探地雷達(dá)應(yīng)用于地下空洞探測(cè)

探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于地下空洞塌陷災(zāi)害普查探測(cè)的創(chuàng)新與實(shí)踐二O一三年七月報(bào)告人：王春和中國(guó)電波傳播研究所內(nèi)容提要概述探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)預(yù)防道路塌陷適用性分析結(jié)論一、概述深圳龍崗橫崗街道路面塌陷現(xiàn)場(chǎng)（5人死亡）1.1我國(guó)城市道路塌陷事故愈演愈烈，上升趨勢(shì)明顯一、概述哈爾濱市南崗區(qū)遼陽(yáng)街90號(hào)附近路面發(fā)生塌陷（2死2傷）一、概述山西省太原市并州路與并州西街交叉路口塌陷現(xiàn)場(chǎng)(20121226)一、概述太原永祚西街塌陷(20130711)一、概述沈陽(yáng)市于洪區(qū)細(xì)河南路地面發(fā)生塌陷，一輛新買10天左右的豐田吉普車翻進(jìn)坑里。（2013年3月19日）一、概述沈陽(yáng)中街路面塌陷約20平米（2013年7月11日）一、概述

從全國(guó)范圍內(nèi)來(lái)看，這一系列的地陷事故僅僅是各地近年來(lái)所發(fā)生的眾多地陷案例的“冰山一角”。統(tǒng)計(jì)結(jié)果證明，道路塌陷事故尤其在大城市呈高發(fā)趨勢(shì)。

國(guó)土資源部、水利部于2012年3月印發(fā)的《全國(guó)地面沉降防治規(guī)劃（2011-2020年）》指出，目前全國(guó)遭受地面沉降災(zāi)害的城市超過(guò)50個(gè)，分布于北京、天津、上海等20個(gè)省區(qū)市。

北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院宋谷長(zhǎng)在一篇論文中披露，北京市發(fā)生路面坍塌事故2007年54起，2008年94起，2009年129起。1.1我國(guó)城市道路塌陷事故愈演愈烈，上升趨勢(shì)明顯一、概述

