09基于FPV头追模组的管道“灵境”系统设计与实现.pdf

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1、长时间、高度集中CCTV视频标定缺陷点反复观看内业人员少视频抖动假如，CCTV采集与内业标定能一起做？图像传输+头部姿态检测+CCTV云台摄像头随心而动CCTV云台云台 CCTV发射端发射端 CCTV接收端接收端 头部姿态检测头部姿态检测GeoSLAM多平台移动扫描仪点云、红外、景深、色彩，四种成像方式 基于双目基于双目TOF的隧道与管道三维重建的隧道与管道三维重建目前正应用目前正应用Lidar进行厘米级管网建模进行厘米级管网建模地下20米，供热管廊内衬检测基础设施老化是必然的！及时的检测是有效的！管道周边检测可以解决大部分管道周边检测可以解决大部分的路面塌陷问题，相较于地面的路面塌陷问题，相

2、较于地面雷达探测城市地下空洞，其投雷达探测城市地下空洞，其投入产出比更高入产出比更高高频电磁波对管道内损伤进行探测，高频电磁波对管道内损伤进行探测，如钢筋腐蚀形变等如钢筋腐蚀形变等探测深度仅受钻孔深度限制6层PCB工艺，接收机+主控一体化设计boost升压+脉冲源一体化设计入射波第二层第二层第一层第一层第三层第三层散射散射发射波反射系数：11iRiiii透射系数：1i2iii点源散射电磁波在地层中传播速度约为1108m/s无损检测，且效率高fv探地雷达的垂向最小分辨距离4x电磁波在同一介质中，传播速度 v 一定探地雷达测距方程RSTReLLLRSGPP401104322)4(在电磁波传播层面，

3、探测距离与探测精度成反比在保证探测精度探测精度同时，如何提高探地雷达探测深度探测深度，是目前探地雷达技术发展的关键难点。1）加大脉冲发射功率；2）提高天线发射效率；3）提高接收机灵敏度和采集系统的动态范围；4）改变探测形式，以定向随钻方式，将探地雷达送入地下。式（1）式（2）式（3）脉冲源产生一定频率和幅度的交流信号作为输入信号，通过发射天线将其转换成电磁波并辐射出去大幅度脉冲信号源，可提高探地雷达探测深度和测量仪器的动态范围；皮秒量级脉冲信号源，可提高探测分辨率和测量精度指标。利用三极管的雪崩击穿特性，设计高幅值脉冲源；利用电容充放电速度设计ps级脉冲。1GHz，vivaldi天线1ns，1

4、10v脉冲源电容放电速度99.01lnCRt雪崩击穿后电流增大速度5ns、110V脉冲源boost升压、脉冲源集成化真双极性脉冲源、PP峰值翻倍借助西安交通大学与西安恒达微波测试环境图1 分布式电阻加载多枝节天线图4 Vivaldi天线图2 终端加载半椭圆天线针对不同应用场景，进行天线定制化设计图3 分布加载棒状天线复刻高频波形，直采更简单，但成本过高假设重绘400MHz（脉宽2.5ns）电磁波回波，理论上在波形上取样点越多，波形重绘的精度越高。取10个点，即每0.25ns取样一次，ADC的采样率达到4GSa/s，单片芯片达到惊人的1800$，一台多通道雷达至少8片ADC实时采样方案是在雷达回

5、波信号的一个完整周期内，按照固定的时间间隔T对输入信号进行采样。时域脉冲步进采样原理取样变换前信号取样变换后信号步进取样脉冲探地雷达回波信号是周期信号！用时间换精度！顺序等效采样的原理是利用信号的周期性，在信号的每个周期进行一次采样，采集多个周期后将得到的数据重构，即可还原出原信号波形。公司公司型号型号延时范围延时范围步进精度步进精度ADIHMC856100ps3psMicrochipSY898XX5ns或10ns5ps或10psMaximDS1020-2564ns250psON SemiconductorMC100EP19510ns10ps1sft参数顺序等效采样并行等效采样接收机采样频率5

6、00kHz100MHz单次脉冲采样点数16最大数据扫描速率500道/秒29942994道道/秒秒最大数据产生速率8Mbps48Mbps延时电路最大延时60ns9.96nsFPGA并行等效采样技术 在高速运动情况下复现厘米级精度数据小型化单通道GPR系统框图时变增益原理示意图小型化单通道探地雷达主控+接收机设计随时间变化的前端增益，对接收信号中的大信号进行衰减，对小信号进行放大，增大整个接收机系统动态范围的效果。介质对电磁波产生损耗，理论上，回波电压幅值递减（删除）时变增益功能