激光雷达的应用及发展前景

姓名：洪涛    学号：16020188030

嵌牛导读：激光是二十世纪六十年代发展起来的一门崭新的学科。随着基础理论和应用技术研究的发展,它己成为科技领域中强有力的研究工具。由于激光雷达的独特优点,它在民用和军用应用范围广泛，并且发展前景一片光明。

嵌牛鼻子：激光雷达

嵌牛提问：激光雷达的应用与发展前景是什么？

嵌牛正文：

  一、激光雷达概述

激光雷达种类繁多，并且与普通雷达相比，它有着自身的优势，因此用途广泛。

（一）激光雷达的内涵与外延

      激光雷达 Lidar( LIght Detection and Ranging) 是一种通过探测远距离目标的散射光特性来获取目标相关信息的光学遥感技术，是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物，主要由发射机、天线、接收机、跟踪架及信息处理等部分组成。它的工作原理与微波雷达或无线电雷达类似，即由发射系统发射一个信号，与目标发生相互作用，返回的信号被接收系统收集并处理，获得所需的目标信息。随着超短脉冲激光技术、高灵敏度的信号探测和高速数据采集系统的发展和应用，激光雷达由于测量精度高、时间和空间分辨率精细以及探测跨度大而成为一种重要的主动遥感工具。

      目前，激光雷达的种类很多，依据不同的划分标准，可以有不同的划分结果。

      按激光波段分，有紫外激光雷达、可见激光雷达和红外激光雷达；按激光介质分，有气体激光雷达、固体激光雷达、半导体激光雷达和二极管激光泵浦固体激光雷达等；按激光发射波形分，有脉冲激光雷达、连续波激光雷达和混合型激光雷达等；按显示方式分，有模拟或数字显示激光雷达和成像激光雷达； 按运载平台分，有地基固定式激光雷达、车载激光雷达、机载激光雷达、船载激光雷达、星载激光雷达、d载激光雷达和手持式激光雷达等；按功能分，有激光测距雷达、激光测速雷达、激光测角雷达和跟踪雷达、激光成像雷达，激光目标指示器和生物激光雷达等；按用途分，有激光测距仪、靶场激光雷达、火控激光雷达、跟踪识别激光雷达、多功能战术激光雷达、侦毒激光雷达、导航激光雷达、气象激光雷达、侦毒和大气监测激光雷达等。

（二）激光雷达的特点

      与普通微波雷达相比,激光雷达具有一系列独特的优点:

1分辨率高

      激光雷达具有极高的角度、距离和速度分辨率。首先,角分辨能力高。由于工作波长较短,采用小的光学接收孔径就能获得极高的分辨率。如在100km处仅用1O0cm的光学接收口径就可分辨相距1m的两个目标。其次,距离分辨率高。采用脉冲测距法,由于激光脉冲宽度可做到皮秒量级,因此距离分辨力就是毫米级，实用的卫星测距仪己采用01nm的脉宽,其距离分辨力达2cm。再次，速度分辨力高。激光雷达因工作波长较短、多普勒频率灵敏度高,因此具有极高的速度分辨力，其速度分辨力已达到毫米每秒级。利用激光雷达具有极高的分辨率,就可以获得目标反射激光的辐射几何分布图像、距离选通图像和速度图像等多种图像。

2隐蔽性好

      激光直线传播、方向性好、光束非常窄，只有在其传播路径上才能接收到，因此敌方截获非常困难，且激光雷达的发射系统(发射望远镜)口径很小,可接收区域窄，有意发射的激光干扰信号进入接收机的概率极低。激光雷达在超低空或低空下工作时,不仅能正常跟踪,而且可得到清晰的图像。

3抗有源干扰能力强

      与微波雷达易受自然界广泛存在的电磁波影响的情况不同，自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多，因此激光雷达抗有源干扰的能力很强，适于在日益复杂和激烈的信息战环境中工作。

4低空探测性能好

微波雷达由于存在各种地物回波的影响,低空存在一些无法探测的区域，也就是有一定区域的盲区。而对于激光雷达来说,只有被照射的目标才会产生反射,完全不存在地物回波的影响，因此可以“零高度”工作，低空探测性能较微波雷达强。