地陷的具體原因雖不完全相同，卻有其共性。中國(guó)工程院院士、北京交通大學(xué)隧道及地下工程試驗(yàn)研究中心主任王夢(mèng)恕認(rèn)為，地下十米以內(nèi)的施工，是頻頻出現(xiàn)的點(diǎn)狀地面塌陷的主要原因，是地陷禍?zhǔn)?。?guó)家注冊(cè)巖土工程師呂文龍將城市道路塌陷的人為原因梳理成幾類：路面荷載變化、施工擾動(dòng)、地下管線滲漏。例如地鐵隧道施工也容易造成地層擾動(dòng)，大量地下水滲出，使得上部或周圍疏松土層中的泥沙大量帶走，逐漸形成空洞；一些地下管線經(jīng)長(zhǎng)久腐蝕容易形成穿孔、斷裂等滲漏現(xiàn)象，容易造成對(duì)土基沖刷，帶走周邊泥沙。北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院宋谷長(zhǎng)分析，地下管道的滲水、泄漏會(huì)造成對(duì)土基沖刷，帶走管道周邊泥沙，加上地下施工擾動(dòng)、路面車輛震動(dòng)等因素，很容易發(fā)生流沙或淘蝕現(xiàn)象，形成空洞和路面塌陷。1.2城市道路塌陷的主要原因一、概述（1）城市地下空間資源短時(shí)間大規(guī)模開發(fā)利用是地陷事故發(fā)生的內(nèi)在原因。十六大以來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，2002年至2011年，城鎮(zhèn)人口比重上升了12.18個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到51.27%。城市規(guī)模的急劇擴(kuò)大，城市人口的迅猛增長(zhǎng)，對(duì)交通、通信、電力、給排水、燃?xì)獾刃枨蠹眲≡鲩L(zhǎng)，城市地下空間的開發(fā)利用無(wú)疑是滿足這些需要的有效途徑。這些地下工程改變了上億年形成的地質(zhì)平衡和水動(dòng)力循環(huán)條件，造成地下水位下降、水土流失、地表沉降等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)對(duì)城市管網(wǎng)造成損壞，從而加快形成地下空洞的過(guò)程。（2）給排水管（函）不堪重負(fù)而滲漏爆裂是導(dǎo)致城市地陷的主要的直接原因。城區(qū)規(guī)模的擴(kuò)大，原來(lái)的河流湖泊變成了馬路、小區(qū)和廣場(chǎng)，雨水原來(lái)就近集中滲漏排泄的渠道被封閉，城市排水集中到原本建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高的管函中，隨著排水壓強(qiáng)和流速越來(lái)越大，造成管函破裂，泥沙流失，最終導(dǎo)致地面塌陷。老城區(qū)的給水管也隨著負(fù)擔(dān)日益加重，銹蝕日趨嚴(yán)重而導(dǎo)致破裂，水土流失，日積月累，逐漸形成大的空洞而釀成地面塌陷。1.2城市道路塌陷的主要原因一、概述中國(guó)的城市化發(fā)展是大勢(shì)所趨，到2050年城市人口比重將達(dá)70%，和世界上許多發(fā)達(dá)地區(qū)的城市相比，中國(guó)的城市地下空間開發(fā)才剛起步，發(fā)展?jié)摿薮?。隨著城市地下空間資源開發(fā)規(guī)模力度的日益加大，引發(fā)地陷的因素不可逆轉(zhuǎn)的在增多，因此，城市地陷事故高企在所難免?？梢灶A(yù)計(jì)，地陷將伴隨中國(guó)城市發(fā)展成為一個(gè)長(zhǎng)期問(wèn)題，那么探討如何解決問(wèn)題，遏制塌陷事故的上升趨勢(shì)，最大限度減少、減輕災(zāi)難，就變得現(xiàn)實(shí)而必要。1.3城市道路塌陷將繼續(xù)伴隨著我國(guó)城市化發(fā)展進(jìn)程一、概述贊成專家們的建議，制定一部完整、權(quán)威的法律，來(lái)規(guī)范并解決我國(guó)城市地下空間的開發(fā)權(quán)限、體制、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程；建立協(xié)調(diào)管理結(jié)構(gòu)，解決我國(guó)城市地下空間存在多頭管理和立法空白問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)城市地下空間開發(fā)的統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一管理，從根源上抑制地陷事故的發(fā)生。建議盡快修訂現(xiàn)有《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》、《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，把地下空洞的檢測(cè)作為道路普查的重要內(nèi)容。這是目前解決我國(guó)大中城市所面臨難題的快速、有效途徑。我國(guó)現(xiàn)有的道路的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范均是建立在表觀檢測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，這些方法根本無(wú)法發(fā)現(xiàn)地面以下潛伏的災(zāi)難性病害，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。對(duì)城市道路塌陷的防治目前基本上靠人工巡視，群眾舉報(bào)，其結(jié)果往往是防不勝防，難以湊效。采用先進(jìn)的技術(shù)對(duì)城市道路進(jìn)行常規(guī)普查巡檢，實(shí)現(xiàn)防患于未然是大勢(shì)所趨。1.4建立城鎮(zhèn)道路空洞普查檢測(cè)制度

