JP2003515726A - 大地表面の上又は下の対象を検出するための大地貫入レーダーシステムと方法 - Google Patents

大地表面の上又は下の対象を検出するための大地貫入レーダーシステムと方法

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JP2003515726A
JP2003515726A JP2001540399A JP2001540399A JP2003515726A JP 2003515726 A JP2003515726 A JP 2003515726A JP 2001540399 A JP2001540399 A JP 2001540399A JP 2001540399 A JP2001540399 A JP 2001540399A JP 2003515726 A JP2003515726 A JP 2003515726A
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デ・ヨングト，レネ
ヤロボイ，アレクサンダー
シユキン，アレクサンダー
Original Assignee
テクニシエ・ウニベルシタイト・デルフト
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves

Abstract

(57)【要約】 大地表面（１８）の上又は下の対象（１７）を検出するための大地貫入レーダーシステムは、該大地表面に第１のフットプリント（１４）を有する少なくとも１つの送信アンテナ（１３）と、該大地表面に第２のフットプリント（１６）を有する少なくとも１つの受信アンテナ（１５）と、そして該少なくとも１つの送信アンテナ（１３）及び該少なくとも１つの受信アンテナ（１５）に接続された処理手段（１１，１２）とを具備しており、そこでは該第１（１４）及び第２（１６）のフットプリントは異なる寸法を有する。該送信アンテナ（１３）及び受信アンテナ（１５）は該大地貫入レーダーシステム（１０）の検出能力を改善するよう適合されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は大地の上の又はその中に埋設された対象（object）を検出するための
大地貫入レーダーシステム（ground penetrating rader system）と方法に関す
る。特に本発明は、該大地表面に第１のフットプリント（foot print）を有する
少なくとも１つの送信アンテナ（transmit antenna）と、大地表面に第２のフッ
トプリントを有する少なくとも１つの受信アンテナ（receive antenna）と、そ
して該少なくとも１つの送信アンテナと該少なくとも１つの受信アンテナとに接
続された処理手段（processing means）とを具備し、大地表面の上又は下の対象
を検出するための大地貫入レーダーシステムに関する。この様なシステムは主と
して金属性及び非金属性の両方の、埋設地雷を検出するため使用されてもよい。
【０００２】 米国特許第ＵＳ−Ａ−５、６８０、０４８号は大地上に撒き散らされた又は大
地内に埋設された地雷を検出するためにセンサーシステムの組合せを使用する地
雷検出装置を説明している。該システムでは大地貫入レーダー、ラジオメーター
（metal detector）そして金属探知器の組合せが使用される。該大地貫入レーダ
ーは処理手段と、組合せ送／受信アンテナとを具備する。該送／受信アンテナは
又別々のアンテナであってもよい。開示された該システムでは、該送信アンテナ
は、短距離用に概略一定の電力を有するビームを得るためにコリメートされたビ
ームを発生するよう誘電体レンズ（dielectric lens）と組み合わされる。
【０００３】 一般に、大地貫入レーダーシステムは、該送信アンテナにより電磁信号（パル
スの様な）を大地内へ導き、そして後方散乱信号（back scattered signal）は
該受信アンテナにより受信されそして対象に関する有用な情報が該受信信号から
抽出される。該送信された信号が既知の振幅、周波数そして持続時間（duration
）であると、ノイズから有用な情報を分離することが出来る。しかしながら、信
