JP3773349B2

JP3773349B2 - 位置検出方法

Info

Publication number: JP3773349B2
Application number: JP04197298A
Authority: JP
Inventors: 啓雅中内; 秀樹早川
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JPH11237482A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ送受信部が媒質中をその媒質中の物体に向かって移動しながら前記物体に波動信号を放射し、その放射した波動信号の前記物体からの反射信号を受信して、その受信した前記反射信号の信号強度データに基づいて前記物体の位置を検出する位置検出方法に関し、更に具体的には、所謂推進工法を用いて地中に各種管路を敷設等する際に、既存の埋設管等の地中構造物の破損を予防するために、その地中構造物の位置検出を可能とする地中推進工法等における位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、埋設管等の地中埋設物や地中構造物の位置検出方法としては、地表面を移動しながら地表面から地中に向かって電磁波等の波動信号を放射し、地中の物体から反射してくる反射信号を受信して、受信した前記反射信号の信号強度に対する地表面の移動距離ｘと前記波動信号の前記物体からの反射時間ｔを座標（ｘ，ｔ）とする２次元画像データを生成して、その２次元画像データに対して合成開口処理やマイグレーション処理等の画像処理を行い、地中での波動信号の伝搬速度を推定して当該物体の位置検出を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した地表面からの位置検出における従来の伝搬速度推定では、上述の画像処理を精度よく実行するには、本出願時点で有効且つ実用的な計算機処理性能では前記マイグレーション処理の場合で約４０秒程の処理時間が必要であり、リアルタイムで前方監視する必要のある地中推進工法では当該処理時間の大幅な短縮が必要である。例えば、地中推進工法の一種であるボアモア工法の場合、推進速度が標準で約３０ｃｍ／分であるため、当該処理時間として数秒程度で処理できる位置検出方法が必要となる。
【０００４】
また、地表面からの位置検出では、地中の推進方向に一致して必ずしも地表面から探査可能でない場合もあり、地中を推進しながらリアルタイムで物体の位置検出が精度よくできることが望まれている。しかしながら、現状では、推進ヘッドに地中探査用レーダの送受信部を設け、単に前方障害物の有無を判断する機能を有するものが実用化されているに止まっている。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題点を解消し、地中等の媒質中を推進しながら前方物体の位置検出をリアルタイムで精度よく行える位置検出方法を提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る位置検出方法の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した如く、レーダ送受信部が媒質中をその媒質中の物体に向かって移動しながら前記物体に波動信号を放射し、その放射した波動信号の前記物体からの反射信号を受信する送受信工程と、前記送受信工程で受信した前記反射信号の信号強度に対する前記物体に向かう移動距離ｘと前記波動信号の前記物体からの反射時間ｔを座標（ｘ，ｔ）とする２次元画像データを生成する２次元画像データ生成工程と、前記移動距離ｘと前記反射時間ｔで構成されるｘ−ｔ平面上において、前記２次元画像データ生成工程で生成された前記２次元画像データの前記信号強度を、特定の移動距離ｘにおける反射時間ｔ毎に、前記波動信号の前記媒質中における予め設定された複数の伝搬速度ｖ_i に対応する各傾きに沿って加算する信号強度加算工程と、前記信号強度加算工程で生成された前記各伝搬速度ｖ_i 毎の加算反射信号強度の収斂度から前記媒質中の伝搬速度ｖ_P を特定し、その伝搬速度ｖ_P を用いて前記物体までの距離を算出する物体距離算出工程とを、順次実行して、前記物体の位置を検出する点にある。