是扼制塌陷事故高發(fā)的快速有效的途徑一、概述探地雷達(dá)通過(guò)發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，電磁波在地下介質(zhì)中傳播時(shí)遇到存在電性差異的界面時(shí)發(fā)生反射或散射，通過(guò)接收天線接收反射或散射回地面的電磁波，根據(jù)接收到的電磁波的波形、振幅強(qiáng)度和時(shí)間的變化等特征可以推斷地下介質(zhì)的空間位置、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和埋藏深度。探地雷達(dá)以高分辨、高效率、無(wú)損、結(jié)果直觀等特點(diǎn)在工程物探領(lǐng)域得到了廣泛的推廣應(yīng)用。道路結(jié)構(gòu)層及土基和下方潛伏的充氣空洞、半氣半水空洞以及充水空洞之間的介電常數(shù)差異較大，因此，探地雷達(dá)技術(shù)十分適合道路空洞的探測(cè)。2、創(chuàng)新使用探地雷達(dá)技術(shù)，

實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的道路空洞檢測(cè)一、概述以城市化進(jìn)程早于中國(guó)的日本為例，1987年至1988年間，東京、名古屋等城市也曾有過(guò)地陷多發(fā)期，原因與中國(guó)城市完全一樣。東京大規(guī)模地陷次數(shù)每年多達(dá)20-25次，造成了嚴(yán)重社會(huì)問(wèn)題。1990年起，日本使用雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行地下空洞調(diào)查，對(duì)一些大的、危險(xiǎn)的空洞進(jìn)行工程填補(bǔ)。之后，日本在各城市重點(diǎn)區(qū)域定期探測(cè)、巡查，一旦發(fā)現(xiàn)塌陷隱患，立時(shí)填補(bǔ)，并啟動(dòng)預(yù)案對(duì)周邊加強(qiáng)檢測(cè)。最近20余年，東京每年僅有一至兩起大規(guī)模地陷，甚至數(shù)年未出現(xiàn)大規(guī)模地陷。2、創(chuàng)新使用探地雷達(dá)技術(shù)，

實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的道路空洞檢測(cè)一、概述2、創(chuàng)新使用探地雷達(dá)技術(shù)，

實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的道路空洞檢測(cè)探地雷達(dá)技術(shù)在防治道路塌陷方面也為國(guó)內(nèi)專家們普遍認(rèn)可。北京養(yǎng)護(hù)集團(tuán)市政九處為了保障2008年奧運(yùn)，采用探地雷達(dá)對(duì)戶外運(yùn)動(dòng)路線進(jìn)行了安全檢測(cè)。此后，多次對(duì)重要的路線進(jìn)行了普查，對(duì)有塌陷跡象的路段進(jìn)行了重點(diǎn)探測(cè)，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)并處置了多處險(xiǎn)情。哈爾濱、太原、深圳等城市也先后采用探地雷達(dá)對(duì)可疑路段或重點(diǎn)部位進(jìn)行了勘查，取得了一定效果。一、概述

目前，在上述城市的探測(cè)實(shí)踐中，主要采用單通道或雙通道探地雷達(dá)人工拖動(dòng)或車輛拖動(dòng)的方式進(jìn)行探測(cè)，這種方式顯然難以滿足城市道路空洞普查的需求。原因如下：（1）由于城市環(huán)境尤其是地下空間的復(fù)雜性，既有空中的過(guò)街天橋、線纜、交通信號(hào)橫桿、廣告牌，又有地下的人行橫道、管線、函溝，還有由于經(jīng)年翻修形成的多變的道路結(jié)構(gòu)，對(duì)雷達(dá)來(lái)講，它們都會(huì)產(chǎn)生雷達(dá)干擾回波從而形成復(fù)雜的雷達(dá)圖像。（2）由于空洞成因不同，演變機(jī)理多樣，空洞形態(tài)呈現(xiàn)出規(guī)模大小不一，形狀不規(guī)則，無(wú)明顯走向和延伸等特點(diǎn)。要從復(fù)雜的雷達(dá)圖像中找出空洞，排除人工設(shè)施干擾的話，最直接的方法就是從二者的走向和延伸形態(tài)上進(jìn)行區(qū)分判別。目前人工單通道探地雷達(dá)技術(shù)要判斷目標(biāo)的形態(tài)，必須對(duì)地面進(jìn)行多測(cè)線掃描探測(cè)，工作量大幅度增加，耗時(shí)費(fèi)力，在探測(cè)方法上還有許多技術(shù)要求。2、創(chuàng)新使用探地雷達(dá)技術(shù)，

