JP4114765B2 - 物体検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波を利用して埋設物等の物体までの距離を検出する物体検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物体としての地中埋設物（例えば、鉄柱、ガス管、水道管等）を検出する物体検出装置が知られている。このような物体検出装置として、本出願人は、パルス状の信号を発生する発振器と、発振器からの発信信号に基づいて電磁波を地中に送信する送信アンテナと、地中埋設物からの反射電磁波を受信する受信アンテナと、受信アンテナからの受信信号をサンプリング信号に基づいて所要の通りにサンプリングするサンプリング手段と、サンプリング手段によりサンプリングされた信号を所要の通りに演算処理して物体の位置を測定するための信号演算処理手段とを備えたものを提案した。
【０００３】
この提案した物体検出装置においては、サンプリング手段に関連して、サンプリング信号を生成するサンプリング信号生成手段が設けられ、サンプリング信号生成手段は所望のサンプリング間隔でサンプリング信号を生成し、サンプリング手段は、受信アンテナからの受信信号をこのサンプリング間隔でサンプリングする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この提案した物体検出装置では、高周波の電磁波を利用することに起因して、受信アンテナの受信信号の信号レベルが比較的小さく、特に送信アンテナ及び受信アンテナから離れた位置にある物体を検出するとき、その距離が大きくなるに伴って受信信号の信号レベルが小さくなってＳＮ比が悪くなり、高精度の物体の位置測定が難しくなる。
本発明の目的は、物体からの反射電磁波の受信信号のＳＮ比を向上させて物体の位置を高精度に測定することができる物体検出装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、検出する物体に向けて電磁波を発信するための送信アンテナと、物体から反射された電磁波を受信するための複数個の受信アンテナと、前記複数個の受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分が実質上重ならないように順次遅延処理するための遅延手段と、前記受信アンテナからの受信信号及び前記遅延手段により遅延処理された遅延受信信号を加算処理するための加算手段と、前記加算手段により加算処理された加算受信信号をサンプリング信号に基づいてサンプリングするためのサンプリング手段と、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号を前記受信アンテナ毎の信号に分割して加算又は平均化処理した後にこの処理分割信号を所要の通りに演算して物体までの距離を測定するための信号演算処理手段と、を具備することを特徴とする物体検出装置である。
【０００８】
本発明に従えば、物体からの反射電磁波を受信するための受信アンテナが複数個設けられ、これら受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分が遅延手段により実質上重ならないように順次遅延処理され、これらの受信信号及び遅延処理された遅延受信信号が加算手段により加算処理され、かく加算された加算受信信号がサンプリング手段によりサンプリングされ、このようにすることによって、複数個の受信アンテナからの受信信号を一度にサンプリングすることができる。このようにサンプリングされた信号は、受信アンテナ毎の信号に分割され、これら分割された分割信号が加算又は平均化処理され、この処理によって、複数個の受信アンテナの受信信号が加算又は平均化処理されたのと同様になり、ノイズ成分を小さくしてＳＮ比を向上させることができる。そして、この加算又は平均化された処理分割信号を利用して物体までの距離を演算することによって、物体までの距離を高精度に測定することができる。尚、受信アンテナは２個又は３個以上設けることができる。
【０００９】
また、本発明では、前記複数個の受信アンテナの少なくとも一部に関連してそれらの受信信号を平均化処理するための平均化手段が設けられ、前記平均化手段により平均化処理された平均化受信信号が前記受信アンテナの受信信号を構成することを特徴とする。
本発明に従えば、複数個の受信アンテナの一部に関連して設けられた平均化手段がこれら受信アンテナからの受信信号を平均化処理し、かかる平均化処理された平均化受信信号が受信アンテナの受信信号として用いられる。それ故に、この受信信号としての平均化受信信号はノイズ成分が少なく、この信号を利用することによって物体までの距離をより高精度に測定することが可能となる。
【００１０】
また、本発明では、物体を検出するために移動される車両を更に備え、前記車両の移動方向である測定方向に間隔をおいて第１及び第２受信アンテナが前記車両に搭載され、また前記第１及び第２受信アンテナに対応して第１及び第２送信アンテナが前記車両に搭載されており、前記第１送信アンテナから発信された電磁波が前記第１受信アンテナに受信され、前記第２送信アンテナから発信された電磁波が前記第２受信アンテナに受信されることを特徴とする。
本発明に従えば、受信アンテナが２個設けられ、これら受信アンテナの各々に対応して送信アンテナが設けられているので、第１送信アンテナから物体に送信された電磁波は、それに反射された後に第１受信アンテナに受信され、また第２送信アンテナから物体に送信された電磁波は、それに反射された後に第２アンテナに受信され、比較的簡単な構成でもって物体までの距離を高精度に測定することができる。また、受信アンテナは測定方向に間隔をおいて配置されているので、この測定方向における物体までの距離を高精度に測定することができる。
【００１１】
また、本発明は、物体を検出するために移動される車両と、検出する物体に向けて電磁波を発信するために前記車両に搭載された送信アンテナと、物体から反射された電磁波を受信するために、前記車両の移動方向である測定方向に間隔をおいて前記車両に搭載された第１及び第２受信アンテナと、前記第１及び第２受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分が実質上重ならないように遅延処理するための遅延手段と、前記受信アンテナからの受信信号及び前記遅延手段により遅延処理された遅延受信信号を加算処理するための加算手段と、前記加算手段により加算処理された加算受信信号をサンプリング信号に基づいてサンプリングするためのサンプリング手段と、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号を前記第１受信アンテナからの受信信号に対応する第１分割信号と前記第２受信アンテナからの受信信号に対応する第２分割信号とに分割して記憶するメモリ手段と、前記車両が前記測定方向に移動する際に測定する測定個所に対応する前記第１分割信号と前記第２分割信号を選択する信号選択手段と、前記信号選択手段により選択された前記第１分割信号及び前記第２分割信号を加算又は平均化処理するための加算又は平均化手段と、前記加算又は平均化手段により加算又は平均化された処理分割信号を所要の通りに演算して物体までの距離を測定するための検出信号生成手段と、を具備することを特徴とする物体検出装置である。
【００１２】
本発明に従えば、物体からの反射電磁波を受信するための受信アンテナが測定方向に間隔をおいて２個設けられ、これら第１及び第２受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分が遅延手段により実質上重ならないように遅延処理され、これらの受信信号及び遅延処理された遅延受信信号が加算手段により加算処理され、かく加算された加算受信信号がサンプリング手段によりサンプリングされ、このようにすることによって、第１及び第２受信アンテナからの受信信号を一度にサンプリングすることができる。このようにサンプリングされた信号は、第１受信アンテナの受信信号に対応する第１分割信号と、第２受信アンテナの受信信号に対応する第２分割信号とに分割してメモリ手段に記憶される。そして、信号選択手段は、車両が測定方向に移動する際に測定する測定個所に対応する第１分割信号と第２分割信号とを選択し、選択された第１及び第２分割信号が加算又は平均化処理される。例えば、第１及び第２送信アンテナ並びに第１及び第２受信アンテナが車両に搭載され、この車両が測定方向に移動する場合、第１受信アンテナが特定の測定個所を測定した後例えば２回の測定遅れでもって第２受信アンテナが上記特定の測定個所を測定するとすると、信号選択手段は、第１受信アンテナの特定回目の測定（ｎ回目の測定）の受信信号に対応する第１分割信号と、この特定回目より２回後の測定｛（ｎ＋２）回目の測定｝の第２分割信号とを選択し、かく選択された特定回目の第１分割信号と特定回目より２回後の測定の第２分割信号とが加算又は平均化処理される。このようにすることによって、第１受信アンテナと第２受信アンテナとの距離が離れていても、上記特定の測定個所を測定した第１受信アンテナの受信信号に対応する第１分割信号と同じ個所を測定した第２受信アンテナの受信信号に対応する第２分割信号とが加算又は平均化処理され、これによってノイズ成分を少なくしてＳＮ比を向上することができる。そして、この加算又は平均化された処理分割信号を利用して物体までの距離を演算することによって、物体までの距離を高精度に測定することができる。
【００１３】
