JP2992637B2 - 地中レーダ装置 - Google Patents
地中レーダ装置Info
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- JP2992637B2 JP2992637B2 JP3095302A JP9530291A JP2992637B2 JP 2992637 B2 JP2992637 B2 JP 2992637B2 JP 3095302 A JP3095302 A JP 3095302A JP 9530291 A JP9530291 A JP 9530291A JP 2992637 B2 JP2992637 B2 JP 2992637B2
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- speed signal
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば地中レーダ装
置に適用され、電磁波パルスを繰り返し送信し、その反
射波を受信し、各送信周期ごとに順次位相がずれたサン
プリングパルスで受信信号をサンプリングして低速信号
に変換し、その低速信号を周期的に得ると共に、データ
取得パルスごとに得られた１周期分の低速信号を出力す
る地中レーダ装置に関する。
置に適用され、電磁波パルスを繰り返し送信し、その反
射波を受信し、各送信周期ごとに順次位相がずれたサン
プリングパルスで受信信号をサンプリングして低速信号
に変換し、その低速信号を周期的に得ると共に、データ
取得パルスごとに得られた１周期分の低速信号を出力す
る地中レーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の近接レーダとして地中レーダに
ついて従来技術を図４を参照して説明する。制御部１１
から高速周期、例えば１．６ＭＨｚでトリガパルスがパ
ルサ１２に与えられ、例えば幅の狭い半サイクルの高圧
パルスが発生され、バラン１３を通じて送信アンテナ１
４へ供給され、幅の狭い電磁波パルス（図５Ａ）が地中
（図示せず）内に向って放射される。その地表、更に地
中内からの反射波（図５Ｂ）が受信アンテナ１５で受信
され、バラン１６を介して高周波増幅器１７へ供給され
る。その受信信号は、各送信パルス（図５Ａ）ごとに順
次位相がずれたストローブ（図５Ｃ）によりサンプラー
１８においてサンプリングされて、１つの反射波と対応
した時間軸が伸張された低速信号に変換される（図５
Ｄ、このＤは、Ｃに対し時間軸がずっと圧縮されてい
る）。この低速信号は必要に応じて増幅器１９で増幅さ
れた後、ＡＤ変換器２１でデジタル信号に変換されてバ
ッファメモリ２２に記憶される。この低速信号は基準パ
ルスごとに得られる。この基準パルスの周期は例えば
２．５６ｍｓであり、バッファメモリ２２はこの基準パ
ルスの周期で書きかえられている。
ついて従来技術を図４を参照して説明する。制御部１１
から高速周期、例えば１．６ＭＨｚでトリガパルスがパ
ルサ１２に与えられ、例えば幅の狭い半サイクルの高圧
パルスが発生され、バラン１３を通じて送信アンテナ１
４へ供給され、幅の狭い電磁波パルス（図５Ａ）が地中
（図示せず）内に向って放射される。その地表、更に地
中内からの反射波（図５Ｂ）が受信アンテナ１５で受信
され、バラン１６を介して高周波増幅器１７へ供給され
る。その受信信号は、各送信パルス（図５Ａ）ごとに順
次位相がずれたストローブ（図５Ｃ）によりサンプラー
１８においてサンプリングされて、１つの反射波と対応
した時間軸が伸張された低速信号に変換される（図５
Ｄ、このＤは、Ｃに対し時間軸がずっと圧縮されてい
る）。この低速信号は必要に応じて増幅器１９で増幅さ
れた後、ＡＤ変換器２１でデジタル信号に変換されてバ
ッファメモリ２２に記憶される。この低速信号は基準パ
ルスごとに得られる。この基準パルスの周期は例えば
２．５６ｍｓであり、バッファメモリ２２はこの基準パ
ルスの周期で書きかえられている。
【０００３】地中レーダにおいてはアンテナを所定距離
移動させるごとにデータの取込みを行っている。このた
め送、受信アンテナを搭載した台車の車の回転と同期回
転される距離検出円板２３が設けられ、その距離検出円
板２３が所定角度回転するごとに近接スイッチ２４から