實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的道路空洞檢測(cè)一、概述（3）由于分辨率和探測(cè)深度的矛盾，中心頻率高的天線能分辨小目標(biāo)，但探測(cè)深度較??；中心頻率低的天線探測(cè)深度大，但小目標(biāo)容易被“忽略”。上述城市在探測(cè)中，多采用100MHz屏蔽天線進(jìn)行探測(cè)，這極有可能把深度1m以內(nèi)的小空洞漏掉，從而失去采取預(yù)防措施的有利時(shí)機(jī)。（4）單通道天線有效的覆蓋寬度有限，而在同一車道上采用多條測(cè)線進(jìn)行測(cè)試，形成多個(gè)雷達(dá)剖面，在技術(shù)上又難以實(shí)現(xiàn)，工作量也成倍增加。（5）表觀檢測(cè)和雷達(dá)檢測(cè)難以有機(jī)結(jié)合。利用空洞沉降引起的凹陷、裂縫等表觀反應(yīng)是通過(guò)雷達(dá)圖像確認(rèn)地下存在空洞的一個(gè)有利佐證。而現(xiàn)有手段，雷達(dá)圖像和表觀現(xiàn)象并不同步記錄。2、創(chuàng)新使用探地雷達(dá)技術(shù)，

實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的道路空洞檢測(cè)一、概述綜上所述，探地雷達(dá)技術(shù)是解決城市道路塌陷災(zāi)害的必然選擇，但針對(duì)城市道路環(huán)境的復(fù)雜性，在雷達(dá)技術(shù)的具體應(yīng)用方法上還需要?jiǎng)?chuàng)新，既要處理好空洞大小和埋藏深淺矛盾，保證有效性；也要解決道路空洞隱患的綜合處理判斷方法，排除虛警，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性；還要提供操作容易，使用簡(jiǎn)單的設(shè)備以及方便與施工部門銜接的結(jié)論，滿足實(shí)用性要求。2、創(chuàng)新使用探地雷達(dá)技術(shù)，

實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的道路空洞檢測(cè)內(nèi)容提要概述探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)論二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)-二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)交通部公路工程檢測(cè)中心的專項(xiàng)研究報(bào)告[3]指出，道路表面下方3m以內(nèi)是路基載荷分布區(qū)，當(dāng)空洞等病害進(jìn)入這個(gè)深度范圍內(nèi)時(shí)，才會(huì)影響道路結(jié)構(gòu)和受力。因此，除極少數(shù)特別巨大的空洞外，絕大多數(shù)的具有現(xiàn)實(shí)塌陷危險(xiǎn)的空洞，洞頂至道路表面距離均小于3m。這與城市道路塌陷災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的情況普遍一致。創(chuàng)新點(diǎn)1、采用多波段天線陣列滿足道路空洞探測(cè)需求1.1道路空洞的分布特點(diǎn)二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)表1

路面塌陷深度分布表（北京市近三年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)）塌陷深度范圍(m)(0,1)（1,2）(2,3)(3,4)(4,5)(5,6)(6,7)(7,8)(8,12)百分比/%2335136333103累計(jì)百分比/%23587177818487971001.1道路空洞的分布特點(diǎn)二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)表2道路模型的物理與力學(xué)參數(shù)厚度m天然重度kN/m3彈性模量MPa泊松比粘聚力kPa內(nèi)摩擦角抗拉強(qiáng)度kPa瀝青混凝土0.152513000.25500水泥穩(wěn)定碎石0.50258000.25400地基土—1825.50.35201501.1道路空洞的分布特點(diǎn)二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)判斷道路下方既有孔洞發(fā)生塌陷的評(píng)價(jià)指標(biāo)：（1）自重應(yīng)力+交通荷載作用下，按莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)則計(jì)算的洞頂上方的破壞區(qū)或屈服區(qū)貫通至基層底部；（2）標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，基層底部水平應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度，出現(xiàn)拉破壞。1.1道路空洞的分布特點(diǎn)二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)D2H1交通荷載作用下臨界埋深1.75+0.65m時(shí)屈服區(qū)分布二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)D3H1交通荷載作用下臨界埋深2.875+0.65m時(shí)屈服區(qū)分布二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)D3H1交通荷載作用下臨界埋深2.875+0.65m時(shí)屈服區(qū)分布二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)表3

