CN1003613B - 探物方法和系统 - Google Patents

Abstract

利用无线电波探测物体的方法和装置，其无线电波是通过一指向所探物体的天线发射的。由该物体反射回来的回波由天线接收。根据所发射的波形和所接收波形的相位差，即可辨别出这一物体的材质。在一显示部件上可使这一物体以图象显示出来。

Description

探物方法和系统

本发明一般讲是涉及了利用无线电波来探测有形物体的方法，以及应用这一方法的装置。更具体说，本发明是关于物体探测的方法和系统，适用于辨别埋于地下的物体的位置或方位，形状或外形，及其材质，当然本发明的应用并非仅局限于此。

与利用无线电波探测物体相关的一种方法，示于题为“雷达系统”的日本专利申请中〔其申请号为247689/1983，申请日为1983年12月29日（此申请还未公开）〕;以及与此相应的美国专利申请中（题目是“雷达装置”，申请号为687，862，申请日为1984年12月31日）;另外还在“日本IECE技术报告”1980年1月25日一期上做过报道（论文的题目是“地下雷达系统”SANE79-40），这篇论文是对上述专利申请中所说明的技术的解释。上述前日本专利申请的系统方框图示于附图的图1中。

参见图1，振荡器3以很高频率进行振荡，它的输出能量以重迭形脉冲的无线电波形式，经发射/接收选择器4从天线2向地面或大地发射。由埋藏目标物体1反射的回波信号由天线2接收，并经发射/接收选择器4，又经放大器5放大后送到显示部件9上。控制器10存入发射无线电波的那一时刻，并把它与接收回波信号的时刻进行比较以产生一时间差信号，根据这一信号，就可计算确定出无线电波传播所需的时间。另外，控制器10用于在显示部件9上确定一个位置，在此位置处将显示出与上述时间差或发射的无线电波和接收的无线电波之间的时间间隔相关的接收信号，从而在显示部件9上显示出所埋物体1。以此种方法，根据上述时间差和无线电波在地下传播的速度，即可计算确定出埋藏物体在深度方向上的位置。显然，无线电波的传播速度，是根据无线电波传播经过的介质类型变化的。所以，当所讲的这一传播速度不能通过一个信号测量周期予以确定时，可通过改变天线位置经若干次测量得到时间差，从而根据这若干次测量所得到的数据来确定传播速度。另外，为确定所埋物体在水平方向上的位置，可以移动天线2，在此天线的各不同位置处测量回波（所反射的无线电波）的强度，以确定回波强度的水平分布情况。这样，所埋物体的水平位置即可根据回波信号强度呈最大点的位置而测定出来。

对于要探测的所埋或置于地下的物体，举例说来可以是供水管路，供气管道及其它物体。在这方面，应注意到地下的管路或管道并非总是钢制的，根据不同应用之需也可以是由氯乙烯一类的其它材料制成的。在这种情况下，为确定某一特定管路或管道如供气管道的位置，探明构成这一管道的材质就显得非常重要。再者，对反射无线电波的物体的分辨识别也是重要的，因为位于地下的不仅有所埋的如供气管道一类的管子，还可能有岩石以及由于损坏的供水管路的泄漏而形成的水坑，由漏气而造成的空穴，远古时代的遗留体或残物，未爆炸的炮弹一类的危险物和其它物体。为能在上述各种所埋物体中，仅分辨识别出要找的所埋目标物，就有必要分辨识别出目标物的形状或外形及其材质。

至此，结合对反射无线电波的物体的识别，已经采用了检验或检测回波强度差异的方法。这种方法从原理上讲是基于这一事实，即如果所讲的物体是分别由塑料（或气体）和钢制成的，而且它们均位于同一位置，有着相同的形状或轮廓，那么从这些物体所反射的回波强度之差约为20分贝。因此这种方法适用于分辨识别具有相同的外径或轮廓的所埋物体的材质，但是在上述物体的外径和/或形状有差异时，就产生了这种方法不能适用的缺陷。

上述对所埋管道的探测装置能够以图象信息的方式显示出地下探测的结果。在这种情况下，当地下的岩石和/或空穴产生的杂乱回波作为图象信息同时显示出来时，所显示的图象会变得非常复杂，以致很难从无用信息中区分出所需信息，因为前者已复盖了后者。因此对于图象显示，要从所反射的电波中消除无用信号（作为杂波将在下文中涉及到），仅分离出有用信息进行处理也是非常重要的。

本发明的目的是提供一种利用无线电波准确识别出位于地下、空中或水下的目标物，及其相应的位置、形状和材质的方法以及可实现这种方法的装置。

本发明的另一目的是提供一种目标物探测方法以及可实现此种方法的装置，这种方法可根据由物体产生的回波信号，以图象信息的方式清晰而准确地显示出上述物体的位置和材质。

根据下面的说明，上述目的和其它目的将更加显见，根据本发明的构思所提出的无线电波是向着所探物体的方向发射的，并接收来自该物体的回波，通过检测所发射的无线电波和无线电波的回波之间的相位偏移（也称为相位差）便可确定该物体是导电体还是非导电体，或用于检测该物体的电气特性。根据本发明的另一构思，在检测相位差的同时还可检测回波强度，以便根据所探测的回波强度控制所要显示的图象。根据本发明的又一构思，可发射若干不同频率的无线电波，而检测出来的由上述物体所反射的不同频率回波之间的相位偏移之差则用于辨别该物体的材质，此材质将以图象信息的方式显示出来。根据本发明的再一构思，无线电波可从若干不同的位置上向着所探物体发射，而接收到的这些无线电波的回波可显示出代表这一物体外形或轮廓的图象。

图1的方框图示意出埋藏物体探测装置的电路配置;

图2示出了说明本发明原理的入射无线电波和反射无线电波回波之间的相位关系;

图3示出了发射和接收的无线电波;

图4是根据本发明的构思，示出了埋藏物体探测装置基本电路配置的方框图;

图5所示为图4装置中各电路所产生的信号波形图;

图6的方框图是根据可用于图4物体探测装置的本发明第一实施方案中相位鉴别器的电路结构;

图7和图8的信号波形图是构成示于图6的相位鉴别器各电路的信号波形;

图9的方框图是根据本发明第二种实施方案示出的相位鉴别器电路结构;

图10是图9相位鉴别器所用的采样输出信号;

图11是根据本发明第三种实施方案示出的相位鉴别器电路结构方框图;

图12是构成图11相位鉴别器各部分电路所产生的信号波形图;

图13是根据本发明第四种实施方案示出的相位鉴别器电路结构方框图;

