JP2018100944A - Chirp type multi-ground radar system - Google Patents
Chirp type multi-ground radar system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018100944A JP2018100944A JP2016248390A JP2016248390A JP2018100944A JP 2018100944 A JP2018100944 A JP 2018100944A JP 2016248390 A JP2016248390 A JP 2016248390A JP 2016248390 A JP2016248390 A JP 2016248390A JP 2018100944 A JP2018100944 A JP 2018100944A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- radar
- chirped
- ground
- radar system
- antenna
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
この発明は地中レーダシステムに関する。特に、高分解能で探査深度の深い地中レーダシステムに関する。 The present invention relates to a ground penetrating radar system. In particular, the present invention relates to a ground penetrating radar system having a high resolution and a deep search depth.
過去に作られた道路で地下に空洞が発生して陥没等の事故が発生することがある。地下に発生する空洞のうち、将来、事故につながる見込みある空洞を未然に発見する手法として、マイクロ波帯の電磁波を用いた地中レーダ方式によるものが知られている。代表的な方式としては、パルス方式、FMCW方式、連続波方式、チャープ方式、符号化方式などがあり、それぞれ探査能力において、特徴を持っている。 In the past, a road may have a cavity in the basement, resulting in an accident such as a depression. Among the cavities generated in the basement, a method using a ground penetrating radar system using electromagnetic waves in the microwave band is known as a technique for finding a cavity that may lead to an accident in the future. Typical methods include a pulse method, an FMCW method, a continuous wave method, a chirp method, an encoding method, and the like, each having a characteristic in exploration ability.
地中レーダ方式による探査の場合、人が手で押す地中レーダが使用されることがある。人が手で押す地中レーダで道路を探査する場合、一般の交通を一時的に遮断して探査を行う必要がある。 In the case of exploration by the ground penetrating radar system, a ground penetrating radar pushed by a hand may be used. When exploring roads with ground penetrating radars that are pushed by hand, it is necessary to temporarily block general traffic for exploration.
そこで、近年は、交通に支障のない車両で牽引された地中レーダシステムの探査手法が実施されている。 Therefore, in recent years, exploration techniques for ground penetrating radar systems pulled by vehicles that do not hinder traffic have been implemented.
地中レーダ方式による探査の手法や、これに採用されるレーダ装置、システムについても従来から種々の提案が行われている(特許文献1、2、非特許文献1)。
Various proposals have conventionally been made for the exploration technique using the ground penetrating radar system and the radar apparatus and system employed therein (
パルス方式の地中レーダで道路等を探査する場合、例えば、その道路の探査領域幅が仮に2.5mあるとすると、地中レーダに配備されているアンテナサイズは一般的に0.5m角のため、5側線を往復又は片道5回探査する必要がある。 When exploring roads and the like with a pulsed ground penetrating radar, for example, if the exploration area width of the road is 2.5 m, the antenna size installed in the ground penetrating radar is generally 0.5 m square. Therefore, it is necessary to search the 5-side line round-trip or 5 times one way.
従来の地中レーダは、一般的に手押し方式のため、1側線探査にも仮に距離100mあれば時速4Kmとして片道3分前後の時間が必要である。5側線では、往復で実施することを考慮するとしても最低でも30分弱の探査時間がかかる。そこで、パルス方式の地中レーダのアンテナを複数、道路横断方向に並べて牽引台車に搭載し、路面空洞探査を車両走行によって行っている。 Since conventional ground penetrating radar is generally a hand-held type, if a distance of 100 m is also used for one-sided line search, a time of about 3 minutes one way is required at a speed of 4 km / h. On the 5-side line, even if it is considered to carry out round trips, it takes at least 30 minutes of exploration time. Therefore, a plurality of pulse type ground penetrating antennas are arranged in the crossing direction of the road and mounted on the towing cart, and road surface exploration is performed by running the vehicle.
従来から採用されているパルス方式の地中レーダでは、一定の繰り返し周期において送信するパルスの幅が数ナノ秒のため、送信出力が微弱である。このため、探査能力においてその深度に限界がある。 In the conventional pulse-type ground penetrating radar, the transmission output is weak because the width of the pulse to be transmitted in a certain repetition period is several nanoseconds. This limits the depth of exploration capability.
ここで、パルス幅を広げて送信出力を増大させると、其の広げた分に相当する検出物標の分解能が悪くなる。 Here, if the pulse output is widened to increase the transmission output, the resolution of the detection target corresponding to the widened portion is deteriorated.
このため、パルス方式の地中レーダには、原理的に探査できる深度及び分解能に限界があった。 For this reason, the pulse type ground penetrating radar has a limit in depth and resolution that can be probed in principle.
検出物標の分解能を維持しつつ、探査深度の増大を図ることができる地中レーダシステムを提供する。 Provided is a ground penetrating radar system capable of increasing the exploration depth while maintaining the resolution of a detection target.