号が立ち下がり共振信号（trailing resonance signal）（送信アンテナの或る
形状により発生される様な）を伴って送信されると、該後方散乱された信号のど
の部分が該有用情報を含むか明らかでない。
【０００４】 大地貫入レーダーシステムは通常マイクロ波周波数範囲で動作し、そして或る
環境での送信及び受信、特定の偏波信号（polarisation signals）の送信、そし
て特定の位相及び偏波特性を有する広帯域信号（broad band signal）の様な、
特定の問題を克服するために送、受信アンテナの多くの設計が開発されて来た。
【０００５】 該説明された大地貫入レーダーシステム及び他の既知の大地貫入レーダーシス
テムに伴う問題は解像度（resolution）及び貫入深さが適当な動作を提供する程
通常充分でないことである。特に誘電性的にクラッターされた領域の環境（diel
ectrically cluttered region environment）では、大地貫入レーダーシステム
の有効な適用は損なわれる。
【０００６】 従って、本発明の目的は大地の上の又は大地内に埋設された対象の検出で良好
な性能を有する大地貫入レーダーシステムを提供することである。
【０００７】 この目的は第１及び第２フットプリントが異なる寸法を有する、前文（preamb
le）で規定された種類の大地貫入レーダーシステムにより達成される。大地表面
でのフットプリントは、大地表面上での該アンテナのプランカバレッジ（plan c
overage）を意味する。この配置はノイズが顕著に減少した信号の受信に帰着し
、受信信号の容易な処理が大地上の又は大地の中の対象を検出することを可能に
する。
【０００８】 好ましくは、該第２フットプリントは該第１フットプリントにより囲まれるの
がよい。これは送信アンテナによる大地表面でのより大きな範囲の照射（illumi
nation）と該受信アンテナによる、後方散乱信号の非常に局所化された検出とを
可能にする。
【０００９】 該大地貫入レーダーシステムの更に進んだ実施例では、該少なくとも１つの送
信アンテナは遠方界アンテナ（far field antenna）として動作するよう配置さ
れ、該少なくとも１つの受信アンテナは近傍界アンテナ（near field antenna）
として動作するよう配置される。該大地の上又は大地内埋設の対象は該送信アン
テナにより照射され（illuminated）、そして該後方散乱された信号は該受信ア
ンテナにより非常に局所的に検出される。これにより、後方散乱された信号のみ
が該受信アンテナの直接の近傍内で対象から受信され、該後方散乱信号をよりノ
イズが少なく、そして他の対象又は材料からのクラッター（clutter）でより少
なく乱され（polluted）、させる。
【００１０】 該大地貫入レーダーシステムの更に進んだ実施例では、該少なくとも１つの送
信器アンテナと該処理手段とは減少したリンギング特性（reduced ringing char
acteristics）を有するパルス形状（pulse shape）を提供するよう配置される。
【００１１】 本大地貫入レーダーシステムの送信アンテナは好ましくはテーイーエム（TEM
）ホーンアンテナ（）とするのがよい。好ましい実施例では、該送信アンテナは
該大大地表面の方へ向けられたアールエフ（RF）エネルギーの単サイクルパルス
（single-cycle pulse）を作る。この様な送信アンテナは非常に純粋な形式の、
すなわち立ち下がり共振信号（trailing resonance signal）の無い単サイクル
パルスの発生を可能にする。この立ち下がり共振信号は通常リンギング（ringin
g）と呼ばれる。リンギングの無い純粋な単サイクルパルスは検出されるべき対
象に関する遙かにより有用な情報を有する後方散乱に帰着するが、それはどの後
方散乱信号も該トレーリング共振信号を形成するものはないからである。純粋な
単サイクルパルスはよりクリーンな戻り信号（cleaner return signal）に帰着
し、放射波形内の早期イベント（early time event）（含む複数）、例えば該パ
ルスの立ち上がりエッジ（leading edge）の、送、受信両信号の非常に精密なマ