更に、本発明では、前記第１受信アンテナは複数個の第１アンテナから構成され、前記複数個の第１アンテナからの受信信号が加算又は平均化処理されて前記第１受信アンテナの受信信号を構成し、また前記第２受信アンテナは複数個の第２アンテナから構成され、前記複数個の第２アンテナからの受信信号が加算又は平均化処理されて前記第２受信アンテナの受信信号を構成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、第１受信アンテナが複数個の第１アンテナから構成され、これら第１アンテナからの受信信号を加算又は平均化処理して第１受信アンテナの受信信号として利用するので、第１受信アンテナの受信信号のノイズ成分を少なくすることができる。また、第２受信アンテナが複数個の第２アンテナから構成され、これら第２アンテナからの受信信号を加算又は平均化処理して第２受信アンテナの受信信号として利用するので、第２受信アンテナの受信信号のノイズ成分を少なくすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の物体検出装置について説明する。
第１の実施形態
まず、図１〜図６を参照して、本発明に従う物体検出装置の第１の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態の物体検出装置を装備した車両を簡略的に示す側面図であり、図２は、図１の車両を示す簡略底面図であり、図３は送信アンテナ及び受信アンテナの変形形態を示す簡略底面図であり、図４は、図１の車両に装備された物体検出装置を簡略的に示すブロック図であり、図５は、図４の物体検出装置において生成される各種信号を示すタイムチャートであり、図６（ａ）〜（ｄ）は、図１の物体検出装置のサンプリング手段によるサンプリング様式を説明するための図であり、図７は、各測定サイクルにおける時間と制御電圧との関係を示す図である。
【００１６】
図１及び図２を参照して、図示の車両は車両本体２を備え、この車両本体２に第１の実施形態の物体検出装置４の主要構成要素が搭載され、その残りの構成要素が地上又は移動車両（図示せず）に設置される。車両本体２は前輪６及び後輪８を備え、これら前輪６及び後輪８が所要の通りに回転駆動することによって、例えば矢印１０で示す測定方向に移動する。この車両は、車両本体２に前輪６及び／又は後輪８を回転するための電動モータ等の駆動手段（図示せず）を設けて自走するようにしてもよく、或いは駆動手段を設けずに手動で移動させるようにしてもよい。
【００１７】
図示の物体検出装置４は、検出すべき物体としての例えば埋設物１２（ガス管、水道管、鉄柱等）に向けて電磁波を発信するための第１及び第２送信アンテナ１４，１６と、埋設物１２からの反射電磁波を受信するための第１及び第２受信アンテナ１８，２０とを備え、これらアンテナ１４，１６，１８，２０が車両本体２の底部に設けられている。この形態では、車両本体２の略中央部に第１及び第２送信アンテナ１４，１６が配置され、その前部及び後部に第１及び第２受信アンテナ１８，２０が配置されている。従って、第１送信アンテナ１４は幾分前方に向けて下方に電磁波を送信し、かく送信されて埋設物１２から反射された電磁波は、図１に一点鎖線２２で示すように第１受信アンテナ１８に受信される。また、第２送信アンテナ１６は幾分後方に向けて下方に電磁波を送信し、かく送信されて埋設物１２から反射された電磁波は、図１に一点鎖線２４で示すように第２受信アンテナ２０に受信される。このように第１送信アンテナ１４からの電磁波を前方側に、また第２送信アンテナ１６からの電磁波を後方側に送信することによって、送信された電磁波の干渉をなくして埋設物１２を後述する如く所要の通りに検出することができる。
【００１８】
送信アンテナ及び受信アンテナを図３に示すように構成してもよい。変形形態を示す図３を参照して、この例では、車両本体２の略中央部に第１及び第２送信アンテナ１４ａ，１６ａが設けられ、第１送信アンテナ１４ａに対応して車両本体２の前部に第１受信アンテナ１８ａが設けられ、この第１受信アンテナ１８ａは一対の受信用第１アンテナ２６から構成されている。また、第２送信アンテナ１６ａに対応して車両本体２の後部に第２受信アンテナ２０ａが設けられ、この第２受信アンテナ２０ａは一対の受信用第２アンテナ２８から構成されている。このように構成することによって、第１（又は第２）送信アンテナ１４ａ（又は１６ａ）から送信された後に埋設物１２に反射された電磁波は、一対の受信用第１（又は第２）アンテナ２６（又は２８）に受信される。このように構成した場合、受信用第１（又は第２）アンテナ２６（又は２８）の受信信号は、後に詳述するのと同様に加算又は平均化手段によって加算又は平均化処理されて第１（又は第２）受信アンテナ１８ａ（又は２０ａ）の受信信号を構成し、このように構成することによって、第１（又は第２）受信アンテナ１８ａ（２０ａ）の受信信号に含まれるノイズ成分を低減してＳＮ比を改善することができる。
【００１９】
このような送信アンテナ１４，１６（１４ａ，１６ａ）及び受信アンテナ１８，２０（１８ａ，２０ａ）は、例えばボータイアンテナから構成することができる。尚、送信アンテナについては、第１及び第２受信アンテナ１８，２０（１８ａ，２０ａ）に向けて電磁波を送信することができる場合（例えば、指向性の広いアンテナを用いたり、所定方向に所定速度で回転するように構成した場合等）に単一の送信アンテナから構成することができる。
【００２０】
第１及び第２送信アンテナ１４，１６並びに第１及び第２受信アンテナ１８，２０を備える図示の物体検出装置は図４に示すように構成され、図５に示すような各種信号を生成する。図４及び図５を参照して、この物体検出装置４は、第１及び第２送信アンテナ１４，１６に信号を送給するための発振器３２を備えている。発振器３２は、例えば水晶発振器から構成され、所定周波数の発信信号Ｐ１を生成する。この発振器３２からの発信信号Ｐ１は、例えばサイン波でよい（図５参照）。埋設物１２、例えば埋設ガス管、埋設水道管等を高速で、かつ高精度で検出するためには、この発信信号Ｐ１の周波数を大きくする、例えば１ＭＨｚ以上に設定するのが望ましい。
【００２１】
発振器３２からの発信信号Ｐ１は、送信パルス発生器３４に送給され、送信パルス発生器３４は、発信信号Ｐ１がゼロから立上がって所定値Ｖ１になると送信パルス信号Ｐ４を生成する（図５参照）。従って、送信パルス発生器３４によって生成される送信パルス信号Ｐ４は、上記発信信号Ｐ１の立上がりのゼロ点から時間Ｔ１遅れて発生される。送信パルス信号Ｐ４は第１及び第２送信アンテナ１４，１６に送給され、第１及び第２送信アンテナ１４，１６は、送信パルス信号Ｐ４に基づいて電磁波を埋設物１２に向けて発射する。
【００２２】
物体検出装置４は、更に、加算手段を構成する加算回路３６、サンプリング手段３８及びサンプリング信号生成手段４０を備えている。第１受信アンテナ１８は第１送信アンテナ１４から送信された後埋設物１２により反射された電磁波を受信し、また第２受信アンテナ２０は第２送信アンテナ１６から送信された後埋設物１２により反射された電磁波を受信し、第１受信アンテナ１８により受信された受信信号Ｐ５（図５参照）及び第２受信アンテナ２０により受信された受信信号Ｐ６（図５参照）は加算回路３６に送給される。この実施形態では、第１送信アンテナ１４及び第１受信アンテナ１８によって検出される埋設物１２の部位と第２送信アンテナ１６及び第２受信アンテナ２０によって検出される埋設物１２の部位とはほぼ同じ部位であり（図１における間隔ΔＬは小さい）、従って、図５に示すように、第１受信アンテナ１８の受信信号Ｐ５と第２受信アンテナ２０の受信信号Ｐ６は実質上同じ波形となる。第１の実施形態では埋設物１２までの深さＤが間隔△Ｌに比べて充分に大きい値を規定しているので、埋設物１２の埋設方向が紙面に垂直方向の場合も同様の効果が得られる。
【００２３】
加算回路３６は第１受信アンテナ１８からの受信信号Ｐ５及び第２受信アンテナ２０からの受信信号Ｐ６を加算処理し、加算された加算受信信号Ｐ７（図５参照）がサンプリング手段３８に送給される。加算回路３６とサンプリング手段３８との間には高周波増幅器４２が配設され、加算回路３６からの加算受信信号Ｐ７は高周波増幅器４２によって増幅される。第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６を上述したように加算処理することによって、高周波増幅器４２に送給される受信信号の信号レベルが大きくなり、従ってその信号に含まれるノイズ成分が相対的に小さくなり、これによって埋設物１２までの距離の高精度の測定が可能となる。尚、高周波増幅器４２による増幅は、後述する各測定サイクルにおいて時間の経過に伴って増幅率が大きくなるようにするのが望ましく、このように受信信号を増幅することによって、受信信号の信号レベルの小さい部分がより大きく増幅されるようになり、埋設物１２の位置をより高精度に測定することが可能となる。
【００２４】
この実施形態では、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６を加算回路３６によって加算処理しているが、加算回路３６に代えて、平均化手段を構成する平均化回路を用い、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６を平均化処理するようにしてもよく、このように平均化処理することによってもノイズ成分を低減して埋設物１２までの距離を高精度に測定することが可能となる。この明細書における「加算又は平均化手段」とは、加算処理を行う加算手段又は平均化処理を行う平均化手段のことを意味する。