5轻便灵巧

      通常普通微波雷达的体积庞大，整套系统质量数以吨记，仅天线口径就达几米甚至几十米。而激光雷达发射望远镜的口径一般在厘米级,整套系统的质量最小的只有几十公斤，而且激光雷达的结构相对简单，不但轻便、灵巧，而且架设、拆收也很简便。相对普通微波雷达来说，价格也较便宜。

当然，与微波雷达相比较,激光雷达也有它的局限性。主要有：一是全天候性能低于微波雷达；二是波束窄,搜索目标困难；三是技术上的难度较大。

二、激光雷达的广泛应用

      激光雷达已广泛应用于军事、生产、生活的各个领域，真正做到了惠及军民。

（一）激光雷达的军事应用

      激光雷达作为一种能够对抗电子战、反辐射导d、超低空突防和隐身目标的高灵敏度雷达，其发展一直受到各国军方高度关注。目前，激光雷达在战场侦察、气体探测、水下目标探测等方面发挥重要作用，同时各国也在探索它的其它方面军事应用。

1战场侦察

      众所周知，普通的成像技术（如电视摄像、航空摄影及红外成像等）获得的场景图像都是反映被摄区域辐射强度几何分布的图像，而激光雷达可以通过采集方位角—俯冲角—距离—速度—强度等三维数据，再将这些数据以图像的形式显示出来，从而可产生极高分辨率的辐射强度几何图像、距离图像、速度图像等，能提供普通成像技术所不能提供的信息，因而可以用于战场侦察。

2气体探测

        激光雷达通过射向大气中的激光与大气中的气溶胶及大气分子的作用，产生散射，探测器接收散射波并经分析、处理，从而可以检测大气的湿、温、风、压等基本参数，探测紊流，实时测量风扬起乃至大气中的生物战剂。譬如德国研制的一种连续波CO2激光器，能发出40个不同频率的激光波，根据吸收光谱学的原理可探测和识别9m－11m波段光谱能量的化学战剂。

3精确跟踪

        自二十世纪七十年代末，激光雷达开始用于坦克、火炮、舰艇和飞机的火控系统，尤其是激光自动跟踪雷达，能够精确测距、精确测速、精确跟踪而获得军事家们的青睐。例如美国白沙导d靶场的CO2激光雷达系统，能同时进行成像和距离的跟踪测量。它可在大角度范围内以高跟踪修正速率跟踪单个目标，也可在多个目标之间重新确定目标。

4水下探测

        声纳是传统的水中目标探测装置,但由于它的体积和重量过于大,给探测带来诸多不便。后来发现波长为046－053μm的蓝绿激光能穿透几百到几千米的海水。1981年,美国在圣地亚哥附近海域12km高度的水面上空与水下300m深处的潜艇间成功地进行了蓝绿激光通信试验,这不仅打开了水上与水下联络的激光通道,也使水下的探测成为可能。激光雷达利用激光器发射大功率窄脉冲蓝绿激光,通过接收目标反射回来的回波来获取水下目标的方位、速度等参数,从而对水中目标进行警戒、搜索和跟踪,与传统声纳探测方式相比既简单精度又高。

5电子对抗

激光雷达可广泛地应用于武器鉴定、指挥引导、障碍回避等许多方面。例如，在导d发射初始段和目标低飞时，由于仰角太小，一般的微波雷达不易探测，而用普通的光学测量设备又不能实时输出数据，即使给出，数据精度也不够，因此，仅利用微波雷达不易进行d丸的全程鉴定，激光雷达能在一定程度上弥补这方面的不足，可用于导d发射初始段和低飞目标的测量、目标姿态的测定、再入目标和测量与识别。 

（二）激光雷达的民用

        随着激光雷达技术的不断进步，激光雷达不仅仅在军事领域大显身手，其在民用领域的应用范围也在不断扩展。如今激光雷达技术已广泛应用于社会发展及科研研究的各个领域，成为社会发展服务中不可或缺的高技术手段。

1用于大气环境监测

      激光雷达由于探测波长短、波束定向性强、能量密度高，因此具有高空间分辨率、高探测灵敏度和不存在探测盲区等优点，已经成为目前对大气进行高精度遥感探测的有效手段。利用激光雷达可以探测气溶胶、云粒子的分布、大气成分和风场的垂直廓线，可以对主要污染源进行有效监控。