[1]
チャ−プ式地中レーダアンテナを備えている複数のレーダ装置で構成され、地中の反射信号を受信して探査を行うチャープ式マルチ地中レーダシステムであって、
個々の前記レーダ装置の前記チャ−プ式地中レーダアンテナからの送信用の個々の送信信号があらかじめ定められている所定の間隔ずつずれていると共に、
個々の前記レーダ装置が取得する受信信号が前記送信信号に同期してあらかじめ定められている所定の間隔ずつずれている
チャープ式マルチ地中レーダシステム。
[1]
A chirped multi-ground radar system comprising a plurality of radar devices equipped with a chirped ground penetrating radar antenna and receiving a reflected signal in the ground and performing a search,
Each transmission signal for transmission from the chirped underground radar antenna of each of the radar devices is shifted by a predetermined interval, and
A chirped multi-ground radar system in which reception signals acquired by individual radar devices are shifted by a predetermined interval in synchronization with the transmission signals.
[2]
チャープ波のパルス波をインパルスに変換パルス圧縮回路を受信回路が備えている[1]のチャープ式マルチ地中レーダシステム。
[2]
[1] The chirped multi-ground radar system according to [1], wherein the receiving circuit includes a pulse compression circuit that converts a chirped pulse wave into an impulse.
[3]
チャ−プ式地中レーダアンテナを備えている複数のレーダ装置で構成され、地中の反射信号を受信して探査を行うチャープ式マルチ地中レーダシステムであって、
送信信号出力が、常に、複数レーダの中の一つのアンテナでしか行われず、その際、地下からの反射信号の受信が残りの他のすべてのレーダのアンテナで行われ、
前記送信信号出力を行うアンテナが前記一つのアンテナから、あらかじめ定められている所定の間隔で、順次、前記残りの他のアンテナに切り替えられていくことで、前記複数のレーダ装置で、前記送信信号出力を行った他の全てのアンテナからの受信データを取得する
チャープ式マルチ地中レーダシステム。
[3]
A chirped multi-ground radar system comprising a plurality of radar devices equipped with a chirped ground penetrating radar antenna and receiving a reflected signal in the ground and performing a search,
The transmission signal output is always performed by only one antenna among the plurality of radars, and the reflected signal from the underground is received by the antennas of all other radars.
The transmission signals are output by the plurality of radar devices by sequentially switching the antenna that performs the transmission signal output from the one antenna to the remaining other antennas at predetermined intervals. A chirped multi-ground radar system that obtains received data from all other antennas that have output.
[4]
チャープ波のパルス波をインパルスに変換パルス圧縮回路を受信回路が備えている[3]のチャープ式マルチ地中レーダシステム。
[4]
[3] The chirped multi-ground radar system according to [3], wherein the receiving circuit includes a pulse compression circuit for converting a chirped pulse wave into an impulse.
この発明によれば、検出物標の分解能を維持しつつ、探査深度の増大を図ることができる地中レーダシステムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a ground penetrating radar system capable of increasing the search depth while maintaining the resolution of the detected target.
この実施形態では、検出物標の分解能を維持しつつ、探査深度の増大を図るべくチャープ方式の地中レーダを採用している。 In this embodiment, a chirped ground penetrating radar is employed to increase the exploration depth while maintaining the resolution of the detected target.
チャープレーダーではチャープ信号発生器で生成したチャープ信号を周波数変換、増幅してアンテナからパルス状の送信波を送信する。ターゲット(検出物標)、例えば、埋設物や、比誘電率又は導電率の異なる境界面などで反射した反射波をアンテナで受信し、周波数変換、増幅し、サンプリングしたレーダ受信データに基づいてターゲット(検出物標)、例えば、埋設物や、比誘電率又は導電率の異なる境界面などの探知を行う。 In the chirp radar, the chirp signal generated by the chirp signal generator is frequency-converted and amplified, and a pulsed transmission wave is transmitted from the antenna. Target (detected target), for example, a reflected wave reflected by an embedded object or a boundary surface with different relative permittivity or conductivity is received by an antenna, converted, amplified, and sampled based on sampled radar received data (Detected target), for example, a buried object or a boundary surface with different relative permittivity or conductivity is detected.
このようなチャープ方式の地中レーダの原理を説明すると次の通りである。 The principle of the chirped ground penetrating radar will be described as follows.
送信信号のチャープ波形は、図1に示す周波数制御波形に従って、図2に示すようにキャリヤ信号をFM変調した長いパルス波である。図1図示のように周波数は時間とともに直線的に変化する。 The chirp waveform of the transmission signal is a long pulse wave obtained by FM-modulating the carrier signal as shown in FIG. 2 according to the frequency control waveform shown in FIG. As shown in FIG. 1, the frequency changes linearly with time.
このようなチャープ波は、長い時間送信信号を送信するので高出力が得られ、探査深度を増加することが可能になる。 Since such a chirp wave transmits a transmission signal for a long time, a high output can be obtained and the exploration depth can be increased.
この実施形態では、このパルス波が、長いパルス波であることから、分解能を向上させるため、受信回路においてインパルスに変換する機構を採用している。 In this embodiment, since this pulse wave is a long pulse wave, a mechanism for converting it into an impulse in the receiving circuit is employed in order to improve the resolution.
