低频地质雷达屏蔽天线开发及在地下空间工程探测应用

作者：许献磊; 张朝阳; 彭苏萍^*; 陈令洲; 张迪

来源：矿业安全与环保, 2022, 49(04): 140-149.

DOI：10.19835/j.issn.1008-4495.2022.04.019

• 地质雷达
• 超深探测
• 天线开发
• 屏蔽装置
• FPGA实时处理

地质雷达技术已经广泛应用于地质结构及安全隐患探测中，受限于复杂地质条件，常规地质雷达探测天线系统存在探测深度浅、深部探测精度降低等缺陷，且难以实现实时处理功能。开发了一种低频地质雷达屏蔽天线系统，与常规地质雷达天线系统相比，该系统有2个优势：(1)通过低频屏蔽及阻抗匹配设计，增强了天线的聚焦和辐射特性，可有效屏蔽环境干扰信号，提高数据的信噪比；(2)构建了基于FPGA的数据实时处理框架，应用于可编程芯片上，系统开发实现了数据内插、去噪、增益等处理算法的集成，实现了数据的实时处理。试验结果表明：该低频地质雷达天线系统在城市环境下其探测深度可达30 m,基于FPGA的处理模块实现了数据的实时处理，同时数字图像实时处理算法将图像信息熵、平均梯度等相对常规数据的处理平均提升分别为13.72%、12.44%。

• 单位
  中国矿业大学（北京）; 煤炭资源与安全开采国家重点实验室