图14是构成图13相位鉴别器各部分电路所产生的信号波形图;

图15是根据本发明的又一种实施方案示出的相位鉴别器电路结构方框图;

图16是构成图15相位鉴别器各部分电路所产生的信号波形图;

图17说明了所埋物体，天线位置和所检测的回波波形之间的相互位置关系;

图18说明的是用于产生一个所探埋藏物体的直观可见图形的测绘过程;

图19的示意图说明了得到一个相应于所埋物体形状的图形的过程;

图20示出了经图19所说明的过程而产生的一个显示图例;

图20（a）是将图20放大后的内部图形;

图20（b）示出了经图20所说明的过程而产生的一个显示图例;

图20（c）示出了另一种图象测绘过程;

图20（d）示出了经图20（c）所说明的过程而产生的一个显示图例;

图21说明了根据本发明的再一种实施方案，可清晰地显示出所探物体图形的方法;

图22说明了适用于图21所述方法的数值叠加过程的概念;

图23是根据本发明的构思而产生的所埋物体显示图形的一个图例;

图24示出了可用于图4装置中的处理器详细结构;

图25示出了图24中的处理器所用到的探测时间和峰值情况;

图26示出了存储器中对一维数据的存储情况;

图27示出了为使所探物体图象化而用到的二维坐标系统;

图28示出了一维存储器的内容。

在开始说明本发明典型实施方案之前，先参照图2和3解释一下探测物体方法的原理。

参见图2，可以假设线极化电磁波（无线电波）在介质Ⅰ中传播，并在介质Ⅰ和Ⅱ的分界处被反射，而入射的电磁波具有一与入射面成垂直角的电场分量E_i。另外，介质Ⅰ和Ⅱ的介电常数，磁导率和电导率分别用ε_Ⅰ，ε_Ⅱ;μ_Ⅰ，μ_Ⅱ;σ_Ⅰ，σ_Ⅱ代表，而入射波，反射波和至反射面的透射波角度分别用θ_i，θ_r和θ_t代表。再者，入射波的电场和磁场分别用E_i和H_i代表，反射波的电场和磁场分别用E_r和H_r代表，而透射波的电场和磁场分别用E_t和H_t代表。根据这些条件，由在反射面上电场和磁场的切线分量连续性可以导出下式：

E_i+E_r＝E_t ……（1）

……（2）

当介质Ⅰ和Ⅱ的波数分别由K_Ⅰ和K_Ⅱ代表时，原反射波E_r和入射波E_i之间的关系可通过公式（1）和（2）表达如下：

……（3）

角频率为ω的电磁波在某种介质中传播，此介质所具有的介电常数为εε₀（ε代表特定的介电常数，ε₀代表真空状态的介电常数），磁导率为μμ₀（μ代表特定的磁导率，μ₀代表真空状态下的磁导率），以及电导率为σ，则从麦克斯韦方程中可导出该电磁波的波数K如下：

……（4）

其中j代表虚数单位。

因为天线能够接收反射波或回波的条件是入射角θ_i很小，如图2所示，所以作出说明的第一步是假设入射角θ_i等于零。在这种情况下，公式（3）可改写如下：

……（5）

当由公式（3）所得到的E_r/E_i值用Z＝a+jb代表时（a和b代表实数），则反射波或回波的相位相对于入射波超前arg（Z）。例如，在a＞0而b＝o的情况下，回波与入射波同相位。在a＜0而b＝0时，反射波或回波与入射波反相。

对地下物体的探测，介质Ⅰ就是大地，在干燥状态下其介电常数ε_Ⅰ约为4，而在潮湿状态下其介电常数ε_Ⅰ约为10。真空的磁导率μ₀是4π×10^-7亨利/米（H/m）。大地的电导率在干燥状态下约为10^-4姆欧/米（

/m），而在潮湿状态下约为10^-2姆欧/米。

与电磁波的发射和接收相关，应注意在无线电波的频率降低时应加大天线的尺寸。在这种情况下，探物系统中常用的无线电波频率为几兆赫或更高一些。当无线电波的频率f为100兆赫，介质Ⅰ为干燥状态时，则下述关系式成立：

σ_Ⅰ＜＜ωε_Ⅰε₀ ……（5）′

因此，可从公式（4）导出：

……（6）

这样，公式（5）的K_Ⅰ/μ_Ⅰ即可表示为：

……（7）

另外，可以假设反射介质Ⅱ是铁，则此反射介质Ⅱ的介电常数ε_Ⅱ基本上就等于ε₀（真空的介电常数），而该介质的磁导率约为300×μ₀。其电导率σ约为10⁷姆欧/米，于是有σ_Ⅱ＞＞ω·ε_Ⅱ。据此，由公式（4）可给出K_Ⅱ为：

……（8）

因此，包括在公式（5）中的K_Ⅱ/μ_Ⅱ可由下式给出：

……（9）

从公式（7）和（9）的比较中可以看出，由公式（7）给出的K_Ⅰ/μ_Ⅰ约为3.3×10⁶，而由公式（9）给出的K_Ⅱ/μ_Ⅱ约为3.5×10⁹。因此，从公式（5）中可得出：

……（10）

上式表明回波是与入射波反相的。

回波和入射波之间的这种相位相反关系是基于这样的事实，即反射介质具有很高的电导率。因此，当介质Ⅱ的材质具有很高的电导率时（如水、金属和类似物质），公式（10）即成立。另外，当反射介质Ⅱ是金属，水或类似物质时，回波的相位相对于入射波的相位相反这一现象，并不取决于无线电波的频率。

当介质Ⅱ是电导率呈σ0的不导电或绝缘材料时，由于其磁导率等于真空的磁导率（μ₀），所以波数K_Ⅱ可由下式给出：

……（11）

在此条件下，由公式（5）可导出反射波或回波的E_r如下：

……（12）

据此，当ω·ε_Ⅰ·ε₀＞＞σ，回波E_r可表示如下：

……（13）

由此可以看出，回波的相位与入射波的相位或同相或反相，这取决于介质Ⅰ和Ⅱ特定介电常数之间的关系。如反射介质是大地，则其特定介电常数ε_Ⅱ约在4至10的范围内。相反，如反射介质是空气ε_Ⅱ就为1，结果是回波与入射波同相位。但是，当改变了无线电波的频率而使ω·ε_Ⅰ·ε₀≌δ_Ⅰ时，E_r/E_i就呈现出一种包括虚数的复数形式，如公式（12）所见，其结果是在回波和入射波之间出现相位差（即θ≠0°或180°）。例如，在干燥状态下，其σ_Ⅰ≌10^-4姆欧/米，ε_Ⅰ≌4，则有E_r/E_i为：

