JP2002311155A - 探査レーダおよび探査方法 - Google Patents
探査レーダおよび探査方法Info
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- JP2002311155A JP2002311155A JP2001115789A JP2001115789A JP2002311155A JP 2002311155 A JP2002311155 A JP 2002311155A JP 2001115789 A JP2001115789 A JP 2001115789A JP 2001115789 A JP2001115789 A JP 2001115789A JP 2002311155 A JP2002311155 A JP 2002311155A
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- wave
- analysis
- beat signal
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 １つのアンテナで解像力の異なる画像を効率
的に形成することができる探査レーダおよび探査方法の
実現。 【解決手段】 探査レーダ１は、被探査物を含有する探
査領域へ向けて送信されたＦＭ−ＣＷ波である送信波と
その受信波とから、ビート信号を計算する計算手段１１
と、ＦＭ−ＣＷ波の送信周波数帯域の中から任意の周波
数帯域を選択し、この周波数帯域に対応する時間期間
を、ビート信号のスペクトル分析すべき分析区間とする
選択手段１２と、を備える。
的に形成することができる探査レーダおよび探査方法の
実現。 【解決手段】 探査レーダ１は、被探査物を含有する探
査領域へ向けて送信されたＦＭ−ＣＷ波である送信波と
その受信波とから、ビート信号を計算する計算手段１１
と、ＦＭ−ＣＷ波の送信周波数帯域の中から任意の周波
数帯域を選択し、この周波数帯域に対応する時間期間
を、ビート信号のスペクトル分析すべき分析区間とする
選択手段１２と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、送信波にＦＭ−Ｃ
Ｗ波を用いて目標物を探査する探査レーダおよび探査方
法に関する。
Ｗ波を用いて目標物を探査する探査レーダおよび探査方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】目標物を探査する探査レーダにおいて
は、モノパルス、モノサイクルパルス、パルス変調波あ
るいはＦＭ−ＣＷ（連続）波などの波動を送信波として
探査領域へ向けて送信し、観測した受信波を画像処理し
ている。このうち、ＦＭ−ＣＷ波を用いた探査レーダに
おいては、周波数が時間と共に変化する周波数変調信号
（ＦＭ信号）を送信波として探査領域に向けて送信し続
け、これと同時に、被探査物で反射する受信波を観測す
る。そして、送信波と受信波とのヘテロダイン検波によ
りビート信号を計算し、計算されたビート信号の周波数
スペクトルを分析し、画像を形成する。
は、モノパルス、モノサイクルパルス、パルス変調波あ
るいはＦＭ−ＣＷ（連続）波などの波動を送信波として
探査領域へ向けて送信し、観測した受信波を画像処理し
ている。このうち、ＦＭ−ＣＷ波を用いた探査レーダに
おいては、周波数が時間と共に変化する周波数変調信号
（ＦＭ信号）を送信波として探査領域に向けて送信し続
け、これと同時に、被探査物で反射する受信波を観測す
る。そして、送信波と受信波とのヘテロダイン検波によ
りビート信号を計算し、計算されたビート信号の周波数
スペクトルを分析し、画像を形成する。
【０００３】ビート信号のスペクトル分析では、スペク
トル分析すべき区間長が長くなればなるほど周波数分解
能が向上することから、従来例においては送信周波数帯
域全体に対応する時間区間にわたって実行されている。
トル分析すべき区間長が長くなればなるほど周波数分解
能が向上することから、従来例においては送信周波数帯
域全体に対応する時間区間にわたって実行されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に波動を用いた像
形成過程では、用いる波動の周波数帯域が高くなるほど
（波長が短かくなるほど）、像を捕える撮像系の能力
（以下「像の解像力」という。）は向上する。例えば、
探査レーダを地中に埋設された目標物の探査に用いる場
合においては、探査作業を効率的に行うため、送信波の
周波数をいろいろ変えて像の解像力の異なる画像を得て
いる。具体的には、まず広範囲な探査領域において、像