【０００７】
同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項２に記載した如く、上記第一の特徴構成に加えて、前記信号強度加算工程において加算する信号強度の加算範囲を、前記レーダ送受信部の現在位置における移動距離ｘ_P と前記現在位置から所定距離だけ後方の有効な信号強度の反射信号を受信可能な移動距離ｘ₁ の間とする点にある。
【０００８】
同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項３に記載した如く、上記第一または第二の特徴構成に加えて、前記信号強度加算工程において、ある反射時間ｔとある伝搬速度ｖ_i において加算された加算反射信号強度に対して、同じ伝搬速度ｖ_i で所定時間差分遅い一または二以上の反射時間ｔにおいて加算された加算反射信号強度を加算または減算して新たな加算反射信号強度とする点にある。
【０００９】
以下に作用並びに効果を説明する。
本発明の第一の特徴構成によれば、前記２次元画像生成工程で、反射信号強度を例えば輝度表示して得られる２次元画像データにおける極大値、極小値等の特徴点は、前記物体が前記レーダ送受信部の進行方向前方に位置している場合は前記ｘ−ｔ平面上で直線上に配列し、前記物体が前記レーダ送受信部の進行方向から外れて斜め方向に位置する場合は地表面からの探査画像と同様に双曲線上に配列するので、前記反射信号強度の特徴点が直線上に配列している場合に、その配列方向の前記ｘ−ｔ平面上での傾き（Δｘ／Δｔ）が前記波動信号の前記媒質中の伝搬速度ｖ、或いは、前記反射時間ｔが前記レーダ送受信部と前記物体との往復時間の場合は伝搬速度ｖの二分の一の値に相当し、前記信号強度加算工程を、所定の移動距離ｘの各反射時間ｔ毎に前記配列方向に所定距離分実行することで、予め設定した伝搬速度ｖ_i の内、前記加算反射信号強度の収斂度の最も大きくなる伝搬速度をその媒質中の伝搬速度ｖ_P であるとして特定し、前記加算反射信号強度が所定の閾値を超える反射時間ｔを抽出し、その伝搬速度ｖ_P と反射時間ｔとから前記物体までの距離が算出できるのである。
【００１０】
このように簡単な四則演算を繰り返すだけの計算処理で前記物体までの距離が算出できるため、上述の従来方法に比べて処理時間の大幅な短縮が図れると共に、操作者が前記物体までの距離を、前記２次元画像データ前記反射信号強度の極大値、極小値の配列画像から目測等によってマニュアルで求めるのに比べて、当該距離の算出が格段に高精度且つ高速化されるのである。
【００１１】
尚、前記波動信号が電磁波の場合、媒質の比誘電率εとその媒質中の伝搬速度ｖとの間に、ｃ₀ を光速として、ｖ＝ｃ₀ ／ε^1/2 の関係が成り立つが、前記伝搬速度ｖ_i を予め設定する代わりに、媒質中の伝搬速度ｖと一義的に対応する媒質の比誘電率εや、これらの等価な定数を設定しても同様の作用が得られる。
ところで、例えば媒質が地中の土壌である場合、その土質によって比誘電率εが異なり、通常の川砂の比誘電率が８、粘土の比誘電率が１５であるのに対して、地下水を多く含有する土壌では、比誘電率が約８０と大きくなる。
