探地雷达作为一种地质结构探测方案,具有无损探测、探测速度快、准确率高等优点,在实际工程中被应用的越来越广泛。以往在探地雷达成像研究领域,二维成像技术在工程应用中占据主导地位,由于二维成像技术自身具有局限性,三维成像技术能够克服这种局限性,并且随着计算机等相关技术的发展,三维成像技术得到了快速发展。本文将研究重点放在三维探地雷达系统研究上,重点研究三维探地雷达系统级设计和三维偏移成像领域易于工程实现的偏移技术。在研究三维探地雷达系统级设计时,本文首先给出探地雷达基本理论,然后结合基本理论和用于高速公路路基探测的用户需求,推导出硬件系统设计指标,进而完成探地雷达各个分系统的系统级设计。在硬件系统设计部分,重点研究三维探地雷达主控板设计,主要包括多通道PS-PL数据传输、千兆以太网数据传输实现。在研究三维偏移成像技术时,为了得到更好的偏移成像效果,需要先对三维探地雷达回波数据进行数据预处理和数据处理,可以将三维数据处理转换为多个二维数据处理实现。本文在上位机数据处理部分,首先给出二维数据预处理算法,包括去除坏道、零位校正、增益控制等处理,其中去除坏道是进行其他数据处理的前提;增益控制增强了深层目标反射回波幅度,使深层目标更易被识别。然后给出二维数据处理算法,包括背景消除、带通滤波、小波域滤波等处理,其中背景消除降低了驻波对同位置处目标探测的干扰;由于探地雷达反射回波属于非平稳性信号,小波域滤波法比带通滤波效果更好。最后重点研究不需要精确速度模型的二维、三维叠前时间偏移算法,它们更加适合工程应用。