パルスが発生される。このパルスがデータ取得パルス
（図５Ｅ）としてバッファメモリ２２及びビデオメモリ
２５へ供給され、その直後に得られる低速信号の１周期
分がバッファメモリ２２からビデオメモリ２５へ転送さ
れる（図５Ｆ）。ビデオメモリ２５の記憶内容は水平、
垂直走査形表示器２６の走査と同期して読み出され、Ｄ
Ａ変換器２７でアナログ信号に変換されて表示信号とし
て表示器２６へ供給される。表示器２６の表示面に、１
つの低速信号が１本の表示線として、信号強度に応じた
輝度変調（又はカラー変調）されて表示され、そのよう
な表示線が古い順に配列される。従って表示面上の横軸
は地上の移動距離と対応し、縦軸は地表からの深さと対
応する。
移動させるごとにデータの取込みを行っている。このた
め送、受信アンテナを搭載した台車の車の回転と同期回
転される距離検出円板２３が設けられ、その距離検出円
板２３が所定角度回転するごとに近接スイッチ２４から
パルスが発生される。このパルスがデータ取得パルス
（図５Ｅ）としてバッファメモリ２２及びビデオメモリ
２５へ供給され、その直後に得られる低速信号の１周期
分がバッファメモリ２２からビデオメモリ２５へ転送さ
れる（図５Ｆ）。ビデオメモリ２５の記憶内容は水平、
垂直走査形表示器２６の走査と同期して読み出され、Ｄ
Ａ変換器２７でアナログ信号に変換されて表示信号とし
て表示器２６へ供給される。表示器２６の表示面に、１
つの低速信号が１本の表示線として、信号強度に応じた
輝度変調（又はカラー変調）されて表示され、そのよう
な表示線が古い順に配列される。従って表示面上の横軸
は地上の移動距離と対応し、縦軸は地表からの深さと対
応する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】地中レーダにおいて測
定可能深度を大とするには、送信電磁波パルスのパワー
を大としたり、受信系の雑音指数をよくすればよいが、
これらには実用上は限度があり、例えば２．５ｍ以上の
深さを探知することが困難であった。また減衰率が大き
い地質部分ではＳ／Ｎが劣化し、かつ測定可能深度が小
さくなっていた。同様にレーザレーダにおいても、環境
条件などでＳ／Ｎが劣化して探知距離が減少する問題が
あった。
定可能深度を大とするには、送信電磁波パルスのパワー
を大としたり、受信系の雑音指数をよくすればよいが、
これらには実用上は限度があり、例えば２．５ｍ以上の
深さを探知することが困難であった。また減衰率が大き
い地質部分ではＳ／Ｎが劣化し、かつ測定可能深度が小
さくなっていた。同様にレーザレーダにおいても、環境
条件などでＳ／Ｎが劣化して探知距離が減少する問題が
あった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、デー
タ取得パルスごとに、低速信号を順次累積加算すること
を新たに開始すると共に、その直前に得られたそれまで
の累積加算を平均化した信号を出力する累積加算平均化
回路と、送受信アンテナの移動速度に応じて取得パルス
のパルス間隔が変化するるデータパルス取得発生手段と
が設けられる。
タ取得パルスごとに、低速信号を順次累積加算すること
を新たに開始すると共に、その直前に得られたそれまで
の累積加算を平均化した信号を出力する累積加算平均化
回路と、送受信アンテナの移動速度に応じて取得パルス
のパルス間隔が変化するるデータパルス取得発生手段と
が設けられる。
【０００６】
【実施例】図１にこの発明を地中レーダに適用した実施
例を示し、図４と対応する部分に同一符号を付けてあ
る。この実施例ではＡＤ変換器２１よりのデジタル低速
信号は累積加算平均化回路３１に供給される。累積加算
平均化回路３１では近接スイッチ２４からのデータ取得
パルスが入力されるごとに、次々と入力される低速信号
を順次累積加算することを新たに開始すると共に、その
直前に得られたそれまでの累積加算を平均化した信号を
出力する。
例を示し、図４と対応する部分に同一符号を付けてあ
る。この実施例ではＡＤ変換器２１よりのデジタル低速
信号は累積加算平均化回路３１に供給される。累積加算
平均化回路３１では近接スイッチ２４からのデータ取得
パルスが入力されるごとに、次々と入力される低速信号
を順次累積加算することを新たに開始すると共に、その
直前に得られたそれまでの累積加算を平均化した信号を