従って、本特徴構成によれば、前記物体距離算出工程の前半部分で、前記媒質中の伝搬速度ｖ_P から媒質の比誘電率εが特定され、或いは、前記信号強度加算工程で前記複数の伝搬速度ｖ_i を設定する代わりに、複数の比誘電率ε_i を設定する場合は、比誘電率εが直接特定されるため、その比誘電率εより同時に媒質の特性を知ることができ、例えば、地下水を多く含有する土壌である等の媒質自体に不都合がある場合等を事前に検知することもできるのである。
【００１２】
同第二の特徴構成によれば、前記物体から遠方になるほど受信する反射信号強度が小さくなり、更に、Ｓ／Ｎ比が悪くなる反射信号強度を、前記信号強度加算工程における加算処理から除外するため、加算結果である加算反射信号強度自体のＳ／Ｎ比の向上が図れ、加算反射信号強度の収斂度の判定がより明確に成るのである。また、むやみに多くのデータの加算を繰り返さないため、更に処理時間の短縮が図れるのである。
【００１３】
同第三の特徴構成によれば、前記信号強度加算工程において、真の伝搬速度ｖが前記仮設定した伝搬速度ｖ_i からずれている場合や、前記レーダ送受信部が受信する反射信号波形が、前記波動信号の変調方法、前記物体からの多重反射、或いは、前記レーダ送受信部で重畳される雑音成分等によって、単一のパルス波形とはならずに所謂リンギング波形となる場合は、前記仮設定した伝搬速度ｖ_i に基づいて加算された反射信号強度には正負両極性の信号及び雑音成分が混ざり合うために実際の伝搬速度ｖに近い伝搬速度ｖ_i であっても、その前後の伝搬速度ｖ_i における加算反射信号強度に比べ収斂度に明確な差が得られず、伝搬速度ｖの特定に際して誤差が発生し、前記物体までの距離の算出精度が低下するのを、防止できるのである。即ち、前記反射信号波形のリンギング波形の半波長分に相当する反射時間差、つまり、前記反射信号波形の極大値から極小値までの時間差の間隔で前記加算反射信号強度を重ね合わせることで、リンギング波形の山谷が強調され、前記仮設定した伝搬速度ｖ_i に対する前記加算反射信号強度のコントラストが強まり、前記収斂度判定において、前記伝搬速度ｖ_P の特定時の誤差発生が抑制され、前記物体までの距離の算出精度の向上が図れるのである。
特に、前記加算反射信号強度を前記時間差で重ね合わせる場合に、減算と加算を交互に繰り返すことで、前記加算反射信号強度のコントラストがより強まり、算出精度の向上が図れるのである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る位置検出方法（以下、本発明方法という。）を、地中推進工法における地中埋設管等の障害物の位置検出に適用した実施の形態につき、図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように、地中推進工法で使用する推進装置システム１０は、先端に掘削用のドリルを設けた地中推進移動用の推進ヘッド１１と、この推進ヘッド１１の基端側に接続され地上に配置される推進駆動装置１２との間を連結する連結ロッド１３と、これらの制御を行う制御装置１４を搭載した制御車１５とから構成される。尚、この構成は、従来のフローモール工法に使用される推進装置と基本的に同構成である。
【００１６】
本実施形態では、前記推進ヘッド１１に、媒質中（本実施形態においては地中）を低損失で伝送可能な所定の搬送周波数（例えば１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ）の電磁波を所定周期でパルス変調した波動信号を前記推進ヘッド１１の先端部分から前方に向けて放射し、且つ、前記推進ヘッド１１の推進方向前方に埋設された埋設管等の物体１に入射してその表面で反射散乱した反射波の一部を前記波動信号の反射信号として受信するレーダ送受信部２が設けられている。前記レーダ送受信部２は具体的には電磁波を送受信するアンテナと送受信用の電子回路を構成する電子回路部から構成されている。
