雷达技术论文范文

雷达技术论文篇1

《激光雷达技术原理》以测量学和数据处理理论和方法为基础，讲授激光雷达技术的基本原理和数据后处理方法，同时结合实际案例讲解激光雷达技术在测绘、地质和工程等领域的应用前景和亟待解决的问题。由于激光雷达是一项测绘新技术，国内还没有成熟的教材，因此结合国际上较为权威的专著《AirborneandTerrestrialLaserScanning》［5］以及国内外相关的研究和应用成果自编了教程，对学生采取了“了解—新型传感器原理”“熟悉—激光扫描仪操作”和“掌握—激光点云数据后处理方法”的教学模式，以达到从理论到实践的教学效果。

1．1了解新型传感器原理

首先，以学生熟悉的全站仪为对照，让学生了解激光雷达是一种集成了多种高新技术的新型测绘仪器，具有非接触式、精度高(毫米级/亚毫米级)、速度快(可达120万点/秒)、密度大(点间距可达毫米级)的优势，且数据采集方式灵活，对环境光线、温度都要求较低。其次，让学生理解LiDAR的测量原理主要分极坐标法和三角测量法两种。其中，对于极坐标法测量，使学生了解测距的关键在于时间差的测定，引出两种常用的测时方法:脉冲法和相位法;让学生理解直接测时和间接测时的区别以及各自的优缺点，从而进一步了解脉冲式和相位式激光扫描设备的优势、局限性以及应用领域。最后，通过介绍激光雷达采集数据的扫描方式，让学生了解不同平台上的激光雷达传感器的工作特点，如固定式激光扫描仪适合窗口式和全景式扫描，车载、机载以及星载平台适合移动式扫描等。

1．2熟悉激光扫描仪操作

考虑到各类平台激光雷达的作业特点以及现有设备的情况，《激光雷达技术原理》课程以地基三维激光扫描仪为重点，让学生熟悉仪器的外业操作。尽管激光扫描仪数据采集的自动化程度较高，外业采集仍然需要解决扫描设站方案设计和不同扫描站间连接点选择等问题，要求学生在熟悉激光扫描仪软硬件操作的同时，还要掌握激光扫描仪外业采集方案的设计:踏勘工作区，分析研究最优化的扫描设站方案和坐标转换控制点选择，画出相关的设计草图，并设置主要扫描设站的标志。要求设站位置既要保证与相邻站的重叠，又要覆盖尽量大范围的被扫描对象，以减少设站数，从而提高外业数据采集效率。

1．3掌握激光点云数据后处理方法

利用点云数据可视化与点云原始存储格式之间的明显反差，让学生了解激光点云数据后处理的重要性和难点，及其已成为制约激光雷达技术应用瓶颈的现状。根据学生的理解程度，选取了点云的拼接/配准、点云的滤波和分类、点云的分割和拟合等后处理方法，要求学生掌握相关的算法并编程实现。

1．3．1点云的拼接/配准点云拼接是将2个或2个以上坐标系中的大容量三维空间数据点集转换到统一坐标系统中的数学计算过程。要求学生掌握如何解决点云拼接的两个关键问题:同名特征的配准以及旋转矩阵的构造。对于同名特征的配准，使学生了解常用配准方法的特点和适用范围，如ICP方法适合用于精拼接，而基于特征面的方法对场景特征分布要求较高等。着重让学生掌握最常用的人工标靶识别，以及特征面匹配，后者有别于学生所熟知的点特征匹配;对于旋转矩阵的构造，拓展学生在《摄影测量学》［6］中学习的基于欧拉角的旋转矩阵构造，掌握角－轴转角系和单位四元数方法。

1．3．2点云的滤波和分类要求学生了解滤波和分类的目的是解决激光脚点在三维空间的分布形态呈现随机离散的问题。掌握基于高程突变和空间形态学的点云滤波和分类方法。让学生理解单一的信息量会导致算法不稳健，从而引出多源数据融合的思路。目前，已经有很多激光扫描仪生产厂商推出的新产品中实现了多传感器平台的集成，如激光扫描仪会搭载小像幅的数码相机，甚至有些系统还提供由集成传感器生成的红外影像。每种数据源都有其自身的优点和局限性，将多源数据融合能够弥补各个单数据源的局限性，增大信息量，从而提高滤波和分类方法的稳健性。

1．3．3点云的分割和拟合要求学生掌握实现点云分割的相似性原则:平面性、曲面平滑度和邻域法向，以及常用的点云分割方法表面生长法。考虑到点云拟合是由离散激光点坐标计算特征模型参数的过程，要求学生掌握点云拟合中两个主要问题的解决方法:粗差剔除及最优解获取。

2实践教学法

实践教学是卓越工程师培养体系中一个重要的组成部分。作为技术性的测绘工程学科，除应用测量仪器采集数据、应用计算机处理数据的基本能力外，还需要构建实践教学体系以培养学生在实践中选用适当的理论、技术、仪器设备和作业方法解决测绘工程与地理空间信息产品生产实际问题的能力，从而使学生接受测绘工程与地理空间信息产品生产方案设计、实施以及实际应用中测绘工程解决方案确定等系统化训练。《激光雷达技术原理》课程实习要求学生全面应用所学知识，利用实习场地，依据实习目的和要求在老师的指导下分组独立完成全部实习内容。实习仪器为中国地质大学(北京)遥感地理信息工程教研室使用教育部采购专项购买的RIEGLLMSZ620三维激光扫描仪。《激光雷达技术原理》课程实习的目的主要是使学生通过三维激光扫描仪的使用，进一步巩固和加深理解相关理论知识和技术方法。要求熟悉三维激光扫描仪数据采集与处理(包括DEM、等高线和剖面图生成以及三维建模等)的全过程。通过实践性教学，不仅能够让学生掌握基本的软、硬件使用操作方法和LiDAR测量项目的作业流程，而且能够加深学生对所学专业理论知识的理解。培养学生的应用能力、创新能力以及严肃认真、实事求是、吃苦耐劳、团结协作的精神。要求学生必须参加每一个实习环节，协作完成实习任务，独立完成实习报告。实习内容主要包括以下部分。

2．1三维激光扫描

数据的外业采集要求学生分组完成测区划分和踏勘，确定测站位置，根据测区地形，设计外业数据采集方案，完成外业设站、反射标靶布设和数据采集工作。学生需要完成校园内建筑物点云数据和奥林匹克森林公园地形点云数据的采集。

2．2点云数据预处理

要求学生分别利用随机软件RiSCANPRO和上机C语言编程对外业采集的三维点云数据进行预处理，包括点云数据的滤波和拼接。

2．2．1点云滤波1)手动滤波要求学生利用RiSCANPRO对点云数据进行滤波。RiSCANPROv1．7．0有两种模式，即Filterdata和Terrainfilter。前者针对一般数据，后者对于提取地形的数据有明显效果。2)自动滤波要求学生上机应用C语言编程实现数学形态学方法、移动窗口滤波法、迭代线性最小二乘内插法、基于可靠最小值的滤波方法等常用的地形滤波算法，对外业采集的数据进行滤波，并对各算法的结果进行比较和分析。图1为学生基于虹湾地区嫦娥一号激光测高数据，利用五种滤波方法滤波后的数据点残差值分布图［7］。

2．2．2点云拼接1)基于反射标靶的点云拼接要求学生利用RiSCANPRO软件，结合外业数据采集时布设的标靶连接点，对地形和建筑物点云数据进行拼接。激光点云数据的拼接有两种方式:公共反射体的方式和采用使所有的反射体处于同一坐标系统的方式。在实际操作过程中，要求学生对两者结合使用，以期达到更好的拼接效果。2)基于特征面的点云拼接要求学生在对点云进行拟合的基础上，选取至少三对相互正交的特征面，利用C语言上机编程，实现基于特征面的点云拼接，并与单纯基于点的拼接结果进行对比，分析不同方法的优缺点。

