KR101551824B1 - Radar for detecting object under the ground and method for detecting the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 매설물 탐지 레이더 및 탐지 방법으로서, 지중에 매설된 매설물을 탐지하는데 있어서 오탐율을 최소화하는 매설물 탐지 레이더 및 탐지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a submerged detection radar and a detection method, and relates to a submerged detection radar and a detection method that minimize a false rate in detecting submerged burials.
휴대용 매설물 탐지기는 지표 아래에 매설되어 있는 대인 혹은 대전차 지뢰를 탐지하기 위한 개인휴대용 매설물 탐지 레이더로서 군용과 민간용으로 개발되어 사용되고 있다. 현재 상용되는 휴대용 매설물 탐지기는 송신 안테나(310)와 수신 안테나로 된 매설물 탐지 레이더를 사용하고 있다. 대표적인 휴대용 매설물 탐지기에 사용되는 개인휴대 용도의 매설물 탐지 레이더로는 영국의 Minehound VMR2와 미국의 AN/PSS-14가 있다.Portable burial detectors are developed for military and civilian use as personal portable burial detection radar for detecting intruder or anti-tank mines buried beneath the surface of the earth. Portable pavement detectors that are currently in use use a submerged detection radar comprising a transmitting
매설물 탐지 레이더는 임펄스(impulse)신호를 지표면 방향으로 송신한 후 일부 신호는 지표면에서 반사되고, 일부 신호는 지표면 투과 후 토양에서 손실되고, 나머지는 지표면 투과 후 지뢰와 같은 매설물에 반사되어 되돌아오게 된다. 반사되어 되돌아온 신호를 처리함으로써 매설물의 유무를 판단하게 된다. 매설물 탐지 레이더의 한계는 매설물에서 반사되어 되돌아오는 신호의 수신 세기가 매우 낮을 뿐만 아니라 지표면의 반사신호가 매우 커서 지뢰의 반사 신호에 간섭을 일으키는 문제가 발생한다. 이는 매설물 탐지 레이더의 낮은 탐지율(Probability of Detection)과 높은 오경보율(False Alarm Rate)을 야기한다.After the submerged detection radar transmits the impulse signal in the direction of the surface, some signals are reflected from the surface of the earth, some signals are lost in the soil after penetrating the surface of the earth, and the remainder are reflected back to the ground such as land mines . The reflected signal is processed to determine the presence of the buried object. The limitation of the radar is that the intensity of the signal reflected back from the embankment is very low, and the reflection signal of the ground surface is very large, which causes interference with the reflection signal of the land mine. This results in a low detection rate and a high false alarm rate of the subsurface detection radar.
특히, 휴대용 매설물 탐지 레이더의 형태는 휴대용 레이더의 크기와 단가를 고려하여 도 1에 도시한 바와 같이 신호처리 제어부(10), 1개의 송신부(20), 1개의 수신부(30), 1개의 송신 안테나(21), 1개의 수신 안테나(31)로 이루어진다. 그러나 이러한 1개의 송신 안테나(21), 1개의 수신 안테나(31)로 구성된 휴대용 매설물 탐지 레이더는 지표면의 토양 등의 특성을 고려할 수 없어 매우 낮은 탐지율과 높은 오경보율을 가지는 문제가 있다.Particularly, as shown in FIG. 1, in consideration of the size and unit price of the portable radar, the shape of the portable embedded detection radar is divided into a signal
본 발명의 기술적 과제는 지중에 매설된 매설물을 탐지하는데 있어서 오탐율을 최소화하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 매설물 탐지 레이더의 운용환경을 고려하여 탐지율을 향상시키는데 있다.The technical problem of the present invention is to minimize false positives in detecting buried underground buried objects. Also, the technical problem of the present invention is to improve the detection rate in consideration of the operating environment of the buried detection radar.
본 발명의 실시 형태는 지표면에 탐지 신호를 송신하는 송신 안테나; 상기 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 반사 신호를 각각 수신하는 복수의 수신 안테나; 상기 복수의 수신 안테나로부터 수신하는 각각의 반사 신호의 특성을 이용하여, 매설물 탐지가 이루어지는 탐지 환경 특성을 파악하는 환경 분석부; 상기 탐지 환경 특성에 따라서 상기 제1반사 신호 및 제2반사 신호를 처리하여 탐지 영상을 생성하는 신호처리 제어부;를 포함한다.An embodiment of the present invention relates to a transmitting antenna for transmitting a detection signal to an earth surface; A plurality of reception antennas each receiving a reflection signal reflected from an object embedded in the ground by the detection signal; An environment analyzer for analyzing characteristics of a detection environment in which an embedded object is detected using characteristics of each reflection signal received from the plurality of reception antennas; And a signal processing controller for processing the first reflection signal and the second reflection signal according to the detection environment characteristic to generate a detection image.