出力する。
【０００７】累積加算平均化回路３１の具体例を図２に
示す。ＡＤ変換器２１からの低速信号の各サンプルのデ
ジタル値は加算器３２で、バッファメモリ３３内のそれ
までの対応サンプルの累積加算値と加算されてバッファ
メモリ３３の対応する部分に格納される。つまりバッフ
ァメモリ３３は、例えば基準パルスの１周期における低
速信号に対するサンプル点数、例えば４０９６点と同数
のアドレス１〜４０９６を有し、基準パルスから１番
目、２番目、３番目…の各サンプル点における低速信号
のデジタル値の各累積加算値がそれぞれバッファメモリ
３３のアドレス１，２，３，…に格納される。入力され
た第ｉ番目（ｉ＝１，２，３，…，４０９６）のサンプ
ル点のデジタル値と、アドレスｉの記憶データとが加算
されてアドレスｉに格納される。
示す。ＡＤ変換器２１からの低速信号の各サンプルのデ
ジタル値は加算器３２で、バッファメモリ３３内のそれ
までの対応サンプルの累積加算値と加算されてバッファ
メモリ３３の対応する部分に格納される。つまりバッフ
ァメモリ３３は、例えば基準パルスの１周期における低
速信号に対するサンプル点数、例えば４０９６点と同数
のアドレス１〜４０９６を有し、基準パルスから１番
目、２番目、３番目…の各サンプル点における低速信号
のデジタル値の各累積加算値がそれぞれバッファメモリ
３３のアドレス１，２，３，…に格納される。入力され
た第ｉ番目（ｉ＝１，２，３，…，４０９６）のサンプ
ル点のデジタル値と、アドレスｉの記憶データとが加算
されてアドレスｉに格納される。
【０００８】データ取得パルス、いわゆる距離パルス
（図３Ａ）が積算処理制御部３４に入力されるごとに、
バッファメモリ３３はクリアされ、各基準パルス、いわ
ゆる同期パルス（図３Ｂ）ごとに得られる低速信号（図
３Ｃ）に対するサンプル点対応のデジタル値ごとの累積
加算が開始される。図３Ｄにその各サンプル点を示すＡ
Ｄ変換器２１におけるサンプルクロックを示す。基準パ
ルス（図３Ｂ）ごとにバッファメモリ３３に得られてい
る累積加算値がラッチ回路３５にラッチされる。またデ
ータ取得パルス（図３Ａ）が入力されるごとに、基準パ
ルスの計数が積算処理制御部３４内で１から開始され、
かつデータ取得パルスが入力されるごとに、基準パルス
の計数値ｎを除算器３６に与えて、ラッチ回路３５内の
各サンプル点ごとの累積加算値を累積加算数ｎで割算
し、その結果を累積加算平均化低速信号として出力する
（図３Ｅ）。
（図３Ａ）が積算処理制御部３４に入力されるごとに、
バッファメモリ３３はクリアされ、各基準パルス、いわ
ゆる同期パルス（図３Ｂ）ごとに得られる低速信号（図
３Ｃ）に対するサンプル点対応のデジタル値ごとの累積
加算が開始される。図３Ｄにその各サンプル点を示すＡ
Ｄ変換器２１におけるサンプルクロックを示す。基準パ
ルス（図３Ｂ）ごとにバッファメモリ３３に得られてい
る累積加算値がラッチ回路３５にラッチされる。またデ
ータ取得パルス（図３Ａ）が入力されるごとに、基準パ
ルスの計数が積算処理制御部３４内で１から開始され、
かつデータ取得パルスが入力されるごとに、基準パルス
の計数値ｎを除算器３６に与えて、ラッチ回路３５内の
各サンプル点ごとの累積加算値を累積加算数ｎで割算
し、その結果を累積加算平均化低速信号として出力する
（図３Ｅ）。
【０００９】このように低速信号が累積加算されるが、
信号成分は相関があるためｎ倍となり、雑音成分は相関
がないため、√ｎ倍にしかならない、従って累積加算回
数が多くなる程、Ｓ／Ｎが良くなる。この累積加算した
ものを加算回数で平均化して出力するため、累積加算回
数により出力レベルが変化することがない。基準パルス
周期は前述したように例えば２．５６ｍｓであり、デー
タ取得パルスは例えば１．６ｃｍアンテナが移動するご
とに発生され、従ってアンテナを時速４ｋｍ（操作員が
歩きながら移動させる場合、かなり速い速度）程度で移
動させると、１秒間に低速信号は３９０回程度得られ、
データ取得パルスは６８回発生する。従ってデータ取得
パルスごとに、少くとも５回分の低速信号が累積加算平
均化されて出力される。従来ではデータ取得パルスごと
に各１つの低速信号をそのまま出力し、他の低速信号は
無駄に捨てられていた。
信号成分は相関があるためｎ倍となり、雑音成分は相関