の解像力の低い大雑把な探査を行うことで目標物が埋設
されている可能性の高い位置や大まかな形状を探し出
す。目標物が埋設している可能性の高い領域をある程度
特定できたら、今度は探査レーダの解像力を上げて詳細
な探索を行い、できるだけ精度の高い画像を形成する。
形成過程では、用いる波動の周波数帯域が高くなるほど
（波長が短かくなるほど）、像を捕える撮像系の能力
（以下「像の解像力」という。）は向上する。例えば、
探査レーダを地中に埋設された目標物の探査に用いる場
合においては、探査作業を効率的に行うため、送信波の
周波数をいろいろ変えて像の解像力の異なる画像を得て
いる。具体的には、まず広範囲な探査領域において、像
の解像力の低い大雑把な探査を行うことで目標物が埋設
されている可能性の高い位置や大まかな形状を探し出
す。目標物が埋設している可能性の高い領域をある程度
特定できたら、今度は探査レーダの解像力を上げて詳細
な探索を行い、できるだけ精度の高い画像を形成する。
【０００５】大雑把な探索と詳細な探索とで像の解像力
の異なる画像を得るためには、その都度送信波の周波数
帯域を変える必要がある。上述の例においては、波動と
してモノパルスやサイクルパルスを用いた探査レーダを
適用した場合、パルス幅を変えるとともに周波数帯域の
異なるアンテナを使い分ける必要があった。すなわち、
解像力の異なる像を得るためにアンテナを交換しなけれ
ばならず、レーダ走査を１回で済ませることは不可能で
あり、探査に手間がかかるといった問題があった。
の異なる画像を得るためには、その都度送信波の周波数
帯域を変える必要がある。上述の例においては、波動と
してモノパルスやサイクルパルスを用いた探査レーダを
適用した場合、パルス幅を変えるとともに周波数帯域の
異なるアンテナを使い分ける必要があった。すなわち、
解像力の異なる像を得るためにアンテナを交換しなけれ
ばならず、レーダ走査を１回で済ませることは不可能で
あり、探査に手間がかかるといった問題があった。
【０００６】一方で、ＦＭ−ＣＷ波は周波数が時間と共
に変化する周波数変調信号であるので、探査レーダの送
信波にＦＭ−ＣＷ波を用いた場合では、高い周波数のと
きの送信波を送信しているときと低い周波数で送信波を
送信しているときとでは像の解像力は異なっているはず
である。しかし、上述したように、ＦＭ−ＣＷ波を用い
た従来例においては、スペクトル分析での周波数分解能
を向上させることを目的として、送信周波数帯域全体に
対応する時間区間にわたってビート信号をスペクトル分
析し、画像を形成していた。
に変化する周波数変調信号であるので、探査レーダの送
信波にＦＭ−ＣＷ波を用いた場合では、高い周波数のと
きの送信波を送信しているときと低い周波数で送信波を
送信しているときとでは像の解像力は異なっているはず
である。しかし、上述したように、ＦＭ−ＣＷ波を用い
た従来例においては、スペクトル分析での周波数分解能
を向上させることを目的として、送信周波数帯域全体に
対応する時間区間にわたってビート信号をスペクトル分
析し、画像を形成していた。
【０００７】本発明の目的は、上記問題に鑑み、１つの
アンテナで解像力の異なるレーダ画像を効率的に形成す
ることができる探査レーダおよび探査方法を提供するこ
とにある。
アンテナで解像力の異なるレーダ画像を効率的に形成す
ることができる探査レーダおよび探査方法を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
に、本発明においては、探査レーダは、時間の経過と共
に周波数が直線的に変化するＦＭ−ＣＷ波を送信波とし
て用い、この送信周波数の帯域の中から所望の周波数帯
域を選択し、この周波数帯域に対応する時間区間を分析
区間としてビート信号をスペクトル分析し、所望の像の
解像力の画像を形成する。
に、本発明においては、探査レーダは、時間の経過と共
に周波数が直線的に変化するＦＭ−ＣＷ波を送信波とし
て用い、この送信周波数の帯域の中から所望の周波数帯
域を選択し、この周波数帯域に対応する時間区間を分析
区間としてビート信号をスペクトル分析し、所望の像の
解像力の画像を形成する。
【０００９】本発明において、ＦＭ−ＣＷ波の送信周波
数の周波数帯域全体に対応する時間区間に対してスペク
トル分析するのではなく、送信周波数の中から所望の周
波数帯域を選択し、その周波数帯域に対応する時間区間
をスペクトル分析すべき分析区間とするのは、次の理由
による。つまり、ＦＭ−ＣＷ波を送信周波数として用い
たときは、探査レーダの送信波および受信波の周波数も
時間毎に異なるので、任意の時間区間を切り出して周波
数帯域を選択しスペクトル分析すれば、異なる解像力を