本実施形態では、受信回路でインパルスに変換する機構をパルス圧縮回路と呼んでいる。 In the present embodiment, a mechanism for converting into an impulse in the receiving circuit is called a pulse compression circuit.
一例として、図3に示す周波数対遅延制御波形で制御される遅延回路を用いたパルス圧縮回路の構成を図5に示す。この圧縮回路に受信したチャープ信号を通すことにより、図4に示すパルス圧縮波形が得られる。 As an example, FIG. 5 shows a configuration of a pulse compression circuit using a delay circuit controlled by the frequency versus delay control waveform shown in FIG. By passing the received chirp signal through this compression circuit, the pulse compression waveform shown in FIG. 4 is obtained.
チャープ方式のパルス波が長いパルス波であることから、分解能を向上させるため、受信回路においてインパルスに変換するパルス圧縮の方式としては、図5図示の方式の他、SAWデバイスを利用する方式や、デジタル処理、図12に示す遅延相関回路でパルス圧縮を行う方式にすることもできる。 Since the chirped pulse wave is a long pulse wave, in order to improve the resolution, the pulse compression method for converting into an impulse in the receiving circuit includes a method using a SAW device in addition to the method shown in FIG. It is also possible to adopt a system in which pulse compression is performed by digital processing or the delay correlation circuit shown in FIG.
例えば、図13にタイミングの一例を示したように、受信回路においてチャープ波の長いパルス波をインパルスに変換するパルス圧縮に遅延相関器を使用することもできる。 For example, as shown in an example of timing in FIG. 13, a delay correlator may be used for pulse compression for converting a pulse wave having a long chirp wave into an impulse in the receiving circuit.
上述したいずれかの方式でチャープ信号を圧縮することで、高分解能で探査深度の深い地中レーダシステムを実現するものである。 By compressing the chirp signal by any of the methods described above, a ground penetrating radar system with a high resolution and a deep search depth is realized.
上述したいずれかの方式のパルス圧縮方式を用いることにより、従来技術のパルス式地中レーダと同等以上の狭いインパルスが得られる。そこで、検出物標、例えば、埋設物や、比誘電率又は導電率の異なる境界面などの分解能を維持することが可能になる。 By using any one of the pulse compression methods described above, a narrow impulse equivalent to or higher than that of the conventional pulsed underground radar can be obtained. Therefore, it is possible to maintain the resolution of a detection target, for example, an embedded object, or a boundary surface having different relative permittivity or conductivity.
これにより、従来のパルス式地中レーダに比較して、パルス幅を広くした分に相当する探査深度の増大を得ることができる。 Thereby, compared with the conventional pulse type ground penetrating radar, it is possible to obtain an increase in the exploration depth corresponding to the increased pulse width.
図6は、上述した原理に基づいて実現するチャープ式地中レーダの実施形態の一例を示すものである。 FIG. 6 shows an example of an embodiment of a chirped subsurface radar realized based on the above-described principle.
図7に、この実施形態に係るチャープ方式の地中レーダの一例としてそのブロック図を示す。 FIG. 7 is a block diagram showing an example of a chirped ground penetrating radar according to this embodiment.
ここでタイミング回路から入力したトリガーパルスに従い、チャープ発生回路で図2に示すチャープ波形を発生させ、送信回路、バラントランスを経て広帯域送信アンテナに給電する。 Here, in accordance with the trigger pulse input from the timing circuit, a chirp waveform shown in FIG. 2 is generated by the chirp generation circuit, and power is supplied to the broadband transmission antenna through the transmission circuit and the balun transformer.
地中に放射されたチャープ波は、埋設物や、比誘電率又は導電率の異なる境界面があるとそこで反射し、その反射波は、広帯域受信アンテナで受信される。 The chirp wave radiated into the ground is reflected when there is an embedded object or an interface having different relative permittivity or conductivity, and the reflected wave is received by the broadband receiving antenna.
この受信信号は、バラントランスを経てRF受信回路で増幅され、サンプルホールド回路で低周波信号波形に伸長される。 This received signal passes through a balun transformer, is amplified by an RF receiving circuit, and is expanded to a low frequency signal waveform by a sample and hold circuit.
一例としては、125nsの時間領域を1.25msの時間に1万倍伸長する。 As an example, the 125 ns time region is expanded 10,000 times to 1.25 ms.
この伸長の方法としては、タイミング回路から入力するサンプリングパルスが図8に示すようにトリガーパルスの周期Tに対して順次t=0.1nsだけずらして入力させ、受信信号のチャープ波形をサンプルホールドする方式を採用することができる。 As this expansion method, the sampling pulse input from the timing circuit is input by sequentially shifting by t = 0.1 ns with respect to the period T of the trigger pulse as shown in FIG. 8, and the chirp waveform of the received signal is sampled and held. A scheme can be adopted.
この動作によって高周波と相似波形の低周波チャープ信号が得られる。 By this operation, a low frequency chirp signal having a waveform similar to the high frequency is obtained.
