JP2019100793A - Underground radar apparatus and method for manufacturing underground radar apparatus - Google Patents

Underground radar apparatus and method for manufacturing underground radar apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2019100793A
JP2019100793A JP2017230073A JP2017230073A JP2019100793A JP 2019100793 A JP2019100793 A JP 2019100793A JP 2017230073 A JP2017230073 A JP 2017230073A JP 2017230073 A JP2017230073 A JP 2017230073A JP 2019100793 A JP2019100793 A JP 2019100793A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
unit
filter
reception
waveform
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.)
Granted
Application number
JP2017230073A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7012521B2 (en
Inventor
敦夫 千賀
Atsuo Chiga
敦夫 千賀
智久 小川
Tomohisa Ogawa
智久 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Signal Co Ltd
Original Assignee
Nippon Signal Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Signal Co Ltd filed Critical Nippon Signal Co Ltd
Priority to JP2017230073A priority Critical patent/JP7012521B2/en
Publication of JP2019100793A publication Critical patent/JP2019100793A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7012521B2 publication Critical patent/JP7012521B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

To provide an underground radar apparatus capable of reducing unnecessary components such as side lobes and ringing quickly with a simple structure and a method for manufacturing the underground radar apparatus.SOLUTION: Formation of a compensation filter 18 based on a signal characteristic of a reference signal SS passing through a reference propagation path RP which is a known path from the transmission unit 20 side to the reception unit 30 side can reflect characteristics inherent in the apparatus in which the respective units are assembled. To quickly and surely remove unnecessary components such as side lobes and ringing included in an actual reception signal S2 received by a reception part 30 perform a signal compensation quickly and surely by preparing a compensation filter 18 having such characteristics in advance and using it in actual operation for searching.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電波を利用して信号を送受信する地中レーダー装置に関し、信号の送受信に際して生じる不要成分を低減する地中レーダー装置及び地中レーダー装置の製造方法に関する。   The present invention relates to an underground radar apparatus that transmits and receives signals using radio waves, and relates to an underground radar apparatus and a method of manufacturing the underground radar apparatus that reduce unnecessary components generated when transmitting and receiving signals.

例えば、不要成分を除去するために、信号の周波数特性を調整する方法や、複数の周波数特性の信号を用いてその受信信号を平均化する方法などが知られている(特許文献1、2参照)。   For example, in order to remove unnecessary components, a method of adjusting the frequency characteristic of a signal, a method of averaging received signals using signals of a plurality of frequency characteristics, and the like are known (see Patent Documents 1 and 2). ).

しかしながら、特許文献1、2に開示の技術では、信号の生成方法による実現性に制限が生じたり、十分な低減効果を得るために探査に時間を要したりする可能性がある。   However, in the techniques disclosed in Patent Literatures 1 and 2, there is a possibility that the feasibility due to the signal generation method may be limited, or the search may take time to obtain a sufficient reduction effect.

特開2016−90298号公報JP, 2016-90298, A 特開2016−90297号公報JP, 2016-90297, A

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で迅速に、サイドローブやリンギングといった不要成分を低減できる地中レーダー装置及び地中レーダー装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described points, and an object thereof is to provide an underground radar apparatus and a method of manufacturing the underground radar apparatus which can reduce unnecessary components such as side lobes and ringing quickly with a simple configuration. I assume.

上記目的を達成するため、本発明に係る地中レーダー装置は、探査用の送信信号を送信する送信部と、受信信号を受信する受信部と、受信部で受信した受信信号と参照信号とに基づき埋設物の検出のための信号処理を行う信号処理部とを備え、信号処理部は、送信部側から受信部側への基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき作成された補償用フィルターにより、受信部で受信した実際の受信信号について補償する。   In order to achieve the above object, a ground radar apparatus according to the present invention comprises a transmitting unit for transmitting a transmission signal for search, a receiving unit for receiving a received signal, and a received signal and a reference signal received by the receiving unit. And a signal processing unit for performing signal processing for detection of the buried object, and the signal processing unit is for compensation made based on the signal characteristics of the reference signal passing through the reference propagation path from the transmitting unit side to the receiving unit side. The filter compensates for the actual received signal received by the receiver.

上記地中レーダー装置では、補償用フィルターを、送信部側から受信部側への基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき作成していることで、補償用フィルターを、装置に固有の特性を反映したものにできる。このような特徴を有する補償用フィルターを予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部で受信した実際の受信信号に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、この場合、上記のような不要成分の除去あるいは補償を、補償用フィルターにより、受信信号の取得後に行っている、すなわち事後的な処理として行っている。したがって、装置の各部について高性能化を図ったり、高精度な調整を行ったりするといったことや、装置の各部について製造上の制限を設けるといったことを、必ずしも要しないため、簡易な構成とすることが可能になる。   In the ground radar apparatus described above, the compensation filter is created based on the signal characteristics of the reference signal that has passed through the reference propagation path from the transmitter to the receiver, so that the compensation filter has characteristics unique to the apparatus. Can be reflected. By preparing in advance a compensation filter having such characteristics and using it in actual operation for searching, removal of unnecessary components such as side lobes and ringing included in the actual reception signal received by the reception unit And reduction or compensation of the signal can be performed quickly and reliably. Further, in this case, the removal or compensation of the unnecessary components as described above is performed by the compensation filter after acquisition of the reception signal, that is, as post-processing. Therefore, it is not necessary to achieve high performance in each part of the device or to perform high-precision adjustment, or to set manufacturing limitations on each part of the device, so a simple configuration is required. Becomes possible.

本発明の具体的な側面では、補償用フィルターは、基準信号の信号特性と理論上の理想信号特性とを比較して作成される。この場合、比較した結果に基づくことで、装置に固有の特性を反映した補償を、受信部で受信した実際の受信信号に対して行うことができる。   In a specific aspect of the present invention, the compensating filter is created by comparing the signal characteristics of the reference signal with the theoretical ideal signal characteristics. In this case, based on the comparison result, the compensation reflecting the characteristic unique to the apparatus can be performed on the actual reception signal received by the reception unit.

本発明の別の側面では、補償用フィルターは、理論上の理想信号特性を示す理想波形のフーリエ変換と、基準信号についての基準波形のフーリエ変換との比に基づいて作成される。この場合、理想波形のフーリエ変換と基準波形のフーリエ変換との比に基づいて迅速かつ的確に、受信部で受信した実際の受信信号の補償を行うことができる。   In another aspect of the present invention, the compensating filter is created based on the ratio of the Fourier transform of an ideal waveform exhibiting theoretical ideal signal characteristics to the Fourier transform of a reference waveform for a reference signal. In this case, based on the ratio of the Fourier transform of the ideal waveform and the Fourier transform of the reference waveform, compensation of the actual reception signal received by the receiver can be performed quickly and properly.

本発明のさらに別の側面では、補償用フィルターは、送信部の端部と受信部の端部とを接続して構成された既知の十分に理想とみなせる伝搬経路を基準伝搬経路として作成される。この場合、基準伝搬経路を、上記既知の伝搬経路とすることで、補償用フィルターの作成において、装置に固有の特性以外の他の要因をより確実に排除できる。   In yet another aspect of the present invention, the compensation filter is created using the known sufficiently ideal propagation path configured by connecting the end of the transmission unit and the end of the reception unit as a reference propagation path. . In this case, by setting the reference propagation path as the above-described known propagation path, it is possible to more reliably eliminate other factors other than the characteristic unique to the device in the creation of the compensation filter.

本発明のさらに別の側面では、補償用フィルターの作成において、基準信号についての基準波形である相関信号波形に関してサイドローブ減衰包絡線に基づく適正判定がなされている。この場合、装置に固有の特性以外の他の要因の有無を確認できる。   In yet another aspect of the present invention, in making the compensation filter, the appropriate determination based on the side lobe attenuation envelope is made on the correlation signal waveform that is the reference waveform for the reference signal. In this case, it is possible to confirm the presence or absence of other factors other than the characteristic unique to the device.

本発明のさらに別の側面では、基準伝搬経路を構成して基準信号を取得し、取得した基準信号に基づき補償用フィルターを作成するフィルター作成モードと、通常の送受信動作を行う通常動作モードとを切り替えるモード切替え部を有する。この場合、モード切替えによって、例えば外部環境による変化があり得る、といった場合のように、必要に応じて都度、補償用フィルターを作成した上で、通常の送受信を行うことが可能になる、すなわち受信部で受信した実際の受信信号の補償を行って迅速かつ的確な探査ができる。   According to still another aspect of the present invention, there are provided a filter creation mode in which a reference propagation path is configured to acquire a reference signal, and a compensation filter is generated based on the acquired reference signal, and a normal operation mode in which normal transmission and reception operations are performed. It has a mode switching unit to switch. In this case, as in the case where, for example, there may be a change due to the external environment, the mode switching makes it possible to perform normal transmission and reception after creating the compensation filter as needed. It is possible to make a quick and accurate search by compensating for the actual reception signal received by the unit.

本発明のさらに別の側面では、補償用フィルターは、複数のフィルターから一のフィルターを選択可能となっている。この場合、目的に応じて最適なフィルターを準備できる。   In still another aspect of the present invention, the compensating filter is capable of selecting one of a plurality of filters. In this case, an optimal filter can be prepared according to the purpose.

本発明のさらに別の側面では、信号処理部は、補償用フィルターにより、装置各部の特性に基づいて発生するサイドローブ又はリンギングを除去する。この場合、装置に応じて適切にサイドローブ又はリンギングが除去された信号を抽出できる。   In still another aspect of the present invention, the signal processing unit removes side lobes or ringing that occurs based on the characteristics of each part of the device by the compensation filter. In this case, it is possible to appropriately extract the signal in which the side lobe or ringing has been removed depending on the device.

本発明のさらに別の側面では、送信部からの送信信号は、チャープ信号である。この場合、分解能を確保しつつ探索深度を深くでき、探査に際して、サイドローブの発生等を抑制できる。   In still another aspect of the present invention, the transmission signal from the transmission unit is a chirp signal. In this case, the search depth can be increased while securing the resolution, and the occurrence of side lobes can be suppressed during the search.

上記目的を達成するため、本発明に係る地中レーダー装置の製造方法は、探査用の送信信号を送信する送信部と、受信信号を受信する受信部と、受信部で受信した実際の受信信号について補償する補償用フィルターを有して受信部で受信した受信信号と参照信号とに基づき埋設物の検出のための信号処理を行う信号処理部と、を備える地中レーダー装置の製造方法であって、基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき補償用フィルターを作成する。   In order to achieve the above object, according to a method of manufacturing a ground radar apparatus according to the present invention, a transmitter configured to transmit a transmission signal for search, a receiver configured to receive a received signal, and an actual received signal received by the receiver And a signal processing unit for performing signal processing for detection of the buried object based on the received signal received by the receiving unit and the reference signal, and having a compensating filter for compensating for Then, a compensation filter is created based on the signal characteristics of the reference signal that has passed through the reference propagation path.

上記地中レーダー装置の製造方法では、製造した地中レーダー装置について、補償用フィルターを、送信部側から受信部側への基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき作成していることで、補償用フィルターを、装置に固有の特性を反映したものにできる。このような特徴を有する補償用フィルターを予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部で受信した実際の受信信号に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、この場合、上記のような不要成分の除去あるいは補償を、補償用フィルターにより、受信信号の取得後に行っている、すなわち事後的な処理として行っている。したがって、装置の各部について高性能化を図ったり、高精度な調整を行ったりするといったことや、装置の各部について製造上の制限を設けるといったことを、必ずしも要しないため、簡易な構成とすることが可能になる。したがって、本製造方法は、補償用フィルターの作成に関して、簡易かつ確実なものとなっている。   In the above ground radar apparatus manufacturing method, a compensation filter for the manufactured ground radar apparatus is created based on the signal characteristics of the reference signal passing through the reference propagation path from the transmitter side to the receiver side. , The compensation filter can be made to reflect the characteristics specific to the device. By preparing in advance a compensation filter having such characteristics and using it in actual operation for searching, removal of unnecessary components such as side lobes and ringing included in the actual reception signal received by the reception unit And reduction or compensation of the signal can be performed quickly and reliably. Further, in this case, the removal or compensation of the unnecessary components as described above is performed by the compensation filter after acquisition of the reception signal, that is, as post-processing. Therefore, it is not necessary to achieve high performance in each part of the device or to perform high-precision adjustment, or to set manufacturing limitations on each part of the device, so a simple configuration is required. Becomes possible. Therefore, the present manufacturing method is simple and reliable as to the preparation of the compensation filter.

第1実施形態に係る地中レーダー装置について説明するためのブロック図である。It is a block diagram for explaining a ground radar device concerning a 1st embodiment. (A)は、地中レーダー装置による探査の様子について概念的に示す側面図であり、(B)は、(A)の動作において検出される波形の様子を示すグラフである。(A) is a side view which shows notionally about the mode of the search by the underground radar apparatus, (B) is a graph which shows the mode of the waveform detected in operation | movement of (A). (A)は、地中に埋設物がある様子を示す概念図であり、(B)及び(C)は、(A)の状態において、理想的な探査が行われた場合の表示の様子を示す概念図であり、(D)は、(A)の状態において、現実の探査での表示の様子を示す概念図である。(A) is a conceptual diagram showing a state in which the buried object is in the ground, and (B) and (C) show a state of the display when the ideal exploration is performed in the state of (A). It is a conceptual diagram which shows, (D) is a conceptual diagram which shows the appearance of the display in the real search in the state of (A). 現実の場合と理論上の場合とでの信号波形についての様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the mode about the signal waveform in the real case and a theoretical case. 補償用フィルターでの処理内容について説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the processing content in the filter for compensation. 地中レーダー装置の製造方法の一例について説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating an example of the manufacturing method of the underground radar apparatus. 地中レーダー装置の製造工程における処理について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process in the manufacturing process of the underground radar apparatus. 第2実施形態に係る地中レーダー装置について説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the underground radar apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 地中レーダー装置の動作について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement of the underground radar apparatus. 第3実施形態に係る地中レーダー装置の製造工程における処理について説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the process in the manufacturing process of the underground radar apparatus which concerns on 3rd Embodiment. (A)〜(D)は、地中レーダー装置の製造工程における受信信号波形の適性判断についての一例を説明するための図である。(A)-(D) are figures for demonstrating an example about the aptitude determination of the received signal waveform in the manufacturing process of the underground radar apparatus. 地中レーダー装置の製造工程における処理について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process in the manufacturing process of the underground radar apparatus. 第4実施形態に係る地中レーダー装置について説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the underground radar apparatus which concerns on 4th Embodiment. (A)及び(B)は、複数の理論上の理想信号間での特性の違いについて説明するための図である。(A) and (B) is a figure for demonstrating the difference in the characteristic between several theoretical ideal signals. 地中レーダー装置の動作について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement of the underground radar apparatus.