2．2．3地形数据处理对地形数据的处理主要包括三角化、平滑、生成等高线和剖面。三角化参数的设置可参考量测工具量测出的点云中两点之间的距离初步设定，这个值可适当调整，目的在于使图中的点云数据彼此之间能尽量大面积地构成三角网;要求学生对已经完成三角化的数据进行平滑处理;针对已经完成平滑的数据，利用RiSCANPRO软件生成等高线。剖面图的显示既可以针对三角化之前的数据，也可以针对三角化之后(包括完成平滑的数据)来操作。

2．2．4建筑物几何模型重建针对《激光雷达技术原理》数据处理方法的教学内容，指导教师结合自身的研究成果组织研究生开发了点云分割和拟合以及三维建模等软件模块，考虑到学生的掌握程度和实用性，要求学生在利用软件模块实现点云数据分割和拟合的基础上，利用AutoCAD软件手工建立建筑物的几何三维模型，基于3DSMAX软件建立建筑物纹理模型。图2为暑期教学实习中指导学生利用商业软件和自主开发的软件模块重建的地大校园主要建筑物的三维模型。

3结束语

本文重点讨论了测绘工程专业卓越工程师培养中现代测绘技术———《激光雷达技术原理》的教学内容、教学法的特点和创新。鉴于激光雷达是一项测绘新技术，国内还没有成熟的教材，教学内容结合国际权威著作和最新研究及应用成果制定，对学生采取了“了解测量原理”“熟悉仪器操作”和“掌握数据处理”的由浅入深、理论实践结合的教学模式，使学生能够突破学习《激光雷达技术原理》课程的难点，熟练掌握激光雷达技术的原理与方法，拓展学生分析问题、解决问题的能力，达到全面提升学生创新能力的目的。

雷达技术论文篇2

关键词：固态雷达 多普勒效应 脉冲压缩

中图分类号：U675.74 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）02-0224-01

1 固态雷达工作原理

调制器发出的调制脉冲被传送进入磁控管，并引发磁控管产生大功率超高频率的脉冲波，这种射频脉冲波经过天线发射，在遇到目标物体后，有目标物体弹回的反射波会再次被天线接收，最后接收机通过反射波的信息，进过处理，将信号以视屏信号的方式显现出来，这就是传统的脉冲磁控管雷达。脉冲磁控管雷达中最主要的部分就是磁控管，而新型的固态雷达却没有磁控管，取而代之的是固态器件。信号的发射和传统的雷达一样，接收后的信号不仅要进过接收器的处理还需要有脉冲压缩器的处理，之后才能将信息呈现在显示屏上。

传统的脉冲磁控管雷达发射的是大功率的脉冲波，而新型的固态雷达发射的确实低功率的射频脉冲，一般情况下固态雷达发射的射频脉冲的最大功率低至200W左右，但是却拥有较高的占空率。发射的信号经过接收机和脉冲压缩器的处理，可以高倍数的压缩信号，这就可以与传统雷达所发射的大功率高频率的射频信号想媲美，而固态雷达还具有较高的占空比，所以固态雷达在远距离的探测中更占有优势地位。

雷达探测的距离可分为近、中、远三种不同的距离，不同的探测距离的要求是不一样的，固态雷达发射出特定的射频脉冲来满足这些要求，这种特定次序的脉冲中包括短脉冲，中脉冲和长脉冲三种不同的脉冲波。同时，为了使脉冲容易被压缩，常常采用脉冲宽度和编码混合的方法，这样可以保证每次发射的脉冲在长度和编码上都是与众不同的。处理和比较就收会的脉冲信号，就可以判断目标的存在状况。而数字脉冲压缩器的作用就是压缩脉冲，这样就可以利用中脉冲和长脉冲来有效地确定距离，按照IMO的规定，雷达性能标准距离可以观察到40m。新体制的固态雷达与传统的脉冲磁控管雷达有巨大的改善，它使用了脉冲多普新勒技术，这项技术的使用时的航海雷达得到了更好地发展。固态雷达可以检测出雷达与目标之间的相对速度，将接受的反射波以特定的方式处理后，能够十分有效的将回波中的杂波剔除出去，这种滤波技术使得雷达能够在海浪和雨雪等恶劣情况下，对移动中的小目标进行精确地探测，这比起传统雷达的效果要好的多。通过对比，可以更加具体的说明两种雷达在有外界干扰的情况下探测性能的高低，新体制的固态雷达在雨雪天气可以清晰的扑捉到移动中的小目标，有效地派出了雨雪杂波的干扰；而传统的雷达对雨雪杂波的过滤效果不尽如意，即使后期通过其他手段抑制雨雪杂波的影响，取得的效果也不如固态雷达的效果好。

2 典型技术介绍

2.1 多普勒效应

声源和接受物体的相对运动而发生声源的频率发生改变（频移）称为多普勒效应。将多普勒效应使用在雷达中，这样可以提高雷达在有外界杂波的干扰下清晰观察到移动中的小目标能力。移动中的小目标与雷达之间沿径向有相对的速度或者是两者之间的距离变化时，这种多普勒雷达发射出的脉冲信号经过目标的反射后，雷达接收的收回波的频率和原来的发射的脉冲的频率有变化，根据这种频率偏移，我们就可以知道小目标的运动情况。雷达发射的脉冲信号和接受会的信号进过的路程是目标和雷达之间路程的两倍。多普勒雷达可以有效地减少杂波的干扰，使得目标情况可以清晰的显示出来。

2.2 脉冲压缩技术

除了多普勒雷达外，还有脉冲压缩雷达，它的主要技术是脉冲压缩。脉冲压缩技术就是通过对脉冲的相位和频率进行编码的长脉冲，将发射机发射的原有脉冲编码成远远大于相同情况下未编码的脉冲宽度。脉冲发射需要有足够的能量，而脉冲压缩技术的最大特点就是能够在较低的峰值功率下，有效地增大脉冲的宽度来确保脉冲顺利发射。脉冲压缩雷达还具有远距离探测能力和距离探测能力高等特点。

3 固态雷达的应用

3.1 固态雷达的运用特点

新体制固态雷达的出现，在航海雷达的发展史上具有跨时代的意义，多普勒技术、脉冲压缩技术等高新技术的使用，使得固态雷达相对于传统雷达具有许多优点。固态雷达不仅在远距离探测、距离分辨、抗杂波干扰、检测移动中的目标等方向的能力大大提高，而且因为新技术的使用，也降低了航海雷达的使用成本，延长了雷达的使用寿命。新的技术也是的固态雷达的工作原理发生了改变，这使得固态雷达获得了许多优点。首先，传统的磁控管雷达的主要工作部位磁控管，在开启雷达后需要长达三分钟的预热时间才能正常工作，而固态雷达却不需要时间来预热。其次，磁控管发射出的是大功率高频率的脉冲，这些脉冲并不稳定，一般情况下为了获得清晰地图像，需要对这些脉冲进行调制，但是固态雷达解决了这一问题，不再需要调制。再次，传统雷达使用的大功率设施需要经常更换，这就增加了雷达的使用成本，而新体制的固态雷达不需要经常更换这些器件，大大减少了成本。

3.2 固态雷达在运用中注意的问题

虽然固态雷达的性能在传统雷达的基础上有了很大的进步，但是在使用过程中，使用者还有一些地方需要注意，以保证安全有效使用航海雷达。首先，固态雷达在观测移动目标时需要目标与雷达间有径向移动，这一确定也会使得没有径向移动的目标别误认为是杂波过滤掉。其次，固态雷达采用的脉冲压缩技术在对杂波干扰进行过滤的时候，也会对小目标的发射波有影响，这样也会减弱对小目标的探测能力。所以使用者在使用固态雷达的时候，必须注意这些细小的问题，以免因为疏忽造成航海事故。

4 结语

航海事业的发展使得人们对于航海雷达的要求越来越高，随着未来科学技术的不断发展，航海雷达也会不断地改善。未来的航海雷达将在抗干扰能力、距离分辨率等方面做出巨大的突破。新体制固态雷达的出现为安全航海提供了有效地技术支持。笔者在这里对目前新体制固态雷达的现状和工作原理进行了简单的介绍，同时提出了现代新体制固态雷达的运用中的特点及其注意的问题，为雷达的使用者提供一份参考。

参考文献

[1]朱凯然.雷达信号检测与实现.西安电子科技大学硕士论文，2009.