상기 수신 안테나는, 상기 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 제1반사 신호를 수신하는 제1수신 안테나; 상기 제1수신 안테나와 이격 설치되어, 상기 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 2반사 신호를 수신하는 제2수신 안테나;를 포함한다.Wherein the receiving antenna comprises: a first receiving antenna for receiving a first reflected signal reflected from an object embedded in the ground by the detection signal; And a second reception antenna spaced apart from the first reception antenna and receiving a two-reflection signal reflected from an object embedded in the ground by the detection signal.
상기 환경 분석부는, 상기 제1반사 신호를 수신하는 제1수신 시간 및 상기 제2반사 신호의 수신하는 제2수신 시간을 이용하여, 매설물의 매설 깊이 및 지중의 토양 성분을 포함하는 탐지 환경 특성을 파악한다.The environment analyzing unit may use a first reception time for receiving the first reflected signal and a second reception time for receiving the second reflected signal to detect a detection environment characteristic including a buried depth of a buried substance and a soil component in the ground I understand.
지표면과 평행한 방향축을 X축이라 할 때 상기 제1수신 안테나와 제2수신 안테나의 X축 상의 이격 거리를 δ라 하고, 상기 제1수신 시간을 t1, 상기 제2수신 시간을 t2라 할 때, 상기 매설물의 매설 깊이 d는, 
지표면과 평행한 방향축을 X축이라 할 때 상기 제1수신 안테나와 제2수신 안테나의 X축 상의 이격 거리를 δ라 하고, 상기 제1수신 시간을 t1, 상기 제2수신 시간을 t2라 하고, 광속을 c라 할 때, 상기 지중의 토양 성분의 유전율 εr라 할 때,The distance between the first reception antenna and the second reception antenna on the X-axis is d, and the first reception time is t 1 and the second reception time is t 2 And the light flux is denoted by c, the permittivity ε r of the soil component in the ground,
유전율에 따른 토양 성분, 토양의 투과율 및 반사율이 저장된 토양 유전율 정보 데이터베이스를 포함하며, 상기 환경 분석부는, 산출한 유전율에 할당된 토양 성분, 투과율, 반사율을 상기 토양 유전율 정보 데이터베이스에서 추출한다.A soil permeability and a reflectance according to the permittivity of the soil, a soil permeability, and a reflectance of the soil, and the environment analyzer extracts the soil component, the transmittance, and the reflectance assigned to the calculated permittivity from the soil permittivity information database.
상기 신호처리 제어부는, 산출한 매설물의 매설 깊이와, 상기 토양 유전율 정보 데이터베이스에서 추출한 토양 성분의 투과율 및 반사율, 산출한 매설물의 매설 깊이를 고려하여 상기 제1반사 신호 및 제2반사 신호로부터 탐지 영상을 생성한다.The signal processing control section may calculate the detection image from the first reflection signal and the second reflection signal in consideration of the buried depth of the calculated buried substance, the transmittance and reflectance of the soil component extracted from the soil permittivity information database, and the buried depth of the calculated buried substance, .
본 발명의 실시 형태는, 송신 안테나에서 지표면에 탐지 신호를 송신하는 과정; 제1수신 안테나가 상기 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 제1반사 신호를 수신하는 과정; 상기 제1수신 안테나로부터 이격되어 설치된 제2수신 안테나가, 상기 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 2반사 신호를 수신하는 과정; 상기 제1반사 신호 및 제2반사 신호의 수신 특성을 이용하여, 매설물 탐지가 이루어지는 탐지 환경 특성을 파악하는 과정; 상기 탐지 환경 특성에 따라서 상기 제1반사 신호 및 제2반사 신호를 처리하여 탐지 영상을 생성하는 과정; 을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for transmitting a detection signal to a ground surface in a transmission antenna; A first receiving antenna receiving a first reflected signal reflected from an object embedded in the ground by the detection signal; Receiving a second reflected signal reflected from an object embedded in the ground by the detection signal, the second reception antenna being installed apart from the first reception antenna; Determining a characteristic of a detection environment in which an embedded object is detected using the reception characteristics of the first reflection signal and the second reflection signal; Generating a detection image by processing the first reflection signal and the second reflection signal according to the detection environment characteristic; .