E_r/E_i＝0.35-0.18j

假定其无线电波的频率为0.5兆赫。这表明回波相位滞后入射波相位27°。

在潮湿状态下的ε大地≌10，σ_Ⅰ≌10²姆欧/米，由公式（5）导出：

E_r/E_i＝0.666-0.156j

此时的无线电波频率是10兆赫。这表明回波相位滞后入射波相位14°。如无线电波的频率为100兆赫，可有：

E_r/E_i＝0.523-0.032j

这表明回波的相位接近于入射波的相位。从上述分析可以看出，当反射介质为非导电材料时，可通过改变电磁波的频率来改变入射波和反射波或回波之间的相位差，即使介质Ⅰ是潮湿状态的大地也可以。

另外，当反射介质是如聚乙烯一类的绝缘材料时（其特定介电常数在2至10的范围内），与反射介质是空气的情况类似，可通过改变无线电波的频率来改变回波和入射波之间的相位差。

当反射介质是导电材料时，利用回波相位的反相与无线电波的频率无关的原理，就有可能通过改变电磁波的频率，经对入射波和回波的相位进行比较，从而测定反射介质是导电材料还是非导电材料。在探物系统的实际应用中，当无线电波经天线朝着所探测的物体发射时，会出现两种回波，即一种回波是由于无线电波在介质Ⅰ（地面）处的反射形成的，而另一种回波是由于介质Ⅱ（所探测物体）的反射形成的。但是，来自地面的回波可以很清楚地从由所述的目标物产生的回波中分辨出来，因为前者被接收到的时刻要比后者的接收时刻早。据此，就没有必要对地面的反射再做说明了。

以上叙述中，已经假设无线电波的电场分量是垂直于入射面的，如图2所示。但应注意到，由公式（5）给出的入射波E_i和回波E_r之间的关系，即使电场分量沿入射面也是成立的。因此，通过对入射波和回波相位的比较，就可测定出反射无线电波的介质是导电体还是非导电体。

另外，在无线电波被椭园极化或园极化的情况下，本发明的原理仍然成立，因为电场分量可用两个相互垂直交叉的线极化波之和来代表。这又表明根据本发明的探测系统，并不局限于使用带状天线，各种给定形状的天线均可使用。

在实现根据本发明的探测方法中，要用到脉冲形无线电波。在这方面，要提及示于图3的脉冲重复周期td必须经过选择，考虑到要测定计算出至反射介质距离的需要，这一时间应长于无线电波到达最大有效距离（1d）所需的持续时间2.1d/v（其中v是传播速度），这与常规雷达系统中的情况相同。再者，为改善与水平方向的距离有关的分辨率，可使用能以小散射角发射无线电波的定向天线，或借助于合成处理孔径。综合上述特点所实现的本发明原理，可使探物性能或功能得到极大的增强。

另外，还应指出本发明的概念，即根据入射波和回波相位的比较，来测定目标物是导电体还是非导电体的概念，不仅可用于探测地下的物体，也可探测水下或空中的物体。例如，可以假设在空中用一雷达系统观察地面。在这种情况下，来自海洋和河流的回波相位，相对于入射波的相位可有180°的偏差，且与所发射电波的频率无关，而来自地面的回波相位将根据频率的变化而改变。因此，本发明的概念可有效地用于由飞机或飞艇所携带的雷达系统中，从而无论在白天或夜间均可分辨出水面和陆地，而不受温度或类似因素的影响。

现在，将根据其第一种实施方案，结合一埋藏物体探测系统来描述本发明。图4示出了这种探测系统的基本结构。此图中，标号1代表所埋目标物体。为进行探测，要从天线2发射电磁波并接收回波。标号3代表一个可产生无线电频率信号的振荡器。标号4代表发射/接收选择器，它可由环形器很方便地构成。由振荡器3所产生的信号经发射/接收选择器4送到天线2，并以电磁波的形式向埋藏物体的介质（如大地）发射。该无线电波经所埋物体1反射回来，作为回波由天线2接收。天线2所捕捉到的此回波信号经发射/接收选择器4加到放大器5。由放大器5放大的回波信号又输入到相位鉴别器6，与由振荡器3产生的无线电波相同的一个参考信号也要加到该鉴别器上。这样相位鉴别器6就把回波信号与参考信号进行比较，从而产生一表示相位差或者说是经比较而得出的差值输出信号，同时产生一代表回波强度的输出信号。相位鉴别器6产生的这两个输出信号均加到处理部件7上，处理部件7便根据相位鉴别器6的输出信号进行信号处理，从而在显示装置9上显示出所埋物体的图象。来自天线位置检测器8的输出信号也将加到处理部件7上，而天线位置检测器8的配置是用来测定天线相对某一初始位置所移动的距离。为达此目的，检测器8可由一个能随天线的移动而滚动的轮子，和能根据轮子滚动的圈数来测定天线移动距离的测量装置构成。当然，还有许多已知的其它装置可以起到天线位置检测器8的同样功能。由天线位置检测器8的输出信号，处理部件7可得到关于所埋物体1的位置或方位信息。由部件7所完成的信号处理结果将显示在显示装置9上。图5示出了图4中各电路和部件产生的信号波形图。从图5（a）处可以看出，振荡器3的输出信号具有脉冲调制波形，其中此脉冲信号的频率是在几十兆赫至几千兆赫的范围内。脉冲波的持续时间t_p则根据至所埋物体1的估计距离和介质中的传播速度予以调整。一般，时间t_p是在1毫微秒至几十毫微秒的范围内。因为振荡器3的输出是经天线2发射的，所以射到埋藏物体介质上的无线电波波形是与振荡器3的输出波形完全相同的。由所埋物体反射的无线电波或称回波由天线2接收，并经放大器5放大，其输出波形示于图5的（b）和（c）处。可以看出，由放大器5输出的检测信号波形将随着所埋的不同物体的回波而产生差异，即对空气或气体产生的回波而形成的检测信号，不同于当所埋物体是金属所形成的检测信号。据此，可以做出判定第一回波在相位上是与发射波的相位相同还是不同。在相位相同的情况下，相位鉴别器6的输出信号是具有正向极性的脉冲信号，而相位不同的情况下，相位鉴别器6的输出信号是呈反向极性的脉冲，这已分别示于图5的（d）和（e）中。同时如图5（f）所示，还得到了一个代表回波信号绝对值的信号。处理部件7的作用是处理上述各种信号，并产生图象或视频信号。可以看出为实现本发明的重要之点在于，如何根据所埋物体的不同类型而分辨检测出其相位差，以及如何处理这些检测结果以便产生图象信息。这些要点可从下面根据本发明的实施方案，对所配置的相位鉴别器6和处理部件7的详细说明中予以明确。