[2]斯科尼克（美）.雷达手册（第3版 ）[M].电子工业出版社，2010.

雷达技术论文篇3

关键词：地质雷达 铁路工程 检测 挡土墙 路堤 隧道

中图分类号：TN959 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

0 简介

地质雷达（Ground PenetratingRadar，简称GPR）是近年发展起来的一种用于浅层地质结构、构造和岩性检测的新技术。它利用超高频脉冲电磁波为震源，多以自激自收的形式，可采用连续、间断两种方式探测介质分布，具有快速、无损、连续检测、实时显示等特点。在新建铁路施工过程中，雷达检测技术的应用越来越广泛，主要检测内容如图1所示。

图1新建铁路雷达检测主要内容

1 方法原理

用于工程检测的地质雷达脉冲波一般使用中心频率为几十、几百到几千兆赫的宽频带高频短脉冲电磁波。电磁波反射脉冲信号的强度与界面的反射系数和穿透介质对电磁波的吸收能力有关，当介质为非磁性介质时，反射系数为

下标1、2表示介质1、介质2。上式表明，电磁波的反射系数取决于界面两边介质相对介电常数的差异；差异越大，反射系数越大。当电磁波通过发射天线向物体表面发射电磁波时，由于不同介质具有不同的物理特性（如：介电性、导电性、电磁性等），对电磁波具有不同的波阻抗，进入墙体的电磁波在穿过墙体时，其传播路径、电磁场强度以及波形特征将随所通过介质的电性和几何形态而变化。因此，从接收到的雷达反射波走时、幅度及波形资料可以推断墙体的几何形态及其结构。

2 隧道检测

2.1 雷达技术隧道检测应用必要性

隧道施工过程中，超挖、欠挖、渗水、防水板脱落等问题一直存在，是隧道常见的质量问题。因振捣不够、漏浆或石子架空等造成的蜂窝状或因缺少水泥而形成的松散状以及遭受意外损伤而产生的疏松状混凝土区域，称作不密实。由于超挖、衬砌混凝土厚度不足等原因，造成衬砌混凝土和围岩以及混凝土初衬、二衬之间存在较大空隙；衬砌混凝土厚度达不到设计要求，为厚度不足（欠厚）。

Ⅴ级围岩、局部Ⅵ级围岩或大的塌方及溶洞段，需要采用钢筋网或钢拱架做为初期支护，加强衬砌的承载能力；钢拱架数量的缺失导致衬砌强度降低，钢筋网不均匀导致钢筋保护层太厚或太薄。

2.2 雷达技术隧道检测应用可行性

衬砌质量合格的雷达图像，雷达反映界面清晰，表现为一条亮线。

（1）在雷达图像上的“空洞”缺陷反映特点空洞缺陷发生在二衬和初期支护之间（防水板的位置）或喷射混凝土背后。由于混凝土和空气（水）的介电常数差异较大，空洞处会出现强烈的反射波组，表现有孤立的和连续的空洞。特别在拼装模板台车的挡头处容易出现空洞。

（2）在雷达图像上的“不密实”缺陷反映特点不密实缺陷发生在衬砌和围岩之间和二衬，由于回填片石灌注砂浆不饱满和混凝土灌注过程中振捣不够、漏浆或石子架空等造成蜂窝状细小空隙，空隙之间不连续。图像特征和空洞相似，在相同增益条件下，反射波的强度不如空洞，并且反射波相位紊乱。

（3）在雷达图像上的“欠厚”缺陷反映特点欠厚缺陷是由于隧道开挖过程中部分欠挖，在混凝土衬砌完成后导致衬砌厚度达不到设计要求。在雷达图像中二衬的界面清楚可见，但界面厚度变化较大，局部厚度不足。一般情况下，欠厚和空洞缺陷同时存在，二衬与初期支护有空洞导致厚度不足。

3 挡土墙检测

3. 1 雷达技术挡土墙检测应用必要性

挡土墙检测主要是针对重力式和衡重式类型挡土墙工程。挡土墙是由片石和砂浆砌筑，依靠墙体自重或填土重量抵抗土压力，防止土体坍塌的支挡结构。墙体的施工质量和现有状况成为影响铁路安全运营的重大隐患问题。

浆砌片石挡土墙在砌筑和使用过程中，由于施工控制不严格或地质条件复杂，容易产生以下质量隐患。（1）空洞和不密实：砌体沙浆不饱满，墙体砌筑片石之间架空，砌体疏松。（2）欠厚：局部砌体厚度达不到设计要求。（3）砌体局部片石尺寸偏小：影响整体结构的强度。（4）墙体背后没有设置反滤层或反滤层设置达不到设计标准；或泄水管堵塞、数量不足，排水不畅，导致挡土墙背后积水，造成墙体受压，发展成墙体出现变形、裂缝甚至坍塌。

3. 2 雷达技术挡土墙检测应用可行性

挡土墙质量合格的雷达图像，雷达反映界面与隧道有所区别，不是表现为一条明显亮线，而是一条可追踪、无明显连续的界面。

（1）在雷达图像上的“空洞、不密实”缺陷反映特点挡土墙的缺陷“空洞、不密实”在雷达图像上的反映与隧道类似，是由于片石空隙过大，砂浆填筑不饱满或强度不够。（2）在雷达图像上的“反滤层填筑”缺陷反映特点挡土墙背后地层为土质地层时，界面两侧介质的相对介电常数差异较大，反射能量较强，雷达反射波频率相对较高，振幅相对较大，雷达图像同相轴连续性好。

4路堤检测

4. 1 雷达技术路堤检测应用必要性

路堤是在原地面上，用土、石填筑的路基。路堤是分层填筑、分层碾压，要求填料级配较好，碾压均匀，并要求压实系数或地基系数不应小于设计的Kh或K30值。每层填筑的厚度为0.5～0.8 m。但由于施工过程中路堤往往由于填料软弱、不均或施工质量差，导致承载力不足、压实度达不到要求等，而使路堤产生局部沉陷、滑坍外挤等。特别在桥台背后及涵洞缺口由于填料不密实，极易产生坑槽、桥头跳车等病害。因此，在基床表层铺设前，对路堤特别是桥台背后及涵洞缺口的填实情况进行雷达检测是非常必要的。雷达检测作为路堤评价的一种手段，可定性的对路堤填料密实情况、空洞、地表处理及隐患进行检测试验。

4. 2 雷达技术路堤检测应用可行性

（1）分层填筑碾压情况调查：通过对各对雷达剖面图追踪、对比可看出各填筑层的情况。各层同相轴呈水平连续，路堤中无杂乱的反射信号时为压实均匀，反之则整体性差。

（2）隐患调查：填料级配较差，石块较大，路堤难以压实，导致路堤填料疏松，小空隙分布或含水量不均，雷达图像上可见到较多、较强的反射信号。

因此，利用雷达图像可以判断路堤的整体工程质量，对填料的均匀性、密实情况、空洞、地表处理及隐患能给予分析判断。

5 雷达检测工程实际应用体会

（1）在检测之前对工程项目的设计、施工资料必须进行细致的了解。（2）检测过程中保证每一条测线采集数据的有效性，对于现场发现问题的段落或测线进行重复性测量。（3）数据处理过程中遵循缺陷的特征规律，着重对缺陷的识别和分类，对缺陷的规模、严重程度进行判别。（4）后期对检测出的缺陷进行开挖、钻孔验证，并结合验证结果对资料复解，积累检测的经验。

参考文献

[1] 张峰，陈曦.探地雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用[J].铁道勘察，2006，32（1）.