有する画像を形成することができるからである。
数の周波数帯域全体に対応する時間区間に対してスペク
トル分析するのではなく、送信周波数の中から所望の周
波数帯域を選択し、その周波数帯域に対応する時間区間
をスペクトル分析すべき分析区間とするのは、次の理由
による。つまり、ＦＭ−ＣＷ波を送信周波数として用い
たときは、探査レーダの送信波および受信波の周波数も
時間毎に異なるので、任意の時間区間を切り出して周波
数帯域を選択しスペクトル分析すれば、異なる解像力を
有する画像を形成することができるからである。
【００１０】図１は、本発明による探査レーダの基本構
成図である。本発明による探査レーダ１は、被探査物を
含有する探査領域へ向けて送信されたＦＭ−ＣＷ波と、
ＦＭ−ＣＷ波のうち被探査物で反射して観測した受信波
とから、ビート信号を計算する計算手段１１と、ＦＭ−
ＣＷ波の送信周波数帯域の中から任意の周波数帯域を選
択し、この周波数帯域に対応する時間区間を、ビート信
号のスペクトル分析すべき分析区間とする選択手段１２
と、を備える。そして、探査レーダ１は、ビート信号
を、選択手段１２によって選択された周波数帯域に対応
する分析区間でスペクトル分析する分析手段１３と、分
析手段１３によるスペクトル分析値に基づいて被探査物
である目標物の画像を形成する画像形成手段１４とを備
える。
成図である。本発明による探査レーダ１は、被探査物を
含有する探査領域へ向けて送信されたＦＭ−ＣＷ波と、
ＦＭ−ＣＷ波のうち被探査物で反射して観測した受信波
とから、ビート信号を計算する計算手段１１と、ＦＭ−
ＣＷ波の送信周波数帯域の中から任意の周波数帯域を選
択し、この周波数帯域に対応する時間区間を、ビート信
号のスペクトル分析すべき分析区間とする選択手段１２
と、を備える。そして、探査レーダ１は、ビート信号
を、選択手段１２によって選択された周波数帯域に対応
する分析区間でスペクトル分析する分析手段１３と、分
析手段１３によるスペクトル分析値に基づいて被探査物
である目標物の画像を形成する画像形成手段１４とを備
える。
【００１１】本発明の探査レーダによれば、１つのアン
テナで解像力の異なる画像を効率的に形成することがで
きる。
テナで解像力の異なる画像を効率的に形成することがで
きる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図２は、本発明による探査レーダ
の実施例を説明する図である。本実施例について、本発
明による探査レーダ１を用いて送信波ＳTを送信し、受
信波ＳRを観測することにより、地中に埋設された被探
査物Ｐを探索する場合を説明する。
の実施例を説明する図である。本実施例について、本発
明による探査レーダ１を用いて送信波ＳTを送信し、受
信波ＳRを観測することにより、地中に埋設された被探
査物Ｐを探索する場合を説明する。
【００１３】図３は、本実施例における送信波であるＦ
Ｍ−ＣＷ波の、時間と送信周波数との関係を示す図であ
る。本実施例による探査レーダ１においては、例えば中
心周波数３００ＭＨｚ、周波数帯域幅４００ＭＨｚの抵
抗装荷型ボウタイアンテナを用い、周期５０ｍｓｅｃの
三角波で電圧制御オシレータ(Voltage Control Oscilla
tor : VCO)を制御して周波数１００ＭＨｚから５００Ｍ
ＨｚのＦＭ−ＣＷ波を生成し、送信波ＳTとして送信す
る。すなわち、送信波の変調速度は１６Ｈｚ／ｎｓｅｃ
であり、電波の遅延時間１ｎｓｅｃがビート信号におい
ては１６Ｈｚの周波数差となって現れる。
Ｍ−ＣＷ波の、時間と送信周波数との関係を示す図であ
る。本実施例による探査レーダ１においては、例えば中
心周波数３００ＭＨｚ、周波数帯域幅４００ＭＨｚの抵
抗装荷型ボウタイアンテナを用い、周期５０ｍｓｅｃの
三角波で電圧制御オシレータ(Voltage Control Oscilla
tor : VCO)を制御して周波数１００ＭＨｚから５００Ｍ
ＨｚのＦＭ−ＣＷ波を生成し、送信波ＳTとして送信す
る。すなわち、送信波の変調速度は１６Ｈｚ／ｎｓｅｃ
であり、電波の遅延時間１ｎｓｅｃがビート信号におい
ては１６Ｈｚの周波数差となって現れる。
【００１４】図４は、本実施例における送信波、受信波
およびビート信号の関係を示す図である。ビート信号Ｂ
（ｔ）は、送信波ＳTと受信波ＳRとのヘテロダイン検波
により、以下に示すように計算される。今、時刻ｔと共
に直線的に変化する周波数ｆ（ｔ）を式（１）で表す。
およびビート信号の関係を示す図である。ビート信号Ｂ
（ｔ）は、送信波ＳTと受信波ＳRとのヘテロダイン検波
により、以下に示すように計算される。今、時刻ｔと共
に直線的に変化する周波数ｆ（ｔ）を式（１）で表す。
