JP3223897B2 - 地中レーダ信号処理装置 - Google Patents
地中レーダ信号処理装置Info
- Publication number
- JP3223897B2 JP3223897B2 JP37354998A JP37354998A JP3223897B2 JP 3223897 B2 JP3223897 B2 JP 3223897B2 JP 37354998 A JP37354998 A JP 37354998A JP 37354998 A JP37354998 A JP 37354998A JP 3223897 B2 JP3223897 B2 JP 3223897B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- received signal
- underground
- synthetic aperture
- processing device
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、地中レーダ信号
処理装置に係り、詳しくは、電磁波の発射位置に対応し
た地中埋設物からの複数の反射波を一点に集中させる合
成開口処理の改良を図る地中レーダ信号処理装置に関す
る。
処理装置に係り、詳しくは、電磁波の発射位置に対応し
た地中埋設物からの複数の反射波を一点に集中させる合
成開口処理の改良を図る地中レーダ信号処理装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】地中に埋設されている目標（地中埋設
物）の有無、位置及び形状などを探査する場合、地中レ
ーダ信号処理装置が用いられる。この地中レーダ信号処
理装置は、送信アンテナ及び受信アンテナを備え、送信
アンテナから地中に向けて電磁波を発射して、受信アン
テナで地中埋設物からの反射波を受信信号として受信す
ることにより、その受信信号を信号処理して上述のよう
な探査を行う。
物）の有無、位置及び形状などを探査する場合、地中レ
ーダ信号処理装置が用いられる。この地中レーダ信号処
理装置は、送信アンテナ及び受信アンテナを備え、送信
アンテナから地中に向けて電磁波を発射して、受信アン
テナで地中埋設物からの反射波を受信信号として受信す
ることにより、その受信信号を信号処理して上述のよう
な探査を行う。
【０００３】実際に地中レーダ信号処理装置で地中埋設
物の探査を行う場合は、送信アンテナから地表面に沿っ
て地中に電磁波を発射し、受信アンテナで地中埋設物か
ら発射位置に対応した複数の反射波を受信信号として受
信して、その複数の反射波を一点に集中させて地中埋設
物の具体像を作成する合成開口処理が施される。この合
成開口処理技術については、一例として、関根松夫著、
「レーダ信号処理技術」、平成３年９月２０日（初
版）、電子情報通信学会発行、第２６２頁〜第２６７頁
などに記載されている。
物の探査を行う場合は、送信アンテナから地表面に沿っ
て地中に電磁波を発射し、受信アンテナで地中埋設物か
ら発射位置に対応した複数の反射波を受信信号として受
信して、その複数の反射波を一点に集中させて地中埋設
物の具体像を作成する合成開口処理が施される。この合
成開口処理技術については、一例として、関根松夫著、
「レーダ信号処理技術」、平成３年９月２０日（初
版）、電子情報通信学会発行、第２６２頁〜第２６７頁
などに記載されている。
【０００４】上記文献に記載されているように、図６に
示すように、地中レーダ信号処理装置により地表面をア
ンテナ走査方向ｘに沿って地中の深度方向ｙに向かって
電磁波を発射すると、目標である地中埋設物Ｐから電磁
波発射位置に対応して複数の反射波が受信信号として受
信アンテナで受信される。符号ｘ１、ｘ２、ｘ３、…は
電磁波発射位置、符号ｒ１、ｒ２、ｒ３、…は電磁波発
射距離、符号θ１、θ２、θ３、…は指向角度である。
そして、図７に示すように、各位置ｘ１、ｘ２、ｘ３、
…で受信された反射波を結んだ受信信号は双曲線上に分
布されるような形で表される。ここで、地中埋設物Ｐの
座標位置をｐ（ｘｉ、ｙｉ）とすると、受信信号の波形
の前縁は、次式（１）上に分布する。 ｙ２＝（ｘ−ｘｉ）２＋ｙｉ２ ……（１）
示すように、地中レーダ信号処理装置により地表面をア
ンテナ走査方向ｘに沿って地中の深度方向ｙに向かって
電磁波を発射すると、目標である地中埋設物Ｐから電磁
波発射位置に対応して複数の反射波が受信信号として受
信アンテナで受信される。符号ｘ１、ｘ２、ｘ３、…は
電磁波発射位置、符号ｒ１、ｒ２、ｒ３、…は電磁波発
射距離、符号θ１、θ２、θ３、…は指向角度である。
そして、図７に示すように、各位置ｘ１、ｘ２、ｘ３、
…で受信された反射波を結んだ受信信号は双曲線上に分
布されるような形で表される。ここで、地中埋設物Ｐの
座標位置をｐ（ｘｉ、ｙｉ）とすると、受信信号の波形
の前縁は、次式（１）上に分布する。 ｙ２＝（ｘ−ｘｉ）２＋ｙｉ２ ……（１）
【０００５】上述した合成開口処理とは、図７に示した
ように、双曲線上に分布している各反射波を式（１）に
