JPH0843528A - 偏波面を利用した地中レーダ装置 - Google Patents
偏波面を利用した地中レーダ装置Info
- Publication number
- JPH0843528A JPH0843528A JP20591194A JP20591194A JPH0843528A JP H0843528 A JPH0843528 A JP H0843528A JP 20591194 A JP20591194 A JP 20591194A JP 20591194 A JP20591194 A JP 20591194A JP H0843528 A JPH0843528 A JP H0843528A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarization plane
- signal
- antenna
- radar
- polarization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 地中レーダ装置において、地中の埋め戻し、
小石、土質の変化等による反射と、管状物からの反射信
号との識別を容易にする。 【構成】 送信アンテナ１１と受信アンテナ１２は各々
図４に記されるごとく、直交した２素子から成る。送受
信のこの素子は偏波面切替器１３により切り替えられる
ので、送信アンテナから発射される電波はその偏波面が
時間的に直交している。受信アンテナ１２の受信素子も
送信に同期して切り替えられる。信号処理器装置１５に
て両偏波面のレーダ受信号の差を求める。これら全ての
装置は同期装置１６により同期制御されている。
小石、土質の変化等による反射と、管状物からの反射信
号との識別を容易にする。 【構成】 送信アンテナ１１と受信アンテナ１２は各々
図４に記されるごとく、直交した２素子から成る。送受
信のこの素子は偏波面切替器１３により切り替えられる
ので、送信アンテナから発射される電波はその偏波面が
時間的に直交している。受信アンテナ１２の受信素子も
送信に同期して切り替えられる。信号処理器装置１５に
て両偏波面のレーダ受信号の差を求める。これら全ての
装置は同期装置１６により同期制御されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力をはじめ通信，ガ
ス，水道等各種の管を探知するための地中レーダ装置に
関する。この種の装置は地中の埋め戻し，小石，土質の
変化等による反射と管からの反射とが区別しにくいのが
現状である。本発明は前者の不要な反射信号を抑え、管
からの反射信号の識別を容易にする地中レーダ方式に関
する。
ス，水道等各種の管を探知するための地中レーダ装置に
関する。この種の装置は地中の埋め戻し，小石，土質の
変化等による反射と管からの反射とが区別しにくいのが
現状である。本発明は前者の不要な反射信号を抑え、管
からの反射信号の識別を容易にする地中レーダ方式に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に地中レーダ装置は、１素子から
なるアンテナを送受信部に利用して、電波の送受信を行
いながら地表面上を移動し、移動距離と反射信号と時間
とを記録する。この場合、地中の物体からの反射信号の
到達時間は、距離に対し双曲線カーブを描く（図２）。
また、地層等大きな境界からの反射は一定直線を描くの
で、比較的小さい物体と、大きな物体とを見分けること
は行われていた。しかし、土質の細かい変化や小石から
の反射信号はいわゆるクラッタ雑音として目的とする管
からの信号に影響を及ぼしている。
なるアンテナを送受信部に利用して、電波の送受信を行
いながら地表面上を移動し、移動距離と反射信号と時間
とを記録する。この場合、地中の物体からの反射信号の
到達時間は、距離に対し双曲線カーブを描く（図２）。
また、地層等大きな境界からの反射は一定直線を描くの
で、比較的小さい物体と、大きな物体とを見分けること
は行われていた。しかし、土質の細かい変化や小石から
の反射信号はいわゆるクラッタ雑音として目的とする管
からの信号に影響を及ぼしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】土質の細かい変化或は
小石からの反射信号が大きいと目的の管からの反射信号
が埋もれて判別不能となり観測上好ましくない。本発明
はこの好ましくない小石等からの反射信号レベルを電波
の偏波面を利用して抑圧するものである。
小石からの反射信号が大きいと目的の管からの反射信号
が埋もれて判別不能となり観測上好ましくない。本発明
はこの好ましくない小石等からの反射信号レベルを電波
の偏波面を利用して抑圧するものである。
【０００４】目的の管からの反射信号レベルは地中レー
ダ電波の偏波面の角度により変化する。管と平行な偏波
面の時最高で管と交差する角度が大きくなるにつれ下が
り、管と直交する時最低となる。これに対し小石或は土
質の変化による反射信号レベルは偏波面の変化に対して
は殆ど変化しない。
ダ電波の偏波面の角度により変化する。管と平行な偏波
面の時最高で管と交差する角度が大きくなるにつれ下が
り、管と直交する時最低となる。これに対し小石或は土
質の変化による反射信号レベルは偏波面の変化に対して
は殆ど変化しない。
