我国城镇化发展带动了高速公路和城镇道路的建设,但一系列道路质量问题相继出现:前期施工不当带来的使用寿命短,后期运行的表面坑洞、破碎引发的乘车不适,路表面下的空洞、脱空造成路面的塌陷等,因此确保道路的正常工作已成为城市建设中的一项关键任务。探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)在道路检测中扮演着重要的角色,它利用发射和接收道路分层或病害的反射电磁波判断道路表面及路基状况。本文旨在研究GPR的路面铺装分层和道路缺陷检测算法,主要研究工作包括以下三方面:首先研究了探地雷达运行机制。电磁波在道路铺装面层和基层中传播,只在分界面处发生反射与折射,使GPR数据具有稀疏性。针对电磁波在不连续介质中的传播机理,提出反射回波强度计算介质的相对介电常数。GPR探测数据处理的基本流程为:数据编辑、零时校正、去直流、数据增益、滤波、反褶积。然后,研究了道路铺装分层厚度确定算法。基于GPR道路分层检测技术已经相对成熟,但在分层厚度过小时往往不易识别回波的混叠,特别是沥青铺装层。由于GPR分辨率的限制以及两层沥青层之间的介电常数相差较小,沥青薄面层厚度的估算仍然是一个难题。针对反射系数具有稀疏性,采用稀疏分解处理沥青铺装层反射回波、识别分层厚度,解决了信号混叠问题并准确提取时延信息。最后进行了路基缺陷检测算法研究。复杂的地下介质结构、外界电磁波和地面强杂波的影响污染了雷达回波数据,导致路基缺陷的反褶积结果比较复杂。对于路基缺陷的检测,先采用SVD分解(奇异值分解)对雷达数据进行主成分分析,后对残余信号“拉伸”,突出路基病害。最后本文提出将SVD分解与稀疏脉冲反褶积结合,提高反褶积的分辨率。