沿って、ｐ点の一点に集中させて地中埋設物Ｐの具体像
を作成する処理である。このような合成開口処理を施す
ことにより、地中埋設物Ｐから得られる受信信号の信号
レベルは増大するので、受信信号のＳ／Ｎ比（Signal/N
oise Ratio：信号レベル対雑音レベル比）が改善される
と共に、レーダ走査方向の分解能が向上することが知ら
れている。図１０は、従来の地中レーダ信号処理装置に
よる合成開口処理前後の受信信号を示す３次元表示を示
しており、（ａ）は合成開口処理前、（ｂ）は合成開口
処理後の波形を示している。符号ｘはアンテナ走査方
向、符号ｙは深度方向、符号Ｓは信号強度を示してい
る。図１０（ｂ）から明らかなように、アンテナ走査方
向ｘの信号継続が狭くなっており、これは分解能が向上
していることを意味している。
ように、双曲線上に分布している各反射波を式（１）に
沿って、ｐ点の一点に集中させて地中埋設物Ｐの具体像
を作成する処理である。このような合成開口処理を施す
ことにより、地中埋設物Ｐから得られる受信信号の信号
レベルは増大するので、受信信号のＳ／Ｎ比（Signal/N
oise Ratio：信号レベル対雑音レベル比）が改善される
と共に、レーダ走査方向の分解能が向上することが知ら
れている。図１０は、従来の地中レーダ信号処理装置に
よる合成開口処理前後の受信信号を示す３次元表示を示
しており、（ａ）は合成開口処理前、（ｂ）は合成開口
処理後の波形を示している。符号ｘはアンテナ走査方
向、符号ｙは深度方向、符号Ｓは信号強度を示してい
る。図１０（ｂ）から明らかなように、アンテナ走査方
向ｘの信号継続が狭くなっており、これは分解能が向上
していることを意味している。
【０００６】ここで、合成開口処理技術を応用した地中
レーダ信号処理装置を構成する場合、正確に地中埋設物
の探査を行うためには、電磁波の地中における伝搬速度
を推定する必要がある。この伝搬速度は、土の誘電率の
平方根に反比例して、光速度に比例するという性質があ
る。しかしながら、土の質は場所により異なるので誘電
率もばらつきがあるため、一般に電磁波の地中における
伝搬速度の推定は極めて困難になっている。したがっ
て、伝搬速度の誤差が避けられないので、この誤差が地
中レーダ信号処理装置の性能劣化の原因となっている。
それゆえ、伝搬速度の推定値に多少の誤差があっても、
この誤差の影響を受けにくくした合成開口処理技術の開
発が望まれている。
レーダ信号処理装置を構成する場合、正確に地中埋設物
の探査を行うためには、電磁波の地中における伝搬速度
を推定する必要がある。この伝搬速度は、土の誘電率の
平方根に反比例して、光速度に比例するという性質があ
る。しかしながら、土の質は場所により異なるので誘電
率もばらつきがあるため、一般に電磁波の地中における
伝搬速度の推定は極めて困難になっている。したがっ
て、伝搬速度の誤差が避けられないので、この誤差が地
中レーダ信号処理装置の性能劣化の原因となっている。
それゆえ、伝搬速度の推定値に多少の誤差があっても、
この誤差の影響を受けにくくした合成開口処理技術の開
発が望まれている。
【０００７】上述したような合成開口処理技術を応用し
た地中レーダ信号処理装置が、例えば特開平５−１１０
４５号公報に示されている。同公報には、電磁波の発射
による探査に先立って計算した参照データを予めメモリ
に格納しておいて、実際の探査を行ったとき得られた地
中埋設物の反射データと上記参照データの相関関係を求
めることにより、探査を継続しながら合成開口処理を実
行できるようにした地中レーダ信号処理装置が示されて
いる。
た地中レーダ信号処理装置が、例えば特開平５−１１０
４５号公報に示されている。同公報には、電磁波の発射
による探査に先立って計算した参照データを予めメモリ
に格納しておいて、実際の探査を行ったとき得られた地
中埋設物の反射データと上記参照データの相関関係を求
めることにより、探査を継続しながら合成開口処理を実
行できるようにした地中レーダ信号処理装置が示されて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報記
載の従来の地中レーダ信号処理装置では、合成開口処理
技術を応用して地中埋設物の探査を行っているが、電磁
波の地中における伝搬速度の誤差の影響を解決する具体
策については考慮されていないので、依然として性能劣
化を防止することができない、という問題がある。
載の従来の地中レーダ信号処理装置では、合成開口処理
技術を応用して地中埋設物の探査を行っているが、電磁
波の地中における伝搬速度の誤差の影響を解決する具体
策については考慮されていないので、依然として性能劣
化を防止することができない、という問題がある。
【０００９】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、電磁波の地中における伝搬速度の推定値に多少
の誤差があっても、この誤差の影響を受けにくくして性
能劣化の防止を図ることができるようにした地中レーダ
信号処理装置を提供することを目的としている。
