[发明专利]一种基于太赫兹波的冰雪赛道检查装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于太赫兹波的冰雪赛道检查装置，包括：1台太赫兹雷达和1台功率计；所述太赫兹雷达和功率计一体成型。检查方法，包括：太赫兹雷达将太赫兹信号发射至雪层，太赫兹信号以角度θ₁入射到滑雪赛道，一部分信号会被雪层表面的冰粒散射到空间中的各个方向，这其中传输方向角度为θ₁的部分会被太赫兹雷达接收到，并显示在功率计上，根据功率计中显示的功率值来获取雪层表面的光滑度(粗糙度)信息。本发明的优点是：冰雪赛道检查装置尺寸、重量小，更加便于携带和安装。可以准确检测冬奥会滑雪赛道雪层表面的粗糙度和均匀度，提高运动员比赛的安全性，为冬奥会的危险预防和安全保障工作提供帮助。

技术领域

本发明涉及雪道检测技术领域，特别涉及一种基于太赫兹波的冰雪赛道检查装置和方法。

背景技术

雪道检测与预报是冬奥会重要的雪务工作之一。雪道安全检测与预报成为确保雪上项目赛事安全、成功举办的重要基础和前提。

雪道安全检测与预报历来是冬奥会后勤保障技术与应用的核心问题之一。

微波、毫米波雷达信号的波长较长，在与冰粒等小尺寸的颗粒相互作用的时候，其响应度会大大受限。

相对于传统微波雷达，毫米波片雷达常具有更高的分辨率和更大的带宽，因而被普遍认为可用于更好地进行雪层表面的检测。现有技术中开展了将毫米波应用于雪层表面检测的研究工作。实验中，利用毫米波雷达辐射信号到雪层表面，然后通过接收和分析后向散射信号，发现后向散射系数对湿雪层的含水量很敏感，两者呈现是一种反指数的关系，这表明可将毫米波雷达应用于雪层融化状态的检测。

但是毫米波的波长大约为几毫米至几十毫米，与雪层中的冰粒尺寸相比较大，这导致其对雪层表面的光滑度敏感性大大降低。当毫米波入射进入雪层的时候，导致其对雪层的表面光滑度敏感性降低。虽然实验中发现两者之间存在一定的关联性，但是关联度并不高。无法将毫米波应用于雪层光滑度的检测。

实验表明，当颗粒尺寸小于雷达信号波长的时候，衍射作用会占据主要因素，而散射作用不会很明显。雪层冰粒的尺寸在毫米-亚毫米量级，远小于微波、毫米波的波长，所以在用毫米波雷达进行雪层表面光滑度检测时候，衍射作用产生的信息彻底覆盖了散射作用产生的信息，毫米波雷达信号入射到雪层表面的时候，后向散射信号很强，但是对雪层表面光滑度的灵敏性却很低。

太赫兹雷达在检测方面具有大带宽和高分辨率的优点，对表面结构和光滑度具有很高的敏感性。因此，将其应用于赛场雪道表面光滑度的检测，可加强对雪道的检测和危险预防工作。国内外针对太赫兹雷达的雪层检测研究工作较少。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种基于太赫兹波的冰雪赛道检查装置和方法，解决了现有技术中存在的缺陷。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于太赫兹波的冰雪赛道检查装置，包括：1台太赫兹雷达和1台功率计；所述太赫兹雷达和功率计一体成型。

本发明还公开了一种基于太赫兹波的冰雪赛道检查方法，包括：

太赫兹雷达将太赫兹信号发射至雪层，太赫兹信号以角度θ₁入射到滑雪赛道，一部分信号会被雪层表面的冰粒散射到空间中的各个方向，这其中传输方向角度为θ₁的部分会被太赫兹雷达接收到，并显示在功率计上，根据功率计中显示的功率值来获取雪层表面的光滑度(粗糙度)信息。

进一步地，功率值为-38dBm及以上时为雪道表面粗糙需要整改。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

冰雪赛道检查装置尺寸、重量小，更加便于携带和安装。可以准确检测冬奥会滑雪赛道雪层表面的粗糙度和均匀度，提高运动员比赛的安全性，为冬奥会的危险预防和安全保障工作提供帮助。