【００１５】
【数１】
【００１６】このとき、探査レーダ１からの送信波ＳT
（ｔ）は、
（ｔ）は、
【００１７】
【数２】
【００１８】で表される。探査レーダ１は、被探査物で
反射した受信波ＳRを、送信波ＳTに対して時間τだけ遅
延して観測する。被探査物Ｐで反射して時間τ後に戻っ
てきた受信波ＳR（ｔ）は、Ｒを被探査物Ｐでの反射係
数および伝播過程での減衰係数を表す項であるとする
と、
反射した受信波ＳRを、送信波ＳTに対して時間τだけ遅
延して観測する。被探査物Ｐで反射して時間τ後に戻っ
てきた受信波ＳR（ｔ）は、Ｒを被探査物Ｐでの反射係
数および伝播過程での減衰係数を表す項であるとする
と、
【００１９】
【数３】
【００２０】となる。ここで、反射係数が被探査物Ｐの
大きさと波長との関係に依存することや、減衰係数の周
波数依存性などから、Ｒは周波数の関数となる。一般
に、周波数がそれぞれｆ1およびｆ2である２つの正弦波
を乗じると、（ｆ 1＋ｆ2）および（ｆ1−ｆ2）の各周波
数成分を有する正弦波が得られる。ここで、送信波ＳT
と受信波ＳRとを乗じ、差周波数成分を有する信号を抽
出したものがビート信号Ｂ（ｔ）であり、式（４）のよ
うに表される。
大きさと波長との関係に依存することや、減衰係数の周
波数依存性などから、Ｒは周波数の関数となる。一般
に、周波数がそれぞれｆ1およびｆ2である２つの正弦波
を乗じると、（ｆ 1＋ｆ2）および（ｆ1−ｆ2）の各周波
数成分を有する正弦波が得られる。ここで、送信波ＳT
と受信波ＳRとを乗じ、差周波数成分を有する信号を抽
出したものがビート信号Ｂ（ｔ）であり、式（４）のよ
うに表される。
【００２１】
【数４】
【００２２】式（４）に示すように、ビート信号Ｂ
（ｔ）の周波数はａτ、振幅はＲＡ2／２、位相は２π
（ｂτ−ａτ2／２）となる。ビート信号Ｂ（ｔ）の周
波数対時間の関係を図示すると図４(ｂ)のようになる。
実施例では、受信波ＳRは、送信波ＳTとともにミキサ
（アナログ乗算器）に送られ、乗算処理が行われる。ミ
キサの出力は、上述のように和周波数成分と差周波数成
分とを含むが、ローパスフィルタにより差周波数成分の
み抽出され、これがビート信号Ｂ（ｔ）となる。
（ｔ）の周波数はａτ、振幅はＲＡ2／２、位相は２π
（ｂτ−ａτ2／２）となる。ビート信号Ｂ（ｔ）の周
波数対時間の関係を図示すると図４(ｂ)のようになる。
実施例では、受信波ＳRは、送信波ＳTとともにミキサ
（アナログ乗算器）に送られ、乗算処理が行われる。ミ
キサの出力は、上述のように和周波数成分と差周波数成
分とを含むが、ローパスフィルタにより差周波数成分の
み抽出され、これがビート信号Ｂ（ｔ）となる。
【００２３】上述したように、ＦＭ−ＣＷ波を用いた探
査レーダの従来例においては、ビート信号のスペクトル
分析は、スペクトル分析する区間長が長くなればなるほ
ど周波数分解能が向上することから、送信周波数帯域全
体に対応する時間区間にわたって、すなわち例えば図４
（ｂ）の時間区間（ウ）において実行していた。これに
対し、本発明では、送信周波数の帯域の中から、スペク
トル分析すべきビート信号の周波数帯域を選択し、所望
の解像力の画像を形成する。上述したように、探査レー
ダの送信波に波動を用いた場合、用いる波動の周波数帯
域が高くなるほど画像を形成したときの像の解像力は向
上する。本発明の探査レーダ１では、ＦＭ−ＣＷ波を送
信波としており、図４(ａ)に示すように探査レーダ１の
送信波ＳTおよび受信波ＳRの周波数は時間毎に異なるの
で、所望の周波数帯域を選択し、その周波数帯域に対応
する時間区間を分析区間としてスペクトル分析する。こ
れにより、異なる解像力を有する画像を形成することが
できる。
査レーダの従来例においては、ビート信号のスペクトル
分析は、スペクトル分析する区間長が長くなればなるほ
ど周波数分解能が向上することから、送信周波数帯域全
体に対応する時間区間にわたって、すなわち例えば図４
（ｂ）の時間区間（ウ）において実行していた。これに
対し、本発明では、送信周波数の帯域の中から、スペク
トル分析すべきビート信号の周波数帯域を選択し、所望
の解像力の画像を形成する。上述したように、探査レー
ダの送信波に波動を用いた場合、用いる波動の周波数帯
域が高くなるほど画像を形成したときの像の解像力は向
上する。本発明の探査レーダ１では、ＦＭ−ＣＷ波を送
信波としており、図４(ａ)に示すように探査レーダ１の
送信波ＳTおよび受信波ＳRの周波数は時間毎に異なるの
で、所望の周波数帯域を選択し、その周波数帯域に対応
する時間区間を分析区間としてスペクトル分析する。こ
れにより、異なる解像力を有する画像を形成することが
