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(xiàn)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(xiàn)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),。

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核心技術(shù)點(diǎn)解析

1.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。

2.射頻噪聲抑制機(jī)制

采用算法對(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,。

3.深度分辨率優(yōu)化

與傳統(tǒng)天線(xiàn)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(xiàn)的識(shí)別能力提升顯著,。

4.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,。

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實(shí)際案例評(píng)測(cè)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?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)不對(duì),，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(xiàn)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(lèi)，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(xiàn)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

淺層深度（高分辨率）高電導(dǎo)率土壤掃描對(duì)比

高噪聲環(huán)境（信號(hào)塔附近）掃描對(duì)比

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

1.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)。

2.高流失土壤環(huán)境下HS的性能與ETS大致相同,。

3.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,。

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HS與ETS的對(duì)比分析

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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(lèi)的天線(xiàn),，代表著探地雷達(dá)向智能化、精細(xì)化發(fā)展的方向,。