2用于险情预报

激光雷达技术能够精密测量角度和距离,且能以很高的精度确定垂线和局部垂线,因此它在测绘中非常有用。通过定位雷达设备观测现有卫星的后向发射器目标及与地球有关的卫星距离变化,可以监测与地质结构漂移有关的地质物理运动,进行地震预报。

不同种类的大气颗粒物与激光发生的散射现象不同,利用激光雷达监测系统有效区分由沙尘暴引起的沙尘颗粒物和其他大气颗粒物,并且通过研究沙尘暴的起源、传输途径、时空分布特点,能有效对沙尘暴进行预报、监测,采取相宜的措施阻断沙尘暴的传播路径,有效降低沙尘暴造成的灾害程度,同时对环境的保护提出积极的措施。

3用于气象侦测

利用激光雷达进行气象侦测,可提高天气预报的准确性。用激光取代无线电波来进行气象侦测,激光雷达具有测量跟踪不含任何微粒的风的能力,可以监视大型天气系统,对其移动方向做出准确的预测,能进行长期的天气预报，这将对工农业生产、人民生活带来深远影响。

4用于交通管制

激光雷达用于港口的交通管理具有相当的优越性,用扫描激光雷达可以描绘出港口和船只来往的高分辨率图像,提供显示和观测,再把海面航道叠加在显示器上,从而显示出船只的来往情况。船舰上装配有无线电通信设备,当发现一只船已偏航,可能与其他船发生碰撞时,交通管理中心会向这艘船发出指令信号,使它回归原来的航向,从而减少了海上事故的发生。

激光雷达在公路交通管理中也发挥重要作用。“远程”雷达可用于确定后面车辆的时速,在并道或拐弯时,驾驶员就可凭此判断是否需要减速。交通管理部门已经把这种技术应用于高速公路的监视中,可以借此看到公路上的车流量和拥堵情况以及行驶中的各种车辆的大小。另外,激光雷达与数字计算机相结合可应用于空中交通管制,会提高分辨率和数据率,显著改善机场的技术工作。

5用于医学方面

      激光雷达技术在医学方面有很多应用，譬如，光学低相干断层扫描，这个技术起源于激光反射仪在眼科中研究眼睛结构的三维复原方面的广泛应用，实现对血管的三维内窥镜研究，扩展到多普勒三维测速仪。再比如，美国一个国家实验室开发出了一种集成激光和雷达系统的系统，这种系统可以减轻烧伤病人的痛苦。研究人员希望这种同频连续波激光雷达映射系统，可以从病人身体上去除坏死的皮肤和肌肉。这种新系统可以对烧伤病人的体表组织进行三维的激光雷达定位探测，以确定损害程度。利用探测定位结果，激光可以自动除去坏死的组织以利于新组织生长。

三、激光雷达的发展趋势

      由于激光雷达是一种代价小、效果好、使用范围广的遥感手段，相信将来会应用得更为广泛。

（一）发挥功能日趋多样

      随着激光雷达的发展，其测量范围已从最初的利用米散射信号探测大气气溶胶分布，发展为可用于温度、风场、气体成分等多领域的探测。通过利用多通道探测，可实现一台激光雷达系统同时探测水汽混合比和气溶胶参数等多种大气参数。多波长激光雷达可测量气溶胶在多个波长上的消光系数和后向散射系数，进而反演出气溶胶的复折射率和粒子谱分布。

（二）搭载平台日趋多元

        地基单点固定式激光雷达对于研究和统计分析一些重要大气成分的变化规律具有重要价值，而将激光雷达搭载在多种移动式平台上，更能发挥出激光雷达的作用。车载式激光雷达，机动性高，转移观测场地更加便捷，便于应对突发事件的探测需要。机载式激光雷达可以进行较大范围的移动观测，并且便于对云层进行实验探测。星载激光雷达能够进行全球范围内重要大气参数的主动遥感。米散射气溶胶激光雷达、二氧化碳差分吸收激光雷达、多普勒测风激光雷达等将在不久的未来应用于全球卫星遥感观测。

　（三）商业应用范围更加广阔

        激光雷达能够监测多种重要大气成分和参量的时空分布，具有测量距离远、时空分辨率高、探测成本低和能够连续自动观测的特点，具备其它探测方式无法替代的作用，在气象观测、大气环境监测和风场测量等民用领域日益受到重视，因此其应用市场广阔。目前，单波长米散射激光雷达、探测污染气体的差分吸收激光雷达，及测风激光雷达已经成功实现商品化。随着激光的效率越来越高，而且也更小巧、更便宜，这为汽车以及无人机提供了潜在应用，在自动驾驶汽车方面的应用可能是激光雷达最为广泛的商业应用。