この低周波チャープ信号を可変利得回路から、上記で説明したパルス圧縮回路へ入力し、図4に示すパルス信号を得る。 This low frequency chirp signal is input from the variable gain circuit to the pulse compression circuit described above to obtain the pulse signal shown in FIG.
これをレーダシステムの受信信号として取り扱うことで、深深度探査で高分解能の地中レーダシステムが実現できる。 By treating this as a received signal of the radar system, a high-resolution underground radar system can be realized by deep exploration.
この実施形態では、長い時間送信信号を送信するので高出力が得られ、探査深度を増加することが可能になるチャープ波が長いパルス波であることから、受信回路においてインパルスに変換するパルス圧縮回路を採用することで分解能向上を実現している。 In this embodiment, since the transmission signal is transmitted for a long time, a high output can be obtained and the chirp wave that can increase the exploration depth is a long pulse wave. The resolution is improved by adopting.
そして、この実施形態では、このようにしたチャープ方式の地中レーダを採用して地中レーダのアンテナを複数、道路横断方向に並べて牽引台車に搭載し、路面空洞探査を車両走行にて可能にするシステムを構築した。 In this embodiment, the chirped ground penetrating radar as described above is employed, and a plurality of ground penetrating antennas are arranged in the crossing direction of the road and mounted on the towing cart, thereby enabling road surface cavity exploration by vehicle travel. A system was built.
ここで、通常のチャープ方式の地中レーダは、連続性のある信号を長時間使用するため、チャープ信号波形をパルス波形に変換する際にタイムサイドローブが長く尾を引く。これは、受信信号の微弱信号に妨害を与え、探査能力を低下させる。 Here, since a normal chirped ground penetrating radar uses a continuous signal for a long time, the time side lobe has a long tail when the chirp signal waveform is converted into a pulse waveform. This interferes with the weak signal of the received signal and lowers the search capability.
そこで、本実施形態では、地表面からの反射波とターゲット(検出物標)、例えば、埋設物や、比誘電率又は導電率の異なる境界面などからの反射波が極力重ならない、時間的に短いチャープ信号数十ナノセックの時間幅を用いることによって微弱信号の検出向上を計り、深深度探査能力向上が期待できる短チャープ方式地中レーダを採用した。 Therefore, in the present embodiment, the reflected wave from the ground surface and the target (detected target), for example, the reflected wave from the buried object or the boundary surface with different relative permittivity or conductivity are not overlapped as much as possible. A short chirp type ground penetrating radar that can improve the detection of weak signals by using a short chirp signal of several tens of nanoseconds is adopted.
この実施形態では、この方式を基本とした短チャープレーダを複数台使用し、短時間に必要な地中情報を得ることを可能にした。 In this embodiment, a plurality of short chirp radars based on this method are used, and the underground information necessary for a short time can be obtained.
ここで複数のレーダシステムを同一場所にて同時使用すると、隣同士のアンテナで受信信号に干渉が発生する。この干渉によって、探査性能が低下するため、干渉を除かなければ、複数のレーダシステムを使って同時に複数の探査データ受信信号を得た利点が発揮されない。 Here, when a plurality of radar systems are used at the same place at the same time, interference occurs in the received signal between adjacent antennas. This interference lowers the search performance, so that unless the interference is removed, the advantage of obtaining a plurality of search data reception signals simultaneously using a plurality of radar systems is not exhibited.
複数のレーダシステムを同一場所にて同時使用すると、隣同士のアンテナで受信信号に干渉が発生する。この実施形態ではこの干渉を除くことを可能にしている。 When a plurality of radar systems are used simultaneously at the same location, interference occurs in the received signal between adjacent antennas. This embodiment makes it possible to eliminate this interference.
例えば、複数のレーダシステムを同一場所にて同時使用しても、隣同士のアンテナで受信信号に干渉が発生しないようにするため、それぞれのレーダが送受信する時間帯を管理する方式を採用している。 For example, even if multiple radar systems are used at the same place at the same time, a system that manages the time zone transmitted and received by each radar is used to prevent interference between the received signals at adjacent antennas. Yes.
これにより、複数のレーダシステムを同一場所にて同時使用しても、隣同士のアンテナで受信信号に干渉が発生することなしに、レーダが動作し、高分解能の地中反射信号が得られるようにした。 As a result, even when multiple radar systems are used simultaneously at the same location, the radar operates without interference between adjacent antennas, and a high-resolution ground reflection signal can be obtained. I made it.
この実施形態では、複数配備されるレーダにおけるそれぞれのレーダが送受信する時間帯(タイミング)を管理する方式として次のものを採用し、これによって、チャープ式マルチ地中レーダシステムを実現している。 In this embodiment, the following is adopted as a method for managing the time zone (timing) transmitted and received by each radar in a plurality of deployed radars, thereby realizing a chirped multi-ground radar system.
この実施形態では、以下で説明する、全レーダ同時同期管理方式あるいは、順次送信アンテナ切り替えによる全受信アンテナ動作方式を採用することでこの問題を解決している。 In this embodiment, this problem is solved by adopting an all-radar simultaneous synchronization management method described below or an all-receiving antenna operation method by sequentially transmitting antenna switching.
