基于安卓平台的小型化混凝土探测雷达系统

面向钢筋混凝土内部结构的探测需求研制出一款小型化探地雷达,并利用 Java语言研发了一款基于Android手机平台的实时信号处理系统,旨在为工程人员提供更加高效、便捷的探测方式和现场处理方法。该系统能够实时接收雷达探测数据,将数据绘制成单道波形图、灰度图,并且可以将数据保存在SD卡指定文件夹中。同时,提出了一种实时的钢筋识别算法,应用于信号处理客户端,实现了对混凝土结构中的钢筋目标的自动识别。实验证明,该算法具备较高的准确性与良好的实时性。     

埋地非金属管道雷达探测成像定位方法研究

非金属管道在地下管网建设中得到广泛应用。 探地雷达法作为地下公共设施主要检测方法之一,常被用于地下非金属 管线探测中。 由于探测过程中存在非金属管道回波信号微弱、地下结构复杂、波速难以精确估算等问题,使雷达探测成像及定 位成为难题。 针对上述问题,研究了适用于埋地非金属管道的波速估算和回波信号处理方法,提出了空间频域插值成像和二值 化定位算法;通过数值仿真验证了所述成像定位方法的可行性,并进行了 0. 400、0. 600 和 1. 100 m 埋深的非金属管道现场测 试。 实验结果表明,所提方法能够有效消除双曲线效应,探测区域的成像定位误差分别为 0. 006、0. 006 和 0. 012 m,满足埋地非 金属管道定位需求。 研究成果可为埋地非金属管道成像及定位提供技术支持,有益于提高探地雷达对地下非金属管线的探测 精度。     

基于电磁感应和超宽带雷达的新型探测系统

超宽带探地雷达是近年来迅速发展起来的一种高新无损检测技术,可对地下目标进行高分辨率成像,但很难直接判断目标是金属或非金属的,而且无法得到准确的探测深度。针对地下目标材质识别和获取准确探测深度的需求,研制了一种将电磁感应与超宽带雷达相结合的新的探测系统。该系统可以直接分辨金属和非金属目标,并能反演出介质的介电常数,从而得到目标的准确深度。将该探测系统在测试模型上进行了实验,取得了很好的效果。     

基于相控声呐和小波变换的成像技术的研究

声呐相控技术可以通过采集有限的数据对被测对象进行测距成像,广泛应用于雷达和声呐探测中.文中介绍一种利用相控旋转扫描进行探测,提出基于梯度搜索法和小波变换对数据进行处理,得到了良好的成像效果和高精度的三维声成像.通过实验验证了相控理论和小波变换算法在声呐成像中的正确性和有效性.     

地质雷达在城市地下管线探测中的应用∗

为了查明地质雷达在不同的管形、管径、埋深、材质的地下管线探测中的有效性和准确性,采用SIR-４０００地质雷达在野外对三个不同的地下管线进行探测.结合探地雷达工作原理对雷达波形进行地质解释,并将得到的管线埋深数据与工程实际数据进行对比.结果表明,地质雷达探测的管线埋深与实际埋深仅存微小偏差,准确率达96.5％,说明地质雷达在地下管线的探测中准确有效.     

超深定向钻孔雷达采控系统设计及测试研究

钻孔雷达有效解决了探地雷达探测深度和精度相矛盾的问题。为实现钻孔雷达对异常体的精细化、定向探测,文中对超深定向钻孔雷达的数据采集与控制系统进行设计。首先设计了钻孔雷达定向探测功能模块,由陀螺仪、单片机和步进电机组成闭环控制单元,PID控制算法依据实时角度与设定角度偏差确定电机控制参数,再由电机驱动“双套管”机械结构完成定向;接着围绕STM32F407主控设计了雷达收发脉冲控制电路、雷达反射波信号采集电路等;最后测试分析了系统收发机触发脉冲等关键信号,并利用定向钻孔雷达开展了实地模型和煤矿掌子面探测。结果表明：系统满足定向钻孔雷达功能需求,关键信号实测评价指标与理论值最大偏差仅9.8%;定向钻孔雷达可精确测得目标体的方位、深度等信息,可准确定位煤岩分界面。     