상기 탐지 환경 특성을 파악하는 과정은, 상기 제1반사 신호를 수신하는 제1수신 시간 및 상기 제2반사 신호의 수신하는 제2수신 시간을 이용하여, 매설물의 매설 깊이 및 지중의 토양 성분을 포함하는 탐지 환경 특성을 파악한다.The step of grasping the detection environment characteristic may include a step of detecting a buried depth of a buried object and a soil component in the earth using a first receiving time for receiving the first reflected signal and a second receiving time for receiving the second reflected signal And the detection environment characteristics of the environment.
본 발명의 실시 형태에 따르면 2개의 수신 안테나를 활용하여 매설물의 반사 신호를 수신함으로써, 매설물 탐지 레이더가 운용되는 운용환경의 지역 식별이 즉각적으로 가능하게 된다. 따라서 운용환경의 지역을 식별함으로써, 오탐율을 최소로 하고 탐지율율 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by using the two reception antennas to receive the reflection signal of the embedding, the area identification of the operating environment in which the buried detection radar is operated can be immediately realized. Thus, by identifying the area of the operating environment, the false positives can be minimized and the detection rate can be improved.
도 1은 기존의 휴대용 매설물 탐지 레이더의 구성 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 매설물 탐지 레이더의 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 두 개의 수신 안테나와 매설물간의 반사 신호 수신 시간을 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 매설물 탐지 과정을 도시한 플로차트이다.1 is a block diagram of a conventional portable embedded detection radar.
2 is a block diagram of a configuration of a portable embedded detection radar according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating reception time of reflected signals between two reception antennas and a buried object according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of detecting a buried object according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 매설물 탐지 레이더의 구조를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating the structure of a portable burial detection radar according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 매설물 탐지 레이더는 1개의 송신부(300), 1개의 수신부(400), 환경 분석부(200), 1개의 송신 안테나(310), 제1수신 안테나(410), 제1수신 안테나(410)와 이격 설치된 별개의 제2수신 안테나(420), 신호처리 제어부(100)를 포함한다. 여기서, 송신부(300)는 신호를 송신하기 위해 필요한 구성 요소들, 일례로 탐지 신호를 생성하는 파형발생기, 발생된 탐지 신호를 증폭하는 증폭기 등을 포함하며, 수신부(400)는 매설물로부터 반사되는 신호를 수신하기 위해 필요한 구성 요소들, 일례로 반사 신호를 A/D 변환하는 아날로그-디지털(A/D)변환기, 반사 신호의 저잡음을 증폭하는 저잡음증폭기, 주파수변환기 등을 포함한다.An embedded analysis radar according to an embodiment of the present invention includes a
송신 안테나(310)는 송신부(300)에서 생성된 탐지 신호를 방사하는 레이더 안테나로서, 탐지 방향에 따른 편파를 가지는 탐지 신호를 탐지하고자 하는 지표면에 방사한다.The
참고로, 편파(polarization)란, 평면전자기파(平面電磁氣波)에서 분류되는 전기장 진동양태의 하나로서, 전기장의 진동방향을 가리킨다. 평면전자기파에서는 전기장은 전파의 진행방향과 수직인 평면 내에서 진동하고 있다. 전파의 진행방향과 수직인 평면 내에서 진동하지 않는 경우 다양한 다중편파가 존재할 수 있는데, 진동방향이 항상 동일한 방향을 향하는 것을 직선편파라 하고, 전기장이 같은 크기이고 그 방향이 평면내에서 회전할 때 원편파라고 하고, 전기장의 크기가 변화하면서 그 방향이 회전할 때는 타원편파라 하고, 지표 가까이를 전파하는 직선편파의 진동방향이 지표에 수평일 때는 수평편파, 지표에 수직일 때는 수직편파라 한다. 송신 및 수신 안테나 사이에서 최대 에너지 또는 전력을 전달하기 위해, 송신 및 수신 안테나들은 동일한 공간 배향(spatial orientation), 동일한 편파 센스(polarization sense), 동일한 축비(axial ratio)를 가져야만 한다. 