全レーダ同時同期管理方式
複数使用される全てのレーダの動作するタイミングを管理する方式である。
All-radar simultaneous synchronization management method This is a method for managing the operation timing of all the radars used in plurality.
チャ−プ式地中レーダアンテナを複数使用して地中の反射信号を受信するシステムで、受信信号同志の干渉を避けるため、個々のレーダ装置の信号時間を所定の短い時間ずらして送信する、例えば、125nsごとにずらして送信し、同時に受信回路のサンプリングトリガーの位置も前記のように送信信号の時間をずらす送信トリガーに従ってずらす方式からなる、複数レーダで構成されたチャープレーダシステムである。 In a system that receives a reflected signal in the ground by using a plurality of chirped underground radar antennas, in order to avoid interference between the received signals, the signal time of each radar device is shifted by a predetermined short time and transmitted. For example, it is a chirp radar system composed of a plurality of radars, wherein transmission is performed at intervals of 125 ns, and at the same time the sampling trigger position of the reception circuit is shifted according to the transmission trigger for shifting the time of the transmission signal as described above.
チャープ式マルチ地中レーダシステムを構成する複数レーダにおける各レーダが全くの同一タイミングで動作することがないように、例えば、所定のマルチレーダトリガーパルス制御波形によるタイミング制御で、個々のレーダ装置の信号時間を所定の短い時間、例えば、それぞれ125nsずつずらせて動作させる。この送信タイミングに同期させて、受信回路のサンプリングパルスも各レーダ装置でそれぞれ所定の短い時間、例えば、125nsずつずらせて動作させる。これによって、受信信号もそれぞれの送信信号に同期して受信タイミングが所定の短い時間、例えば、125nsずつずれるようにする。 In order to prevent each radar in a plurality of radars constituting a chirped multi-ground radar system from operating at exactly the same timing, for example, signals of individual radar devices can be controlled by timing control using a predetermined multi-radar trigger pulse control waveform. The operation is performed by shifting the time by a predetermined short time, for example, 125 ns. In synchronization with this transmission timing, the sampling pulse of the receiving circuit is also shifted by a predetermined short time, for example, 125 ns in each radar device. As a result, the reception timing of the reception signal is shifted by a predetermined short time, for example, 125 ns in synchronization with each transmission signal.
このようにして、受信信号同志の干渉を避けることができる。 In this way, interference between received signals can be avoided.
この全レーダ同時同期管理方式の場合、各レーダ装置の動作時間は、所定の短い時間ずつ、例えば、125nsずつずれているのでそれぞれのレーダの受信信号が干渉することは、回避される。 In the case of this all-radar simultaneous synchronization management method, the operating time of each radar device is shifted by a predetermined short time, for example, by 125 ns, so that interference of the received signals of each radar is avoided.
この方式を採用することで、複数のレーダを接近させて同一場所で動作させても、干渉することなく、チャープ式地中レーダの高探知能力を得ることができる。 By adopting this method, even if a plurality of radars are brought close to each other and operated in the same place, the high detection capability of the chirped subsurface radar can be obtained without interference.
順次送信アンテナ切り替えによる全受信アンテナ動作方式
チャ−プ式地中レーダアンテナを複数使用して地中の反射信号を受信するシステムで、受信信号同志の干渉を避けるため、送信信号を常に一つのアンテナで行い、それに対する地下からの反射信号を他のすべてのアンテナで受信し、送信信号を出力するアンテナを順次切り替え、それに応じて受信信号は常に他のすべての受信アンテナで受信する、複数レーダで構成されたチャープレーダシステムである。
All-receiver antenna operation method by sequentially switching transmit antennas In a system that uses multiple chirped ground penetrating radar antennas to receive reflected signals in the ground, the transmit signal is always sent to one antenna in order to avoid interference between the received signals. In the multiple radar system, the reflected signal from the basement is received by all other antennas, and the antenna that outputs the transmission signal is sequentially switched, and the received signal is always received by all other receiving antennas accordingly. This is a chirp radar system configured.
チャープ式マルチ地中レーダシステムを構成する複数レーダの中で、常に一つのアンテナでしか送信が行われないようにし、その時、残りの他のすべてのレーダは前記一つのアンテナで行われた送信信号に対する地下からの反射信号を受信するようにし、前記前記一つのアンテナが送信を行う時間を所定の短時間、例えば、1.25msにし、その短い時間間隔、例えば、1.25ms間隔(1250回サンプリング)で、前記の送信を行うレーダを前記一のレーダから残りの他のいずれかのレーダへ順次変えていく。順次これを繰り返すことで、複数のレーダ装置で、全ての受信データが得られる。 In a plurality of radars constituting the chirped multi-ground radar system, transmission is always performed by only one antenna, and at that time, all other remaining radars transmit signals transmitted by the one antenna. The time when the one antenna transmits is set to a predetermined short time, for example, 1.25 ms, and the short time interval, for example, 1.25 ms (1250 samplings). Then, the radar that performs the transmission is sequentially changed from the one radar to any of the remaining radars. By sequentially repeating this, all received data can be obtained by a plurality of radar devices.