〔第1実施形態〕
以下、図1等を参照して、第1実施形態に係る地中レーダー装置について一例を説明する。図1は、本実施形態に係る地中レーダー装置100の構成について説明するためのブロック図である。また、図2(A)は、地中レーダー装置100による探査の様子について概念的に示す側面図であり、図2(B)は、図2(A)に対応する図となっており、図2(A)の動作において位置(深さ)に応じて検出される波形の様子を示すグラフである。
First Embodiment
Hereinafter, an example of the ground penetrating radar device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 and the like. FIG. 1 is a block diagram for explaining the configuration of the underground radar device 100 according to the present embodiment. 2 (A) is a side view conceptually showing the state of exploration by the ground penetrating radar device 100, and FIG. 2 (B) is a view corresponding to FIG. 2 (A). It is a graph which shows the mode of the waveform detected according to a position (depth) in operation | movement of 2 (A).

図2(A)に示すように、地中レーダー装置100は、送信信号S1を地表STから地中SOに向けて送信し、自ら送信した送信信号S1が地中SOに埋設された埋設物である探査対象物OBで反射され、当該反射による反射成分を受信信号S2として受け、受け取った時間(時間な長さが深さに対応する)や強度の大きさ等によって、探査対象物OBの位置(深さ)を測定する。また、ここで、地中レーダー装置100での信号受信については、例えば図2(B)のようないわゆるAスコープ波形を取得することになる。つまり、図2(B)に一例を示す受信信号S2のパターンすなわち応答波のパターンに基づいて探査結果が示される。   As shown in FIG. 2A, the underground radar device 100 transmits the transmission signal S1 from the ground surface ST to the ground SO, and the transmission signal S1 transmitted by itself is a buried object embedded in the ground SO. The position of the object to be searched OB is reflected by a certain object to be searched OB and the reflected component due to the reflection is received as a received signal S2 and the received time (the length of time corresponds to the depth), the magnitude of intensity, etc. Measure (depth). Further, here, for signal reception in the ground penetrating radar device 100, a so-called A scope waveform as shown in FIG. 2B, for example, is acquired. That is, the search result is shown based on the pattern of the received signal S2 shown in FIG. 2B as an example, that is, the pattern of the response wave.

以下、図1等に戻って、上記のような探査を行うための地中レーダー装置100を構成する各要素について、より具体的に説明することで、地中レーダー装置100の機能や特性について説明する。   Hereinafter, referring back to FIG. 1 and the like, the functions and characteristics of the underground radar device 100 will be described by more specifically describing the elements constituting the underground radar device 100 for performing the above-described search. Do.

図1または図2(A)に示すように、本実施形態に係る地中レーダー装置100は、地中探査用のものであり、信号処理部10と、送信部20と、受信部30と、表示部40とを備える。   As shown in FIG. 1 or FIG. 2 (A), the underground radar apparatus 100 according to the present embodiment is for underground exploration, and includes a signal processor 10, a transmitter 20, and a receiver 30. And a display unit 40.

信号処理部10は、地中レーダー装置100の各種信号処理を行う主制御装置であり、送信制御部11と、送信用のチャープ信号発生部11aと、相関処理用のチャープ信号発生部11bと、増幅器12と、相関処理部15と、増幅器16と、A/D変換器17と、フィルター処理部である補償用フィルター18とを備える。   The signal processing unit 10 is a main control device that performs various signal processing of the ground penetrating radar device 100, and includes a transmission control unit 11, a transmission chirp signal generation unit 11a, and a correlation processing chirp signal generation unit 11b. An amplifier 12, a correlation processing unit 15, an amplifier 16, an A / D converter 17, and a compensation filter 18 which is a filter processing unit are provided.

送信部20は、信号処理部10からの指令に基づいて地中に向けて、探査用の送信信号S1を送信する(あるいは発信する)ための装置であり、増幅器21と、送信アンテナ22とを備える。   The transmission unit 20 is a device for transmitting (or transmitting) a transmission signal S1 for search toward the ground based on a command from the signal processing unit 10, and includes an amplifier 21 and a transmission antenna 22. Prepare.

受信部30は、送信部20から地中に向けて発信された送信信号S1の反射成分である応答波を含む受信信号S2を受信するための装置であり、受信アンテナ31と、増幅器32とを備える。   The receiving unit 30 is a device for receiving a reception signal S2 including a response wave which is a reflection component of the transmission signal S1 transmitted from the transmission unit 20 to the ground, and includes a receiving antenna 31 and an amplifier 32. Prepare.

表示部40は、信号処理部10での各種処理を経た受信信号に基づいて、探査結果の表示を行う。   The display unit 40 displays the search result based on the received signal that has undergone various processes in the signal processing unit 10.

以下、信号処理部10のうち、各種信号発生の各処理を担う部分についてより具体的に説明する。   In the following, in the signal processing unit 10, the part in charge of each processing of various signal generation will be described more specifically.

送信用のチャープ信号発生部11aは、地中に向けて送信する送信信号S1として用いるチャープ信号を発生させ、発生させたチャープ信号を送信部20へ送る。チャープ信号は、例えば50MHz〜800MHzの高周波成分でかつある程度の帯域幅を有して形成されている。これにより、分解能を確保しつつ探索深度を深くできる。また、詳しくは後述するように、本実施形態のような構成とすることで、探査に際して、サイドローブの発生等を抑制できるものとなっている。   The transmission chirp signal generation unit 11a generates a chirp signal used as a transmission signal S1 to be transmitted to the ground, and sends the generated chirp signal to the transmission unit 20. The chirp signal is formed, for example, with high frequency components of 50 MHz to 800 MHz and a certain bandwidth. Thereby, the search depth can be made deeper while securing the resolution. Further, as will be described later in detail, by adopting the configuration as in this embodiment, it is possible to suppress the occurrence of side lobes and the like when searching.

相関処理用のチャープ信号発生部11bは、地中の埋設物からの反射波を受信した受信信号を相関処理するための参照信号R1として用いるチャープ信号を発生させ、相関処理部15に送る。   The chirp signal generating unit 11 b for correlation processing generates a chirp signal used as a reference signal R 1 for correlation processing of the received signal received from the buried object in the ground and sends it to the correlation processing unit 15.

信号処理部10のうち、送信制御部11は、2つのチャープ信号発生部11a,11bにタイミング制御信号を送出するタイミング制御部である。送信制御部11からのタイミング制御信号は、チャープ信号発生部11aから発生される送信用のチャープ信号(送信信号S1)に対して、チャープ信号発生部11bから発生される相関処理用のチャープ信号(参照信号R1)をナノセカンド(ns)レベルで少しずつずらしながら発生させる。なお、以上により、相関処理部15において、受信部30からの受信信号S2に対して参照信号R1で相関処理をすることができるようになっている。   In the signal processing unit 10, the transmission control unit 11 is a timing control unit that sends timing control signals to the two chirp signal generation units 11a and 11b. The timing control signal from the transmission control unit 11 is a chirp signal for correlation processing generated from the chirp signal generation unit 11b with respect to the transmission chirp signal (transmission signal S1) generated from the chirp signal generation unit 11a. The reference signal R1) is generated while being shifted little by little at the nanosecond (ns) level. As described above, the correlation processing unit 15 can perform correlation processing on the received signal S2 from the receiving unit 30 with the reference signal R1.

上記のほか、図示の例では、チャープ信号発生部11bと相関処理部15との間に、参照信号R1を増幅するためのアンプとして、増幅器12が設けられている。   In addition to the above, in the illustrated example, an amplifier 12 is provided between the chirp signal generation unit 11 b and the correlation processing unit 15 as an amplifier for amplifying the reference signal R 1.

次に、信号処理部10のうち、信号の受信後の各処理を担う部分についてより具体的に説明する。   Next, in the signal processing unit 10, the part in charge of each processing after receiving the signal will be described more specifically.

信号処理部10のうち、相関処理部15は、例えば、相関器15aと、畳み込み処理部15bとを備え、受信信号S2と参照信号R1との間での相関処理をする。すなわち、相関器15aにおいて、受信部30からの受信信号S2を入力するととともに、チャープ信号発生部11bからの参照信号R1を入力し、入力された情報に関して畳み込み処理部15bにおいて畳み込みの処理が適宜なされることで相関処理され、相関信号を生成する。ここでは、相関処理部15において、各相関処理に応じた波形(例えば図4上段参照)の相関信号が生成されるものとする。   In the signal processing unit 10, the correlation processing unit 15 includes, for example, a correlator 15a and a convolution processing unit 15b, and performs correlation processing between the reception signal S2 and the reference signal R1. That is, in the correlator 15a, the reception signal S2 from the reception unit 30 is input, and the reference signal R1 from the chirp signal generation unit 11b is input, and the convolution processing unit 15b appropriately performs convolution processing on the input information. Are correlated to generate a correlation signal. Here, it is assumed that the correlation processing unit 15 generates a correlation signal of a waveform (see, for example, the upper stage in FIG. 4) corresponding to each correlation processing.

上記のほか、図示の例では、相関処理部15の出力側に、生成された相関信号を増幅するためのアンプとして、増幅器16が設けられている。   Besides the above, in the illustrated example, an amplifier 16 is provided on the output side of the correlation processing unit 15 as an amplifier for amplifying the generated correlation signal.

また、A/D変換器17は、相関処理部15から出力されるアナログの相関信号を入力してA/D変換して補償用フィルター18へ送る。   The A / D converter 17 also receives an analog correlation signal output from the correlation processing unit 15, A / D converts it, and sends it to the compensating filter 18.

補償用フィルター18は、受信部30で受信した受信信号S2を補償するためのフィルター処理を行うもの(すなわちフィルター処理部)であり、特に、補償用フィルター18は、送信部20側から受信部30側への基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき作成されることで、1つ1つの地中レーダー装置100ごとに固有の特性、すなわち回路特性による歪みを反映したものとなっている。回路特性が歪みのある理想的でないものの場合、サイドローブは理論値よりも大きく悪化する。これに対して、本実施形態では、上記のような特徴を有する補償用フィルター18を予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部30で受信した実際の受信信号S2に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。なお、補償用フィルター18についての作成方法すなわち実装方法についての詳しい一例は、図6を参照して後述する。   The compensation filter 18 performs filter processing for compensating the reception signal S2 received by the receiving unit 30 (that is, a filter processing unit). In particular, the compensating filter 18 is connected to the receiving unit 30 from the transmission unit 20 side. By creating based on the signal characteristics of the reference signal passing through the reference propagation path to the side, the distortion due to the characteristic unique to each ground radar device 100, that is, the circuit characteristic is reflected. If the circuit characteristics are not ideal with distortion, the side lobes deteriorate much more than the theoretical value. On the other hand, in the present embodiment, the compensation filter 18 having the characteristics as described above is prepared in advance, and is used in an actual operation for searching, thereby the actual reception received by the receiving unit 30 Removal and reduction of unnecessary components such as side lobes and ringing included in the signal S2, that is, compensation of the signal can be performed quickly and reliably. A detailed example of a method of producing the compensation filter 18, ie, a method of mounting will be described later with reference to FIG.

なお、送信部20のうち、増幅器21は、送信用のチャープ信号発生部11aで発生させたチャープ信号を増幅するためのアンプであり、送信アンテナ22は、増幅器21で増幅されたチャープ信号を、送信信号S1として装置外部に向けて送信する。   In the transmitting unit 20, the amplifier 21 is an amplifier for amplifying the chirp signal generated by the transmitting chirp signal generating unit 11a, and the transmitting antenna 22 is a chirp signal amplified by the amplifier 21; It transmits toward the apparatus exterior as transmission signal S1.

また、受信部30のうち、受信アンテナ31は、外部からの各種信号を受信する。これにより、送信部20から外部へ向けて発信された送信信号S1の反射成分としてのチャープ信号も、受信信号S2の一部として取得されることで、地中レーダー装置100における埋設物の検出のための信号処理が可能となる。なお、増幅器32は、受信アンテナ31から取得された受信信号S2を増幅するためのアンプである。増幅器32を経た受信信号S2は、相関処理部15に送られる。   Further, in the receiving unit 30, the receiving antenna 31 receives various signals from the outside. As a result, the chirp signal as a reflection component of the transmission signal S1 transmitted from the transmission unit 20 to the outside is also acquired as a part of the reception signal S2, whereby detection of a buried object in the underground radar device 100 is performed. Signal processing is possible. The amplifier 32 is an amplifier for amplifying the reception signal S2 acquired from the reception antenna 31. The received signal S2 passed through the amplifier 32 is sent to the correlation processing unit 15.