空洞尺寸及塌陷臨界時(shí)頂板厚度和脫空范圍項(xiàng)目空洞尺寸直徑×高度（m）空洞主體臨界埋深（m）臨界空洞頂板厚度（m）路基頂面脫空范圍（m）D2H12×12.41.152.75D3H13×13.551.895.25D4H14×14.782.758.50D5H15×16.03.211.99D3H23×23.41.845.00D3H33×33.171.715.00D3H43×43.091.675.00D5H35×35.63.0211.991.1道路空洞的分布特點(diǎn)二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)綜上所述，道路空洞發(fā)生、演化的結(jié)果十分有利于發(fā)揮探地雷達(dá)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭斩大w積越大，頂板厚度越小，越有利于采用分辨率高的天線清晰地探測(cè)到空洞。1.1道路空洞的分布特點(diǎn)二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)城市道路塌陷防治要預(yù)防為主，這就要求預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)由空洞演變成塌陷災(zāi)害的前期就能發(fā)現(xiàn)它，因此,選擇天線的深度探測(cè)能力與分辨能力時(shí)要留有余量。在我所研制的10余種天線中，我們選擇中心頻率400MHz、270MHz和100MHz單體屏蔽天線構(gòu)成預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)的多波段天線陣。1.2多波段天線陣設(shè)計(jì)滿足空洞探測(cè)深度和分辨能力的要求二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)表4不同頻率天線的分辨率和參考探測(cè)深度天線種類中心頻率縱向分辨率探測(cè)深度主要用途單體屏蔽天線400MHz12.5cm1~5m探測(cè)深度2m以內(nèi)，空洞直徑不小于20cm270MHz18.5cm1~7m探測(cè)深度3m以內(nèi)，空洞直徑不小于30cm100MHz50cm5~20m探測(cè)測(cè)深度15m以內(nèi)，空洞直徑不小于2m1.2多波段天線陣設(shè)計(jì)滿足空洞探測(cè)深度和分辨能力的要求二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)選擇中心頻率400MHz、270MHz和100MHz單體屏蔽天線的原因在于：（1）首先他們都是屏蔽天線，能有效地抑制來(lái)自道路上空人工設(shè)施的干擾，適用于復(fù)雜的城市環(huán)境；（2）400MHz和270MHz天線既有適中的穿透能力又有小空洞分辨能力，二者結(jié)合基本上保證100%預(yù)先探測(cè)到接近塌陷臨界點(diǎn)的空洞，同時(shí)又能探測(cè)到3m以內(nèi)不具塌陷風(fēng)險(xiǎn)的小空洞，以便在日常養(yǎng)護(hù)中及時(shí)消除道路隱患；（3）100MHz天線主要用于發(fā)現(xiàn)潛伏在道路深層、不具現(xiàn)實(shí)威脅的規(guī)模較大的空洞?？梢姡嗖ǘ翁炀€陣既保證了具備塌陷風(fēng)險(xiǎn)空洞的探測(cè)能力，又在分辨率和探測(cè)深度上留足了余量，爭(zhēng)取早期發(fā)現(xiàn)空洞隱患，真正起到預(yù)警作用。1.2多波段天線陣設(shè)計(jì)滿足空洞探測(cè)深度和分辨能力的要求二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)天線陣列具有探測(cè)效率高，數(shù)據(jù)豐富的優(yōu)點(diǎn)，但采用天線陣的方式進(jìn)行探測(cè)，不可避免的要遇到天線振子單元之間的互耦與通道串?dāng)_問(wèn)題，因此需要結(jié)合探測(cè)方式對(duì)天線單元的分布進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。為保證探測(cè)的準(zhǔn)確性，不存在探測(cè)盲區(qū)，天線單元之間的間距應(yīng)盡量小，即在有效的寬度內(nèi)排列更多的單元，但過(guò)小的間距又會(huì)帶來(lái)天線單元之間的耦合和干擾增加，降低系統(tǒng)信噪比。因此需要對(duì)天線單元之間的間距進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行充分的試驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)探測(cè)無(wú)遺漏，全面覆蓋的要求。