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车载探地雷达系统的开发及其应用 版权信息
- ISBN：9787030606914
- 条形码：9787030606914 ; 978-7-03-060691-4
- 装帧：暂无
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
车载探地雷达系统的开发及其应用 本书特色
由于现有可用于路面探测的探地雷达系统还不能完全满足高速探测的要求，《车载探地雷达系统的开发及其应用》作者开发的一套车载高速、双通道、超宽带的探地雷达系统，可实现路面及路基信息的快速、准确获取，从而掌握公路的质量、生命周期状况。《车载探地雷达系统的开发及其应用》描述探地雷达系统的总体设计和系统架构、基于阶跃恢复二极管的脉冲电路板设计原理、数据传输与存储中的瓶颈问题及问题解决的途径、超宽带探地雷达天线知识、雷达数据处理软件开发问题、探地雷达系统的实验及雷达数据的处理。
车载探地雷达系统的开发及其应用 内容简介
随着高速公路的快速发展，道路质量检测任务日益加重，如何在不损坏路面结构和不影响车辆正常行驶速度的前提下，快速、准确获取路面及路下信息，从而掌握公路的质量和生命周期状况显得尤为重要。目前，国内外的道路探测探地雷达仪器设备存在一些缺陷，比如脉冲波形辐射功率低、信号采样率较低，笨重的机械结构，在地面耦合天线测量时要求天线必须安装在靠近检测面等，这些不利因素都大大地限制了GPR系统的扫描探测速度，导致探测效率低。本书系统阐述了一套车载高速、双通道、超宽带(UWB)探地雷达系统，包括：UWB脉冲发生器的设计与开发，数据采集系统的设计与开发，超宽带雷达天线系统的研究与开发，数据处理与识别软件等方面的内容。
车载探地雷达系统的开发及其应用 目录
目录第1章 绪论 11.1 研究背景 11.2 国内外研究现状 21.2.1 探地雷达技术设备的研究现状 21.2.2 探地雷达公路质量检测的研究现状 41.2.3 问题与不足 51.3 本书研究内容 6第2章 探地雷达系统设计基础 82.1 探地雷达电磁学理论 82.1.1 麦克斯韦方程 82.1.2 电磁波波动性 92.1.3 电磁波的反射与折射 102.2 探地雷达系统结构及分类 122.2.1 探地雷达原理 122.2.2 探地雷达系统结构 132.2.3 探地雷达系统分类 142.3 高速公路路面结构 152.3.1 柔性路面 152.3.2 刚性路面 162.3.3 复合路面 182.4 探地雷达系统总体设计 182.4.1 问题分析 182.4.2 探地雷达系统架构设计 20第3章 超宽带脉冲信号发生器的设计与实现 223.1 超宽带技术 223.1.1 超宽带信号 223.1.2 超宽带探地雷达系统的特性 233.2 超宽带脉冲的生成原理 243.2.1 超宽带脉冲生成原理 243.2.2 阶跃恢复二极管工作原理 253.3 导致脉冲畸变的因素分析 273.3.1 阻抗不匹配 273.3.2 纹波的产生 283.3.3 工作频率限制和脉冲振幅衰减 283.4 超宽带脉冲电路的设计 293.4.1 脉冲振幅转换器设计 303.4.2 高斯脉冲发生器设计 313.4.3 脉冲整形滤波器设计 313.5 印制电路板布局设计 333.5.1 基板的选定 333.5.2 电路板布局设计 33第4章 信号采集与存储系统的设计与实现 364.1 信号采样理论 364.1.1 奈奎斯特采样定理 364.1.2 等效采样 374.1.3 实时采样 374.2 数据传输与存储的瓶颈问题 384.3 问题解决方案 404.3.1 雷达反射信号采集设计 404.3.2 头文件数据采集设计 434.3.3 多线程并行技术 444.3.4 临界区控制及队列结构 454.3.5 数据结构和存储格式 474.4 数据采集控制系统设计 504.4.1 按键控制模式 514.4.2 采集次数控制模式 524.4.3 采集时间控制模式 554.5 数据采集子系统的程序开发 564.5.1 MATLAB环境 574.5.2 LabVIEW环境 584.6 采集数据文件量级估算 62第5章 信号发射与采集系统的控制与设计 635.1 雷达天线的设计类别 635.1.1 超宽带天线定义与分类 635.1.2 喇叭天线 655.1.3 Vivaldi天线 665.1.4 蝶形天线 675.2 微波电路参数分析 685.2.1 S11参数的对比分析 685.2.2 VSWR参数的对比分析 705.3 FPGA系统同步控制设计 725.3.1 雷达系统信号时序分析 725.3.2 双通道同步设计 735.3.3 高速数字化仪同步设计 755.4 雷达系统整合设计 76第6章 车载探地雷达数据处理软件的开发 796.1 系统需求分析 806.1.1 系统用户分析 806.1.2 功能需求分析 806.1.3 系统性能需求分析 816.1.4 用户界面需求分析 826.2 GIMAGE系统的总体设计 826.2.1 设计理念及开发平台 826.2.2 GIMAGE数据结构设计 836.2.3 GIMAGE功能结构设计 846.2.4 GIMAGE数据处理框架设计 856.2.5 用户界面设计 86第7章 车载探地雷达系统的应用实验 887.1 探地雷达系统室内测试实验 887.1.1 实验方案及参数选取 887.1.2 数据采集 917.2 室内实验数据处理 917.2.1 反射信号的双曲线特征 917.2.2 噪声来源分析 927.2.3 实验数据处理步骤 937.2.4 介质介电常数的计算 1047.3 正演模拟对比实验 1067.3.1 正演模拟方法 1067.3.2 正演模型的建立与数值模拟 1077.3.3 正演模拟数据的处理 1107.3.4 实验结果对比分析 1117.4 室外道路检测实验 1137.4.1 实验方案设计 1137.4.2 实验参数选取 1137.4.3 数据采集 1147.5 室外实验数据处理与结果分析 1147.5.1 室外实验数据处理 1147.5.2 实验结果分析 117参考文献 120附录I GPR属性数据文件结构 125附录II GIMAGE软件的数据文件结构 127编后记
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车载探地雷达系统的开发及其应用 作者简介
许献磊，男，1982年生，河南南阳市人，博士，中国矿业大学（北京）副研究员。2006年本科毕业于解放军信息工程大学，2009年硕士研究生毕业于中国矿业大学（北京），2013年博士研究生毕业于中国矿业大学（北京）（其中2010.10～2012.9在美国佛蒙特大学联合培养），2015年6月于中国矿业大学（北京）地质资源与地质工程博士后流动站出站并留校工作。目前主要从事探地雷达仪器开发和研制、城市道路地下病害检测和识别、矿井灾害源超深探测等应用研究。主持或参与了“十三五”国家重点研发计划、国家重大仪器设备开发专项、自然基金仪器专项、国家自然科学青年基金、中国博士后科学基金等项目。以第一作者或通讯作者在Journal of Applied Geophysics、Microelectronics Journal等期刊发表学术论文30余篇，授权国家发明专利13项，出版专著1部，获国家科技发明二等奖1项（排名第3），中国专利金奖1项（排名第2），省部级科技进步一等奖1项（排名第2）、二等奖3项、三等奖1项，获2016年度全国煤炭青年科学技术奖。担任Advances in Mechanical Engineering、Environmental Earth Sciences、International Journal of Coal Science & Technology等期刊的审稿人。
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