上記のような信号処理部10での相関処理等の結果、例えば図2(B)のようないわゆるAスコープ波形を取得することになる。ここで、既述のように、図2(B)は、図2(A)に対応している。これについて具体的に説明すると、例えば図2(B)のパターンに示される波形のうち、反射部分P1は、図2(A)の地表STでの反射に対応する成分の波形であり、複数の反射部分P2は、地中SOに埋設された複数の探査対象物OBでの反射に対応する成分の波形である。反射部分P1,P2のようなものが、信号処理部10での相関処理等により波形として抽出される。地中レーダー装置100は、送信信号に対して所定のタイミングで、反射部分P1,P2といった反射成分を受け取り、地表STでの反射成分である反射部分P1を取り除きつつ、反射部分P2を受信するまでの時間の経過を測定することで、目的とする探査対象物(埋設物)OBまでの距離すなわち探査対象物OBの深度を把握する。したがって、図2(B)に示されるような波形の抽出において、ノイズ等を取り除き、できるだけ理想的な状態で応答波に関するデータを抽出することが望まれる。   As a result of the correlation processing and the like in the signal processing unit 10 as described above, for example, a so-called A scope waveform as shown in FIG. 2B is acquired. Here, as described above, FIG. 2 (B) corresponds to FIG. 2 (A). Specifically describing this, for example, among the waveforms shown in the pattern of FIG. 2B, the reflection portion P1 is a waveform of a component corresponding to the reflection on the ground surface ST of FIG. The reflection portion P2 is a waveform of a component corresponding to reflection on a plurality of exploration objects OB embedded in the ground SO. The reflected portions P1 and P2 are extracted as waveforms by correlation processing or the like in the signal processing unit 10. The ground penetrating radar device 100 receives the reflected components such as the reflected portions P1 and P2 at predetermined timing with respect to the transmission signal, and receives the reflected portion P2 while removing the reflected portion P1 which is the reflected component on the ground surface ST. By measuring the passage of time, it is possible to grasp the distance to the target exploration object (embedded object) OB, that is, the depth of the exploration object OB. Therefore, in the extraction of the waveform as shown in FIG. 2B, it is desirable to remove noise and the like and extract data on the response wave in an ideal state as much as possible.

図3(A)〜3(D)は、地中レーダー装置100での探査において、図2(B)に示すようなAスコープ波形を取得していきつつ、これらを可視化した画像表示の一例について概念的に説明するための図である。まず、図3(A)は、地中OSに埋設された探査対象物OBがある様子の一例を示す概念図である。すなわち、ここでは、図2(A)に示したものと同様の一例として、地表STからある程度の深度のところに球状(あるいは筒状)の探査対象物OBが埋まっているものとする。この場合において、地中レーダー装置100での探査の結果が、仮に、理想的なものとなる場合には、図3(B)及び3(C)に示すようなものとなる。すなわち、図3(B)に示す球状(あるいは筒状)の探査対象物OBに対応してこれに沿ったカーブ状の部分画像GDiが検出される。つまり、検査結果の画像としては、図3(C)のように部分画像GDiのみが検出されるものとなり、この結果から、図3(B)あるいは図3(A)に示すような位置に探査対象物OBが埋まっていることを把握できる。しかしながら、実際には、各種不要成分もあわせて検出されるため、例えば図3(D)に示すように、検出すべきカーブ状の部分画像GDiの他にも、線状あるいは層状の部分画像NZiも併せて検出されることになる。また、部分画像GDiについてもシャープな図形とならず、ぼやけた鮮明度の低いものとなる可能性もある。なお、上記のような画像表示を、表示部40において行うことが可能である。   3 (A) to 3 (D) show an example of an image display that visualizes the A-scope waveforms as shown in FIG. 2 (B) while searching them in the ground penetrating radar apparatus 100. It is a figure for explaining conceptually. First, FIG. 3A is a conceptual diagram showing an example of a state in which the search object OB embedded in the underground OS is present. That is, here, as an example similar to that shown in FIG. 2A, it is assumed that a spherical (or cylindrical) search object OB is buried at a certain depth from the ground surface ST. In this case, if the result of the search by the ground penetrating radar device 100 is ideal, the results are as shown in FIGS. 3 (B) and 3 (C). That is, a curved partial image GDi is detected corresponding to the spherical (or cylindrical) search object OB shown in FIG. 3 (B). That is, as the image of the inspection result, only the partial image GDi is detected as shown in FIG. 3C, and from this result, the search is performed to the position as shown in FIG. 3B or 3A. It can be understood that the object OB is buried. However, since various unnecessary components are also detected in practice, for example, as shown in FIG. 3D, in addition to the curved partial image GDi to be detected, a linear or layered partial image NZi Will be detected together. In addition, the partial image GDi may not be a sharp figure, and may be blurred and have low definition. In addition, it is possible to perform the above-mentioned image display in the display part 40. FIG.

ここで、一般に、本願の場合と同様、地中に向けて電波を発信し反射成分を受信することで探査を行う地中レーダー装置の場合、まず、地中表面における反射成分が存在し、且つ、これが大きな成分として捉えられる(図2(B)の反射部分P1)。この場合において、地中表面における反射成分に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分(ノイズ)が併せて検出されてしまうと、地表近くにある探査対象物たる埋設物についての反射成分が、これらの不要成分と混在した状態となってしまう。特に、地表近くにある探査対象物についての反射信号が振幅の弱いものであると、不要成分によって埋もれてしまう可能性がある。また、例えば複数の埋設物が近接している場合にも、各成分に含まれる不要成分が併せて検出されてしまうことで、抽出すべき成分の適切な分離が妨げられる可能性がある。このような場合、図3(D)に例示したような画像しか得られなくなる可能性がある。   Here, in general, as in the case of the present application, in the case of an underground radar device that performs a search by transmitting radio waves to the ground and receiving a reflected component, first, a reflected component on the underground surface exists, and This is taken as a large component (reflected part P1 of FIG. 2 (B)). In this case, if unnecessary components (noises) such as side lobes and ringing included in the reflection component on the underground surface are also detected, the reflection components of the buried object as the search object near the ground surface will be detected. It will be in the state of being mixed with unnecessary components. In particular, if the reflection signal of the object to be probed near the ground surface is weak in amplitude, it may be buried by unwanted components. Further, for example, even when a plurality of embedded objects are in proximity, the unnecessary components included in the respective components may be detected together, which may hinder the appropriate separation of the components to be extracted. In such a case, only an image as illustrated in FIG. 3D may be obtained.

上記のような不要成分であるサイドローブやリンギングの発生要因の1つとして、地中レーダー装置100を構成するために装置内に設けた増幅器(すなわちアンプ)や信号発生器、あるいは相関器等の各部において、固有の特性や、個体差での性能のバラツキ等の回路特性による歪みがあることが考えられる。すなわち、各箇所において、理論上の値(すなわち理想値)と実際に取得される値との間に、差異がある。さらに、受信信号と、参照信号とでは、その経路が異なるため、経路によって上記のような差異の発生具合も異なる。このため、理想的な状態での相関処理が行えるとは限らなくなる。   As one of the causes of side lobes and ringing which are unnecessary components as described above, an amplifier (ie, an amplifier), a signal generator, a correlator, or the like provided in the device to configure the ground penetrating radar device 100. In each part, distortion due to circuit characteristics such as inherent characteristics or variations in performance among individual differences is considered to be present. That is, at each location, there is a difference between the theoretical value (ie, the ideal value) and the value that is actually obtained. Furthermore, since the paths of the received signal and the reference signal are different, the occurrence of the above difference also differs depending on the path. For this reason, correlation processing in an ideal state can not necessarily be performed.

以上に対して、本実施形態の地中レーダー装置100では、上記のような理想と現実との間でのギャップを加味して、受信した信号を事後的に補償するフィルター処理を補償用フィルター18において行うことで、信号の送受信に際して生じる不要成分を、簡易かつ迅速に低減可能としている。   On the other hand, in the ground radar apparatus 100 according to the present embodiment, the filter processing for compensating the received signal after the filter 18 for compensating the received signal in consideration of the gap between the ideal and the reality as described above is taken as a filter 18 for compensation By performing the above, it is possible to easily and quickly reduce unnecessary components that occur when transmitting and receiving signals.

図4は、現実の場合と理論上の場合とでの信号波形についての一例の様子を概念的に説明するための図である。図中、枠で囲ったものののうち、上段(あるいは上欄)は、現実に抽出される相関信号波形WRについて一例を示すものである。なお、相関信号波形WRは、横軸を時間t、縦軸を強度(振幅)vr(t)とした値となっており、図2(B)に示すAスコープ波形は、各反射成分に対応する相関信号波形の集合体である。本実施形態では、Aスコープ波形として得られた情報について、フーリエ変換等を施すことで不要成分を除去し、各相関信号波形WRに相当するものに関して良好な状態で分離抽出を行うことを目的とする。ただし、以下では、説明を簡易にするため、相関信号波形WRを1つの単位として取り出したものに対する処理として説明する。   FIG. 4 is a diagram for conceptually explaining an example of signal waveforms in the real case and the theoretical case. The upper part (or the upper column) of the boxed one in the figure shows an example of the correlation signal waveform WR actually extracted. The correlation signal waveform WR has a value of time t on the horizontal axis and intensity (amplitude) vr (t) on the vertical axis, and the A scope waveform shown in FIG. 2B corresponds to each reflection component. Is a collection of correlated signal waveforms. In this embodiment, an object is to remove unnecessary components by applying Fourier transform or the like to information obtained as the A scope waveform, and to perform separation and extraction in a good state with respect to those corresponding to each correlation signal waveform WR. Do. However, in the following, in order to simplify the description, the process will be described as processing for the correlation signal waveform WR extracted as one unit.

上記のような現実に取得されるものの場合、抽出された相関信号波形WRは、不要成分を含んでサイドローブやリンギングを含んだものとなっている。この波形について既存のフーリエ変換の手法を用いることで、例えば、図示においてグラフFRとして示すように、横軸を周波数f、縦軸を強度(振幅)|Vr(f)|とした値が得られる。すなわち、相関信号について時間領域に関するものから、周波数領域による振幅・位相情報に変換したものが得られる。さらに、これに関して位相情報から群遅延を求めると、図示においてグラフGRとして示すように、横軸を周波数f、縦軸を群遅延GD(Vr(f))とした値が得られることになる。この場合、一般的に群遅延は一定にならない。   In the case of what is acquired in reality as described above, the extracted correlation signal waveform WR includes an unnecessary component and includes side lobes and ringing. By using the existing Fourier transform method for this waveform, for example, as shown as a graph FR in the figure, a value with the frequency f on the horizontal axis and the intensity (amplitude) | Vr (f) on the vertical axis can be obtained . That is, from the thing regarding a time domain about a correlation signal, what was converted into the amplitude and phase information by a frequency domain is obtained. Furthermore, in this regard, when the group delay is obtained from the phase information, as shown as a graph GR in the figure, a value with the frequency f on the horizontal axis and the group delay GD (Vr (f)) on the vertical axis is obtained. In this case, the group delay is generally not constant.

一方、図中、枠で囲ったもののうち、下段(あるいは下欄)は、理論上すなわち理想上の相関信号波形(以下、理論上の理想相関信号波形とも言う)WIについて一例を示すものである。理想上の相関信号波形WIは、地中レーダー装置100を構成する各部が理想的に動作した場合の波形である。つまり、理想上の相関信号波形は、地中レーダー装置100の設計に従って算定されるものであり、用いる発信信号(ここではチャープ信号)の特性や、採用するアンプ等の各部の規格・仕様等の各種設計値が定まれば、それらの設計上の数値に基づく計算のみで導き出せる波形である。理想上の相関信号波形WIについて、典型的には、図示に例示するように、サイドローブやリンギングを含まずメインローブのみとすることができる。なお、理想上の相関信号波形WIは、横軸を時間t、縦軸を強度(振幅)vi(t)とした値となっている。また、この場合、理想上の相関信号波形WIのフーリエ変換については、図示においてグラフFIとして示すように、横軸を周波数f、縦軸を強度(振幅)Vi(f)とした値が得られることになる。さらに、これに関して位相情報から群遅延を求めると、図示においてグラフGIとして示すように、横軸を周波数f、縦軸を群遅延GD(Vi(f))とした値が得られることになる。この場合、端的に言えば、グラフGIに示される群遅延が一定となっている。すなわち、以上のような理想的なグラフFIやグラフGIの状態では、どんな周波数においても位相が歪まないものとなっている。これを地中レーダー装置100での探査に置き換えると、周波数が異なる全ての信号について、一の埋設物に対して発信されて戻ってくるまでの時間が同じとなる。   On the other hand, the lower part (or the lower column) in the figure shows an example of a theoretical or ideal correlation signal waveform (hereinafter also referred to as a theoretical ideal correlation signal waveform) WI. . The ideal correlation signal waveform WI is a waveform when each part constituting the ground penetrating radar device 100 operates ideally. That is, the correlation signal waveform on an ideal basis is calculated according to the design of the underground radar device 100, and the characteristics of the transmission signal (here, the chirp signal) to be used, and the standards and specifications of each part such as the amplifier to be adopted. If various design values are determined, it is a waveform that can be derived only by calculation based on those design values. As to the correlation signal waveform WI on an ideal, typically, as illustrated in the drawing, only the main lobe can be included without including side lobes and ringing. The ideal correlation signal waveform WI has a value of time t on the horizontal axis and intensity (amplitude) vi (t) on the vertical axis. Also, in this case, regarding the Fourier transform of the correlation signal waveform WI on an ideal, as shown as a graph FI in the figure, a value with the frequency f on the horizontal axis and the intensity (amplitude) Vi (f) on the vertical axis is obtained. It will be. Further, in this regard, when the group delay is obtained from the phase information, as shown as a graph GI in the figure, a value with the frequency f on the horizontal axis and the group delay GD (Vi (f)) on the vertical axis is obtained. In this case, in short, the group delay shown in the graph GI is constant. That is, in the ideal graph FI and graph GI states as described above, the phase is not distorted at any frequency. If this is replaced with the search by the ground penetrating radar device 100, the time until it is emitted to and returned from one buried object becomes the same for all the signals having different frequencies.

しかしながら、図中上段に例示したように、現実には、上記のような理想的なものとはならず、グラフFRやグラフGRに示されるように、周波数によって位相に遅れ等が生じる。例えば、比較的低い周波数側については理想的な状態と大きな差異が無いものの、高い周波数側では、増幅器(アンプ)を構成するコンデンサの特性等が影響して遅れが生じる、といった事態が生じることが一例として考えられる。   However, as illustrated in the upper part of the figure, in reality, the above-described one is not ideal, and as illustrated in the graph FR and the graph GR, a delay in phase or the like occurs depending on the frequency. For example, although there is no big difference with the ideal state on the relatively low frequency side, on the high frequency side, there may be a situation where a delay occurs due to the influence of the characteristics of the capacitor that constitutes the amplifier. It can be considered as an example.