송신 안테나(310)에 의해 전파되는 신호들은 매립된 물체의 반사를 통해 수신 안테나에 도달할 수 있다.For reference, polarization is one of the electric field vibration modes classified in a plane electromagnetic wave (planar electromagnetic wave), and indicates a vibration direction of an electric field. In planar electromagnetic waves, the electric field oscillates in a plane perpendicular to the propagation direction of the wave. If there is no vibration in a plane perpendicular to the propagation direction of the wave, there may be various multi polarizations. It is a straight line that the direction of vibration always points in the same direction, and when the electric field is the same size and the direction rotates in the plane It is called a circular polarized wave. When the direction of the electric field is changed, the elliptical polarized wave is called as the circular polarized wave. When the direction of the linear polarized wave propagating near the surface is horizontal to the surface, . In order to transmit maximum energy or power between the transmit and receive antennas, the transmit and receive antennas must have the same spatial orientation, the same polarization sense, and the same axial ratio. Signals propagated by the
수신 안테나는 반사되는 반사 신호를 수신하는 레이더 안테나로서, 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 반사 신호를 수신한다. 그런데 매설물에서 반사되어 되돌아오는 신호의 수신 세기가 매우 낮을 뿐만 아니라 지표면의 반사신호가 매우 커서 지뢰의 반사 신호에 간섭을 일으키는 문제가 발생한다. 이는 매설 급조 폭발물 탐지기의 낮은 탐지율(Probability of Detection)과 높은 오경보율(False Alarm Rate)을 야기한다.The receiving antenna is a radar antenna that receives a reflected signal, and receives a reflected signal reflected from an object embedded in the ground by a detection signal. However, not only the intensity of the signal reflected back from the embankment is very low, but also the reflection signal on the ground surface is very large, which causes interference with the reflection signal of the land mine. This results in a low detection rate and a high false alarm rate of buried improvised explosive detectors.
또한, 일반적으로 1개의 송신 안테나(310)와 1개의 수신 안테나를 이용하여 측정하는 매설물까지의 깊이 d는 하기의 [식 1]과 같이 정의된다.In general, the depth d to the embedding measured by using one transmitting
[식 1][Formula 1]
여기서, d는 매설물과 매설물 탐지 레이더까지의 거리, vr은 전파전달속도, t 는 송신 안테나(310)로부터 송신된 탐지 신호가 매설물에 반사되어 수신 안테나로 수신되는 수신 시간을 말한다.D is the distance to the buried object detection radar, v r is the propagation velocity, and t is the reception time at which the detection signal transmitted from the transmitting
전파전달속도 vr은 매질에 따라서 하기 [식 2]와 같이 정의된다.The propagation velocity v r is defined in accordance with the medium as shown in the following [Equation 2].
[식 2][Formula 2]
여기서, vr은 전파전달속도, c는 광속인 3×108[m/s], εr은 매질에 따른 비유전율(Relative Pwermittivity)이다. 매질에 따라 전파전달속도가 다르게 된다. 유전율은 토양의 종류 및 수분함유량을 분석을 위한 기초자료를 제공한다. 또한 지하탐사나 지구과학을 위한 지면 아래 매질의 종류 및 깊이 분석을 보다 정확하고 빠르게 분석할 수 있다.Where v r is the propagation velocity, c is the flux of 3 × 10 8 [m / s], and ε r is the relative permittivity of the medium. The propagation speed varies depending on the medium. The permittivity provides the basic data for analyzing soil type and moisture content. In addition, the type and depth analysis of the medium underground for underground exploration and earth science can be analyzed more accurately and quickly.