がないため、√ｎ倍にしかならない、従って累積加算回
数が多くなる程、Ｓ／Ｎが良くなる。この累積加算した
ものを加算回数で平均化して出力するため、累積加算回
数により出力レベルが変化することがない。基準パルス
周期は前述したように例えば２．５６ｍｓであり、デー
タ取得パルスは例えば１．６ｃｍアンテナが移動するご
とに発生され、従ってアンテナを時速４ｋｍ（操作員が
歩きながら移動させる場合、かなり速い速度）程度で移
動させると、１秒間に低速信号は３９０回程度得られ、
データ取得パルスは６８回発生する。従ってデータ取得
パルスごとに、少くとも５回分の低速信号が累積加算平
均化されて出力される。従来ではデータ取得パルスごと
に各１つの低速信号をそのまま出力し、他の低速信号は
無駄に捨てられていた。
【００１０】高いＳ／Ｎを得たい場合、つまり測定深度
を深くさせたい、あるいは減衰量が大きい地質に対する
探知の場合は、アンテナ移動速度を遅くすることにより
Ｓ／Ｎを高くすることができる。例えば低速信号を１０
０回累積加算すれば、Ｓ／Ｎは２０ｄＢ向上し、測定可
能深度が１ｍ深くなる。通常の測定可能深さは２．５ｍ
程度であるから、更に１ｍ深く測定可能となることは著
しい効果である。この場合、前記例ではアンテナの移動
速度を１秒間に４ｃｍ程度にすればよい。
を深くさせたい、あるいは減衰量が大きい地質に対する
探知の場合は、アンテナ移動速度を遅くすることにより
Ｓ／Ｎを高くすることができる。例えば低速信号を１０
０回累積加算すれば、Ｓ／Ｎは２０ｄＢ向上し、測定可
能深度が１ｍ深くなる。通常の測定可能深さは２．５ｍ
程度であるから、更に１ｍ深く測定可能となることは著
しい効果である。この場合、前記例ではアンテナの移動
速度を１秒間に４ｃｍ程度にすればよい。
【００１１】このようにアンテナ移動速度に応じてＳ／
Ｎが変化するから、地質や要求される測定深さなどに応
じてアンテナ移動速度を変更すればよく、またある程度
の速度でアンテナを移動させて測定し、その表示を見な
がら、必要に応じて注意したい所にもどってゆっくりア
ンテナを移動させて同一場所をより高いＳ／Ｎで測定す
るようにすることもできる。
Ｎが変化するから、地質や要求される測定深さなどに応
じてアンテナ移動速度を変更すればよく、またある程度
の速度でアンテナを移動させて測定し、その表示を見な
がら、必要に応じて注意したい所にもどってゆっくりア
ンテナを移動させて同一場所をより高いＳ／Ｎで測定す
るようにすることもできる。
【００１２】累積加算平均化としては図２に示した例に
限らず、例えば加算器３２の出力を１ビット下位に移動
させ、つまり２で割算してバッファメモリ３３に格納
し、除算器３６を省略してもよい。累積加算平均化回路
３１の出力をデータレコーダへ供給してもよい。更にＳ
／Ｎを検出し、それがほぼ所定範囲内に入るようにアン
テナの移動速度を自動的に変化させるようにすることも
できる。またこの発明はレーザレーダにも適用でき、こ
の場合はＳ／Ｎが劣化すれば、レーザビームの掃引速度
を速くして、データ取得パルス間に得られる低速信号の
数を増加させればよい。
限らず、例えば加算器３２の出力を１ビット下位に移動
させ、つまり２で割算してバッファメモリ３３に格納
し、除算器３６を省略してもよい。累積加算平均化回路
３１の出力をデータレコーダへ供給してもよい。更にＳ
／Ｎを検出し、それがほぼ所定範囲内に入るようにアン
テナの移動速度を自動的に変化させるようにすることも
できる。またこの発明はレーザレーダにも適用でき、こ
の場合はＳ／Ｎが劣化すれば、レーザビームの掃引速度
を速くして、データ取得パルス間に得られる低速信号の
数を増加させればよい。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、従
来無駄に捨てられていた低速信号を有効に利用してＳ／
Ｎを向上させることができ、かつデータ取得パルスの周
期を変更して必要とするＳ／Ｎや探知距離を変更するこ
とができる。
来無駄に捨てられていた低速信号を有効に利用してＳ／
Ｎを向上させることができ、かつデータ取得パルスの周
期を変更して必要とするＳ／Ｎや探知距離を変更するこ
とができる。
【図１】この発明の実施例を示すブロック図。
【図２】図１中の累積加算平均化回路３１の具体例を示
すブロック図。
すブロック図。