ーカーとしての使用を可能にする。これは時間領域及び信号校正機能での信号の
直接の引き算（straightforward subtraction）を可能にする。
【００１２】 しかしながら、他の送信パルス形状を用いて埋設対象からの最大後方散乱信号
を得ることも出来る。これ用には、該処理手段、該送信アンテナ又は両者が適合
されるべきである。例えば、該送信ホーンアンテナの幾何学的プロフアイル及び
／又は該処理手段に含まれるパルス発生器の特性を変えることは可能である。
【００１３】 該少なくとも１つの送信アンテナにより放射されるべき送信信号用に周波数変
調された又は階段状周波数（stepped frequency）の連続波形を用いることさえ
可能である。しかしながら、これらの技術はエイコーザルな合成パルス技術（ac
ausal synthetic pulse techniques）なので、異なる放射機構、そしてその結果
として他の特定種類の送信アンテナが使用されてもよい。送信アンテナのこの様
な異なる種類の例は他のホーンアンテナ、平面状又は円錐状螺旋アンテナ（plan
ar or conic spiral antennae）であってもよい。
【００１４】 好ましい実施例では、該少なくとも１つの送信アンテナは、第１端部でコネク
ターに取付られた第１及び第２側壁を具備しており、該第１及び第２側壁は相互
に対し予め決められた角度になっており、該第１及び第２側壁は各々予め決めら
れた長さと予め決められた幅とを有する複数の部分を有しており、該複数の部分
の少なくとも１つの該予め決められた幅は、該第１及び第２側壁の該第１端部に
最も近い側から該第１及び第２側壁の第２端部に最も近い側の方へテーパーを付
けられている。該送信アンテナのこの配置は非常に純粋な単サイクルパルスの発
生を可能にする。
【００１５】 更に進んだ実施例では、該少なくとも１つの受信アンテナは低い感度（low se
nsitivity）を有する。最も強い信号のみを検出することにより、関心のある対
象（objects of interest）に関する情報のみを含む信号が受信される。該受信
信号内のノイズのみならず、関心のない他の対象からのクラッターも減じられる
。受信アンテナの感度はその有効長さの周波数依存度（frequency dependence o
f its effective length）と、該受信器へのインピーダンス整合度（impedance
match to the receiver）との積である。受信アンテナの感度は局所的後方散乱
信号（local back scattered signal）のみが回復されるよう選択されるが、そ
れはこれ又該送信アンテナにより照射されるより遠方の対象からの散乱信号は非
常に弱いからである。
【００１６】 好ましくは、該少なくとも１つの受信アンテナは導波管開口アンテナ（wavegu
ide aperture antenna）であるのがよい。代わりには、該少なくとも１つの受信
アンテナは小ループ（small loop）又は短ダイポール（short dipole）アンテナ
、好ましくはλ／１０−アンテナである。
【００１７】 本発明の大地貫入レーダーシステムの更に進んだ実施例では、該少なくとも１
つの受信アンテナは、該送信アンテナフットプリントより小さい追加的受信アン
テナフットプリントを有する追加的受信アンテナを備える。このより指向性を有
して焦点合わせされた追加的アンテナ（more directively focused additional
antenna）は感度に大地のより深い貫入を提供させ、該大地内へより深く埋設さ
れた埋設対象の検出を可能にする。該受信アンテナ及び該追加的受信アンテナの
適当な受信特性を選択することにより、大地内の関心のある領域が適当に選ばれ
得る。
【００１８】 なお更に進んだ実施例では、該少なくとも１つの受信アンテナは受信アンテナ
のアレー（array）を含む。この配列は該アレーの受信アンテナの各々から受信
される信号のより複雑なアレー処理を可能にする。該多数の近傍界（near-field
）受信アンテナからの信号の集積化（integrating）することは向上した焦点合
わせを可能にして、表面下の（sub-surface）大地から形成される画像のより良
い解像度と従って埋設対象のより良い検出能力に帰着する。