그런데, 매질에 해당하는 매설물이 묻힌 토양의 유전율을 알 수 없기 때문에 기존의 1개의 송신 안테나(310)와 1개의 수신 안테나로 된 매설물 탐지기는 정확한 매설물 깊이를 측정할 수 없었다.However, since the permittivity of the soil in which the buried substance corresponding to the medium is embedded can not be known, a conventional buried substance detector including one transmitting
따라서 기존의 1개의 송신 안테나(310)와 1개의 수신 안테나로 된 매설물 탐지기를 활용하여 깊이를 측정하는 다른 방안으로서, 1차적으로 측정 후에 매설물 탐지기를 미리 설정한 이격 거리만큼 이동시킨 후, 측정을 하였다. 그러나 설정한 이격 거리만큼 정확하게 이동하여 측정하는 것은 어렵고, 또한 측정의 오차로 인하여 매설물에 대한 깊이가 정확하게 측정되지 못하고 부정확하게 되는 문제가 있다.Therefore, as another method of measuring the depth by using the existing
이러한 탐지율 증대 및 오경보율을 최소로 하기 위하여, 본 발명의 실시예는 복수개의 수신 안테나를 구비한다. 즉, 각 수신 안테나는 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 반사 신호를 각각 수신하는 복수개로 마련된다. 수신 안테나가 2개로 구비되는 경우, 수신 안테나는 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 제1반사 신호를 수신하는 제1수신 안테나(410)와, 제1수신 안테나(410)와 이격 설치되어 송신 안테나(310)로부터 방사된 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 제2반사 신호를 수신하는 제2수신 안테나(420)를 포함한다.To minimize the detection rate increase and the false alarm rate, embodiments of the present invention include a plurality of reception antennas. That is, each of the reception antennas is provided with a plurality of reception antennas each receiving a reflection signal reflected from an object embedded in the ground by a detection signal. When two reception antennas are provided, the reception antenna includes a
환경 분석부(200)는, 복수의 수신 안테나로부터 수신하는 각각의 반사 신호의 특성을 이용하여, 매설물 탐지가 이루어지는 탐지 환경 특성을 파악한다. 반사 신호의 특성은 다양한 특성 중에서 반사 신호의 수신 시간을 활용한다. 예컨대, 제1수신 안테나(410) 및 제2수신 안테나(420)로 된 두 개의 수신 안테나를 사용하는 경우, 제1반사 신호를 수신하는 제1수신 시간 및 제2반사 신호의 수신하는 제2수신 시간을 이용하여, 매설물의 매설 깊이 및 지중의 토양 성분을 포함하는 탐지 환경 특성을 파악한다.The
우선, 제1수신 안테나(410)와 제2수신 안테나(420)로 된 두 개의 수신 안테나를 이용하여, 매설물의 매설 깊이를 산출하는 예를 설명한다.First, an example of calculating the embedding depth of a buried object using two receiving antennas including a
도 3에 도시한 바와 같이 두 개의 수신 안테나를 δ만큼 떨어뜨려 매설 탐지기에 설치하였을 때, 송신 안테나(310)로부터 송신된 탐지 신호가 매설물에 반사되어 제1수신 안테나(410)로부터 수신되는 제1수신 시간을 t1, 제2수신 안테나(420)로부터 수신되는 제2수신 시간을 t2라고 할 때, 상대 속도인 전파전달속도 vr은 다음의 [식 3]으로서 구할 수 있다.As shown in FIG. 3, when the two reception antennas are spaced by δ and are installed in the buried detector, a detection signal transmitted from the
[식 3][Formula 3]
/* 피타고라스의 정리 - 직각 삼각형에서 장변의 제곱은 두 단변의 제곱을 더한 것과 같음 *// * Pythagorean Theorem - In a right triangle, the square of the long side is equal to the square of the two short sides. * /
/* t1/2는 제1수신 안테나(410)의 one-way 시간, t2/2는 제2수신 안테나(420)의 one-way 시간 *// * T 1/2 is the first received one-way time, t 2/2 of the
2개의 수신 안테나뿐만 아니라 상기의 방식으로 다수의 N개의 수신 안테나를 사용할 경우, 정확도는 더욱 향상된다. 이러한 N개의 수신 안테나를 이용한 전파전달속도 vr은 다음의 [식 4]로서 구할 수 있다.Accuracy is further improved when using a plurality of N receive antennas in the above manner as well as two receive antennas. The propagation propagation velocity v r using the N reception antennas can be obtained by the following equation (4).