【００２５】
第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６は、埋設物１２から反射された電磁波の受信信号であり、それ故に、送信パルス発生器３４の送信パルス信号Ｐ４よりも時間遅れの信号となり（図５参照）、この遅れ時間Ｔ２は、第１及び第２送信アンテナ１４，１６と埋設物１２との距離が大きいほど長くなる。
発振器３２からの発信信号Ｐ１はサンプリング信号生成手段４０にも送給される。図示のサンプリング信号生成手段４０は、電圧制御発振手段４４、可変移相回路４６、パルス化回路４８及びサンプリング信号発生器５０を備えている。発振器３２からの発信信号Ｐ１は可変移相回路４６に送給される。電圧制御発振手段４４は可変移相回路４６に送給する電圧を制御し、可変移相回路４６は電圧制御発振手段４４からの制御電圧に基づいて上記発信信号Ｐ１の位相を可変とする。即ち、可変移相回路４６は、電圧制御発振手段４４からの制御電圧が例えば大きくなるに伴って上記発信信号Ｐ１の位相遅れを大きくし（換言すると、遅延時間を長くする）、その制御電圧が例えば小さくなるに伴って上記発信信号Ｐ１の位相遅れを小さくする（換言すると、遅延時間を短くする）。
【００２６】
この実施形態では、電圧制御発振手段４４はメモリ５２を含んでおり、このメモリ５２には図７に示すマップが記憶されている。このマップは各測定サイクルにおける時間と制御電圧との関係を示しており、各測定サイクルにおいて電圧制御発振手段４４から可変移相回路４６に図７のマップに示す通りの制御電圧が送給される。また、可変移相回路４６は、例えば３０〜２００ｐＦ程度のバリキャップを５個程度組み込んだ回路から構成することができ、このような回路において電圧制御発振手段４４の制御電圧を例えば０〜５Ｖ変化させることによって、上記発信信号Ｐ１を例えば０〜６０×１０−９秒（０〜６０ｎｓ）遅れ方向に移相することができる。
【００２７】
この可変移相回路４６は、上述した通りにして移相信号Ｐ２（図５参照）を生成する。この移相信号Ｐ２は、上記発信信号Ｐ１が所定値Ｖ１になった時点から移相信号Ｐ２が所定値Ｖ２になる時点までの間隔が所定時間Ｔになるように位相が遅れた信号となり、可変移相回路４６に供給される制御電圧を変化させることによって、発信信号Ｐ１との位相遅れ時間が制御される。可変移相回路４６からの移相信号Ｐ２はパルス化回路４８に送給され、このパルス化回路４８によって、移相信号Ｐ２がパルス化される。パルス化された信号は、その後、サンプリング信号発生器５０に送給され、サンプリング信号発生器５０は、この信号に基づいてサンプリング信号Ｐ３（図５参照）を生成する。この実施形態では、図５に示す通り、可変移相回路４６からの移相信号Ｐ２の出力が所定値Ｖ２になると、サンプリング信号発生器５０はサンプリング信号Ｐ３を生成する。即ち、サンプリング信号発生器５０は、移相信号Ｐ２の立上がりのゼロ点から所定値Ｖ２になるとサンプリング信号Ｐ３を生成し、このサンプリング信号Ｐ３をサンプリング手段３８に送給する。サンプリング信号発生器５０にて生成されるサンプリング信号Ｐ３は非常に短く、このサンプリング信号Ｐ３が生成される期間がサンプリング期間に対応し、サンプリング手段３８はこのサンプリング期間に対応して加算受信信号Ｐ７（この形態では高周波増幅器４２によって高周波増幅されている）をサンプリングする。
【００２８】
この実施形態では、測定サイクルＭ、即ち一つの測定データとしての探査データ（物体検出データ）を得る期間は、複数、例えば２５６のサンプリング区間から構成され、複数のサンプリング区間は例えば後述する数のサンプリング期間を有していてもよい。そして、サンプリング信号発生器５０からのサンプリング信号Ｐ３は、各測定サイクルＭにおいてサンプリング区間のサンプリングが終了する毎に基準サンプリング間隔Ｗ１に所定加算時間（△Ｗ）を加えただけ長くずれて発生される。尚、このサンプリング間隔は一つのサンプリング区間内においては実質上等しく、変化することはない。
【００２９】
この実施形態では、次の通りにして、サンプリング手段３８によるサンプリングが行われる。図６をも参照して、発振器３２によって生成される発信信号Ｐ１の周波数は、例えば２０ＭＨｚに設定され、その周期は５０ｎｓである。この周期は基準サンプリング間隔Ｗ１（Ｗ１＝５０ｎｓ）に対応する。このような場合、一測定サイクルＭ（第１番目のサンプリング区間Ｓ１から第２５６番目のサンプリング区間Ｓ２５６までの期間が一測定サイクルとなる）の間、電圧制御発振手段４４は図７に示す通りの制御電圧を可変移相回路４６に送給する。図７を参照して、メモリ５２に記憶されたマップでは、測定サイクルにおいて時間の経過とともに電圧値がステップに上昇し、この形態ではサンプリング区間の数に対応して２５６段階に上昇している。このように制御電圧の電圧値が上昇するので、時間の経過とともに可変移相回路４６に送給される制御電圧が上昇し、これによって可変移相回路４６は時間の経過に伴って位相が次第に遅れた移相信号Ｐ２を生成する。このマップの各ステップにおける時間間隔は対応するサンプリング区間の時間長さに対応する。第１番目のステップの時間間隔は第１番目のサンプリング区間Ｓ１の時間長さに対応し、この第１番目のサンプリング区間Ｓ１においては制御電圧は変化せず、従って可変移相回路４６による発信信号Ｐ１の位相遅れはなく、この移相信号Ｐ２に基づいてサンプリング信号発生器５０は複数個、この実施形態では３９０個のサンプリング信号Ｐ３を生成し、そのサンプリング信号の間隔は一定のＷ１である。
【００３０】
また、第２（第３、第４・・・第２５６）番目のステップの時間間隔は第２（第３、第４・・・第２５６）番目のサンプリング区間Ｓ２（Ｓ３，Ｓ４・・・Ｓ２５６）の時間長さに対応し、第２（第３、第４・・・第２５６）番目のサンプリング区間Ｓ２（Ｓ３，Ｓ４・・・Ｓ２５６）内においても制御電圧は変化せず、従って可変移相回路４６による発信信号Ｐ１の位相遅れはなく、この移相信号Ｐ２に基づいてサンプリング信号発生器３０は複数個、この実施形態では５５２個（６７６個、７８１個・・・６２５０個）のサンプリング信号Ｐ３を生成し、このときのサンプリング信号の間隔も一定のＷ１である。
【００３１】
各サンプリング区間Ｓとこれに対応するサンプリング回数との関係は、この実施形態では、次のように設定される。即ち、各サンプリング区間におけるサンプリング回数（ｔ）は、
ｔ＝ａ×√ｎ
ａ：係数（ａ＝３９０．６５とする）
ｎ：サンプリング区間の番号数（ｎ番目のサンプリング区間Ｓｎの番号数を「ｎ」とする）
（但し、サンプリング区間数Ｎ＝２５６、また測定サイクルＭにおける高周波領域での受信波数Ｒ＝１０６９６５３とする）
を利用して設定されている。上述したサンプリング区間Ｓの数、各サンプリング区間におけるサンプリング回数ｔ、また高周波領域での受信波数Ｒは一例であり、発信信号Ｐ１の発信周波数、測定サイクルの間隔等によって適宜設定することができる。
【００３２】
サンプリングされた信号Ｐ８（図５参照）はサンプリング手段から下流側に送給される。図６（ａ）の各信号は、高周波増幅器４２の出力信号を示し、各信号の成分ａは、第１及び第２送信アンテナ１４，１６から直接的に第１及び第２受信アンテナ１８，２０に受信された直接波成分であり、それらの成分ｂは、埋設物１２から反射して第１及び第２受信アンテナ１８，２０に受信された反射波成分である。第１及び第２受信アンテナ１８，２０からの受信信号は加算回路３６によって加算処理され、高周波増幅器４２にて増幅された後に図６（ａ）に示す信号がサンプリング手段３８に送給される。
【００３３】
物体検出装置４は、サンプリングされた信号を処理する信号演算処理手段５６を備え、サンプリング手段３８と信号演算処理手段５６との間に、ローパスフィルタ手段５８が介在されている。ローパスフィルタ手段５８は、周波数の低い信号成分の通過を許容するが、周波数の高いノイズ成分の通過を阻止し、これによってサンプリングされた信号Ｐ８に含まれたノイズ成分を除去する。物体検出装置４は、更に、信号演算処理手段５６によって処理された埋設物１２の位置を表示するための表示手段６０を含んでいる。信号演算処理手段５６はメモリ手段を構成する第１及び第２メモリ６２，６４を有し、サンプリング手段３８からの信号Ｐ８は一旦第１メモリ６２に保存され、信号演算処理手段５６は、測定サイクルＭの各サンプリング区間にてサンプリングされた信号（第１メモリ６２に記憶された信号）、この実施形態では第１（第２、第３・・・）番目のサンプリング区間Ｓ１（Ｓ２，Ｓ３・・・）においては３９０個（５５２個、６７６個・・・）のサンプリングされた信号をいわゆる平均化処理し、この平均化処理した信号が各サンプリング区間に対応して第２メモリ６４に記憶される。信号演算処理手段５６は、更に、第２メモリ６４に記憶された一測定サイクルのサンプリング区間の平均化信号を所要の通りに演算処理し、処理された物体検出信号としての探査信号Ｐ９が、ハードディスクの如き記憶装置６６に記憶される。記憶装置６６に記憶された探査信号Ｐ９は、必要に応じて、信号演算処理手段５６を介して表示手段６０に送給され、探査信号Ｐ９に含まれた埋設物１２の埋設位置情報を表示手段６０に表示することができる。表示手段６０として、ＣＲＴ（陰極線管）、液晶表示装置等を用いることができる。尚、この形態では、各サンプリング区間にてサンプリングされた複数の信号をいわゆる平均化処理しているが、このような平均化処理に代えて積分化処理を行うようにしてもよい。