      总之，随着激光雷达行业技术的不断发展，激光雷达行业的应用领域将越来越广泛，激光雷达的市场规模仍将保持高速上涨。2017年，中国激光雷达市场规模达到213亿元。但是，与发达国家相比，中国激光雷达行业发展相对落后，在技术以及应用领域的推广方面还需要进一步提升和扩大，这也为我国繁荣激光雷达发展提供了前进的动力和方向。

雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。 事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C,雷达差别在于它们各自占据的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。 测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。 测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。 测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。

航海雷达用于测定船位、引航和避 让。 雷达测距比测向精度高。按照定位精度顺序，雷达定位方法为：距离定位、孤立目标的距离方位定位和方位定位。如用雷达测距和目测方位结合，定位精度更高。雷达测量距离和方位的准确性受多种因素影响。按照国际海事组织1981年提出的性能标准，要求测距误差不超过所用量程的15%或70米，取其大者。物标在显示屏边沿的测方位误差应在±1°以内。

由于雷达本身性能和物标反射特性的影响，雷达图象具有以下特点，需要 正确辨认。

①失真，由于波束水平宽度和光点直径的影响，物标回波往往比实物为大；观测物标回波边沿的方位时，需修正半个波束水平宽度。由于雷达地平以远和受遮挡的地物无回波，所得岸线图形往往与海图上形状不完全一致。

②有干扰，包括雨雪杂波、海浪杂波、同频杂波等的干扰，轻者影响观察，重者掩没物标回波。

③可能出现假回波，包括旁辨回波、间接回波、多次反射等。

④其他如由于船上烟囱、桅杆的遮挡，荧光屏上形成扇形阴影，超折射时出现第二行程回波等。 在较宽水道航行，最好利用雷达连续在海图上定位进行导航。在狭水道航行，须 直接在显示器上进行导航。航海雷达有相对运动显示和真运动显示两种方式。

相对运动显示方式为航海雷达的基本显示方式。其特点是代表本船船位的扫描起始点在荧光屏上（一般在荧光屏中心）固定不动，所有物标的运动都表现为对本船的相对运动。

相对运动显示方式分两种：

①舷角显示方式：又称“船首向上”显示方式。不管本船航向如何改变，船首标志线始终指向固定方位刻度盘的正上方（零度），便于读取舷角。但物标在屏幕上的位置随本船航向改变而改变，因此在改向或船首由于风浪而发生偏荡时，会使图像不稳，且由于余辉而使图像模糊（图1）。

②方位显示方式：又称“真北向上”显示方式。将本船陀螺罗经（见罗经）的航向信息输入显示器，使船首标志线随本船航向而改变，其所指固定方位刻度盘读数就是当时本船航向，此时固定方位刻度盘正上方（零度）代表真北，本船改向时，物标在屏幕上的位置不变，保持图像稳定（图2）。船舶主要依靠浮标航行，而且航道弯度不大，可选用舷角显示方式；船舶航行转向频繁，而且需要大角度转向时,选用方位显示方式为宜。

真运动显示方式为在荧光屏上能反映船舶运动真实情况的显示方式。实现真运动显示，要将本船罗经的航向和计程仪的速度信息输入显示器。其特点是代表本船船位的扫描起始点以相应于本船的航向和速度在屏幕上移动，海面上的固定物标在屏幕上则固定不动，活动物标按其航向和航速在屏幕上作相应移动，根据活动物标的余辉，即能看出其真实航向和估计其速度（图3）。真运动显示方式主要是便于驾驶员迅速估计周围形势。 为了判别与会遇船有无碰撞危险，应根据雷达观测信息进行标绘作业，标绘 内容通常是求最近会遇距离和来船的真航向，真航速。

