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車載探地雷達系統的開發及其應用 版權信息
- ISBN：9787030606914
- 條形碼：9787030606914 ; 978-7-03-060691-4
- 裝幀：暫無
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
車載探地雷達系統的開發及其應用 本書特色
由于現有可用于路面探測的探地雷達系統還不能完全滿足高速探測的要求，《車載探地雷達系統的開發及其應用》作者開發的一套車載高速、雙通道、超寬帶的探地雷達系統，可實現路面及路基信息的快速、準確獲取，從而掌握公路的質量、生命周期狀況。《車載探地雷達系統的開發及其應用》描述探地雷達系統的總體設計和系統架構、基于階躍恢復二極管的脈沖電路板設計原理、數據傳輸與存儲中的瓶頸問題及問題解決的途徑、超寬帶探地雷達天線知識、雷達數據處理軟件開發問題、探地雷達系統的實驗及雷達數據的處理。
車載探地雷達系統的開發及其應用 內容簡介
隨著高速公路的快速發展，道路質量檢測任務日益加重，如何在不損壞路面結構和不影響車輛正常行駛速度的前提下，快速、準確獲取路面及路下信息，從而掌握公路的質量和生命周期狀況顯得尤為重要。目前，國內外的道路探測探地雷達儀器設備存在一些缺陷，比如脈沖波形輻射功率低、信號采樣率較低，笨重的機械結構，在地面耦合天線測量時要求天線必須安裝在靠近檢測面等，這些不利因素都大大地限制了GPR系統的掃描探測速度，導致探測效率低。本書系統闡述了一套車載高速、雙通道、超寬帶(UWB)探地雷達系統，包括：UWB脈沖發生器的設計與開發，數據采集系統的設計與開發，超寬帶雷達天線系統的研究與開發，數據處理與識別軟件等方面的內容。
車載探地雷達系統的開發及其應用 目錄
目錄第1章 緒論 11.1 研究背景 11.2 國內外研究現狀 21.2.1 探地雷達技術設備的研究現狀 21.2.2 探地雷達公路質量檢測的研究現狀 41.2.3 問題與不足 51.3 本書研究內容 6第2章 探地雷達系統設計基礎 82.1 探地雷達電磁學理論 82.1.1 麥克斯韋方程 82.1.2 電磁波波動性 92.1.3 電磁波的反射與折射 102.2 探地雷達系統結構及分類 122.2.1 探地雷達原理 122.2.2 探地雷達系統結構 132.2.3 探地雷達系統分類 142.3 高速公路路面結構 152.3.1 柔性路面 152.3.2 剛性路面 162.3.3 復合路面 182.4 探地雷達系統總體設計 182.4.1 問題分析 182.4.2 探地雷達系統架構設計 20第3章 超寬帶脈沖信號發生器的設計與實現 223.1 超寬帶技術 223.1.1 超寬帶信號 223.1.2 超寬帶探地雷達系統的特性 233.2 超寬帶脈沖的生成原理 243.2.1 超寬帶脈沖生成原理 243.2.2 階躍恢復二極管工作原理 253.3 導致脈沖畸變的因素分析 273.3.1 阻抗不匹配 273.3.2 紋波的產生 283.3.3 工作頻率限制和脈沖振幅衰減 283.4 超寬帶脈沖電路的設計 293.4.1 脈沖振幅轉換器設計 303.4.2 高斯脈沖發生器設計 313.4.3 脈沖整形濾波器設計 313.5 印制電路板布局設計 333.5.1 基板的選定 333.5.2 電路板布局設計 33第4章 信號采集與存儲系統的設計與實現 364.1 信號采樣理論 364.1.1 奈奎斯特采樣定理 364.1.2 等效采樣 374.1.3 實時采樣 374.2 數據傳輸與存儲的瓶頸問題 384.3 問題解決方案 404.3.1 雷達反射信號采集設計 404.3.2 頭文件數據采集設計 434.3.3 多線程并行技術 444.3.4 臨界區控制及隊列結構 454.3.5 數據結構和存儲格式 474.4 數據采集控制系統設計 504.4.1 按鍵控制模式 514.4.2 采集次數控制模式 