【００３４】
第１及び第２受信アンテナ１８，２０から加算回路３６及び高周波回路４２により処理された受信信号のサンプリングは、図６に示す通りに行われる。図６（ｂ）に示すように、測定サイクルＭにおける第１番目のサンプリング区間Ｓ１においては、電圧制御発振手段４４の制御電圧が一定であるので移相信号Ｐ２の位相遅れはなく、加算回路３６によって加算処理された加算受信信号Ｐ７は、発振器３２からの発信信号が所定値Ｖ１になった後所定遅延時間Ｔ遅れた時点でサンプリング手段３８によりサンプリングされ、そのサンプリング間隔は一定のＷ１であり、サンプリングされた信号が信号演算処理手段５６の第１メモリ６２に蓄えられる。この第１番目のサンプリング区間Ｓ１では、サンプリング手段３８によるサンプリングが上述したようにして３９０回繰り返し行われ、受信信号波形の同一部分が３９０個サンプリングされる。次の第２番目のサンプリング区間Ｓ２においては、電圧制御発振手段４４からの制御電圧がステップ状に幾分上昇して一定に保たれ、サンプリングの開始が第１番目のサンプリング区間Ｓ１の最後のサンプリング（３９０番目のサンプリング）よりも所定時間ΔＴ（この△Ｔは、サンプリング区間が変わる際にサンプリング間隔が延長する所定加算期間△Ｗに対応する）長くなり、加算回路３６からの加算受信信号Ｐ７は、図６（ｃ）に示すように、第１番目のサンプリング区間Ｓ１に続いて上記サンプリング間隔（Ｗ＝Ｗ１＋ΔＷ）でもってサンプリングが開始され、それ以降サンプリング間隔Ｗ１でもってサンプリングが行われ、サンプリングされた信号が第１メモリ６２に蓄えられる。この第２番目のサンプリング区間Ｓ２では、サンプリング手段３８によるサンプリングが上述したようにして５５２回繰り返し行われ、受信信号波形の同一部分（第１番目のサンプリング区間Ｓ１でサンプリングした部分に続く部分）が５５２個サンプリングされる。
【００３５】
この様式においては、可変移相回路４６は一つのサンプリング区間Ｓが終了する毎に発信信号Ｐ１から順次所定加算時間△Ｗ（例えば０．０７ｎｓ）ずつ遅れた移相信号Ｐ２を生成し、この移相信号Ｐ２に関連してサンプリング信号発生器５０がサンプリング信号Ｐ３を生成する。このようなサンプリング区間Ｓの数は２５６あり、各サンプリング区間において受信信号の所定設定数のサンプリングが行われる。これらのサンプリングされた信号は第１メモリ６２に蓄えられ、信号演算処理手段５６は第１メモリ６２に蓄えられた信号をいわゆる平均化処理して第２メモリ６４に蓄え、その後第２メモリ６４に蓄えられた信号を処理して図６（ｄ）に示す探査信号Ｐ９を生成して記憶装置６６に記憶し、この探査信号Ｐ９は、この実施形態では例えば５０ｍｓ間隔に生成される。
【００３６】
この物体検査装置４では、第１及び第２受信アンテナ１８，２０からの受信信号Ｐ５，Ｐ６を加算処理した後に上述したようにサンプリングしているので、加算処理信号Ｐ７を所要の通りにサンプリングして埋設物１２の埋設位置を測定することができる。また、この実施形態では、各サンプリング区間において受信信号波形の同一部分を複数回サンプリングし、各サンプリング区間におけるサンプリング回数は時間の経過に伴って増加していくので、受信信号の信号レベルが小さい範囲ほどサンプリング回数が多くなり、トータルのサンプリング回数を変えることなく信号レベルが小さい範囲ほどよりＳＮ比を向上することができる。
【００３７】
この第１実施形態では、図１及び図４から理解される如く、発振器３２、送信パルス発生器３４、加算回路３６，高周波増幅器４２、サンプリング信号生成手段４０、サンプリング手段３８及びローパスフィルタ手段５８が、車両本体２に電子機器ユニット６８として搭載され、信号演算処理手段５６、記憶装置６６及び表示手段６０が計測制御ユニット７０（例えば、パソコンから構成される）として地上、移動車両等に設置される。電子機器ユニット６８と計測制御ユニット７０との間はケーブル（有線）又は無線でもって信号が送られる。尚、車両本体２が大きい場合、電子機器ユニット６８及び計測制御ユニット７０を車両本体２に搭載するようにしてもよい。
【００３８】
第２の実施形態
図８〜図１０は、本発明に従う物体検出装置の第２の実施形態を示し、図８は、第２の実施形態の物体検出装置を簡略的に示すブロック図であり、図９は、図８の物体検出装置において生成される各種信号の一部を示すタイムチャートであり、図１０は、図８の物体検出装置の受信信号の処理の流れを示すフローチャートである。尚、この第２の実施形態において、上述した第１実施形態と実質上同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図８を参照して、この第２の実施形態では、第１送信アンテナ１４から発信され埋設物１２によって反射された電磁波は第１受信アンテナ１８によって受信され、また第２送信アンテナ１６から発信され埋設物１２によって反射された電磁波は、第２受信アンテナ２０によって受信される。そして、第２受信アンテナ２０と加算回路３６との間には遅延手段を構成する遅延回路８２が設けられ、第２受信アンテナ２０からの受信信号Ｐ６（図９参照）がこの遅延回路８２によって所定時間遅延され、遅延受信信号が加算回路３６に送給される。従って、加算回路３６は第１受信アンテナ１８からの受信信号Ｐ５（図９参照）と遅延回路８２によって遅延された遅延受信信号とを加算処理して加算受信信号Ｐ７（図９参照）を生成する。尚、第２受信アンテナ２０の受信信号に代えて、第１受信アンテナ１８の受信信号を遅延させるようにしてもよい。
【００４０】
第２受信アンテナ２０からの受信信号Ｐ６は、加算回路３６にて加算処理した際に少なくとも第１受信アンテナ１８からの受信信号Ｐ５の埋設物１２の検出部分と実質上重ならないように遅延処理する必要があり、従って第１受信アンテナ１８の受信信号Ｐ５の所定の時間部分が第２アンテナ２０の受信信号Ｐ６に重ならないように構成される。この実施形態では、第１及び第２受信アンテナ１８，２０は２０ｎｓ以下の時間でもって埋設物１２からの反射電磁波を受信し、このことに関連して、遅延回路８２の遅延時間は例えば２５ｎｓ程度に設定される。このように設定することによって、加算回路３６からの出力信号Ｐ７のうち前部分、例えばサンプリング間隔Ｗ１の前期間Ｑ１の信号は実質上第１受信アンテナ１８の受信信号Ｐ５（埋設物１２を検出する信号部分を含む）となり、その出力信号Ｐ７のうち後部分、例えばサンプリング間隔Ｗ１の後期間Ｑ２の信号は実質上第２受信アンテナ２０の受信信号Ｐ６（埋設物１２を検出する信号部分を含む）となる。この実施形態では、サンプリング間隔Ｗ１は、第１の実施形態と同様に例えば５０ｎｓに設定され、その前期間Ｑ１は２５ｎｓに、またその後期間Ｑ２は２５ｎｓに設定され、前期間Ｑ１と後期間Ｑ２とが実質上等しくなっている（Ｑ１＝Ｑ２）。尚、前期間Ｑ１と後期間Ｑ２とを等しく設定する必要はなく、前期間Ｑ１を後期間Ｑ２より小さく（Ｑ１＜Ｑ２）、又は大きく（Ｑ１＞Ｑ２）設定してもよい。
【００４１】
この第２の実施形態では、加算回路３６の加算受信信号Ｐ７がサンプリング手段３８によってサンプリングされ、サンプリングされた信号がローパスフィルタ手段５８を通して信号演算処理手段５６Ａに送給される。第２の実施形態の信号処理演算手段５６Ａはメモリ手段を構成する第１及び第２メモリ６２，６４を備え、第１メモリ６２にサンプリング手段３８によりサンプリングされた信号が記憶され、第２メモリ６４には信号演算処理手段５６Ａによって平均化処理された信号が記憶される。この信号演算処理手段５６Ａは、第２メモリ６４に記憶された平均化処理された信号を第１受信アンテナ１８によって受信された部分、即ちサンプリングした信号の前部分（前期間Ｑ１に対応する部分）と、第２受信アンテナ２０によって受信された部分、即ちサンプリングした信号の後部分（後期間Ｑ２に対応する部分）に分割して加算処理して加算分割信号Ｐ８’を生成し、この加算分割信号Ｐ８’を所要の通りに演算処理して埋設物１２までの距離を測定する。
【００４２】
この第２の実施形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一であり、発振器３２から送信パルス発生器３４及び可変移相回路４６には発信信号Ｐ１（図５参照）が送給され、送信パルス発生器３４は第１及び第２送信アンテナ１４，１６に送信パルス信号Ｐ４（図５参照）を送給し、第１及び第２送信アンテナ１４，１６はかかる送信パルス信号Ｐ４に基づいて埋設物１２に向けて電磁波を発信する。また、可変移相回路４６は移相信号Ｐ２（図５参照）を生成し、サンプリング信号発生器５０は上述したようにしてサンプリング信号Ｐ３（図５参照）を生成し、サンプリング手段３８は上記サンプリング信号Ｐ３に基づいて加算回路３６からの加算受信信号Ｐ７（図９参照）をサンプリングする。
【００４３】
次に、図８〜図１０を参照して、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６の処理について説明する。埋設物１２からの反射電磁波を受信する（ステップＳ−１）と、第２受信アンテナ２０の受信信号Ｐ６が遅延回路８２によって遅延処理され（ステップＳ−２）、この遅延受信信号が加算回路３６に送給される。この加算回路３６には第１受信アンテナ１８からの受信信号Ｐ５も送給され、加算回路３６は上記遅延受信信号及び受信信号Ｐ５を加算処理し（ステップＳ−３）、加算受信信号Ｐ７が高周波増幅器４２によって増幅された後にサンプリング手段３８に送給される。この加算受信信号Ｐ７は、サンプリング信号生成手段４０によって生成されるサンプリング信号に基づいてサンプリング手段３８によって上述したと同様にサンプリングされる（ステップＳ−４）。尚、サンプリング信号生成手段４０は第１の実施形態と同様にしてサンプリング信号を生成する。サンプリングされた信号はローパスフィルタ手段５８を通して信号演算処理手段５６Ａに送給され、サンプリングされた信号が第１メモリ６２に記憶される（ステップＳ−５）。このようなサンプリングが第１サンプリング区間Ｓ１にわたって、この実施形態では例えば３９０回のサンプリングを行うまで行われ、この間ステップＳ−１からステップＳ−５が繰り返し遂行される。
