穿透雷达报道。1，国内研究动态：3，1，探地雷达研究动态，电子技术大学开发的探地雷达原型，4，1，探地雷达研究动态，1，国外研究动态：1904年，德国Hulsmeyer首次使用电磁波对地下金属物体进行1910年，Leimbach和Lowy在德国首次获得了利用电磁波定位埋葬物体的专利。1926年，Hulsenbech首次使用脉冲技术检测了掩埋介质的结构。自1930年起，探地雷达迅速发展，应用于所有行业。20世纪70年代开始了对频域探地雷达的研究。，5，海外探地雷达类型：探地雷达(人牵引或车辆)；前方探地雷达；6，海外探地雷达类型：侧向探地雷达；机载探地雷达；7，2，探地雷达应用程序，探地雷达应用程序，桥梁检测：8，2，探地雷达应用程序，地基检测，10，2，探地雷达应用程序，高速公路，机场质量检测和地基检测： 探地雷达应用，建筑物质量检查，道路检测：15，2，探地雷达应用，地雷检测：16，2，探地雷达应用，雷区检测： 探地雷达应用程序，考古检测：22，2，探地雷达应用程序，其他应用程序：23，3，探地雷达原理双层介质；介质(土壤)的层是消耗性、不均匀性和分散性。空气-地面界面的存在引起了强的表面杂波。目标位于天线近场。24，2，探地雷达系统：3，探地雷达原理，25，3，探地雷达原理，目前成熟的商用GPR系统：26，3，探地雷达原理，3，基本概念：电磁阻抗：电磁阻抗不同会导致电磁反射。对于非磁性材料，渗透率为常数。此时，介电常数产生不同的反射，电导率决定衰减。遗传常数：27，3，探地雷达原理，探地雷达探测中常见物质的电气参数：28，3，探地雷达原理，电磁参数不同的结果反射：29，3，探地雷达原理，探地雷达，探地雷达方位角分辨率：探地雷达方位角分辨率取决于天线孔径；天线光圈：合成光圈；实际光圈；30，3，探地雷达原理，探地雷达数据格式：31，3，探地雷达原理，双曲线形成：32，4，探地雷达系统，探地雷达系统方块图(以冲击雷达为例)超宽带定义：相对带宽大于25%。最大相对带宽200%；浅层探地雷达波形频谱能量从几MHz到几GHz，相对带宽接近200%。可以分为双站雷达和单站雷达。35，4，探地雷达系统，探地雷达发射机：冲激源；信号宽度1ns左右；发射脉冲前沿陡、小牵引；最大功率大于400伏。典型脉冲GPR峰值电压达到1KV，峰值功率为10KW到达。36，4，探地雷达系统，探地雷达接收器：浅地层GPR为几GHz在中工作；目前，8位ADC可以实现高达数百MHz的采样率。16位元ADC最高可运作数十MHz。可以实施几GHz采样的ADC位数少，价格高。普通ADC无法对收到的回声进行采样。37，4，探地雷达系统，顺序采样工作原理，时序控制电路基于快倾斜信号和慢倾斜信号；ADC转换时间由交点确定。可以将几GHz的采样率降低为几MHz或几KHz。38，4，探地雷达信号处理，信号处理方法：杂波抑制；合成孔径成像；波速估计；目标识别。、数据收集、天线消除的系统错误：天线串扰传递函数的其他非线性效果、参数估计数据插值为表面杂波消除背景合成孔径成像(SAR)三维成像、空间特征时域特征频域特征、误报警目标识别消除、39，5、探地雷达信号处理、杂波抑制：空间特征时域特征频域特征。地面，目标，40，5，探地雷达信号处理，合成孔径：目的：提高方位角分辨率，提高信噪比；二维合成孔径成像，三维合成孔径成像；时域合成孔径成像(全息成像、kirchhoff偏移、等)、频域合成孔径成像(f-k偏移、Gazdag、stolt偏移等)；41，5，探地雷达信号处理，基于微波全息成像的SAR方法：电子科学大学操场沙堆的实验数据源成像，以及使用我们的合成孔径算法处理的二维合成孔径成像。42，5，探地雷达信号处理，Stolt合成孔径方法：43，5，探地雷达信号处理，三维合成孔径处理前后比较图，44，5，探地雷达信号处理，波速波速估计是确定目标深度的前提。探地雷达速度估计方法：基于Hopf变换的我们波速估计结果；