HyperStacking

超疊加技術

HyperStacking（超疊加技術）是GSSI公司在其實時采樣（RTS）技術基礎上為探地雷達領域開發(fā)的一項創(chuàng)新技術，其核心在于通過多掃描信號疊加處理提升探測性能，主要應用于市政工程管線探測、淺層地質調查等領域。

該技術最早于2019年隨200MHz數(shù)字化天線系統(tǒng)推出，2024年進一步應用于UtilityScan HS系列設備中，成為GSSI新一代探地雷達的標志性技術。

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核心技術點解析

1.多掃描信號疊加處理

超疊加技術（HyperStacking）通過實時平均疊加多個獨立掃描結果，有效降低隨機噪聲干擾，提升信噪比。

這種處理方法能讓微弱信號得以增強，同時保留有效反射波特征。

2.射頻噪聲抑制機制

采用算法對環(huán)境中50/60Hz等工頻干擾進行智能過濾，在復雜電磁環(huán)境下仍能保持數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。

3.深度分辨率優(yōu)化

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

4.實時處理架構

在保持傳統(tǒng)RTS技術測量速度的同時，通過硬件加速實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)疊加處理，避免后期處理帶來的時效損耗。

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實際案例評測

實驗目的：驗證以下兩種技術應用于雷達數(shù)據(jù)的對比

ETS 等效時間采樣：一次掃描采集一個數(shù)據(jù)樣本。

ETS采樣優(yōu)點（低成本，數(shù)據(jù)采集可以用音頻波段電子設備完成）缺點（如果時機不對，會產生抖動，噪聲）

HS 超疊加技術：實時采樣（RTS）的一種，一次掃描采集多個數(shù)據(jù)樣本。

RTS采樣優(yōu)點（可以在一次 ETS 掃描的時間內將多個掃描平均到一起）缺點（成本、功率……）而超疊加技術（HyperStacking）只需要幾個發(fā)射周期，即可完成相同保真度的GPR掃描，然后將這些掃描結果“疊加”（求平均）在一起，所需的時間僅為 ETS 一次掃描的時間。

注：圖中綠色標線為理論上可以達到的最佳值

HS與RTS有什么不同

RTS已經存在了幾十年。由于采用了抖動融合技術，因此不會產生自感應噪聲或自干擾。即人字形（摩爾紋）自感應帶寬現(xiàn)在可以在很高的 PRF 下運行，而且仍然符合標準。

HS 是 RTS 的一個子類，其中包含抖動融合技術擴展能量，以充分利用 FCC 限制。

測試方法：在同一測線上，使用相同的推車，使用相同的頻率（400MHz），以相同的處理過程在低/高電導率土壤，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)。

低電導率土壤掃描對比

淺層深度（高分辨率）高電導率土壤掃描對比

高噪聲環(huán)境（信號塔附近）掃描對比

實驗結論：

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可以將弱目標反射可以從噪聲中分離出來。

2.高流失土壤環(huán)境下HS的性能與ETS大致相同。

3.強干擾環(huán)境下（廣播、蜂窩網絡等）兩者盡沒，需進行更多隨機化和平均化采樣。

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HS與ETS的對比分析

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應用價值與發(fā)展前景

超疊加（HyperStacking）技術已經成功在全球數(shù)千套GSSI設備中得到了驗證，代表了GSSI未來的技術趨勢，在隧道檢測、地下病害探測等領域展現(xiàn)了不俗的優(yōu)勢。

未來超疊加（HyperStacking）技術會應用于更多頻率種類的天線，代表著探地雷達向智能化、精細化發(fā)展的方向。