もので、電磁波の地中における伝搬速度の推定値に多少
の誤差があっても、この誤差の影響を受けにくくして性
能劣化の防止を図ることができるようにした地中レーダ
信号処理装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、地中へ向けて電磁波を発射
し地中埋設物から発射位置に対応した複数の反射波を受
信信号として受信して、上記複数の反射波を一点に集中
させて上記地中埋設物の具体像を作成する合成開口処理
手段を備えた地中レーダ信号処理装置であって、上記合
成開口処理手段は、上記受信信号をヒルベルト変換によ
り信号変換して該受信信号の虚数部を求めることにより
該受信信号の絶対値を演算処理し、該受信信号の絶対値
を対数変換した後、該対数変換された受信信号を処理
し、さらに上記合成開口処理後の上記受信信号を逆対数
変換処理する受信信号逆対数変換手段を備えることを特
徴としている。
に、請求項１記載の発明は、地中へ向けて電磁波を発射
し地中埋設物から発射位置に対応した複数の反射波を受
信信号として受信して、上記複数の反射波を一点に集中
させて上記地中埋設物の具体像を作成する合成開口処理
手段を備えた地中レーダ信号処理装置であって、上記合
成開口処理手段は、上記受信信号をヒルベルト変換によ
り信号変換して該受信信号の虚数部を求めることにより
該受信信号の絶対値を演算処理し、該受信信号の絶対値
を対数変換した後、該対数変換された受信信号を処理
し、さらに上記合成開口処理後の上記受信信号を逆対数
変換処理する受信信号逆対数変換手段を備えることを特
徴としている。
【００１１】請求項２記載の発明は、地中へ向けて電磁
波を発射し地中埋設物からの反射波を受信信号として受
信することにより上記地中埋設物を探査する地中レーダ
信号処理装置であって、上記受信信号を信号変換して該
受信信号の虚数部を求めることにより該受信信号の絶対
値を演算処理する受信信号演算手段と、上記受信信号の
絶対値を対数変換する受信信号対数変換手段と、上記対
数変換された受信信号の上記電磁波の発射位置に対応し
た得られた複数の反射波を一点に集中させて、上記地中
埋設物の具体像を作成するように合成開口処理する受信
信号合成開口処理手段と、上記合成開口処理された受信
信号を逆対数変換する受信信号逆対数変換手段とを含む
ことを特徴としている。
波を発射し地中埋設物からの反射波を受信信号として受
信することにより上記地中埋設物を探査する地中レーダ
信号処理装置であって、上記受信信号を信号変換して該
受信信号の虚数部を求めることにより該受信信号の絶対
値を演算処理する受信信号演算手段と、上記受信信号の
絶対値を対数変換する受信信号対数変換手段と、上記対
数変換された受信信号の上記電磁波の発射位置に対応し
た得られた複数の反射波を一点に集中させて、上記地中
埋設物の具体像を作成するように合成開口処理する受信
信号合成開口処理手段と、上記合成開口処理された受信
信号を逆対数変換する受信信号逆対数変換手段とを含む
ことを特徴としている。
【００１２】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の地中レーダ信号処理装置に係り、上記受信信号演算
手段は、上記受信信号をヒルベルト変換することにより
行うことを特徴としている。
載の地中レーダ信号処理装置に係り、上記受信信号演算
手段は、上記受信信号をヒルベルト変換することにより
行うことを特徴としている。
【００１３】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の地中レーダ信号処理装置に係り、上記ヒルベルト変
換は、上記受信信号のフーリエ変換を行った後、逆フー
リエ変換を行うことを特徴としている。
載の地中レーダ信号処理装置に係り、上記ヒルベルト変
換は、上記受信信号のフーリエ変換を行った後、逆フー
リエ変換を行うことを特徴としている。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は実施例を用いて
具体的に行う。図１は、この発明の一実施例である地中
レーダ信号処理装置の構成を示すブロック図、図２は同
地中レーダ信号処理装置による受信信号の信号処理結果
を示す波形図、図３は同地中レーダ信号処理装置による
合成開口処理前後の受信信号を示す３次元表示図、図４
は同地中レーダ信号処理装置による受信信号の合成開口
処理結果を示すシミュレーションによる３次元表示図、
また、図５は、同地中レーダ信号処理装置による受信信
号の合成開口処理結果を示すシミュレーション図であ
る。この例の地中レーダ信号処理装置は、図１に示すよ
うに、モノサイクルパルスと称される１周期分の正弦波
形の送信信号を発生するパルス発生器１と、その送信信
号を地表面に沿って走査して地中埋設物３が埋設されて
いる地中に発射する送信アンテナ２と、地中埋設物３か
ら送信信号発射位置に対応して反射された複数の反射波
を受信信号として受信する受信アンテナ４と、受信信号
を時間方向に一定間隔でそのレベルを検出するサンプリ
