探地雷达技术与应用

演示文稿探地雷达技术与应用现在是1页\一共有48页\编辑于星期六（优选）探地雷达技术与应用现在是2页\一共有48页\编辑于星期六内容简介探地雷达研究动态；探地雷达应用；探地雷达原理；探地雷达基本概念；信号处理方法；探地雷达：Ground-PenetratingRadar(GPR)；Ground-ProbingRadar(GPR);Subsurface-PenetratingRadar(SPR)现在是3页\一共有48页\编辑于星期六一、探地雷达研究动态电子科技大学1986开展雷达探测地雷的研究，对埋地30多公分深的塑料地雷（直径约30cm）进行了较清晰的剖面成像，获1987年电子工业部科技进步二等奖。其他单位，如西安交通大学、清华等，以及电子部22所、50所，航天部等单位都对探地雷达进行了卓有成效的研究，已有产品推出。但是，到目前为止，尚未见到我国有用合成孔径技术的探地雷达报道。

1、国内研究动态：现在是4页\一共有48页\编辑于星期六一、探地雷达研究动态电子科技大学研制的探地雷达样机现在是5页\一共有48页\编辑于星期六一、探地雷达研究动态1、国外研究动态：1904年，德国的Hulsmeyer首次采用电磁波探测地下的金属物体；

1910年Leimbach和Lowy在德国首次获得关于利用电磁波对埋藏物体进行定位的专利；在1926年Hulsenbech第一次使用脉冲技术探测埋藏介质的结构；从1930年起探地雷达获得迅速发展并被应用到各行各业。上个世纪七十年代，开始展开对频域探地雷达的研究。

现在是6页\一共有48页\编辑于星期六国外探地雷达类型：下视探地雷达（人拖或车载）；前视探地雷达；现在是7页\一共有48页\编辑于星期六国外探地雷达类型：侧视探地雷达；机载探地雷达；现在是8页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用探地雷达应用领域综述：现在是9页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用桥梁检测：现在是10页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用地基检测现在是11页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用高速公路、机场质量检测及地基检测：现在是12页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用高速公路、机场质量检测及地基检测：现在是13页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用城市地下管线探测：现在是14页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用管线探测的探地雷达图像：现在是15页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用建筑物质量检测，公路检测：现在是16页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用探测地雷：现在是17页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用探测雷场：现在是18页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用地质勘查：左图：大同某隧道地裂缝勘探现在是19页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用地质勘查：现在是20页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用月球探测现在是21页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用北极冰下水流线探测（1975年）：现在是22页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用考古探测：现在是23页\一共有48页\编辑于星期六二、探地雷达应用其它应用：现在是24页\一共有48页\编辑于星期六三、探地雷达原理1、特殊性（与机载雷达相比）：目标不动；两层介质；其中一层介质（土壤）是有耗、不均匀、色散；空气－地界面的存在导致很强的地表杂波；目标处于天线近场；现在是25页\一共有48页\编辑于星期六2、探地雷达体制：三、探地雷达原理现在是26页\一共有48页\编辑于星期六三、探地雷达原理型号制造商波形频率，MHzSIR-10GSSI,USAImpulse16-1500SIR-2000GSSI,USAImpulse16-1500PulseEkko100Sensors&SoftwareInc.Impulse12.5-200PulseEkko1000Sensors&SoftwareInc.Impulse110-1200Noggin250Sensors&SoftwareInc.Impulse125-375Noggin500Sensors&SoftwareInc.Impulse250-750RamacMalaGeoScience,SwedenImpulse25-1000KSD-21Koden,JapanImpulse50-2000GZ6GeoZondasLtd,LithuanianImpulse200-4000Zond12cRadarSystems,LatviaImpulse38-2000GeoRadar1000BGeoRadar,USASFCW100-1000SPRscanERATechnology,UKImpulse500-1000目前成熟的商用GPR系统：现在是27页\一共有48页\编辑于星期六三、探地雷达原理3、基本概念：电磁阻抗：其中：物质电磁特性：介电常数，磁导率，导电率；电磁阻抗不同导致电磁波反射；对非磁性材料，磁导率是常数；此时介电常数不同产生反射，导电率决定衰减；介电常数：现在是28页\一共有48页\编辑于星期六三、探地雷达原理探地雷达探测中常见物质的电参数：现在是29页\一共有48页\编辑于星期六三、探地雷达原理电磁参数不同导致反射：现在是30页\一共有48页\编辑于星期六三、探地雷达原理探地雷达距离分辨率：

探地雷达距离分辨率取决于信号带宽；探地雷达方位分辨率：

探地雷达方位分辨率取决于天线孔径；天线孔径：合成孔径；实孔径；现在是31页\一共有48页\编辑于星期六三、探地雷达原理探地雷达数据格式：

现在是32页\一共有48页\编辑于星期六三、探地雷达原理双曲线的形成：

现在是33页\一共有48页\编辑于星期六四、探地雷达系统探地雷达系统框图（以冲激雷达为例）：

现在是34页\一共有48页\编辑于星期六四、探地雷达系统探地雷达主要组成部分：发射机和接收机光纤电缆天线控制台笔记本电脑现在是35页\一共有48页\编辑于星期六四、探地雷达系统探地雷达天线：

超宽带；超宽带定义：相对带宽大于25％；最大相对带宽200％；浅地层探地雷达波形谱能量在几MHz到几GHz，相对带宽接近200％；可分为双站雷达和单站雷达；现在是36页\一共有48页\编辑于星期六四、探地雷达系统探地雷达发射机：

冲激源；信号宽度1ns左右；发射脉冲前沿陡峭、拖尾小；峰值功率大于400伏；典型冲激GPR峰值电压达到1KV，峰值功率达到10KW；现在是37页\一共有48页\编辑于星期六四、探地雷达系统探地雷达接收机：

浅地层GPR工作在几个GHz；目前8位的ADC最多能实现几百MHz的采样率；16位的ADC最多工作到几十MHz;能实现几个GHz采样的ADC位数少，价格昂贵；常规ADC不能对接收的回波采样。现在是38页\一共有48页\编辑于星期六四、探地雷达系统序贯采样的工作原理时序控制电路基于快斜信号和慢斜信号；ADC转换时间由交点决定；

几GHz的采样速率可以降低到几MHz甚至几KHz。现在是39页\一共有48页\编辑于星期六四、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。原始数据成像特征提取分类数据校正数据采集去除天线等的系统误差:

天线串扰

传递函数不同

非线性效应

参数估计

数据插值

抑制表面杂波

去背景

合成孔径成像（SAR）

三维成像

空间特征

时域特征

频域特征

去除虚警

目标识别

现在是40页\一共有48页\编辑于星期六五、探地雷达信号处理

杂波抑制：杂波产生原理；esbcTxRxwcb地面目标现在是41页\一共有48页\编辑于星期六五、探地雷达信号处理

合成孔径：目的：提高方位分辨率，增强信噪比；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）；现在是42页\一共有48页\编辑于星期六五、探地雷达信号处理基于微波全息成像的SAR方法：电子科大操场沙堆上的实验数据原始成像，以及用我们的合成孔径算法处理后的二维合成孔径成像。现在是43页\一共有48页\编辑于星期六五、探地雷达信号处理Stolt合成孔径方法：现在是44页\一共有48页\编辑于星期六五、探地雷达信号处理

三维合成孔径处理前后对比图现在是45页\一共有48页\编辑于星期六

五、探地雷达信号处理波速估计不准会导致合成孔