更に、前記レーダ送受信部２が受信した前記反射信号を処理して本発明方法を具体的に実行する位置検出処理装置３が地上の前記制御車１５内に前記制御装置１４とともに設けられている。この位置検出処理装置３は、後述する本発明方法の主要な工程を、計算機処理によって実行する。また、この計算機処理は通常のストアードプログラム方式のコンピュータシステムで所定の実行プログラムを処理することで行われる。
前記位置検出処理装置３は、図２に示すように、マイクロプロセッサ、半導体メモリ、磁気記憶装置、その他周辺デバイス等からなる一般的なコンピュータシステムと同等のハードウェア構成を有する演算処理部４と、入出力装置として、前記レーダ送受信部２が受信したアナログ信号である前記反射信号を入力可能なアナログ信号入力部５と、そのアナログ信号を所定分解能でリアルタイムに量子化するＡ／Ｄ変換部６、後述する種々の２次元画像データや処理結果を表示するＣＲＴディスプレーや液晶ディスプレー等の画像表示装置７と、各種命令をキー入力可能なキーボード装置８等を具備している。尚、前記位置検出処理装置３の詳細なハードウェア構成は、上記の如く、一般的なコンピュータシステムと同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００１７】
図３に示すように、本発明方法の第１実施形態においては、送受信工程Ｓ１、２次元画像データ生成工程Ｓ２、信号強度加算工程Ｓ３、物体距離算出工程Ｓ４の各工程を順次実行して、前記推進ヘッド１１と前記物体１との間の距離を算出して、前記物体１の位置検出を行う。
【００１８】
前記送受信工程Ｓ１では、前記推進ヘッド１１の推進によって前記レーダ送受信部２が前記物体１に向かって移動しながら、前記物体１に向かって、つまり推進方向前方に前記波動信号を放射し、その放射した波動信号の前記物体１からの反射信号を受信する。尚、受信した反射信号は、必要に応じて増幅処理または雑音除去処理を施して、前記位置検出処理装置３にリアルタイムで伝送する。
【００１９】
前記２次元画像データ生成工程Ｓ２では、前記送受信工程Ｓ１で受信した前記反射信号を前記アナログ信号入力部５で受信した後に、前記Ａ／Ｄ変換部６で反射信号の振幅値、つまり、反射信号強度を所定のサンプリング間隔（本実施形態では０．１４０６ｎｓ）で、所定のビット数のバイナリデータに量子化する。従って、ストローク計等により前記受信信号を受信する毎の前記物体１に向かう移動距離ｘが計算でき、この移動距離ｘと前記サンプリング間隔で計時される前記波動信号の前記物体１からの反射時間ｔを座標（ｘ，ｔ）とする２次元画像データを生成する。
【００２０】
前記２次元画像データの一例として、図４に示すように、画像サイズが、横軸ｘ（移動距離ｘ）２００ピクセル、縦軸ｙ（反射時間ｔ）２５６ピクセルで構成されている。前記移動距離ｘについては、実際の移動距離ｘ_P 、つまり前記推進ヘッド１１の現在位置ｘ_P より推進方向側（＋ｘ方向）では反射信号を受信していないので反射信号強度は０として前記２次元画像データが生成されている。また、前記反射時間ｔは実際には前記波動信号放射時点を０ｎｓとする前記波動信号が前記物体１を往復する伝搬時間のサンプリングタイミングを表しており、反射時間ｔの計測が０ｎｓから３６ｎｓまで行われ、各移動距離ｘ毎に２５６の反射時間ｔのサンプリング点での受信反射信号の量子化が行われている。
【００２１】
また、所定のビット数で量子化された前記反射信号強度は、前記画像表示装置７においては、強度０を中間輝度で表示し、信号強度の極性が正の場合に高輝度で、負の場合に低輝度で表示している。尚、表示輝度の階調数は前記量子化ビット数で決定される。図４では、便宜上、中間輝度を紙面地色で、高輝度部分を破線、低輝度部分を実線で、模擬的に表示してある。
【００２２】
図４に示す２次元画像データをより視覚的に理解するために、図５に、前記移動距離ｘの３点について、反射信号波形を３次元的に図示する。
【００２３】