ング器５と、そのレベルの受信信号をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器６と、変換
さ れたディジタル信号を走査方向ｘと深度方向ｙとの
２次元データとして記録する波形記録器７と、この波形
記録器７のディジタル信号からなる受信信号をヒルベル
ト変換してその受信信号の虚数部を求めることにより受
信信号の絶対値を演算処理するヒルベルト変換／絶対値
変換器８と、その受信信号の絶対値を対数変換する対数
変換器９と、その対数変換された受信信号を基に地中埋
設物の具体像を作成する合成開口処理器１０と、その合
成開口処理された受信信号を逆対数変換する逆対数変換
器１１とを備えている。
の実施の形態について説明する。説明は実施例を用いて
具体的に行う。図１は、この発明の一実施例である地中
レーダ信号処理装置の構成を示すブロック図、図２は同
地中レーダ信号処理装置による受信信号の信号処理結果
を示す波形図、図３は同地中レーダ信号処理装置による
合成開口処理前後の受信信号を示す３次元表示図、図４
は同地中レーダ信号処理装置による受信信号の合成開口
処理結果を示すシミュレーションによる３次元表示図、
また、図５は、同地中レーダ信号処理装置による受信信
号の合成開口処理結果を示すシミュレーション図であ
る。この例の地中レーダ信号処理装置は、図１に示すよ
うに、モノサイクルパルスと称される１周期分の正弦波
形の送信信号を発生するパルス発生器１と、その送信信
号を地表面に沿って走査して地中埋設物３が埋設されて
いる地中に発射する送信アンテナ２と、地中埋設物３か
ら送信信号発射位置に対応して反射された複数の反射波
を受信信号として受信する受信アンテナ４と、受信信号
を時間方向に一定間隔でそのレベルを検出するサンプリ
ング器５と、そのレベルの受信信号をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器６と、変換
さ れたディジタル信号を走査方向ｘと深度方向ｙとの
２次元データとして記録する波形記録器７と、この波形
記録器７のディジタル信号からなる受信信号をヒルベル
ト変換してその受信信号の虚数部を求めることにより受
信信号の絶対値を演算処理するヒルベルト変換／絶対値
変換器８と、その受信信号の絶対値を対数変換する対数
変換器９と、その対数変換された受信信号を基に地中埋
設物の具体像を作成する合成開口処理器１０と、その合
成開口処理された受信信号を逆対数変換する逆対数変換
器１１とを備えている。
【００１７】送信アンテナ２が、図６に示すように、地
表面に沿って走査方向ｘ及び深度方向ｙに送信信号を発
射すると、地中埋設物３から送信信号発射位置に対応し
て反射された複数の反射波は、図７に示すように、双曲
線上に分布されて受信信号を構成する。受信信号波形
は、次式（２）で示されるような、ガウス波形で振幅変
調されたほぼ１周期分の正弦波形と仮定する。
表面に沿って走査方向ｘ及び深度方向ｙに送信信号を発
射すると、地中埋設物３から送信信号発射位置に対応し
て反射された複数の反射波は、図７に示すように、双曲
線上に分布されて受信信号を構成する。受信信号波形
は、次式（２）で示されるような、ガウス波形で振幅変
調されたほぼ１周期分の正弦波形と仮定する。
【００１８】
【数１】
【００１９】但し、ｋ：係数 ｔｄ：時間 Ｔ：周期 式（２）の受信信号の波形は、送信アンテナ２から発射
された送信信号に相似のモノサイクルパルス波形であ
り、正負の値をとる。ここで、受信信号が正負の値をと
ると、この後に対数変換器９で行われる対数変換で後述
のように都合が悪いので、その前にヒルベルト変換／絶
対値変換器８で受信信号をヒルベルト変換してその虚数
部を求めることにより、この虚数部を用いて受信信号の
絶対値を演算する。すなわち、上述のように受信信号の
波形が正負の値をとると、地中伝搬速度の推定値に誤差
があった場合に、正極性成分と負極性成分とが打ち消し
合うので、この打ち消しを防止するために受信信号の絶
対値を求めるようにする。
された送信信号に相似のモノサイクルパルス波形であ
り、正負の値をとる。ここで、受信信号が正負の値をと
ると、この後に対数変換器９で行われる対数変換で後述
のように都合が悪いので、その前にヒルベルト変換／絶
対値変換器８で受信信号をヒルベルト変換してその虚数
部を求めることにより、この虚数部を用いて受信信号の
絶対値を演算する。すなわち、上述のように受信信号の
波形が正負の値をとると、地中伝搬速度の推定値に誤差
があった場合に、正極性成分と負極性成分とが打ち消し
合うので、この打ち消しを防止するために受信信号の絶
対値を求めるようにする。
【００２０】式（２）に、一例として、ｋ＝８、ｔｄ＝
１、Ｔ＝１を代入したときの、受信信号波形を図２
（ａ）に示す。次に、ヒルベルト変換／絶対値変換器８
で受信信号をヒルベルト変換により演算した虚数部の波
形を図２（ｂ）に示す。ヒルベルト変換による虚数部
は、受信信号のフーリエ変換を行って、負の周波数に対
応する係数を０に置き換えて逆フーリエ変換することに
より求めることができる。虚数部を用いて演算した絶対
