无人机探地雷达 (GPR) 应用

工作原理

探地雷达 (GPR) 使用雷达脉冲来探测地下物体和特征并对其进行成像。GPR 发射器将电磁能量发射到地面。当能量遇到埋藏的物体或具有不同介电常数（定义电磁波速度的属性）的材料之间的边界时，它可能会被反射到 GPR 的接收天线。然后，GPR 电子设备可以记录返回信号的变化。

GPR 数据以数字形式来自传感器，与照相机拍摄的照片不同，它不能直接供人解读。它需要专门的软件进行处理和解读。

这些 GPR 数据表示方法是最流行的，但还存在许多其他选项，包括导出为可导入 CAD 和 GIS 系统的格式。

无人机安装 GPR 的好处

无人机安装的 GPR 实现了“更安全、更便宜、更快捷”的座右铭。以下是一些在无人机上使用 GPR 有益的情况

崎岖的地形，可能无法进行地面勘测（冰雪覆盖的地面、岩石和不平坦的地形、河流和雪崩多发地区）

对操作人员有安全或健康风险的区域（有裂缝的冰川、受污染的土壤等）

大片无障碍区域，在这些区域进行陆地勘测的效率在经济上并不合理（例如，扫描太阳能电池板农场的大片田地，以了解基岩的深度和岩石的存在）

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为什么我们需要不同的 GPR 系统？

所有 GPR 系统都使用相同的原理，但由于天线频率不同，应用会有所不同：

l低频 GPR 系统穿透深度更深，分辨率较低，适合探测更深处的较大物体。

l高频 GPR 系统可为较小的物体提供更高的分辨率，但穿透力有限。

天线设计体现了：

l低频天线较大且无屏蔽

l高频天线结构紧凑，且具有屏蔽功能，可降低噪音。

GPR 的多样性确保了每一种地下勘探需求都有合适的系统。

典型应用

下表总结了我们可以从无人机使用的 GPR 系统及其推荐应用中获得的期望。在这里，我们列出了拉脱维亚 Radar Systems Inc. 生产的 GPR 系统，因为该系列 GPR 涵盖了无人机安装的地面穿透雷达的所有可能应用。任何其他具有类似中心频率的 GPR 系统在穿透和分辨率方面都会具有大致相同的实际参数。

请注意，某些地方的穿透力和分辨率取决于土壤成分、湿度、温度等。在下表中，我们使用了典型的“平均土壤”的参数——某种物质的相对介电常数为 9、电导率低、含水量低。

根据要求，Zond Aero LF GPR 系统可能配备用于自定义中心频率的天线。