人工标绘作业可在极坐标图上进行：按一定时间间隔把来船回波的相对位置移标在图上，其联线就是该船的相对运动线。它离中心的垂直距离，称为最近会遇距离。最近会遇距离太近就是有碰撞危险。已知本船真航向、真航速，通过作矢量三角形，就能求出会遇船真航向、真航速。60年代出现了套在雷达显示器屏幕上的反射作图器，它使驾驶员能直接在屏幕上标绘而无视差，从而提高了标绘效率，但准确性有所降低，也不能留下记录。以后又出现了在屏幕上增加一些被称为“火柴杆”的电子标志和基于光、磁、机械等方法进行标绘的其他装置。60年代末到70年代初出现自动雷达标绘仪。

自动雷达标绘仪是附属于航海雷达的自动标绘装置，一般用电子计算机控制，可与雷达组装在一起，也可以作为单独部件。工作时，需向它输入本船航向、速度、雷达触发脉冲、雷达天线角位置和雷达视频回波信号，由人工或自动录取会遇船，然后自动跟踪。通常用矢量线在屏幕上表示各会遇船的航向和航速，其长短可以设定。矢量线末端代表到设定的时间时各会遇船的位置，可以很容易看出有无碰撞危险（图4）。也有用椭圆形或六角形显示预测危险区，其大小取决于所设定的最近会遇距离。如会遇船的航向、航速和本船的航速均不变，本船航向线通过预测危险区时，即有碰撞危险（图5）。当电子计算机算出最近会遇距离和到最近会遇点时间小于所设定的允许范围时，会自动地以各种方式（视觉和音响）报警，提醒驾驶员采取避让措施。如果需要，可进行模拟避让（模拟改向、改速或倒车），以确定所要采取的避让措施。为准确显示各种避碰信息，如选定船舶的方位、距离、航向、航速，最近会遇距离和到最近会遇点时间等，标绘仪中还有数字显示器或字符显示器。（ ）

雷达分为军用与民用两种类型，其主要作用如下：

1，对空情报雷达。用于搜索、监视和识别空中目标。它包括对空警戒雷达、引导雷达和目标指示雷达，还有专门用来探测低空、超低空突防目标的低空雷达。

2，对海警戒雷达。用于探测海面目标的雷达。一般安装在各种类型的水面舰艇上或架设在海岸、岛屿上。

3，机载预警雷达。安装在预警机上，用于探测空中各种高度上(尤其是低空、超低空)的飞行目标，并引导己方飞机拦截敌机、攻击敌舰或地面目标。 它具有良好的下视能力和广阔的探测范围。

4，超视距雷达。利用短波在电离层与地面之间的跳跃传播，探测地平线以下的目标。它能及早发现刚从地面发射的洲际d道导d(见洲际导d)和超低空飞行的战略轰炸机等目标，可为防空系统提供较长的预警时间，但精度较低。

5，d道导d预警雷达。用来发现洲际、中程和潜地d道导d，并测定其瞬时位置、 速度、发射点、d着点等d道参数。

6民用雷达包括气象雷达、航管雷达、港口雷达及其他监视与测量雷达，是气象基本业务和气象服务的重要基础手段。航管雷达在民用航空交通管制方面得到了广泛应用。港管雷达广泛用于港口的船舶交通管制。

雷达内容介绍：

雷达，意思为"无线电探测和测距"，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

雷达是英文RDAR(Radio Detection And Ranging)的音译，原意为“无线电探测和定位”。它是利用电磁波来探测、跟踪目标的一种电子设备。在工作时，它发射出电磁波，对目标进行照射并接收其回波，从而获得目标到雷达的距离、距离变化率、方位、高度等信息。在第二次世界大战前后，雷达技术得到迅速的发展，并在大战中发挥出巨大的威力。

早在20世纪初，波波夫、马可尼相继获得电磁波发送与接收的专利时，雷达的基本概念就开始形成了。1897年，波波夫与同事雷布分别在“阿非利加”号和“欧罗巴”号巡洋舰上进行无线电通信实验，发现电磁波遇到金属时会出现反射现象。波波夫预言这种现象在军事上有广泛的应用，可惜这一点没有引起人们的重视。