ところで、図４の２次元画像データの場合、受信反射信号の軌跡Ｔが直線であるため、その直線の延長線上の横軸ｘとの交点ｘ₀ （移動距離ｘの８０ピクセル付近）に前記物体１が存在し、且つ、このまま直進すれば、前記物体１と衝突することが分かる。また、受信反射信号の軌跡Ｔが直線ではなく双曲線を描いておれば、前記物体１は前記推進ヘッド１１の推進方向から斜め方向にずれていることが分かる。例えば、前記推進ヘッド１１の推進方向が水平で、前記物体１が埋設管のように水平且つ前記推進方向と垂直に敷設されている場合は、その埋設深さが、前記推進ヘッド１１の位置より、浅いか或いは深いことが分かるのである。
このように、前記２次元画像データの画像表示より、推進方向前方に前記物体１が存在すると判明すれば、前記物体１までの距離を正確に計算するために、次工程以降の各処理を行う。
【００２４】
前記信号強度加算工程Ｓ３を実行する前に、先ず、前記波動信号の前記媒質中の伝搬速度ｖを複数通り仮設定しテーブル化しておく。ここで、伝搬速度ｖとある移動距離ｘでの反射時間ｔとの関係は、ｔ＝２（ｘ₀ −ｘ）／ｖで表され、前記軌跡Ｔの傾きが伝搬速度ｖの逆数の２倍に相当する。尚、前記軌跡Ｔの傾きと伝搬速度ｖとの関係は、前記２次元画像データの座標軸の取り方や前記反射時間ｔを往復時間せずに片道の伝搬時間とすることによって変化する。
本実施形態では、前記複数の伝搬速度ｖ_i は次式の数１で定義される関係を満足するように予め２０通りを仮設定している。ｉは１〜２０の自然数である。
【００２５】
【数１】
ｌｏｇ₁₀（ｖ／ｃ₀ ）＝−０．４−（ｉ−１）＊０．０２
【００２６】
前記信号強度加算工程Ｓ３では、図３に示すように、前記仮設定された２０通りの伝搬速度ｖ_i をｉ＝１〜２０の順に逐次選択する（サブステップ＃１）。
尚、前記各伝搬速度ｖ_i は予め仮設定したものを選択するのではなく、数１を計算して前記各伝搬速度ｖ_i を逐次設定しても構わない。
【００２７】
次に、サブステップ＃１で選択或いは設定された一つの伝搬速度ｖ_i に対して、その伝搬速度ｖ_i で特定されるｘ−ｔ平面上の傾きに沿って、前記２次元画像データ生成工程Ｓ２で生成された前記２次元画像データの前記信号強度を加算する加算開始点の設定を行う。具体的には、現在位置である移動距離ｘ_P における縦軸ｙ方向の各ピクセルに対応する反射時間ｔ_j を設定する（サブステップ＃２）。
【００２８】
次に、前記移動距離ｘ_P とサブステップ＃２で設定された前記反射時間ｔ_j からなる座標点（ｘ_P ，ｔ_j ）を始点として、サブステップ＃１で設定された伝搬速度ｖ_i の二分の一に対応する傾き（Δｘ／Δｔ）で前記移動距離ｘ_P から−ｘ方向へ１６ピクセル分の移動距離ｘ₁ までの反射信号強度データを加算して、その加算反射信号強度をＳ_ijとする（サブステップ＃３）。ここで、前記移動距離ｘ_P から前記移動距離ｘ₁ までの長さは、推進距離にして約２０ｃｍとなる。
【００２９】
そして、その加算反射信号強度Ｓ_ijを、横軸を前記伝搬速度ｖ_i 、縦軸を前記反射時間ｔ_j とするｖ−ｔ平面上にプロットして、伝搬速度分布画像を生成する（サブステップ＃４）。
【００３０】
以上の要領で、サブステップ＃１〜＃４をｉ＝１〜２０、ｊ＝１〜２５６の範囲で繰り返し前記伝搬速度分布画像を完成して前記信号強度加算工程Ｓ３を終了する。尚、ｉ、ｊの繰り返しループは特に何れが先であっても構わない。
【００３１】
前記伝搬速度分布画像の一例として、図６に示すように、横軸ｉ（伝搬速度ｖ_i 、ｉ＝１〜２０、横軸方向数ピクセルを１データとして表示）、縦軸ｙ（反射時間ｔ_j ）２５６ピクセルとして構成されている。また、前記加算反射信号強度Ｓ_ijは、図４に例示した前記２次元画像データと同様に前記画像表示装置７においては、強度０を中間輝度で表示し、信号強度の極性が正の場合に高輝度で、負の場合に低輝度で表示している。更に、便宜上、中間輝度を紙面地色で、高輝度部分を破線、低輝度部分を実線で、模擬的に表示してある。