1.3多波段天線陣設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)寬幅無(wú)縫覆蓋，滿足高效探測(cè)要求二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)探地雷達(dá)天線一般采用VV極化的工作方式進(jìn)行探測(cè)，即收發(fā)天線振子皆垂直于行進(jìn)方向水平放置，易于對(duì)道面以下的管線、電纜等目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。下圖為單個(gè)天線振子的輻射方向圖，左圖為天線在其行進(jìn)方向上，即H面的方向圖；右圖為行進(jìn)垂直方向上，即E面的方向圖。1.3多波段天線陣設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)寬幅無(wú)縫覆蓋，滿足高效探測(cè)要求二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)由天線E面方向圖可以看出，天線向下輻射的能量主要集中在±30°的角度內(nèi)，設(shè)天線單元之間的間距為d，探測(cè)目標(biāo)深度為h，則：實(shí)際天線單元間距應(yīng)小于上式計(jì)算值，而且d必須要大于天線振子長(zhǎng)度，同時(shí)天線間距d又不能過(guò)小，以免引起單元之間的互耦。為保證陣列整體的緊湊和天線陣列所允許的最大寬度，針對(duì)公路病害深度探測(cè)需求，通過(guò)上式進(jìn)行計(jì)算并結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可得到天線單元之間的間距d。1.3多波段天線陣設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)寬幅無(wú)縫覆蓋，滿足高效探測(cè)要求二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)本系統(tǒng)天線陣排列方式如下圖所示，共使用6副天線，中心頻率100MHz、270MHz和400MHz各2副。100MHz天線間距為d3=98.6cm，400MHz天線和270MHz天線間距為d2=47.5cm，400MHz天線間距為d1=40.5cm。行進(jìn)方向d2d1d2d31.3多波段天線陣設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)寬幅無(wú)縫覆蓋，滿足高效探測(cè)要求二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)100MHz天線場(chǎng)覆蓋區(qū)域100MHz天線場(chǎng)覆蓋區(qū)域270MHz天線場(chǎng)覆蓋區(qū)域400MHz天線場(chǎng)覆蓋區(qū)域400MHz天線場(chǎng)覆蓋區(qū)域270MHz天線場(chǎng)覆蓋區(qū)域行進(jìn)方向1.3多波段天線陣設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)寬幅無(wú)縫覆蓋，滿足高效探測(cè)要求二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)天線陣排列及懸掛方式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)1、采用多波段天線陣列滿足道路空洞探測(cè)需求二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)2、實(shí)用化設(shè)計(jì)成就道路災(zāi)害預(yù)警利器創(chuàng)新點(diǎn)2、情景再現(xiàn)功能側(cè)視路況視頻路面高清圖像GPS控制處理中心GIS前視路況視頻DMI信息雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)2、實(shí)用化設(shè)計(jì)成就道路災(zāi)害預(yù)警利器創(chuàng)新點(diǎn)2、情景再現(xiàn)功能二、探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新-車載式道路災(zāi)害預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)2、實(shí)用化設(shè)計(jì)成就