图6是根据本发明的第一种实施方案的相位鉴别器6的电路配置。图7和8示出了构成相位鉴别器6各电路所产生的信号波形图。以下说明应参照图6、7和8。标号601代表计数电路，602代表脉冲发生器。计数电路601接收振荡器3的输出信号，并产生一个从接收时刻计延迟了一段预定时间的计数信号。此延迟时间可由计数电路601的计数值来控制。具体讲，计数电路601随着来自振荡器3输出信号的作用而开始计数，并在延迟时间△t的间隔之后产生计数脉冲，△t由下式给出：

△t＝n·△τ

其中n是一整数，它所代表的次数是从一给定时刻起所计算的振荡器产生信号的次数，△τ是代表对应计数值1的极短的一段时间。当计数值达到（n+1）时，计数电路601出现溢出，于是复位至计算值0。由于来自计数电路601的计数脉冲对脉冲发生器602的作用，脉冲发生器602对应振荡器3输出信号的出现，输出一个延迟了△t的脉冲信号，如图7（b）所示。在来自脉冲发生器602的输出脉冲信号时限内，采样电路603对放大器5的输出信号进行采样。进一步讲，即振荡器3的一个给定输出信号和其随后的输出信号之间的间隔用n予以分隔，其中放大器5输出的回波信号在每一n点处予以采样。由于这种采样操作的特性，作为所得到的回波波形的时轴就被延长了n倍。具体讲，当初始回波形的频率用F（H_Z）代表时，作为采样电路603的输出信号所得到的回波〔示于图7（d）或图8（a）中〕的频率f_r即可用下式表达：

f_r＝F/n（H_Z）

因为F在几十兆赫至几千兆赫的范围内，而n为200左右，所以f_r就在几百千赫至几十兆赫的范围。以这种方式，就可从采样电路603的输出端得到向较低频率范围变化的回波信号。由采样电路603所得到的一串回波信号示于图8（a）中。相位鉴别是根据此回波信号而实现的。应注意到示于图8（a）的波形是对应于图7（d）的波形，其中图8（a）的时轴相对图7（d）的时轴而予以延长或扩展。参见图6，标号604m和604p分别代表比较器。比较器604m用于处理反向信号，而比较器604p则用于处理正向信号。这两个比较器的比较电平或称参考电平分别用示于图8（a）的虚线表示。当比较器604m和604p的输入超出其对应的参考电平时输出变为高电平〔参见图8（b）和（c）〕。两个比较器604m和604p的输出信号由或门605进行逻辑或运算。换言之，如图8（d）所示，当比较器604m或604p其中的一个呈高电平时，或门605的输出即为高电平。标号606代表可重复触发的单触发电路，随着或门605输出信号的上升沿（从低电平向高电平变化），该电路的输出将变为高电平。在或门605的输出向低电平转变的那一时间间隔△l之后，单触发电路606的输出将降为低电平。通过选择△l的值，使其约等于采样电路603输出信号的半个波长，即可在回波信号出现的期间内，使可重复触发的单触发电路606的输出信号维持在高电平处，如图8（e）所示。标号607m和607p分别代表与门，608m和608p分别代表触发元件，而609m和609p分别代表反相器。与门607m和607p均带有两个输入端，当此两个输入端均为高电平时该与门就产生高电平输出。当然，如使其输入端的某一个维持在低电平，该与门的输出就会不受另一输入端的影响。换言之，该与门被置位在屏蔽状态。现在，将参照示于图8的波形图，说明示于图6的电路工作情况。首先，考虑假设没有回波出现的情况。在这种条件下，触发元件608m和608p的输出均为低电平，从而使反相器门609m和609p的输出呈高电平。作为结果，当比较器604m和604p的输出电平为高电平时，与门607m和607p均处于输出高电平的准备状态。在这种情况下，可以假设出现了回波，这一回波即是在如图8（b）和（c）的较早时刻处所探测到的正向信号。于是，比较器604p的输出信号经与门607p选通以触发触发元件608p，从而使它的输出变为高电平。据此，反相器门609m的输出变为低电平，这又导致与门607m的输出无论比较器604m的输出情况如何均维持在低电平，直至触发元件608p变为低电平时为止。换言之。即使比较器604m的输出变为高电平，触发元件608m仍维持在未触发状态且其输出维持在低电平。这是因为比较器604m的输出是由反相器门609m来屏蔽的。这种屏蔽状态将持续到触发元件608p被可重复触发的单触发电路606输出的下降沿触发之时。上述的工作情况是发生在正向回波在一较早时刻被检测到的时候。相反，如在一较早时刻检测到一反向回波，则触发元件608m置位于高电平，这又导致反相器门609p的输出变为低电平，从而使比较器604p的输出被屏蔽。结果触发元件608p的输出维持在低电平不变。现在可以明确，如在一较早时刻检测到正向信号，触发元件608p就产生高电平输出，如在较早时刻检测到反向信号，则触发元件608m就产生高电平输出。标号610代表反相/偏置电路，用于将触发元件608m的输出反相同时加一偏置。具体讲，当触发元件608m的输出为低电平时，反相/偏置电路610置位为0;而当触发元件608m的输出为高电平时，电路610就产生向反向变化的输出信号。标号611代表加法器，用于将反相/偏置电路610的输出和触发元件608p的输出相加。而触发元件608m和608p同时输出高电平的情况是不可能出现的。另外，由于反相/偏置电路610的作用，当触发元件608m的输出信号出现时，加法器611就产生一反向输出信号;而当触发元件608p产生输出信号时，该加法器就产生一正向输出信号，现在可以看出，当回波和入射波的相位一致时，相位鉴别器6就得到正向信号，如回波与入射波相位相反时，则得到反向信号，如图5（d）和（e）所示。标号611R代表或逻辑元件，当触发元件608m和608p的任一输出端出现信号时，该逻辑元件即产生高电平输出。或逻辑元件611R的输出用于处理部件7，以产生回波强度信号。但是在本实施方案中，仅能作出回波是否出现的判定，因为是把高电平设为一常值。能够得到回波强度信息的方法将结合本发明的第三种实施方案在下文中予以说明。

