基于探地雷达的道路层厚检测算法研究.pdf

摘要

改革开放以来，我国的经济快速发展，道路规模也以可观的速度增加，但

是随之而来的是道路路面灾害发生的逐年增多。道路厚度作为道路施工的重要

指标，对于道路路面质量起到了决定性的作用，因此对于道路路面厚度的检测

是十分重要的。当前，我国对于道路层厚检测往往采用钻芯法、挖坑法等人工

检测方法，这些方法对路面造成了极大破坏，通过间隔采样测量也不具备代表

性，效率低下。近年来，探地雷达作为一种高效的浅地表探测仪器得到了广泛

关注，它不仅速度快、精度高而且无破坏性，已经成为未来道路检测的重要方

法。本文从探地雷达硬件设备和数据处理算法两个方面详细介绍了利用探地雷

达对道路层厚进行检测的方法。

探地雷达硬件设备是课题研究的前提和基础。探地雷达信息采集板是探地

雷达的核心部件，会直接决定探地雷达能否正常工作。本文利用FPGA作为主

控芯片配合AD9852、AD7665、W5300等芯片及相应电路，完成了探地雷达信

息采集板上的收发触发控制、数据采集和数据通信等功能，成功开发出功能完

善的探地雷达信息采集板。探地雷达信息采集板作为数据采集平台的重要组成

部分，为课题的研究提供了可靠的数据保障。

探地雷达数据处理是本文研究的另一个重要内容。本文利用探地雷达对道

路层厚进行检测，利用了道路结构的相对稳定性和连续性，将这一特点与层位

追踪技术结合，能够快速、准确的检测道路层厚。首先，通过去直流分量、自

动增益、反褶积和中值滤波等方法，对采集的探地雷达数据进行修正和处理，

能够使地下道路的层位更加清晰，容易识别。本文采用基于相关的层位追踪算

法，分析了其不足之处，并提出了利用图像边缘检测中的Canny算法对其进行

改进。经过实验验证表明，将本文开发的探地雷达设备和提出的层位追踪算法

用于道路层厚检测，其检测结果与实际“钻芯取样”结果误差小于3%，满足探

地雷达道路层厚检测要求，本文提出的方法能够有效、快速、准确、无损的进

行道路厚度检测。

关键词：探地雷达；FPGA；层位追踪；道路层厚检测

Abstract

Sincereformanddevelopment,Chinaseconomyhasdevelopedrapidly,and

theroadscalehasalsoincreasedatanappreciablespeed,buttheoccurrenceofroad

pavementdisastersisincreasingyearbyyear.Roadthickness,asanimportant

indicatorofroadconstruction,playsadecisiveroleinthequalityofroad,soitis

veryimportanttodetectthethicknessoftheroad.Atpresent,InChina,artificial

detectionmethods,suchasdrillingcoremethodandexcavationmethod,areoften

usedforroadthicknessdetection.Thesemethodshavecausedgreatdamagetothe

pavement,andarenotrepresentativeandinefficientthroughintervalsampling

measurement.Inrecentyears,groundpenetratingradar(GPR),asanefficient

shallowsurfacedetectioninstrument,hasbeenwidelyconcerned.Itisnotonlyfas