探地雷达（Ground Penetrating Radar,GPR）是一种基于电磁反射信息的非常适用于浅层目标探测的一种无损探测工具。常规的探地雷达大多是单极化雷达,由于采集方式的限制,只能采集到一种共极化信息,得到的信息量很有限,也很难满足某些复杂环境下工作的需求。而全极化探地雷达（Full-polarimetric Ground Penetrating Radar）既能采集到共极化信息又能采集到交叉极化信息,其采集信息量比单极化探地雷达多三倍,因此全极化探地雷达近些年来被逐渐发展起来。全极化探地雷达以四种天线组合方式来工作,在获取丰富的目标体信息的同时还可以获取目标体全面的极化属性。利用极化属性可以提高目标体的识别能力,对获取的极化属性信息采用数据融合技术还能够提高图像分辨率,因此对全极化探地雷达的研究具有显著的意义。但是目前商业雷达多为单极化雷达,且从国外进口的雷达系统价格昂贵,因此发展全极化探地雷达数据采集系统成为一个急需解决的问题。本文设计了包含全极化模式的Vivaldi天线阵列（Vivaldi Antenna Array,VAA）,组建了全极化喇叭天线（Horn Antenna,HA）阵列,利用这两种天线阵列可以获取丰富的全极化信息。在此基础上,建立了能搭载不同天线的全极化探地雷达数据采集系统,主要由PC控制端、网络分析仪、开关驱动器和天线组成。该系统由PC控制端一键实现对各部分的自动控制,从而达到便捷、快速地对目标体全极化共反射信息的采集。在实验室对系统进行了二面角探测实验,取得了不错的效果,验证了系统的探测有效性。利用系统搭载了Vivaldi天线阵列进行了路面塌陷实验,通过实测雷达极化剖面及数据融合剖面的结果,可以得到塌陷位置信息以及塌陷路面周围有无塌陷的风险等信息。又利用系统搭载了喇叭天线阵列进行了冰裂缝探测实验,实验结果验证了系统可以准确定位冰裂缝的位置,并且数据融合结果可以提高对冰裂缝的成像质量。本文主要研究目的是搭建一套有效的全极化探地雷达数据采集系统,为后续全极化探地雷达数据采集系统的发展提供一定的思路。论文的主要研究内容如下:1.介绍了天线的基本理论,以电基本振子为例介绍了天线的辐射原理。然后介绍了天线的一些性能参数及其定义,设计了Vivaldi天线阵列和喇叭天线,并根据设计的天线来实现全极化测量。2.搭建了全极化探地雷达数据采集系统,主要由pc控制端、矢量网络分析仪、开关驱动器和天线四部分组成。然后对系统各个组成部分进行了介绍,分析了各部分在系统中的功能与作用。最后针对两种天线的特点,阐述了本文搭建的全极化探地雷达数据采集系统的工作原理。3.引入了探地雷达数据处理的流程。针对搭建的全极化系统提出了数据处理方法,并给出了具体的测量矩阵。最后介绍并引入了加权平均数据融合方法,并用于后续实验的数据处理。4.将搭建的全极化探地雷达数据采集系统在实验室中进行了金属二面角探测实验,分析了全极化雷达剖面及单道信号,验证了系统的有效性。又将系统分别应用路面塌陷和冰裂缝探测实验,均取得了不错的效果。