雷达技术论文篇4

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申明:本网站内容仅用于学术交流，如有侵犯您的权益，请及时告知我们，本站将立即删除有关内容。 摘　要:在隧道施工中经常遭遇地质灾害,为了保障施工安全,在隧道开挖的同时需要进行超前地质预报。笔者结合山西某隧道中的雷达应用实例,介绍了地质雷达的工作原理及其在隧道超前预报中的应用和技巧。

关键词: 地质雷达; 隧道; 超前预报; 地质灾害

中图分类号： TN95 文献标识码： A 文章编号：

隧道开挖中常常遇到岩溶发育、出现大的空洞，充水或者充泥，有时地下暗河发育；也会遇到构造带，或者岩石破碎，同时地下水发育，这给隧道开挖和建设造成很多困难，同时也给隧道运营造成一定的隐患。因此需要采用一定的手段对这些地质构造和地质灾害进行探测和预报，提前采取措施来排除灾害。 1 　地质雷达工作原理

地质雷达俗称探地雷达，它的工作原理为由控制单元向地层发射一组以某一频率为中心的高频电磁波，电磁波在传播的过程中，遇到不同的介质分界面时，一部分电磁波能量会转换成反射波返回地面，另一部分能量则透过界面继续向前传播，再次遇到界面时，又一部分电磁波产生反射返回地面。在电磁波传播的过程当中，当遇到不同的岩层或岩层的节理发育程度不同时，电磁波的反射系数、衰减系数、以及反射波频率是不一样的。雷达天线接收器接收到反射波，并输送到控制单元，将信号进行显示，对电磁反射波所带信息进行分析，就可获得被探地层的层厚、岩层完整性以及岩层含水情况，具体预报原理如图1所示。

地质雷达工作时,利用一个天线发射高频宽频带电磁波,另一个天线接收来自地下界面的反射波。一般来说发射天线和接收天线之间距离都很小,甚至可以合二为一。当地层倾角不大时,反射波的全部路径几乎是垂直地面的,因此也常把接收到反射波的旅行时间称为“双程走时”,在测线不同位置上“双程走时”的变化就反映了地层的构造形态。而通过多条测线的探测,则可了解场地目标体深部的平面分布情况。通过对电磁波反射信号的时频特征、振幅特征、相位特征等进行分析,便能了解地层的特征信息。

点测则是将雷达天线固定在掌子面一点，然后发射电磁波，根据天线接收器采集到的电磁波波形进行具体判断分析。

雷达的探测原理及工作方法见图1 。

图 1 　雷达的探测原理及工作方法 2 　应用实例

文中数据均来自山西省一条隧道 ,笔者将施工预报中遇到的一些典型雷达图像摘录进行研究与分析。此次探测仪器为美国劳雷公司生产的 SIR - 20 型地质雷达 ,天线主频为 100 M Hz 。 2. 1 　岩溶发育的雷达图像

图 2 显示测线掌子面开挖后出露岩层为薄至中厚层状大冶组灰岩 ,层间平直 ,大量粘土充填 ,岩体破碎 ,节理裂隙发育且较多被方解石充填 ,岩体湿润。

图 2雷达实测图像

从图 2 中可见 4～25 m 范围内雷达反射波较强 ,波形杂乱无章 , 存在明显的异常 ,经现场多次测试 ,重复性极好。该地段现场地质情况较差 ,掌子面有大量泥质粘土充填 ,且处于易出现溶蚀的灰岩地段 ,而前方异常区的范围较大 ,结合现场地质情况和雷达反射波图像 ,推断掌子面前方出现溶洞的可能性极高。图 2 所示异常区内波形杂乱 ,相对介电常数不稳定 ,推断该溶洞可能为充填型溶洞 ,且充填物质不均匀。施工单位及时采取了短进尺、强支护等避险措施 ,在后期的开挖中也验证了推断结果 ,避免了事故的发生。 2. 2 　裂隙发育的雷达图像

图 3 显示掌子面开挖后出露岩层为中薄 - 厚层状灰岩 ,层间泥质充填 ,底部岩体较破碎 ,节理、裂隙发育 ,拱顶处岩体完整性相对较好 ,掌子面渗水 ,岩体湿 润程度较高。

图 3 雷达实测图像

此次探测深度约为 35 m ,从图 3 中可以明显看出2～20 m 范围内 ,反射波同相轴错断 ,波形较杂乱 ,反射界面不连续 ,局部雷达波振幅较强 ,推断该处节理、裂隙发育 ,岩体较破碎 ,有泥质充填现象 ,且局部岩体的湿润程度较高(即相对介电常数变化较大) ,导致反射波振幅增大。解释结果与现场掌子面出露情况相符 ,并且在进一步的隧道开挖中也得到了较好的验证。 3 　结语

超前预报应以现场地质调查、钻孔资料和理论分析为手段重点研究岩溶裂隙发育特征、规律及可能含大流量高压地下水的构造、裂隙发育规律，建立岩溶地下水流域单元识别，给出在隧洞涌水情况下潜在的流域袭夺或越流补给规律，预测潜在涌水点的分布与隧洞施工期和运营期涌水量及其动态变化。

雷达图像具有多解性 ,在后期解释时应与测区实际的地质情况相结合 ,注意排除图像中的干扰因素 ,才能做出合理的推断解释 ,达到准确预报的目的。在隧道开挖过程中 ,掌子面常常参差不齐 ,连续测量时雷达无法贴紧掌子面 ,对后期图像会造成较大的干扰 ,造成解释困难 ,在这种情况下最好选择点测方式 ,如果选用连续测量方式 ,应该尽量对掌子面进行清平。 参考文献

[1] 薄会申. 地质雷达技术实用手册[ M ] . 北京:地质出版社 ,2006.

[2] 王梦恕. 对岩溶地区隧道施工水文地质超前预报的意见[J]. 铁道勘查，2004.