【００４４】
第１サンプリング区間Ｓ１のサンプリングが終了すると、ステップＳ−６からステップＳ−７に進み、信号演算処理手段５６Ａは第１サンプリング区間Ｓ１のサンプリングした信号を平均化処理し（ステップＳ−７）、平均化処理した信号が第２メモリ６４に記憶される（ステップＳ−８）。このようにして第１サンプリング区間Ｓ１に対する受信信号Ｐ５，Ｐ６の信号処理が所要の通りに行われる。
【００４５】
第１サンプリング区間Ｓ１についての受信信号Ｐ５，Ｐ６の信号処理が所要の通りに行われると、ステップＳ−９からステップＳ−１に戻り、次に第２のサンプリング区間Ｓ２についての受信信号Ｐ５，Ｐ６のサンプリング、サンプリングした信号の平均化処理等の信号処理が上述したと同様にして行われ（ステップＳ−１〜ステップＳ−８）、次いで第３（第４、第５・・・）番目のサンプリング区間Ｓ３（Ｓ４，Ｓ５・・・）についての受信信号Ｐ５，Ｐ６のサンプリング、サンプリングされた信号の平均化処理等の信号処理が所要の通りに行われる。
【００４６】
このようにして第２５６番目のサンプリング区間Ｓ２５６についての受信信号Ｐ５，Ｐ６の信号処理が所要の通りに行われると、ステップＳ−９からステップＳ−１０に進み、信号演算処理手段５６Ａは第２メモリ６４に記憶された平均化信号を加算処理し（ステップＳ−１０）、しかる後加算処理した信号を所要の通りに演算して探査信号Ｐ９を生成し（ステップＳ−１１）、生成された探査信号Ｐ９が記憶装置６６に記憶される（ステップＳ−１２）。ステップＳ−１０の加算処理に際し、信号演算処理手段５６Ａは、第２メモリ６４に記憶された平均化処理された信号を第１受信アンテナ１８によって受信された部分（前期間Ｑ１に対応する部分）と、第２受信アンテナ２０によって受信された部分（後期間Ｑ２に対応する部分）とに分割した後に加算処理することによって、加算分割信号Ｐ８’を生成し、この加算分割信号Ｐ８’を演算処理して物体検出信号としての探査信号Ｐ９を生成する。
【００４７】
信号演算処理手段５６Ａによるこのような探査信号Ｐ９の生成が各測定サイクル毎に行われ、埋設物１２の探査が終了するまでステップＳ−１〜ステップＳ−１２が繰り返し遂行され、生成された探査信号Ｐ９が順次記憶装置６６に記憶される。この探査が終了すると、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６の処理が終了する。尚、生成される探査信号Ｐ９を用いて埋設物１２までの距離を測定することができる。
【００４８】
この第２の実施形態では、第２受信アンテナ２０からの受信信号Ｐ６を遅延させた後に第１受信アンテナ１８の受信信号Ｐ５と加算しているので、一つのサンプリング手段３８でもって第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６を所要の通りにサンプリングすることができる。また、この実施形態では、信号演算処理手段５６Ａは、サンプリングされた信号を第１受信アンテナ１８によって受信された部分（前期間Ｑ１に対応する部分）と、第２受信アンテナ２０によって受信された部分（後期間Ｑ２に対応する部分）とに分割して加算処理しているので、埋設物１２を検出する信号部分の信号レベルが大きくなり、相対的にノイズ成分を低減して埋設物１２までの距離を高精度に測定することができる。
【００４９】
この第２の実施形態では、信号演算処理手段５６Ａは第１受信アンテナ１８によって受信された部分（前期間Ｑ１に対応する部分）と第２受信アンテナ２０によって受信された部分（前期間Ｑ２に対応する部分）とを加算処理しているが、このような加算処理に代えて、平均化処理するようにしてもよく、このように平均化処理することによってもノイズ成分を低減して埋設物１２までの距離を高精度に測定することが可能となる。
【００５０】
また、この第２の実施形態では、受信用のアンテナとして第１及び第２受信アンテナ１８，２０を用いているが、３個以上の受信アンテナを用いるようにしてもよい。
図１の埋設物１２までの深さＤが間隔△Ｌに比べて充分に大きい値となる場合、第１又は第２の実施形態の処理で充分正確に測定することができるが、そうでない場合、例えば間隔△Ｌが深さＤに対して無視できないような値となる場合、次の第３の実施形態のように処理するのが望ましい。
【００５１】
第３の実施形態
次に、図１１〜図１３を参照して、本発明に従う物体検出装置の第３の実施形態について説明する。図１１は、第３の実施形態の物体検出装置を装備した車両を簡略的に示す側面図であり、図１２は、第３の実施形態の物体検出装置の一部を簡略的に示すブロック図であり、図１３は、第３の実施形態の物体検出装置の受信信号の処理の流れを示すフローチャートである。尚、この第３の実施形態において、上述した第２実施形態と実質上同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
図１１及び図１２を参照して、この第３の実施形態では、車両本体２に装備された第１及び第２送信アンテナ１４，１６と第１及び第２受信アンテナ１８，２０との間隔が比較的大きく、従って第１送信及び受信アンテナ１４，１８によって検出する埋設物１２の部位Ｒ１と第２送信及び受信アンテナ１６，２０によって検出する埋設物１２の部位Ｒ２との間隔Ｌが、第２実施形態の場合よりも大きくなり、埋設物１２までの深さＤに対して無視できない値となるような場合、第１及び第２受信アンテナの受信信号Ｐ５，Ｐ６の処理を次の通りにすることによって、埋設物１２までの距離を高精度に測定することができる。
【００５３】
この第３の実施形態では、第２の実施形態における信号演算処理手段５６Ａを図１２で示すように構成し、その他の構成は図８に示す第２の実施形態と実質上同一に構成することができる。即ち、第３の実施形態の信号演算処理手段５６Ｂは、メモリ手段としての第１〜第３メモリ９２，９４，９６を備え、第１メモリ９２にサンプリング手段３８によりサンプリングされた信号が記憶され、第２メモリ９４には信号演算処理手段５６Ｂによって平均化処理された信号が記憶される。この信号演算処理手段５６Ｂは、第２メモリ９４に記憶された平均化処理された信号を第１受信アンテナ１８によって受信された部分、即ちサンプリングした信号の前部分（図９の前期間Ｑ１に対応する部分）と、第２受信アンテナ２０によって受信された部分、即ちサンプリングした信号の後部分（図９の後期間Ｑ２に対応する部分）に分割し、かく分割された第１分割信号（第１受信アンテナ１８によって受信された部分）及び第２分割信号（第２受信アンテナ２０によって受信された部分）がそれらの測定個所と関連して、換言すると測定回数番号と関連して第３メモリ９６に記憶される。
【００５４】
この信号演算処理手段５６Ｂは、更に、信号選択手段９８、加算手段１００及び物体検出信号生成手段としての探査信号生成手段１０２を含んでいる。信号選択手段９８は、第３メモリ９６に記憶された第１分割信号及び第２分割信号のうち対応する信号を選択する。第１送信アンテナ１４からの電磁波によって第１受信アンテナ１８が埋設物１２の特定部分を検出した後、例えば２回の測定遅れでもって第２送信アンテナ１６からの電磁波によって第２受信アンテナ２０が埋設物１２の上記特定部位を検出する場合、信号選択手段９８は、（ｎ＋２）回目の測定時に、（ｎ＋２）回目の測定の第２分割信号と、これに対応するｎ回目の測定の第１分割信号とを選択し、このようにすることによって、埋設物１２の特定部位を測定した第１受信アンテナ１８の受信信号と第２受信アンテナ２０の受信信号とが選択される。加算手段１００は選択された第１及び第２分割信号を加算し、探査信号生成手段１０２はかく加算された加算信号を所要の通りに処理して埋設物１２の探査信号を生成し、この探査信号を用いて演算処理することによって、埋設物１２の特定部位までの距離を測定することができる。この信号演算処理手段５６Ｂに関連して、第２の実施形態と同様に、記憶装置６６及び表示手段６０が設けられる。
【００５５】
次に、図１２及び図１３を参照して、第３の実施形態における第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号の処理について説明する。この第３の実施形態におけるステップＳ−２１からステップＳ−２８までの第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号の処理は、第２の実施形態におけるステップＳ−１からステップＳ−８までの受信信号Ｐ５，Ｐ６の処理と実質上同一であり、それ故に、それらの説明は省略する。
【００５６】
第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号をステップＳ−２１〜ステップＳ−２８に従って処理して一測定サイクルにわたってサンプリングすると、ステップＳ−２９からステップＳ−３０に進み、信号演算処理手段５６Ｂは、測定サイクルにわたってサンプリングした信号を第１受信アンテナ１８によって受信された第１分割信号（図９の前期間Ｑ１に対応する部分）と、第２受信アンテナ２０によって受信された第２分割信号（図９の後期間Ｑ２に対応する部分）に分割し、かく分割された第１分割信号（第１受信アンテナ１８によって受信された部分）及び第２分割信号（第２受信アンテナ２０によって受信された部分）が測定回数番号と関連して第３メモリ９６に記憶される。