基于GPR偏移成像处理的杆塔接地体缺陷检测

输电线路作为电能传输的关键通道,通过杆塔架设于野外开阔地区,极易遭受雷害进而影响电力系统的安全稳定。作为线路杆塔的防雷手段,接地材料常年埋于地下,难以对其存在的缺陷进行检测。为此,在传统探地雷达检测方法的基础上,研究脉冲探地雷达成像特性,提出了一种基于探地雷达(ground penetrating radar, GPR)成像处理的线路杆塔接地体缺陷检测技术,通过Stolt偏移法对雷达探测回波进行成像,并结合图像二值化、膨胀腐蚀算法对雷达偏移图像进行处理,利用Canny算子开展杆塔接地体缺陷的识别、诊断工作。仿真与沙池实验结果表明,所提出的接地体缺陷检测技术能在不开挖不停电情况下准确对接地体是否存在断裂、破损缺陷进行识别诊断,有助于实际线路防雷检测工作的进行。     

基于目标极点法的探地雷达目标识别系统研究

目前常用的探地雷达主要根据所接收到的电磁反射波的频率、振幅等特征来实现对地层探测目标的识别,但这种目标识别方法对操作人员的专业知识要求较高,对探地雷达的推广具有一定的局限性。因此提出了基于目标极点法的探地雷达目标识别系统,通过对不同常规介质进行样本分析,建立各介质的目标传递函数库,在实际探测时将未知介质的目标传递函数与之对比,从而实现对地层未知介质的识别。实际验证表明,该系统具有操作简单,探测精度高等优点,能有效识别并显示所探测介质的相关信息。     

改进小波阈值去噪算法在GPR数据处理中的应用

探地雷达技术已经广泛应用于城市道路及地下空间隐伏病害的快速精细探测，但受城市环境复杂干扰影响，探地雷达数据掺杂噪声与杂波，导致数据信噪比低，影响处理与识别精度。为提高探地雷达数据的信噪比，得到高质量的探测数据，本文在传统小波阈值去噪算法的基础上，提出了一种基于粒子群算法的改进小波阈值去噪算法。采用MATLAB、gprMax2D工具进行去噪仿真实验。实验结果表明，本文提出的去噪算法与传统的软、硬阈值去噪算法相比，信噪比分别提高了28.02%、6.97%,均方误差分别降低了71.86%、31.88%,具有更好的去噪效果。将本文提出的算法运用到实测探地雷达数据处理过程中，可以为城市道路及地下空间安全提供技术支撑。     

基于Qt的异构传感器信息融合显示设计

相比于雷达、光电传感器单独工作,雷达与光电等异构传感器协同工作可有效提升探测能力。为了适应多平台异构传感器的多元化显示需求,提出了一种基于Qt的异构传感器融合显示设计方案。该设计采用多线程多点异构传输技术实现与立体多传感器实时数据交互,并通过UI将数据可视化;通过Qt独有的信号与槽机制完成人机交互设计。系统联调测试表明,该设计可以实现多平台、多传感器的雷达目标与光电图像信息融合显示,提高了监控的准确率与效率,同时具有良好的人机交互性。     

等效取样方法在探地雷达中的应用研究

探地雷达回波信号具有频带宽、动态范围大的特点,如采用实时取样方法对其取样,则要求取样系统具有极高的采集速率和分辨率,目前在硬件实现上存在困难.考虑到探地雷达系统所固有的特点,本文提出采用等效取样方法实现雷达回波信号的取样,讨论了取样变换电路的选型和设计,实现了一个基于AD9500的实际电路.实验结果表明,该电路克服了速度方面的困难,实现了雷达回波信号的取样,提高了信噪比,增加了系统的带宽,满足了雷达系统的要求.     

基于开源性的雷达抗干扰技术分析系统

为了有效检验和分析各种雷达抗干扰技术的改善效果,根据实际需求,提出了基于开源性的半实物仿真设计思路,并详细分析了该系统的功能结构、处理流程和关键技术等。该系统最大优势是能够重新加载信号处理、数据处理等软件模块,灵活重构雷达体制和抗干扰技术,生成各种干扰条件下的实验分析环境,形成逼真的雷达对抗动态过程,并可以实时采集各关键环节评估数据,为雷达抗干扰技术的分析验证提供了良好的验证平台。最后通过应用实例验证证明该系统在雷达抗干扰技术改善效果分析方面具有较高的实用价值。     