雷达技术论文篇5

关键词：大气污染源；激光雷达；监测；研究

中图分类号：X511

文I标识码：A文章编号：16749944（2017）12003005

1引言

近年来，与人类生存和发展密切相关的环境污染已经成为人民群众非常关心的重要问题。大气污染严重影响人们的生活品质，如何有效开展城市大气污染防治工作，确保环境空气质量持续改善是大气环境保护工作的核心[1～4]。城市大气污染源主要包括工业生产、居民生活、道路交通、建筑施工排放到大气中的颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、卤化物、碳化合物等，来源比较复杂且相互作用形成复合污染[4]。激光雷达是大范围快速监测大气环境的新一代的高新技术手段，具有实时、快速、连续、长期的遥感监测等优势[5，6]。利用3D可视型激光雷达进行垂直/水平扫描，可以对污染物的时空分布及其扩散进行跟踪监测[6～8]。因此，由于激光雷达技术具有的独特优势， 逐渐成为开展城市污染演变、区域性污染物分布、污染物跨界输送以及污染溯源监测的主要手段之一。本文利用3D可视激光雷达技术对江津区大气污染源进行了监测研究，以期为环境监测、管理、预警体系建设积累宝贵经验。

2实验条件与方法

2.1监测仪器

北京怡孚和融科技有限公司3D可视型激光雷达，型号为3D-Scan-CAM。

2.2监测地点

江津城区中心御景华庭小区17栋楼顶，扫描半径5～10 km。

2.3监测方法

选取颗粒物浓度作为主要监测因子，采用垂直、水平、切面监测方式，通过连续不间断扫描，协同风向、风速、湿度、气压、气温等气象监测，结合空气自动监测站实时数据进行校正后实施数据分析。

2.4监测条件

制作江津城区监测期间城市近空500 m高度位置所有后向轨迹图得到垂直扫描时间段，城区主要以上升气流为主（5月31日至 6月3日），利于污染扩散，不易形成累积污染；水平扫描时间段，江津以下降气流为主，易受外来污染影响，本地也易于形成污染累积。经查，与该地区历年风场统计信息相符。

3结果与讨论

3.1垂直监测

将6月1日晚21点至3日午间12点日激光雷达垂直监测图与江津区近地自动站PM10数据结合分析可知：在监测区域内，近地湿度较大，并有间断降雨，对污染有稀释作用，污染不易累积。结合垂直扫描图（图1）可知江津城市污染演变主要分为几个过程：1日21点至2日凌晨3点，随气流下降，进而污染累积，在21日至24日，在近空600 m处的近地污染团过境，造成本地污染升高，自动站监测数据PM10升高。2日4点至16点，近空云层过境，并伴有降雨过程，污染沉降，污染逐渐减轻。2日16点至3日5点，降雨停止，近空云层向上扩散，气流上升，近地湿度先降低后上升，本地污染逐步累积，近地消光系数增高，自动站监测显示PM10数据逐渐升高。3日5点至12点，近空云层降低，造成本地PBL层降低，污染不利于扩散，本地PM10逐渐升高并累积。在雷达监测的时段内，江津区近地湿度大，污染物随下降气流，易累积，形成污染团。随湿度降低或降雨等易形成污染沉降，但不会形成长时间的连续大面积污染。

3.2水平监测

制作雷达测试区域内PM10浓度图（图2），颜色的深浅代表污染的严重程度，经纬度和测点距离等点击可查。蓝色标记点位是测点位置，红色标记点位是空气自动监测站位置。图中红线圈出部分为城市外部污染，未圈出区域颜色较深区域为城市污染源污染。逐一分析见图3～图6。

区域一污染分布图（图3）给出了该区域的主要污染分布，结合实地状况由左至右依次分析判断：大西门转盘及西门路周边污染团早晚高峰出现，夜间有零星出现，主要为交通污染及生活污染；三通街、几江向阳小学周边污染团夜间出现，且连续出现，为本地生活污染（夜市）；奎星广场、天香街附近污染团昼夜均出现，为本地生活污染（餐饮）。

区域二污染分布图（图4）给出了该区域的主要污染分布，结合实地状况由左至右依次分析判断：青木苑、祥瑞步行街周边污染团白天集中于南边，夜间为弥散型，为交通污染、道路施工污染及生活污染；鼎山大道沿线污染团集中出现于7日、8日两天的早间及午后，为交通污染；琅山大道长风路口污染团出现时间不固定，集中于上下班高峰期，周边有加油站，为交通污染。天之味酒楼污染团集中于午间及傍晚吃饭时间，为生活污染（餐饮）。江州大道、文菁路沿线污染团夜间出现，为生活污染（夜市）。交警支队后侧污染团白天出现，污染弥散，为本地生活和交通污染。

区域三污染分布图（图5）给出了该区域的主要污染分布，结合实地状况由左至右依次分析判断：艾坪山山脚位置污染团日间周期性出现，为建筑施工污染；几江中学、鼎山大道周边污染团白天周期性出现，为建筑施工污染。琅山中心校污染团夜间出现，为生活污染（夜市）。

区域四污染分布图（图6）给出了该区域的主要污染分布，结合实地状况由上至下依次分析判断：客运站及转盘周边污染团几乎全天出现，集中于早晚高峰，为交通污染和生活污染；丁香街沿线污染团日间出现，特别是于7日早、午集中出现，为交通污染（拥堵）。

敏感点分析：结合4日中午至5日早上的江津区空气自动监测站PM10连续数据图（图7 ），可以看出在4日18点至22点，两自动站PM10有明显数值增高过程，判断为傍晚高峰及人为活动形成的近地污染整体升高。其中西关自动站数据有明显异常升高，并在21点左右达到峰值。由4日18点至5日4点的风场后向轨迹图（图8）可知时间段内为完全下降气流，持续受东北风向影响，随后转为西北风。即污染自东北风形成，至西北风向消散。

如污染影响图（图9）中所示，箭头所指点位为西城环境空气自动监测位置，闭合线圈出的位置即为可能对自动站周边造成影响的污染团，箭头为对应污染团对自动站影响的路径。污染主要贡献过程为：鼎山大道、客运站转盘周边污染团在监测点位正东北方向，污染出现时间在18～22点，距离较近，直接影响自动站数据。青木苑、祥瑞大道步行街及鼎山大道沿线污染团出现时间为17～23点，在监测点位东北方向，受当时风向作用直接影响自动站数据。鞍子街及天香街污染团在监测点位东北方向，污染出现时间为10～22点，随当时风向会对自动站数据产生一定影响。西门转盘及三通街周边污染团在监测点位正北方向，夜间出现，会对自动站数据产生一定影响。此外的其他污染团，如鼎山隧道、对岸德感周边污染团等，因污染出现时间和当时风向原因等，未对此次污染过程提供贡献。其中以德感周边污染为例：出现时间至夜间23点，并处于西北位置，此时为东北风向，污染未能扩散至监测点位。随后凌晨3点风向转向至西北，此时德感周边已无污染团。

由此可见，此次过程中敏感点受东北方向污染团影响较大，主要为城市内污染（交通、建筑施工及生活污染）。

3.3切面监测

连续切面扫描数据图（图10）可直接显示切面上的气溶胶变化和切面上污染物通量，污染边界及过境污染。6月6日晚22点至7日凌晨4点的连续切面扫描数据图像，图像每2 h一张。从图像中我们看到了从22日零点开始的明显污染团过境过程，并于次日3点完全过境，导致近地污染增加，污染团高度在1000 m左右。同时也观测到，这段时间城市PBL层高度在400 m～600 m之间。

4结论

江津区主要生活污染为居民生活、餐饮油烟、夜市烧烤等，移动污染主要为主干道及城市核心街区汽车尾气、主河道船舶尾气。固定污染源为城市周边砖瓦窑企业和沿江码头堆场和部分地块裸土扬尘。外来污染源主要为城区正北方向新城建设污染扩散、东北方向工业园区污染扩散、长江对岸毗邻区堆场、码头污染扩散。输送通道主要是由北向南，由西向东。其中外来源形成时间集中于夜间至早晨，而本地污染源主要在日间形成城市污染，污染物明显呈周期性变化。

对于敏感点（空气自动监测站），西城站受本地污染及外来污染双重影响，日间道路污染影响交大，夜间受北部污染扩散影响。东城站受本地源污染较少，但易受到北部污染扩散影响。

利用3D可视激光雷达技术进行城市大气污染监测研究，可以明确城市中的大气污染点源的空间分布和污染排放的时间分布，得到相对准确的城市污染源对于城市环境空气质量影响的信息，同时也可以分析外来污染源的来源、成因、输送通道、具体影响等，将为城市大气污染源解析提供更多的方法和选择，为城市环境空气监测-预警机制的进一步建立打下了良好基础，为环境保护和经济发展政策的制定提供依据。

2017年6月绿色科技第12期

参考文献：

[1]

黄忠伟，倪简白，周天.利用多通道扫描式激光雷达监测大气污染物的3D分布[C]∥中国颗粒学会.第十一届全国气溶胶会议暨第十届海峡两岸气溶胶技术研讨会论文集.北京：中国颗粒学会气溶胶专业委员会，2013：5.