【００３２】
前記物体距離算出工程Ｓ４では、前記信号強度加算工程Ｓ３で生成された前記伝搬速度分布画像の前記加算反射信号強度Ｓ_ijの最大値よりその収斂度を判断し、当該最大値を与える前記媒質中の伝搬速度ｖ_P と前記移動距離ｘ_P における反射時間ｔ_P を決定し、前記物体１までの距離（ｘ₀ −ｘ_P ）を次式の数２により算出する。
【００３３】
【数２】
（ｘ₀ −ｘ_P ）＝ｖ_P ＊ｔ_P ／２
【００３４】
図６に示す伝搬速度分布画像の場合では、ｉ＝１１、即ち、ｖ_P ＝７．５３６ｃｍ／ｎｓ（７．５３６＊１０⁷ ｍ／ｓ）、ｊ＝９３、即ち、ｔ_j ＝１３．０８ｎｓ、（ｘ₀ −ｘ_P ）＝４９．２８ｃｍと算出される。
【００３５】
更に、前記物体１までの距離算出に加えて、波動信号が電磁波であることから、前記伝搬速度ｖと前記媒質の比誘電率εとの関係は、ｃ₀ を光速として、ｖ＝ｃ₀ ／ε^1/2 で表され、前記伝搬速度ｖ_P の結果から、ε＝１５．８（粘土質）と判明し、地下水等を多量に含有していないと判定することができる。
【００３６】
〔別実施形態〕
以下に別実施形態を説明する。
〈１〉前記信号強度加算工程Ｓ３におけるサブステップ＃３の前記加算反射信号強度Ｓ_ijの計算において、前記移動距離ｘ₁ は必ずしも前記移動距離ｘ_P から−ｘ方向へ１６ピクセル分の位置でなくても構わない。
例えば、前記送受信工程Ｓ１を開始したｘ＝０の位置であっても構わないし、前記送受信工程Ｓ１において初めて有効な信号強度を受信した位置を適宜使用するようにしても構わない。
【００３７】
〈２〉前記信号強度加算工程Ｓ３における前記加算反射信号強度Ｓ_ijの算出方法に関し、サブステップ＃３の前記加算反射信号強度Ｓ_ijの計算を、次式の数３によって計算するのも好ましい。
【００３８】
【数３】
Ｓ_ij＝｜Ｓ_ij｜＋｜Ｓ_ij+k｜＋｜Ｓ_ij+2k ｜＋｜Ｓ_ij+3k ｜
【００３９】
ここで、数２の右辺のＳ_ij、Ｓ_ij+k、Ｓ_ij+2k 、Ｓ_ij+3k は夫々、図３に示す前記信号強度加算工程Ｓ３のサブステップ＃３で算出される加算反射信号強度である。本別実施形態ではｋ＝５で、縦軸ｙ方向での反射信号強度波形の半波長になるように設定してある。このように、前記反射信号波形の極大値から極小値までの時間差の間隔で前記加算反射信号強度を重ね合わせることで、図４に示すリンギング波形の山谷が強調され、前記仮設定した伝搬速度ｖ_i に対する前記加算反射信号強度のコントラストが強まり、前記収斂度判定において、前記伝搬速度ｖ_P の特定時の誤差発生が抑制され、前記物体までの距離の算出精度の向上が図れるのである。
【００４０】
更に、前記反射信号波形は図４に示すように、正負両極性に振幅しているので、その山谷をより強調するためには、数３の代わりに次式の数４を使用するのも好ましい。つまり、前記仮設定した伝搬速度ｖ_i が前記伝搬速度ｖ_P である場合は、前記反射信号波形の谷に相当する箇所を減算することで、負の反射強度信号の絶対値が全て加算される結果となり、前記加算反射信号強度のコントラストがより強まり、前記物体までの距離の算出精度の更なる向上が図れるのである。
【００４１】
【数４】
Ｓ_ij＝｜Ｓ_ij−Ｓ_ij+k＋Ｓ_ij+2k −Ｓ_ij+3k ｜
【００４２】
尚、数３または数４においては、サブステップ＃３で算出される加算反射信号強度の重ね合わせの数を４、つまり、ｊ、ｊ＋ｋ、ｊ＋２ｋ、ｊ＋３ｋについて加算または加減算しているが、その数は２、３或いは５以上であっても構わない。但し、数４においては、加減算はｊの増加に伴い交互に繰り返す必要がある。
【００４３】