値の波形を図２（ｃ）に示す。なお、図２（ａ）〜
（ｃ）において、横軸は相対的な時間を示している。
１、Ｔ＝１を代入したときの、受信信号波形を図２
（ａ）に示す。次に、ヒルベルト変換／絶対値変換器８
で受信信号をヒルベルト変換により演算した虚数部の波
形を図２（ｂ）に示す。ヒルベルト変換による虚数部
は、受信信号のフーリエ変換を行って、負の周波数に対
応する係数を０に置き換えて逆フーリエ変換することに
より求めることができる。虚数部を用いて演算した絶対
値の波形を図２（ｃ）に示す。なお、図２（ａ）〜
（ｃ）において、横軸は相対的な時間を示している。
【００２１】受信信号の絶対値は、対数変換器９によっ
て対数変換される。続いて、対数変換された受信信号は
合成開口処理器１０によって合成開口処理される。そし
て、この合成開口処理された受信信号は、逆対数変換器
１１によって逆変換処理された後出力される。通常の合
成開口処理は、各反射波の遅れ（位相）を補正して各反
射波を加算するが、各反射波からなる受信信号を対数変
換することは、各反射波を乗算して合成開口処理を施す
ことを意味している。また、受信信号を対数変換するこ
とは、レベルの低い受信信号を強調して合成開口処理す
ることに相当しており、信号レベルよりむしろ所定の双
曲線上に信号が位置しているか否かを重視して処理を行
うことを意味している。これは合成開口処理の効果を強
調していることと等価であり、双曲線上の信号成分がよ
り強調されて出力されることになる。すなわち、上述し
たように受信信号を対数変換することで、受信信号を非
線形変換して各反射波を強調して合成開口処理すること
ができる。
て対数変換される。続いて、対数変換された受信信号は
合成開口処理器１０によって合成開口処理される。そし
て、この合成開口処理された受信信号は、逆対数変換器
１１によって逆変換処理された後出力される。通常の合
成開口処理は、各反射波の遅れ（位相）を補正して各反
射波を加算するが、各反射波からなる受信信号を対数変
換することは、各反射波を乗算して合成開口処理を施す
ことを意味している。また、受信信号を対数変換するこ
とは、レベルの低い受信信号を強調して合成開口処理す
ることに相当しており、信号レベルよりむしろ所定の双
曲線上に信号が位置しているか否かを重視して処理を行
うことを意味している。これは合成開口処理の効果を強
調していることと等価であり、双曲線上の信号成分がよ
り強調されて出力されることになる。すなわち、上述し
たように受信信号を対数変換することで、受信信号を非
線形変換して各反射波を強調して合成開口処理すること
ができる。
【００２２】図３は、対数変換した後の受信信号（図１
０に相当）の合成開口処理前後の３次元表示を示してお
り、（ａ）は合成開口処理前、（ｂ）は合成開口処理後
の波形を示している。図３（ｂ）から明らかなように、
この例のように受信信号を対数変換した後に合成開口処
理を施すことにより、受信信号を強調した状態で合成開
口処理を施すことができるので、アンテナ走査方向の信
号継続を狭くすることができるため、分解能を向上させ
ることができるようになる。
０に相当）の合成開口処理前後の３次元表示を示してお
り、（ａ）は合成開口処理前、（ｂ）は合成開口処理後
の波形を示している。図３（ｂ）から明らかなように、
この例のように受信信号を対数変換した後に合成開口処
理を施すことにより、受信信号を強調した状態で合成開
口処理を施すことができるので、アンテナ走査方向の信
号継続を狭くすることができるため、分解能を向上させ
ることができるようになる。
【００２３】図４は、対数変換した受信信号に合成開口
処理を施した後のシミュレーションによる３次元表示を
示しており、同図からも分解能が向上していることが理
解される。図５は、図４のＭ方向から見た場合のシミュ
レーションによるＳ／Ｎ比特性を示している。縦軸は信
号レベルＬ、符号Ｓは信号特性、信号Ｎは雑音特性を示
している。一方、比較のために、図８及び図９に、それ
ぞれ図４及び図５に対応した従来の対数変換しない受信
信号の合成開口処理後のシミュレーションによる３次元
表示及びＳ／Ｎ比特性を示す。なお、図４及び図５、図
８及び図９は、信号に雑音を付加してシミュレーション
を行った結果を示している。また、図８及び図９の従来
の合成開口処理の計算結果は、出力値を対数変換して縦
軸のスケールをこの発明による合成開口処理計算結果に
合わせて示している。図４及び図５と図８及び図９とを
比較すれば明らかなように、この例による合成開口処理
結果は、アンテナ走査方向の分解能が高いだけでなく、
Ｓ／Ｎ比特性も優れていることを示している。
処理を施した後のシミュレーションによる３次元表示を
示しており、同図からも分解能が向上していることが理
解される。図５は、図４のＭ方向から見た場合のシミュ
レーションによるＳ／Ｎ比特性を示している。縦軸は信
号レベルＬ、符号Ｓは信号特性、信号Ｎは雑音特性を示
している。一方、比較のために、図８及び図９に、それ
ぞれ図４及び図５に対応した従来の対数変換しない受信
信号の合成開口処理後のシミュレーションによる３次元