[2]张寅超，胡欢陵，谭锟，等.AML-1 车载式大气污染监测激光雷达样机研制[J].光学学报，2004，8（24）：1025～1031.

[3]张寅超，胡欢陵，邵石生，等.北京市大气SO2、NO2和03的激光雷达监测实验[J].量子电子学报，2006，3（23）：346～350.

[4]蔡思彤.生活废气对城市大气污染的控制现状与研究进展[J].广东化工，2016，5（43）：124～125.

[5]董云升，⑽那澹刘建国，等.激光雷达在城市交通污染中应用研究[J].光学学报，2010，2（30）：315～320.

[6]王惠.3D激光雷达扫描控制技术与数据可视化处理研究[D]. 西安：西安理工大学，2014.

[7]王德钊，张红兴，陈传治.激光雷达技术在大气污染监测中的应用[J].风与大气环境科学进展，2008（11）：380～384.

雷达技术论文篇6

关键词 地震 生命探测仪 SR（Snake Robat） 多技术融合

中图分类号：TN215 文献标识码：A

1多技术融合的生命探测仪的研究意义

地震、滑坡、泥石流、雪崩等自然灾害已经严重影响和制约了人类社会经济的发展。21世纪以来，全世界已有约500万人死于各种自然灾害，8亿人生活受到影响，人类每年创造的财富约有10%被各种自然灾害吞噬。作为一个多地震的国家，我国本世纪已经发生多次强地震（近年来所发生的大地震情况分布及其所带来的灾难如表1所示）。我国与其他国家相比，在应对地震灾难方面显然还存在着许多不足之处。

面对如此频繁的地震灾害，当务之急是开发新技术新设备提高灾后紧急搜救的能力。因此，研究多技术融合的生命探测仪可以为灾后的救援工作提供有力的帮助。这对保护人民生命、体现以人为本、构建和谐社会、维护社会稳定具有重要意义。

2基于多技术融合的生命探测仪“SR”的设计原理

面对地震，虽然已经拥有了多种高科技的生命探测仪，但是事实证明各种探测仪器均存在一定的缺点。本文即基于现有探测仪的各种性能比较，设计一种全新的探测仪器――“探命蛇”（Snake Robat，简称“SR”）。

2.1简介

“SR”作为一种需要在废墟中搜救生命的先进仪器，它具有蛇一样的外形，是一种融合了先进的红外线光感技术和雷达声波技术，可对灾后地区实行搜救的探测工具。

2.2主要构成

2.2.1蛇皮――铬金属的融合

铬是“SR蛇皮”的主要组成成分。据现有资料分析可知，铬（也可叫可多米）镀在金属上可以防锈，既坚固又美观。而且，铬具有很高的耐腐蚀性，在空气中，即便是在炽热的状态下，氧化也十分地缓慢，且不溶于水，其质硬而脆，是坚硬“铠甲”的不二之选。

2.2.2蛇形――精巧的设计

此外，为了便于在乱石缝隙中穿梭自如，“SR”的体型应尽可能的小。这就对其内部的零件设计有了很高的要求（做到“麻雀虽小，五脏俱全”的地步）。它的主体非常柔韧，像是通下水道用的蛇皮管，能在瓦砾堆中自由扭动。

2.2.3蛇眼――光感与视频技术的融合

“SR”的头上装有一个微型的生命感应器，主要是利用光反射进行生命探测生成清晰的图像以供搜救人员探查废墟中的具体情况。它的主要功能是，随时随地都能感受到微弱的生命迹象。

2.2.4蛇耳――扩声器的运用

“SR”头部两侧还有一双十分小巧玲珑的“耳朵”――扩声器，目的是用来“倾听”十分微弱的呼吸频率和心跳。

2.2.5蛇信――电磁波与雷达技术的融合

“SR”的“蛇信子”采用以电磁波探测为媒介，探测呼吸、心跳所引起的人体体表微动，进而提取所需的生命体征参数，并判断有无生命体存在的超宽谱生命探测雷达。

2.2.6蛇身――视频与音频以及通讯技术的融合

“SR”身体里“隐藏”着的微型摄像头和话筒将伤员情况传达给外界，这样，搜救人员就能通过电脑监控视频了解到废墟之中的情况甚至于与伤员进行简短的通话。为了保证不受震后网络瘫痪的干扰，“SR”采用的通讯技术是Zigbee技术。

3可行性及设计优势分析

“SR”铬金属的融合使得其具有坚硬的外壳，又不失柔韧，在取材上实现了创新。呈“蛇身”的形体，使得在瓦砾碎石中行动自如。

由微型的生命感应器组成的“蛇眼”探头，可深入极微小的缝隙探测，准确发现被困人员，其深度可达几十米以上，特别适用于对难以到达的地方进行快速的定性检查。相对于现下的热红外线探测仪来说，“SR”结合了先进的光反射技术，夜视功能更强、探测距离更远，微小的体型，携带便捷，克服了热红外线探测仪行动不便的缺点。

“SR”的“蛇信”汲取了超宽谱生命探测雷达技术的精髓，具有发射脉冲极窄、高距离分辨率、穿透能力强和较好的抗干扰能力等优点，避免了声波探测仪容易受周围宽频噪声影响大的弊端。且结合了电磁波技术，能够利用光的干涉、衍射、偏振.在全息投影技术中使人们视觉上看到立体影像，再加上“蛇身”里隐藏的CCD微型摄像头，具有体积小重量轻，功耗小，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；灵敏度高，动态范围大；响应速度快，生产成本低等特点。还采用了三维激光扫描系统，图像采集的分辨率不低于680-480，测量精确、范围广，大大提高了搜救的准确度。

“蛇耳”部分的扩声器与隐藏在“蛇身”中的话筒相结合，不仅可以使外界“听到”废墟中虚弱的呼救声，而且可以与伤员进行简短的通话，在实行有效施救时可安抚伤员情绪。

而所采用的Zigbee通讯技术组成的是一种低速率的无线区域网，具有结构简单、成本低廉并且网络容量大等优点，其数据传输可靠、通信范围广，适合于在复杂的巷道结构中及时与救援人员取得联系，执行监测和搜救任务。

4总结

本文通过对生命探测仪技术相关的一些学术论文的研读，并经过一定的研究探讨，在一些先进技术的基础上，针对现有最具代表性的生命探测仪的优缺点，构想出以上一款多技术融合的生命探测仪“SR”。笔者认为，灾难带给我们的思考并不仅仅是上述的一个“SR”的构想，更应该值得我们永久地去探究未来的高深科技。

参考文献：

[1] Narayanan Ram G Lakshmi，Ibeb Oliver C.A joint network for disaster recovery and search and rescue operations[J].Computer Networks，2012，56：3347-3373.

[2] YAROVOY A G，LIGTHART L P，MATUZAS J，et al.UWB radar for human being detection[J].IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine，2006，21（11）：22-26.