524.4.3 采集時間控制模式 554.5 數據采集子系統的程序開發 564.5.1 MATLAB環境 574.5.2 LabVIEW環境 584.6 采集數據文件量級估算 62第5章 信號發射與采集系統的控制與設計 635.1 雷達天線的設計類別 635.1.1 超寬帶天線定義與分類 635.1.2 喇叭天線 655.1.3 Vivaldi天線 665.1.4 蝶形天線 675.2 微波電路參數分析 685.2.1 S11參數的對比分析 685.2.2 VSWR參數的對比分析 705.3 FPGA系統同步控制設計 725.3.1 雷達系統信號時序分析 725.3.2 雙通道同步設計 735.3.3 高速數字化儀同步設計 755.4 雷達系統整合設計 76第6章 車載探地雷達數據處理軟件的開發 796.1 系統需求分析 806.1.1 系統用戶分析 806.1.2 功能需求分析 806.1.3 系統性能需求分析 816.1.4 用戶界面需求分析 826.2 GIMAGE系統的總體設計 826.2.1 設計理念及開發平臺 826.2.2 GIMAGE數據結構設計 836.2.3 GIMAGE功能結構設計 846.2.4 GIMAGE數據處理框架設計 856.2.5 用戶界面設計 86第7章 車載探地雷達系統的應用實驗 887.1 探地雷達系統室內測試實驗 887.1.1 實驗方案及參數選取 887.1.2 數據采集 917.2 室內實驗數據處理 917.2.1 反射信號的雙曲線特征 917.2.2 噪聲來源分析 927.2.3 實驗數據處理步驟 937.2.4 介質介電常數的計算 1047.3 正演模擬對比實驗 1067.3.1 正演模擬方法 1067.3.2 正演模型的建立與數值模擬 1077.3.3 正演模擬數據的處理 1107.3.4 實驗結果對比分析 1117.4 室外道路檢測實驗 1137.4.1 實驗方案設計 1137.4.2 實驗參數選取 1137.4.3 數據采集 1147.5 室外實驗數據處理與結果分析 1147.5.1 室外實驗數據處理 1147.5.2 實驗結果分析 117參考文獻 120附錄I GPR屬性數據文件結構 125附錄II GIMAGE軟件的數據文件結構 127編后記
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車載探地雷達系統的開發及其應用 作者簡介
許獻磊，男，1982年生，河南南陽市人，博士，中國礦業大學（北京）副研究員。2006年本科畢業于解放軍信息工程大學，2009年碩士研究生畢業于中國礦業大學（北京），2013年博士研究生畢業于中國礦業大學（北京）（其中2010.10～2012.9在美國佛蒙特大學聯合培養），2015年6月于中國礦業大學（北京）地質資源與地質工程博士后流動站出站并留校工作。目前主要從事探地雷達儀器開發和研制、城市道路地下病害檢測和識別、礦井災害源超深探測等應用研究。主持或參與了“十三五”國家重點研發計劃、國家重大儀器設備開發專項、自然基金儀器專項、國家自然科學青年基金、中國博士后科學基金等項目。以第一作者或通訊作者在Journal of Applied Geophysics、Microelectronics Journal等期刊發表學術論文30余篇，授權國家發明專利13項，出版專著1部，獲國家科技發明二等獎1項（排名第3），中國專利金獎1項（排名第2），省部級科技進步一等獎1項（排名第2）、二等獎3項、三等獎1項，獲2016年度全國煤炭青年科學技術獎。擔任Advances in Mechanical Engineering、Environmental Earth Sciences、International Journal of Coal Science & Technology等期刊的審稿人。
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