下面将详细说明根据本发明的相位鉴别器6的第二种实施方案。图9示出了根据本发明第二种实施方案的相位鉴别器电路配置情况。这一实施方案是上述第一种实施方案的改型，其特点在于具有选通功能，即仅当来自所探物体的回波存在时允许回波信号的采样信号通过。如图9所见，这一实施方案与上述相位鉴别器的不同之处，是在其中附加了计数值设定电路612和613。用此计数值设定电路就有可能设定包括0在内的任一给定整数值。例如，要设定的值是K₁和K₂，它们限定了计数电路601的计数值下、上限。具体讲，用于计数电路601的设定值的选择，应使计数运算是从K₁向K₂增加。当计数值达到K₂，计数电路601便出现溢出，设定值K₁将再次装入计数电路601中。因此，延迟时间△t可以设想是在K₁△τ至K₂△τ范围内的值。这是因为采样电路603的输出是具有在K₂△τ-K₁△τ期间内的那种采样波形，如图10所示。这表明从等效意义讲在这一期间内实现了其选通功能。由于此选通功能的作用，仅对一种信号予以采样，这种信号是在回波存在的周期内出现的，而无用噪声回波则予以分离，仅提取出要探测的所埋物体反射的回波。以这种方法，就可在显示装置上产生所埋物体清晰而轮廓分明的图象。选通周期的起始时刻K₁△τ和结束时刻K₂△τ分别对应距离L₁和L₂遵循下述关系，即：

L₁＝K₁△τ·v/2

L₂＝K₂△τ·v/2

其中V代表在埋藏目标物介质中无线电波的传播速度。因此在本实施方案的情况下，所允许的探测是限定在由距离L₁和L₂的差值所形成的范围内。换言之，通过改善设定值K₁和K₂，仅能探测位于已定深度范围内的所埋物体。

接下来将说明根据本发明的相位鉴别器的第三种实施方案。图11示出了根据本发明的第三种实施方案中相位鉴别器的电路配置情况，图12示出了构成该相位鉴别器各部分电路所产生的信号波形图。此第三种实施方案与第一和第二种实施方案的不同之处，在于除回波的相位信息外，还可得到有关回波强度的信息。在图11中，标号614代表了一全波整流器，用于对采样电路603的输出信号进行整流，该信号的波形是与回波波形相应的。整流电路614的输出信号与采样电路603的输出信号相对应，且前者的反向部分将转变为正向如图12（b）所示。全波整流电路614的输出信号包括了回波信号的强度信息。在本实施方案的情况下，全波整流电路614的输出加到了模拟开关元件615上，该元件将随着表明检测到回波的或门611R的输出而接通。现在，假设如图12（a）所示在较早时刻探测到一正向信号。基于这一假设，与门607m被屏蔽，这已在上文结合第一和第二种实施方案予以说明，从而导致触发元件608p的输出为高电平，如图12（c）所示。结果模拟开关615，在或门611R的输出和触发元件608p的输出为高电平期间，维持在导通状态，从而导致只要触发元件608p的输出信号出现，全波整流器614的输出波形就经模拟开关615传送出去。即使探测到反向信号的时刻比探测到正向信号的时刻早，触发元件608m仍处于高电平，于是使代表回波强度的信号经模拟开关615输出。但是应该指出，仅在触发元件608p或608m工作时，模拟开关元件615才工作（即处于导通状态）。回波的相位信息由加法器611得到，这和第一与第二种实施方案的情况相同。现可明确，在本实施方案中，表明是反向信号还是正向信号出现的早的相位鉴别信息是由加法器611的输出端得到的，而代表回波强度的信号则来自模拟开关615的输出。利用来自模拟开关元件615的回波强度信息，就有可能根据回波强度的强和弱在显示装置上产生相应的明暗图象。另外，可用不同颜色显示正向和反向信号以使它们相互间可很容易地分辨出来。在本实施方案中，用全波整流器614来获得单向信号。这是根据处理部件7仅能处理单向信号的设想而来的。因此，在处理部件7可接收并处理双向信号的情况下，就可省去全波整流器614，而采样电路603的输出信号就可直接加到处理部件7上。

图13示出了根据本发明的第四种实施方案的相位鉴别器的电路配置情况。这种相位鉴别器的特点在于振荡器的振荡频率是可以变化的，以便接收具有不同频率的回波信号用于相互比较。下文中对第四种实施方案的相位鉴别器的说明，将着重强调与上述第三种实施方案相位鉴别器的不同之处。参见图13，其中用点虚线括出的电路部分与示于图11的相位鉴别器电路结构相同，而其中用691、692、693代表的输出线分别对应采样电路603和触发元件608m以及608p的输出。标号621m和621p分别代表波形存储器。同样，标号622m和622p也分别代表波形存储器。这些存储器用于储存触发元件608m和608p的输出信号，这将在下文予以说明。根据第四种实施方案的相位鉴别器，其明显特点在于发射一种频率的无线电波，并对相应的回波进行采样并储存在一个波形存储器阵列中，随后发射与第一种频率不同的第二种频率的无线电波，并对相应的回波进行类似的采样且储存到另一波形存储器阵列中。然后对以这种方式所存储的两个回波进行相位比较。具体讲，例如可把第一种频率的回波储存到存储器621m和622m中，而把第二种频率的回波储存到存储器621p和622p中。参见图14，此图示出了以不同振荡频率输出的采样电路603的输出信号，以及波形存储器621p和622p的输出信号。在本实施方案中，可以假设正向信号是先于反向信号而被检测记下的。因此，波形存储器621m和622m的输出一直维持在低电平。在图13中，标号623m和623p代表异-或门元件。异-或门元件623p的输出波形已举例示于图14（d）中。另外，624m和624p分别代表单触发电路。单触发电路的输出，可随相应的异-或门元件623m或623p的输出，从某一预定宽度或间隔内的高电平变为低电平，如图14（e）所示。单触发电路624m或624p的输出宽度代表了所测信号的相位滞后。标号625m和625p分别代表与非门元件。异-或门元件623m和单触发电路624m的输出由与非门625m进行与非逻辑运算，而异-或门元件623p和单触发电路624p的输出则由与非门625p进行与非逻辑运算。在图示的实例中，与非门元件625p产生的输出波形示于图14（f）中。与非门元件625p的输出脉冲用作对触发元件625p的置位脉冲。与此相似，与非门元件625m的输出脉冲用于对触发元件626m的置位脉冲。触发元件626p和626m的复位信号是分别由或门627p和627m输出信号的反向下降沿构成的。如图14（h）所见，或门627p的输出是波形存储器621p和622p输出的逻辑乘积。触发元件626m的输出信号由反相/偏置电路610予以反相，并经加法器611与触发元件626p的输出相加。加法器611的输出包括了相位信息，并作为相位鉴别器6的输出加到处理部件7上。另一方面，或门611R的输出以下述方式控制模拟开关615，即当或门611R的输出呈高电平时，全波整流器614就会出现输出信号。模拟开关615的输出信号包括了回波强度信息。以上作出的说明是基于异-或门元件623p的输出，其宽度窄于单触发电路624p的宽度的假定上。下面将考虑异-或门元件623p的输出宽度宽于单触发电路624p输出宽度的情况。在这种情况下，不可能存在异-或门623p和单触发电路624p同时为低电平的周期，这就导致与非门625p的输出一直维持在低电平。因此，将不产生触发元件626p的置位信号。这样，加法器611和模拟开关元件615均不产生输出信号。以这种方式，通过调整单触发元件624p的时间间隔，就能确定与上述时间间隔相对应的两个振荡频率的相位差是否存在于一预定时间范围（或间隔）内。当相位差处于预定时间间隔内，就可得到回波的相位和强度信息。反之，如相位差大于预定时间间隔时，既得不到回波的相位信息也得不到其强度信息。因此，如得到针对各种材质的不同频率的入射波和回波之间的相位差数值，就有可能根据上述的预定时间间隔，通过预定与某一特定材质相对应的相位差，而仅探测到该特定材质目标物的回波。例如，对具有很高电导率的金属所埋物而言，其回波相位的频率相依性在几十兆赫至几千兆赫的频宽范围内是不显著的。据此，可通过将单触发电路624的输出脉冲设定在一较窄范围内，就有可能仅探测到金属物的反射回波并将它的图象显示出来，而将来自岩石，气体空穴及其它类似物体的在较宽频率范围内具有显著频率相依性的回波相位予以分离。