1、救难队员可在倾倒的大楼中找到埋在瓦砾中的灾民。

2、警方人员可侦测到歹徒与人质的位置，供攻坚时的参考。

3、海巡署、海关、边界、港口、安检人员可侦测货柜和车辆夹层是否有偷渡人员。长距离天线侦搜距离达500公尺，可协助海岸巡防人员侦测偷渡人员上岸位置。

隧道工程检测雷达技术是怎样的？影响因素有哪些？请看中达咨询编辑的文章。

地质雷达工作的物理基础是在1928年由德国人根据电磁波在不同介电常数的介质界面产生反射，从而提出运用脉冲技术确定地底下目标的思路。对着电子技术的不断发展，地质雷达在物理探测中得到了广泛的应用。90年代以来，我国引进了大量的国外仪器，在地质勘查、无损检测以及建筑结构检测中得到了广泛的应用。地质雷达探测是一种新型的无损检测方法，与传统的探测方式相比，地质雷达探测具有无损性、高效便捷和抗干扰能力强等优点。近年来，在隧道工程施工的过程中得到了广泛的应用。本文对地质雷达探测技术的相关要素进行简述，以供参考。

二、地质雷达性能简介

21地质雷达性能

地质雷达法为电磁波反射探测法，即波源是由电磁振荡所产生的电磁波主动源。对应仪器所使用的频率为15～2600MHz，其空气中的波长为1875～0115m。根据电磁波划分方法，地质雷达波属于高频～特高频段（短波～微波段）。电磁波进入地下后，速度变慢，波长对应缩短约25倍，变为75～0046m，相当于甚高频～微波段（VHF～UHF）。在隧道常用的100～900MHz频段中，低频段主要用于地质探测、超前地质预报，高频段主要用于隧道衬砌与支护结构检测。频率越高，波长越短，分辨率越高，但探测深度变小；反之亦然。通常，400、900MHz常用于隧道结构参数检测，100、200MHz多用于隧道下部结构或深部较大目标或层状目标探测。地质雷达法与声波法相比，由于其工作效率高、探测项目内容广、显示直观、分辨率高、多解性更小、能够进行高速连续扫描探测并实时显示，故得到更加广泛的应用。

22地质雷达影响因素

地质雷达波通过的地下介质为电介质，按照介质的分类，通常认为σ/ωε≤001的介质是电介质（位移电流为主），σ/ωε≥100的介质是良导体（传导电流为主），001＜σ/ωε＜100的介质视作不良导体或半导体，其中σ、ω、ε分别为电导率、角频率和介电常数。对于σ＞10－2s/m的介质，如软泥、饱和砂砾层、湿的泥岩、海水等，探地雷达探测困难；而σ＜10－7s/m则是极好的探测条件，如空气、干燥的花岗岩、石灰岩、混凝土、沥青或沥青混合料、砂岩等；10－7≤σ≤10－2s/m的介质为中等探测条件，如淡水、雪、砂、粉砂、干粘土（干泥）、永久冻土等。

三、检测指标体系及其要求

31检测指标体系

现行《公路工程质量检验评定标准》《交通运输部办公厅关于印发公路工程竣工质量鉴定工作规定（试行）的通知》及其他相关技术规范中，对各项指标作了严格规定。

32对检测指标的要求

321次衬砌及初期支护厚度

根据现行TB10223―2004《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》的评定要求，衬砌厚度相对误差应小于15%。一般情况下衬砌厚度会远小于此误差规定要求，故可作为总体误差控制目标。

322配筋

雷达可清晰反映2次衬砌中的配筋，尤其是其布设较规范时，可分段提供第1层钢筋（内缘筋）的数量和深度，且误差较小。但被第1层所屏蔽的第2层钢筋尚无法提供其数量，但多数情况下可评估有无第2层配筋。

323喷射混凝土厚度

当初期支护中未设置钢支撑时，原则上雷达检测不能单独提供喷射混凝土厚度，若确有必要提供，则需结合外观观测和局部破检进行评估。施作2次衬砌后由雷达检测所提供的喷射混凝土厚度，其误差较大，原则上不宜提供，仅供评估参考。

四、检测过程与技术要求

对于隧道检测测线位置及数量的确定，按照合同要求并参照隧道地质雷达检测范例和现行TB10223―2004，一般均沿隧道走向分别在拱顶、左右拱腰、左右两侧边墙、路面布置6条纵向测线进行连续扫描探测，从而可获取对应测线附近的衬砌混凝土厚度数据及其他相关资料。另外，测线数量可按不同要求进行调整。通常要求提供以下检测信息。

1）衬砌厚度数据可按拱顶、左右拱腰、左右两侧边墙5条纵向测线间隔5m或10m列表，并进行统计；2车道隧道不低于3条测线，3或4车道隧道不低于5条测线。但铁路隧道一般要求不低于6条纵向测线，即底部还要求另有1条。鉴于现场 *** 作的便捷性和探测效果，一般以纵向测线为主，横向测线为辅。