[식 4][Formula 4]
따라서, 두 개의 수신 안테나를 구비한 경우, 상기의 [식 1]에서의 매설물의 깊이 d의 산출식에 [식 3]에서 산출한 전파전달속도 vr를 대입하면, 지표면과 평행한 방향축을 X축이라 할 때 제1수신 안테나(410)와 제2수신 안테나(420)의 X축 상의 이격 거리를 δ라 하고, 제1수신 시간을 t1, 제2수신 시간을 t2라 할 때, 매설물의 매설 깊이 d는, 하기의 [식 5]에 기재한 바와 같이 산출될 수 있다.Therefore, when two reception antennas are provided, by substituting the propagation propagation velocity v r calculated in [Equation 3] into the calculation formula of the depth d of the embedding material in the above-mentioned [Expression 1], the directional axis parallel to the earth surface is X the time to the first receive
[식 5][Formula 5]
한편, 전파전달속도 vr과 유전율 εr은 상기 [식 2]에 기재한 관계식을 가지고 있다. 따라서 두 개의 수신 안테나를 구비한 경우, 상기의 [식 2] 관계식에 [식 3]에서 산출한 전파전달속도 vr를 대입하여 유전율 εr을 산출하면 하기의 [식 6]과 같이 산출할 수 있다. 즉, 유전율 εr은 지표면과 평행한 방향축을 X축이라 할 때 상기 제1수신 안테나(410)와 제2수신 안테나(420)의 X축 상의 이격 거리를 δ라 하고, 상기 제1수신 시간을 t1, 상기 제2수신 시간을 t2라 하고, 광속을 c라 할 때, 상기 지중의 토양 성분의 유전율 εr라 할 때, 하기의 [식 6]과 같이 산출할 수 있다.On the other hand, the propagation velocity v r and the dielectric constant 竜r have the relational expressions described in the above-mentioned [Expression 2]. Therefore, the two received when the antenna having a, can be calculated as shown in the above [Equation 2] A radio propagation speed calculated by the [Equation 3] in the equation v r by applying a dielectric constant ε r [Formula 6] below when calculating the have. That is, assuming that a directional axis parallel to the earth surface is an X-axis, a permittivity? R is a distance between the
[식 6][Formula 6]
한편, 환경 분석부(200)는, 산출한 유전율에 할당된 토양 성분, 투과율, 반사율을 토양 유전율 정보 데이터베이스에서 추출한다. 토양 유전율 정보 데이터베이스는 유전율에 따른 토양 성분, 토양의 투과율 및 반사율이 저장되어 있는 데이터베이스이다. 토양은 그 종류에 따라서 유전율, 투과율, 반사율이 상이하다. 따라서 유전율을 알게 되면 토양 성분을 알게 되고, 파악된 토양 성분의 투과율 및 반사율을 알 수 있도록 유전율 정보 데이터베이스에 저장한 것이다. 따라서 데이터베이스를 활용하여 2개의 수신 안테나의 수신 신호를 근거로 즉각적인 운용환경 지역 식별이 가능하다.On the other hand, the
신호처리 제어부(100)는 신호처리, 신호제어와 전시를 위해 필요한 구성 요소들, 일례로 신호처리보드, 제어보드, 신호전시기 등을 포함한다. 신호처리 제어부(100)는, 탐지 환경 특성에 따라서 제1반사 신호 및 제2반사 신호를 처리하여 탐지 영상을 생성한다. 탐지 영상 생성은, 산출한 매설물의 매설 깊이와, 토양 유전율 정보 데이터베이스에서 추출한 토양 성분의 투과율 및 반사율, 산출한 매설물 매설 깊이를 고려하여 제1반사 신호 및 제2반사 신호로부터 탐지 영상을 생성한다. 예컨대, 기준값보다 상대적으로 투과율이 높고 반사율이 낮은 경우, 반사 신호가 약하기 때문에 반사 신호를 증폭시켜 탐지 영상을 생성한다. 또한, 매설물 매설 깊이가 상대적으로 낮은 경우 반사 신호가 세기 때문에 반사 신호를 증폭없이 탐지 영상을 생성한다.The signal
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 매설물 탐지 과정을 도시한 플로차트이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of detecting a buried object according to an embodiment of the present invention.
우선, 송신 안테나(310)에서 지표면에 탐지 신호를 송신하는 과정을 가진다(S410). 그리고 제1수신 안테나(410)가 상기 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 제1반사 신호를 수신하는 과정과, 제1수신 안테나(410)로부터 이격되어 설치된 제2수신 안테나(420)가, 상기 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 2반사 신호를 수신하는 과정을 가진다(S420).First, the transmitting
그 후, 제1반사 신호 및 제2반사 신호의 수신 특성을 이용하여, 매설물 탐지가 이루어지는 탐지 환경 특성을 파악하는 과정을 가진다(S430). 탐지 환경 특성 파악은, 제1반사 신호를 수신하는 제1수신 시간 및 상기 제2반사 신호의 수신하는 제2수신 시간을 이용하여, 매설물의 매설 깊이 및 지중의 토양 성분을 포함하는 탐지 환경 특성을 파악한다.Thereafter, using the reception characteristics of the first reflection signal and the second reflection signal, there is a process of determining the detection environment characteristic in which the detection of the buried object is performed (S430). The detection of the detection environment characteristic can be performed by using a first reception time for receiving the first reflection signal and a second reception time for receiving the second reflection signal to detect the detection environment characteristic including the depth of buried substance and the soil component in the ground I understand.