表示及びＳ／Ｎ比特性を示す。なお、図４及び図５、図
８及び図９は、信号に雑音を付加してシミュレーション
を行った結果を示している。また、図８及び図９の従来
の合成開口処理の計算結果は、出力値を対数変換して縦
軸のスケールをこの発明による合成開口処理計算結果に
合わせて示している。図４及び図５と図８及び図９とを
比較すれば明らかなように、この例による合成開口処理
結果は、アンテナ走査方向の分解能が高いだけでなく、
Ｓ／Ｎ比特性も優れていることを示している。
【００２４】上述したような受信信号の対数変換は、小
レベルの信号振幅を強調し、大レベルの信号振幅を圧縮
する非線形な変換処理である。しかしながら、入出力特
性が非線形なシステムはあまり一般的でなく、また、対
数変換しないシステムとの性能（分解能及びＳ／Ｎ比）
比較を行う上でも必要なので、入出力特性を等しくすす
ために、合成開口処理後の受信信号を逆対数変換して出
力している。
レベルの信号振幅を強調し、大レベルの信号振幅を圧縮
する非線形な変換処理である。しかしながら、入出力特
性が非線形なシステムはあまり一般的でなく、また、対
数変換しないシステムとの性能（分解能及びＳ／Ｎ比）
比較を行う上でも必要なので、入出力特性を等しくすす
ために、合成開口処理後の受信信号を逆対数変換して出
力している。
【００２５】このように、この例の構成によれば、受信
信号をヒルベルト変換／絶対値変換器８によってヒルベ
ルト変換して受信信号の虚数部を求めることにより受信
信号の絶対値を演算処理し、次に受信信号の絶対値を対
数変換器９によって対数変換した後に、この受信信号を
合成開口処理器１０によって合成開口処理するようにし
たので、地中埋設物からの受信信号を強調させて合成開
口処理することができる。したがって、電磁波の地中に
おける伝搬速度の推定値に多少の誤差があっても、この
誤差の影響を受けにくくして性能劣化の防止を図ること
ができる。
信号をヒルベルト変換／絶対値変換器８によってヒルベ
ルト変換して受信信号の虚数部を求めることにより受信
信号の絶対値を演算処理し、次に受信信号の絶対値を対
数変換器９によって対数変換した後に、この受信信号を
合成開口処理器１０によって合成開口処理するようにし
たので、地中埋設物からの受信信号を強調させて合成開
口処理することができる。したがって、電磁波の地中に
おける伝搬速度の推定値に多少の誤差があっても、この
誤差の影響を受けにくくして性能劣化の防止を図ること
ができる。
【００２６】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、地中レ
ーダ信号処理装置は直接に地上に設置する場合に限ら
ず、車両などの移動体上に設置して用いることができ
る。また、受信信号の虚数部を求めるにはヒルベルト変
換に限ることなく、他の変換手段により行うようにして
も良い。
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、地中レ
ーダ信号処理装置は直接に地上に設置する場合に限ら
ず、車両などの移動体上に設置して用いることができ
る。また、受信信号の虚数部を求めるにはヒルベルト変
換に限ることなく、他の変換手段により行うようにして
も良い。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の地中レ
ーダ信号処理装置によれば、受信信号を信号変換してこ
の受信信号の虚数部を求めることにより受信信号の絶対
値を演算処理し、受信信号の絶対値を対数変換した後、
対数変換された受信信号を合成開口処理するようにした
ので、地中埋設物からの受信信号を強調させて合成開口
処理することができる。また、この発明の地中レーダ信
号処理装置によれば、受信信号を信号変換してこの受信
信号の虚数部を求めることにより受信信号の絶対値を演
算処理する受信信号演算手段と、受信信号の絶対値を対
数変換する受信信号対数変換手段と、対数変換された受
信信号の電磁波の発射位置に対応した得られた複数の反
射波を一点に集中させて、地中埋設物の具体像を作成す
るように合成開口処理する受信信号合成開口処理手段
と、合成開口処理された受信信号を逆対数変換する受信
信号逆対数変換手段とを含むように構成したので、地中
埋設物からの受信信号を強調させて合成開口処理するこ
とができる。したがって、電磁波の地中における伝搬速
度の推定値に多少の誤差があっても、この誤差の影響を
受けにくくして性能劣化の防止を図ることができる。
ーダ信号処理装置によれば、受信信号を信号変換してこ
の受信信号の虚数部を求めることにより受信信号の絶対
値を演算処理し、受信信号の絶対値を対数変換した後、
対数変換された受信信号を合成開口処理するようにした
ので、地中埋設物からの受信信号を強調させて合成開口
処理することができる。また、この発明の地中レーダ信
号処理装置によれば、受信信号を信号変換してこの受信
信号の虚数部を求めることにより受信信号の絶対値を演
算処理する受信信号演算手段と、受信信号の絶対値を対
数変換する受信信号対数変換手段と、対数変換された受