図７（イ）、（ロ）、（ハ）の夫々に、前記伝搬速度ｖ_P （ｉ＝１１）における、図３に示す前記信号強度加算工程Ｓ３のサブステップ＃３で算出される加算反射信号強度Ｓ_ijと、数３及び数４で計算したＳ_ijとを、比較して図示する。図７より、前記加算反射信号強度Ｓ_ijの収斂度の判定は、数４によるものが他より優れていることが分かる。尚、前記反射時間ｔ_P を与えるｊ値は夫々、９２、９４、９３となり、図３に示す前記信号強度加算工程Ｓ３のサブステップ＃３で算出される加算反射信号強度Ｓ_ijによる場合の反射時間ｔ_P は実際の値よりも０．１４０６ｎｓ短くなり、数３による場合の反射時間ｔ_P が実際の値より０．１４０６ｎｓ長くなり、その結果、前記物体１までの距離（ｘ₀ −ｘ_P ）にして、１．０６ｃｍの差が生じている。
【００４４】
本別実施形態では、上述の画像サイズでも、全体の計算処理時間が２秒以下と、従来の地表面からの探査レーダによるマイグレーション処理で約４０秒要していたものと比較して、大幅な時間短縮が図れ、実時間処理に適した位置検出方法の提供が可能となった。
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る位置検出方法を適用する推進装置システムを示す説明図
【図２】本発明に係る位置検出方法を実行する位置検出処理装置を示すブロック図
【図３】本発明に係る位置検出方法の一実施の形態を説明するフローチャート
【図４】２次元画像データ生成工程で生成される２次元画像データの一例を示す説明図
【図５】図４に示す２次元画像データの一部の反射信号波形を３次元的に図示する反射信号波形図
【図６】信号強度加算工程で生成される伝搬速度分布画像の一例を示す説明図
【図７】信号強度加算工程で算出される加算反射信号強度Ｓ_ijの実施形態別の比較図
【符号の説明】
１物体
２レーダ送受信部
３位置検出処理装置
４演算処理部
５アナログ信号入力部
６Ａ／Ｄ変換部
７画像表示装置
８キーボード装置
１０推進装置システム
１１推進ヘッド
１２推進駆動装置
１３連結ロッド
１４制御装置
１５制御車
Ｓ１送受信工程
Ｓ２２次元画像データ生成工程
Ｓ３信号強度加算工程
Ｓ４物体距離算出工程

Claims

レーダ送受信部が媒質中をその媒質中の物体に向かって移動しながら前記物体に波動信号を放射し、その放射した波動信号の前記物体からの反射信号を受信する送受信工程と、
前記送受信工程で受信した前記反射信号の信号強度に対する前記物体に向かう移動距離ｘと前記波動信号の前記物体からの反射時間ｔを座標（ｘ，ｔ）とする２次元画像データを生成する２次元画像データ生成工程と、
前記移動距離ｘと前記反射時間ｔで構成されるｘ−ｔ平面上において、前記２次元画像データ生成工程で生成された前記２次元画像データの前記信号強度を、特定の移動距離ｘにおける反射時間ｔ毎に、前記波動信号の前記媒質中における予め設定された複数の伝搬速度ｖ_i に対応する各傾きに沿って加算する信号強度加算工程と、
前記信号強度加算工程で生成された前記各伝搬速度ｖ_i 毎の加算反射信号強度の収斂度から前記媒質中の伝搬速度ｖ_P を特定し、その伝搬速度ｖ_P を用いて前記物体までの距離を算出する物体距離算出工程とを、順次実行して、前記物体の位置を検出する位置検出方法。
前記信号強度加算工程において加算する信号強度の加算範囲を、前記レーダ送受信部の現在位置における移動距離ｘ_P と前記現在位置から所定距離だけ後方の有効な信号強度の反射信号を受信可能な移動距離ｘ₁ の間とすることを特徴とする請求項１記載の位置検出方法。
前記信号強度加算工程において、ある反射時間ｔとある伝搬速度ｖ_i において加算された加算反射信号強度に対して、同じ伝搬速度ｖ_i で所定時間差分遅い一または二以上の反射時間ｔにおいて加算された加算反射信号強度を加算または減算して新たな加算反射信号強度とすることを特徴とする請求項１または２記載の位置検出方法。