【００５７】
その後、信号選択手段９８は今回測定した第２分割信号、例えばＮ回目の測定の第２分割信号と、これに対応する第１分割信号、例えば（Ｎ−２）回目の測定の第１分割信号を選択し（ステップＳ−３１）、加算手段１００は、信号選択手段９８によって選択された第１及び第２分割信号を加算処理する（ステップＳ−３２）。このように埋設物１２の特定部位を検出した第１及び第２分割信号を信号選択手段９８によって選択しているので、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の測定方向の間隔が大きくても、この特定部位を検出した対応する第１及び第２分割信号を選択して加算処理することができ、このように加算処理することによって、第２の実施形態と同様に、ノイズ成分を低減して埋設物１２までの距離を高精度に測定することができる。
【００５８】
加算処理後、信号演算処理手段５６Ｂの探査信号生成手段１０２は、加算分割信号を所要の通りに演算処理して物体検出信号としての探査信号を生成し（ステップＳ−３３）、生成された探査信号が記憶装置６６に記憶される。このような埋設物１２の探査は測定が終了するまで行われ、測定を終了することによって、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号の処理が終了する。
この第３の実施形態では、信号演算処理手段５６Ｂが加算手段１００を備え、加算手段１００が第１及び第２分割信号を加算処理しているが、このような加算処理に代えて、平均化処理するようにしてもよい。この場合、信号演算処理手段５６Ｂは平均化手段を備え、第１及び第２分割信号はこの平均化手段によって平均化処理され、このように平均化してもノイズ成分を低減して埋設物１２までの距離を高精度に測定することが可能となる。
【００５９】
以上、本発明に従う物体検出装置の各種実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
例えば、図示の実施形態では、送信アンテナ１４，１６及び受信アンテナ１８，２０を車両本体２に固定的に設けているが、例えば測定方向（図１に矢印１０で示す方向）に送信アンテナ１４，１６及び／又は受信アンテナ１８，２０を位置調整自在に設けるようにしてもよく、具体的には送信アンテナ１４，１６と受信アンテナ１８，２０との間隔を大きくしてもよい。
【００６０】
また、例えば、図示の実施形態では、第１（又は第２）受信アンテナ１８（又は２０）の受信信号をそのまま利用しているが、これに代えて、例えば第１（又は第２）受信アンテナ１８（又は２０）を複数個の受信用第１（又は第２）アンテナから構成し、複数個の第１（又は第２）アンテナの受信信号を加算又は平均化処理して第１（又は第２）受信アンテナ１８（又は２０）の受信信号として用いることもでき、このように構成することによって、受信信号のノイズ成分を更に低減してより高精度の測定が可能となる。このような加算又は平均化処理は、複数個の受信アンテナの一部を複数個の受信用アンテナから構成して行うようにしてもよい。
【００６１】
更に、例えば、図示の実施形態では、物体としての地中埋設物１２の位置を検出するものに適用して説明したが、これに限定されず、建造物等に静止物体や自動車等に移動物体の位置を検出する物体検出装置として広く適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の請求項１の物体検出装置によれば、複数個の受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分を遅延手段により実質上重ならないように順次遅延処理し、これらの受信信号及び遅延処理された遅延受信信号を加算手段により加算処理した後にサンプリングしているので、複数個の受信アンテナからの受信信号をサンプリングすることができる。また、サンプリングされた信号を受信アンテナ毎の信号に分割し、これら分割した分割信号を加算又は平均化処理しているので、複数個の受信アンテナの受信信号を加算又は平均化処理したのと同様になり、ノイズ成分を小さくしてＳＮ比を向上させることができる。
また、本発明の請求項２の物体検出装置によれば、平均化手段によって複数の受信用アンテナからの受信信号を平均化処理して受信アンテナの受信信号として用いるので、受信信号のノイズ成分を少なくすることができる。
【００６４】
また、本発明の請求項３の物体検出装置によれば、２個の受信アンテナを測定方向に間隔をおいて配置しているので、この測定方向における物体までの距離を高精度に測定することができる。
【００６５】
また、本発明の請求項４の物体検出装置によれば、サンプリングされた信号を第１及び第２分割信号に分割し、車両が測定方向に移動する際に測定する測定個所に対応する第１及び第２分割信号を選択して加算又は平均化処理しているので、受信信号のノイズ成分を低減して物体の高精度の測定を行うことができる。また、特定の測定個所に対応する第１及び第２分割信号を選択しているので、第１及び第２受信アンテナの間隔が大きくても物体の位置を高精度に測定することができる。
【００６６】
更に、本発明の請求項５の物体検出装置によれば、複数の第１アンテナからの受信信号を加算又は平均化処理して第１受信アンテナの受信信号として利用するので、第１受信アンテナの受信信号のノイズ成分を少なくすることができ、また複数の第２アンテナからの受信信号を加算又は平均化処理して第２受信アンテナの受信信号として利用するので、第２受信アンテナの受信信号のノイズ成分を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う物体検出装置の第１の実施形態を装備した車両を簡略的に示す側面図である。
【図２】図１の車両を示す簡略底面図である。
【図３】送信アンテナ及び受信アンテナの変形形態を示す簡略底面図である。
【図４】図１の車両に装備された物体検出装置を簡略的に示すブロック図である。
【図５】図４の物体検出装置において生成される各種信号を示すタイムチャートである。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、図１の物体検出装置のサンプリング手段によるサンプリング様式を説明するための図である。
【図７】各測定サイクルにおける時間と制御電圧との関係を示す図である。
【図８】本発明に従う物体検出装置の第２の実施形態を簡略的に示すブロック図である。
【図９】図８の物体検出装置において生成される各種信号の一部を示すタイムチャートである。
【図１０】図８の物体検出装置の受信信号の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明に従う物体検出装置の第３の実施形態を装備した車両を簡略的に示す側面図である。
【図１２】図１１の物体検出装置の一部を簡略的に示すブロック図である。
【図１３】図１１の物体検出装置の受信信号の処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ 車両本体
４ 物体検出装置
１２ 埋設物
１４，１４ａ，１６，１６ａ 送信アンテナ
１８，１８ａ，２０，２０ａ 受信アンテナ
３２ 発振器
３６ 加算回路
３８ サンプリング手段
４０ サンプリング信号生成手段
５６，５６Ａ，５６Ｂ 信号演算処理手段
６８ 電子機器ユニット
７０ 計測制御ユニット
８２ 遅延回路
９８ 信号選択手段
１００ 加算手段
１０２ 探査信号生成手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波を利用して埋設物等の物体までの距離を検出する物体検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物体としての地中埋設物（例えば、鉄柱、ガス管、水道管等）を検出する物体検出装置が知られている。このような物体検出装置として、本出願人は、パルス状の信号を発生する発振器と、発振器からの発信信号に基づいて電磁波を地中に送信する送信アンテナと、地中埋設物からの反射電磁波を受信する受信アンテナと、受信アンテナからの受信信号をサンプリング信号に基づいて所要の通りにサンプリングするサンプリング手段と、サンプリング手段によりサンプリングされた信号を所要の通りに演算処理して物体の位置を測定するための信号演算処理手段とを備えたものを提案した。
【０００３】
この提案した物体検出装置においては、サンプリング手段に関連して、サンプリング信号を生成するサンプリング信号生成手段が設けられ、サンプリング信号生成手段は所望のサンプリング間隔でサンプリング信号を生成し、サンプリング手段は、受信アンテナからの受信信号をこのサンプリング間隔でサンプリングする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この提案した物体検出装置では、高周波の電磁波を利用することに起因して、受信アンテナの受信信号の信号レベルが比較的小さく、特に送信アンテナ及び受信アンテナから離れた位置にある物体を検出するとき、その距離が大きくなるに伴って受信信号の信号レベルが小さくなってＳＮ比が悪くなり、高精度の物体の位置測定が難しくなる。