두 개의 수신 안테나를 이용하는 경우, 매설물의 매설 깊이 및 유전율은 상기에서 설명한 [식 5] 및 [식 6]을 활용하여 산출한다.In the case of using two reception antennas, the embedding depth and permittivity of the embedding material are calculated by using [Equation 5] and [Equation 6] described above.
한편, 토양 유전율 정보 데이터베이스에는 유전율에 따른 토양 성분이 저장되어 있으며, 토양 성분에 따른 투과율 및 반사율이 저장되어 있는데, 산출한 유전율에 할당된 토양 성분, 투과율, 반사율을 상기 토양 유전율 정보 데이터베이스에서 추출한다.On the other hand, the soil permittivity information database stores the soil components according to the permittivity, and the permeability and the reflectivity according to the soil components are stored. The soil component, the permeability, and the reflectivity assigned to the calculated permittivity are extracted from the soil permittivity information database .
그리고, 탐지 환경 특성에 따라서 상기 제1반사 신호 및 제2반사 신호를 처리하여 탐지 영상을 생성하는 과정을 가진다(S440). 즉, 산출한 매설물의 매설 깊이와, 토양 유전율 정보 데이터베이스에서 추출한 토양 성분의 투과율 및 반사율, 산출한 매설물 매설 깊이를 고려하여 제1반사 신호 및 제2반사 신호로부터 탐지 영상을 생성한다.In operation S440, a detection image is generated by processing the first reflection signal and the second reflection signal according to the detection environment characteristic. That is, the detection image is generated from the first reflection signal and the second reflection signal in consideration of the buried depth of the calculated buried substance, the transmittance and reflectance of the soil component extracted from the soil permittivity information database, and the calculated buried depth of buried substance.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.
100:신호처리 제어부 200:환경 분석부
300:송신부 310:송신 안테나
400:수신부 410:제1수신 안테나
420:제2수신 안테나100: signal processing control unit 200: environment analysis unit
300: transmitting unit 310: transmitting antenna
400: Receiving unit 410: First receiving antenna
420: second receiving antenna
Claims (9)
상기 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 제1반사 신호를 수신하는 제1수신 안테나;
상기 제1수신 안테나와 이격 설치되어, 상기 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 제2반사 신호를 수신하는 제2수신 안테나;
유전율에 따른 토양 성분, 토양의 투과율 및 반사율이 저장된 토양 유전율 정보 데이터 베이스;
상기 제1반사 신호를 수신하는 제1수신 시간 및 상기 제2반사 신호의 수신하는 제2수신 시간으로부터 매설물의 매설 깊이 및 지중의 유전율을 산출하고, 산출된 유전율에 할당된 토양 성분, 투과율, 반사율을 상기 토양 유전율 정보 데이터베이스에서 추출하여 탐지 환경 특성을 파악하는 환경 분석부;
상기 탐지 환경 특성에 따라서 산출한 매설물의 매설 깊이와 토양 유전율 정보 데이터베이스에서 추출한 토양 성분의 투과율 및 반사율을 기준값과 비교하여 제1반사 신호 및 제2반사 신호의 증폭 처리하여 탐지 영상을 생성하는 신호처리 제어부;를 포함하고,
상기 송신 안테나, 상기 제1수신 안테나 및 상기 제2수신 안테나는 동일한 공간 배향, 동일한 편파 센스 및 동일한 축비를 가지는 매설물 탐지 레이더.
