探地雷达技术及其应用讲解.doc

探地雷达技术及其应用 第十研究室 1.前言 地下目标高分辨率无损伤探测技术，在国民经济建设的众多部门和国防现代化建设中都具有极其广阔的应用前景。经过上世纪后半叶几十年的科技发展与进步，国内外科研人员先后提出了多种针对地下目标的探测方法或技术，主要包括：声波或机械波方法（例如人工源地震勘探技术）、直流电法和磁法、电磁波方法等。其中基于超宽带电磁场理论形成的探地雷达技术属于电磁波方法，是近三十年逐步发展起来的高分辨率地下目标探测技术。相比于其它地下目标探测技术，探地雷达具有作业效率高、对地下目标的分辨能力高、能够探测地下金属和非金属目标、探测结果显示直观等优点。目前，探地雷达的应用领域已遍及市政建设、公路铁路、考古、农田、水利、环保、邮电、电力、科学研究、公安和国防等部门。 2.国内外技术概况 国外：上世纪七十年代，??国人Morey（1974）和Young（1977）等分别提出了利用超宽带毫微秒脉冲信号探测地下目标的方法，即探地雷达技术，并先后申报了发明专利。随后，Morey等人成立了美国地球物理勘探公司，即GSSI公司（Geophysical Survey Systems Inc.），致力于工程化产品研制工作，并于八十年代中期率先推出了世界上首套商业化的探地雷达产品，即SIR型探地雷达（SIR：Subsurface Interface Radar）。八十年代末至本世纪初，该公司生产的SIR系列探地雷达产品在世界市场上的占有量一直居于前列。 八十年代中后期，加拿大研究人员Peter Anann在多年使用GSSI公司出产的SIR－8探地雷达产品基础上，研发出Pulse Ekko探地雷达产品，并成立了专门的生产销售公司，即传感器与软件公司或SSI公司（Sensors Software Inc.）。由于该雷达系统结构轻便，对GSSI公司形成了强大的竞争。事实上，九十年代中期之前，在世界各国应用的探地雷达产品基本上都是出自于美国GSSI公司和加拿大SSI公司。根据1994年的统计，在国际市场上，上述两家公司生产的探地雷达产品所占份额约为95%以上。 九十年代中后期，瑞典、意大利、英国、俄罗斯、拉脱维亚等国家也先后推出了各自的探地雷达产品。主要有：RAMAC/GPR（瑞典MALA Geoscience），IDS系列（意大利Ingegneria Dei Sistemi：IDS公司），LOZA系列（俄罗斯科学院IZMIRAN研究所）、Zond系列（拉脱维亚Radar System Inc.），SPRScan（英国ERA Technology）。其中瑞典MALA Geoscience公司的RAMAC/GPR探地雷达产品自本世纪初始，由于其产品性能较好、技术更新换代速度较快、市场营销手段得当，逐渐取代了美国GSSI公司市场占有量第一的位置。 但总体而言，上述国外品牌的探地雷达产品的技术水平基本相当，价格也相近（俄罗斯LOZA、拉脱维亚Zond产品除外，价格较低），根据系统配置的功能不同，单套价格约为50至120万元人民币。据最新资料统计，在国际市场上，目前上述几家探地雷达产品的市场占有量从大到小排列顺序为：RAMAC/GPR系列（瑞典MALA Geoscience）、SIR系列（美国GSSI）、RIS系列（意大利IDS）、Pulse Ekko系列（加拿大SSI）、Zond系列（拉脱维亚Radar Inc）、LOZA系列（俄罗斯科学院IZMIRAN研究所）、SPRScan（英国ERA Technology）等。 国内：上世纪八十年，国内数十个科研院所分别开展了探地雷达及其相关技术研究工作，取得了一些研究成果。但一直持续开展该项技术研究的单位并不多。在上世纪九十年代，国内仅剩下中国电波传播研究所（22所）、西安交通大学、航天部25所、中科院长春地理所等，其中后两家单位也于九十年代中期终止了对探地雷达技术研究。中国电波传播研究所推出了LTD系列探地雷达产品。进入2000年以后，随着国内经济的逐渐增长，国内一些高校和研究所又掀起了对探地雷达技术研究的热潮。 中科院电子所于上世纪八十年代曾经开展过探地雷达技术研究，是国内最早从事探地雷达技术研究的单位之一。但由于种种原因中断了该技术的研究。本世纪初，随着我国经济的强劲发展，时任中科院电子所所长的阴和俊等领导认识到探地雷达在我国国民经济建设和将要开展的深空科学探测研究中的重要性，于2003年分别以引进“百人计划”人员等形式组建了一支年轻的研究队伍，对探地雷达的核心技术开展攻关研究。随后，在电子所阴和俊所长、吴一戎所长等领导的持续支持下，这支研究队伍目前已壮大到70余人（其中职工40余人，研究生30余人）。在攻克探地雷达关键技术基础上，分别研制出了系列化的探地雷达产品样机，并将该项技术推广应用到我国探月二期工