2）对其他检测项目予以定量或定性描述，并给出其起止桩号、起止深度。

3）检测深度一般在20m内，特殊情况在10m内。

4）打印典型断面雷达回波彩图。

5）按纵向测线绘制衬砌厚度图。

6）绘制有关缺陷的隧道展开平面图，并进行有关缺陷的对应描述。

7）病害诊断与分析评估。

五、实际应用情况

1）实际应用中，对于孤立的空洞目标，当使用的雷达频率很低时，即其波长相对于拟探测对象尺寸很大时，雷达灰度图上基本无反应或至多是1个强反射点（白点），不易于分辨解释。如使用100MHz工作频率探测隧道仰拱中直径为30cm的中心排水管，这时雷达在空气中的波长为300cm，若仰拱填充层混凝土的综合相对介电常数按11计算，则仰拱填充层中的波长为90cm。由于波长较长和天线发射角影响，对浅埋的中心排水管反应不明显，有时虽出现强反射点，但不能构成反射弧。

2）当使用的雷达频率较低时，即其波长相对于拟探测对象尺寸较大时，雷达灰度图上是1个强反射点（白点）。如使用400MHz工作频率探测隧道衬砌混凝土中直径为20cm的空洞，这时雷达在空气中的波长为75cm，C20混凝土的相对介电常数按8计算，则混凝土中的波长为26cm（大于空洞尺寸）。这时在普查式检测方式下雷达图像中空洞部位虽出现显著的强反射点（带），但不能构成反射弧。

3）当使用的雷达频率较高时，即其在相应介质中的波长显著小于拟探测对象尺寸时，雷达灰度图上出现典型的反射弧。如使用400MHz工作频率探测隧道衬砌混凝土中直径为60cm的空洞，这时雷达在空气中的波长为75cm，C20混凝土的相对介电常数按8计算，则波长为26cm，显著低于空洞直径。这时在一般检测方式下雷达图像中空洞部位出现较典型的反射弧或强反射条带。

六、结论

1）地质雷达在隧道施工、交竣工验收、病害诊断和处治中可发挥积极有效的作用。

2）地质雷达能有条件地进行衬砌与支护结构的相关检测，2次衬砌与初期支护检测分别在各自对应的施工阶段进行效果最佳。

3）虽然天线密贴在2次衬砌表面实施的检测可分辨出初期支护中的有关结构参数，但不可能是全部信息，如在配筋后的2次衬砌表面检测初期支护中的钢支撑时，由于受配筋的屏蔽影响，雷达回波图中反应不清楚或根本无法分辨。

4）初期支护未设置钢支撑时，要结合外观观测和局部破检提供喷射混凝土厚度和整体评价，否则误差较大或根本不能单独依靠雷达检测提供数据。

5）对空洞或结构层之间脱空的定性描述，建议对其平面范围进行纵横向上的桩号或宽度定位，提供对应位置的2次衬砌厚度实测值和变化范围，脱空高度作为估值供参考用。

6）探地雷达较高分辨率时的探测深度较为有限，一般高频段用于结构检测，相对低频段用于仰拱探测、地质探测或超前地质预报。

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毫米波雷达在智能网联汽车中的应用有盲区检测、自动泊车、自动驾驶、高速公路行驶、自适应巡航控制。

1、盲区检测：毫米波雷达可以探测到车辆周围的物体，帮助驾驶员避免盲区内的碰撞和撞车风险。

2、自动泊车：毫米波雷达可以精确测量车辆和停车位之间的距离和位置，从而使自动泊车系统更加精准。

3、自动驾驶：毫米波雷达可以探测到车辆周围的障碍物和行人，并利用这些信息使自动驾驶系统更加安全和可靠。

4、高速公路行驶：毫米波雷达可以帮助驾驶员保持合适的车距，避免事故和突发状况。

5、自适应巡航控制：毫米波雷达可以检测到周围车辆的速度和位置，从而帮助自适应巡航控制系统保持适当的速度和距离，提高行车安全。

总之，毫米波雷达在智能网联汽车中具有重要的应用价值，可以提高驾驶员和乘客的安全性和舒适性，促进汽车技术的进步和发展。

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