A transmitting antenna for transmitting a detection signal having a polarization along the detection direction on an earth surface;
A first reception antenna for receiving a first reflection signal reflected from an object embedded in the ground by the detection signal;
A second reception antenna spaced apart from the first reception antenna and receiving a second reflection signal reflected from an object embedded in the ground by the detection signal;
Soil Permittivity Information Database for soil composition, soil permeability and reflectivity according to permittivity;
A buried depth of a buried object and a dielectric constant in the ground are calculated from a first receiving time for receiving the first reflected signal and a second receiving time for receiving the second reflected signal, and the soil component, the transmittance, and the reflectance An environment analyzing unit for extracting the extracted soil permittivity information from the soil permittivity information database and analyzing the detected environmental characteristics;
A signal processing for generating a detection image by amplifying the first reflection signal and the second reflection signal by comparing the transmittance and the reflectance of the soil component extracted from the buried depth of buried substance and the soil permittivity information database calculated in accordance with the detection environment characteristic, And a control unit,
Wherein the transmit antenna, the first receive antenna, and the second receive antenna have the same spatial orientation, the same polarization sense, and the same axial ratio.
지표면과 평행한 방향축을 X축이라 할 때 상기 제1수신 안테나와 제2수신 안테나의 X축 상의 이격 거리를 δ라 하고, 상기 제1수신 시간을 t1, 상기 제2수신 시간을 t2라 할 때, 상기 매설물의 매설 깊이 d는,
임을 특징으로 하는 매설물 탐지 레이더.
The method according to claim 1,
The distance between the first reception antenna and the second reception antenna on the X-axis is d, and the first reception time is t 1 and the second reception time is t 2 , The depth d of the above-mentioned embankment
Wherein the radar system is a radar system.
지표면과 평행한 방향축을 X축이라 할 때 상기 제1수신 안테나와 제2수신 안테나의 X축 상의 이격 거리를 δ라 하고, 상기 제1수신 시간을 t1, 상기 제2수신 시간을 t2라 하고, 광속을 c라 할 때, 상기 지중의 토양 성분의 유전율 εr라 할 때,
임을 특징으로 하는 매설물 탐지 레이더.
The method according to claim 1,
The distance between the first reception antenna and the second reception antenna on the X-axis is d, and the first reception time is t 1 and the second reception time is t 2 And the light flux is denoted by c, the permittivity ε r of the soil component in the ground,
Wherein the radar system is a radar system.
상기 송신 안테나와 동일한 공간 배향, 동일한 편파 센스 및 동일한 축비를 가지는 제1수신 안테나가 상기 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 제1반사 신호를 수신하는 과정;
상기 제1수신 안테나로부터 이격되어 설치되고, 상기 송신 안테나와 동일한 공간 배향, 동일한 편파 센스 및 동일한 축비를 가지는 제2수신 안테나가, 상기 탐지 신호에 의해 지중에 매설된 물체로부터 반사되는 2반사 신호를 수신하는 과정;
상기 제1반사 신호를 수신하는 제1수신 시간 및 제2반사 신호를 수신하는 제2수신 시간으로부터 매설물의 매설 깊이 및 지중의 유전율을 산출하는 과정;
유전율에 따른 토양 성분, 토양의 투과율 및 반사율이 저장된 토양 유전율 정보 데이터 베이스로부터 상기 산출된 유전율에 할당된 토양 성분, 투과율 및 반사율을 추출하여 탐지 환경 특성을 파악하는 과정;
상기 탐지 환경 특성에 따라서 산출한 매설물의 매설 깊이와 토양 유전율 정보 데이터베이스에서 추출한 토양 성분의 투과율 및 반사율을 기준값과 비교하여 제1반사 신호 및 제2반사 신호의 증폭 처리하여 탐지 영상을 생성하는 과정;을 포함하는 매설물 탐지 방법.
Transmitting a detection signal having a polarization along a detection direction on a ground surface of a transmission antenna;
A first reception antenna having the same spatial orientation, the same polarization sense and the same axial ratio as the transmission antenna receives a first reflection signal reflected from an object embedded in the ground by the detection signal;
And a second reception antenna which is installed apart from the first reception antenna and has the same spatial orientation, the same polarization sense and the same axial ratio as the transmission antenna, receives a two-reflection signal reflected from an object embedded in the ground by the detection signal Receiving process;
Calculating a buried depth of a buried object and a dielectric constant in the ground from a first reception time for receiving the first reflection signal and a second reception time for receiving the second reflection signal;
Extracting a soil component, a transmittance, and a reflectance assigned to the calculated permittivity from the soil permittivity information database stored with the soil component, the permeability of the soil, and the reflectance according to the permittivity;
Generating a detection image by amplifying a first reflection signal and a second reflection signal by comparing a transmittance and a reflectance of a soil component extracted from a buried depth of a buried substance and a soil permittivity information database calculated according to the detection environment characteristic with a reference value; The method comprising the steps of:
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