【０００５】検出目的の管と大体平行な偏波面の電波で
レーダエコー信号を処理し次にそれと直交する偏波面の
電波で同様にレーダエコー信号を処理する。これら二つ
の信号の差を取る事により、小石或は土質の異なるエコ
ー信号は減少する。それに対し、目的の管からのエコー
信号は余り減少しないのでレーダエコー信号は改善され
る。
レーダエコー信号を処理し次にそれと直交する偏波面の
電波で同様にレーダエコー信号を処理する。これら二つ
の信号の差を取る事により、小石或は土質の異なるエコ
ー信号は減少する。それに対し、目的の管からのエコー
信号は余り減少しないのでレーダエコー信号は改善され
る。
【０００６】図１に於いて、地中レーダ１を操作員２が
地表３を押して地中観測をする。地中には埋設管４が埋
められているとする。地中レーダ１には送信アンテナ１
１と受信アンテナ１２が配置されている。レーダ送受信
機１４からの送信電波は送信アンテナ１１をへて地中に
発射され、埋設管４により反射され受信アンテナ１２に
てキャッチされて、レーダ送受信機１４により再生され
る。
地表３を押して地中観測をする。地中には埋設管４が埋
められているとする。地中レーダ１には送信アンテナ１
１と受信アンテナ１２が配置されている。レーダ送受信
機１４からの送信電波は送信アンテナ１１をへて地中に
発射され、埋設管４により反射され受信アンテナ１２に
てキャッチされて、レーダ送受信機１４により再生され
る。
【０００７】送信アンテナ１１及び受信アンテナ１２の
偏波面を操作員２の進行方向に直交するものを水平偏波
面、進行方向に合致するものを垂直偏波面と呼称する。
この偏波面は偏波面切替器１３により送信電波と同期し
て切替えられる。
偏波面を操作員２の進行方向に直交するものを水平偏波
面、進行方向に合致するものを垂直偏波面と呼称する。
この偏波面は偏波面切替器１３により送信電波と同期し
て切替えられる。
【０００８】まず、水平偏波面に送受信アンテナ１１，
１２をセットし埋設管４よりのエコー信号をレーダ送受
信機１４により再生する。これは必要なエコー信号であ
る。その信処を信号処理装置１５によりＸｔｎとして記
録する。同時に、小石等の不要なエコー信号もＸｃｎと
して記録される。これは所謂クラッター雑音信号であ
る。従って、信号対雑音比（以下Ｓ／Ｎ）はＸｔｎとＸ
ｃｎの比として表される。一般に、ＸｔｎもＸｃ（３）
ｎも分離されずに混じった状態で受信され記憶される。
１２をセットし埋設管４よりのエコー信号をレーダ送受
信機１４により再生する。これは必要なエコー信号であ
る。その信処を信号処理装置１５によりＸｔｎとして記
録する。同時に、小石等の不要なエコー信号もＸｃｎと
して記録される。これは所謂クラッター雑音信号であ
る。従って、信号対雑音比（以下Ｓ／Ｎ）はＸｔｎとＸ
ｃｎの比として表される。一般に、ＸｔｎもＸｃ（３）
ｎも分離されずに混じった状態で受信され記憶される。
【０００９】次に送受信アンテナ１１，１２を垂直偏波
面に切替える。同様に埋設管４よりのエコー信号をレー
ダ送受信機１４により再生し、信号処理装置１５により
Ｙｔｎとして記憶する。同様に小石等の不要エコー信号
もＹｃｎとして記憶される。
面に切替える。同様に埋設管４よりのエコー信号をレー
ダ送受信機１４により再生し、信号処理装置１５により
Ｙｔｎとして記憶する。同様に小石等の不要エコー信号
もＹｃｎとして記憶される。
【００１０】信号処理装置１５に記憶された水平偏波面
信号Ｘｎと垂直偏波面信号Ｙｎの差を取りＴｎ或はＣｎ
として埋設管或は小石等不要エコー信号がそれぞれ信号
処理装置１５に記憶する。
信号Ｘｎと垂直偏波面信号Ｙｎの差を取りＴｎ或はＣｎ
として埋設管或は小石等不要エコー信号がそれぞれ信号
処理装置１５に記憶する。
【００１１】一般に、埋設管等のエコー信号は管と平行
な偏波面と、直交する偏波面の電波の反射レベルは周波
数，管径或は周囲の条件等により異なるが１０から２０
ｄｂ程度の差がある。それに対し、小石等のエコー信号
クラッター雑音の偏波面に対する変動は２０％程度であ
る。
な偏波面と、直交する偏波面の電波の反射レベルは周波
数，管径或は周囲の条件等により異なるが１０から２０
ｄｂ程度の差がある。それに対し、小石等のエコー信号
クラッター雑音の偏波面に対する変動は２０％程度であ
る。
【００１２】いま、解りやすくするために Ｓ／Ｎ＝Ｘｔｎ／Ｘｃｎ＝１＝０ｄｂ ……………………………（１） とする。また偏波面特性はそれぞれ Ｘｔｎ／Ｙｔｎ＝１０ｄｂ Ｃｎ＝Ｘｃｎ−Ｙｃｎ＝０．２Ｘｃｎ ……………………………（２） Ｔｎ＝Ｘｔｎ＝Ｙｔｎ＝Ｘｔｎ＝Ｘｔｎ／３＝２Ｘｔｎ／３ …（３） 従って、水平偏波面と垂直偏波面の信号の差のＳ／Ｎは Ｓ／Ｎ＝Ｔｎ／Ｃｎ＝２Ｘｔｎ／３／（０．２Ｘｃｎ） ＝１０／３＝約１０ｄｂ ……………………（４）
【００１３】（１）と（４）式で示されたようにＳ／Ｎ
が０ｄｂから１０ｄｂになる。これはＳ／Ｎが１０ｄｂ
改善された事を意味する。小石等のクラッタ雑音の偏波
面特性を２０％程度の変動と仮定したときにこの程度の
改善であるが、これが小さくなれば一段と改善される事
は容易に想像できる。
が０ｄｂから１０ｄｂになる。これはＳ／Ｎが１０ｄｂ
改善された事を意味する。小石等のクラッタ雑音の偏波
面特性を２０％程度の変動と仮定したときにこの程度の