本発明の目的は、物体からの反射電磁波の受信信号のＳＮ比を向上させて物体の位置を高精度に測定することができる物体検出装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、検出する物体に向けて電磁波を発信するための送信アンテナと、物体から反射された電磁波を受信するための複数個の受信アンテナと、前記複数個の受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分が実質上重ならないように順次遅延処理するための遅延手段と、前記受信アンテナからの受信信号及び前記遅延手段により遅延処理された遅延受信信号を加算処理するための加算手段と、前記加算手段により加算処理された加算受信信号をサンプリング信号に基づいてサンプリングするためのサンプリング手段と、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号を前記受信アンテナ毎の信号に分割して加算又は平均化処理した後にこの処理分割信号を所要の通りに演算して物体までの距離を測定するための信号演算処理手段と、を具備することを特徴とする物体検出装置である。
【０００８】
本発明に従えば、物体からの反射電磁波を受信するための受信アンテナが複数個設けられ、これら受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分が遅延手段により実質上重ならないように順次遅延処理され、これらの受信信号及び遅延処理された遅延受信信号が加算手段により加算処理され、かく加算された加算受信信号がサンプリング手段によりサンプリングされ、このようにすることによって、複数個の受信アンテナからの受信信号を一度にサンプリングすることができる。このようにサンプリングされた信号は、受信アンテナ毎の信号に分割され、これら分割された分割信号が加算又は平均化処理され、この処理によって、複数個の受信アンテナの受信信号が加算又は平均化処理されたのと同様になり、ノイズ成分を小さくしてＳＮ比を向上させることができる。そして、この加算又は平均化された処理分割信号を利用して物体までの距離を演算することによって、物体までの距離を高精度に測定することができる。尚、受信アンテナは２個又は３個以上設けることができる。
【０００９】
また、本発明では、前記複数個の受信アンテナの少なくとも一部に関連してそれらの受信信号を平均化処理するための平均化手段が設けられ、前記平均化手段により平均化処理された平均化受信信号が前記受信アンテナの受信信号を構成することを特徴とする。
本発明に従えば、複数個の受信アンテナの一部に関連して設けられた平均化手段がこれら受信アンテナからの受信信号を平均化処理し、かかる平均化処理された平均化受信信号が受信アンテナの受信信号として用いられる。それ故に、この受信信号としての平均化受信信号はノイズ成分が少なく、この信号を利用することによって物体までの距離をより高精度に測定することが可能となる。
【００１０】
また、本発明では、物体を検出するために移動される車両を更に備え、前記車両の移動方向である測定方向に間隔をおいて第１及び第２受信アンテナが前記車両に搭載され、また前記第１及び第２受信アンテナに対応して第１及び第２送信アンテナが前記車両に搭載されており、前記第１送信アンテナから発信された電磁波が前記第１受信アンテナに受信され、前記第２送信アンテナから発信された電磁波が前記第２受信アンテナに受信されることを特徴とする。
本発明に従えば、受信アンテナが２個設けられ、これら受信アンテナの各々に対応して送信アンテナが設けられているので、第１送信アンテナから物体に送信された電磁波は、それに反射された後に第１受信アンテナに受信され、また第２送信アンテナから物体に送信された電磁波は、それに反射された後に第２アンテナに受信され、比較的簡単な構成でもって物体までの距離を高精度に測定することができる。また、受信アンテナは測定方向に間隔をおいて配置されているので、この測定方向における物体までの距離を高精度に測定することができる。
【００１１】
また、本発明は、物体を検出するために移動される車両と、検出する物体に向けて電磁波を発信するために前記車両に搭載された送信アンテナと、物体から反射された電磁波を受信するために、前記車両の移動方向である測定方向に間隔をおいて前記車両に搭載された第１及び第２受信アンテナと、前記第１及び第２受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分が実質上重ならないように遅延処理するための遅延手段と、前記受信アンテナからの受信信号及び前記遅延手段により遅延処理された遅延受信信号を加算処理するための加算手段と、前記加算手段により加算処理された加算受信信号をサンプリング信号に基づいてサンプリングするためのサンプリング手段と、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号を前記第１受信アンテナからの受信信号に対応する第１分割信号と前記第２受信アンテナからの受信信号に対応する第２分割信号とに分割して記憶するメモリ手段と、前記車両が前記測定方向に移動する際に測定する測定個所に対応する前記第１分割信号と前記第２分割信号を選択する信号選択手段と、前記信号選択手段により選択された前記第１分割信号及び前記第２分割信号を加算又は平均化処理するための加算又は平均化手段と、前記加算又は平均化手段により加算又は平均化された処理分割信号を所要の通りに演算して物体までの距離を測定するための検出信号生成手段と、を具備することを特徴とする物体検出装置である。
【００１２】
本発明に従えば、物体からの反射電磁波を受信するための受信アンテナが測定方向に間隔をおいて２個設けられ、これら第１及び第２受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分が遅延手段により実質上重ならないように遅延処理され、これらの受信信号及び遅延処理された遅延受信信号が加算手段により加算処理され、かく加算された加算受信信号がサンプリング手段によりサンプリングされ、このようにすることによって、第１及び第２受信アンテナからの受信信号を一度にサンプリングすることができる。このようにサンプリングされた信号は、第１受信アンテナの受信信号に対応する第１分割信号と、第２受信アンテナの受信信号に対応する第２分割信号とに分割してメモリ手段に記憶される。そして、信号選択手段は、車両が測定方向に移動する際に測定する測定個所に対応する第１分割信号と第２分割信号とを選択し、選択された第１及び第２分割信号が加算又は平均化処理される。例えば、第１及び第２送信アンテナ並びに第１及び第２受信アンテナが車両に搭載され、この車両が測定方向に移動する場合、第１受信アンテナが特定の測定個所を測定した後例えば２回の測定遅れでもって第２受信アンテナが上記特定の測定個所を測定するとすると、信号選択手段は、第１受信アンテナの特定回目の測定（ｎ回目の測定）の受信信号に対応する第１分割信号と、この特定回目より２回後の測定｛（ｎ＋２）回目の測定｝の第２分割信号とを選択し、かく選択された特定回目の第１分割信号と特定回目より２回後の測定の第２分割信号とが加算又は平均化処理される。このようにすることによって、第１受信アンテナと第２受信アンテナとの距離が離れていても、上記特定の測定個所を測定した第１受信アンテナの受信信号に対応する第１分割信号と同じ個所を測定した第２受信アンテナの受信信号に対応する第２分割信号とが加算又は平均化処理され、これによってノイズ成分を少なくしてＳＮ比を向上することができる。そして、この加算又は平均化された処理分割信号を利用して物体までの距離を演算することによって、物体までの距離を高精度に測定することができる。
【００１３】
更に、本発明では、前記第１受信アンテナは複数個の第１アンテナから構成され、前記複数個の第１アンテナからの受信信号が加算又は平均化処理されて前記第１受信アンテナの受信信号を構成し、また前記第２受信アンテナは複数個の第２アンテナから構成され、前記複数個の第２アンテナからの受信信号が加算又は平均化処理されて前記第２受信アンテナの受信信号を構成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、第１受信アンテナが複数個の第１アンテナから構成され、これら第１アンテナからの受信信号を加算又は平均化処理して第１受信アンテナの受信信号として利用するので、第１受信アンテナの受信信号のノイズ成分を少なくすることができる。また、第２受信アンテナが複数個の第２アンテナから構成され、これら第２アンテナからの受信信号を加算又は平均化処理して第２受信アンテナの受信信号として利用するので、第２受信アンテナの受信信号のノイズ成分を少なくすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の物体検出装置について説明する。
第１の実施形態
まず、図１〜図６を参照して、本発明に従う物体検出装置の第１の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態の物体検出装置を装備した車両を簡略的に示す側面図であり、図２は、図１の車両を示す簡略底面図であり、図３は送信アンテナ及び受信アンテナの変形形態を示す簡略底面図であり、図４は、図１の車両に装備された物体検出装置を簡略的に示すブロック図であり、図５は、図４の物体検出装置において生成される各種信号を示すタイムチャートであり、図６（ａ）〜（ｄ）は、図１の物体検出装置のサンプリング手段によるサンプリング様式を説明するための図であり、図７は、各測定サイクルにおける時間と制御電圧との関係を示す図である。
