近年来,道路塌陷事故不断发生,严重危害人民的生命财产安全,为探查出可能发生塌陷的区域,本文设计了一种可无损探测地质结构的高速阵列式探地雷达系统。相对于传统的探地雷达,它能更高效的发现诱发塌陷事故发生的地质危害,而且不会影响城市正常的交通行驶,更适用于城市道路的探测。本文的研究重心在两点:采集阵列式探地雷达接收到的回波信号的信息和对回波数据的增益处理。高速阵列式探地雷达系统的硬件设备是实现高速回波采样的基础与前提。所以本文分析了实际工作的需求,设计了一种能高速采样的多天线硬件系统,该系统包括上位机、主控板、采集板、天线等部分。采集板是系统工作的核心,所以本文详细介绍了其硬件构成,包括主控芯片、电源模块、采集模块、时钟模块、延时模块等。基于等效采样,本文研究并实现了一种回波信息采集方案,即快速等效采样。该方案除了可以提高信息采集带宽,还可以极大地缩短等效采样时间。阵列式探地雷达系统采集回波数据所需时间为56.25μs,等效采样频率为10GHz,满足快速收集地下介质信息的需求。除此之外,系统的数据传输速率需与采样速率相匹配,以避免出现数据堆积或丢失的情况。本文设计了一种高速异步串口传输方法,用于采集板与主控板之间的数据传输。该方法利用位同步技术,可以纠正传输过程中的码元错位,实现了距离十米,速率80Mbps的板间数据传输。系统实现高速信息采集后,需要对采集的数据进行增益处理,以便于分析回波数据所反映的地质结构。本文在指数增益和线性增益的基础上提出了极值包络增益算法,该方法能够较好的增益目标回波,使其在二维图像中凸显,便于人们分析目标的形状、大小和位置。