JPS61773A - 埋設物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、地中や水中等に埋設・設置された物体を、電
磁波によるレーダ一方式で検出する装置に係わり、とく
に、被測定物位置を精度よく映像化するのに好適な埋設
物検知装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、例えば土中に埋設されたガス管、水道管の検知装
置として、レーダ装置が知られている（例えば、電子通
信学会論文誌、６６巻６号に記載の論文、「地中レーダ
システム」）。これは、パルス状の電磁波を地中に送信
し、埋設物からの反射波を検出して処理し、映像化する
ものである。

映倫化のため、電波の送受信部であるアンテナを地表で
走査し、各走査位置で反射波を検出する。

この時、電波送信から受信までの時間から得られる埋設
物の距離は、下式で示される。

ｙ　２＝　（ｘ−ｘｎ　）２＋ｇ２（１）ここで、ｙ；
検出した埋設物深さ、 ′　ｘ；アンテナ走査位置、 （ｘ！ｌ　ｒ　＞’ｌ　）　？埋設物の位置座標。

（１）式かられかるように、（Ｘｍ　＋　ｙｓ　）の位
置にある物体が、あたかも（ｘ、ｙ）なる双曲線上の広
い範囲に存在する様に映倫化される。仁のため、物体を
検知する分Ｉ４籠は低下し、埋設物体の位置を正確に求
められない問題がある。この問題点解決の二手法に、合
成開口法を用いるものがある（第９回りモートセンシン
グシンポジウム（昭５８年１２月）で発表の「地中探査
レーダ」）。

この手法は、多数のアンテナ走査位置での反射波情報を
記憶しておき、（１）式の逆算処理で映像化する。この
方法は、アンテナ走査の広い範囲の情報を逆算演算する
ため、演算時間が大であり、走査しながら埋設物体を検
知するのは不可能である。

〔発明の目的〕

本発明は、レーダ一方式における位置検知装置の硫理時
間短縮をはかり、これにより、埋設物位置を高精度で、
しかも、高速で映像化する装置の提供を目的としている
。

〔発明の概要〕

以下、本発明の詳細な説明する。本発明では、（１）式
で形成される像の傾きに注目したことに特徴・がある。

つまり、α）式で示される曲線が光等に対して収束作用
を持つ性質を利用する。概念的に述べると、（１）式で
示される形状を持つ反射鏡に、ｙ軸に平行な光線があた
ると、その光線の大部分が（Ｘ＋、１．５ｙ＋）の位置
に集光されることを用いる。実際には、あるアンテナの
走査位置において、その近傍のデータから、（１）式の
傾きを求め、幾何光学的な演算によって、ｙ軸に平行な
光線が反射する光路を求めるっ腹数点でこの演算をする
と、物体がある所は光線の量が多くなって他の場所と明
確に識弁できる。本発明の演算は、ある場所における光
路の直線演算であるので、計算時間は短かく、また、極
端に言うと２点でのデータからでも埋設物体を識別でき
る長所がある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。

第１図は、本発明の構成を示す図である。■が地表面で
あり、２が埋設物体である。２に対し、発振器１０から
の信号をサーキュレータ１１を通してアンテナ１２に導
びき、電波を放射する。２０反射電波を１２で検知し、
１１から増幅器１３に伝送して増幅する。１４は、サン
プリング装置であり、ＩＯからのトリが信号を得て、反
射信号である１３の出力をサンプリングする。１４によ
って低周波に移行した反射信号は、演算機に入力される
。１５には、１２の走査位置検出器１６の出力も入力さ
れ、これらを用いて、物体２の位置演算をし、結果を表
示器１７に表示する。この構成図からもわかる様に、本
発明の本質的な部分は、１５の演算機の演算内容である
。以下、１５の演算内容について説明する。第２図は、
１５の演算内容を概念的に説明するものである。Ｘ軸が
地表面に対応し、ｙ軸の方向が埋設の深さ方向にあたる
。２０が、（１）式に対応しているうこの図かられかる
ように、真の埋設位置２１に物体がある場合でも、アン
テナの走査に従って２０の曲ＭＫなってしまう。本発明
では、あるアンテナ位置Ｘ＝Ｘにおいて、ｙ軸に平行な
Ｍ線を２０に延ばして反射光路２３を求める。これを少
なくとも２本以上求めることによって、それらの交点と
して物体の位置を算出するつ以下、数式を用いて説明す
る。

