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GSSI的“超疊加”HyperStacking技術(shù)有效性測評

來源:歐美大地儀器設(shè)備中國有限公司   2025年03月30日 19:16  

HyperStacking

超疊加技術(shù)


HyperStacking(超疊加技術(shù))是GSSI公司在其實時采樣(RTS)技術(shù)基礎(chǔ)上為探地雷達領(lǐng)域開發(fā)的一項創(chuàng)新技術(shù),其核心在于通過多掃描信號疊加處理提升探測性能,主要應(yīng)用于市政工程管線探測、淺層地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域。


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該技術(shù)最早于2019年隨200MHz數(shù)字化天線系統(tǒng)推出,2024年進一步應(yīng)用于UtilityScan HS系列設(shè)備中,成為GSSI新一代探地雷達的標志性技術(shù)。


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核心技術(shù)點解析


1.多掃描信號疊加處理

超疊加技術(shù)(HyperStacking)通過實時平均疊加多個獨立掃描結(jié)果,有效降低隨機噪聲干擾,提升信噪比。

這種處理方法能讓微弱信號得以增強,同時保留有效反射波特征。


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2.射頻噪聲抑制機制

采用算法對環(huán)境中50/60Hz等工頻干擾進行智能過濾,在復(fù)雜電磁環(huán)境下仍能保持數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。


3.深度分辨率優(yōu)化

與傳統(tǒng)天線相比,HyperStacking實現(xiàn)了更大的穿透深度和更高的縱向分辨率。測試數(shù)據(jù)顯示其對非金屬管線的識別能力提升顯著。


4.實時處理架構(gòu)

在保持傳統(tǒng)RTS技術(shù)測量速度的同時,通過硬件加速實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)疊加處理,避免后期處理帶來的時效損耗。


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實際案例評測


實驗?zāi)康模候炞C以下兩種技術(shù)應(yīng)用于雷達數(shù)據(jù)的對比


ETS 等效時間采樣:一次掃描采集一個數(shù)據(jù)樣本。

ETS采樣優(yōu)點(低成本,數(shù)據(jù)采集可以用音頻波段電子設(shè)備完成)缺點(如果時機不,會產(chǎn)生抖動,噪聲)


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HS 超疊加技術(shù):實時采樣(RTS)的一種,一次掃描采集多個數(shù)據(jù)樣本。

RTS采樣優(yōu)點(可以在一次 ETS 掃描的時間內(nèi)將多個掃描平均到一起)缺點(成本、功率……)而超疊加技術(shù)(HyperStacking)只需要幾個發(fā)射周期,即可完成相同保真度的GPR掃描,然后將這些掃描結(jié)果“疊加”(求平均)在一起,所需的時間僅為 ETS 一次掃描的時間。


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注:圖中綠色標線為理論上可以達到的最佳值


HS與RTS有什么不同


RTS已經(jīng)存在了幾十年。由于采用了抖動融合技術(shù),因此不會產(chǎn)生自感應(yīng)噪聲或自干擾。即人字形(摩爾紋)自感應(yīng)帶寬現(xiàn)在可以在很高的 PRF 下運行,而且仍然符合標準。

HS 是 RTS 的一個子類,其中包含抖動融合技術(shù)擴展能量,以充分利用 FCC 限制。


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測試方法:在同一測線上,使用相同的推車,使用相同的頻率(400MHz),以相同的處理過程在低/高電導(dǎo)率土壤,以及高噪聲環(huán)境下分別從ETS和HS系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)。



低電導(dǎo)率土壤掃描對比


淺層深度(高分辨率)高電導(dǎo)率土壤掃描對比


高噪聲環(huán)境(信號塔附近)掃描對比



實驗結(jié)論:

1.低流失土壤環(huán)境下HS的穿透深度明顯高于ETS系統(tǒng)。HS可以將弱目標反射可以從噪聲中分離出來。

2.高流失土壤環(huán)境下HS的性能與ETS大致相同。

3.強干擾環(huán)境下(廣播、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等)兩者盡沒,需進行更多隨機化和平均化采樣。


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HS與ETS的對比分析




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應(yīng)用價值與發(fā)展前景


超疊加(HyperStacking)技術(shù)已經(jīng)成功在全球數(shù)千套GSSI設(shè)備中得到了驗證,代表了GSSI未來的技術(shù)趨勢,在隧道檢測、地下病害探測等領(lǐng)域展現(xiàn)了不俗的優(yōu)勢。

未來超疊加(HyperStacking)技術(shù)會應(yīng)用于更多頻率種類的天線,代表著探地雷達向智能化、精細化發(fā)展的方向。



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