以上を踏まえて、本実施形態では、上記のような理想と現実との間でのギャップを事後的に埋めるすなわち現実のデータを理想上のデータに近づけるように個々の装置において発生する特性に応じた調整を行うための補償機能を有する補償用フィルター18を設けている。   Based on the above, in the present embodiment, the gap between the ideal and the reality as described above is filled after the time, that is, according to the characteristics generated in each device so that the actual data approaches the data on the ideal. A compensation filter 18 having a compensation function for performing adjustment is provided.

図5は、補償用フィルター18での処理内容について説明するためのブロック図である。図5に概念的に例示するように、補償用フィルター18は、相関処理部15から出力された相関信号についてフーリエ変換処理を施すフーリエ変換処理部18aと、フーリエ変換処理部18aでのフーリエ変換処理後の信号に対して、補償用フィルター18に予め格納されたフィルター係数FCを掛け合わせる演算処理部18bと、演算処理部18bで演算処理された信号について逆フーリエ変換処理を施す逆フーリエ変換処理部18cとを備える。   FIG. 5 is a block diagram for explaining the processing contents in the compensating filter 18. As conceptually illustrated in FIG. 5, the compensation filter 18 performs Fourier transform processing in the Fourier transform processing unit 18 a that performs Fourier transform processing on the correlation signal output from the correlation processing unit 15, and Fourier transform processing in the Fourier transform processing unit 18 a An arithmetic processing unit 18b which multiplies the subsequent signal by a filter coefficient FC stored in advance in the compensation filter 18, and an inverse Fourier transform processing unit which performs inverse Fourier transform processing on the signal subjected to the arithmetic processing by the arithmetic processing unit 18b And 18c.

なお、ここでの一例では、実際の処理対象としての相関信号は、離散的なものすなわち数値化されたものとなっている。すなわち、上記態様でのフーリエ変換は、数値処理的に行う高速フーリエ変換によるものであり、演算処理部18bでの演算やその際に用いるフィルター係数FCも数値化されたものである。このため、既述のように、例えば補償用フィルター18の前段にはA/D変換器17が設けられている。   Note that, in one example here, the correlation signal as the actual processing target is discrete, that is, digitized. That is, the Fourier transform in the above aspect is based on fast Fourier transform performed numerically, and the calculation in the arithmetic processing unit 18 b and the filter coefficient FC used at that time are also digitized. For this reason, as described above, for example, the A / D converter 17 is provided at the front stage of the compensation filter 18.

なお、フィルター係数FCは、通常のバンドパスフィルタ―のように、一定範囲の周波数成分について除去する、というような単純な構成になるとは限らず、個々の地中レーダー装置の特性に応じて、或る周波数帯域の成分については低減する一方、他の周波数帯域の成分については増幅させる、といった複雑な構成となる場合もある。フィルター係数FCでの調整により、地中レーダー装置100を構成する増幅器等に起因するサイドローブやリンギングの成分が相殺され、良好な状態で信号抽出ができる。つまり、適用するフィルター係数FCについては、個々の地中レーダー装置100に固有の特性に応じたものとなっており、適切な補償がなされる。   Note that the filter coefficient FC is not necessarily a simple configuration in which frequency components in a certain range are removed as in a normal band pass filter, and depending on the characteristics of the individual ground penetrating radar devices, There may be a complicated configuration in which components in one frequency band are reduced while components in another frequency band are amplified. By the adjustment with the filter coefficient FC, the side lobe and ringing components caused by the amplifier and the like constituting the ground radar device 100 are canceled out, and signal extraction can be performed in a good state. That is, the filter coefficient FC to be applied is in accordance with the characteristic unique to each ground penetrating radar device 100, and appropriate compensation is performed.

以下、上記のような構成の補償用フィルター18での動作について簡単にまとめる。まず、現実に受信した受信信号についてのA/D変換器17から相関信号が入力されると、これをフーリエ変換処理部18aにおいてフーリエ変換(高速フーリエ変換)する。次に、演算処理部18bにおいて、フィルター係数FCをかけ合わせる演算処理がなされ、さらに、逆フーリエ変換処理部18cにおいて逆フーリエ変換(高速逆フーリエ変換)して、時間領域についての波形に相関信号が戻される。以上により、補償用フィルター18から出力される相関信号波形は、地中レーダー装置100の内部構成に起因する不要成分が低減された良好なものとなる。つまり、探査により得られた探査Aスコープ波形から回路特性による歪みが除去され、理想的なサイドローブ特性を持つ波形で構成された探査結果としてのAスコープデータを得ることができる。   The operation of the compensating filter 18 having the above-described configuration will be briefly summarized below. First, when a correlation signal is input from the A / D converter 17 with respect to a reception signal actually received, this is subjected to Fourier transform (fast Fourier transform) in the Fourier transform processing unit 18a. Next, the arithmetic processing unit 18b performs arithmetic processing by multiplying the filter coefficients FC, and the inverse Fourier transform processing unit 18c performs inverse Fourier transform (fast inverse Fourier transform) to generate a correlation signal in the waveform in the time domain. Will be returned. As described above, the correlation signal waveform output from the compensating filter 18 is a good one in which unnecessary components resulting from the internal configuration of the underground radar device 100 are reduced. That is, distortion due to the circuit characteristics is removed from the search A scope waveform obtained by the search, and it is possible to obtain A scope data as a search result composed of a waveform having ideal side lobe characteristics.

以下、図6を参照して、上記のようなフィルター処理を可能とするための補償用フィルターを有する地中レーダー装置の製造方法の一例について説明する。   Hereinafter, with reference to FIG. 6, an example of the manufacturing method of the ground-penetrating radar device having the compensation filter for enabling the above-mentioned filter processing will be described.

図6は、図1に対応する図であり、図1に示す地中レーダー装置100を製造する過程の一段階として、特に、補償用フィルター18の作成(フィルター係数FCの算出)の様子について示すものである。ここでは、図1の場合(完成品)に比べて、送信アンテナ22及び受信アンテナ31の代わりに、これらに相当する箇所、すなわち送信部20の端部Taと受信部30の端部Tbを接続するように、特性が既知である同軸ケーブルCCを設けている。さらに、補償用フィルター18となるべき個所(図1参照)にフィルター作成処理部FPを設けている。なお、フィルター作成処理部FPは、理論上の理想相関信号波形に関するデータを有する入力部(理想相関信号波形の入力部)INに接続されている。また、   FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 1, and particularly shows one aspect of the preparation of the compensation filter 18 (calculation of the filter coefficient FC) as one step of the process of manufacturing the ground penetrating radar device 100 shown in FIG. It is a thing. Here, as compared with the case of FIG. 1 (finished product), instead of the transmitting antenna 22 and the receiving antenna 31, the portions corresponding to these, ie, the end Ta of the transmitting unit 20 and the end Tb of the receiving unit 30 are connected To provide a coaxial cable CC whose characteristics are known. Furthermore, a filter creation processing unit FP is provided at a location (see FIG. 1) to be the compensating filter 18. The filter creation processing unit FP is connected to an input unit (input unit of the ideal correlation signal waveform) IN having data on the theoretical ideal correlation signal waveform. Also,

表示部40は、フィルター作成処理部FPが補償用フィルター18となった後、適宜取り付けられる。 The display unit 40 is appropriately attached after the filter creation processing unit FP becomes the compensation filter 18.

図6に示す状態の場合、送信側の増幅器21を経た送信信号S1は、外部に送信されず、同軸ケーブルCCを経由して受信側の増幅器32へ向かい、以後、受信信号S2として取り扱われることになる。ここでは、このような経路を辿る信号を、基準信号SSとする。また、基準信号SSが通る経路(あるいは基準信号SSに関与する成分が通る経路)、すなわち、送信用のチャープ信号発生部11aで発生した基準信号SSが、増幅器21、同軸ケーブルCC、増幅器32を経て、相関処理部15においてチャープ信号発生部11bで発生させた参照信号R1と相関処理され、さらに増幅器16及びA/D変換器17を経る経路を、基準伝搬経路RPとする。この場合、基準伝搬経路RPは、地中レーダー装置100を構成する要素と同軸ケーブルCCのみを伝搬する、すなわち地表や埋設物等の特性が未知である要素を経路中に含まない既知の伝搬経路である。したがって、基準伝搬経路RPを経て生じる不要成分は、地中レーダー装置100の内部構成のみに起因するものである。言い換えると、基準伝搬経路RPを経た基準信号SSは、地中レーダー装置100の内部構成に基づく理論上の理想信号からの乖離具合を示す信号となっている。したがって、基準伝搬経路RPを経た基準信号SSをフィルター作成処理部FPにおいて計測し、さらに、フィルター作成処理部FPにおいて、基準伝搬経路RPを経た基準信号SSの信号特性と理論上の理想信号特性とを比較して、その比較結果に基づいて補償用フィルター18を作成するすなわちフィルター係数FCとなるべき各数値データを算出することで、上述したような不要成分を除去可能とするフィルターとすることができる。   In the case of the state shown in FIG. 6, the transmission signal S1 passed through the transmission side amplifier 21 is not transmitted to the outside, goes to the reception side amplifier 32 via the coaxial cable CC, and is thereafter treated as the reception signal S2. become. Here, a signal following such a path is referred to as a reference signal SS. In addition, a path through which the reference signal SS passes (or a path along which a component related to the reference signal SS passes), that is, the reference signal SS generated by the chirp signal generation unit 11a for transmission includes the amplifier 21, the coaxial cable CC, and the amplifier 32. Then, the correlation processing unit 15 performs correlation processing with the reference signal R1 generated by the chirp signal generation unit 11b, and further sets the path passing through the amplifier 16 and the A / D converter 17 as a reference propagation path RP. In this case, the reference propagation route RP propagates only the elements constituting the ground penetrating radar device 100 and the coaxial cable CC, that is, a known propagation route which does not include in the route an element whose characteristics such as the ground surface or the buried object are unknown. It is. Therefore, the unnecessary component generated through the reference propagation route RP is caused only by the internal configuration of the ground penetrating radar device 100. In other words, the reference signal SS that has passed through the reference propagation path RP is a signal that indicates the degree of deviation from the theoretical ideal signal based on the internal configuration of the underground radar device 100. Therefore, the reference signal SS passed through the reference propagation path RP is measured in the filter creation processing unit FP, and further, in the filter creation processing unit FP, the signal characteristics of the reference signal SS passed through the reference propagation path RP and the theoretical ideal signal characteristics To make the filter 18 for compensation on the basis of the comparison result, that is, calculating the respective numerical data to be the filter coefficient FC, thereby making it possible to remove the unnecessary component as described above. it can.

基準信号SSの信号特性と理論上の理想信号特性との比較については、典型的には、理論上の理想信号特性を示す理想波形のフーリエ変換と、基準信号についての基準波形のフーリエ変換との比に基づいて作成することが考えられる。つまり、図4の下段においてグラフGIで例示するような理想波形のフーリエ変換に関する値Vi(f)と、基準信号SSについての信号波形のフーリエ変換に関する値Vr(f)とについての比、
ΔV(f)=Vi(f)/Vr(f)…(1)
で示されるような値からフィルター係数FCを定めることが考えらえる。すなわち、上式(1)を採用することで、地中レーダー装置100の受信部30において受信した受信信号S2について、理論上の理想信号からの乖離を相殺するようなフィルターとなる補償用フィルター18を作成できる。
For comparison between the signal characteristics of the reference signal SS and the theoretical ideal signal characteristics, typically, the Fourier transform of the ideal waveform showing the theoretical ideal signal characteristics and the Fourier transform of the reference waveform for the reference signal It is conceivable to create based on the ratio. That is, the ratio between the value Vi (f) for the Fourier transform of the ideal waveform as exemplified by the graph GI in the lower part of FIG. 4 and the value Vr (f) for the Fourier transform of the signal waveform for the reference signal SS
ΔV (f) = Vi (f) / Vr (f) (1)
It is conceivable to determine the filter coefficient FC from the value as indicated by. That is, by adopting the above equation (1), the compensation filter 18 serving as a filter that cancels the deviation from the theoretical ideal signal with respect to the received signal S2 received by the receiving unit 30 of the underground radar device 100 Can create

以下、図7のフローチャートを参照して、上述した地中レーダー装置100の製造工程における一連の処理について説明する。まず、前提として、送受信間において基準伝搬経路RPを構成するように各部を接続する。すなわち、送信アンテナ22及び受信アンテナ31となるべき箇所すなわち端部Ta,Tbに同軸ケーブルCCを設ける(ステップS101)。この上で、信号処理部10は、基準信号SSを発生させ、その受信信号波形を、相関波形(相関信号波形)の状態でフィルター作成処理部FPにおいて記録する(ステップS102)。次に、信号処理部10は、フィルター作成処理部FPにおいて、記録した受信信号波形(相関信号波形)をフーリエ変換するとともに(ステップS103)、理想相関信号波形の入力部INからの理論上の理想相関信号波形に関するデータを読み出す(ステップS104)。ここでは、理想相関信号波形をフーリエ変換した状態で抽出するものとする。次に、信号処理部10は、ステップS103及びステップS104で取得した各相関信号波形のフーリエ変換を比較し、両信号における振幅及び位相についての差分を算出し(ステップS105)、その差分の情報すなわち上式(1)に相当する差分情報をフィルター係数に変換する(ステップS106)。つまり、補償フィルター係数FCを算出する。最後に、補償フィルター係数FCをフィルター作成処理部FPに記録する(ステップS107)ことで、以後、フィルター作成処理部FPが、補償用フィルター18として機能する。   Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 7, a series of processes in the manufacturing process of the above-described ground penetrating radar device 100 will be described. First, as a premise, each unit is connected so as to form a reference propagation route RP between transmission and reception. That is, the coaxial cable CC is provided at the portions to be the transmitting antenna 22 and the receiving antenna 31, that is, at the ends Ta and Tb (step S101). Then, the signal processing unit 10 generates the reference signal SS and records the received signal waveform in the state of the correlation waveform (correlation signal waveform) in the filter creation processing unit FP (step S102). Next, the signal processing unit 10 Fourier-transforms the recorded received signal waveform (correlation signal waveform) in the filter creation processing unit FP (step S103), and the theoretical ideal from the input unit IN of the ideal correlation signal waveform Data on the correlation signal waveform is read out (step S104). Here, it is assumed that the ideal correlation signal waveform is extracted in a Fourier transformed state. Next, the signal processing unit 10 compares the Fourier transform of each of the correlation signal waveforms obtained in step S103 and step S104, and calculates the difference between the amplitude and the phase in both signals (step S105). The difference information corresponding to the above equation (1) is converted into a filter coefficient (step S106). That is, the compensation filter coefficient FC is calculated. Finally, the compensation filter coefficient FC is recorded in the filter creation processing unit FP (step S107), and thereafter, the filter creation processing unit FP functions as the compensation filter 18.