信信号の電磁波の発射位置に対応した得られた複数の反
射波を一点に集中させて、地中埋設物の具体像を作成す
るように合成開口処理する受信信号合成開口処理手段
と、合成開口処理された受信信号を逆対数変換する受信
信号逆対数変換手段とを含むように構成したので、地中
埋設物からの受信信号を強調させて合成開口処理するこ
とができる。したがって、電磁波の地中における伝搬速
度の推定値に多少の誤差があっても、この誤差の影響を
受けにくくして性能劣化の防止を図ることができる。
【図１】この発明の一実施例である地中レーダ信号処理
装置の構成を示すブロック図である。
装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同地中レーダ信号処理装置による信号処理結果
を示す波形図である。
を示す波形図である。
【図３】同地中レーダ信号処理装置による合成開口処理
前後の受信信号を示す３次元表示図である。
前後の受信信号を示す３次元表示図である。
【図４】同地中レーダ信号処理装置による受信信号の合
成開口処理結果を示すシミュレーションによる３次元表
示図である。
成開口処理結果を示すシミュレーションによる３次元表
示図である。
【図５】同地中レーダ信号処理装置による受信信号の合
成開口処理結果を示すシミュレーション図である。
成開口処理結果を示すシミュレーション図である。
【図６】地中レーダ信号処理装置による地中埋設物の走
査方法の説明図である。
査方法の説明図である。
【図７】地中レーダ信号処理装置による走査結果の受信
信号の分布図である。
信号の分布図である。
【図８】従来の地中レーダ信号処理装置による受信信号
の合成開口処理後の３次元表示図である。
の合成開口処理後の３次元表示図である。
【図９】従来の地中レーダ信号処理装置による受信信号
の合成開口処理結果を示すシミュレーションによる３次
元表示図である。
の合成開口処理結果を示すシミュレーションによる３次
元表示図である。
【図１０】従来の地中レーダ信号処理装置による受信信
号の合成開口処理結果を示すシミュレーション図であ
る。
号の合成開口処理結果を示すシミュレーション図であ
る。
１ パルス発生器 ２ 送信アンテナ ３ 地中埋設物 ４ 受信アンテナ ５ サンプリング器 ６ Ａ／Ｄ変換器 ７ 波形記録器 ８ ヒルベルト変換／絶対値変換器 ９ 対数変換器 １０ 合成開口処理器 １１ 逆対数変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 G01V 3/12
Claims (4)
- 【請求項１】 地中へ向けて電磁波を発射し地中埋設物
から発射位置に対応した複数の反射波を受信信号として
受信して、前記複数の反射波を一点に集中させて前記地
中埋設物の具体像を作成する合成開口処理手段を備えた
地中レーダ信号処理装置であって、 前記合成開口処理手段は、前記受信信号をヒルベルト変
換により信号変換して該受信信号の虚数部を求めること
により該受信信号の絶対値を演算処理し、該受信信号の
絶対値を対数変換した後、該対数変換された受信信号を
処理し、 さらに前記合成開口処理後の前記受信信号を逆対数変換
処理する受信信号逆対数変換手段を備えることを特徴と
する地中レーダ信号処理装置。 - 【請求項２】 地中へ向けて電磁波を発射し地中埋設物
からの反射波を受信信号として受信することにより前記
地中埋設物を探査する地中レーダ信号処理装置であっ
て、 前記受信信号を信号変換して該受信信号の虚数部を求め
ることにより該受信信号の絶対値を演算処理する受信信
号演算手段と、 前記受信信号の絶対値を対数変換する受信信号対数変換
手段と、 前記対数変換された受信信号の前記電磁波の発射位置に
対応した得られた複数の反射波を一点に集中させて、前
記地中埋設物の具体像を作成するように合成開口処理す
る受信信号合成開口処理手段と、 前記合成開口処理された受信信号を逆対数変換する受信
信号逆対数変換手段とを含むことを特徴とする地中レー
ダ信号処理装置。 - 【請求項３】 前記受信信号演算手段は、前記受信信号
をヒルベルト変換することにより行うことを特徴とする
請求項２記載の地中レーダ信号処理装置。 - 【請求項４】 前記ヒルベルト変換は、前記受信信号の
フーリエ変換を行った後、逆フーリエ変換を行うことを
特徴とする請求項３記載の地中レーダ信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37354998A JP3223897B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 地中レーダ信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37354998A JP3223897B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 地中レーダ信号処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000193742A JP2000193742A (ja) | 2000-07-14 |