これによって、地中レーダを複数配列して地中探査をする際に発生する干渉を防ぐことができる。 As a result, it is possible to prevent interference generated when a plurality of ground penetrating radars are arranged to perform underground exploration.
この順次送信アンテナ切り替えによる全受信アンテナ動作方式の場合、一つのレーダが送信しているとき、全ての他のレーダが受信信号を受信しているが、送信信号は一つのレーダからしか送信されていないので、受信信号が干渉することは発生しない。 In the case of this all-reception antenna operation method by sequential transmission antenna switching, when one radar is transmitting, all other radars receive the received signal, but the transmission signal is transmitted from only one radar. Therefore, the received signal does not interfere.
この方式を採用することで、複数のレーダを接近させて同一場所で動作させても、干渉することなく、チャープ式地中レーダの高探知能力を得ることができる。 By adopting this method, even if a plurality of radars are brought close to each other and operated in the same place, the high detection capability of the chirped subsurface radar can be obtained without interference.
複合方式
上述した全レーダ同時同期管理方式と、順次送信アンテナ切り替えによる全受信アンテナ動作方式とを組み合わせ、任意の複数のレーダ装置で送受信すると同時に送信を停止しているレーダ装置の受信回路を動作させる、複数レーダで構成されたチャープレーダシステムである。
Combined method Combines the above-mentioned all-radar simultaneous synchronization management method and the all-receiver antenna operation method by sequentially switching transmission antennas, and operates the receiving circuit of the radar device that stops transmission at the same time as transmitting and receiving with any plurality of radar devices A chirp radar system composed of a plurality of radars.
このようにしても複数のレーダを接近させて同一場所で動作させても、干渉することなく、チャープ式地中レーダの高探知能力を得ることができる。 In this way, even if a plurality of radars are brought close to each other and operated in the same place, the high detection capability of the chirped subsurface radar can be obtained without interference.
上述したように、本発明は地中レーダ装置に関する。チャープ式マルチ地中レーダシステムで、最小探知距離及び分解能の劣化を伴うことなく、送信電力の増大を伴うチャープ式地中レーダである。 As described above, the present invention relates to a ground penetrating radar apparatus. This is a chirped subsurface radar system, which is a chirped subsurface radar system with an increase in transmission power without degradation of minimum detection distance and resolution.
最大探知距離の拡大及び距離分解能の向上を可能としたパルス圧縮レーダ回路を使用して、複数の受信データを同時に受信できる地中レーダシステムである。 This is a ground penetrating radar system that can simultaneously receive a plurality of received data by using a pulse compression radar circuit that enables the maximum detection distance to be expanded and the distance resolution to be improved.
本発明では、チャープ方式を使用し、複数レーダを使用したマルチレーダシステムを採用している。すなわち、チャープ方式の地中レーダを複数、同一場所で使用可能にしたマルチレーダシステムを採用している。 In the present invention, a multi-radar system using a chirp method and using a plurality of radars is employed. That is, a multi-radar system in which a plurality of chirped ground penetrating radars can be used at the same place is employed.
図9に本発明の実施形態に係るチャープ式マルチ地中レーダシステムの一例を示す。 FIG. 9 shows an example of a chirped multi-ground radar system according to an embodiment of the present invention.
この場合のアンテナ配列の一例を図11に示した。 An example of the antenna arrangement in this case is shown in FIG.
図11図示の実施例では、地中レーダ装置を8セット搭載できる車両で牽引可能な台車としている。ここでは、道路の内部を詳細把握するべく、小型レーダを7台、より深い深度を探査するため、中型レーダ1台を図11図示のように配列した。 In the embodiment shown in FIG. 11, a cart that can be pulled by a vehicle that can mount eight sets of ground penetrating radar devices is used. Here, in order to grasp in detail the inside of the road, seven small radars and one medium radar are arranged as shown in FIG. 11 in order to search a deeper depth.
このとき、7台の小型レーダのアンテナは、図11に示す配置から、探査が道路幅2.5mの範囲に入るよう道路幅方向にスライドさせて2m〜2.5mの任意の幅を探査できるようにしている。 At this time, from the arrangement shown in FIG. 11, the antennas of the seven small radars can be slid in the road width direction so that the exploration enters the range of the road width of 2.5 m, and can search for any width of 2 m to 2.5 m. I am doing so.
この実施例では、全レーダの動作するタイミングを管理する全レーダ同時同期管理方式を採用した。 In this embodiment, an all-radar simultaneous synchronization management system that manages the timings at which all radars operate is employed.
図10に示すマルチレーダトリガーパルス制御波形のタイミング制御にもとずいて各レーダ全くの同一タイミングでは動作しないようにそれぞれ125nsずつずらせて動作させた。 Based on the timing control of the multi-radar trigger pulse control waveform shown in FIG. 10, each radar was operated by shifting by 125 ns so as not to operate at the same timing.
この送信タイミングに同期して図8に示すサンプリングパルスも各レーダ装置でそれぞれ125nsずつずらせて動作させた。 In synchronization with this transmission timing, the sampling pulse shown in FIG. 8 is also operated by shifting each of the radar devices by 125 ns.
この操作によって受信信号もそれぞれの送信信号に同期して受信タイミングが125nsずつずれるようにしたものである。 With this operation, the reception signal is also shifted by 125 ns in synchronization with each transmission signal.
これによって、図11図示のように複数のアンテナを配置した時に、近傍のアンテナ同士で干渉しあい、不要信号が発生して本来の探査能力を低下させてしまう問題を解決している。 This solves the problem that when a plurality of antennas are arranged as shown in FIG. 11, the neighboring antennas interfere with each other, and unnecessary signals are generated to reduce the original search capability.
実施例1と同様に、地中レーダ装置を8セット搭載できる車両で牽引可能な台車としている。ここでは、道路の内部を詳細把握するべく、小型レーダを7台、より深い深度を探査するため、中型レーダ1台を図11図示のように配列した。 Similar to the first embodiment, the cart can be pulled by a vehicle on which eight sets of ground penetrating radar devices can be mounted. Here, in order to grasp in detail the inside of the road, seven small radars and one medium radar are arranged as shown in FIG. 11 in order to search a deeper depth.
このとき、7台の小型レーダのアンテナは、図11に示す配置から、探査が道路幅2.5mの範囲に入るよう道路幅方向にスライドさせて2m〜2.5mの任意の幅を探査できるようにしている。 At this time, from the arrangement shown in FIG. 11, the antennas of the seven small radars can be slid in the road width direction so that the exploration enters the range of the road width of 2.5 m, and can search for any width of 2 m to 2.5 m. I am doing so.
この実施例では、順次送信アンテナ切り替えによる全受信アンテナ動作方式を採用した。 In this embodiment, an all-receiver antenna operation system by sequentially switching transmit antennas is adopted.
図14に示す形態で送信レーダを1.25ms間隔(1250回サンプリング)で順次変えた。 In the form shown in FIG. 14, the transmission radar was sequentially changed at intervals of 1.25 ms (1250 samplings).
図14では、小型レーダ1の送信アンテナだけが送信し、他の小型レーダは、全て受信機能だけが動作している。図15では、小型レーダ2の送信アンテナだけが送信し、他のレーダは、全て受信機能だけが動作している。
In FIG. 14, only the transmission antenna of the
1.25ms間隔で順次これを繰り返すことによって、複数のレーダ装置で、全ての受信データを得ることができる。 By sequentially repeating this at intervals of 1.25 ms, it is possible to obtain all received data with a plurality of radar devices.
これによって、地中レーダを複数配列して地中探査をする際に発生する干渉を防ぐことができる。 As a result, it is possible to prevent interference generated when a plurality of ground penetrating radars are arranged to perform underground exploration.
以上、添付図面を参照して本発明の実施形態、実施例を説明したが、本発明はこれらに限られることなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々に変更可能である。 The embodiments and examples of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made within the technical scope grasped from the description of the claims. is there.
Claims (4)
個々の前記レーダ装置の前記チャ−プ式地中レーダアンテナからの送信用の個々の送信信号があらかじめ定められている所定の間隔ずつずれていると共に、
個々の前記レーダ装置が取得する受信信号が前記送信信号に同期してあらかじめ定められている所定の間隔ずつずれている
チャープ式マルチ地中レーダシステム。 A chirped multi-ground radar system comprising a plurality of radar devices equipped with a chirped ground penetrating radar antenna and receiving a reflected signal in the ground and performing a search,
Each transmission signal for transmission from the chirped underground radar antenna of each of the radar devices is shifted by a predetermined interval, and
A chirped multi-ground radar system in which reception signals acquired by individual radar devices are shifted by a predetermined interval in synchronization with the transmission signals.
送信信号出力が、常に、複数レーダの中の一つのアンテナでしか行われず、その際、地下からの反射信号の受信が残りの他のすべてのレーダのアンテナで行われ、
前記送信信号出力を行うアンテナが前記一つのアンテナから、あらかじめ定められている所定の間隔で、順次、前記残りの他のアンテナに切り替えられていくことで、前記複数のレーダ装置で、前記送信信号出力を行った他の全てのアンテナからの受信データを取得する
チャープ式マルチ地中レーダシステム。 A chirped multi-ground radar system comprising a plurality of radar devices equipped with a chirped ground penetrating radar antenna and receiving a reflected signal in the ground and performing a search,
The transmission signal output is always performed by only one antenna among the plurality of radars, and the reflected signal from the underground is received by the antennas of all other radars.
