JP2002107449A - Probe radar and probing method - Google Patents

Probe radar and probing method

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JP2002107449A
JP2002107449A JP2000302794A JP2000302794A JP2002107449A JP 2002107449 A JP2002107449 A JP 2002107449A JP 2000302794 A JP2000302794 A JP 2000302794A JP 2000302794 A JP2000302794 A JP 2000302794A JP 2002107449 A JP2002107449 A JP 2002107449A
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JP
Japan
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predicted
amplitude value
line segment
minute line
index
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JP2000302794A
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Japanese (ja)
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Akira Kobayashi
彬 小林
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Rikogaku Shinkokai
Original Assignee
Rikogaku Shinkokai
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a probe radar and a probing method while considering the directivity of an antenna. SOLUTION: This probe radar 1 is provided with a means 11 for computing a predicted micro line segment by using a predicted parameter based on one end of a precise micro line segment showing a part of the shape of a target, a means 12 for computing the predicted time to be required for going and returning of the probe wave between the predicted micro line segment and an observation point, a means 13 for computing a predicted amplitude value to be observed at the observation point when the prove wave is reflected by the predicted micro line segment, a means 14 for outputting the amplitude value of the received reflected wave as an observation amplitude value, a means 15 for computing a first navigation mark showing a coincidence of the observation amplitude value obtained by using the predicted parameter with the predicted amplitude value, and a means 16 for discriminating a predicted micro line segment showing the highest coincidence from among the first navigation mark computed in relation to plural predicted parameters and for using this predicted micro line segment as a precise micro line segment showing a part of the shape of the target.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、目標物を探査する
探査レーダ及び探査方法、特に地中に埋設された目標物
を探査する地中レーダ及び地中レーダを用いた探査方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a search radar and a search method for searching for a target, and more particularly, to an underground radar and a search method using the underground radar for searching for a target buried in the ground.

【0002】[0002]

【従来の技術】地中に埋設された物体の探索には、マイ
クロ波等の探査波を利用した地中レーダが幅広く利用さ
れている。このような地中レーダは高速で、非接触かつ
非破壊で地中を探査できるという利点を有する。その一
方で、探査波の地表面による反射損や地中における伝搬
損失が大きく、探査ビームに広がりがあり指向性が悪い
ため、水平分解能が悪く、最大探知距離が著しく制限さ
れる欠点を有する。従って、ハードウェア上の工夫と共
に信号処理方式の進歩が重要になってきている。
2. Description of the Related Art Underground radars utilizing search waves such as microwaves are widely used to search for objects buried underground. Such an underground radar has the advantage of being able to probe underground at high speed without contact and without destruction. On the other hand, reflection loss due to the ground surface of the exploration wave and propagation loss in the ground are large, and the exploration beam is spread and poor in directivity, so that the horizontal resolution is poor and the maximum detection distance is disadvantageously limited. Therefore, advances in signal processing methods have become important along with hardware ideas.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】地中レーダによる探査
結果は地中レーダ画像で表示されるが、このときマイク
ロ波アンテナの指向特性を無視して地中レーダ画像を作
成している。すなわち、各アンテナの指向特性を無視し
て探査レーダの真下方向のみに関する画像を反射波の振
幅値を用いて観測地点毎に作成し、これら各画像を並べ
て全体として地中レーダ画像を作成するので、水平分解
能が悪い。このため、地中レーダ画像の水平分解能を向
上させるために、合成開口処理、ゼロクロス合成開口処
理、マイグレーション処理あるいはパルス圧縮処理等の
信号処理が研究されている。
The search results obtained by the underground radar are displayed as an underground radar image. At this time, the underground radar image is created ignoring the directivity characteristics of the microwave antenna. In other words, ignoring the directional characteristics of each antenna, an image relating only to the direction directly below the search radar is created for each observation point using the amplitude value of the reflected wave, and these images are arranged side by side to create an underground radar image as a whole. , Poor horizontal resolution. Therefore, in order to improve the horizontal resolution of the underground radar image, signal processing such as synthetic aperture processing, zero-cross synthetic aperture processing, migration processing, or pulse compression processing has been studied.

【0004】しかし、このような各信号処理の水平分解
能は未だ満足できるものではなく、得られた地中レーダ
画像からは埋設物の位置の把握は可能であっても形状の
把握までは困難であるといった問題がある。また、アン
テナの指向特性を無視して地中レーダ画像を作成する方
法は、送受信アンテナが十分近い位置にあって、かつ直
線的に観測を行う必要があるため、連続的な測定を行う
のが難しい不整地には不向きであるといった問題があ
る。
[0004] However, the horizontal resolution of such signal processing is not yet satisfactory, and it is difficult to grasp the shape of the buried object from the obtained underground radar image, even if it is possible. There is a problem that there is. In the method of creating an underground radar image ignoring the directional characteristics of the antenna, it is necessary to perform continuous measurement because the transmitting and receiving antennas must be located close enough and must be observed linearly. There is a problem that it is not suitable for difficult terrain.

【0005】従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、
水平分解能を向上し、観測地点の周辺環境に適合しやす
い探査レーダ及び探査方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems,
It is an object of the present invention to provide a search radar and a search method that can improve the horizontal resolution and easily adapt to the surrounding environment of an observation point.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
に、本発明の第1の態様においては、複数の観測地点に
おいて、探査領域内に向けて探査波を送信し目標物で反
射した反射波を観測することにより、目標物を探査する
探査レーダは、目標物の形状の一部分を表す既に確定さ
れた確定微小線分の一端を基準点とし、任意の予測パラ
メータを用いて予測微小線分を計算する予測微小線分計
算手段と、予測微小線分と当該観測地点との間を探査波
が往復するのに要する予測時間を計算する予測時間計算
手段と、予測時間を用いて、探査波が予測微小線分で反
射するとしたときに当該観測地点で観測されると予測さ
れる振幅値を予測振幅値として計算する予測振幅値計算
手段と、探査波の送信開始時点からの受信時刻を対応す
る予測時間に読み替えたとき、当該予測時間において受
信された反射波の振幅値を観測振幅値として出力する観
測振幅値出力手段と、当該予測パラメータを用いて得ら
れた観測振幅値及び予測振幅値の一致性を示す第1の指
標を計算する第1の指標計算手段と、複数の予測パラメ
ータに対して計算された第1の指標の中から最も高い一
致性を示す第1の指標を弁別し、当該第1の指標に対応
する予測パラメータを用いて計算された予測微小線分
を、目標物の形状の一部分を表す更なる確定微小線分と
して出力する確定微小線分出力手段とを備える。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, at a plurality of observation points, a search wave is transmitted toward a search area and reflected by a target object. An exploration radar that searches for a target object by observing a wave uses a predetermined minute line segment that represents a part of the shape of the target object as a reference point, and uses the prediction minute line segment using an arbitrary prediction parameter. A predicted minute line segment calculating means for calculating the estimated minute line segment, a predicted time calculating unit for calculating a predicted time required for the exploration wave to reciprocate between the predicted minute line segment and the observation point, and a search wave using the predicted time. Corresponds to the predicted amplitude value calculation means that calculates the predicted amplitude value that is predicted to be observed at the observation point when the light is reflected by the predicted minute line segment, and the reception time from the transmission start time of the exploration wave To read the expected time When the value is obtained, the observation amplitude value output unit that outputs the amplitude value of the reflected wave received at the prediction time as the observation amplitude value indicates the coincidence between the observation amplitude value and the prediction amplitude value obtained using the prediction parameter. A first index calculating unit that calculates a first index, and a first index that shows the highest consistency among the first indexes calculated for the plurality of prediction parameters, and discriminates the first index. A determined minute line segment output means for outputting a predicted minute line segment calculated using the prediction parameter corresponding to the index as a further determined minute line segment representing a part of the shape of the target object.

【0007】この探査レーダは、被検査物の形状を画像
再生するために、確定微小線分出力手段によって出力さ
れた確定微小線分の一端を予測微小線分計算手段におけ
る更なる基準点とすることで更なる確定微小線分を得る
処理が反復されたときて得られた確定微小線分の系列を
用いて目標物の形状を画像構成する画像構成手段を更に
備える。
In this search radar, one end of the determined minute line segment output by the determined minute line segment output unit is used as a further reference point in the predicted minute line segment calculation unit in order to reproduce an image of the shape of the inspection object. Further, there is further provided image forming means for forming an image of the shape of the target using a series of determined minute line segments obtained when the process of obtaining further determined minute line segments is repeated.

【0008】本発明の第2の態様においては、複数の観
測地点において、探査領域内に向けて探査波を送信し目
標物で反射した反射波を観測することにより、目標物を
探査する探査レーダは、目標物の形状の一部分を表す既
に確定された確定微小線分の一端を基準点とし、任意の
予測パラメータを用いて予測微小線分を計算する予測微
小線分計算手段と、予測微小線分と当該観測地点との間
を探査波が往復するのに要する予測時間を計算する予測
時間計算手段と、予測時間を用いて、探査波が予測微小
線分で反射するとしたときに当該観測地点で観測される
と予測される振幅値を予測振幅値として計算する予測振
幅値計算手段と、探査波の送信開始時点からの受信時刻
を対応する予測時間に読み替えたとき、当該予測時間に
おいて受信された反射波の振幅値を観測振幅値として出
力する観測振幅値出力手段と、当該予測パラメータを用
いて得られた、観測振幅値と任意の整合パラメータを乗
算した予測振幅値と、の一致性を示す第2の指標を計算
する第2の指標計算手段と、複数の予測パラメータに対
して計算された第2の指標の中から最も高い一致性を示
す第2の指標を弁別し、当該第2の指標に対応する予測
パラメータを用いて計算された予測微小線分を、暫定微
小線分として出力する暫定微小線分出力手段と、暫定微
小線分出力手段によって出力された暫定微小線分の一端
を予測微小線分計算手段における更なる基準点とするこ
とで更なる暫定微小線分を得る処理が反復されたとき、
得られた暫定微小線分の系列に対応する予測振幅値の系
列を暫定振幅値系列として出力する暫定振幅値系列出力
手段と、受信された反射波の振幅値の系列と整合パラメ
ータを用いて得られた暫定振幅値系列との一致性を示す
第3の指標を計算する第3の指標計算手段と、複数の整
合パラメータに対して計算された第3の指標の中から最
も高い一致性を示す第3の指標を弁別し、当該第3の指
標に対応する整合パラメータを用いて計算された暫定微
小線分の系列を、目標物の形状を表す確定微小線分の系
列として出力する確定微小線分系列出力手段とを備え
る。
In a second aspect of the present invention, a search radar for searching for a target by transmitting a search wave toward a search area and observing a reflected wave reflected from the target at a plurality of observation points. A predicted minute line segment calculating means for calculating a predicted minute line segment using an arbitrary prediction parameter, using one end of an already determined confirmed minute line segment representing a part of the shape of the target object as a reference point, Prediction time calculation means for calculating a prediction time required for the exploration wave to reciprocate between the minute and the observation point, and the prediction time when the exploration wave is reflected by the predicted minute line segment using the prediction time. Predicted amplitude value calculating means for calculating an amplitude value predicted to be observed as a predicted amplitude value, and when the reception time from the transmission start time of the exploration wave is replaced with the corresponding predicted time, the received value is received at the predicted time. Was Indicates the coincidence between the observation amplitude value output means for outputting the amplitude value of the emission wave as the observation amplitude value and the predicted amplitude value obtained by using the prediction parameter and multiplied by the observation amplitude value and an arbitrary matching parameter. A second index calculating unit that calculates a second index; and a second index that shows the highest consistency among the second indexes calculated for the plurality of prediction parameters, and discriminates the second index. A predicted minute line segment calculated using the prediction parameter corresponding to the index, a provisional minute line segment output means for outputting as a provisional minute line segment, and one end of the provisional minute line segment output by the provisional minute line segment output means. When the process of obtaining a further provisional minute line segment by setting it as a further reference point in the predicted minute line segment calculation means is repeated,
Provisional amplitude value sequence output means for outputting a sequence of predicted amplitude values corresponding to the obtained sequence of provisional minute line segments as a provisional amplitude value sequence, and a sequence obtained by using a received reflection wave amplitude value sequence and a matching parameter. A third index calculating means for calculating a third index indicating a match with the determined provisional amplitude value series, and indicating the highest match among the third indexes calculated for the plurality of matching parameters A determined minute line that discriminates the third index and outputs a series of provisional minute lines calculated using the matching parameter corresponding to the third index as a series of determined minute lines representing the shape of the target. Segment output means.