以上のように、本実施形態に係る地中レーダー装置100あるいはその製造方法では、送信部20側から受信部30側への既知の経路である基準伝搬経路RPを経た基準信号SSの信号特性に基づいて補償用フィルター18を作成することにより、各部が組付けられた装置に固有の特性を反映したものにできる。このような特徴を有する補償用フィルター18を予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部30で受信した実際の受信信号S2に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、この場合、上記のような不要成分の除去あるいは補償の処理を、補償用フィルター18により、受信部30での受信信号S2の取得後に行っている、すなわち事後的な処理として行っている。したがって、地中レーダー装置100の各部について高性能化を図ったり、高精度な調整を行ったりするといったことや、地中レーダー装置100の各部について製造上の制限を設けるといったことを、必ずしも要しない。このため、地中レーダー装置100を簡易な構成とすることが可能になる。また、ある程度の帯域幅を有する信号を用いたチャープ方式の地中レーダー装置では原理上、サイドローブの発生が避けがたいが、本実施形態の場合、サイドローブの発生等を十分に抑制できる。   As described above, in the ground penetrating radar device 100 according to the present embodiment or the method for manufacturing the same, the signal characteristics of the reference signal SS passed through the reference propagation route RP, which is a known route from the transmitting unit 20 to the receiving unit 30. By making the compensation filter 18 on the basis of this, it is possible to reflect characteristics specific to the device in which each unit is assembled. By preparing in advance the compensation filter 18 having such features and using it in the actual operation for searching, unnecessary such as side lobes and ringing included in the actual received signal S2 received by the receiving unit 30 The removal and reduction of components, ie the compensation of the signal, can be performed quickly and reliably. Further, in this case, the processing for removing or compensating for the unnecessary component as described above is performed by the compensation filter 18 after the reception signal S2 is acquired by the reception unit 30, that is, as a post-processing. Therefore, it is not always necessary to improve the performance of each part of the underground radar apparatus 100 or to perform adjustment with high accuracy, or to set manufacturing restrictions on each part of the underground radar apparatus 100. . Therefore, the underground radar device 100 can be configured simply. In addition, although the occurrence of side lobes can not be avoided in principle in the chirp underground radar apparatus using a signal having a certain bandwidth, the occurrence of side lobes and the like can be sufficiently suppressed in this embodiment.

なお、上記は、一例であり、種々の変更態様が考えられる。例えば、上記では、フーリエ変換したものに基づいて周波数領域についてのフィルター係数を定めるようにしているが、群遅延に基づいてフィルター係数を定めることも考えられる。すなわち、周波数に関して群遅延が一定となるようなフィルター係数を作成することで、上記と同様の機能を有する地中レーダー装置が製作可能である。   The above is an example, and various modifications can be considered. For example, although the filter coefficients for the frequency domain are determined based on the Fourier transform in the above, it is also conceivable to determine the filter coefficients based on the group delay. That is, by creating a filter coefficient that makes the group delay constant with respect to the frequency, it is possible to manufacture an underground radar device having the same function as that described above.

また、フィルター係数の算出についても、式(1)において、基準信号SSについての信号波形のフーリエ変換についての値Vr(f)を分母とする比率により定めているが、これに限らず、フーリエ変換したものについての種々の比率や差(差分)等の比較に基づいて、フィルター係数を定めることが考えられる。   In addition, the calculation of the filter coefficient is also determined by the ratio of the value Vr (f) of the Fourier transform of the signal waveform of the reference signal SS as the denominator in Equation (1), but the invention is not limited thereto. It is conceivable to determine the filter coefficient based on the comparison of various ratios, differences (differences), etc. of the filter.

〔第2実施形態〕
以下、図8及び図9を参照して、第2実施形態に係る地中レーダー装置について一例を説明する。
Second Embodiment
Hereinafter, with reference to FIG.8 and FIG.9, an example is demonstrated about the underground radar apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

第1実施形態に係る地中レーダー装置100では、製造段階において事前に補償用フィルター18を作成するものとしていた。これに対し、図8に例示する本実施形態に係る地中レーダー装置200は、探査動作の都度、補償用フィルター18の作成が可能となっている点において、第1実施形態の場合と異なっている。   In the ground radar apparatus 100 according to the first embodiment, the compensation filter 18 is prepared in advance at the manufacturing stage. On the other hand, the ground radar device 200 according to the present embodiment illustrated in FIG. 8 is different from that of the first embodiment in that the compensation filter 18 can be created each time the search operation is performed. There is.

以下、図8を参照して、本実施形態に係る地中レーダー装置200の一例について具体的に説明する。なお、本実施形態に係る地中レーダー装置200は、第1実施形態に係る地中レーダー装置100の変形例であり、図8は、図1あるいは図6に対応する図である。したがって、同一の符号を付しているものについて、図1等の場合と同様の機能のものは、詳しい説明を省略する。   Hereinafter, with reference to FIG. 8, an example of the ground penetrating radar device 200 according to the present embodiment will be specifically described. In addition, the underground radar apparatus 200 which concerns on this embodiment is a modification of the underground radar apparatus 100 which concerns on 1st Embodiment, and FIG. 8 is a figure corresponding to FIG. 1 or FIG. Therefore, about the thing which attaches | subjects the same code | symbol, the thing of the function similar to the case of FIG. 1 etc. abbreviate | omits detailed description.

図8に示すように、地中レーダー装置200は、信号処理部210と、送信部220と、受信部230と、表示部40と、同軸ケーブルCCとを備える。   As shown in FIG. 8, the underground radar device 200 includes a signal processing unit 210, a transmission unit 220, a reception unit 230, a display unit 40, and a coaxial cable CC.

信号処理部210は、図1の信号処理部10と同様に、送信制御部11、送信用のチャープ信号発生部11a、相関処理用のチャープ信号発生部11b、増幅器12、相関処理部15、増幅器16、A/D変換器17及び補償用フィルター18を備える。   Similar to the signal processing unit 10 of FIG. 1, the signal processing unit 210 includes a transmission control unit 11, a transmission chirp signal generation unit 11a, a correlation processing chirp signal generation unit 11b, an amplifier 12, a correlation processing unit 15, and an amplifier. 16, an A / D converter 17 and a compensating filter 18.

信号処理部210は、上記に加え、フィルター作成処理部FPと、理論上の理想相関信号波形に関するデータを有する入力部(理想相関信号波形の入力部)INとを備える。フィルター作成処理部FPは、理想相関信号波形の入力部INに接続されている。また、信号処理部210は、モード切替え部250を備える。モード切替え部250は、補償用フィルターを作成するフィルター作成モードと、通常の送受信動作を行う通常動作モードとを切り替えるための機構である。信号処理部210において、フィルター作成処理部FPと補償用フィルター18とは、A/D変換器17の後段に並列して配置されており、モード切替え部250は、A/D変換器17の接続先を適宜切り替える。   In addition to the above, the signal processing unit 210 includes a filter generation processing unit FP and an input unit (input unit of an ideal correlation signal waveform) IN having data on the theoretical ideal correlation signal waveform. The filter creation processing unit FP is connected to the input portion IN of the ideal correlation signal waveform. In addition, the signal processing unit 210 includes a mode switching unit 250. The mode switching unit 250 is a mechanism for switching between a filter creation mode for creating a compensation filter and a normal operation mode for performing a normal transmission / reception operation. In the signal processing unit 210, the filter creation processing unit FP and the compensation filter 18 are disposed in parallel in the subsequent stage of the A / D converter 17, and the mode switching unit 250 is connected to the A / D converter 17. Switch the destination as appropriate.

送信部220は、図1の送信部20と同様に、増幅器21及び送信アンテナ22を備える。さらに、送信部220は、これらに加え、増幅器21から送信アンテナ22への接続と、増幅器21から同軸ケーブルCCへの接続とを択一的に切り換え可能とする第1スイッチ部SW1を有する。   The transmission unit 220 includes an amplifier 21 and a transmission antenna 22 as in the transmission unit 20 of FIG. 1. Furthermore, in addition to these, the transmission unit 220 has a first switch unit SW1 which can switch alternatively the connection from the amplifier 21 to the transmission antenna 22 and the connection from the amplifier 21 to the coaxial cable CC.

受信部230は、図1の受信部30と同様に、受信アンテナ31及び増幅器32を備える。さらに、受信部230は、これらに加え、受信アンテナ31から増幅器32への接続と、同軸ケーブルCCから増幅器32への接続とを択一的に切り換え可能とする第2スイッチ部SW2を有する。   The receiving unit 230 includes a receiving antenna 31 and an amplifier 32 as in the receiving unit 30 of FIG. 1. Furthermore, in addition to these, the receiving unit 230 has a second switch unit SW2 that can alternatively switch between the connection from the receiving antenna 31 to the amplifier 32 and the connection from the coaxial cable CC to the amplifier 32.

第1スイッチ部SW1及び第2スイッチ部SW2は、モード切替え部250にそれぞれ接続されており、モード切替え部250は、第1スイッチ部SW1及び第2スイッチ部SW2を適宜切り替える。   The first switch unit SW1 and the second switch unit SW2 are respectively connected to the mode switching unit 250, and the mode switching unit 250 appropriately switches the first switch unit SW1 and the second switch unit SW2.

以上のような構成において、モード切替え部250は、フィルター作成モードにおいては、A/D変換器17をフィルター作成処理部FPに接続するとともに、第1及び第2スイッチ部SW1,SW2をともに同軸ケーブルCC側に接続する。一方、モード切替え部250は、通常動作モードにおいては、A/D変換器17を補償用フィルター18に接続するとともに、第1スイッチ部SW1を送信アンテナ22に接続し、第2スイッチ部SW2を受信アンテナ31に接続する。以上により、フィルター作成モードにおいては、図6に示した状態と同等の態様とし、通常動作モードにおいては、図1に示した状態と同等の態様としている。   In the configuration as described above, in the filter creation mode, the mode switching unit 250 connects the A / D converter 17 to the filter creation processing unit FP, and coaxial cables for both the first and second switch units SW1 and SW2 Connect to CC side. On the other hand, in the normal operation mode, the mode switching unit 250 connects the A / D converter 17 to the compensation filter 18, and connects the first switch unit SW1 to the transmission antenna 22, and receives the second switch unit SW2. Connect to the antenna 31. As described above, in the filter preparation mode, the mode is the same as that shown in FIG. 6, and in the normal operation mode, the mode is the same as that shown in FIG.

以下、図9のフローチャートを参照して、上述した地中レーダー装置200における一連の処理について説明する。まず、信号処理部210は、フィルター作成モードとすべく、モード切替え部250を動作させて、A/D変換器17をフィルター作成処理部FPに接続した上で、送受信間において基準伝搬経路RPを構成するように各部を接続する。すなわち、モード切替え部250において、第1及び第2スイッチ部SW1,SW2をともに同軸ケーブルCC側に接続することで、基準伝搬経路RPを構成する(ステップS201)。次に、信号処理部210は、基準信号SSを発生させ、その受信信号波形を、相関波形(相関信号波形)の状態でフィルター作成処理部FPにおいて記録する(ステップS202)。次に、信号処理部210は、フィルター作成処理部FPにおいて、記録した受信信号波形(相関信号波形)をフーリエ変換するとともに(ステップS203)、理想相関信号波形の入力部INからの理論上の理想相関信号波形に関するデータを読み出す(ステップS204)。次に、信号処理部210は、ステップS203及びステップS204で取得した各相関信号波形のフーリエ変換を比較し、両信号における振幅及び位相についての差分を算出し(ステップS205)、その差分の情報すなわち式(1)に相当する差分情報をフィルター係数に変換する(ステップS206)。つまり、補償フィルター係数を算出する。次に、信号処理部210は、フィルター作成処理部FPにおいて算出された補償フィルター係数を補償用フィルター18に記録する(ステップS207)。以上により、補償用フィルター18が、所望の補償を可能とするフィルターとして機能するようになる。つまり、通常の送受信動作を行う通常動作モードへの切替えが可能となる。したがって、ステップS207での記録を完了すると、信号処理部210は、通常動作モーとすべく、モード切替え部250を動作させて、A/D変換器17を補償用フィルター18に接続した上で、送受信間において、送信部220については、増幅器21から送信アンテナ22へ接続し、受信部230については、受信アンテナ31から増幅器32へ接続する切替の動作処理をする(ステップS208)。ステップS208での切替え処理が完了すると、信号処理部210は、送信信号S1を発信させて、通常の送受信動作を開始する、すなわち、地中レーダー装置200による本動作(探査)を行い(ステップS209)、動作終了の指令があるまで(ステップS210:No)、本動作(探査)を続ける。   Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 9, a series of processes in the above-described ground-penetrating radar device 200 will be described. First, the signal processing unit 210 operates the mode switching unit 250 to set the filter creation mode, connects the A / D converter 17 to the filter creation processing unit FP, and then transmits the reference propagation path RP between transmission and reception. Connect each part to configure. That is, in the mode switching unit 250, the first and second switch units SW1 and SW2 are both connected to the side of the coaxial cable CC to configure the reference propagation path RP (step S201). Next, the signal processing unit 210 generates a reference signal SS, and records the received signal waveform in the state of a correlation waveform (correlation signal waveform) in the filter generation processing unit FP (step S202). Next, the signal processing unit 210 Fourier-transforms the received signal waveform (correlation signal waveform) recorded in the filter creation processing unit FP (step S203), and the theoretical ideal from the input unit IN of the ideal correlation signal waveform. Data on the correlation signal waveform is read out (step S204). Next, the signal processing unit 210 compares the Fourier transforms of the correlation signal waveforms obtained in step S203 and step S204, and calculates the difference between the amplitude and the phase of the two signals (step S205). The difference information corresponding to the equation (1) is converted into a filter coefficient (step S206). That is, the compensation filter coefficient is calculated. Next, the signal processing unit 210 records the compensation filter coefficient calculated in the filter creation processing unit FP in the compensation filter 18 (step S207). Thus, the compensating filter 18 functions as a filter that enables desired compensation. That is, it is possible to switch to the normal operation mode in which normal transmission / reception operation is performed. Therefore, when the recording in step S207 is completed, the signal processing unit 210 operates the mode switching unit 250 to connect the A / D converter 17 to the compensation filter 18 in order to set the normal operation mode. Between transmission and reception, the transmission unit 220 is connected from the amplifier 21 to the transmission antenna 22, and the reception unit 230 is connected to the reception antenna 31 and the amplifier 32 (step S208). When the switching process in step S208 is completed, the signal processing unit 210 causes the transmission signal S1 to be transmitted to start the normal transmission / reception operation, that is, perform the main operation (searching) by the ground penetrating radar device 200 (step S209). This operation (searching) is continued until there is a command to end the operation (Step S210: No).