| JP3223897B2 true JP3223897B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=18502355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37354998A Expired - Fee Related JP3223897B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 地中レーダ信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3223897B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110487167B (zh) * | 2019-09-03 | 2021-09-03 | 北京铁科特种工程技术有限公司 | 路基变形检测系统及利用该系统评估路基变形的方法 |
| WO2024034000A1 (ja) * | 2022-08-09 | 2024-02-15 | 株式会社三井E&S | データ処理方法、計測システム、及び、プログラム |
| WO2024033998A1 (ja) * | 2022-08-09 | 2024-02-15 | 株式会社三井E&S | データ処理方法、計測システム、及び、プログラム |
-
1998
- 1998-12-28 JP JP37354998A patent/JP3223897B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000193742A (ja) | 2000-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0331728B1 (en) | Apparatus for detecting materials buried under the ground | |
| US5952954A (en) | Ground penetrating radar with synthesized end-fire array | |
| JPH05249239A (ja) | 三次元測定及び地形イメージングソナー | |
| US5912639A (en) | Ground penetrating radar with synthesized end-fire array | |
| JP6179940B2 (ja) | ドップラーイメージング信号送信装置、ドップラーイメージング信号受信装置、ドップラーイメージングシステム及び方法 | |
| JPH0513588B2 (ja) | ||
| JP3367462B2 (ja) | アクティブソーナー及びその目標検出方法 | |
| JPH059752B2 (ja) | ||
| US10816652B2 (en) | Method of compressing sonar data | |
| JP3223897B2 (ja) | 地中レーダ信号処理装置 | |
| Abe et al. | Accurate and omnidirectional UWB radar imaging algorithm with RPM method extended to curvilinear scanning model | |
| JP3263752B2 (ja) | 埋設物探知に用いる受信信号の処理方法 | |
| JP3256655B2 (ja) | 埋設物の探査方法および装置 | |
| JP2004245742A (ja) | 地中探査装置 | |
| JPS60263880A (ja) | 地下埋設物探査方法 | |
| JP3039509B2 (ja) | 地中探査レーダ装置及び方法 | |
| JP3881078B2 (ja) | 周波数推定方法、周波数推定装置、ドップラソナーおよび潮流計 | |
| RU2408028C1 (ru) | Способ обзора зоны радиолокационной станции | |
| JP2007163271A (ja) | 地中レーダ画像処理法 | |
| JPH116879A (ja) | ３次元探査方法及び装置 | |
| JP2000221266A (ja) | ３次元ボクセルデ―タ表示方法及び装置 | |
| JPH11271440A (ja) | ３次元探査方法及び装置 | |
| JP3562998B2 (ja) | リアルタイム探査方法及び装置 | |
| JP3414053B2 (ja) | レーダ装置 | |
| RU2817558C1 (ru) | Способ определения полной совокупности координат морского шумящего объекта |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |