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独家解析:GSSI的“超叠加”HyperStacking技术有效性测评
发布时间:2025-04-10 浏览次数:76 来源:欧美大地








HyperStacking

超叠加技术








HyperStacking(超叠加技术)是GSSI公司在其实时采样(RTS)技术基础上为探地雷达领域开发的一项创新专利技术,其核心在于通过多扫描信号叠加处理提升探测性能,主要应用于市政工程管线探测、浅层地质调查等领域。



该技术最早于2019年随200MHz数字化天线系统推出,2024年进一步应用于UtilityScan HS系列设备中,成为GSSI新一代探地雷达的标志性技术。

核心技术点解析









1

多扫描信号叠加处理

超叠加技术(HyperStacking)通过实时平均叠加多个独立扫描结果,有效降低随机噪声干扰,提升信噪比。

这种处理方法能让微弱信号得以增强,同时保留有效反射波特征


2

射频噪声抑制机制

采用专利算法对环境中50/60Hz等工频干扰进行智能过滤,在复杂电磁环境下仍能保持数据稳定性。


3

深度分辨率优化

与传统天线相比,HyperStacking实现了更大的穿透深度和更高的纵向分辨率。测试数据显示其对非金属管线的识别能力提升显著。


4

实时处理架构

在保持传统RTS技术测量速度的同时,通过硬件加速实现实时数据叠加处理,避免后期处理带来的时效损耗。

实际案例评测








实验目的:验证以下两种技术应用于雷达数据的对比


ETS 等效时间采样:一次扫描采集一个数据样本。

ETS采样优点(低成本,数据采集可以用音频波段电子设备完成)缺点(如果时机不完美,会产生抖动,噪声)

HS 超叠加技术:实时采样(RTS)的一种,一次扫描采集多个数据样本。

RTS采样优点(可以在一次 ETS 扫描的时间内将多个扫描平均到一起)缺点(成本、功率……)

而超叠加技术(HyperStacking)只需要几个发射周期,即可完成相同保真度的GPR扫描,然后将这些扫描结果“叠加”(求平均)在一起,所需的时间仅为 ETS 一次扫描的时间。

注:图中绿色标线为理论上可以达到的最佳值

HS与RTS有什么不同

RTS 已经存在了几十年。

由于采用了抖动融合技术,因此不会产生自感应噪声或自干扰。

即人字形(摩尔纹)自感应带宽现在可以在很高的 PRF 下运行,而且仍然符合标准。

HS 是 RTS 的一个子类,其中包含抖动融合技术扩展能量,以充分利用 FCC 限制。



测试方法:

在同一测线上,使用相同的推车,使用相同的频率(400MHz),以相同的处理过程

在低/高电导率土壤,以及高噪声环境下

分别从ETS和HS系统中采集数据。

低电导率土壤扫描对比如下

浅层深度(高分辨率)

高电导率土壤扫描对比如下

高噪声环境(信号塔附近)扫描对比如下

实验结论:


低流失土壤环境下

HS的穿透深度明显高于ETS系统。

HS可以将弱目标反射可以从噪声中分离出来。


高流失土壤环境下

HS的性能与ETS大致相同。


强干扰环境下

(广播、蜂窝网络等)两者尽没,需进行更多随机化和平均化采样。


HS与ETS的对比分析








对比维度

HS技术

ETS技术

穿透深度

提升30%-50%(如12米市政管线探测)

受限于介质损耗和噪声干扰

数据质量

背景噪声抑制能力更强,图像更清晰

易受射频干扰产生伪影

适用场景

支持金属/非金属混合管线识别

对非金属目标灵敏度较低

操作效率

实时处理无需后置叠加

需后期软件处理提升信噪比

硬件成本

专利技术导致设备单价较高

传统架构成本相对较低

应用价值与发展前景








超叠加(HyperStacking)技术已经成功在全球数千套GSSI设备中得到了验证,代表了GSSI未来的技术趋势,在隧道检测、地下病害探测等领域展现了不俗的优势。

未来超叠加(HyperStacking)技术会应用于更多频率种类的天线,代表着探地雷达向智能化、精细化发展的方向。

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