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HyperStacking

超疊加技術(shù)

HyperStacking（超疊加技術(shù)）是GSSI公司在其實(shí)時(shí)采樣（RTS）技術(shù)基礎(chǔ)上為探地雷達(dá)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)創(chuàng)新專利技術(shù)，其核心在于通過(guò)多掃描信號(hào)疊加處理提升探測(cè)性能，主要應(yīng)用于市政工程管線探測(cè)、淺層地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域。

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(jìn)一步應(yīng)用于UtilityScan HS系列設(shè)備中，成為GSSI新一代探地雷達(dá)的標(biāo)志性技術(shù)。

核心技術(shù)點(diǎn)解析

多掃描信號(hào)疊加處理

超疊加技術(shù)（HyperStacking）通過(guò)實(shí)時(shí)平均疊加多個(gè)獨(dú)立掃描結(jié)果，有效降低隨機(jī)噪聲干擾，提升信噪比。

這種處理方法能讓微弱信號(hào)得以增強(qiáng)，同時(shí)保留有效反射波特征

射頻噪聲抑制機(jī)制

采用專利算法對(duì)環(huán)境中50/60Hz等工頻干擾進(jìn)行智能過(guò)濾，在復(fù)雜電磁環(huán)境下仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)穩(wěn)定性。

深度分辨率優(yōu)化

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

實(shí)時(shí)處理架構(gòu)

在保持傳統(tǒng)RTS技術(shù)測(cè)量速度的同時(shí)，通過(guò)硬件加速實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)疊加處理，避免后期處理帶來(lái)的時(shí)效損耗。

實(shí)際案例評(píng)測(cè)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>驗(yàn)證以下兩種技術(shù)應(yīng)用于雷達(dá)數(shù)據(jù)的對(duì)比

ETS 等效時(shí)間采樣：一次掃描采集一個(gè)數(shù)據(jù)樣本。

ETS采樣優(yōu)點(diǎn)（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(diǎn)（如果時(shí)機(jī)不完美，會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，噪聲）

HS 超疊加技術(shù)：實(shí)時(shí)采樣（RTS）的一種，一次掃描采集多個(gè)數(shù)據(jù)樣本。

RTS采樣優(yōu)點(diǎn)（可以在一次 ETS 掃描的時(shí)間內(nèi)將多個(gè)掃描平均到一起）缺點(diǎn)（成本、功率……）

而超疊加技術(shù)（HyperStacking）只需要幾個(gè)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(shí)間僅為 ETS 一次掃描的時(shí)間。

注：圖中綠色標(biāo)線為理論上可以達(dá)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(dòng)融合技術(shù)，因此不會(huì)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(yùn)行，而且仍然符合標(biāo)準(zhǔn)。

HS 是 RTS 的一個(gè)子類，其中包含抖動(dòng)融合技術(shù)擴(kuò)展能量，以充分利用 FCC 限制。

測(cè)試方法：

在同一測(cè)線上，使用相同的推車(chē)，使用相同的頻率（400MHz），以相同的處理過(guò)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(duì)比如下

淺層深度（高分辨率）

高電導(dǎo)率土壤掃描對(duì)比如下

高噪聲環(huán)境（信號(hào)塔附近）掃描對(duì)比如下

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

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(biāo)反射可以從噪聲中分離出來(lái)。

高流失土壤環(huán)境下

HS的性能與ETS大致相同。

強(qiáng)干擾環(huán)境下

（廣播、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等）兩者盡沒(méi)，需進(jìn)行更多隨機(jī)化和平均化采樣。

HS與ETS的對(duì)比分析

對(duì)比維度	HS技術(shù)	ETS技術(shù)
穿透深度	提升30%-50%（如12米市政管線探測(cè)）	受限于介質(zhì)損耗和噪聲干擾
數(shù)據(jù)質(zhì)量	背景噪聲抑制能力更強(qiáng)，圖像更清晰	易受射頻干擾產(chǎn)生偽影
適用場(chǎng)景	支持金屬/非金屬混合管線識(shí)別	對(duì)非金屬目標(biāo)靈敏度較低
操作效率	實(shí)時(shí)處理無(wú)需后置疊加	需后期軟件處理提升信噪比
硬件成本	專利技術(shù)導(dǎo)致設(shè)備單價(jià)較高	傳統(tǒng)架構(gòu)成本相對(duì)較低

應(yīng)用價(jià)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(yàn)證，代表了GSSI未來(lái)的技術(shù)趨勢(shì)，在隧道檢測(cè)、地下病害探測(cè)等領(lǐng)域展現(xiàn)了不俗的優(yōu)勢(shì)。

未來(lái)超疊加（HyperStacking）技術(shù)會(huì)應(yīng)用于更多頻率種類的天線，代表著探地雷達(dá)向智能化、精細(xì)化發(fā)展的方向。

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