[发明专利]基于极化混沌雷达的地下非金属管线检测装置及方法

说明书

本发明涉及地下非金属管线探测技术领域，具体为一种基于极化混沌雷达的地下非金属管线的高灵敏探测技术。本发明解决了现有探地雷达对非金属管线探测率灵敏度低的问题。一种基于极化混沌雷达的地下非金属管线检测装置，包括混沌信号产生装置、功分器、放大器、极化切换装置、宽带极化发射/接收天线、可调电延迟线、信号采集装置、信号处理装置、极化识别通道以及显示装置。本发明适用于对地下中、浅层非金属弱目标探测领域。

技术领域

本发明涉及地下非金属管线探测技术领域，具体为一种基于极化混沌雷达的地下非金属管线的高灵敏探测技术。

背景技术

随着城市化建设和发展，地下管线的种类和数量迅速增多，各种管线重叠交错。然而，受地线管线资料错、漏和偏差较大等原因的影响，造成对地下管线分布情况误判，进而导致在施工过程中事故频发。因此，地下管线探测成为城市地下工程建设中必不可少的环节。

已有多种物探法可以用来探测地下管线。然而，传统的管线探测方法（如：声波法、标识法和高精度磁测法等）抗干扰能力差，适用范围有限。且传统的管线探测方法在对管线探测时需要已知管线类型。当城市地下管线情况未知时，无法直接准确判断应该采用上述哪种方法最为有效，需要进行各种方法尝试。

探地雷达是根据电磁波在地下传播过程中遇到介质的电性质和几何形态不同时会发生反射的原理进行管线探测的。相比于传统物探方法，探地雷达最显著的优势在于：可以在不破坏地表结构的情况下获取地下未知区域的管线信息。此外，探地雷达还具有适用范围广、快速灵活、定位准确等优点。

依据探测信号的不同探地雷达主要分为：脉冲体制探地雷达、线性调频体制探地雷达和调频步进体制探地雷达。利用上述三种体制探地雷达可以实现对地下金属管线的高灵敏探测，原因是金属管线的介电常数与周围环境的介电常数差异明显，回波信号强。然而，探地雷达对于非金属管线探测灵敏度低，因为非金属管线与周围环境的介电常数差异较小，回波信号微弱，微弱的回波信号被干扰信号所淹没。虽然通过采用空域抗干扰和频域抗干扰法等一些方法能够提高探地雷达抗干扰性能，但系统信噪比仍然较低，不足以提取微弱的目标回波信号，仍然不能实现对非金属管线的高灵敏探测。

目前非金属材质的管线具有抗污染性强、不易腐蚀、造价低、安装方便等方面的优点，地下管线不断由大量使用金属材质逐步向非金属材质过渡，并有取而代之的趋势。因此，发展一种能实现地下非金属管线高灵敏探测的探地雷达技术已迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于极化混沌雷达的地下非金属管线检测装置及其定位方法，以解决现有技术中非金属埋设物探测灵敏度低的问题。

为实现上述目的，本发明所述基于极化混沌雷达的地下非金属管线检测装置是采用以下技术方案实现的：

一种基于极化混沌雷达的地下非金属管线检测装置，包括混沌信号产生装置以及连接在混沌信号产生装置信号输出端的功分器；所述混沌信号产生装置是宽带混沌电路；所述混沌信号产生装置产生的宽带混沌电信号通过功分器分为探测信号和参考信号；功分器设有用于输出探测信号的第一输出端口和用于输出参考信号的第二输出端口；功分器的第一输出端口顺次连接有第一放大器和极化切换装置，极化切换装置的信号输出端连接有用于将探测信号发射至地下的宽带垂直极化发射天线和/或宽带水平极化发射天线；发射至地下的探测信号在非金属管线处会发生反射形成反射信号；功分器的第二输出端口顺次连接有可调电延迟线以及信号采集装置；还包括用于采集反射信号的宽带垂直极化接收天线和宽带水平极化接收天线；所述宽带垂直极化接收天线和宽带水平极化接收天线的信号输出端分别通过第二放大器和第三放大器与信号采集装置的信号输入端相连接；信号采集装置的信号输出端连接有信号处理装置，信号处理装置通过相互并列的垂直发射垂直接收信号识别通道、垂直发射水平接收信号识别通道、水平发射水平接收信号识别通道、水平发射垂直接收信号识别通道共同连接有显示装置。