以上叙述已详细说明了相位鉴别的几种实施方案。由于这种相位鉴别器的结构特性，可以在获得回波强度信息的同时，得到表明首先探测到的是正向信号还是反向信号的有关相位信息。这两种信息均加到处理部件7上，以使它们可以图象信息的方式显示出来。

下面将说明根据本发明的相位鉴别器的第五种实施方案，这一实施方案与上述四种实施方案的不同之处在于不但能测定出相位差，还能检测出相位角。具体讲，入射波形与回波波形之间的相位差，将根据它们波形的相关性予以测定。图15示出了根据这一实施方案的相位鉴别器6的电路配置情况，图16则示出了构成该相位鉴别器的采样电路和波形存储器部分产生的信号波形图。参见图15，计数电路601，脉冲发生器电路602和采样电路603均与前述的对应电路相同。标号630代表波形存储器，用于预先储存好加到天线2上的信号波形，631代表由微型计算机构成的处理部件。采样电路603产生的波形如图16（a）所示开始于时间t₁。换言之，采样操作是从时间t₁开始的，它在相位上滞后了一段时间△t_p。通过测定△t_p，就有可能得到有关入射波和回波之间相位差的信息。为此，经对采样电路603输出信号的外插，处理器631就可产生其幅度从0开始变化的正弦波波形。因为波形存储器630已预先存储了所发射的波形，所以在时刻t₁（此刻检测到了回波）通过读出所储存的波形，即可从波形存储器得到自时刻t₁开始上升的入射波波形。接着即可计算确定出经外插得到的正弦波波形和从t₁时刻开始的波形之间的相关性。这种计算可由例如使用了傅立叶变换的数学运算器来完成。根据运算得出的这种数学相关的结果示于图16（c）中。可以看出其峰值是在偏差了△t_p一段时间的那一点上产生的，这一偏差可看作是时差。根据这一间隔△t_p，因为入射波的频率是已知的，所以可测定出相位。在本实施方案中，之所以采用这种数学相关运算是为了抑制噪声的影响。当噪声如图16的实例那样可以忽略时，就可根据本实施方案的改型，用确定采样电路603输出波形与经外插得到的零电平幅度的交叉点的方法，来确定间隔△t_p。另外，根据各幅射或发射的无线电波来改变入射波形的相位，就有可能根据本实施例的另一种改型，来测定入射波形和回波之间的相位差。

下面将说明如何显示由雷达所接收的回波相位和波形的方法，以及显示出反射物图象的方法。

参见图17，当所埋物，即反射物由天线2扫描到时，在天线的对应扫描位置得到的回波波形示于图17的上半部分。因为天线2所发射的无线电波是以发散形式传播的，所以来自所埋物1的反射回波可以在天线扫描的位置X_o至X_e范围内予以接收。在扫描位置X_i处，天线至所埋物外壳的距离用I_i代表。当在扫描位置X_i处接收的回波波形102处于一坐标系中，此坐标系以电压为纵坐标，且以从发射无线电波的时刻算起的时间间隔为横轴，则波形102开始上升的时刻t_i与所埋物1到天线2之间的距离l_i的对应关系可有如下表示：

t_i＝2l_i/c ……（14）

其中c代表无线电波的传播速度。

为了显示出经天线2接收的从回波上升时刻t_i开始的所埋物体1的图象，反射所埋物1的坐标（X_i，Z_i），是根据下述公式确定的，其中忽略了由天线2发射的无线电波的散射情况，即假设无线电波是以与Z轴平行的方向传播的，进而测绘出所埋物1的图象103示于图18中。

Z_i＝l_i＝Ct_i/2 ……（15）

根据用公式（15）所确定的反射点的坐标（X_i，Z_i）测绘的图象103，会与所埋物1的外形有很大差异，这是因为传播的无线电波的散射在X和Z方向上的扩大。

因此，为能显示出与所埋物l的实际轮廓相一致的反射面图象，就必须考虑无线电波传播的散射情况。下面将参照图19至20（d）说明可满足这一要求的显示方法。

参见图19，半径为l_i的曲线104是在X-Z平面上扫描位置X_i附近测绘的。这条曲线104具有与自扫描位置X_i发射的无线电波覆盖区相对应的长度。在时刻t_i处的回波接收表示反射位置位于曲线104上，这一点可从公式（14）中看出。与此相似，对应扫描位置X_o至X_e测绘了若干条曲线，从而获得与所埋物1外轮廓相一致的图象105，如图20所示。但是经上述程序，将会产生若干与所埋物l的外轮廓不相关的曲线。因此，为能获得所埋物的清晰图象，可采用下述程序。

图20（a）对应图20，并示出了在方框110内的一个尺寸放大了的图象。虽然曲线104是沿所埋物外轮廓的切线方向，如果曲线104的线宽或称其粗度相当小，就不可能清楚地测绘出所埋物l的外轮廓。在这方面，可以考虑曲线104的重叠或交叉处的区域即是反射物具有最大出现概率的地域。图20（b）仅示出曲线104相互交叉的各位置点。各点121代表两条曲线104相互交叉的位置。当曲线的线宽很窄时，相互交叉曲线的位置点的数量就会减小，从而导致了由交叉点的分布构成了一个图象，该图象同样地减小到近于所埋物l的外轮廓。在这种情况下，当曲线的线宽加大时，我们再来验证一下可以得到什么结果。图20（c）示出的图象，其中曲线104a是用粗线绘制的。另外图20（d）示出的图象带有一用阴影部分标明的图象，其图象是根据曲线104a相互交叉若干次的各点分布情况绘制的。具体讲，图象122表示的区域，其中会有四条以上的曲线相互交叉。通过增加曲线的线宽，这些曲线的交叉点就会以面而不是点的形式出现。但是，由这些面所产生的图象不能准确表示出所埋物l的外轮廓。下面将要说明利用由粗线构成的交叉点分布，再现出具有较高精度的所埋物l外轮廓的方法。

首先如传播时间t_i被测定出，则半径为l_i的曲线就被绘制在围绕扫描位置X_i处（即曲线曲率中心），其中l_i＝Ct_i/2。这条曲线被看作是一个波前。假定传播时间t_i的测量误差由△t代表，则在l_i至l_i+2△l（其中△l＝C△t/8）半径范围内强度为“1”的曲线就被测绘出来，而所测绘的半径范围在（l_i+2△l）至（l_i+4△l）的曲线其强度为“-1”。在半径范围从lv至（l_i+△l）和从（l_i+3△l）至（l_i+4△l）的情况下，所测绘的曲线其强度为1j（其中j代表虚数单位）。在半径从（l_i+△l）至（l_i+3△l）的范围内，所测绘的曲线强度为-1j。换言之，当得到传播时间t_i，就表明反射物存在于由从扫描位置X_i至l_i和（l_i+4△l）的半径距离和角度θ所限定的区域内。由实数和虚数所构成的用于某给定曲线的强度表达式即等效于同一坐标系概率分布的表达式，因为实数部分在相位上与虚数部分相差90°。下面具体说明其图象显示方法。

参见图21，假设显示屏由X-Z平面构成。在围绕扫描位置X_i或称中心，半径分别为l_i，l_i+2△l，和l_i+4△l的曲线106，107和108在角度θ内被测绘出来。各象素值（即图象成分）位于由曲线106和107所限定的阴影部分，它与示于图17中的回波最大幅度p_i相一致。位于用曲线107和108包括的区域中的各象素值由一p_i代表。用以此类似的步骤，在扫描位置所测绘的曲线，其中位于用这些曲线所圈区域的象素可以根据上述方法加上p_i和-p_i值。具体讲，在扫描位置X_i处，用角θ所限定的角度范围内，可测绘出半径为l_i，（l_i+△l），（l_i+3△l）和（l_i+4△l）的曲线106，109，110和108。在此区域内曲线106和109之间以及曲线110和108之间的象素是用数值-p_i相加的，而位于由曲线109和110之间阴影部分的象素是用数值p_i相加的。在各扫描位置上将重复上述相同步骤。

完成了示于图21和22中的所有扫描位置数值相加步骤，就可计算出示于图21的象素值p₅（X，Z）和示于图22的象素值p₆（X，Z）的累积强度PW，这一计算可根据下述公式得出：PW（X，Z）＝P₅（X，Z）²+P₆（X，Z）² ……（16）

通过仅显示出那些其PW（X，Z）大于某一预定标准值的象素，就可以得到一个具有很高清晰度的示出所埋物l外轮廓的图象。以此方法，经示于图21和22的步骤以及对累积强度的数学计算，就可产生出清晰度得到改善的，示出所埋物外轮廓的清晰分明的图象。还应指出，为实现示于图21和22的步骤，如选取+1和-1用于加到象素上的数值P_i，-P_i，可以显示图象111的细节，当然这样做会稍微影响图象的平滑性。

如上所述，回波的相位可根据所埋物1的材质而变化。下面就对既能显示出所埋物又可分辨出其材质的装置予以说明。参见图23，如要显示出所埋物的图象111，则应有一个利用正向相位接收回波的测绘系统，和一个利用反向相位接收回波的测绘系统，举例来说，其中根据正向相位回波测绘得出的象素累积强度PW（X，Z）可用绿色显示，而根据反向相位回波测绘得出的象素累积强度（X，Z）可用红色显示。这样可引起回波相位变化的某种材质的反射物就可用不同颜色显示出来。

下面将参照图24至28，说明可用不同颜色显示出反射物图象的一种图象处理器的典型实施方案。在这些图中，峰值检测器700和时间检测电路701接收来自相位鉴别器6且其波形示于图5（f）中的回波信号，从而检测出峰值p_i和时间t_i并予以输出。峰值p_i和时间t_i之间的关系示于图25中。一维存储器702和702a分别储存根据峰值p_i和时间t_i得到的一维数据，如图26所示。坐标计算器703接收到扫描位置X_i的数据和一维存储器702a的地址数据l，便根据下式计算出两维地址X′和Z′：

……（17）

根据公式（17）的计算，即可测定出曲线曲率中心位于扫描位置X_i，半径为l，角度为θ的曲线的两维坐标。

两维象素存储器706和706b分别储存P₅₀（X′Z′）和P₅₁（X′，Z′），而象素存储器706a和706c分别储存P₆₀（X′Z′）和P₆₁（X′Z′）。各象素存储器要用到来自坐标计算器703的地址（X′Z′），从而使和这两位地址相应的数据P₅₀，P₆₀，P₅₁以及P₆₁的输出加到选择器705和705a上。当相位信号为正时，选择器705选通P₅₀至加法器704，而当相位信号是反向时，则选通P₆₀至加法器704。与此相似，当相位信号为正时，选择器705a将P₅₁加到加法器704a上，而当相位信号是反向时，则将P₆₁加到加法器704a上。在加法器704a和704中，由选择器705和705a来的数值分别与存储器702和702a的地址为l的值相加，而相加的结果又经选择器705和705a储存到相应的坐标（X′Z′）象素存储器中。强度计算器707计算的强度是根据储存在象素存储器706和706b中的有关内容P₅₀（X′Z′）和P₅₁（X′Z′），从下式中得出的：

PW₅（X′Z′）＝P₅₀（X′Z′）²+P₅₁（X′Z′）² ……（18）

其中的结果PW₅（X′Z′）储存到图象存储器708中。应指出比参考值Pth小的PW₅（X′Z′）值是设定为0的，参考值Pth是由设定电路710设置的，并加到强度计算器707和707a上。

与此相似，强度计算器707a根据象素存储器706a和706c的内容P₆₀和P₆₁依下式计算PW₆：

PW₆（X′Z′）＝P₆₀（X′Z′）²+P₆₁（X′Z′）² ……（19）

这一计算结果将送入图象存储器708a中。当PW₆小于参考值Pth时，前者为0。扫描转换器709对存储器708和708a的地址（X′Z′）进行扫描，并以红色亮度信号输出PW₅（X′Z′）的内容，又以绿色亮度信号输出PW₆（X′Z′）的内容。同时，与地址（X′Z′）相对应的反射信号X′和Z′也予以输出从而在显示部件8上显示出彩色图象。

与示于图24中的结构相关，还应指出省略掉峰值检测器700和时间检测电路701，而将波形信号储存到一维存储器702和702a中以便完成上述步骤。在这种情况下，一维存储器所储存的数值示于图28中。

现在可以看出，即使无线电波是散射的，但通过上面所公开的步骤对回波信号的处理，就有可能详细显示出所埋物的图象。另外，与正向相位的回波相应的图象以及与反向相位回波相应的图象，可用如红色和绿色的不同颜色分别显示出来。其结果，目标物的形状或外轮廓就可从这一清晰图象中辨认出来，而所埋物的类型，如铁管、陶制管、岩石、电缆或其它物体也能很容易地区分出来。

从以上说明可以了解到，本发明是利用了这样一种现象，即发射到某一物体的无线电波所形成的回波相位，因该物体的材质而有所不同。根据本发明的特性，所探物的图象可以彩色方式显示出来，这种显示是根据回波的相位和强度，而此相位和强度又是基于从回波信号中得到的位置信息和强度信息。从而就可能利用不同颜色识别分辨出所埋物的不同材质。再者，该物体的方位可根据图象显示的位置予以识别。除此之外，还可有选择地探测、识别和显示各种物体中的某一特定物来。

虽然对本发明已作出的说明，是以探测一埋于地下的物体的方法为实例的，但可以想见本发明除可探测地下物外，同样也可以用于探测空中或水下的物体。

Claims (31)

1、利用无线电波探测地下物体的方法，其步骤是：

向地下被探测物体发射射频脉冲;

检测由上述物体反射的回波;

对上述回波进行相关采样，输出采样信号;

检测天线位置;

对天线位置和采样信号进行数据处理;

把数据处理的输出信号显示在显示部件上，以图象的形式显示出被探测物体的特征;

其特征在于所说的数据处理包括以下步骤：

对上述采样信号进行相位鉴别，以便分离出反映被探物体材质的正向相位或反向相位的脉冲信号;

检测上述采样信号的峰值和延迟时间;

据上述天线位置计算曲线的两维坐标X′和Z′;

用曲线交叉法对采样信号的峰值和延迟信息以及这两维坐标进行信号处理，并与上述相位脉冲信号一起形成供显示部件显示的反映被探物体特征的图象显示信号。

2、根据权利要求1的探测地下物体的方法，其特征在于利用了频率相互不同的若干射频脉冲，并对每一上述不同频率的射频脉冲进行上述相位信息的分离。

3、根据权利要求1的探测地下物体的方法，其特征在于在探测回波的这一步中，所探测的回波仅出现于一预定时间间隔内，且此间隔是在自无线电波发射时起的一预定时间延迟之后。

4、根据权利要求1的探测地下物体的方法，其特征在于探测回波的步骤中，包括了探测回波强度这一步，而显示物体特征的一步则包括了根据回波强度以图象的方式可分辨地显示出物体特征的步骤。

5、根据权利要求1的探测地下物体的方法，其特征在于向物体发射射频脉冲的步骤中，包括了从若干位置发射射频脉冲，以便探测由物体反射的射频脉冲形成的回波。而上述对相位信息分离的步骤中则包括了分离上述回波的相位信息。

6、根据权利要求1的探测地下物体的方法，其特征在于显示图象的步骤包括了根据上述回波和所发射的射频信号之间的相位差，控制上述显示部件的显示强度。

7、根据权利要求2的探测地下物体的方法，其特征在于显示图象的步骤中，包括了当上述不同频率的射频脉冲之间的回波相位偏移的差值处在某一预定数值范围内时，就可将物体特征以图象形式显示出来的这一步。

8、根据权利要求1的探测地下物体的方法，其特征在于显示图象的步骤包括了根据向物体发射的射频脉冲和由物体反射的回波之间的相位差，用不同颜色显示物体特征的一步。

9、根据权利要求1的探测地下物体的方法，其特征在于显示图象的步骤包括：第一步根据从无线电波的发射至探测到回波所经过的时间计算被测定物体的距离;第二步是绘出第一弧线，该弧线的半径与上述距离对应，且根据回波强度予以表示;第三步是在径向方向上在第一弧线两侧绘出其它弧线，根据比上述回波强度小一预定值来表示它们的强度;下一步是通过无线电波的扫描对于每一方位重复执行上述第一至第三分步骤，并根据弧线交叉的次数将相互交叉的弧线强度相加;再一步则是在显示部件上以图象形式仅显示出那些其所加的强度值大于某一预定值的交叉点。

10、利用无线电波探测地下物体的系统包括：

向上述物体发射无线电波的装置;

探测上述物体反射回波的装置;

其特征在于还包括：

通过对所发射的无线电波的相位与上述回波相位的比较，分离出与上述物体特征相应的相位信息的装置;

检测所述采样信号的峰值和延迟时间的装置;

根据所述天线位置计算曲线两维坐标X和Z的装置;

用曲线交叉法对采样信号的峰值和延迟信息以及这两维坐标进行处理，并与所述相位脉冲信号一起形成供显示部件显示的反映被探物体特征的图象显示信号的装置。

11、根据权利要求10的探测地下物体的系统，其特征在于相位信息分离装置，还包括一个相位鉴别器，判定上述回波相对发射波是处于正向相位还是反向相位，从而把根据正向和反向相位而有所不同的输出信号加到上述图象显示装置上。

12、根据权利要求10的探测地下物体的系统，其特征在于回波检测装置包括了检测所接收回波强度的装置，它将得到的强度信息与上述相位信息一并送入上述图象显示装置中。

13、根据权利要求10的探测地下物体的系统，向所述物体发射无线电波的装置包括一个可发射频率相互不同的若干无线电波的装置，其特征在于上述相位信息分离装置包括将不同频率的上述无线电波与对应的不同频率的回波进行比较的装置，和对上述图象显示装置产生不同输出信号的装置，而不同频率的无线电波的回波与所述发射波之间的相位偏移是否处在一预定值范围内决定了上述输出信号的差别。

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