【００１９】 該少なくとも１つの送信アンテナと該少なくとも１つの受信アンテナは移動プ
ラットフオームに取付られてもよい。この配置は、精確な位置も記録しながら、
該大地に沿った連続走査を可能にする。合成開口レーダー（synthetic aperture
rader）技術の使用は、該大地内に向けられたアレー面に沿った方位角及び範囲
の解像度（azimuthal and range resolution）での追加的増加を提供する。
【００２０】 本発明の第２の側面は、大地の上又は下の対象を検出する方法に関しており、
該方法は、広帯域アールエフ信号で大地表面を照射する過程を具備しており、該
広帯域アールエフ信号は第１フットプリントを有する送信アンテナにより送信さ
れ、該フットプリントの中では該対象により反射された広帯域アールエフ信号は
第２フットプリントを有する少なくとも１つの受信アンテナによりプローブ（pr
obed）され、該第１及び第２フットプリントは異なる寸法を有する。この方法は
ノイズの顕著に減じられた反射信号の受信に帰着し、該受信信号のより容易な処
理が大地の上又は中の対象を検出することを可能にする。
【００２１】 好ましくは、該送信アンテナは実質的に遠方界モードで動作させられつつあり
、そして該少なくとも１つの受信アンテナは実質的に近傍界モードで動作させら
れるのがよい。次いで大地の上の又は中に埋設された対象は該送信アンテナによ
り照射され、そして該後方散乱された信号は該受信アンテナにより非常に局所的
に検出される。これにより後方散乱信号のみが受信アンテナの直接的近傍内の対
象から受信され、該後方散乱信号をノイズが少なく、そして他の対象又は材料か
らのクラッターでより少なく乱され、させる。
【００２２】 本方法の更に進んだ実施例では、該反射された広帯域アールエフ信号は受信ア
ンテナの線形アレー（linear array）によりプローブされ、該受信信号の更に進
んだ信号処理が解像度及び検出能力を向上することを可能にする。
【００２３】 該広帯域アールエフ信号は、実質的に、減少したリンギング特性を有するパル
ス形状として、好ましくはアールエフエネルギーの単サイクルとして、送信され
、検出されるべき対象に関する遙かにより有用な情報を有する後方散乱信号に帰
着するが、それはどの後方散乱信号も立ち下がり共振信号を形成するよう存在す
るものはないからである。
【００２４】 次に添付図面を参照していくつかの好適な具体化例により本発明の大地貫入レ
ーダーシステムを詳細に説明する。
【００２５】 図１は本発明の大地貫入レーダーシステム１０に使用される大地表面１８上の
送信アンテナおよび受信アンテナ１３、１５の典型的な配置を示す。送信アンテ
ナ１３は送信機１１からのパルス信号を受け取り、また受信アンテナ１５で受信
された信号は受信機１１によってさらに処理される。
【００２６】 大地表面１８の中に隠れている埋もれた対象１７は金属であることができるが
、プラスティックスのような他の材料であることができる。埋もれた対象は従来
の金属検出システムでは検出できない例えば埋められたプラスティックス地雷で
あることができる。
【００２７】 大部分の大地貫入レーダーシステムはマイクロ波の周波数領域で動作する。マ
イクロ波の電波を送信および受信できるアンテナは多くの形および設計をもって
いる。大地貫入レーダーシステムのための既存のアンテナには、例えば特定の偏
光した信号、および特定の位相と偏光特性をもった広帯域信号を送信する或る種
の環境において送受信を行う場合のような問題が提起されている。
【００２８】 大地貫入レーダーシステムでは逆散乱（ｂａｃｋ ｓｃａｔｔｅｒ）の信号か
ら情報を集めることが試みられる。逆散乱とは問題の対象から跳ね返される反射
信号である。信号が既知の振幅、周波数および持続時間をもっている場合には、
信号を反射する対象の組成と形状に関連した情報を逆散乱から推測することは容
易であり、特に雑音から有用な情報を分離することができる。しかし信号が後方
に共鳴信号を伴って送信される場合には、送信信号の正確な振幅、周波数および
持続時間は正確には分からないから、受信された逆散乱信号を解析することは困
難である。
【００２９】 本発明の大地貫入レーダーシステムを適切に操作するためには、送信サブシス