【0009】この探査レーダは、被検査物の形状を画像
再生するために、確定微小線分系列出力手段によって出
力された確定微小線分の系列を用いて目標物の形状を画
像構成する画像構成手段を更に備える。本発明によれ
ば、探査レーダの送受信アンテナの指向特性を考慮し、
目標物の形状の画像を構成するので、水平分解能が向上
したより信頼性の高い画像を探査結果として得ることが
できる。
In order to reproduce an image of the shape of the object to be inspected, this search radar uses the sequence of determined minute line segments output by the defined minute line segment sequence output means to form the image of the shape of the target object. Means are further provided. According to the present invention, in consideration of the directional characteristics of the transmitting and receiving antennas of the search radar,
Since an image of the shape of the target is formed, a more reliable image with improved horizontal resolution can be obtained as a search result.

【0010】また、本発明によれば送受信アンテナの指
向特性を考慮に入れた鏡面反射モデルを用いて画像を構
成しているので、観測点の数を増やして各観測点の設置
間隔を短くすればするほど、観測点の周辺環境への探査
レーダの適応性も高まる。
Further, according to the present invention, since an image is formed using a specular reflection model taking into account the directional characteristics of the transmitting and receiving antennas, the number of observation points can be increased to shorten the installation interval of each observation point. The more you do, the more adaptive your search radar will be to the surrounding environment of the station.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】まず、本発明による探査レーダの
基本原理について説明する。ここでは、観測装置である
探査レーダを用いて地上の複数の観測地点から地中に埋
設されている目標物を探査し画像構成する場合について
説明するが、本発明は目標物が空中あるいは水中に存在
する場合にも適用可能である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the basic principle of a search radar according to the present invention will be described. Here, a case will be described in which a target buried in the ground is searched from a plurality of observation points on the ground using an exploration radar that is an observation device and an image is formed. It is also applicable when present.

【0012】一般に探査レーダは、地上の複数の観測地
点において、例えばマイクロ波等の探査波を探査領域内
に向けて送信し、目標物で反射した反射波の振幅値を観
測する。複数の観測地点における観測波の振幅値に関す
るデータを予め記録しておき、観測された振幅値を手が
かりに目標物の位置及び形状等を推定する。本発明によ
る探査レーダは、探査波がある微小線分で反射したと仮
定したときに所定の予測モデルを用いて予測計算され得
る複数の振幅値の中から、実際に観測された振幅値に対
して最も一致性の高いものを弁別し、このときの微小線
分を目標物の形状の一部分に最も近いとみなし、このよ
うにして求められた微小線分を繋ぎ合わせることによっ
て目標物の形状の画像を構成する点を特徴とする。予測
振幅値の計算には、送受信アンテナの指向特性等を考慮
に入れた、後述する鏡面反射モデルを用いる。なお、本
発明では探査波として例えばマイクロ波を用いる。
In general, a search radar transmits a search wave such as a microwave toward a search area at a plurality of observation points on the ground, and observes an amplitude value of a reflected wave reflected by a target. Data relating to the amplitude values of observation waves at a plurality of observation points is recorded in advance, and the position and shape of the target are estimated based on the observed amplitude values. The exploration radar according to the present invention, among a plurality of amplitude values that can be predicted and calculated using a predetermined prediction model when it is assumed that the exploration wave has reflected on a minute line segment, By discriminating the one having the highest coincidence, the minute line segment at this time is regarded as being closest to a part of the shape of the target object, and the minute line segments thus obtained are joined to form the shape of the target object. It is characterized by constituting an image. For the calculation of the predicted amplitude value, a specular reflection model, which will be described later, taking into account the directivity and the like of the transmitting / receiving antenna is used. In the present invention, for example, a microwave is used as a search wave.

【0013】本発明の第1の実施例では、まず、ある微
小線分で探査波が反射すると仮定したときに当該観測地
点で観測されると予想される振幅値を、予測振幅値とし
て計算する。この微小線分は複数仮定され、対応する予
測振幅値がそれぞれ計算される。次に、微小線分毎に計
算された予測振幅値の中から、実際に観測された振幅値
である観測振幅値と最も一致性の高い予測振幅値を弁別
する。そして、最も一致性の高い予測振幅値に対応する
微小線分が目標物の形状の一部分であると確定する。こ
のようにして確定された微小線分を複数求め、これらを
繋ぎ合わせることによって目標物の形状の画像を構成す
る。
In the first embodiment of the present invention, first, an amplitude value expected to be observed at the observation point when a search wave is reflected by a certain minute line segment is calculated as a predicted amplitude value. . A plurality of these minute line segments are assumed, and the corresponding predicted amplitude values are calculated. Next, from among the predicted amplitude values calculated for each minute line segment, the predicted amplitude value having the highest matching with the observed amplitude value that is the actually observed amplitude value is discriminated. Then, it is determined that the minute line segment corresponding to the predicted amplitude value having the highest matching is a part of the shape of the target. A plurality of minute line segments determined in this way are obtained, and these are joined to form an image of the shape of the target.

【0014】本発明の第2の実施例は、第1の実施例を
更に拡張したものである。まず、第1の実施例と実質的
に同様に、確定された微小線分を複数繋ぎ合わせ、目標
物の暫定的な微小線分系列を複数得る。この暫定的な微
小線分系列は複数計算され、対応する予測振幅値の系列
がそれぞれ計算される。次に、この微小線分毎に計算さ
れた各予測振幅値の系列の中から、実際に観測された観
測振幅値の系列と全体的に最も高い一致性を示すものを
弁別する。そして、最も高い一致性を示す予測振幅値の
系列に対応する暫定的な微小線分系列を、実際の目標物
の形状に最も近いとする。第2の実施例では、これを用
いて目標物の形状の画像を構成する。
The second embodiment of the present invention is a further extension of the first embodiment. First, substantially in the same manner as in the first embodiment, a plurality of determined minute line segments are connected to each other to obtain a plurality of provisional minute line segment sequences of a target. A plurality of provisional minute line segment sequences are calculated, and a corresponding predicted amplitude value sequence is calculated. Next, from the series of predicted amplitude values calculated for each minute line segment, the one that shows the highest overall consistency with the actually observed series of observed amplitude values is discriminated. Then, it is assumed that the provisional minute line segment sequence corresponding to the sequence of the predicted amplitude values indicating the highest coincidence is closest to the shape of the actual target. In the second embodiment, this is used to construct an image of the shape of the target.

【0015】まず、本発明の第1の実施例による探査レ
ーダについて説明する。図1は本発明による探査レーダ
の動作原理の説明図であり、図2は本発明の第1の実施
例による探査レーダのブロック図であり、図3は本発明
の第1の実施例による探査レーダの動作のフローチャー
トである。なお、説明を簡明にするために、ここでは図
1に示すような2次元問題について取り扱うが、3次元
問題についても同様に議論できる。
First, a search radar according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory view of the operation principle of the search radar according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the search radar according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a search according to the first embodiment of the present invention. It is a flowchart of operation | movement of a radar. For the sake of simplicity, a two-dimensional problem as shown in FIG. 1 is dealt with here, but a three-dimensional problem can be similarly discussed.

【0016】図2に示すように、本発明の第1の実施例
による探査レーダ1は、目標物の形状の一部分を表す既
に確定された確定微小線分の一端を基準点とし、任意の
予測パラメータを用いて予測微小線分を計算する予測微
小線分計算手段11と、予測微小線分と当該観測地点と
の間を探査波が往復するのに要する予測時間を計算する
予測時間計算手段12と、予測時間を用いて、探査波が
予測微小線分で反射するとしたときに当該観測地点で観
測されると予測される振幅値を予測振幅値として計算す
る予測振幅値計算手段13と、探査波の送信開始時点か
らの受信時刻を対応する予測時間に読み替えたとき、当
該予測時間において受信された反射波の振幅値を観測振
幅値として出力する観測振幅値出力手段14と、当該予
測パラメータを用いて得られた観測振幅値及び予測振幅
値の一致性を示す第1の指標を計算する第1の指標計算
手段15とを備える。
As shown in FIG. 2, in the search radar 1 according to the first embodiment of the present invention, one end of an already-determined determined minute line representing a part of the shape of a target is set as a reference point, and an arbitrary prediction is performed. A predicted minute line segment calculating means 11 for calculating a predicted minute line segment using parameters, and a predicted time calculating means 12 for calculating a predicted time required for a search wave to reciprocate between the predicted minute line segment and the observation point. A predicted amplitude value calculating means 13 for calculating, as a predicted amplitude value, an amplitude value predicted to be observed at the observation point when the exploration wave is reflected by a predicted minute line segment using the predicted time; When the reception time from the transmission start time of the wave is replaced with the corresponding prediction time, the observation amplitude value output means 14 that outputs the amplitude value of the reflected wave received at the prediction time as the observation amplitude value; for Observed amplitude values obtained Te and and a first index calculating means 15 for calculating a first index indicating the consistency of the predicted amplitude values.

【0017】後述するように、複数の予測パラメータに
対して予測微小線分がそれぞれ計算されるが、第1の実
施例による探査レーダ1は、更に、複数の予測パラメー
タに対して計算された第1の指標の中から最も高い一致
性を示す第1の指標を弁別し、当該第1の指標に対応す
る予測パラメータを用いて計算された予測微小線分を、
目標物の形状の一部分を表す更なる確定微小線分として
出力する確定微小線分出力手段16と、確定微小線分出
力手段16によって出力された確定微小線分の一端を予
測微小線分計算手段11における更なる基準点とするこ
とで更なる確定微小線分を得る処理が反復されたときて
得られた確定微小線分の系列を用いて目標物の形状を画
像構成する画像構成手段17を備える。
As will be described later, a predicted minute line segment is calculated for each of a plurality of prediction parameters. However, the search radar 1 according to the first embodiment further includes a second calculation unit for each of the plurality of prediction parameters. The first index indicating the highest consistency is discriminated from among the one index, and a predicted minute line segment calculated using the prediction parameter corresponding to the first index is defined as:
Fixed minute line segment output means 16 for outputting as a further fixed minute line segment representing a part of the shape of the target, and one end of the determined minute line segment output by the fixed minute line segment output means 16 The image forming unit 17 that forms an image of the shape of the target using the series of determined minute line segments obtained by repeating the process of obtaining a further determined minute line segment by using the reference point as a further reference point in FIG. Prepare.

【0018】これらの各手段は、コンピュータ等の演算
処理装置を用いて実現される。次に本発明の第1の実施
例による探査レーダの動作を説明する。本発明の第1の
実施例においても、複数の観測地点において探査レーダ
から探査波を送信し反射波を観測する。この観測地点の
個数をNと定義する。また、目標物の形状全体を画像構
成するための微小線分の個数をMとする。各個数の具体
例としてはN=400、M=100000等が考えられ
るが、これらの個数は本発明を限定するものではない。
しかし、これらの個数が多いほど画像構成の精度は向上
する。各観測地点i(i=1〜N)における観測波の振
幅値に関するデータについては画像構成処理の前に予め
観測しておく。具体的には、受信アンテナで観測される
反射波について、その振幅値を、探査波の送信開始時点
からの受信時刻に対応させてテーブルに記録する。この
テーブルは観測地点毎に作成される。
Each of these means is realized by using an arithmetic processing device such as a computer. Next, the operation of the search radar according to the first embodiment of the present invention will be described. Also in the first embodiment of the present invention, a search wave is transmitted from a search radar at a plurality of observation points and a reflected wave is observed. The number of observation points is defined as N. Further, the number of minute line segments for forming an image of the entire shape of the target is M. Specific examples of the respective numbers include N = 400, M = 100000, etc., but these numbers do not limit the present invention.
However, the greater the number, the higher the accuracy of image composition. Data relating to the amplitude value of the observation wave at each observation point i (i = 1 to N) is observed in advance before the image formation processing. Specifically, the amplitude value of the reflected wave observed by the receiving antenna is recorded in a table in correspondence with the reception time from the transmission start time of the search wave. This table is created for each observation point.

【0019】図3のステップS101において、まず、
画像構成のための基準点を設定する。この基準点を本明
細書では再構成基準点と呼ぶ。再構成基準点は、目標物
の形状の一部分を表していることが既に確定されている
微小線分(以下、確定微小線分と呼ぶ。)の両端の点の
うち、一方の点(以下、確定点と呼ぶ)とする。確定微
小線分については後述する。なお、目標物上の確定点が
まだ1つも存在しない画像処理開始時点では、再構成基
準点は、すでに観測された観測振幅値データを参考にし
て適当に決定すればよい。
In step S101 of FIG. 3, first,
Set a reference point for image composition. This reference point is referred to herein as a reconstruction reference point. The reconstruction reference point is one of the points at both ends of a minute line segment that has already been determined to represent a part of the shape of the target (hereinafter, referred to as a determined minute line segment). (Referred to as a fixed point). The determined minute line segment will be described later. At the start of image processing when there is no fixed point on the target, the reconstruction reference point may be appropriately determined with reference to the already observed observation amplitude value data.

【0020】次に、ステップS102において、予測パ
ラメータφを設定する。本発明では、この再構成基準点
を一方の点とする予測される微小線分(以下、予測微小
線分と呼ぶ)の、もう一方の点(以下、予測点と呼ぶ)
の位置を予測していく。予測パラメータφはこの予測の
ために用いられるパラメータであり、2次元平面座標上
において、上述のように確定微小線分の確定点を再構成
基準点(xk、zk)としたときに、再構成基準点
(xk、zk)から予測され得る予測微小線分であって長
さΔを有する予測微小線分の、座標面上における方向
(すなわち図1のxz平面上における角度)を示すパラ
メータである。従って、予測点の候補は再構成基準点
(xk、zk)を中心とした半径Δの円周上にあると言う
ことができ、予測パラメータφを1つ設定すれば予測点
が1つ定まることになる。なお、ここでは2次元問題を
取り扱っているが、3次元の場合は、予測点の候補は再
構成基準点(xk、zk)を中心とした半径Δの球面上に
あることになる。
Next, in step S102, a prediction parameter φ is set. In the present invention, the other point (hereinafter, referred to as a predicted point) of a predicted minute line segment (hereinafter, referred to as a predicted minute line segment) having the reconstruction reference point as one point.
Predict the position of. The prediction parameter φ is a parameter used for this prediction. When the determined point of the determined minute line segment is set as the reconstruction reference point (x k , z k ) on the two-dimensional plane coordinates as described above, The direction on the coordinate plane (that is, the angle on the xz plane in FIG. 1) of the predicted minute line segment having the length Δ, which is a predicted minute line segment that can be predicted from the reconstruction reference point (x k , z k ) Parameters. Therefore, it can be said that the candidate of the prediction point is on the circumference of the radius Δ centered on the reconstruction reference point (x k , z k ), and if one prediction parameter φ is set, one prediction point is obtained. Will be decided. Although the two-dimensional problem is dealt with here, in the case of three-dimensional, the prediction point candidate is on a spherical surface having a radius Δ centered on the reconstruction reference point (x k , z k ).

【0021】次に、ステップS103において、予測点
を計算する。2次元問題を取り扱う場合、再構成基準点
(xk、zk)から予測され得る予測点(xk+1、zk+1
は、上述の予測パラメータφを用いて次式で表される。
Next, in step S103, a predicted point is calculated. When dealing with a two-dimensional problem, prediction points (x k + 1 , z k + 1 ) that can be predicted from the reconstruction reference points (x k , z k )
Is expressed by the following equation using the above-described prediction parameter φ.

【0022】[0022]

【数9】 (Equation 9)

【0023】これにより再構成基準点(xk、zk)と予
測点(xk+1、zk+1)との間に予測微小線分が画定され
る。次に、ステップS104において、当該観測地点と
予測微小線分との間を探査波が往復するのに要する予測
時間を計算する。この予測時間は、予測微小線分で探査
波が反射するものと仮定したときの、探査波の送信開始
時点から受信アンテナが反射波を受信するまでの時間に
相当する。
Thus, a predicted minute line segment is defined between the reconstruction reference point (x k , z k ) and the prediction point (x k + 1 , z k + 1 ). Next, in step S104, a predicted time required for the search wave to reciprocate between the observation point and the predicted minute line segment is calculated. This estimated time corresponds to the time from the start of the transmission of the search wave to the reception of the reflected wave by the receiving antenna, assuming that the search wave is reflected by the predicted minute line segment.

【0024】この予測時間は、図1では例えば次のよう
にして計算できる。予測微小線分における探査波の反射
は、再構成基準点(xk、zk)と予測点(xk+1
k+1)との間の式(10)で表される中点(xp
p)において生じるものと近似する。
In FIG. 1, the estimated time can be calculated, for example, as follows. The reflection of the exploration wave at the predicted minute line segment is based on the reconstruction reference point (x k , z k ) and the predicted point (x k + 1 ,
z k + 1 ) and the midpoint (x p ,
z p ).

【0025】[0025]

【数10】 (Equation 10)

【0026】観測地点iにおける送信アンテナの座標を
T(xTi、0)、受信アンテナの座標をR(xRi
0)、地中におけるマイクロ波の伝搬速度をVとする
と、予測時間τは、式(11)で表される。
The coordinates of the transmitting antenna at observation point i are represented by T (x Ti , 0), and the coordinates of the receiving antenna are represented by R (x Ri ,
0), assuming that the propagation speed of the microwave in the ground is V, the predicted time τ is represented by Expression (11).

【0027】[0027]

【数11】 [Equation 11]

【0028】次に、ステップS105において予測振幅
値を計算する。予測振幅値は、ある予測微小線分におい
て探査波が反射すると仮定したときの、当該観測地点で
観測されると予想される振幅値である。一般に、探査レ
ーダの送信アンテナから送信された探査波は、目標物で
反射して受信アンテナで観測されるが、この反射波の振
幅値は、目標物の形状、観測地点上にある送信アンテナ
及び受信アンテナの位置及び指向特性、地中及び目標物
の各比誘電率、探査波の伝搬速度及び波長、並びに探査
波の地中に対する減衰特性等の種々の影響を受けたもの
である。
Next, a predicted amplitude value is calculated in step S105. The predicted amplitude value is an amplitude value expected to be observed at the observation point when it is assumed that the exploration wave is reflected at a certain predicted minute line segment. Generally, an exploration wave transmitted from a transmission antenna of an exploration radar is reflected by a target and observed by a reception antenna. The amplitude value of the reflected wave depends on the shape of the target, the transmission antenna on the observation point, and It is affected by various effects such as the position and directional characteristics of the receiving antenna, the relative dielectric constants of the underground and the target, the propagation speed and wavelength of the search wave, and the attenuation characteristics of the search wave to the ground.

【0029】そこで本発明では上記事実を踏まえ、予測
振幅値の計算のための予測モデルとして、例えば、送受
信アンテナの指向特性等を考慮に入れたいわゆる鏡面反
射モデルを用いる。図4は鏡面反射モデルを説明する図
である。この図に示すように、送信アンテナの座標をT
(xT、0)、受信アンテナの座標をR(xR、0)、マ
イクロ波の地中における減衰率をλ、マイクロ波の地中
における距離lに対する減衰特性を表す関数をf
(l)、送信アンテナからθ Tの方向にある目標物10
上の点P(xP、zP)で反射するマイクロ波を考えたと
きの、送信アンテナの指向特性を表す関数をg
(θT)、受信アンテナの指向特性を表す関数をg
(θR)、探査波を反射する目標物の指向特性を表す関
数をg(θP)、目標物の反射係数をγ、目標物の比誘
電率をεO、地中の比誘電率をεOとしたとき、鏡面反射
モデルによる予測振幅値ui(τ)は、式(12)で表
される。
In the present invention, therefore, based on the above fact,
As a prediction model for calculating the amplitude value, for example,
The so-called mirror surface reflection taking into account the directional characteristics of the antenna
Use the injection model. FIG. 4 is a diagram illustrating a specular reflection model.
It is. As shown in FIG.
(XT, 0) and the coordinates of the receiving antenna are R (xR, 0), Ma
The attenuation rate of microwaves in the ground is λ,
Is a function representing the attenuation characteristic with respect to the distance l at f
(L), θ from transmitting antenna TObject 10 in the direction of
The upper point P (xP, ZPConsidering the microwave reflected by)
The function representing the directional characteristic of the transmitting antenna
T), A function representing the directional characteristic of the receiving antenna is g
R), A function that indicates the directional characteristics of the target that reflects the
Let g (θP), The reflection coefficient of the target is γ,
The electric power is εO, The relative permittivity underground is εO, And specular reflection
Amplitude predicted by model ui(Τ) is expressed by equation (12).
Is done.

【0030】[0030]

【数12】 (Equation 12)

【0031】次にステップS106において、探査波の
送信開始時点からの受信時刻をステップS104で求め
られた予測時間τに読み替え、この予測時間τにおいて
受信された反射波の振幅値を当該観測地点に関するテー
ブルから読み出し、観測振幅値Fi(τ)として出力す
る。探査波として例えばインパルス状のマイクロ波を送
信した場合、観測された反射波は、理想的には観測地点
と目標物との間をマイクロ波が往復するのに要する時間
だけ遅れたインパルス状の波形である。しかし実際は、
目標物の形状、観測地点上にある送信アンテナ及び受信
アンテナの位置及び指向特性、地中及び目標物の各比誘
電率、探査波の伝搬速度及び波長、並びに探査波の地中
に対する減衰特性等の種々の条件により、インパルス状
の探査波を送信しても、受信アンテナが観測する反射波
の振幅値はある程度の時間的な幅を有する分布となる。
従って本発明では、予測振幅値と比較される観測波の振
幅値を抽出するために、ステップS104で求めた予測
時間を用いることにする。なお、ステップS106で出
力される観測振幅値si(τ)は、通常、テーブルに記
録された振幅値系列の中の波高値近辺の振幅値になる。
Next, in step S106, the reception time from the transmission start time of the search wave is replaced with the predicted time τ obtained in step S104, and the amplitude value of the reflected wave received in the predicted time τ is related to the observation point. It is read from the table and output as the observed amplitude value Fi (τ). When an impulse-like microwave is transmitted as a search wave, for example, the observed reflected wave is ideally an impulse-like waveform delayed by the time required for the microwave to reciprocate between the observation point and the target. It is. But in fact,
The shape of the target, the position and directivity of the transmitting and receiving antennas at the observation point, the relative permittivity of the ground and the target, the propagation speed and wavelength of the exploration wave, and the attenuation characteristics of the exploration wave to the ground Under the various conditions described above, even if an impulse-like search wave is transmitted, the amplitude value of the reflected wave observed by the receiving antenna has a distribution having a certain temporal width.
Therefore, in the present invention, in order to extract the amplitude value of the observation wave to be compared with the predicted amplitude value, the predicted time obtained in step S104 is used. Note that the observed amplitude value s i (τ) output in step S106 is usually an amplitude value near the peak value in the amplitude value sequence recorded in the table.

【0032】ステップS107では、全ての観測地点i
(i=1〜N)に対して予測時間τ、予測振幅値u
i(τ)及び観測振幅値si(τ)が求まったか否かが判
定される。求まるまでステップS104〜ステップS1
06が繰り返される。本発明では、1つの予測パラメー
タφによって定まる1つの予測点、言い換えれば1つの
予測微小線分を、複数の観測地点に対して得る。従って
N個の観測地点であれば、予測時間τ、予測振幅値ui
(τ)及び観測振幅値si(τ)はそれぞれN個ずつ求
まる。
In step S107, all observation points i
(I = 1 to N), a predicted time τ and a predicted amplitude value u
It is determined whether i (τ) and the observed amplitude value s i (τ) have been determined. Steps S104 to S1 until obtained
06 is repeated. In the present invention, one prediction point determined by one prediction parameter φ, in other words, one predicted minute line segment is obtained for a plurality of observation points. Therefore, if there are N observation points, the predicted time τ and the predicted amplitude value u i
(Τ) and N observation amplitude values s i (τ) are obtained.

【0033】ステップS108では、全ての観測地点i
(i=1〜N)にわたる、予測時刻τにおける予測振幅
値ui(τ)と観測振幅値si(τ)との一致性を評価す
るための第1の指標Iを計算する。この第1の指標I
は、第1の実施例では、
In step S108, all observation points i
A first index I for evaluating the consistency between the predicted amplitude value u i (τ) and the observed amplitude value s i (τ) at the predicted time τ over (i = 1 to N) is calculated. This first index I
Is, in the first embodiment,

【0034】[0034]

【数13】 (Equation 13)

【0035】と定義するが、一致性を判断できるもので
あればこの他の評価関数を定義しても良い。式(13)
からわかるように、予測時刻τにおける予測振幅値ui
(τ)と観測振幅値si(τ)との一致性が高いほど第
1の指標Iの値が小さくなる。換言すれば、第1の指標
Iが小さいほど、予測振幅値ui(τ)と観測振幅値si
(τ)との一致性は高く、すなわち、このときの予測微
小線分は目標物の実際の形状の一部分により一層近いと
いうことである。
The other evaluation function may be defined as long as it can determine the coincidence. Equation (13)
As can be seen from the prediction in the prediction time τ amplitude value u i
The value of the first index I decreases as the agreement between (τ) and the observed amplitude value s i (τ) increases. In other words, as the first index I is smaller, the predicted amplitude value u i (τ) and the observed amplitude value s i
The agreement with (τ) is high, that is, the predicted minute line segment at this time is closer to a part of the actual shape of the target.

【0036】以上説明したステップS102〜S108
によって、ある1つの予測パラメータφを用いて求めら
れた1つの予測点、すなわち1つの予測微小線分の妥当
性を評価するための第1の指標が1つ定まることにな
る。本発明では、複数の予測パラメータφに関する各予
測微小線分の予測振幅値u i(τ)をそれぞれ求める
が、ステップS109はこれを目的とした判定ステップ
であり、所定の個数の予測パラメータφについての予測
振幅値ui(τ)が全て求められるまで、ステップS1
02〜S108が繰り返される。予測パラメータφの個
数が多いほど、後述するステップS110における弁別
処理の際の母集合が大きくなるので、画像構成の精度が
向上する。所定の個数の予測パラメータφについての予
測振幅値が求められ、各予測振幅値と対応する観測振幅
値との各観測地点にわたる一致性を示す第1の指標Iが
計算されると、ステップS110へ進む。
Steps S102 to S108 described above
Is calculated using a certain prediction parameter φ.
One predicted point, that is, one predicted minute line segment
The first index for assessing gender is to be determined.
You. In the present invention, each prediction for a plurality of prediction parameters φ is
Predicted amplitude value u of the minute line segment iFind (τ) respectively
However, step S109 is a determination step for this purpose.
And a prediction for a given number of prediction parameters φ
Amplitude value uiStep S1 until all (τ) are obtained.
02 to S108 are repeated. Number of prediction parameters φ
The greater the number, the greater the discrimination in step S110 described below.
Since the population at the time of processing becomes large, the accuracy of image composition
improves. For a given number of prediction parameters φ,
The measured amplitude value is obtained, and each predicted amplitude value and the corresponding observed amplitude
The first index I indicating the agreement with the value over each observation point is
After the calculation, the process proceeds to step S110.

【0037】ステップS110では、上述のようにして
求められた第1の指標Iに関する評価が行われる。従っ
て、複数の予測パラメータに対して計算された第1の指
標Iの中から最も高い一致性を示すものが弁別される。
第1の指標が式(13)で定義される場合は、第1の指
標Iが最小のときに予測振幅値と観測振幅値との一致性
が最も高いと判定される。
In step S110, the first index I obtained as described above is evaluated. Therefore, the first index I calculated for a plurality of prediction parameters is discriminated from the first index I having the highest degree of coincidence.
When the first index is defined by Expression (13), it is determined that the coincidence between the predicted amplitude value and the observed amplitude value is the highest when the first index I is the minimum.

【0038】次いでステップS111において、最も一
致性が高いと判断された予測点を更なる確定点として出
力する。すなわち、この確定点とこの確定点を求めるた
めの基準とされた再構成基準点との間に画定される予測
微小線分が、更なる確定微小線分となるわけである。ス
テップS112は確定微小線分を複数得ることを目的と
した判定ステップであり、所定の個数(ここではM個)
の確定微小線分が得られるまで、ステップS101から
ステップS111が繰り返される。ここで、ステップS
111で出力された確定点を、ステップS101で設定
される新たなる再構成基準点をとしていけば、互いに隣
接する確定微小線分を複数得ることができる。所定の個
数の確定微小線分が得られると、ステップS113へ進
む。
Next, in step S111, the predicted point determined to have the highest coincidence is output as a further fixed point. In other words, the predicted minute line segment defined between the fixed point and the reconstruction reference point used as the reference for obtaining the fixed point becomes a further minute line segment. Step S112 is a determination step for the purpose of obtaining a plurality of confirmed minute line segments, and a predetermined number (here, M)
Steps S101 to S111 are repeated until the determined minute line segment is obtained. Here, step S
If the determined point output at 111 is used as a new reconstruction reference point set at step S101, a plurality of mutually adjacent determined minute line segments can be obtained. When a predetermined number of determined minute line segments are obtained, the process proceeds to step S113.

【0039】ステップS113では、上述のようにして
求められた複数の確定微小線分を繋ぎ合わせ、目標物の
形状の画像を構成する。構成された目標物の形状の画像
はディスプレイ画面上あるいは紙面上等に表示すればよ
い。以上説明したように、本発明の第1の実施例によれ
ば、探査波がある微小線分で反射したと仮定したときに
所定の予測モデルを用いて予測計算され得る複数の振幅
値の中から、実際に観測された振幅値に対して最も一致
性の高いものを弁別し、このときの微小線分を目標物の
形状の一部分に最も近いとみなすことで得られた微小線
分を複数繋ぎ合わせることによって目標物の形状の画像
を構成するので、微小線分が微小であるほど、水平分解
能が向上したより信頼性の高い画像を探査結果として得
ることができる。
In step S113, a plurality of determined minute line segments obtained as described above are connected to form an image of the shape of the target. The image of the configured shape of the target may be displayed on a display screen or on paper. As described above, according to the first embodiment of the present invention, a plurality of amplitude values that can be predicted and calculated using a predetermined prediction model when it is assumed that a search wave is reflected by a minute line segment are obtained. From the above, discriminating the one having the highest agreement with the actually observed amplitude value, and considering the minute line segment at this time as being closest to a part of the shape of the target object, a plurality of minute line segments obtained by Since the image of the shape of the target is formed by joining, the smaller the minute line segment is, the more reliable the image with improved horizontal resolution can be obtained as a search result.

【0040】また、本発明によれば探査レーダの送受信
アンテナの指向特性を考慮に入れた鏡面反射モデルを用
いて画像を構成しているので、観測点の数を増やして各
観測点の設置間隔を短くすればするほど、観測点の周辺
環境への探査レーダの適応性も高まる。次に、本発明の
第2の実施例による探査レーダについて説明する。
Further, according to the present invention, since an image is formed using a specular reflection model in which the directivity characteristics of the transmitting and receiving antennas of the search radar are taken into account, the number of observation points is increased and the installation interval of each observation point is increased. The shorter the is, the more adaptive the search radar will be to the surrounding environment of the station. Next, a search radar according to a second embodiment of the present invention will be described.

【0041】図5は本発明の第2の実施例による探査レ
ーダのブロック図であり、図6は本発明の第2の実施例
による探査レーダの動作のフローチャートである。な
お、説明を簡明にするために、第1の実施例のときと同
様に2次元問題について取り扱うが、3次元問題につい
ても同様に議論できる。本発明の第2の実施例は、第1
の実施例を更に拡張したものである。すなわち、第1の
実施例においては、目標物の形状の一部分に最も近い微
小線分を求め、これらを複数繋ぎ合わせることによって
目標物全体の形状を推定したが、第2の実施例において
は、この微小線分を複数つなぎ合わせて得られた目標物
の暫定的な微小線分の系列を更に複数得て、これらのう
ち目標物の実際の形状に最も近いものを目標物の形状で
あるとする。
FIG. 5 is a block diagram of the search radar according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart of the operation of the search radar according to the second embodiment of the present invention. For the sake of simplicity, the two-dimensional problem is handled in the same manner as in the first embodiment, but the three-dimensional problem can be discussed in the same manner. The second embodiment of the present invention is the first embodiment.
Is a further extension of the embodiment of FIG. That is, in the first embodiment, the minute line segment closest to a part of the shape of the target is obtained, and the shape of the entire target is estimated by connecting a plurality of these. In the second embodiment, A plurality of tentative minute line segments of the target obtained by connecting a plurality of these minute line segments are further obtained, and the one closest to the actual shape of the target is determined to be the shape of the target. I do.

【0042】図5に示すように、本発明の第2の実施例
による探査レーダ1は、目標物の形状の一部分を表す既
に確定された確定微小線分の一端を基準点とし、任意の
予測パラメータを用いて予測微小線分を計算する予測微
小線分計算手段11と、予測微小線分と当該観測地点と
の間を探査波が往復するのに要する予測時間を計算する
予測時間計算手段12と、予測時間を用いて、探査波が
予測微小線分で反射するとしたときに当該観測地点で観
測されると予測される振幅値を予測振幅値として計算す
る予測振幅値計算手段13と、探査波の送信開始時点か
らの受信時刻を対応する予測時間に読み替えたとき、当
該予測時間において受信された反射波の振幅値を観測振
幅値として出力する観測振幅値出力手段14と、当該予
測パラメータを用いて得られた、観測振幅値と任意の整
合パラメータを乗算した予測振幅値と、の一致性を示す
第2の指標を計算する第2の指標計算手段21とを備え
る。
As shown in FIG. 5, the search radar 1 according to the second embodiment of the present invention uses an end point of an already-determined determined minute line representing a part of the shape of a target as a reference point, and performs arbitrary prediction. A predicted minute line segment calculating means 11 for calculating a predicted minute line segment using parameters, and a predicted time calculating means 12 for calculating a predicted time required for a search wave to reciprocate between the predicted minute line segment and the observation point. A predicted amplitude value calculating means 13 for calculating, as a predicted amplitude value, an amplitude value predicted to be observed at the observation point when the exploration wave is reflected by a predicted minute line segment using the predicted time; When the reception time from the transmission start time of the wave is replaced with the corresponding prediction time, the observation amplitude value output means 14 that outputs the amplitude value of the reflected wave received at the prediction time as the observation amplitude value; for It was collected using, and a second index calculating means 21 for calculating the predicted amplitude values obtained by multiplying the observed amplitude and an arbitrary alignment parameter, a second index indicating the consistency of.

【0043】第1の実施例と同様に、複数の予測パラメ
ータに対して予測微小線分がそれぞれ計算されるが、第
2の実施例による探査レーダ1は、複数の予測パラメー
タに対して計算された第2の指標の中から最も高い一致
性を示す第2の指標を弁別し、当該第2の指標に対応す
る予測パラメータを用いて計算された予測微小線分を、
暫定微小線分として出力する暫定微小線分出力手段22
と、暫定微小線分出力手段22によって出力された暫定
微小線分の一端を予測微小線分計算手段11における更
なる基準点とすることで更なる暫定微小線分を得る処理
が反復されたとき、得られた暫定微小線分の系列に対応
する予測振幅値の系列を暫定振幅値系列として出力する
暫定振幅値系列出力手段23と、受信された反射波の振
幅値の系列と整合パラメータを用いて得られた暫定振幅
値系列との一致性を示す第3の指標を計算する第3の指
標計算手段24とを備える。
As in the first embodiment, predicted minute line segments are calculated for a plurality of prediction parameters, respectively. However, the search radar 1 according to the second embodiment is calculated for a plurality of prediction parameters. The second index indicating the highest consistency is discriminated from the second indexes, and a predicted minute line segment calculated using the prediction parameter corresponding to the second index is defined as:
Provisional minute line segment output means 22 for outputting as a provisional minute line segment
And when the process of obtaining a further provisional minute line segment by using one end of the provisional minute line segment output by the provisional minute line segment output unit 22 as a further reference point in the predicted minute line segment calculation unit 11 is repeated. Using a provisional amplitude value sequence output unit 23 that outputs a sequence of predicted amplitude values corresponding to the obtained sequence of provisional minute line segments as a provisional amplitude value sequence, and a sequence of amplitude values of the received reflected wave and matching parameters. And a third index calculating means 24 for calculating a third index indicating the coincidence with the provisional amplitude value sequence obtained as described above.

【0044】後述するように、複数の予測パラメータに
対して予測微小線分がそれぞれ計算されるが、第2の実
施例による探査レーダ1は、複数の整合パラメータに対
して計算された第3の指標の中から最も高い一致性を示
す第3の指標を弁別し、当該第3の指標に対応する整合
パラメータを用いて計算された暫定微小線分の系列を、
目標物の形状を表す確定微小線分の系列として出力する
確定微小線分系列出力手段25と、確定微小線分系列出
力手段25によって出力された確定微小線分の系列を用
いて目標物の形状を画像構成する画像構成手段17を更
に備える。
As will be described later, a predicted minute line segment is calculated for each of a plurality of prediction parameters. The search radar 1 according to the second embodiment calculates the third minute line segment calculated for a plurality of matching parameters. A third index indicating the highest agreement is discriminated from the indexes, and a series of provisional minute line segments calculated using the matching parameter corresponding to the third index is
A determined minute line segment output unit 25 that outputs the determined minute line segment sequence representing the shape of the target, and a shape of the target object using the determined minute line sequence output by the determined minute line segment output unit 25 Is further provided with an image forming means 17 for forming an image.

【0045】これらの各手段は、コンピュータ等の演算
処理装置を用いて実現される。なお、図5及び6におい
ては、それぞれ図2及び3と実質的に同じ処理を実行す
る手段及びステップに関しては同じ参照符号を付してお
り、これらの手段及びステップについては既に第1の実
施例で説明してあるので詳しい説明は省略する。
Each of these means is realized by using an arithmetic processing device such as a computer. In FIGS. 5 and 6, means and steps for executing substantially the same processing as in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and these means and steps are already described in the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.

【0046】次に、本発明の第2の実施例による探査レ
ーダの動作について説明する。本発明の第2の実施例に
おいても、第1の実施例と同様に画像構成処理の前に各
観測地点i(i=1〜N)における観測波の振幅値に関
するデータを予め観測しておく。すなわち、受信アンテ
ナで観測される反射波について、その振幅値を、探査波
の送信開始時点からの受信時刻に対応させてテーブルに
記録する。このテーブルは各観測地点について作成され
る。
Next, the operation of the search radar according to the second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, data relating to the amplitude value of the observation wave at each observation point i (i = 1 to N) is observed before the image forming process. . That is, the amplitude value of the reflected wave observed by the receiving antenna is recorded in the table in correspondence with the reception time from the start of the transmission of the search wave. This table is created for each observation point.

【0047】図6のステップS201において、まず、
整合パラメータを設定する。第1の実施例では、全ての
観測地点iにおける予測時刻τでの予測振幅値u
i(τ)と観測振幅値si(τ)との一致性を評価するた
めの第1の指標として式(13)で示される評価関数を
定義したが、第2の実施例では、更に整合パラメータρ
を導入して式(13)を拡張し、
In step S201 of FIG. 6, first,
Set matching parameters. In the first embodiment, the predicted amplitude value u at the predicted time τ at all observation points i
Although the evaluation function represented by Expression (13) is defined as a first index for evaluating the coincidence between i (τ) and the observed amplitude value s i (τ), in the second embodiment, further matching is performed. Parameter ρ
To expand equation (13),

【0048】[0048]

【数14】 [Equation 14]

【0049】で定義されるIρを第2の指標として計算
する。この詳細については後述する。次にステップS1
01において、画像構成のための基準点として再構成基
準点を設定する。再構成基準点は、後述する暫定微小線
分の両端の点のうちの一方の点である暫定点とする。次
にステップS102において、予測パラメータφを設定
する。
Is calculated as a second index. The details will be described later. Next, step S1
At 01, a reconstruction reference point is set as a reference point for image composition. The reconstruction reference point is a provisional point which is one of the two ends of a provisional minute line segment described later. Next, in step S102, a prediction parameter φ is set.

【0050】次いで、ステップS103において、予測
点を計算する。この予測点は既に説明したように、ステ
ップS101で設定した再構成基準点を予測微小線分の
一方の点としたときの、当該予測微小線分を形成するた
めのもう一方の点である。次に、ステップS104にお
いて、当該観測地点と予測微小線分との間を探査波が往
復するのに要する予測時間を計算する。この予測時間
は、既に説明したように、予測微小線分で探査波が反射
するものと仮定したときの、探査波の送信開始時点から
受信アンテナが反射波を受信するまでの時間に相当する
ものである。また、第1の実施例と同様に第2の実施例
においても、予測微小線分における探査波の反射は再構
成基準点と予測点との間の中点において生じるものと近
似する。
Next, in step S103, a predicted point is calculated. As described above, this predicted point is another point for forming the predicted minute line segment when the reconstruction reference point set in step S101 is set as one point of the predicted minute line segment. Next, in step S104, a predicted time required for the search wave to reciprocate between the observation point and the predicted minute line segment is calculated. As described above, the predicted time corresponds to the time from the start of the transmission of the search wave to the reception of the reflected wave by the receiving antenna, assuming that the search wave is reflected by the predicted minute line segment. It is. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the reflection of the search wave at the predicted minute line segment approximates to that occurring at the midpoint between the reconstruction reference point and the predicted point.

【0051】次に、ステップS105において予測振幅
値を計算する。予測振幅値の計算には、第1の実施例と
同様に式(12)で示される鏡面反射モデルを用いる。
次いで、ステップS106において、探査波の送信開始
時点からの受信時刻をステップS104で求められた予
測時間τに読み替え、この予測時間τにおいて受信され
た反射波の振幅値を当該観測地点に関するテーブルから
読み出し、観測振幅値si(τ)として出力する。
Next, in step S105, a predicted amplitude value is calculated. For the calculation of the predicted amplitude value, a specular reflection model represented by Expression (12) is used as in the first embodiment.
Next, in step S106, the reception time from the transmission start time of the search wave is replaced with the predicted time τ obtained in step S104, and the amplitude value of the reflected wave received at the predicted time τ is read from the table relating to the observation point. , And output as the observed amplitude value s i (τ).

【0052】次いで、ステップS107では、全ての観
測地点iに対して予測時間τ、予測振幅値ui(τ)及
び観測振幅値si(τ)が求まったか否かが判定され
る。全てが求まるまでステップS104〜S106が繰
り返される。従ってN個の観測地点があれば、1つの予
測パラメータφに対して予測時間τ、予測振幅値u
i(τ)及び観測振幅値si(τ)がそれぞれN個ずつ求
められる。
Next, in step S107, it is determined whether the predicted time τ, the predicted amplitude value u i (τ), and the observed amplitude value s i (τ) have been obtained for all the observation points i. Steps S104 to S106 are repeated until all are obtained. Therefore, if there are N observation points, the prediction time τ and the prediction amplitude value u for one prediction parameter φ
i (tau) and observed amplitude value s i (τ) is obtained by N each.

【0053】ステップS202では、全ての観測地点i
において、予測時刻τにおける予測振幅値ui(τ)と
観測振幅値si(τ)との一致性を評価するための第2
の指標Iρを計算する。この第2の指標Iρは、式(1
4)で定義した通りであり、予測時刻τにおける観測振
幅値si(τ)と整合パラメータρを乗算した予測振幅
値ui(τ)との一致性が高いほど第2の指標Iρの値
は小さくなる。
In step S202, all observation points i
, A second value for evaluating the coincidence between the predicted amplitude value u i (τ) and the observed amplitude value s i (τ) at the predicted time τ.
Is calculated. This second index Iρ is calculated by the equation (1)
As defined in 4), the higher the matching between the observed amplitude value s i (τ) at the predicted time τ and the predicted amplitude value u i (τ) obtained by multiplying the matching parameter ρ, the higher the value of the second index Iρ Becomes smaller.

【0054】ステップS109は、複数の予測パラメー
タφに関して各予測微小線分の予測振幅値ui(τ)を
求めるための判定ステップである。所定の個数の予測パ
ラメータφについての予測振幅値ui(τ)が求められ
るまで、ステップS102〜S202が繰り返される。
予測パラメータφの個数が多いほど、観測地点全体にわ
たって当該予測微小線分が最も高い一致性を示す予測パ
ラメータφを、後述するステップS203における弁別
処理の際の母集合が大きくなるので、画像構成の精度が
向上する。
Step S109 is a determination step for obtaining a predicted amplitude value u i (τ) of each predicted minute line segment for a plurality of predicted parameters φ. Steps S102 to S202 are repeated until a predicted amplitude value u i (τ) for a predetermined number of prediction parameters φ is obtained.
The larger the number of prediction parameters φ, the larger the set of prediction parameters φ indicating the highest consistency between the predicted minute line segments over the entire observation point in the discrimination processing in step S203 described later. The accuracy is improved.

【0055】所定の個数の予測パラメータφについての
予測振幅値が求められ、各予測振幅値と対応する観測振
幅値との一致性を示す第2の指標Iρが計算されると、
ステップS203へ進む。ステップS203では、上述
のようにして求められた第2の指標Iρに関する評価が
行われる。すなわち、複数の予測パラメータφに対して
計算された第2の指標Iρの中から最も高い一致性を示
すものが弁別される。具体的には、式(14)で定義さ
れる第2の指標Iρが最小のときに予測振幅値と観測振
幅値との一致性が最も高いと判定される。
When the predicted amplitude values for a predetermined number of prediction parameters φ are obtained, and the second index Iρ indicating the consistency between each predicted amplitude value and the corresponding observed amplitude value is calculated,
Proceed to step S203. In step S203, the evaluation regarding the second index Iρ obtained as described above is performed. That is, the second index Iρ calculated for the plurality of prediction parameters φ is discriminated from the second index Iρ having the highest coincidence. Specifically, when the second index Iρ defined by Expression (14) is the minimum, it is determined that the coincidence between the predicted amplitude value and the observed amplitude value is the highest.

【0056】ステップS204では、最も一致性が高い
と判断された予測点を暫定点として出力する。この暫定
点とこの暫定点を求めるための基準とされた再構成基準
点との間に画定される予測微小線分が、更なる暫定微小
線分となる。ステップS112は暫定微小線分を複数得
ることを目的とした判定ステップである。所定の個数
(ここではM個)の暫定微小線分が得られるまで、ステ
ップS101からステップS204が繰り返される。こ
こで、ステップS204で出力される暫定点を、ステッ
プS101で設定される新たなる再構成基準点としてい
けば、互いに隣接する暫定微小線分を複数得ることがで
きる。所定の個数の暫定微小線分が得られると、ステッ
プS205へ進む。
In step S204, the predicted point determined to have the highest coincidence is output as a provisional point. A predicted minute line segment defined between the provisional point and the reconstruction reference point used as a reference for obtaining the provisional point is a further provisional minute line segment. Step S112 is a determination step for the purpose of obtaining a plurality of provisional minute line segments. Steps S101 to S204 are repeated until a predetermined number (here, M) of provisional minute line segments are obtained. Here, if the provisional point output in step S204 is used as the new reconstruction reference point set in step S101, a plurality of provisional minute line segments adjacent to each other can be obtained. When a predetermined number of provisional minute line segments are obtained, the process proceeds to step S205.

【0057】ステップS205では、上述のようにして
求められた複数の暫定微小線分を繋ぎ合わせて目標物の
暫定的な微小線分の系列(以下、暫定微小線分系列と呼
ぶ。)を構成する。次にステップS206において、整
合パラメータを用いて得られた暫定微小線分系列と実際
の実際の形状との一致性を示す第3の指標を計算する。
In step S205, a plurality of temporary minute line segments obtained as described above are connected to form a temporary minute line sequence of a target (hereinafter, referred to as a temporary minute line sequence). I do. Next, in step S206, a third index indicating the matching between the provisional minute line segment sequence obtained using the matching parameters and the actual actual shape is calculated.

【0058】既に説明したように、一般に探査レーダに
おいては、複数の観測地点で観測された目標物からの反
射波の振幅値に関するデータを手がかりに目標物の形状
及び位置を推定する。すなわち、観測地点で得られるデ
ータは反射波の時間的に分布する振幅値のみである。そ
こで、第3の指標では、暫定微小線分系列に対応する予
測振幅値の系列(以下、暫定振幅値系列と呼ぶ。)と、
各観測地点において反射波を観測することができる観測
時間にわたる観測振幅値の系列と、の一致性を関数に表
す。具体的には、第3の指標は、観測地点をi=1、
2、…、N、各観測地点iにおいて反射波を観測するこ
とができる観測時間をTi、観測時間Tiにわたる観測振
幅値の系列をSi(t)、暫定振幅値系列をUi(t)と
したとき、
As described above, a search radar generally estimates the shape and position of a target object based on data relating to the amplitude values of reflected waves from the target object observed at a plurality of observation points. That is, the data obtained at the observation point is only the amplitude value of the reflected wave distributed over time. Therefore, in the third index, a sequence of predicted amplitude values corresponding to the provisional minute line segment sequence (hereinafter, referred to as a provisional amplitude value sequence),
The function indicates the coincidence with the series of observation amplitude values over the observation time during which the reflected wave can be observed at each observation point. Specifically, the third index indicates that the observation point is i = 1,
2,..., N, the observation time at which the reflected wave can be observed at each observation point i is T i , the sequence of the observed amplitude values over the observation time T i is S i (t), and the provisional amplitude value sequence is U i ( t),

【0059】[0059]

【数15】 (Equation 15)

【0060】と定義されるEで表される。以上説明した
ステップS101〜S206によって、ある1つの整合
パラメータρに対して1つの暫定微小線分系列、換言す
れば暫定振幅値系列が定まり、更にその妥当性を評価す
るための第3の指標が定まる。第2の実施例では、この
ような暫定微小線分系列を複数個求める。ステップS2
07はこれを目的とした判定ステップであり、所定の個
数の整合パラメータρに対する暫定振幅値系列が求めら
れ、それに対応する第3の指標が求められる。整合パラ
メータρの個数が多いほど、後述するステップS208
において最も高い一致性を示す整合パラメータρを分別
する際の母集合が大きくなるので、画像構成の精度の向
上につながる。
E is defined as By the above-described steps S101 to S206, one provisional minute line segment sequence, in other words, a provisional amplitude value sequence is determined for a certain matching parameter ρ, and a third index for evaluating the validity is determined. Is determined. In the second embodiment, a plurality of such provisional minute line segment sequences are obtained. Step S2
Reference numeral 07 denotes a determination step for this purpose, in which a provisional amplitude value series for a predetermined number of matching parameters ρ is obtained, and a third index corresponding thereto is obtained. The greater the number of matching parameters ρ, the more step S208 described later
Since the population at the time of classifying the matching parameter ρ showing the highest matching in the above becomes large, it leads to improvement in the accuracy of the image configuration.

【0061】ステップS208では、第3の指標Eに関
する評価が行われる。すなわち、複数の整合パラメータ
ρに対して計算された第3の指標Eの中から最も高い一
致性を示すものが弁別される。第3の指標Eが最小のと
き、受信された反射波の振幅値の系列と暫定振幅値系列
との一致性が最も高いと判定される。次いでステップS
209において、最も一致性が高いと判断されたときの
整合パラメータρを用いて計算された暫定微小線分系列
を、目標物の実際の形状に最も近い確定微小線分系列と
して出力する。
In step S208, the third index E is evaluated. That is, the third index E calculated for the plurality of matching parameters ρ is discriminated from the third index E having the highest matching. When the third index E is the minimum, it is determined that the consistency between the sequence of the amplitude values of the received reflected wave and the provisional amplitude value sequence is the highest. Then step S
In 209, the provisional minute line segment sequence calculated using the matching parameter ρ when it is determined that the coincidence is the highest is output as the final minute line segment sequence closest to the actual shape of the target.

【0062】ステップS113では、上述のようにして
求められた確定微小線分系列用いて目標物の形状の画像
を構成する。構成された目標物の形状の画像はディスプ
レイ画面上あるいは紙面上等に表示すればよい。以上説
明したように、本発明の第2の実施例によれば、第2の
指標を用いて得られた微小線分を繋ぎ合わせて目標物の
暫定的な全体形状を複数計算し、これらのうち実際に観
測された観測振幅値と形状全体にわたって最も高い一致
性を示すものを第3の指標を用いて弁別し、それを目標
物の全体の形状であるとみなしているので、更に高精度
な画像を得ることができる。
In step S113, an image of the shape of the target is formed using the determined minute line segment sequence obtained as described above. The image of the configured shape of the target may be displayed on a display screen or on paper. As described above, according to the second embodiment of the present invention, a plurality of provisional overall shapes of the target are calculated by connecting the minute line segments obtained using the second index, and Among them, the one that shows the highest agreement with the actually observed amplitude value over the entire shape is discriminated using the third index, and it is regarded as the entire shape of the target, so that higher accuracy is achieved. Image can be obtained.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によれば、探査レーダの送受信ア
ンテナの指向特性を考慮し、目標物の形状の画像を構成
するので、水平分解能が向上したより信頼性の高い画像
を探査結果として得ることができる。また、本発明によ
れば送受信アンテナの指向特性を考慮に入れた鏡面反射
モデルを用いて画像を構成しているので、観測点の数を
増やして各観測点の設置間隔を短くすればするほど、観
測点の周辺環境への探査レーダの適応性も高まる。
According to the present invention, since the image of the shape of the target is formed in consideration of the directional characteristics of the transmitting and receiving antennas of the search radar, a more reliable image with improved horizontal resolution is obtained as the search result. be able to. In addition, according to the present invention, since the image is configured using a specular reflection model that takes into account the directional characteristics of the transmitting and receiving antennas, the more the number of observation points is increased and the shorter the installation interval of each observation point is, the more the image is configured. In addition, the applicability of the exploration radar to the surrounding environment of the observation point is improved.

【0064】本発明の第2の実施例は、第2の指標を用
いて得られた微小線分を繋ぎ合わせて目標物の暫定的な
全体形状を複数計算し、これらのうち実際に観測された
観測振幅値と形状全体にわたって最も高い一致性を示す
ものを第3の指標を用いて弁別し、それを目標物の全体
の形状であるとみなしているので、第1の実施例に比べ
て更に高精度な画像を得ることができる。
In the second embodiment of the present invention, a plurality of provisional overall shapes of the target are calculated by connecting the minute line segments obtained using the second index, and the actual shape of the target is calculated. The one that shows the highest agreement over the entire observed shape with the observed amplitude value is discriminated using the third index, and it is regarded as the entire shape of the target object. Further, a highly accurate image can be obtained.

【0065】なお、本発明による探査レーダは、地中に
埋設された目標物の探査以外にも、空中あるいは水中に
存在する目標物の探査にも適用することができる。
The search radar according to the present invention can be applied not only to the search for a target buried in the ground but also to the search for a target existing in the air or underwater.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による探査レーダの動作原理の説明図で
ある。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an operation principle of a search radar according to the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例による探査レーダのブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a search radar according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例による探査レーダの動作
のフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of an operation of the search radar according to the first embodiment of the present invention.

【図4】鏡面反射モデルを説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a specular reflection model.

【図5】本発明の第2の実施例による探査レーダのブロ
ック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a search radar according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例による探査レーダの動作
のフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of the operation of the search radar according to the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…探査レーダ 11…予測微小線分計算手段 12…予測時間計算手段 13…予測振幅値計算手段 14…観測振幅値計算手段 15…第1の指標計算手段 16…確定微小線分計算手段 17…画像構成手段 21…第2の指標計算手段 22…暫定微小線分出力手段 23…暫定振幅値系列出力手段 24…第3の指標計算手段 25…確定微小系列出力手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exploration radar 11 ... Predicted minute line segment calculating means 12 ... Predicted time calculating unit 13 ... Predicted amplitude value calculating unit 14 ... Observed amplitude value calculating unit 15 ... First index calculating unit 16 ... Definite minute line segment calculating unit 17 ... Image construction means 21 Second index calculation means 22 Temporary minute line segment output means 23 Temporary amplitude value series output means 24 Third index calculation means 25 ... Confirmed minute series output means

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の観測地点において、探査領域内に
向けて探査波を送信し目標物で反射した反射波を観測す
ることにより、前記目標物を探査する探査レーダであっ
て、 前記目標物の形状の一部分を表す既に確定された確定微
小線分の一端を基準点とし、任意の予測パラメータを用
いて予測微小線分を計算する予測微小線分計算手段と、 前記予測微小線分と当該観測地点との間を前記探査波が
往復するのに要する予測時間を計算する予測時間計算手
段と、 前記予測時間を用いて、前記探査波が前記予測微小線分
で反射するとしたときに当該観測地点で観測されると予
測される振幅値を予測振幅値として計算する予測振幅値
計算手段と、 前記探査波の送信開始時点からの受信時刻を対応する前
記予測時間に読み替えたとき、当該予測時間において受
信された前記反射波の振幅値を観測振幅値として出力す
る観測振幅値出力手段と、 当該予測パラメータを用いて得られた前記観測振幅値及
び前記予測振幅値の一致性を示す第1の指標を計算する
第1の指標計算手段と、 複数の前記予測パラメータに対して計算された前記第1
の指標の中から最も高い一致性を示す第1の指標を弁別
し、当該第1の指標に対応する前記予測パラメータを用
いて計算された前記予測微小線分を、前記目標物の形状
の一部分を表す更なる前記確定微小線分として出力する
確定微小線分出力手段とを備えることを特徴とする探査
レーダ。
An exploration radar for exploring the target by transmitting an exploration wave toward an exploration area and observing a reflected wave reflected by the target at a plurality of observation points, A predicted minute line segment calculating means for calculating a predicted minute line segment using an arbitrary prediction parameter, using one end of the already determined confirmed minute line segment representing a part of the shape as a reference point, Prediction time calculation means for calculating a prediction time required for the search wave to reciprocate between the observation point and the prediction time, and using the prediction time, when the search wave is reflected by the predicted minute line segment, the observation is performed. Predicted amplitude value calculation means for calculating an amplitude value predicted to be observed at a point as a predicted amplitude value, and when the reception time from the transmission start time of the exploration wave is replaced with the corresponding predicted time, the predicted time To An amplitude output means for outputting the amplitude value of the reflected wave received as an observed amplitude value, and a first value indicating the coincidence between the observed amplitude value and the predicted amplitude value obtained using the prediction parameter. First index calculating means for calculating an index; and the first index calculated for a plurality of the prediction parameters.
Among the indices, discriminating a first index having the highest coincidence, and calculating the predicted minute line segment calculated using the predicted parameter corresponding to the first index as a part of the shape of the target object And a definite minute line segment output means for outputting as the definite minute line segment representing the following.
【請求項2】 前記確定微小線分出力手段によって出力
された前記確定微小線分の一端を前記予測微小線分計算
手段における更なる前記基準点とすることで更なる前記
確定微小線分を得る処理が反復されたとき、得られた前
記確定微小線分の系列を用いて前記目標物の形状を画像
構成する画像構成手段を更に備える請求項1に記載の探
査レーダ。
2. A further determined minute line segment is obtained by setting one end of the determined minute line segment output by the determined minute line segment output unit as the further reference point in the predicted minute line segment calculating unit. The search radar according to claim 1, further comprising: an image forming unit configured to form an image of the shape of the target using the obtained sequence of the determined minute line segments when the processing is repeated.
【請求項3】 前記第1の指標計算手段は、前記観測地
点をi=1、2、…、N、前記予測時間をτ、該予測時
間τに各前記観測地点iで観測される前記観測振幅値を
i(τ)、前記予測時間τに各前記観測地点iから得
られる前記予測振幅値をui(τ)としたとき、前記第
1の指標として、 【数1】 を計算し、 前記確定微小線分出力手段は、前記第1の指標が最小の
ときに前記観測振幅値と前記予測振幅値との一致性が最
も高いと判定する請求項1又は2に記載の探査レーダ。
3. The first index calculating means, wherein the observation point is i = 1, 2,..., N, the prediction time is τ, and the observation time is observed at each observation point i at the prediction time τ. Assuming that the amplitude value is s i (τ) and the predicted amplitude value obtained from each observation point i at the predicted time τ is u i (τ), as the first index, 3. The method according to claim 1, wherein the confirmed minute line segment output unit determines that the coincidence between the observed amplitude value and the predicted amplitude value is the highest when the first index is minimum. 4. Exploration radar.
【請求項4】 複数の観測地点において、探査領域内に
向けて探査波を送信し目標物で反射した反射波を観測す
ることにより、前記目標物を探査する探査レーダであっ
て、 前記目標物の形状の一部分を表す既に確定された確定微
小線分の一端を基準点とし、任意の予測パラメータを用
いて予測微小線分を計算する予測微小線分計算手段と、 前記予測微小線分と当該観測地点との間を前記探査波が
往復するのに要する予測時間を計算する予測時間計算手
段と、 前記予測時間を用いて、前記探査波が前記予測微小線分
で反射するとしたときに当該観測地点で観測されると予
測される振幅値を予測振幅値として計算する予測振幅値
計算手段と、 前記探査波の送信開始時点からの受信時刻を対応する前
記予測時間に読み替えたとき、当該予測時間において受
信された前記反射波の振幅値を観測振幅値として出力す
る観測振幅値出力手段と、 当該予測パラメータを用いて得られた、前記観測振幅値
と任意の整合パラメータを乗算した前記予測振幅値と、
の一致性を示す第2の指標を計算する第2の指標計算手
段と、 複数の前記予測パラメータに対して計算された前記第2
の指標の中から最も高い一致性を示す第2の指標を弁別
し、当該第2の指標に対応する前記予測パラメータを用
いて計算された前記予測微小線分を、暫定微小線分とし
て出力する暫定微小線分出力手段と、 該暫定微小線分出力手段によって出力された前記暫定微
小線分の一端を前記予測微小線分計算手段における更な
る前記基準点とすることで更なる前記暫定微小線分を得
る処理が反復されたとき、得られた前記暫定微小線分の
系列に対応する前記予測振幅値の系列を暫定振幅値系列
として出力する暫定振幅値系列出力手段と、 受信された前記反射波の振幅値の系列と、前記整合パラ
メータを用いて得られた前記暫定振幅値系列と、の一致
性を示す第3の指標を計算する第3の指標計算手段と、 複数の前記整合パラメータに対して計算された前記第3
の指標の中から最も高い一致性を示す第3の指標を弁別
し、当該第3の指標に対応する前記整合パラメータを用
いて計算された前記暫定微小線分の系列を、前記目標物
の形状を表す確定微小線分の系列として出力する確定微
小線分系列出力手段とを備えることを特徴とする探査レ
ーダ。
4. An exploration radar for exploring the target by transmitting an exploration wave toward an inside of an exploration area and observing a reflected wave reflected by the target at a plurality of observation points, A predicted minute line segment calculating means for calculating a predicted minute line segment using an arbitrary prediction parameter, using one end of the already determined confirmed minute line segment representing a part of the shape as a reference point, Prediction time calculation means for calculating a prediction time required for the search wave to reciprocate between the observation point and the prediction time, and using the prediction time, when the search wave is reflected by the prediction minute line segment, Predicted amplitude value calculation means for calculating an amplitude value predicted to be observed at a point as a predicted amplitude value, and when the reception time from the transmission start time of the exploration wave is replaced with the corresponding predicted time, the predicted time To Observation amplitude value output means for outputting an amplitude value of the received reflected wave as an observation amplitude value, and the predicted amplitude value obtained by multiplying the observation amplitude value and any matching parameter obtained using the prediction parameter When,
A second index calculating means for calculating a second index indicating the coincidence of the second parameter; and the second index calculated for a plurality of the prediction parameters.
And discriminating a second index indicating the highest coincidence from the indexes, and outputting the predicted minute line segment calculated using the prediction parameter corresponding to the second index as a provisional minute line segment. Provisional minute line segment output means, and the provisional minute line segment output by the provisional minute line segment output means is used as the further reference point in the predicted minute line segment calculation means to further provide the provisional minute line. When the process of obtaining the minute is repeated, a provisional amplitude value sequence output means for outputting the sequence of the predicted amplitude values corresponding to the obtained sequence of the provisional minute line segments as a provisional amplitude value sequence; Third index calculating means for calculating a third index indicating a match between a sequence of wave amplitude values and the provisional amplitude value sequence obtained using the matching parameters; Calculated for The third
Among the indices, the third index indicating the highest coincidence is discriminated, and the series of the provisional minute line segments calculated using the matching parameter corresponding to the third index is converted into the shape of the target object. And a definite minute line segment sequence output means for outputting as a definite minute line sequence representing the following.
【請求項5】 前記確定微小線分系列出力手段によって
出力された前記確定微小線分の系列を用いて前記目標物
の形状を画像構成する画像構成手段を更に備える請求項
4に記載の探査レーダ。
5. The exploration radar according to claim 4, further comprising image forming means for forming an image of the shape of the target using the determined minute line sequence output by the determined minute line sequence output means. .
【請求項6】 前記第2の指標計算手段は、前記観測地
点をi=1、2、…、N、前記予測時間をτ、該予測時
間τに各前記観測地点iで観測される前記観測振幅値を
i(τ)、前記予測時間τに各前記観測地点iから得
られる前記予測振幅値をui(τ)、前記整合パラメー
タをρとしたとき、前記第2の指標として、 【数2】 を計算し、 前記暫定微小線分出力手段は、前記第1の指標が最小の
ときに前記観測振幅値と前記予測振幅値との一致性が最
も高いと判定する請求項4又は5に記載の探査レーダ。
6. The second index calculating means, wherein the observation point is i = 1, 2,..., N, the predicted time is τ, and the observation time is observed at each observation point i at the predicted time τ. When the amplitude value is s i (τ), the predicted time value τ is the predicted amplitude value obtained from each of the observation points i at u i (τ), and the matching parameter is ρ, as the second index, Equation 2 The tentative minute line segment output unit determines that the coincidence between the observed amplitude value and the predicted amplitude value is the highest when the first index is minimum, according to claim 4 or 5, Exploration radar.
【請求項7】 前記第3の指標計算手段は、前記観測地
点をi=1、2、…、N、各前記観測地点iにおいて前
記反射波を観測することができる観測時間をTi、前記
観測時間にわたる前記観測振幅値の系列をSi(t)、
前記暫定振幅値系列をUi(t)としたとき、前記第3
の指標として、 【数3】 を計算し、 前記確定微小線分系列出力手段は、前記第2の指標が最
小のときに、受信された前記反射波の振幅値の系列と前
記暫定反射振幅値系列との一致性が最も高いと判定する
請求項6に記載の探査レーダ。
7. The third index calculating means sets the observation point to i = 1, 2,..., N, and sets an observation time at which the reflected wave can be observed at each observation point i to T i , The sequence of the observed amplitude values over the observation time is represented by S i (t),
When the provisional amplitude value sequence is U i (t), the third
As an index of The confirmed minute line segment sequence output means, when the second index is minimum, the highest consistency between the received sequence of amplitude values of the reflected wave and the provisional reflection amplitude value sequence The exploration radar according to claim 6, wherein:
【請求項8】 前記予測振幅値計算手段は、前記観測地
点と前記予測微小線分との間を前記探査波が往復する距
離をl、地中における前記探査波の減衰率をλ、前記目
標物の反射係数をγ、前記探査レーダの送信アンテナの
指向特性を表す関数をgT、前記探査レーダの受信アン
テナの指向特性を表す関数をgR、前記探査波を反射す
る前記目標物の指向特性を表す関数をgPとしたとき、
前記予測振幅値として、 【数4】 を計算する請求項1〜7のいずれか一項に記載の探査レ
ーダ。
8. The predictive amplitude value calculating means, wherein the distance that the probe wave reciprocates between the observation point and the predicted minute line segment is l, the attenuation rate of the probe wave in the ground is λ, the target The reflection coefficient of the object is γ, the function representing the directivity of the transmitting antenna of the search radar is g T , the function representing the directivity of the receive antenna of the search radar is g R , the directivity of the target reflecting the search wave. When the function representing the characteristic is g P ,
As the predicted amplitude value, The search radar according to any one of claims 1 to 7, which calculates
【請求項9】 前記基準点と前記予測点との中点に前記
