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基于探地雷达的路面厚度自动检测方法研究
摘要
路面的厚度是决定道路使用寿命的重要因素之一，因此建立一种准确、高效的路面厚度自动检测方法具有重要意义。本文基于探地雷达技术，提出了一种路面厚度自动检测方法。首先，对探地雷达数据进行预处理和滤波处理；然后，采用信号处理方法提取出路面上不同层次的反射波，通过反演模型得到路面厚度信息。实验结果表明，该方法具有较高的准确度和稳定性，可以有效地提高路面维护的效率和质量。
关键词：探地雷达；路面厚度；自动检测；信号处理；反演模型
Abstract
Thethicknessofthepavementisoneoftheimportantfactorsthatdeterminetheservicelifeoftheroad.Therefore,itisofgreatsignificancetoestablishanaccurateandefficientautomaticdetectionmethodforpavementthickness.Basedonthegroundpenetratingradar(GPR)technology,thispaperproposesanautomaticdetectionmethodforpavementthickness.Firstly,thedataofGPRispreprocessedandfiltered,andthenthereflectionwavesatdifferentlevelsonthepavementareextractedbysignalprocessingmethods.Thethicknessinformationofthepavementisobtainedthroughinversionmodel.Experimentalresultsshowthattheproposedmethodhashighaccuracyandstability,andcaneffectivelyimprovetheefficiencyandqualityofroadmaintenance.
Keywords:Groundpenetratingradar;pavementthickness;automaticdetection;signalprocessing;inversionmodel
一、引言
随着城市化和交通网络的不断发展，道路的使用寿命已成为人们关注的重要问题。路面厚度是决定道路使用寿命的重要因素之一，因此建立一种准确、高效的路面厚度自动检测方法具有重要意义。
传统的路面厚度检测方法主要是使用钻孔等人工力量进行测量。但是这种方法效率低、精度不高、工作强度大、成本高昂。近年来，随着探地雷达技术的成熟，探地雷达逐渐应用于道路维护领域。探地雷达可以在不破坏路面的情况下对路面进行检测，具有非接触式、高效率、高精度等优点。
针对探地雷达技术在路面厚度检测中的应用，本文提出了一种路面厚度自动检测方法。该方法通过预处理和信号处理方法对探地雷达数据进行处理，得到路面上不同层次的反射波，并根据反演模型基于信号强度和时延信息得到路面厚度信息。
二、探地雷达原理与数据处理
探地雷达是一种利用雷达原理检测地下物质的无损检测技术。其工作原理是向地下发射电磁波，在遇到介质界面时会发生反射、折射、透射等多种现象，通过接收这些信号可以得到地下的结构信息。
探地雷达获取到的数据包括两个方向：时间域和频率域。时间域数据反映了信号的强度和时延信息，频率域数据反映了信号的频率和相位信息。在路面厚度检测中，时间域数据比较重要，本文主要针对时间域数据进行处理。
（一）预处理
为了得到准确的路面厚度信息，首先需要对探地雷达数据进行预处理，包括去除多径效应、去除环境噪声等。
多径效应是探地雷达工作过程中遇到的一个普遍问题。当雷达发射的电磁波遇到地下物质边界时，会出现多次反射，导致信号长时间存在，使得检测结果产生误差。为了解决这个问题，通常采用滤波方法进行去除。本文采用脉冲压缩滤波器进行多径效应去除。该滤波器能够对信号进行调制和解调，有效地去除多径效应。
除了多径效应，环境噪声也是探地雷达数据处理的一个难点。环境噪声包括天气噪声、交通噪声、人工干扰等，这些因素会影响到探地雷达信号的质量。为了去除这些噪声，本文采用平滑滤波器进行环境噪声去除。该滤波器通过对信号进行平均处理，将噪声信号平滑掉，使得信号更加稳定和清晰。
（二）信号处理
预处理后的探地雷达数据会得到一组时间域数据，该数据包含路面上不同层次的反射波。为了提取出路面厚度信息，需要对这些反射波进行处理。
信号处理是提取反射波信息的关键步骤。信号处理过程中，本文采用小波变换对数据进行处理，首先对数据进行分解，将不同层次的反射波单独分离出来，