[3] MAAREF N，MILLOT P，PICHOT C，et al.A study of UWB FM-CW radar for the detection of human beings inmotion inside a building[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing，2008，47（5）：1297-1300.

[4] 赵琳，迟永刚，李红梅.可用于生命探测雷达的TEM喇叭天线设计[N].哈尔滨大学学报，2013，05（45）.

[5] 蒋莹.基于矿井机器人的三维激光扫描仪的研究设计[D].电子版论文出版社，2014：19-31.

[6] Heung-Kuk Jo，Hoon-Jae Lee.A Relay-Transmission of the RFID Tag ID over the Wirelessnd TCP/IP with a Security Agent.2007，918-927.

雷达技术论文篇7

这个研究方向是将传统雷达技术与现代激光技术结合在一起，以更高的角度、距离和速度分辨率，更强的抗干扰能力等多种相对于微波雷达技术更优的性能，能够对探测目标进行更精细、全面的监测。一路走来的刘博不被环境的变化所困惑，用简单扎实了基础以应对，不但收获颇丰而且越战越勇。

简单的研究之路

刘博的研究之路可用简单二字概括，其中包括两层含义：简单的研究方向，简单的研究经历。多年来刘博只花费精力研究一件事：用光来探索未知，为此而经历的求学、研究之路也没有让人眼花缭乱：国内扎根于顶尖名校与著名风景区两项美誉兼有的武汉大学，完成知识的积累，毕业后进入中国科学院安徽光学精密机械研究所，后应邀赴美在与著名的黄石国家公园为邻的大气研究领域的名校――美国怀俄明大学继续研究，目前就职于中国科学院光电技术研究所，毕业后一直从事激光雷达遥感研究。

在游人与师生数量不相上下的武汉大学，陪伴着遍地名胜的珞珈山，刘博一待就是九年。在先后获得了光学学士、硕士和空间物理博士学位的同时，为研究激光雷达探测技术打下了坚实的基础。2005年，以优异成绩毕业的刘博来到位于蜀山湖畔科学岛上的中国科学院安徽光学精密机械研究所。作为中国科学院基地型研究所，这里建设有以国家“863计划”大气光学重点实验室为代表的多个重点实验室，大气光学、激光技术是该所有特色、有优势的研究领域。在这里四年的研究工作，不仅让刘博成长为科研骨干，还让他积累了丰富的科研及工程技术经验。

2009年，科研成绩突出的刘博受美方邀请，赴美国怀俄明大气科学系进行学术交流。完成博士后研究后他被聘为副研究员，并成为美国国家自然科学基金（NSF）支持的怀俄明大学King Air研究小组（UWKA）中唯一的一名激光雷达科学家，全面负责机载激光雷达相关的各项工作。由他担任技术负责人研制的机载紧凑型拉曼激光雷达及四通道偏振机载激光雷达装载于该系的King Air型飞机和美国国家大气研究中心（NCAR）的C130型飞机上，成功的完成了一系列科学实验，获得了大量珍贵的探测数据，刘博因此受到国际同行的一致好评，受邀成为《Optics Express》、《Applied Optics》、《光学学报》、《中国激光》等多个国际、国内权威学术刊物的审稿人。

2014年，科研成果丰硕、科研视野更加开阔的刘博，放弃国外优厚的待遇、先进的科研环境，作为中科院“百人计划”A类引进人才加入中国科学院光电技术研究所，随后入选四川省“”人才项目。他希望个人的价值能够最大限度的实现，而“用我所学为国家参与国际科技竞争尽一份力”是他认为最好的选择。

丰硕的科研成果

对激光雷达遥感探测的研究，刘博从攻读博士学位时就已经展开，多年来他在这一领域的研究实现了多项突破。

由他首次提出的利用激光垂准仪来对大型接收望远镜进行调整的方法，实现了激光雷达光学系统的自动准直调整功能，大大简化了激光雷达光学系统的调整步骤，降低调整难度和工作量。相关结果发表在国际权威期刊《Applied Optics》上并受到审稿人的高度评价。作为学位论文的主要内容，由刘博主持完成研制了国内第一台铁波尔兹曼温度探测激光雷达。利用高精度波长计实现了对染料激光器的波长快速变换的闭环监测，从而用一台激光器实现了对中层顶铁层的温度探测，使我国成为世界第三个拥有此种探测设备的国家。

在中国科学院安徽光学精密机械研究所工作期间，刘博主持研制的气溶胶探测激光雷达系统同时解决了激光雷达近地面探测的盲区问题以及大动态范围信号的接收问题，实现了激光雷达的无盲区探测，大大提高了激光雷达测量大气气溶胶光学厚度时的精度。结合他作为基金项目负责人完成的科研成果，刘博还主持完成了某装备型号研制任务，解决了白天强日光背景下对大气中水汽含量的激光雷达探测这一难题，所研制的车载激光雷达达到了国际一流的探测水平。

在大气监测方面，传统的微波雷达对云层具有较好的穿透性，但对气溶胶等小粒子不够敏感；激光雷达则恰恰相反，它对云层的穿透性差，但对小粒子却十分敏感。刘博抓住这一特点，在美国怀俄明大学研究期间研制的机载激光雷达WCL与机载微波雷达WCR（95GHz）实现了同平台搭载、同步探测，成为“世界上一个极富特色的研究小组”，取得了大量具有重要研究价值的探测数据。结合机载偏振激光雷达的研制，刘博在此期间还提出了新的偏振激光雷达标定方法，首次实现了对发射光路系统退偏常数的标定，同时极大地提高激光雷达退偏振度探测的精度。

踏上新的征程

选择了新的起点，因为有新的目标要实现。正值我国“十三五”规划的开启之际，回到国内的刘博希望自己的研究能为国民经济应用及国家重大战略需求提供相关的解决方案。对此，他为自己制定的明确目标是：一方面紧紧聚焦于激光三维成像领域的前沿热点和难点问题，探索激光三维成像的新方法和新应用，尤其是面向空间应用重大战略需求的激光主动探测手段；另一方面，继续开展激光大气探测方面的相关研究，面向我国大气污染防治的重大研究计划开展研究工作。

短短一年时间里，刘博不但已建立起一支结构合理、业务素质良好、年轻富有活力的科研团队，还以激光雷达遥感的新方法和重要应用为研究方向，如火如荼地开展了激光雷达和空间激光通信方面的研究工作。刘博团队光束发射/接收方向电控快速扫描的研究成果，在第27届国际激光雷达会议上报告后反响热烈。他们还与所内外相关单位积极合作，在空间激光通信与精密测距的研究方面创新性地提出了新的隔离方案，经实验测试远高于目前国外同类技术水平。两项研究成果均已申请专利并获受理。

雷达技术论文篇8

关键词:铁路工程;地质雷达技术;基桩检测技术;隧道及挡土墙

中图分类号:U215文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)03-0131-02

铁路运输是我国重要的运输方式,它贯穿了我国南北东西的运输道路,同时还是拉动各地经济发展的重要保障,所以,我们有必要加强铁路工程的检测,保障铁路运输的正常运行。

铁路工程质量检测的方法有很多,一般都是使用动测技术检测法和地质雷达检测法,这是两种新方法,已经在铁路检测方面得到了广泛的应用。检测可以让我们对工程进行一个整体的评价,并且可以保证工程的质量和工程运营的安全性。

为了让工程检测达到更好的效果和目标,我们将工程检测的方法慢慢的组合成一套体系,我国铁路部门经过多年的努力和实践摸索,在铁路工程检测方面已经累积的丰富的经验为我们在今后的工程实践中提供了很好的基础,在此,文章就对工程的检测方法及其的问题做阐述和分析,在路基填筑、隧道及挡土墙几个方面进行论述,供交流和参考。