探査波の前記予測微小線分における反射点を設定する請
求項1〜8のいずれか一項に記載の探査レーダ。
9. The search radar according to claim 1, wherein a reflection point on the predicted minute line segment of the search wave is set at a midpoint between the reference point and the predicted point.
【請求項10】 複数の観測地点において、探査領域内
に向けて探査波を送信し目標物で反射した反射波を観測
することにより、前記目標物を探査する探査方法であっ
て、 前記目標物の形状の一部分を表す既に確定された確定微
小線分の一端を基準点とし、任意の予測パラメータを用
いて予測微小線分を計算する第1のステップと、 前記予測微小線分と当該観測地点との間を前記探査波が
往復するのに要する予測時間を計算する第2のステップ
と、 前記予測時間を用いて、前記探査波が前記予測微小線分
で反射するとしたときに当該観測地点で観測されると予
測される振幅値を予測振幅値として計算する第3のステ
ップと、 前記探査波の送信開始時点からの受信時刻を対応する前
記予測時間に読み替えたとき、当該予測時間において受
信された前記反射波の振幅値を観測振幅値として出力す
る第4のステップと、 当該予測パラメータを用いて得られた前記観測振幅値及
び前記予測振幅値の一致性を示す第1の指標を計算する
第5のステップと、 複数の前記予測パラメータに対して計算された前記第1
の指標の中から最も高い一致性を示す第1の指標を弁別
し、当該第1の指標に対応する前記予測パラメータを用
いて計算された前記予測微小線分を、前記目標物の形状
の一部分を表す更なる前記確定微小線分として出力する
第6のステップとを備えることを特徴とする探査方法。
10. An exploration method for exploring the target at a plurality of observation points by transmitting an exploration wave toward an exploration area and observing a reflected wave reflected by the target, A first step of calculating a predicted minute line segment using an arbitrary prediction parameter using one end of a determined minute line segment that has already been determined and representing a part of the shape, and calculating the predicted minute line segment and the observation point A second step of calculating a predicted time required for the exploration wave to reciprocate between and, using the predicted time, when the exploration wave is reflected at the predicted minute line segment, at the observation point A third step of calculating an amplitude value predicted to be observed as a predicted amplitude value; and, when a reception time from the transmission start time of the exploration wave is replaced with a corresponding prediction time, the reception time is calculated at the prediction time. A fourth step of outputting the amplitude value of the reflected wave as the observed amplitude value, and calculating a first index indicating the consistency between the observed amplitude value and the predicted amplitude value obtained using the prediction parameter. A fifth step; and the first step calculated for a plurality of the prediction parameters.
Among the indices, discriminating a first index having the highest coincidence, and calculating the predicted minute line segment calculated using the predicted parameter corresponding to the first index as a part of the shape of the target object A sixth step of outputting as the determined minute line segment representing the following.
【請求項11】 前記第6のステップで出力された前記
確定微小線分の一端を前記第1のステップにおける更な
る前記基準点とすることで更なる前記確定微小線分を得
る処理が反復されたとき、得られた前記確定微小線分の
系列を用いて前記目標物の形状を画像構成する第7のス
テップを更に備える請求項10に記載の探査方法。
11. A process for obtaining a further determined minute line segment by using one end of the determined minute line segment output in the sixth step as the further reference point in the first step is repeated. The search method according to claim 10, further comprising a seventh step of forming an image of the shape of the target object using the obtained series of the determined minute line segments.
【請求項12】 前記第5のステップは、前記観測地点
をi=1、2、…、N、前記予測時間をτ、該予測時間
τに各前記観測地点iで観測される前記観測振幅値をs
i(τ)、前記予測時間τに各前記観測地点iから得ら
れる前記予測振幅値をui(τ)としたとき、前記第1
の指標として、 【数5】 を計算し、 前記第6のステップは、前記第1の指標が最小のときに
前記観測振幅値と前記予測振幅値との一致性が最も高い
と判定する請求項10又は11に記載の探査方法。
12. The fifth step comprises the following steps: i = 1, 2,..., N for the observation point, τ for the prediction time, and the observation amplitude value observed at each observation point i at the prediction time τ. S
i (τ), when the predicted amplitude value obtained from each observation point i at the predicted time τ is u i (τ), the first
As an index of The exploration method according to claim 10 or 11, wherein the sixth step determines that the coincidence between the observed amplitude value and the predicted amplitude value is the highest when the first index is the minimum. .
【請求項13】 複数の観測地点において、探査領域内
に向けて探査波を送信し目標物で反射した反射波を観測
することにより、前記目標物を探査する探査方法であっ
て、 前記目標物の形状の一部分を表す既に確定された確定微
小線分の一端を基準点とし、任意の予測パラメータを用
いて予測微小線分を計算する第8のステップと、 前記予測微小線分と当該観測地点との間を前記探査波が
往復するのに要する予測時間を計算する第9のステップ
と、 前記予測時間を用いて、前記探査波が前記予測微小線分
で反射するとしたときに当該観測地点で観測されると予
測される振幅値を予測振幅値として計算する第10のス
テップと、 前記探査波の送信開始時点からの受信時刻を対応する前
記予測時間に読み替えたとき、当該予測時間において受
信された前記反射波の振幅値を観測振幅値として出力す
る第11のステップと、 当該予測パラメータを用いて得られた、前記観測振幅値
と任意の整合パラメータを乗算した前記予測振幅値と、
の一致性を示す第2の指標を計算する第12のステップ
と、 複数の前記予測パラメータに対して計算された前記第2
の指標の中から最も高い一致性を示す第2の指標を弁別
し、当該第2の指標に対応する前記予測パラメータを用
いて計算された前記予測微小線分を、暫定微小線分とし
て出力する第13のステップと、 該第13のステップで出力された前記暫定微小線分の一
端を前記第8のステップにおける更なる前記基準点とす
ることで更なる前記暫定微小線分を得る処理が反復され
たとき、得られた前記暫定微小線分の系列に対応する前
記予測振幅値の系列を暫定振幅値系列として出力する第
14のステップと、 受信された前記反射波の振幅値の系列と、前記整合パラ
メータを用いて得られた前記暫定振幅値系列と、の一致
性を示す第3の指標を計算する第15のステップと、 複数の前記整合パラメータに対して計算された前記第3
の指標の中から最も高い一致性を示す第3の指標を弁別
し、当該第3の指標に対応する前記整合パラメータを用
いて計算された前記暫定微小線分の系列を、前記目標物
の形状を表す確定微小線分の系列として出力する第16
のステップとを備えることを特徴とする探査方法。
13. An exploration method for exploring the target by transmitting an exploration wave toward an exploration area and observing a reflected wave reflected by the target at a plurality of observation points, wherein: An eighth step of calculating a predicted minute line segment using an arbitrary prediction parameter using one end of a determined minute line segment that has already been determined and representing a part of the shape, and calculating the predicted minute line segment and the observation point A ninth step of calculating a predicted time required for the search wave to reciprocate between and, using the predicted time, when the search wave is reflected by the predicted minute line segment, at the observation point A tenth step of calculating an amplitude value predicted to be observed as a predicted amplitude value, and when the reception time from the transmission start time of the search wave is replaced with the corresponding prediction time, reception at the prediction time is performed. Wherein an eleventh step of outputting the amplitude value of the reflected wave as observed amplitude values, the obtained with the prediction parameters, said prediction amplitude values obtained by multiplying the observed amplitude and arbitrary matching parameters,
A twelfth step of calculating a second index indicating a match between the second parameter and the second parameter calculated for a plurality of the prediction parameters.
And discriminating a second index indicating the highest coincidence from the indexes, and outputting the predicted minute line segment calculated using the prediction parameter corresponding to the second index as a provisional minute line segment. A thirteenth step and a process of obtaining a further provisional minute line segment by using one end of the provisional minute line segment output in the thirteenth step as the further reference point in the eighth step; A 14th step of outputting a sequence of the predicted amplitude values corresponding to the obtained sequence of the provisional minute line segment as a provisional amplitude value sequence, and a sequence of the amplitude values of the received reflected waves; A fifteenth step of calculating a third index indicating a match between the provisional amplitude value sequence obtained using the matching parameters and the third index calculated for a plurality of the matching parameters;
Among the indices, the third index indicating the highest coincidence is discriminated, and the series of the provisional minute line segments calculated using the matching parameter corresponding to the third index is converted into the shape of the target object. Output as a series of determined minute line segments representing
An exploration method comprising the steps of:
【請求項14】 前記第16のステップによって出力さ
れた前記確定微小線分の系列を用いて前記目標物の形状
を画像構成する第17のステップを更に備える請求項1
3に記載の探査方法。
14. The apparatus according to claim 1, further comprising a seventeenth step of forming an image of the shape of the target object using the sequence of the determined minute line segments output in the sixteenth step.
3. The exploration method according to 3.
【請求項15】 前記第12のステップは、前記観測地
点をi=1、2、…、N、前記予測時間をτ、該予測時
間τに各前記観測地点iで観測される前記観測振幅値を
i(τ)、前記予測時間τに各前記観測地点iから得
られる前記予測振幅値をui(τ)、前記整合パラメー
タをρとしたとき、前記第2の指標として、 【数6】 を計算し、 前記第13のステップは、前記第1の指標が最小のとき
に前記観測振幅値と前記予測振幅値との一致性が最も高
いと判定する請求項13又は14に記載の探査方法。
15. The twelfth step comprises the steps of: i = 1, 2,..., N, the observation time, the prediction time τ, and the observation amplitude value observed at each observation point i at the prediction time τ. Where s i (τ), the predicted amplitude value obtained from each observation point i at the predicted time τ is u i (τ), and the matching parameter is ρ, as the second index, ] The search method according to claim 13 or 14, wherein the thirteenth step determines that the coincidence between the observed amplitude value and the predicted amplitude value is the highest when the first index is minimum. .
【請求項16】 前記第15のステップは、前記観測地
点をi=1、2、…、N、各前記観測地点iにおいて前
記反射波を観測することができる観測時間をTi、前記
観測時間にわたる前記観測振幅値の系列をSi(t)、
前記暫定振幅値系列をUi(t)としたとき、前記第3
の指標として、 【数7】 を計算し、 前記第16のステップは、前記第2の指標が最小のとき
に、受信された前記反射波の振幅値の系列と前記暫定反
射振幅値系列との一致性が最も高いと判定する請求項1
5に記載の探査方法。
16. The fifteenth step is that the observation points are i = 1, 2,..., N, the observation time at which the reflected wave can be observed at each observation point i is T i , and the observation time is Is a sequence of the observed amplitude values over S i (t),
When the provisional amplitude value sequence is U i (t), the third
As an index of The sixteenth step determines that when the second index is the minimum, the consistency between the received sequence of amplitude values of the reflected wave and the provisional reflection amplitude value sequence is the highest. Claim 1
5. The exploration method according to 5.
【請求項17】 前記第3のステップ及び前記第10の
ステップは、前記観測地点と前記予測微小線分との間を
前記探査波が往復する距離をl、地中における前記探査
波の減衰率をλ、前記目標物の反射係数をγ、前記探査
波の送信アンテナの指向特性を表す関数をgT、前記探
査波の受信アンテナの指向特性を表す関数をgR、前記
探査波を反射する前記目標物の指向特性を表す関数をg
Pとしたとき、前記予測振幅値として、 【数8】 を計算する請求項13〜16のいずれか一項に記載の探
査方法。
17. The method according to claim 17, wherein the third step and the tenth step are performed by setting a distance that the search wave reciprocates between the observation point and the predicted minute line segment to 1, and an attenuation rate of the search wave in the ground. Λ, the reflection coefficient of the target object is γ, a function representing the directivity of the search wave transmitting antenna is g T , a function representing the directivity of the search wave receiving antenna is g R , and the search wave is reflected. A function representing the directional characteristic of the target is g
When P is used, the predicted amplitude value is given by: The exploration method according to any one of claims 13 to 16, which calculates
【請求項18】 前記基準点と前記予測点との中点に前
記探査波の前記予測微小線分における反射点を設定する
請求項13〜17のいずれか一項に記載の探査方法。
18. The search method according to claim 13, wherein a reflection point on the predicted minute line segment of the search wave is set at a midpoint between the reference point and the predicted point.
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