アンテナ位置をＸとする。２２と２３の交点２４の座標
を、（Ｘ、Ｙ）とすると、ＸおよびＹの値が検出できる
。つまシ、Ｘは、１６の出力として、また、Ｙは、電波
放出から反射波検出までの時間と、地中の電波伝播速度
の関係から求めることができる。第３図を参考にする。

まず、２０と２２の交点２４における接線２５の傾きを
求める。このため、ｘ　＝　Ｘ−ΔＸ、ｘ＝＝Ｘ＋ＪＸ
ｆのｙのイ直を求める。これを、各々、ｙ＋ａ、Ｙ＋ｂ
とすると、２５の傾きは、（ａ−ｂ）／２ΔＸで近似で
きる。

これより、第３図におけるθは ｔａｎθ＝（ｂ−ａ）／２ΔＸ（２） で関連づけられる。よって、２３の方程式を求めると、
傾きがｔａｎ　（＊　／　２−２θ）でめり、（Ｘ。

Ｙ）を通る条件から求まる。これは、 ｙ　＝　ｘ　／　ｔａｎ　２θ十Ｋ（３）の形であるか
ら、ｘ＝Ｘ、ｙ＝Ｙとして、ｙ　＝　（（ｘ　−Ｘ　）
　Ａａｎ２θ＋Ｙ　）　Ｘ　２／３　　　　　　　（４
）である。また、よく知られているように、ｔａｎ　２
θ＝　２　ｔａｎ　２θ／　（１−ｔａｎ２θ）（５）
である。これらよシ、するアンテナ位置Ｘにおける直線
２３の方程式が決定される。よって、（Ｘ。

ｙ）に対応するメモリにこの直線が乗っている時、（ｘ
、ｙ）のメモリ内容を増加させる操作をＸが異なる複数
点で行なうことＫよって、物体が存在する位置のメモリ
内容が増大する。１７は、このメモリ内容を強度変調し
て表示するものであって、１７の映像で物体位置を識別
できる。

第４図は、１５の演算内容をフローチャートで示したも
のである。１５０１でアンテナ位置Ｘを求め、さらに、
この位置において、電波放出から反射波検出までの時間
と、あらかじめ求めた地中の電波の速度からＹを求める
（　１５０２）。このＸ。

Ｙと、ΔＸから（２）式によってｔａｎθを演算する（
１５０３）。この段階で、（４）式が決定されているか
ら、Ｘを指定することにより、１５０４でｙを求めるっ
この求めた（ｘ、ｙ）に対応するメモリの内容を増加さ
せ（１５０５）、これを、あらかじめ設定したＸの範囲
について行なう（１５０６）。この動作を終了まで続け
る（１５０７）。

以上のような演算の結果、埋設物体が存在する位置のメ
モリ内容は急速に増加し、これによって物体の埋設位置
の識別が可能となる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、アンテナ走査位
置が小ないデータからでも埋設物体の映像化が可能であ
る。つまり、従来のように、全データを採取してから画
像を再生するのではない。

このため、アンテナを走査しながら埋設物体を映像化で
き、実用上、大きな優利性がある９

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な構成図、第２図、第３図は本
発明の本質的な部分である？ＪｉｔＪＴ、機の演算内容
説明図、第４図はその処理のフローチャート図である。 ｌ・・・地表面、２・・・埋設物体、１０・・・発振器
、１１・・・サーキュレータ、１２・・・アンテナ、１
３・・・増幅器、１４・・・ザンプリ／グ装置、１５・
・・演算機、１６・・・アンテナ走査位置検出器、１７
・・・表示器、２０・・・アンテナ走査時に得られる埋
設物体の軌跡、２１・・・埋設位置、２２・・・アンテ
ナ位ｌｆＸのｙ軸に平行な直線、２３・・・反射光路、
２４・・・２０と２２の交点、２５・・・２４における
接綴、２６・・・２４に第　１１ メ　２　図 ？ −ル 拓　３　ロ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数位置の各々で電波を放射し、埋設物体からの反
   射波を処理して埋設物を映像化する装置において、電波
   放射器および反射波検出器の走査にともなつて得られる
   埋設物体の軌跡曲線の傾きに応じた直線を演算し、この
   直線に対応するメモリ内容を増加させ、その結果を表示
   させることを特徴とする埋設物検出装置。