以上のように、本実施形態に係る地中レーダー装置200においても、送信部20側から受信部30側への既知の経路である基準伝搬経路RPを経た基準信号SSの信号特性に基づいて補償用フィルター18を予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部30で受信した実際の受信信号S2に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、本実施形態の場合、基準伝搬経路RPを構成して基準信号を取得し、取得した基準信号に基づき補償用フィルター18を作成するフィルター作成モードと、通常の送受信動作を行う通常動作モードとを切り替えるモード切替え部250を有することで、必要に応じて、都度、補償用フィルターの作成を行うことができる。したがって、例えば外部環境による変化があり得る、といった場合のように、必要に応じて都度、補償用フィルターを作成した上で、通常の送受信を行うことが可能になる、すなわち受信部で受信した実際の受信信号の補償を行って迅速かつ的確な探査ができる。   As described above, also in the ground penetrating radar device 200 according to the present embodiment, the compensation is performed based on the signal characteristics of the reference signal SS that has passed through the reference propagation route RP, which is a known route from the transmitting unit 20 to the receiving unit 30. Filter 18 is created in advance and used in an actual operation for searching, thereby removing or reducing unnecessary components such as side lobes and ringing included in the actual received signal S2 received by the receiving unit 30, that is, a signal Compensation can be done quickly and reliably. Further, in the case of the present embodiment, a filter creation mode in which the reference propagation path RP is configured to acquire a reference signal, and the compensation filter 18 is generated based on the acquired reference signal, and a normal operation mode in which normal transmission and reception operations are performed By including the mode switching unit 250 that switches the mode, it is possible to create the compensation filter as needed. Therefore, for example, as in the case where there may be a change due to the external environment, it is possible to perform normal transmission and reception after creating the compensation filter each time as needed, ie, actually received by the receiving unit The compensation of the received signal can be performed for quick and accurate search.

〔第3実施形態〕
以下、図10〜12を参照して、第3実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法について一例を説明する。
Third Embodiment
Hereinafter, with reference to FIGS. 10-12, an example is demonstrated about the manufacturing method of the underground radar apparatus which concerns on 3rd Embodiment.

第1実施形態に係る地中レーダー装置100では、補償用フィルター18の作成に際して、アンテナ22,31に相当する箇所に特性が既知である同軸ケーブルCCを設けて、送信信号S1を外部に送信させないことで、基準信号SSとしていた。これに対し、図10に例示する本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法は、アンテナ22,31での送受信を行う状態で、補償用フィルターの作成をする点において、第1実施形態の場合と異なっている。すなわち、本実施形態では、アンテナ22から一旦外部に送信され、アンテナ31へ戻ってくる経路を基準伝搬経路RPとしている。   In the ground penetrating radar device 100 according to the first embodiment, when the compensation filter 18 is formed, the coaxial cable CC whose characteristic is known is provided at the location corresponding to the antennas 22 and 31 and the transmission signal S1 is not transmitted to the outside And the reference signal SS. On the other hand, the method of manufacturing the ground-penetrating radar device according to the present embodiment illustrated in FIG. 10 is different from that of the first embodiment in that the compensation filter is created in a state of performing transmission and reception with the antennas 22 and 31. It is different from the case. That is, in the present embodiment, the route which is temporarily transmitted from the antenna 22 to the outside and returned to the antenna 31 is used as the reference propagation route RP.

以下、図10を参照して、本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法の一例について具体的に説明する。本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法は、第1実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法の変形例であり、図10は、図6に対応する図である。したがって、同一の符号を付しているものについて、図1等の場合と同様の機能のものは、詳しい説明を省略する。また、本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法によって製作される地中レーダー装置は、製造過程における補償用フィルター内のデータ(データの取り方)を除いて、図1に示す地中レーダー装置100と同様の構成となるので、図示及び説明を省略する。   Hereinafter, with reference to FIG. 10, an example of a method of manufacturing the ground penetrating radar device according to the present embodiment will be specifically described. The method of manufacturing the underground radar device according to the present embodiment is a modification of the method of manufacturing the underground radar device according to the first embodiment, and FIG. 10 is a view corresponding to FIG. Therefore, about the thing which attaches | subjects the same code | symbol, the thing of the function similar to the case of FIG. 1 etc. abbreviate | omits detailed description. In addition, the ground radar apparatus manufactured by the method of manufacturing the ground radar apparatus according to the present embodiment is not shown in FIG. 1 except for data (how to obtain data) in the compensation filter in the manufacturing process. Since the configuration is the same as that of the device 100, illustration and description will be omitted.

まず、図10に示すように、本実施形態においても、図6の場合と同様に、フィルター作成処理部FPにおいて計測を行うことで、補償用フィルターを作成する。ただし、フィルター作成処理部FPにおいて、基準信号の適正判定を行うための基準信号適正判定部JDを設けている点が異なっている。さらに、本実施形態では、図6の場合と異なり、送信アンテナ22及び受信アンテナ31を設けた状態で、送信アンテナ22からの送信信号S1の発信先、すなわち実動作における地中側に、所定距離だけ離間させた特性が既知である理想的な反射をする壁WLを設けている点が異なっている。本実施形態では、壁WLで反射された成分のみを、受信アンテナ31において受信し、基準信号SSとして取り扱うことで、フィルター作成処理部FPにおいて、補償用フィルターの作成がなされる。特に、本実施形態では、フィルター作成処理部FPにおいて、基準信号適正判定部JDにより基準信号SSについての適正判定がなされている。これにより、壁WLで反射された成分以外の成分が含まれると判断される場合には、補償用フィルターの作成処理を行わず、再度基準信号SSを受信する環境を変更するようにして、確実な補償用フィルターの作成がなされるようにしている。   First, as shown in FIG. 10, also in the present embodiment, as in the case of FIG. 6, the compensation filter is created by performing measurement in the filter creation processing unit FP. However, the difference is that in the filter generation processing unit FP, a reference signal appropriateness determination unit JD for performing the appropriateness determination of the reference signal is provided. Furthermore, in the present embodiment, unlike the case of FIG. 6, with the transmission antenna 22 and the reception antenna 31 provided, the transmission destination of the transmission signal S1 from the transmission antenna 22, that is, the underground side in actual operation, The point of difference is that an ideal reflecting wall WL is provided whose characteristics are known. In the present embodiment, only the component reflected by the wall WL is received by the receiving antenna 31 and treated as the reference signal SS, whereby the compensation filter is created in the filter creation processing unit FP. In particular, in the present embodiment, in the filter creation processing unit FP, the reference signal appropriateness determination unit JD determines the appropriateness of the reference signal SS. As a result, when it is determined that a component other than the component reflected by the wall WL is included, the processing for creating the compensation filter is not performed, and the environment in which the reference signal SS is received is changed again. It makes it possible to create various compensation filters.

第1実施形態のように、外部に送信させずに基準信号SSを送信する場合と異なり、本実施形態の場合、受信アンテナ31での受信において、意図しない成分が、基準信号SSに含まれてしまう可能性がある。これに対して、本実施形態では、上述のように、基準信号適正判定部JDにより基準信号SSについての適正判定を行うことで、かかる事態を回避している。   Unlike the case where the reference signal SS is transmitted without being transmitted to the outside as in the first embodiment, in the case of the present embodiment, an unintended component is included in the reference signal SS in the reception at the receiving antenna 31. There is a possibility of On the other hand, in the present embodiment, as described above, such a situation is avoided by performing the appropriateness determination on the reference signal SS by the reference signal appropriateness determination unit JD.

図11(A)〜11(D)は、本実施系での地中レーダー装置の製造工程における受信信号波形の適性判断についての一例を概念的に説明するための図である。以下、図11(A)〜11(D)を参照して、基準信号適正判定部JDにおける判定方法についての具体的一例を説明する。ここでは、基準信号SSについての基準波形である相関信号波形に関してサイドローブ減衰包絡線に基づいて適正判定を行っている。   11 (A) to 11 (D) are diagrams for conceptually explaining an example of the aptitude determination of the received signal waveform in the manufacturing process of the underground radar device in the present implementation system. Hereinafter, with reference to FIGS. 11A to 11D, a specific example of the determination method in the reference signal appropriateness determination unit JD will be described. Here, the appropriate determination is performed based on the side lobe attenuation envelope with respect to the correlation signal waveform that is the reference waveform for the reference signal SS.

まず、図11(A)に示すように、送信部20の送信アンテナ22から発信された送信信号S1について、壁WLが理想的なものであり、壁WLで反射された成分のみが基準信号SSとして受信アンテナ31において受信されると、相関処理の結果、例えば図11(B)に示すような相関信号波形CWが取得されるはずである。この場合、受信部30は、壁WLでの一回の反射成分のみについて信号を受け取ることになるので、図11(B)に示すように、相関信号波形CWに関して、メインローブが最も強い強度を示すとともにサイドローブがメインローブから離れるにしたがって徐々に小さなピークを有するものとなる。相関信号波形CWにおける端的な特徴としては、図中破線で示すように、1つのメインローブを最も高い強度としてサイドローブに沿って減衰するサイドローブ減衰包絡線AEが描けることになる。   First, as shown in FIG. 11A, for the transmission signal S1 transmitted from the transmission antenna 22 of the transmission unit 20, the wall WL is ideal, and only the component reflected by the wall WL is the reference signal SS. When the signal is received by the receiving antenna 31, as a result of the correlation process, for example, a correlation signal waveform CW as shown in FIG. 11B should be acquired. In this case, since the receiving unit 30 receives a signal for only one reflection component on the wall WL, as shown in FIG. 11B, the main lobe has the strongest intensity with respect to the correlation signal waveform CW. As shown, the side lobes have gradually smaller peaks as they move away from the main lobe. As a distinctive feature of the correlation signal waveform CW, as indicated by a broken line in the drawing, a side lobe attenuation envelope AE can be drawn which attenuates along the side lobe with one main lobe as the highest intensity.

一方、図11(A)及び11(B)に示した場合と異なり、壁WLで反射された成分のみならず、他の成分が基準信号SSに含まれる場合、その影響が相関信号波形にも表れると考えられる。例えば図11(A)に対応する図11(C)に典型的一例を示すように、もしも、壁WLの奥側に意図しない物体UOが存在するならば、その場合には、壁WLでの反射成分とは別に、物体UOの存在に起因する反射成分も検出されることになるはずである。具体的には、図11(D)に一例を示すように、相関信号波形CWに関して、壁WLでの反射成分に関するメインローブの他に、別のメインローブと考えられる強い強度を示す箇所が存在し、単純な減衰とはならないものになると考えらえる。この場合、図11(B)に示す場合と異なり、1つのメインローブを最も高い強度としてサイドローブに沿って減衰していくサイドローブ減衰包絡線AEを超えてしまう箇所XXが存在することになる。したがって、基準信号適正判定部JDとして、上記のようなサイドローブ減衰包絡線AEを描くためのアルゴリズムを適宜用意することで、基準信号SSが適正なものであるか否かを判断できる。   On the other hand, unlike the case shown in FIGS. 11A and 11B, when not only the component reflected by the wall WL but also other components are included in the reference signal SS, the influence is also exerted on the correlation signal waveform. It is thought to appear. For example, as shown in a typical example in FIG. 11C corresponding to FIG. 11A, if there is an unintended object UO at the back side of the wall WL, in that case, at the wall WL Apart from the reflection component, a reflection component due to the presence of the object UO should also be detected. Specifically, as shown in an example in FIG. 11D, in the correlation signal waveform CW, in addition to the main lobe related to the reflection component at the wall WL, there is a portion showing a strong intensity considered to be another main lobe. It can be thought that it will not be a simple attenuation. In this case, unlike the case shown in FIG. 11 (B), there is a place XX where the side lobe attenuation envelope AE which attenuates along the side lobes with one main lobe as the highest intensity is present. . Therefore, it is possible to determine whether or not the reference signal SS is appropriate by appropriately preparing an algorithm for drawing the side lobe attenuation envelope AE as described above as the reference signal appropriateness determination unit JD.