できる。
【００２４】例えば、像の解像力の低い大雑把な探査を
行う場合は、送信波ＳTおよび受信波ＳRが低周波数帯域
にあるときの時間区間（ア）を分析区間としてビート信
号Ｂ（ｔ）をスペクトル分析し、分析結果に基づいて画
像を形成すればよい。また、解像力を上げて詳細な探索
を行う場合は、送信波ＳTおよび受信波ＳRが高周波数帯
域にあるときの時間区間（イ）を分析区間としてビート
信号Ｂ（ｔ）をスペクトル分析し、分析結果に基づいて
画像を形成すればよい。
行う場合は、送信波ＳTおよび受信波ＳRが低周波数帯域
にあるときの時間区間（ア）を分析区間としてビート信
号Ｂ（ｔ）をスペクトル分析し、分析結果に基づいて画
像を形成すればよい。また、解像力を上げて詳細な探索
を行う場合は、送信波ＳTおよび受信波ＳRが高周波数帯
域にあるときの時間区間（イ）を分析区間としてビート
信号Ｂ（ｔ）をスペクトル分析し、分析結果に基づいて
画像を形成すればよい。
【００２５】図４（ｂ）に示すように各時間区間（ア）
と（イ）とではビート信号Ｂ（ｔ）の周波数成分の値そ
のものは同じであるが、図４（ａ）に示すように受信波
の周波数は各時間区間で異なるので、式（３）のＲに周
波数依存性があることから、ビート信号Ｂ（ｔ）の振幅
は各時間区間（ア）と（イ）とでは異なる値を有する。
Ｒを構成する要素のうち反射係数が物体の大きさと波長
（周波数）との関係に依存するので、各時間区間（ア）
および（イ）を分析区間としてビート信号Ｂ（ｔ）をス
ペクトル分析して画像を形成したとき、異なる解像力の
画像が得られる。
と（イ）とではビート信号Ｂ（ｔ）の周波数成分の値そ
のものは同じであるが、図４（ａ）に示すように受信波
の周波数は各時間区間で異なるので、式（３）のＲに周
波数依存性があることから、ビート信号Ｂ（ｔ）の振幅
は各時間区間（ア）と（イ）とでは異なる値を有する。
Ｒを構成する要素のうち反射係数が物体の大きさと波長
（周波数）との関係に依存するので、各時間区間（ア）
および（イ）を分析区間としてビート信号Ｂ（ｔ）をス
ペクトル分析して画像を形成したとき、異なる解像力の
画像が得られる。
【００２６】本実施例では、上述のように、ＦＭ−ＣＷ
波の送信周波数を例えば１００ＭＨｚから５００ＭＨｚ
の間で変化するものとしている。したがって、解像力の
低い画像を得るには例えば１００ＭＨｚから３００ＭＨ
ｚの低周波数帯域に対応する時間区間を分析区間として
ビート信号をスペクトル分析すればよい。また、解像力
の高い画像を得るには例えば３００ＭＨｚから５００Ｍ
Ｈｚの高周波数帯域に対応する時間区間を分析区間とし
てビート信号をスペクトル分析すればよい。
波の送信周波数を例えば１００ＭＨｚから５００ＭＨｚ
の間で変化するものとしている。したがって、解像力の
低い画像を得るには例えば１００ＭＨｚから３００ＭＨ
ｚの低周波数帯域に対応する時間区間を分析区間として
ビート信号をスペクトル分析すればよい。また、解像力
の高い画像を得るには例えば３００ＭＨｚから５００Ｍ
Ｈｚの高周波数帯域に対応する時間区間を分析区間とし
てビート信号をスペクトル分析すればよい。
【００２７】スペクトル分析には、例えば離散的フーリ
エ変換(Discrete Fourier Transform : DFT)もしくはそ
の高速版である高速フーリエ変換(Fast Fourier Transf
orm: FFT)、または最大エントロピー法(Maximum Entrop
y Method : MEM)などのいずれのスペクトル分析手法を
用いればよい。離散的フーリエ変換では、分析区間が長
いほどスペクトル分析結果は高精度になる。最大エント
ロピー法では、分析区間が周期に対して短い場合でもス
ペクトル推定が可能であり、ノイズにも強く、スペクト
ル分解能が高い。
エ変換(Discrete Fourier Transform : DFT)もしくはそ
の高速版である高速フーリエ変換(Fast Fourier Transf
orm: FFT)、または最大エントロピー法(Maximum Entrop
y Method : MEM)などのいずれのスペクトル分析手法を
用いればよい。離散的フーリエ変換では、分析区間が長
いほどスペクトル分析結果は高精度になる。最大エント
ロピー法では、分析区間が周期に対して短い場合でもス
ペクトル推定が可能であり、ノイズにも強く、スペクト
ル分解能が高い。
【００２８】本発明によれば、従来例に比べてスペクト
ル分析する分析区間長が短くなるので、スペクトルピー
クの幅が広がる可能性がある。したがって、離散的フー
リエ変換もしくは高速フーリエ変換を用いてスペクトル
分析するよりは最大エントロピー法を用いてスペクトル