テム１１によって信号を供給される送信アンテナ１３は、空気と大地表面との境
界の上方の送信機の高さｈTの所に配置される。この送信機の高さｈTは約７０ｃ
ｍであることが好ましい。信号を処理するための受信機サブシステム１５は、空
気と大地表面の境界の上方の受信機の高さｈRの所に配置される。受信機の高さ
ｈRは約１５ｃｍであることが好ましい。
【００３０】 送信および受信アンテナ１３、１５のフットプリントは図１においてそれぞれ
点線１４および１６で示されている。図１から明らかなように、送信アンテナ１
３のフットプリント１４は受信アンテナ１５のフットプリントよりも実質的に大
きい。
【００３１】 これによって雑音が著しく減少した信号を受信することができ、受信信号の処
理が容易になる。
【００３２】 本発明の大地貫入レーダーシステムに好適に使用される特定の送信アンテナ１
３が図２ａ〜２ｃにさらに詳細に示されている。図２ａは送信アンテナ１３の前
面図であり、図２ｂは側面図を示し、図２ｃは平面図である。図２ａ〜２ｃから
分かるように、送信アンテナ１３は特殊な形のＴＥＭホーンアンテナである。図
２ｂの側面図は送信アンテナ１３が二つの同じ形の部材２１、２２から成り、こ
れらの部材にはＳＭＡコネクター２０によって信号が供給される。上部および下
部部材２１、２２は互いに或る角度をなしているが、この角度は２０°であるこ
とが好ましい。上方のい下方の部材２１、２２の長さが４６８ｍｍである場合、
ホーンアンテナ１３の有効長（供給コネクター２０から孔の表面２３までを測定
）４６０ｍｍに等しい。
【００３３】 送信アンテナ１３の平面図では、上部および下部部材２１、２２の両方は三つ
の区画２４、２５、２６から成っていることが示されている。第１の区画２４は
、上部および下部部材２１、２２が供給コネクターと連結されている場所で、好
ましくは１４７ｍｍの幅と２２４ｍｍの長さをもっている。第２の区画２５は長
さが１４７ｍｍで、幅１４７ｍｍの所から幅４４ｍｍの所までテーパーが付けら
れている。第３の区画２６は長さが１１５ｍｍで、その幅は４４ｍｍから１２ｍ
ｍまでテーパーが付けられている。
【００３４】 好ましくは、送信アンテナ１５と送信サブシステム１１との両方のインピーダ
ンスと電磁波のモードを正確にマッチングさせることにより高い送信効率を得る
ように送信アンテナ１５は設計され最適化されている。これは例えばＳＭＡコネ
クター２０に連結されたバラン（平衡不平衡変成器、ｂａｌｕｎ）によって達成
される。
【００３５】 上記の送信アンテナ１３は１周期のパルスを極めて純粋な形で、即ち後続の共
鳴信号を伴わない形で発生させることができる。この後続の共鳴信号は通常リン
ギング（ｒｉｎｇｉｎｇ）と呼ばれる。リンギングを伴わない純粋な１周期のパ
ルスは検出されるべき対象に関して遥かに有用な情報をもった逆散乱信号を生じ
る。何故なら後続の共鳴信号から逆散乱信号が生じることがないからである。
【００３６】 また、純粋な１周期のパルスは一層明瞭な帰還信号を生じ、これにより輻射さ
れた波形、例えばパルスの前進端の内部における早期の事象を、送信および受信
信号の両方において非常に正確なマーカーとして使用することができる。
【００３７】 図示された送信アンテナ１３は広い帯域幅と一つの偏光をもったＴＥＭホーン
アンテナであるが、他の型のアンテナを本発明による大地貫入レーダーシステム
に使用することもできる。これらの他の型のアンテナは多重線偏光型、多重楕円
偏光型および多重円偏光型のアンテナであり、広い多重周波数帯域を含んでいる
ことができる。
【００３８】 受信アンテナ１５に対しては、直ぐ近くにおいて散乱された近距離場の信号を
検出する感知能力が制限された低い感度のアンテナを選ばなければならない。近
距離場の信号だけを感知することにより、問題の対象に関する情報だけを含む信
号が受信される。受信信号の中で雑音が減少し、また問題としていない他の対象
からの散乱信号も減少する。受信アンテナ１５の感度は有効長の周波数依存性と
受信機１２にマッチングしたインピーダンスとの積である。送信アンテナ１３に
よって発信されるもっと遠い距離からの散乱信号は非常に弱いから、受信アンテ
ナ１５の感度は局所的な逆散乱信号だけが取出されるように選ばれる。
【００３９】 受信アンテナ１５は好ましくは電気的に短いループまたはダイポールアンテナ
（λ／１０）、例えばＢ−ｄｏｔプローブである。Ｂ−ｄｏｔプローブは時間に
よる磁場の変化の速度を測定する完全な円筒形のループから成っている。好まし
くはプローブ１５は誘電体材料から成る保護カバーを備えている。このプローブ
は４個の等間隔の間隙をもった構造を含む伝導性の円筒から成っている。各間隙
を横切って生じる電圧は１００Ωの双円錐送信ライン上で運ばれ、このラインは
相対する間隙の所で並列の１００Ωのケーブルに連結されている。これらのケー
ブルは次に小さい５０Ωの出力ケーブルに連結され、これはもっと大きいケーブ
ルに移行することができる。この間隙および配線の形状によって電場に対する応
答が相殺され、センサーの出力信号は磁場だけから生じるようになる。市販され
ているＢ−ｄｏｔプローブ１５は例えばＰｒｏｄｙｎ Ｂ−９０型センサーであ
る。等価面積は２×１０-5ｍ2であり、周波数応答（３ｄｂの点）は約１０ＧＨ
ｚである。
【００４０】 別法として、簡単なインピーダンス・マッチングしたＢ−ｄｏｔプローブ・ア
ンテナを、大地貫入レーダーシステム１０に関連した操作周波数に亙り前以て較
正して、受信アンテナ１５として使用することができる。受信サブシステム１１
は例えば必要な操作帯域を横切って所望の感度を得るためにこの簡単なＢ−ｄｏ
ｔプローブ・アンテナに対するプローブの補償を実装するソフトウエア装置を含
んでいることができる。
【００４１】 別法として、導波管の開口部を受信アンテナ１５として使用することができる
が、この場合も関連する周波数領域にける感度は低下する。
【００４２】 当業界の専門家には公知のように、送信機−受信機の配置を反転させることが
できる。即ち本発明の大地貫入レーダーシステムにおいても狭い角度のフットプ
リントをもった送信アンテナ１３を広いフットプリントをもった受信アンテナ１
５と組み合わせて使用することができる。
【００４３】 図３はボアサイトの上に二つの同一のＩＥＭホーンを使用して測定した、本発
明により送信された短いパルスのグラフ表示を示す。図４は図３の場合と同様に
して送信されたパルスのグラフ表示であるが、この場合には受信アンテナ１５と
してＢ−ｄｏｔアンテナを用い、ＴＥＭホーン送信アンテナのボアサイト上で測
定が行われている。送信されたパルスは非常に短く、後続する共鳴信号はほとん
ど発生せず、従って大地貫入レーダーの用途に極めて適していることが分かる。
【００４４】 本発明の大地貫入レーダーシステムにおいては、探査用の受信アンテナ１５は
空気と大地表面の境界の近くに送信アンテナ１３のボアサイトの前方にそれの沿
って配置される。受信アンテナ１３は電磁場に対し最大または最小の応答をする
ように配置され、偏光した逆散乱信号に関するデータを集める場合には後者が選
ばれる。
【００４５】 図５は本発明の大地貫入レーダーシステムの第２の具体化例を示す。この受信
装置の配置は、さらに別の受信アンテナ１９が受信機の高さｈTにほぼ等しい高
さの所に位置している点で、図１に示したものとは異なっている。受信アンテナ
１５およびこの別のアンテナ１９の両方は二重チャンネル受信機１８に連結され
ている。好ましくはこの別のアンテナ１９は、直接焦点を合わせられた別のアン
テナのフットプリント２０を生じる箱の中に入ったダイポールアンテナであり、
地中１８の中に深く進入できる感度をもち、大地表面１８の中に一層深く埋もれ
た対象１７を検出することができる。
【００４６】 受信アンテナ１５および余分の別の受信アンテナ１９の適切な受信特性を選択
することにより、大地表面１８の中の問題の領域を適切に選ぶことができる。
【００４７】 図６は本発明の大地貫入レーダーシステムの第３の具体化例を示す。この受信
配置は、受信アンテナ１５の代りに多重チャンネル受信機２２に連結された受信
アンテナの配列が用いられている点で図１に示したものと異なっている。好まし
くは配列２１の各受信アンテナは他の具体化例に使用されている受信アンテナ１
５と同じ型のものである。個々の受信アンテナ１５は、できるだけ金属部材を使
わないで、好ましくは誘電体材料および吸収材料を使用してつくられたフレーム
の中に設置されている。この配置によって配列２１の各受信アンテナから受信さ
れる信号を処理するもっと複雑な配列をつくることができる。多数の近距離場用
の受信アンテナ１５を組み合わせることにより焦点合わせが強化され、大地表面
１８の下から得られる像の分解能を良好なり、従って埋もれた対象１７の検出度
を良好にすることができる。この送信および受信の配列１３、２１を動くプラッ
トフォームに取り付け、大地表面１８に沿って連続的に走査すると同時に正確な
場所を記録することができる。合成開口部レーダー技術（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｄｅｒ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いると、大地表面１
８の方に向かった配列の面に沿って方位角および範囲の分解能をさらに増加させ
ることができる。
【００４８】 上記においては経時的にパルスを発生させて送信するシステムに対して本発明
の大地貫入レーダーシステムを説明した。しかしこのシステムはまた他の技術、
例えば実質的には経時的な合成パルスを発生させる連続波のシステム（周波数変
調連続波、ＦＭＣＷおよび階段状周波数連続波、ＳＦＣＷ）を用いることもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の具体化例に従う大地貫入レーダーシステムの模式図。
【図２ａ〜２ｃ】 本発明の大地貫入レーダーシステムに好適に使用される送信アンテナのそれぞ
れ前面図、側面図および平面図。
【図３】 本発明による送信アンテナを用いて送信され、受信された短いパルスのグラフ
表示。
【図４】 本発明の送信アンテナによって送信されＢ−ｄｏｔプローブによって受信され
た短いパルスのグラフ表示。
【図５】 本発明の第２の具体化例に従った大地貫入レーダーシステムの模式図。
【図６】 本発明の第３の具体化例に従った大地貫入レーダーシステムの模式図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 大地表面の上又は下の対象を検出するための大地貫入レーダ
    ーシステムに於いて、該大地表面に第１のフットプリントを有する少なくとも１
    つの送信アンテナと、該大地表面に第２のフットプリントを有する少なくとも１
    つの受信アンテナと、そして該少なくとも１つの送信アンテナ及び該少なくとも
    １つの受信アンテナに接続された処理手段とを具備しており、 該第１（１４）及び第２（１６）のフットプリントは異なる寸法を有することを
    特徴とする大地表面の上又は下の対象を検出するための大地貫入レーダーシステ
    ム。
  2. 【請求項２】 請求項１の大地貫入レーダーシステムに於いて、該第２フッ
    トプリント（１６）は該第１フットプリント（１４）により囲まれることを特徴
    とする大地貫入レーダーシステム。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２の大地貫入レーダーシステムに於いて、該少
    なくとも１つの送信アンテナ（１３）は遠方界アンテナとして動作するよう配置
    されそして該少なくとも１つの受信アンテナ（１５）は近傍界アンテナとして動
    作するよう配置されることを特徴とする大地貫入レーダーシステム。
  4. 【請求項４】 請求項１，２又は３の大地貫入レーダーシステムに於いて、
    該少なくとも１つの送信アンテナ（１３）と該処理手段（１１，１２）は減少し
    たリンギング特性を有するパルス形状を提供するよう配置されていることを特徴
    とする大地貫入レーダーシステム。
  5. 【請求項５】 該請求項１から４の１つの大地貫入レーダーシステムに於い
    て、該少なくとも１つの送信アンテナ（１３）はテーイーエムホーンアンテナで
    あることを特徴とする大地貫入レーダーシステム。
  6. 【請求項６】 該請求項１から５の１つの大地貫入レーダーシステムに於い
    て、該少なくとも１つの送信アンテナ（１３）は大地表面（１８）に向かって向
    けられたアールエフエネルギーの単サイクルパルスを作ることを特徴とする大地
    貫入レーダーシステム。