【図３】図２の動作を説明するためのタイムチャート。
【図４】従来の地中レーダを示すブロック図。
【図５】図４の動作を説明するためのタイムチャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−27285（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−177280（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−225182（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−108321（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−59182（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95
Claims (1)
- 【請求項１】 送信アンテナから電磁波パルスを繰り返
し送信し、その反射波を受信アンテナで受信し、各送信
周期ごとに順次位相がずれたサンプリングパルスで受信
信号をサンプリングして低速信号に変換し、その低速信
号を周期的に得るようにし、かつデータ取得パルスごと
に上記得られた１周期分の低速信号を出力する地中レー
ダ装置において、 上記データ取得パルスごとに、累積加算を新たに開始し
て、上記各変換された低速信号を順次累積加算すると共
に平均化し、かつその直前に得られたそれまでの累積加
算平均化低速信号を出力する累積加算平均化回路と、 上記送受信アンテナの移動速度に応じて、上記データ取
得パルスのパルス間隔が変化するデータ取得パルス発生
手段と、 を設けたことを特徴とする地中レーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3095302A JP2992637B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 地中レーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3095302A JP2992637B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 地中レーダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324389A JPH04324389A (ja) | 1992-11-13 |
| JP2992637B2 true JP2992637B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=14133981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3095302A Expired - Lifetime JP2992637B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 地中レーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2992637B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5398204B2 (ja) * | 2008-09-17 | 2014-01-29 | 富士重工業株式会社 | 測距システム |
| US9841497B2 (en) | 2014-06-05 | 2017-12-12 | Infineon Technologies Ag | Method, device and system for processing radar signals |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP3095302A patent/JP2992637B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04324389A (ja) | 1992-11-13 |
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