以下、図12のフローチャートを参照して、上述した地中レーダー装置の製造工程における一連の処理について説明する。まず、前提として、送受信間において基準伝搬経路RPを構成するように各部を接続する。すなわち、送信アンテナ22及び受信アンテナ31の先に、壁WLがある状態とすることで、理想反射環境とする(ステップS301)。この上で、信号処理部10は、基準信号SSとなるべき送信信号S1を発生させ、その受信信号波形を、相関波形(相関信号波形)の状態でフィルター作成処理部FPにおいて記録する(ステップS302)。次に、信号処理部10は、フィルター作成処理部FPの基準信号適正判定部JDにおいて、記録した相関信号波形が適切なものであるか否かを判定する(ステップS303)。ステップS303において、適切でないと判定された場合には(ステップS303:No)、再度ステップS301からの動作を繰り返す。すなわち、壁WLの設定をし直した後、相関信号波形を記録し直す。一方、ステップS303において、適切であると判定された場合には(ステップS303:Yes)、記録した受信信号波形(相関信号波形)をフーリエ変換するとともに(ステップS304)、理想相関信号波形の入力部INからの理論上の理想相関信号波形に関するデータを読み出す(ステップS305)。次に、信号処理部10は、ステップS304及びステップS305で取得した各相関信号波形のフーリエ変換を比較し、両信号における振幅及び位相についての差分を算出し(ステップS306)、その差分の情報すなわち式(1)に相当する差分情報をフィルター係数に変換する(ステップS307)。つまり、補償フィルター係数を算出する。最後に、補償フィルター係数をフィルター作成処理部FPに記録する(ステップS308)ことで、以後、フィルター作成処理部FPが、補償用フィルターとして機能する。   Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 12, a series of processes in the manufacturing process of the above-described ground-penetrating radar device will be described. First, as a premise, each unit is connected so as to form a reference propagation route RP between transmission and reception. That is, by setting the wall WL to the end of the transmitting antenna 22 and the receiving antenna 31, an ideal reflection environment is set (step S301). Then, the signal processing unit 10 generates the transmission signal S1 to be the reference signal SS, and records the reception signal waveform in the filter generation processing unit FP in the state of the correlation waveform (correlation signal waveform) (step S302). ). Next, the signal processing unit 10 determines whether the recorded correlation signal waveform is appropriate or not in the reference signal appropriateness determination unit JD of the filter creation processing unit FP (step S303). In step S303, when it is determined not to be appropriate (step S303: No), the operation from step S301 is repeated again. That is, after resetting the wall WL, the correlation signal waveform is recorded again. On the other hand, when it is determined in step S303 that the received signal waveform is appropriate (step S303: Yes), the recorded received signal waveform (correlation signal waveform) is subjected to Fourier transform (step S304), and the input portion of the ideal correlation signal waveform Data on the theoretical ideal correlation signal waveform from IN is read out (step S305). Next, the signal processing unit 10 compares the Fourier transform of each correlation signal waveform obtained in step S304 and step S305, and calculates the difference between the amplitude and phase of both signals (step S306), and the information of the difference, ie, The difference information corresponding to equation (1) is converted into filter coefficients (step S307). That is, the compensation filter coefficient is calculated. Finally, the compensation filter coefficient is recorded in the filter creation processing unit FP (step S308), and thereafter, the filter creation processing unit FP functions as a compensation filter.

以上のように、本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法においても、送信部20側から受信部30側への既知の経路である基準伝搬経路RPを経た基準信号SSの信号特性に基づいて補償用フィルターを予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部30で受信した実際の受信信号S2に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、本実施形態の場合、補償用フィルターの作成において、基準信号適正判定部JDにより、基準信号についての基準波形である相関信号波形に関してサイドローブ減衰包絡線に基づく適正判定がなされていることで、装置に固有の特性以外の他の要因の有無、すなわち外部からの意図しない成分が基準信号に含まれているか否かを確認できる。また、この場合、送信部20の送信アンテナ22及び受信部30の受信アンテナ31を取り付けた状態で補償用フィルターの作成が可能であるので、例えば送信アンテナ22や受信アンテナ31に起因する不要成分の除去や低減が必要な場合に対処が可能となる。   As described above, also in the method of manufacturing the underground radar device according to the present embodiment, based on the signal characteristics of the reference signal SS passing through the reference propagation route RP, which is a known route from the transmitting unit 20 to the receiving unit 30. The compensation filter is created in advance and used in the actual operation for searching, thereby removing or reducing unnecessary components such as side lobes and ringing included in the actual received signal S2 received by the receiving unit 30, that is, Signal compensation can be done quickly and reliably. Further, in the case of the present embodiment, in the creation of the compensation filter, the reference signal appropriateness determination unit JD makes an appropriate determination based on the side lobe attenuation envelope with respect to the correlation signal waveform that is the reference waveform for the reference signal. The presence or absence of other factors other than the characteristic unique to the device, that is, whether or not an unintended component from the outside is included in the reference signal can be confirmed. Further, in this case, since it is possible to create the compensation filter in a state where the transmitting antenna 22 of the transmitting unit 20 and the receiving antenna 31 of the receiving unit 30 are attached, for example, unnecessary components due to the transmitting antenna 22 or It is possible to deal with cases where removal or reduction is required.

なお、詳細な説明を省略するが、上記において、さらに第1実施形態等において適用した同軸ケーブルによる補償用フィルターの作成を併用する態様としてもよい。   In addition, although detailed description is abbreviate | omitted, it is good also as an aspect which uses creation of the filter for compensation by the coaxial cable further applied in 1st Embodiment etc. in the above in combination.

〔第4実施形態〕
以下、図13〜15を参照して、第4実施形態に係る地中レーダー装置について一例を説明する。
Fourth Embodiment
Hereinafter, with reference to FIGS. 13-15, an example is demonstrated about the underground radar apparatus which concerns on 4th Embodiment.

第1実施形態に係る地中レーダー装置100では、1つの補償用フィルターを搭載していた。これに対し、図13に例示する本実施形態に係る地中レーダー装置400は、補償用フィルター418において、複数(例示では2つ)の補償用フィルターを搭載し、フィルターの選択が可能となっている点において、第1実施形態の場合と異なっている。   The ground radar apparatus 100 according to the first embodiment is equipped with one compensation filter. On the other hand, the ground radar device 400 according to the present embodiment illustrated in FIG. 13 has a plurality of (two in the illustrated example) compensation filters mounted on the compensation filter 418, which makes it possible to select a filter. Is different from the case of the first embodiment in that

以下、図13を参照して、本実施形態に係る地中レーダー装置400の一例について具体的に説明する。なお、本実施形態に係る地中レーダー装置400は、第1実施形態に係る地中レーダー装置400の変形例であり、図13は、図1に対応する図である。したがって、同一の符号を付しているものについて、図1の場合と同様の機能のものは、詳しい説明を省略する。   Hereinafter, with reference to FIG. 13, an example of the ground penetrating radar device 400 according to the present embodiment will be specifically described. In addition, the underground radar apparatus 400 which concerns on this embodiment is a modification of the underground radar apparatus 400 which concerns on 1st Embodiment, and FIG. 13 is a figure corresponding to FIG. Therefore, about the thing which attaches | subjects the same code | symbol, the thing of the function similar to the case of FIG. 1 abbreviate | omits detailed description.

図13に示すように、地中レーダー装置400は、信号処理部410と、送信部20と、受信部30と、表示部40とを備える。   As shown in FIG. 13, the underground radar device 400 includes a signal processing unit 410, a transmission unit 20, a reception unit 30, and a display unit 40.

信号処理部410は、図1の信号処理部10と同様に、送信制御部11、送信用のチャープ信号発生部11a、相関処理用のチャープ信号発生部11b、増幅器12、相関処理部15、増幅器16及びA/D変換器17に加え、2つのフィルターを含む補償用フィルター418と、フィルター選択部FSとを備える。   Similar to the signal processing unit 10 shown in FIG. 1, the signal processing unit 410 includes a transmission control unit 11, a transmission chirp signal generation unit 11a, a correlation processing chirp signal generation unit 11b, an amplifier 12, a correlation processing unit 15, and an amplifier. In addition to 16 and A / D converter 17, compensation filter 418 containing two filters and filter selection part FS are provided.

信号処理部410のうち、補償用フィルター418は、互いに異なるフィルター係数を有する第1フィルター418aと、第2フィルター418bとを備える。   In the signal processing unit 410, the compensation filter 418 includes a first filter 418a and a second filter 418b having filter coefficients different from each other.

信号処理部410のうち、フィルター選択部FSは、地中レーダー装置400の利用者(ユーザー)からの外部入力指示に従って、補償用フィルター418を構成する2つのフィルター418a,418bのうち、一のフィルターを選択するための機構である。   In the signal processing unit 410, the filter selection unit FS is a filter of one of the two filters 418a and 418b constituting the compensation filter 418 in accordance with an external input instruction from the user of the ground penetrating radar device 400. Is a mechanism for selecting

以下、図14(A)及び14(B)を参照して、補償用フィルター418を構成する第1フィルター418aと第2フィルター418bとについての具体的一例を説明する。図14(A)及び14(B)は、複数の理論上の理想信号間での特性の違いについて説明するための図である。   Hereinafter, with reference to FIGS. 14A and 14B, a specific example of the first filter 418a and the second filter 418b constituting the compensating filter 418 will be described. FIGS. 14A and 14B are diagrams for explaining the difference in characteristics among a plurality of theoretical ideal signals.

ここで、補償用フィルターの作成に関して、作成上の拠り所となる理論上の理想信号及びその特性については、地中レーダー装置100の設計に従って定まるが、例えば、測定対象たる探査対象物の埋設状況等によっては、最も適した理想信号より具体的には理想相関信号波形が異なる可能性がある。すなわち、埋設状況に応じて異なる性質の理想相関信号波形を用意することが好ましい場合も考えられる。具体的には、より確実に検出を行うべく図14(A)に例示するように、サイドローブが無く、メインローブのみを有するような相関信号波形W1を理想相関信号波形とする場合が考えられる。一方、検出における分解能をより高めたいという場合には、図14(B)に例示するように、いくつか小さなサイドローブを有しつつメインローブがより狭い範囲となっている相関信号波形W2を理想相関信号波形とするのが望ましい場合もある。図14(A)と図14(B)とを比較すると明らかなように、相関信号波形W2における中央に位置するメインローブの幅(例えば半値幅)が、相関信号波形W1における中央に位置するメインローブの幅よりも狭くなっている。例えば、複数の探査対象物が近接して埋設されていることが予測されるような場合には、図14(B)のような形状の相関信号波形を抽出することで、分解能を高め、複数の探査対象物を区別して検出することが期待できる。本実施形態では、図14(A)及び図14(B)に代表されるような、複数の理想相関信号波形を予め用意しておき、上記各実施形態で説明した補償用フィルターの作成方法において、現実の相関信号波形を各理想相関信号波形に近づけるようなフィルター係数の算出をそれぞれ行うことで、例えば第1フィルター418aと第2フィルター418bといった複数のフィルターを補償用フィルター418に格納し、フィルター選択部FSにおいて適宜それらのうちの一を選択して適用することで、探査の態様に応じて最適な解析処理を行うようになっている。   Here, with regard to the creation of the compensation filter, the theoretical ideal signal as a basis for creation and the characteristics thereof are determined according to the design of the underground radar device 100, but, for example, the embedding situation of the survey target object to be measured In some cases, the ideal correlation signal waveform may be different from the most suitable ideal signal. That is, it may be considered that it is preferable to prepare an ideal correlation signal waveform of different properties according to the embedding situation. Specifically, as exemplified in FIG. 14A for more reliable detection, it is conceivable that the correlation signal waveform W1 having no side lobes and only the main lobe is used as the ideal correlation signal waveform. . On the other hand, when it is desired to further increase the resolution in detection, as illustrated in FIG. 14B, it is ideal to make the correlation signal waveform W2 having a smaller main lobe in a narrower range while having some small side lobes. It may be desirable to have a correlation signal waveform. As apparent from comparison between FIG. 14A and FIG. 14B, the width (for example, half width) of the main lobe located at the center of the correlation signal waveform W2 is at the center of the correlation signal waveform W1. It is narrower than the width of the robe. For example, in the case where it is predicted that a plurality of search objects are closely embedded, extraction of a correlation signal waveform having a shape as shown in FIG. It can be expected to distinguish and detect the search object of In the present embodiment, a plurality of ideal correlation signal waveforms represented by FIGS. 14 (A) and 14 (B) are prepared in advance, and in the method of producing the compensation filter described in each of the above embodiments. By calculating the filter coefficients that bring the actual correlation signal waveform closer to each ideal correlation signal waveform, for example, a plurality of filters such as the first filter 418a and the second filter 418b are stored in the compensating filter 418, and the filter By appropriately selecting and applying one of them in the selection unit FS, the optimum analysis processing is performed according to the aspect of the search.

以下、図15のフローチャートを参照して、上述した地中レーダー装置400におけるフィルターの選択処理について説明する。まず、地中レーダー装置400の利用者(ユーザー)からの外部入力指示により所望の波形特性の選択をするための選択命令がなされると(ステップS401)、これに従って、フィルター選択部FSは、第1フィルター418a及び第2フィルター418bについてのフィルター係数の情報を読み出して(ステップS402)、これらのうち、当該選択命令に対応するものを適用する(ステップS403)。以上のようにして、フィルターの選択処理がなされる。   Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 15, the filter selection process in the above-described ground-penetrating radar device 400 will be described. First, when a selection command for selecting a desired waveform characteristic is issued according to an external input instruction from the user of the ground penetrating radar device 400 (step S401), the filter selection unit FS Information on filter coefficients for the first filter 418a and the second filter 418b is read out (step S402), and the information corresponding to the selection command is applied (step S403). As described above, filter selection processing is performed.

以上のように、本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法においても、サイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、本実施形態の場合、補償用フィルター418は、複数のフィルター418a,418bから一のフィルターを選択可能となっている。この場合、目的に応じて最適なフィルターを準備できる。   As described above, also in the method of manufacturing the underground radar device according to the present embodiment, removal and reduction of unnecessary components such as side lobes and ringing, that is, signal compensation can be performed quickly and reliably. Further, in the case of the present embodiment, the compensating filter 418 can select one of the plurality of filters 418a and 418b. In this case, an optimal filter can be prepared according to the purpose.

〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
[Others]
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.

まず、上記では、送信部20からの送信信号S1は、高周波成分でかつある程度の帯域幅を有するチャープ信号であるものとしているが、帯域幅については、種々の態様が考えられる。また、信号として、チャープ状のものに限らずパルス状のものを利用する態様において、本願発明を適用してもよい。   First, in the above description, the transmission signal S1 from the transmission unit 20 is a high frequency component and a chirp signal having a certain bandwidth. However, various modes can be considered for the bandwidth. Furthermore, the present invention may be applied in a mode in which not only a chirped signal but also a pulsed signal is used as a signal.

また、上記では、増幅器について、増幅器12,16,21,32の4つを配置した構成となっているが、これらの性能等については、目的等に応じて種々異なっていてもよく、また、一部が無い態様や、別の箇所に配置されるといった場合においても、本願発明の適用が可能である。さらに、増幅器以外の構成要素についても、上記の例以外の様々な配置が考えられる。   In the above, four amplifiers 12, 16, 21 and 32 are arranged in the amplifier, but their performance and the like may be variously changed according to the purpose, etc. The present invention can also be applied to an embodiment in which there is no part, or in a case where it is arranged in another place. Furthermore, various arrangements other than the above examples can be considered for components other than the amplifier.

また、フーリエ変換の手法については、目的等に応じて種々のものを選択できる。また、上記とは別途に、各種フィルター処理を付加してもよい。   In addition, various Fourier transform methods can be selected depending on the purpose and the like. Also, various filter processes may be added separately from the above.

10…信号処理部、11…送信制御部、11a…チャープ信号発生部、11a,11b…チャープ信号発生部、11b…チャープ信号発生部、12,16,21,32…増幅器、15…相関処理部、15a…相関器、15b…処理部、17…変換器、18…補償用フィルター、18a…フーリエ変換処理部、18b…演算処理部、18c…逆フーリエ変換処理部、20…送信部、21…増幅器、22…送信アンテナ、30…受信部、31…受信アンテナ、32…増幅器、40…表示部、100…地中レーダー装置、200…地中レーダー装置、210…信号処理部、220…送信部、230…受信部、250…モード切替え部、400…地中レーダー装置、410…信号処理部、418…補償用フィルター、418a…第1フィルター、418b…第2フィルター、AE…サイドローブ減衰包絡線、CC…同軸ケーブル、CW…相関信号波形、f…周波数、FC…フィルター係数、FC…補償フィルター係数、FI,FR…グラフ、FP…フィルター作成処理部、FS…フィルター選択部、GDi…部分画像、GI,GR…グラフ、IN…入力部、JD…基準信号適正判定部、NZi…部分画像、OB…探査対象物、OS…地中、P1,P2…反射部分、R1…参照信号、RP…基準伝搬経路、S1…送信信号、S2…受信信号、SO…地中、SS…基準信号、ST…地表、SW1…第1スイッチ部、SW2…第2スイッチ部、t…時間、Ta,Tb…端部、UO…物体、W1,W2,WI,WR…相関信号波形、WL…壁、XX…箇所   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Signal processing part, 11 ... Transmission control part, 11a ... Chirp signal generation part, 11a, 11b ... Chirp signal generation part, 11b ... Chirp signal generation part, 12, 16, 21, 32 ... Amplifier, 15 ... Correlation processing part , 15a: correlator, 15b: processor, 17: converter, 18: filter for compensation, 18a: Fourier transform processor, 18b: arithmetic processor, 18c: inverse Fourier transform processor, 20: transmitter, 21: Amplifier 22 22 Transmission antenna 30 Reception unit 31 Reception antenna 32 Amplifier 40 Display unit 100 Ground radar apparatus 200 Ground radar apparatus 210 Signal processing unit 220 Transmission section , 230: reception unit, 250: mode switching unit, 400: ground penetrating radar device, 410: signal processing unit, 418: compensation filter, 418a: first filter, 41 b ... second filter, AE ... side lobe attenuation envelope, CC ... coaxial cable, CW ... correlation signal waveform, f ... frequency, FC ... filter coefficient, FC ... compensation filter coefficient, FI, FR ... graph, FP ... filter creation Processing unit, FS ... filter selection unit, GDi ... partial image, GI, GR ... graph, IN ... input unit, JD ... reference signal appropriateness determination unit, NZi ... partial image, OB ... search object, OS ... underground, P1 , P2: reflection portion, R1: reference signal, RP: reference propagation path, S1: transmission signal, S2: reception signal, SO: ground, SS: reference signal, ST: ground surface, SW1: first switch unit, SW2: Second switch section, t: time, Ta, Tb: end, UO: object, W1, W2, WI, WR: correlation signal waveform, WL: wall, XX: location

Claims (10)

探査用の送信信号を送信する送信部と、
受信信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信した受信信号と参照信号とに基づき埋設物の検出のための信号処理を行う信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、前記送信部側から前記受信部側への基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき作成された補償用フィルターにより、前記受信部で受信した実際の受信信号を補償する、地中レーダー装置。
A transmitter for transmitting a transmission signal for exploration;
A receiving unit that receives a received signal;
And a signal processing unit that performs signal processing for detecting a buried object based on the reception signal received by the reception unit and the reference signal,
The signal processing unit compensates for the actual reception signal received by the receiving unit, using a compensation filter created based on the signal characteristics of the reference signal that has passed through the reference propagation path from the transmitting unit to the receiving unit. , Underground radar equipment.
前記補償用フィルターは、前記基準信号の信号特性と理論上の理想信号特性とを比較して作成される、請求項1に記載の地中レーダー装置。   The underground radar apparatus according to claim 1, wherein the compensation filter is created by comparing a signal characteristic of the reference signal with a theoretical ideal signal characteristic. 前記補償用フィルターは、理論上の理想信号特性を示す理想波形のフーリエ変換と、前記基準信号についての基準波形のフーリエ変換との比に基づいて作成される、請求項2に記載の地中レーダー装置。   The underground radar according to claim 2, wherein the compensation filter is created based on a ratio of a Fourier transform of an ideal waveform showing theoretical ideal signal characteristics and a Fourier transform of a reference waveform on the reference signal. apparatus. 前記補償用フィルターは、前記送信部の端部と前記受信部の端部とを接続して構成された既知の伝搬経路を前記基準伝搬経路として作成される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。   The filter for compensation according to any one of claims 1 to 3, wherein a known propagation path configured by connecting an end of the transmission unit and an end of the reception unit is created as the reference propagation path. Underground radar device described in the paragraph. 前記補償用フィルターの作成において、前記基準信号についての基準波形である相関信号波形に関してサイドローブ減衰包絡線に基づく適正判定がなされている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。   The underground according to any one of claims 1 to 3, wherein in the creation of the compensation filter, a proper determination based on a side lobe attenuation envelope is made on a correlation signal waveform which is a reference waveform for the reference signal. Radar equipment. 前記基準伝搬経路を構成して前記基準信号を取得し、取得した前記基準信号に基づき前記補償用フィルターを作成するフィルター作成モードと、通常の送受信動作を行う通常動作モードとを切り替えるモード切替え部を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。   A mode switching unit configured to switch between a filter creation mode in which the reference propagation path is configured to acquire the reference signal, and the compensation filter is generated based on the acquired reference signal, and a normal operation mode in which normal transmission and reception operations are performed The underground radar apparatus as described in any one of Claims 1-5. 前記補償用フィルターは、複数のフィルターから一のフィルターを選択可能となっている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。   The underground radar apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the compensation filter is capable of selecting one of a plurality of filters. 前記信号処理部は、前記補償用フィルターにより、装置各部の特性に基づいて発生するサイドローブ又はリンギングを除去する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。   The ground radar apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the signal processing unit removes side lobes or ringing generated based on the characteristics of each part of the apparatus by the compensation filter. 前記送信部からの送信信号は、チャープ信号である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。   The underground radar apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the transmission signal from the transmission unit is a chirp signal. 探査用の送信信号を送信する送信部と、受信信号を受信する受信部と、前記受信部で受信した実際の受信信号について補償する補償用フィルターを有して前記受信部で受信した受信信号と参照信号とに基づき埋設物の検出のための信号処理を行う信号処理部と、を備える地中レーダー装置の製造方法であって、
基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき前記補償用フィルターを作成する、地中レーダー装置の製造方法。
A reception signal received by the reception unit, including a transmission unit for transmitting a transmission signal for search, a reception unit for receiving the reception signal, and a compensation filter for compensating for the actual reception signal received by the reception unit A signal processing unit for performing signal processing for detection of a buried object based on a reference signal, and
A method of manufacturing an underground radar device, wherein the compensation filter is created based on the signal characteristics of a reference signal that has passed through a reference propagation path.
JP2017230073A 2017-11-30 2017-11-30 Manufacturing method of ground penetrating radar device and ground penetrating radar device Active JP7012521B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017230073A JP7012521B2 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Manufacturing method of ground penetrating radar device and ground penetrating radar device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017230073A JP7012521B2 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Manufacturing method of ground penetrating radar device and ground penetrating radar device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019100793A true JP2019100793A (en) 2019-06-24
JP7012521B2 JP7012521B2 (en) 2022-01-28

Family

ID=66973408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017230073A Active JP7012521B2 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Manufacturing method of ground penetrating radar device and ground penetrating radar device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7012521B2 (en)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4698634A (en) * 1985-07-10 1987-10-06 Alongi Anthony V Subsurface inspection radar
JPS63228092A (en) * 1986-10-30 1988-09-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method and device for detection
JPS63305275A (en) * 1987-06-08 1988-12-13 Mitsubishi Electric Corp Filtering system for searching apparatus of underground buried object
JPH04152286A (en) * 1990-10-16 1992-05-26 Ikuo Arai Transmission time controlled radar device
JPH08313647A (en) * 1995-05-19 1996-11-29 Japan Radio Co Ltd Buried matter investigating apparatus
US6691039B1 (en) * 2002-08-30 2004-02-10 John M. Robinson Removal of noise from seismic data using improved radon transformations
JP2010210394A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Nippon Signal Co Ltd:The Underground radar system
JP2012154833A (en) * 2011-01-27 2012-08-16 Nippon Signal Co Ltd:The Underground radar apparatus
US20150247923A1 (en) * 2014-03-03 2015-09-03 US Radar, Inc. Advanced Techniques for Ground-Penetrating Radar Systems
JP2016090298A (en) * 2014-10-31 2016-05-23 日本信号株式会社 Chirp signal generation device and underground radar device
JP2016090297A (en) * 2014-10-31 2016-05-23 日本信号株式会社 Underground radar device

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4698634A (en) * 1985-07-10 1987-10-06 Alongi Anthony V Subsurface inspection radar
JPS63228092A (en) * 1986-10-30 1988-09-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method and device for detection
JPS63305275A (en) * 1987-06-08 1988-12-13 Mitsubishi Electric Corp Filtering system for searching apparatus of underground buried object
JPH04152286A (en) * 1990-10-16 1992-05-26 Ikuo Arai Transmission time controlled radar device
JPH08313647A (en) * 1995-05-19 1996-11-29 Japan Radio Co Ltd Buried matter investigating apparatus
US6691039B1 (en) * 2002-08-30 2004-02-10 John M. Robinson Removal of noise from seismic data using improved radon transformations
JP2010210394A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Nippon Signal Co Ltd:The Underground radar system
JP2012154833A (en) * 2011-01-27 2012-08-16 Nippon Signal Co Ltd:The Underground radar apparatus
US20150247923A1 (en) * 2014-03-03 2015-09-03 US Radar, Inc. Advanced Techniques for Ground-Penetrating Radar Systems
JP2016090298A (en) * 2014-10-31 2016-05-23 日本信号株式会社 Chirp signal generation device and underground radar device
JP2016090297A (en) * 2014-10-31 2016-05-23 日本信号株式会社 Underground radar device

Also Published As

Publication number Publication date
JP7012521B2 (en) 2022-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7928896B2 (en) Application of time reversal to synthetic aperture imaging
US6002357A (en) System for and method of determining the location of an object in a medium
WO2021003500A1 (en) Interference suppression for multi-radar coexistence
US20090295623A1 (en) Radar receiver and a method for processing radar returns
KR20120080064A (en) Object detection method and radar system for providing the same method
KR101917374B1 (en) Apparatus and method for processing 3d ground penetrating radar signal
JP2007248215A (en) Radar system
JP5506214B2 (en) Underground radar equipment
EP0240201A2 (en) Method and apparatus for combining waveforms
JP5710289B2 (en) Underground radar equipment
KR101203269B1 (en) dual frequency underwater acoustic camera and it&#39;s operating method for precise underwater survey
JP5607424B2 (en) Pulse compression device, radar device, pulse compression method, and pulse compression program
KR100661748B1 (en) Apparatus for removing leakage signal of fmcw radar
US7755538B2 (en) Radar apparatus
JP2019100793A (en) Underground radar apparatus and method for manufacturing underground radar apparatus
RU2296345C2 (en) Mode of targets radar station clearance according to distance and a pulse radar station with compression of pulses and restoration of signals
JP2008241319A (en) Pulse radar system
JP2008216005A (en) Active sonar device
GB2487374A (en) Radar system synthesising a broadband waveform from a series of narrowband chirps and accounting for Doppler of a target between chirps
KR101282489B1 (en) dual frequency underwater acoustic camera and it&#39;s operating method for precise underwater survey
JP2007163271A (en) Underground radar image processing method
KR101524550B1 (en) Method and Apparatus for a fast Linear Frequency Modulation target detection compensating Doppler effect according to the target speed
JP6976189B2 (en) Object detector
Malanowski et al. Bistatic noise radar using locally generated reference signal
US9945941B1 (en) Simultaneous continuous wave signals

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200925

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210914

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210915

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211102

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7012521

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150