分析する方が、スペクトル分解能の観点から言ってより
好ましいといえる。
ル分析する分析区間長が短くなるので、スペクトルピー
クの幅が広がる可能性がある。したがって、離散的フー
リエ変換もしくは高速フーリエ変換を用いてスペクトル
分析するよりは最大エントロピー法を用いてスペクトル
分析する方が、スペクトル分解能の観点から言ってより
好ましいといえる。
【００２９】上述のようにビート信号をスペクトル分析
した結果は、可視化するために画像として表現すればよ
い。この画像形成は一般的な画像処理方法で実現され得
る。図５は、本発明の実施例による探査レーダを用いた
探査方法を示すフローチャートである。まず、ステップ
Ｓ１０１において、本発明による探査レーダ１から、周
波数が時間と共に変化する周波数変調信号であるＦＭ−
ＣＷ波を送信波ＳTとして探査領域に向けて送信し続
け、これと同時に、被探査物で反射する受信波ＳRを観
測する。
した結果は、可視化するために画像として表現すればよ
い。この画像形成は一般的な画像処理方法で実現され得
る。図５は、本発明の実施例による探査レーダを用いた
探査方法を示すフローチャートである。まず、ステップ
Ｓ１０１において、本発明による探査レーダ１から、周
波数が時間と共に変化する周波数変調信号であるＦＭ−
ＣＷ波を送信波ＳTとして探査領域に向けて送信し続
け、これと同時に、被探査物で反射する受信波ＳRを観
測する。
【００３０】ステップＳ１０２において、受信波Ｓ
Rは、送信波ＳTとともにミキサ（アナログ乗算器）に送
られ、乗算処理が行われる。和周波数成分と差周波数成
分とを含むミキサの出力は、ローパスフィルタリングに
より差周波数成分からなるビート信号Ｂ（ｔ）となる。
ビート信号Ｂ（ｔ）は、Ａ／Ｄ変換器を介してサンプリ
ングされコンピュータなどの計算処理装置内の記憶装置
に記憶される。あるいは、データレコーダなどの記憶装
置に記憶される。
Rは、送信波ＳTとともにミキサ（アナログ乗算器）に送
られ、乗算処理が行われる。和周波数成分と差周波数成
分とを含むミキサの出力は、ローパスフィルタリングに
より差周波数成分からなるビート信号Ｂ（ｔ）となる。
ビート信号Ｂ（ｔ）は、Ａ／Ｄ変換器を介してサンプリ
ングされコンピュータなどの計算処理装置内の記憶装置
に記憶される。あるいは、データレコーダなどの記憶装
置に記憶される。
【００３１】次に、ステップＳ１０３において、送信周
波数帯域の中から、スペクトル分析すべきビート信号Ｂ
（ｔ）の周波数帯域を選択する。像の解像力の低い大雑
把な探査を行う場合は低周波数帯域を選択し、解像力を
上げて詳細な探索を行う場合は高周波数帯域を選択す
る。次いで、ステップＳ１０４において、選択した周波
数帯域に対応する時間区間を分析区間としてビート信号
Ｂ（ｔ）をスペクトル分析する。スペクトル分析には、
例えば離散的フーリエ変換もしくは高速フーリエ変換、
または最大エントロピー法などのいずれかのスペクトル
分析手法を用いればよく、この計算処理は、コンピュー
タなどの計算処理装置で実行する。
波数帯域の中から、スペクトル分析すべきビート信号Ｂ
（ｔ）の周波数帯域を選択する。像の解像力の低い大雑
把な探査を行う場合は低周波数帯域を選択し、解像力を
上げて詳細な探索を行う場合は高周波数帯域を選択す
る。次いで、ステップＳ１０４において、選択した周波
数帯域に対応する時間区間を分析区間としてビート信号
Ｂ（ｔ）をスペクトル分析する。スペクトル分析には、
例えば離散的フーリエ変換もしくは高速フーリエ変換、
または最大エントロピー法などのいずれかのスペクトル
分析手法を用いればよく、この計算処理は、コンピュー
タなどの計算処理装置で実行する。
【００３２】そして、ステップＳ１０５において、スペ
クトル分析の結果得られたデータに基づいて画像を形成
すればよい。なお、上記ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の
処理は、コンピュータなどの計算処理装置で実行すれば
よいので、探査レーダ１を用いて探査現場でビート信号
Ｂ（ｔ）を予め取得しておき、別の場所で上記ステップ
Ｓ１０３〜Ｓ１０５の処理を実行することもできる。
クトル分析の結果得られたデータに基づいて画像を形成
すればよい。なお、上記ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の
処理は、コンピュータなどの計算処理装置で実行すれば
よいので、探査レーダ１を用いて探査現場でビート信号
Ｂ（ｔ）を予め取得しておき、別の場所で上記ステップ
Ｓ１０３〜Ｓ１０５の処理を実行することもできる。
【００３３】また例えば、本発明で得られた結果を、解
像度の異なる画像を用いて階層的に解析するいわゆる
「多重解像度解析処理」などに利用することも可能であ
る。以上説明したように、本発明によれば、１回のレー
ダ走査で解像力の異なる画像を得ることができるので、
従来例のように、解像力の異なる画像を得るために対応
する周波数帯域を有するアンテナを交換することなく、
効率よく探査作業を行うことができる。
像度の異なる画像を用いて階層的に解析するいわゆる
「多重解像度解析処理」などに利用することも可能であ
る。以上説明したように、本発明によれば、１回のレー
ダ走査で解像力の異なる画像を得ることができるので、
従来例のように、解像力の異なる画像を得るために対応
する周波数帯域を有するアンテナを交換することなく、
効率よく探査作業を行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＦＭ−ＣＷ波を送信波として用いた探査レーダにおい
て、送信波と受信波とから計算されるビート信号を、送
信周波数の周波数帯域の中から所望の周波数帯域を選択
し、この周波数帯域に対応する時間区間を分析区間とし
てスペクトル分析し、画像を形成するので、１回のレー
ダ走査で解像力の異なる画像を容易に得ることができ
る。したがって、従来例のように、解像力の異なる画像
を得るために対応する周波数帯域を有するアンテナを交
換することなく、効率よく探査作業を行うことができ
る。
ＦＭ−ＣＷ波を送信波として用いた探査レーダにおい
て、送信波と受信波とから計算されるビート信号を、送
信周波数の周波数帯域の中から所望の周波数帯域を選択
し、この周波数帯域に対応する時間区間を分析区間とし
てスペクトル分析し、画像を形成するので、１回のレー
ダ走査で解像力の異なる画像を容易に得ることができ
る。したがって、従来例のように、解像力の異なる画像
を得るために対応する周波数帯域を有するアンテナを交
換することなく、効率よく探査作業を行うことができ
る。
【００３５】特に、目標物の存在し得る場所をまず探し
出し、おおよその場所が特定された後に更に詳細に画像
解析するような探査作業を行う場合は、本発明によれば
１回のレーダ走査で済むので効率的である。例えば地中
に埋設された目標物の探査に本発明の探査レーダは特に
有用である。
出し、おおよその場所が特定された後に更に詳細に画像
解析するような探査作業を行う場合は、本発明によれば
１回のレーダ走査で済むので効率的である。例えば地中
に埋設された目標物の探査に本発明の探査レーダは特に
有用である。
【図１】本発明による探査レーダの基本構成図である。
【図２】本発明による探査レーダの実施例を説明する図
である。
である。
【図３】本実施例における送信波であるＦＭ−ＣＷ波
の、時間と送信周波数との関係を示す図である。
の、時間と送信周波数との関係を示す図である。
【図４】本実施例における送信波、受信波およびビート
信号の関係を示す図である。
信号の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例による探査レーダを用いた探査
方法を示すフローチャートである。
方法を示すフローチャートである。
１…探査レーダ １１…計算手段 １２…選択手段 １３…分析手段 １４…画像形成手段
Claims (10)
- 【請求項１】 被探査物を含有する探査領域へ向けて送
信されたＦＭ−ＣＷ波である送信波とその受信波とか
ら、ビート信号を計算する計算手段と、 前記ＦＭ−ＣＷ波の送信周波数帯域の中から任意の周波
数帯域を選択し、前記周波数帯域に対応する時間区間
を、前記ビート信号のスペクトル分析すべき分析区間と
する選択手段と、を備えることを特徴とする探査レー
ダ。 - 【請求項２】 前記ビート信号を、前記選択手段によっ
て選択された前記分析区間でスペクトル分析する分析手
段を備える請求項１に記載の探査レーダ。 - 【請求項３】 前記分析手段は、最大エントロピー法を
用いてスペクトル分析を実行する請求項２に記載の探査
レーダ。 - 【請求項４】 前記分析手段は、離散的フーリエ変換を
用いてスペクトル分析を実行する請求項２に記載の探査
レーダ。 - 【請求項５】 前記分析手段によるスペクトル分析値を
用いて前記被探査物の画像を形成する画像形成手段を備
える請求項２〜４のいずれか一項に記載の探査レーダ。 - 【請求項６】 被探査物を含有する探査領域へ向けて送
信されたＦＭ−ＣＷ波である送信波とその受信波とか
ら、ビート信号を計算する計算ステップと、 前記ＦＭ−ＣＷ波の送信周波数帯域の中から任意の周波
数帯域を選択し、前記周波数帯域に対応する時間区間
を、前記ビート信号のスペクトル分析すべき分析区間と
する選択ステップと、を備えることを特徴とする探査方
法。 - 【請求項７】 前記ビート信号を、前記選択ステップで
選択された前記分析区間でスペクトル分析する分析ステ
ップを備える請求項６に記載の探査方法。 - 【請求項８】 前記分析ステップでは、最大エントロピ
ー法を用いてスペクトル分析を実行する請求項７に記載
の探査方法。 - 【請求項９】 前記分析ステップでは、離散的フーリエ
変換を用いてスペクトル分析を実行する請求項７に記載
の探査方法。 - 【請求項１０】 前記分析ステップでのスペクトル分析
値を用いて前記被探査物の画像を形成する画像形成ステ
ップを備える請求項７〜９のいずれか一項に記載の探査
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001115789A JP2002311155A (ja) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | 探査レーダおよび探査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001115789A JP2002311155A (ja) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | 探査レーダおよび探査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002311155A true JP2002311155A (ja) | 2002-10-23 |
Family
ID=18966632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001115789A Pending JP2002311155A (ja) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | 探査レーダおよび探査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002311155A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006085352A1 (ja) * | 2005-02-08 | 2006-08-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 目標物検出装置 |
| CN110187340A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-08-30 | 中国电子科技集团公司信息科学研究院 | 一种基于熵的探测目标的信息表征方法及系统 |
| CN112835012A (zh) * | 2019-11-22 | 2021-05-25 | 北京万集科技股份有限公司 | 三维激光雷达探测装置及方法 |
-
2001
- 2001-04-13 JP JP2001115789A patent/JP2002311155A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006085352A1 (ja) * | 2005-02-08 | 2006-08-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 目標物検出装置 |
| JPWO2006085352A1 (ja) * | 2005-02-08 | 2008-06-26 | 三菱電機株式会社 | 目標物検出装置 |
| US7652616B2 (en) | 2005-02-08 | 2010-01-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Target object detection system |
| JP4665962B2 (ja) * | 2005-02-08 | 2011-04-06 | 三菱電機株式会社 | 目標物検出装置 |
| CN110187340A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-08-30 | 中国电子科技集团公司信息科学研究院 | 一种基于熵的探测目标的信息表征方法及系统 |
| CN112835012A (zh) * | 2019-11-22 | 2021-05-25 | 北京万集科技股份有限公司 | 三维激光雷达探测装置及方法 |
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