  7. 【請求項７】 請求項４，５又は６の大地貫入レーダーシステムに於いて、
    該少なくとも１つの送信アンテナ（１３）は第１端部でコネクター（２０）に取
    り付けられた第１及び第２側壁（２１，２２）を備えており、該第１及び第２側
    壁（２１，２２）は相互に対し予め決められた角度（α）になっており、該第１
    及び第２側壁（２１，２２）は各々予め決められた長さと予め決められた幅とを
    有する複数の部分（２４，２５，２６）を有しており、該複数の部分（２４，２
    ５，２６）の少なくとも１つの該予め決められた幅は該第１及び第２側壁（２１
    ，２２）の第１端部に最も近い該側から該第１及び第２側壁（２１，２２）の第
    ２端部に最も近い該側の方へテーパを付けられていることを特徴とする大地貫入
    レーダーシステム。
  8. 【請求項８】 前記請求項の１つの大地貫入レーダーシステムに於いて、該
    少なくとも１つの受信アンテナ（１５）は低い感度を有することを特徴とする大
    地貫入レーダーシステム。
  9. 【請求項９】 請求項８の大地貫入レーダーシステムに於いて、該少なくと
    も１つの受信アンテナ（１５）は次の種類、すなわち導波管開口アンテナ；小ル
    ープアンテナ；単ダイポールアンテナ；λ／１０−アンテナ、の１つであること
    を特徴とする大地貫入レーダーシステム。
  10. 【請求項１０】 前記請求項の１つの大地貫入レーダーシステムに於いて、
    該少なくとも１つの受信アンテナ（１５）は該送信アンテナフットプリント（１
    ４）より小さい追加的受信アンテナフットプリント（２０）を有する追加的受信
    アンテナ（１９）を備えることを特徴とする大地貫入レーダーシステム。
  11. 【請求項１１】 前記請求項の１つの大地貫入レーダーシステムに於いて、
    該少なくとも１つの受信アンテナ（１５）は受信アンテナのアレー（２１）を備
    えることを特徴とする大地貫入レーダーシステム。
  12. 【請求項１２】 前記請求項の１つの大地貫入レーダーシステムに於いて、
    該少なくとも１つの送信アンテナ（１３）及び該少なくとも１つの受信アンテナ
    （１５）は移動プラットフオームに取り付けられていることを特徴とする大地貫
    入レーダーシステム。
  13. 【請求項１３】 大地表面の上又は下の対象を検出するための方法に於いて
    、広帯域アールエフ信号を用いて該大地表面を照射する過程を具備しており、該
    広帯域アールエフ信号は第１のフットプリントを有する送信アンテナにより送信
    されており、該対象により反射された広帯域アールエフ信号は第２のフットプリ
    ント（１６）を有する少なくとも１つの受信アンテナ（１５）によりプローブさ
    れ、該第１（１４）及び第２（１６）のフットプリントは異なる寸法を有するこ
    とを特徴とする大地表面の上又は下の対象を検出するための方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１３の方法に於いて、該送信アンテナ（１３）は実
    質的に遠方界モードで動作させられつつありそして該少なくとも１つの受信アン
    テナ（１５）は実質的に近傍界モードで動作させられていることを特徴とする方
    法。
  15. 【請求項１５】 請求項１３又は１４の方法に於いて、該反射される広帯域
    アールエフ信号は受信アンテナの線形アレー（２１）によりプローブされること
    を特徴とする方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１３，１４又は１５の方法に於いて、該広帯域アー
    ルエフ信号は実質的には、減少したリンギング特性を有するパルス形状として送
    信されることを特徴とする方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１６の方法に於いて、該広帯域アールエフ信号は実
    質的には、アールエフエネルギーの単サイクルとして送信されることを特徴とす
    る方法。
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