多应力条件下可靠性试验数据采集与处理系统的设计

介绍了一种多应力条件下的可靠性试验数据采集与处理系统。系统硬件平台以工控机为基础,从通用雷达板级可靠性试验所涉及测试信号的性质及数据采集的实际要求出发,选用基于PXI总线的数据采集和输出板卡来完成激励信号的加载和响应信号的采集。系统软件采用Labwindow/CVI与VisualC＋＋编程实现,通过调用PXI板卡的驱动函数,实现对板卡的控制以及数据处理;该数据采集系统测试效率、精度高,而且操作简单,具有良好的扩展性。     

基于MPC8640D的软件化雷达通用信号处理软件设计

传统雷达软硬件耦合紧密、功能单一、研发周期长,已经无法满足日益增长的雷达应用需求.软件化雷达具有标准化、通用性、灵活性等特点,目前已经成为现代雷达发展的趋势.针对基于MPC8640D的实时信号处理机设计了一种通用信号处理软件.层次化的体系结构设计和中间件技术使得软件与信号处理机解耦合并且具备可移植、可扩展的特点.软件结合RadarLab2.0开发平台和自动代码生成技术实现了任意一种信号处理流程的自动代码生成,并通过搭建测试系统验证了其有效性.     

超宽带生命探测雷达研制及应用

超宽带信号有着较强的穿透能力,可用于对障碍物后生命体的探测。介绍了一套单发单收冲激脉冲体制超宽带生命探测雷达的原理和具体实现方法。雷达收发机结构简单,极大地降低了系统功耗和成本。采用FPGA实现能重复配置的时序控制器,可方便对雷达发射和接收时序进行控制。采用Wi-Fi技术在一个PDA和雷达之间传送工作参数和采样数据,可降低操作人员对雷达数据的干扰,也可容易实现雷达组网。实验结果表明,超宽带信号可以有效地应用于生命探测雷达,单台雷达可以实现对障碍物后生命体检测,多台雷达组网可以实现对障碍物后生命体定位。     

雷达信号多路径影响分析软件设计

针对多路径噪声误差会影响雷达接收信号准确性、完整性的问题,本文提出通过对地物特征提取、接收天线的天线方向图的选择为主的分析方法及相关的算法模型,此分析方法及模型的建立能较为精确地对多路径噪声影响进行分析,并基于分析模型设计开发了雷达信号多路径影响的分析软件,软件可以对多路径噪声影响进行定性定量的分析。该软件的开发对雷达信号的测量具有重要的实践意义。     

雷达信号测量的虚拟示波器设计

为了满足雷达实验中对信号采集分析的要求,本文设计了一个基于PCI总线的雷达信号高速数据采集卡,在此基础上针对雷达信号的特点设计了用于信号分析和测量的虚拟示波器.驱动程序采用的是Microsoft主推的WDM型驱动程序,在Driver Studio开发环境开发;应用软件采用VC 在Microsoft Visual Studio.NET2003环境下开发.该虚拟示波器具备信号采集控制、波形显示、信号测量分析等功能,并在此基础上实现了频谱分析和任意时刻存储的波形再回放功能.目前该软件已用于实际的雷达实验中.     

基于FPGA的雷达天线方位角信号的模拟系统

为满足天线离线状态下的雷达测试需求,设计开发一种基于 FPGA 的雷达天线方位角信号的模拟系统。雷达天线方位角信号的模拟对雷达信号处理机性能的测试显得尤为重要,设计以伺服控制输出的 PWM信号、电机转动方向控制信号和制动信号作为输入参数,计算出雷达天线的方位角位置,并转换为光电编码传感器的脉冲信号输出给雷达信号处理机。该模拟系统具有输入输出信号属性与雷达天线单元一致、易实现等优点,并已应用于某型雷达测试系统,实践证明效果良好。     

具有天线扫描特性的雷达信号算法设计与实现

在暗室中,搭建雷达导引头抗干扰性能测试所需的复杂电磁环境具有一定难度,其中目标雷达发射信号的产生尤其困难;对此提出了一种具有天线扫描特性的雷达发射信号产生算法。首先,分析了雷达天线方向图类型和天线扫描方式,并建立了对应数学模型;其次,将建立的数学模型与雷达方程结合,提出了雷达发射信号功率计算法;最后,以该算法为基础开发雷达信号模拟软件,并借助于矢量信号发生器生成具有天线扫描特性的雷达发射信号。测试结果表明,该算法产生的雷达信号具有天线扫描的特性,为暗室环境下导引头抗干扰性能的测试提供了信号保障。