城市道路隐患快速检测雷达成套技术研究

城市道路2～12米深度范围是目前城市非开挖施工区域，也是城市道路病害的主要发育部位，是造成道路路面和路基事故发生的直接因素，是道路检测中的难点。本项目研究和开发USB网络式多通道、多频天线同步工作的快速采集地质雷达系统和解释软件系统，实现道路12米深度范围内病害的快速检测。项目在硬件采集上突破目前国内外多通道雷达固定2通道模拟控制方式，实现基于网络组合的高速多通道数字控制，提高采集速度和效率；突破单一高频天线采集，实现高、中和低频天线同步快速组合探测，提高测试深度和精度。控制单元主要技术：主机采用USB网络控制；步进采用数字控制。软件解释方法上，通过多频天线组合数据，实现病害电磁散射特征参数成像和病害识别。成果预期目标：建立了道路路基12米深度范围内隐患雷达快速检测的成套技术方法和相应的理论基础。仪器关键指标：通道数实现任意组合；100～800MHz多频天线组合检测；脉冲频率800KH。

近年来，全国大、中城市地铁修建、地下管线铺设进入高速发展阶段，地下工程施工和地面汽车承载压力骤增等因素造成道路路面坍塌事故频繁发生，严重影响城市交通通畅和市民的正常出行。城市道路2～12米深度范围是目前城市道路病害的主要发育部位，是造成道路路面和路基事故发生的直接因素。项目主要完成以下内容：（1）城市道路地质雷达专用设备的研究与开发。基于USB技术和CPLD技术，开发出了100MHz、200MHz和400MHz三个通道的数据采集系统；（2）针对城市道路病害特点，开展数据的处理、解释等算法研究；（3）进行北京市城市道路病害探测实际应用。.本项目研究和开发网络式多通道、多频天线同步工作的快速采集地质雷达技术系统，实现城市道路复杂干扰条件下的病害的快速检测。本项目在下面获得关键性成果：（1）通道控制具有动态可扩展性，突破通道数固定模式。本项目采用恒流源控制替代电压控制步进精度，将指标提高到2ps，而目前国内外为5ps；开发出了城市道路专用100MHz、200MHz和400MHz天线组合系统，探测速度可以达到80公里每小时，满足车载快速探测城市道路路基病害要求；（2）开发了地质雷达线性和非线性多种处理功能，把经典信号处理和现代信号处理系统结合起来，提出了水平预测滤波组合算法，该算法将信号预测算法和IIR滤波算法紧密结合，实现具有自动调节去除水平干扰信号的理论模式。（3）在资料解释上，针对不同病害部强反射及多次反射的特点，将随机信号的分析方法引入到雷达信号的处理解释中，提出了采用短时窗滚动ARMA功率谱的病害解释技术方法。并详细地给出了滚动谱剖面地构造方法。并对滚动功率谱计算方法进行了改进，提高了计算效率。.本项目在实施过程中，发表论文6篇，申请软件著作权4项，申请发明专利3项。