The transmission signals are output by the plurality of radar devices by sequentially switching the antenna that performs the transmission signal output from the one antenna to the remaining other antennas at predetermined intervals. A chirped multi-ground radar system that obtains received data from all other antennas that have output.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016248390A JP2018100944A (en) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Chirp type multi-ground radar system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016248390A JP2018100944A (en) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Chirp type multi-ground radar system |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019174458A Division JP2020003506A (en) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Chirp type multi-ground radar system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018100944A true JP2018100944A (en) | 2018-06-28 |
Family
ID=62714274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016248390A Pending JP2018100944A (en) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Chirp type multi-ground radar system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018100944A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113253273A (en) * | 2021-04-30 | 2021-08-13 | 东风汽车集团股份有限公司 | Detection method and detection system for long-distance vehicle |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08201529A (en) * | 1995-01-23 | 1996-08-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Forward monitoring apparatus of shield machine |
JPH08220249A (en) * | 1995-02-13 | 1996-08-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Underground radar device for monitoring soil |
JPH08278371A (en) * | 1995-04-03 | 1996-10-22 | Koden Electron Co Ltd | Underground radar device for soil quality monitoring at shield excavation |
JPH0926480A (en) * | 1995-07-12 | 1997-01-28 | Furuno Electric Co Ltd | Stratum surveyor |
JPH11125673A (en) * | 1997-10-21 | 1999-05-11 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device |
JP2004286461A (en) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Fujitsu Ltd | Underground detection method and system |
JP2007085965A (en) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Fuji Heavy Ind Ltd | Positional information detection system |
JP2011033498A (en) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Fujitsu Ten Ltd | Radar device |
WO2014178131A1 (en) * | 2013-05-01 | 2014-11-06 | 古河電気工業株式会社 | Radar system |
US20160306039A1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Vaisala, Inc. | Pulse doppler radar range & velocity measurements |
-
2016
- 2016-12-21 JP JP2016248390A patent/JP2018100944A/en active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08201529A (en) * | 1995-01-23 | 1996-08-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Forward monitoring apparatus of shield machine |
JPH08220249A (en) * | 1995-02-13 | 1996-08-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Underground radar device for monitoring soil |
JPH08278371A (en) * | 1995-04-03 | 1996-10-22 | Koden Electron Co Ltd | Underground radar device for soil quality monitoring at shield excavation |
JPH0926480A (en) * | 1995-07-12 | 1997-01-28 | Furuno Electric Co Ltd | Stratum surveyor |
JPH11125673A (en) * | 1997-10-21 | 1999-05-11 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device |
JP2004286461A (en) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Fujitsu Ltd | Underground detection method and system |
JP2007085965A (en) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Fuji Heavy Ind Ltd | Positional information detection system |
JP2011033498A (en) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Fujitsu Ten Ltd | Radar device |
WO2014178131A1 (en) * | 2013-05-01 | 2014-11-06 | 古河電気工業株式会社 | Radar system |
US20160306039A1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Vaisala, Inc. | Pulse doppler radar range & velocity measurements |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113253273A (en) * | 2021-04-30 | 2021-08-13 | 东风汽车集团股份有限公司 | Detection method and detection system for long-distance vehicle |
CN113253273B (en) * | 2021-04-30 | 2024-02-20 | 岚图汽车科技有限公司 | Detection method and detection system for remote vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8035551B1 (en) | Noise correlation radar devices and methods for detecting targets with noise correlation radar | |
JP6696968B2 (en) | FMCW radar with phase encoded data channel | |
Sun et al. | Analysis and comparison of MIMO radar waveforms | |
CN101248367B (en) | Radar device and inter-radar site adjustment method | |
CN106597405B (en) | A kind of ionospheric probing method and system based on multi-carrier signal form | |
CN102998656B (en) | Frequency step based broadband distribution type radar time synchronizing method | |
CN103608694A (en) | Analog baseband circuit for terahertz phased array system | |
WO2018147786A1 (en) | Short range radar cohabitation | |
Cui et al. | Dual-use unimodular sequence design via frequency nulling modulation | |
RU2615996C1 (en) | Super-wide band radar with active multi-frequency antenna array | |
JP2007033287A (en) | Pulse wave radar equipment | |
JP2018100944A (en) | Chirp type multi-ground radar system | |
JP2020003506A (en) | Chirp type multi-ground radar system | |
CA3073753A1 (en) | Randomized phase and amplitude radar codes for space object tracking | |
Kurosawa et al. | Proposal of multiple access FMCW radar for inter‐radar interference avoidance<? show [AQ ID= Q1]?> | |
JP2016151552A (en) | Signal generator, method, radar system, and program | |
Li | Waveform synthesis for mimo joint communications and sensing with clutters-part i: Space-time-frequency filtering | |
JP2009250952A (en) | Radar system | |
CN107831476B (en) | Device and method for reducing sampling rate of radar signal | |
Saad et al. | An efficient FPGA‐based implementation of UWB radar system for through‐wall imaging | |
KR101634455B1 (en) | Radar using linear frequency modulation signal and noise signal, and method for controlling the same | |
ITRM20130290A1 (en) | CONSISTENT RADAR | |
RU2539334C1 (en) | System for electronic jamming of radio communication system | |
Utsi | Design of a GPR for deep investigations | |
Li et al. | A two-dimensional phase coding for range ambiguity suppression |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181101 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20181101 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20181213 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181225 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20190221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190423 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190625 |