改善であるが、これが小さくなれば一段と改善される事
は容易に想像できる。
【００１４】地中レーダではランダム雑音を抑制するた
めに数十回或は数百回送信を繰り返して受信し、受信信
号を積算する。この処理を多くする事により、また位置
的に少しずらして行う事により小石等のクラッタ雑音の
偏波面特性を小さくする事が出来る。その場合本発明の
信号の改善方法は益々効力を発揮する。
めに数十回或は数百回送信を繰り返して受信し、受信信
号を積算する。この処理を多くする事により、また位置
的に少しずらして行う事により小石等のクラッタ雑音の
偏波面特性を小さくする事が出来る。その場合本発明の
信号の改善方法は益々効力を発揮する。
【００１５】偏波面を変化させる一方法として、図４に
示すクロスボウタイアンテナ方式が考えられる。図に示
す如く、送信及び受信アンテナをそれぞれ２素子のボウ
タイアンテナを直交して配置する。図の様に同相に給電
した場合水平偏波面アンテナとして動作し、反位相に給
電した場合垂直偏波面アンテナとして動作する。
示すクロスボウタイアンテナ方式が考えられる。図に示
す如く、送信及び受信アンテナをそれぞれ２素子のボウ
タイアンテナを直交して配置する。図の様に同相に給電
した場合水平偏波面アンテナとして動作し、反位相に給
電した場合垂直偏波面アンテナとして動作する。
【００１６】この方法の利点は同じ素子を利用して各偏
波面動作を行わせるので、アンテナの利得，指向性，給
電点等を常に一定に保つ事が出来、電波の道程も両偏時
面で同じである。その結果、エコー信号の受信レベルは
偏波面のみをパラメータとして変化させ得られたものと
して処理できる。
波面動作を行わせるので、アンテナの利得，指向性，給
電点等を常に一定に保つ事が出来、電波の道程も両偏時
面で同じである。その結果、エコー信号の受信レベルは
偏波面のみをパラメータとして変化させ得られたものと
して処理できる。
【００１７】小石等のエコー信号によるクラッター雑音
信号は希望する埋設管のエコー信号と同じ特性をしてい
るため、通常の方法では取り除く事は出来ない。本発明
は唯一つ異なる偏波面特性を積極的に利用して大きな信
号改善を計るもので、実用上非常に有効なものである。
信号は希望する埋設管のエコー信号と同じ特性をしてい
るため、通常の方法では取り除く事は出来ない。本発明
は唯一つ異なる偏波面特性を積極的に利用して大きな信
号改善を計るもので、実用上非常に有効なものである。
【００１８】埋設管の大体配置はあらかじめ判明してい
る。工事現場に於いて正確な位置を測定するのが地中レ
ーダの目的である。従って、埋設管の配置方向は大体解
っているので、地中レーダの水平偏波面を埋設管の長さ
方向に合わせる事は容易である。
る。工事現場に於いて正確な位置を測定するのが地中レ
ーダの目的である。従って、埋設管の配置方向は大体解
っているので、地中レーダの水平偏波面を埋設管の長さ
方向に合わせる事は容易である。
【図１】地中レーダの概略使用状態を示す。
【図２】地中レーダの受信波形図の一例を示す。
【図３】偏波面利用の地中レーダのブロック図の一例を
示す。
示す。
【図４】水平，垂直偏波面切替アンテナの一例を示す。
１ 地中レーダ ２ 操作者 ３ 地表面 ４ 埋設管 ５ 小石等不要反射物体 １１ 送信アンテナ １２ 受信アンテナ １３ 偏波面切替器 １４ レーダ送受信機 １５ 信号処理装置 Ｃｎ 偏波面信号処理後のクラッター雑音 Ｔｎ 偏波面信号処理後の埋設管エコー信号 Ｘｃｎ 水平偏波面電波の小石等のエコー信号 Ｘｔｎ 水平偏波面電波の埋設管エコー信号 Ｙｃｎ 垂直偏波面電波の小石等のエコー信号 Ｙｔｎ 垂直偏波面電波の埋設管エコー信号
Claims (2)
- 【請求項１】 送信アンテナ（１１），受信アンテナ
（１２），偏波面切替器（１３），レーダ送受信機本体
（１４）及び信号処理装置（１５）とからなり送信アン
テナ（１１）と受信アンテナ（１２）の偏波面を同期し
て切替え、レーダ送受信機本体（１４）を経て得られた
地中エコー信号を信号処理装置（１５）にて処理する
際、水平偏波面信号と垂直偏波面信号の差を取ることを
特徴とする地中レーダ装置。 - 【請求項２】 互いに直交させた２素子のボウタイアン
テナからなるアンテナ部を送受信それぞれに使用し、２
素子間の受信号の和及び差を取ることを特徴とする地中
レーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20591194A JPH0843528A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 偏波面を利用した地中レーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20591194A JPH0843528A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 偏波面を利用した地中レーダ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843528A true JPH0843528A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=16514799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20591194A Pending JPH0843528A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | 偏波面を利用した地中レーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0843528A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010210394A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Nippon Signal Co Ltd:The | 地中レーダ装置 |
| GB2479872A (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-02 | Ralph Benjamin | Apparatus for radar detection of buried objects |
-
1994
- 1994-07-27 JP JP20591194A patent/JPH0843528A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010210394A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Nippon Signal Co Ltd:The | 地中レーダ装置 |
| GB2479872A (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-02 | Ralph Benjamin | Apparatus for radar detection of buried objects |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8055193B2 (en) | Underwater remote sensing | |
| US8289201B2 (en) | Method and apparatus for using non-linear ground penetrating radar to detect objects located in the ground | |
| CN101887120B (zh) | 一种用于单波束机械扫描雷达测量目标方位角的方法 | |
| AU764789B2 (en) | Radar apparatus | |
| CA2362542A1 (en) | Directional resistivity measurements for azimuthal proximity detection of bed boundaries | |
| JPH0843528A (ja) | 偏波面を利用した地中レーダ装置 | |
| JPS5911876B2 (ja) | 積重ねビ−ム・レ−ダ | |
| RU2469347C1 (ru) | Устройство определения координат источника радиоизлучения | |
| WO1990015452A1 (fr) | Antenne coudee | |
| EP1111714A3 (en) | System for determining alignment of a directional radar antenna | |
| JP3726022B2 (ja) | 非開削ドリリング工法用地中レーダ装置 | |
| KR100431777B1 (ko) | 누수검출장치 및 그 안테나 | |
| Leadabrand et al. | Preliminary results of 400-Mc radar investigations of auroral echoes at College, Alaska | |
| JP5102520B2 (ja) | 超音波探知装置および超音波探知方法 | |
| JPH10319117A (ja) | 地中探査用アンテナ及び地中探査装置 | |
| JPH11352002A (ja) | 漏水検出装置用アンテナ | |
| JP2002122398A (ja) | 誘導装置 | |
| JP3007657B2 (ja) | 埋設管探知方法 | |
| JPH01195385A (ja) | ハイブリッド地中埋設物探査方法 | |
| JPS60230076A (ja) | 埋設配管中に取り付けられた特定物体の位置を確認する方法 | |
| Tsunasaki et al. | Short-chirp signal-based ground penetrating radar system for detecting shallow-depth pipelines | |
| JP2004212324A (ja) | 埋設物探査装置 | |
| JPH08271641A (ja) | 埋設物探査装置および埋設物探査方法 | |
| JPS6190070A (ja) | 地中レ−ダ用アンテナ | |
| JPH0758333B2 (ja) | 地中埋設物探査方式 |