一、地质雷达检测方法

地质雷达术是铁路工程检测的一项新技术,它就是利用电磁波反射原理进行检测的,主要是应用在浅层地质结构和工程质量检测的方面,指一种地球物理方法。地质雷达检测的方法有其自身的优点,比如它比其他的检测方法更精准,对地面无损害,并且测试的速度更快。地质雷达检测技术的应用范围不止是铁路检测方面,它还在场地勘察和工程质量检测两大领域应用广泛,在场地检测方面一般是用于工程场地勘察、铁路与公路路基状态探查、基岩风化层探查、地下水探查、地下溶洞和人工洞室探测等。其次在工程质量检测方面一般用于铁路和公路隧道衬砌、高速公路路面及路基、机场跑道等质量检测和工程结构检测等。

通过时间和研究,关于地质雷达的检测方法在隧道地质检测中也得到了应用,可见,这种方法前景非常广阔,比如在西藏铁路,渝怀铁路,宜万铁路都分别利用了地质雷达检测隧道的质量和混凝土的结实程度。隧道混凝土的质量好坏直接决定了隧道是否可以稳定之久的正常使用,对隧道的建设起着重要的作用。

二、基桩检测方法

(一)桥梁基桩

桥梁基桩质量的检测的主要目的是为了检验基桩上的混凝土是否完整,通常是应用低应变法或声波透射的方法,当检测到混凝土有问题时,还可以用钻心取样的方法对混凝土直接检测。为了更好说明这个方法,我们通过一个实例对它进行分析。

案例分析。根据北京某铁路桥梁工程的现状分析,我们可以得知,该桥梁的桩长为:367桩长60m、桩径1.5m、C3O,413桩长60ITI、桩径1.25ITI、C3O。了解清楚它的具体情况后,我们认为,在这次的案例中说明低应变法在桩身外型尺寸较为规则情况下可以准确的检测到超长桩桩低的信号,同时我们也应该考虑到367桩2.6m所存在的缺陷。因为这种方法也许会因为桩底清晰度、波速正常反而影响测试判断,会出现误判从而引起轻微的缺陷。那么,检测的方法最好是利用低应变法结合局部声波透射法实施综合的评价,以达到更好的效果。

低应变法的特点是实践性非常强,同时已经被工程质量检测广泛使用,这种方法使用的有关参考材料是非常丰富的,在实际的工程施工阶段,我们要强调,每一个桩体都必须进行高密度的检测,以保证桩体的质量,减少问题桩的出现,同时要仔细观察,细心验证,确保桩的质量。

声波透射法是根据超声波的透射原理检测桩身完整性,它不仅突破了低应变法存在的局限性,还实现了两种方法的互补,效果明显。声波透射法检测基桩完整性的测试方法是按照统计的方法进行的,但它的前提是,所有测点的声学参数的概率分布近似为正态分布。

我国现阶段的声波透射法技术还在不断的发展壮大中,现在连续式快速采集的声波检测仪已经成为检测的重要手段,它和传统的点式测量的声波检测仪相比,对现场施工情况下数据的采集和质量检验的精准更大幅度的提高了,因为应变法时常出现测试信息经常会出现一些不完整的情况,所以在检测方面仍然存在隐患,特别是在铁路工程普遍采用100年使用寿命的当下,这种隐患应该引起重视,并得到解决。

(二)地基处理桩

在铁路建设的工程中,有关地基的处理一般都是利用地基处理桩进行处理,通常的桩型有CFG桩、PHC桩、粉喷桩、湿体搅拌桩、高压旋喷桩、碎石桩等,要按照实际情况的不同而选择,一般按照设计标准和地质条件的时间情况选用,对桩身的质量和承压能力进行抽样检测。根据桩行的不同检测的方案也不同,具体有以下两种情况:

1.像CFG桩、预制桩等都是使用低应变法和载荷试验检测的方法检测桩身的完整程度和承压能力,这种方法对CFG桩的完整程度的检测有比较好的效果,关于多节预制桩,因为该桩容易受到接桩部分的影响,对桩体以下部分的检测不能很准确的达到检测要求,所以,就应该对有问题的桩体使用高应变法或载荷试验进行验证方法。

2.粉喷桩、湿体搅拌桩、高压旋喷桩等采用钻芯的荷试验检测其桩身完整性和承载力,因为选用的方法都是直接的方式,可以保障工程质量和检测工作顺利的进行。

(三)路基填筑

我国的铁路建设标准在不断的提高,目前已经形成了比较完整的路基填筑质量控制体系,正在不断的积累经验和完善检测方法,这种方法是全方位的检测,主要是施工阶段和成行的路基质量检测评价的方面,在检验的同时要注意以下几个方面:

首先,在施工的过程中,要求施工单位严格的依据国家规定的验收标准进行验收,有关的负责单位还要进行抽查检验,同时要求我们在原有的基础上建立并完善多方的检测体系和监察单位的抽查体制,以保障路基填筑工程的质量和顺利实施。其次,对已完成的铁路路基修建工程的检测的内容要明确,其中包含了该路基修建完成的质量和成形后的路基道路运营和使用的基本情况。建设部门最关心的就是路基的运营情况和该路基所能承受的压力,这是路基质量是否合格的重要指标。

(四)隧道及挡土墙

隧道及挡土墙的工程质量检验一直是个难题,检验和评价都很难进行,但是自从使用地质雷达技术之后,使我们对隧道和挡土墙的检验和评估可以顺利的进行。这些年来,地质雷达技术在隧道和挡土墙检测的方面都得到了广泛的应用。

这种检测方法的几种方案是,首先在隧道分成有六条纵贯检测线的格局形式,检测人员再对这六条检测线进行检,实现对隧道的整体检验,检测的内容包括:二次衬砌及隧底厚度、钢筋及钢架分布、拱圈和仰拱混凝土的固定的后后部回填后的密实度;在现阶段,隧道的检测工程包含了,竣工验收、阶段性检测和既有线隧道质量评价等三个方面,实际上,除了在隧道竣工后,其他阶段的检测条件和状况都是不理想的,研发出一套保持天线沿测线密贴和较均匀走行的装置,它可以减少在检测时施工环境对其的影响,可以保障数据的有效采集和准确度。

地质雷达应用在挡土墙检测的时候,它的具体方案是,在水平方向设置一条检测线,如果挡土墙的高度超过了设定的高度,那么就根据实际的情况,按照一定的间隔距离来确定检测线的条数;如果检测环境有缺陷,就应该加强检测线的格局。

检测内容有挡土墙混凝土的厚度和密实度,以及回填的厚度和密实度。地质雷达技术应用在挡土墙检测时的效果还是比较好的。

三、结语

首先,我们采用地质雷达无损检测,就可以将在施工中出现的各种大小质量问题拦截在施工建设阶段之外,同时,我们的技术程度也在不断的加高,在获取数据和分析数据方面都在不断的完善和进步。地质雷达探测的方法将得到更加广泛的发展和应用空间。

随着这种技术的推广,其他的技术也在不断的深化和改革,我们要不断发展新技术,改善旧的技术,让铁路质量工程检测达到最高的标准。

参考文献

[1]建筑基桩检测技术规范(JGJ106―2003)[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[2]铁路工程土工试验规程(TB 10102―2004)[S].北京:中国铁道出版社,2004.

[3]张杰.超声波法检测基桩完整性中判据的统计意义及其应用分析[C].全国基桩、结构物无损检测及岩土工程新技术研讨会论文集,2008.