【００１６】
図１及び図２を参照して、図示の車両は車両本体２を備え、この車両本体２に第１の実施形態の物体検出装置４の主要構成要素が搭載され、その残りの構成要素が地上又は移動車両（図示せず）に設置される。車両本体２は前輪６及び後輪８を備え、これら前輪６及び後輪８が所要の通りに回転駆動することによって、例えば矢印１０で示す測定方向に移動する。この車両は、車両本体２に前輪６及び／又は後輪８を回転するための電動モータ等の駆動手段（図示せず）を設けて自走するようにしてもよく、或いは駆動手段を設けずに手動で移動させるようにしてもよい。
【００１７】
図示の物体検出装置４は、検出すべき物体としての例えば埋設物１２（ガス管、水道管、鉄柱等）に向けて電磁波を発信するための第１及び第２送信アンテナ１４，１６と、埋設物１２からの反射電磁波を受信するための第１及び第２受信アンテナ１８，２０とを備え、これらアンテナ１４，１６，１８，２０が車両本体２の底部に設けられている。この形態では、車両本体２の略中央部に第１及び第２送信アンテナ１４，１６が配置され、その前部及び後部に第１及び第２受信アンテナ１８，２０が配置されている。従って、第１送信アンテナ１４は幾分前方に向けて下方に電磁波を送信し、かく送信されて埋設物１２から反射された電磁波は、図１に一点鎖線２２で示すように第１受信アンテナ１８に受信される。また、第２送信アンテナ１６は幾分後方に向けて下方に電磁波を送信し、かく送信されて埋設物１２から反射された電磁波は、図１に一点鎖線２４で示すように第２受信アンテナ２０に受信される。このように第１送信アンテナ１４からの電磁波を前方側に、また第２送信アンテナ１６からの電磁波を後方側に送信することによって、送信された電磁波の干渉をなくして埋設物１２を後述する如く所要の通りに検出することができる。
【００１８】
送信アンテナ及び受信アンテナを図３に示すように構成してもよい。変形形態を示す図３を参照して、この例では、車両本体２の略中央部に第１及び第２送信アンテナ１４ａ，１６ａが設けられ、第１送信アンテナ１４ａに対応して車両本体２の前部に第１受信アンテナ１８ａが設けられ、この第１受信アンテナ１８ａは一対の受信用第１アンテナ２６から構成されている。また、第２送信アンテナ１６ａに対応して車両本体２の後部に第２受信アンテナ２０ａが設けられ、この第２受信アンテナ２０ａは一対の受信用第２アンテナ２８から構成されている。このように構成することによって、第１（又は第２）送信アンテナ１４ａ（又は１６ａ）から送信された後に埋設物１２に反射された電磁波は、一対の受信用第１（又は第２）アンテナ２６（又は２８）に受信される。このように構成した場合、受信用第１（又は第２）アンテナ２６（又は２８）の受信信号は、後に詳述するのと同様に加算又は平均化手段によって加算又は平均化処理されて第１（又は第２）受信アンテナ１８ａ（又は２０ａ）の受信信号を構成し、このように構成することによって、第１（又は第２）受信アンテナ１８ａ（２０ａ）の受信信号に含まれるノイズ成分を低減してＳＮ比を改善することができる。
【００１９】
このような送信アンテナ１４，１６（１４ａ，１６ａ）及び受信アンテナ１８，２０（１８ａ，２０ａ）は、例えばボータイアンテナから構成することができる。尚、送信アンテナについては、第１及び第２受信アンテナ１８，２０（１８ａ，２０ａ）に向けて電磁波を送信することができる場合（例えば、指向性の広いアンテナを用いたり、所定方向に所定速度で回転するように構成した場合等）に単一の送信アンテナから構成することができる。
【００２０】
第１及び第２送信アンテナ１４，１６並びに第１及び第２受信アンテナ１８，２０を備える図示の物体検出装置は図４に示すように構成され、図５に示すような各種信号を生成する。図４及び図５を参照して、この物体検出装置４は、第１及び第２送信アンテナ１４，１６に信号を送給するための発振器３２を備えている。発振器３２は、例えば水晶発振器から構成され、所定周波数の発信信号Ｐ１を生成する。この発振器３２からの発信信号Ｐ１は、例えばサイン波でよい（図５参照）。埋設物１２、例えば埋設ガス管、埋設水道管等を高速で、かつ高精度で検出するためには、この発信信号Ｐ１の周波数を大きくする、例えば１ＭＨｚ以上に設定するのが望ましい。
【００２１】
発振器３２からの発信信号Ｐ１は、送信パルス発生器３４に送給され、送信パルス発生器３４は、発信信号Ｐ１がゼロから立上がって所定値Ｖ１になると送信パルス信号Ｐ４を生成する（図５参照）。従って、送信パルス発生器３４によって生成される送信パルス信号Ｐ４は、上記発信信号Ｐ１の立上がりのゼロ点から時間Ｔ１遅れて発生される。送信パルス信号Ｐ４は第１及び第２送信アンテナ１４，１６に送給され、第１及び第２送信アンテナ１４，１６は、送信パルス信号Ｐ４に基づいて電磁波を埋設物１２に向けて発射する。
【００２２】
物体検出装置４は、更に、加算手段を構成する加算回路３６、サンプリング手段３８及びサンプリング信号生成手段４０を備えている。第１受信アンテナ１８は第１送信アンテナ１４から送信された後埋設物１２により反射された電磁波を受信し、また第２受信アンテナ２０は第２送信アンテナ１６から送信された後埋設物１２により反射された電磁波を受信し、第１受信アンテナ１８により受信された受信信号Ｐ５（図５参照）及び第２受信アンテナ２０により受信された受信信号Ｐ６（図５参照）は加算回路３６に送給される。この実施形態では、第１送信アンテナ１４及び第１受信アンテナ１８によって検出される埋設物１２の部位と第２送信アンテナ１６及び第２受信アンテナ２０によって検出される埋設物１２の部位とはほぼ同じ部位であり（図１における間隔ΔＬは小さい）、従って、図５に示すように、第１受信アンテナ１８の受信信号Ｐ５と第２受信アンテナ２０の受信信号Ｐ６は実質上同じ波形となる。第１の実施形態では埋設物１２までの深さＤが間隔△Ｌに比べて充分に大きい値を規定しているので、埋設物１２の埋設方向が紙面に垂直方向の場合も同様の効果が得られる。
【００２３】
加算回路３６は第１受信アンテナ１８からの受信信号Ｐ５及び第２受信アンテナ２０からの受信信号Ｐ６を加算処理し、加算された加算受信信号Ｐ７（図５参照）がサンプリング手段３８に送給される。加算回路３６とサンプリング手段３８との間には高周波増幅器４２が配設され、加算回路３６からの加算受信信号Ｐ７は高周波増幅器４２によって増幅される。第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６を上述したように加算処理することによって、高周波増幅器４２に送給される受信信号の信号レベルが大きくなり、従ってその信号に含まれるノイズ成分が相対的に小さくなり、これによって埋設物１２までの距離の高精度の測定が可能となる。尚、高周波増幅器４２による増幅は、後述する各測定サイクルにおいて時間の経過に伴って増幅率が大きくなるようにするのが望ましく、このように受信信号を増幅することによって、受信信号の信号レベルの小さい部分がより大きく増幅されるようになり、埋設物１２の位置をより高精度に測定することが可能となる。
【００２４】
この実施形態では、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６を加算回路３６によって加算処理しているが、加算回路３６に代えて、平均化手段を構成する平均化回路を用い、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６を平均化処理するようにしてもよく、このように平均化処理することによってもノイズ成分を低減して埋設物１２までの距離を高精度に測定することが可能となる。この明細書における「加算又は平均化手段」とは、加算処理を行う加算手段又は平均化処理を行う平均化手段のことを意味する。
【００２５】
第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６は、埋設物１２から反射された電磁波の受信信号であり、それ故に、送信パルス発生器３４の送信パルス信号Ｐ４よりも時間遅れの信号となり（図５参照）、この遅れ時間Ｔ２は、第１及び第２送信アンテナ１４，１６と埋設物１２との距離が大きいほど長くなる。
発振器３２からの発信信号Ｐ１はサンプリング信号生成手段４０にも送給される。図示のサンプリング信号生成手段４０は、電圧制御発振手段４４、可変移相回路４６、パルス化回路４８及びサンプリング信号発生器５０を備えている。発振器３２からの発信信号Ｐ１は可変移相回路４６に送給される。電圧制御発振手段４４は可変移相回路４６に送給する電圧を制御し、可変移相回路４６は電圧制御発振手段４４からの制御電圧に基づいて上記発信信号Ｐ１の位相を可変とする。即ち、可変移相回路４６は、電圧制御発振手段４４からの制御電圧が例えば大きくなるに伴って上記発信信号Ｐ１の位相遅れを大きくし（換言すると、遅延時間を長くする）、その制御電圧が例えば小さくなるに伴って上記発信信号Ｐ１の位相遅れを小さくする（換言すると、遅延時間を短くする）。
【００２６】
この実施形態では、電圧制御発振手段４４はメモリ５２を含んでおり、このメモリ５２には図７に示すマップが記憶されている。このマップは各測定サイクルにおける時間と制御電圧との関係を示しており、各測定サイクルにおいて電圧制御発振手段４４から可変移相回路４６に図７のマップに示す通りの制御電圧が送給される。また、可変移相回路４６は、例えば３０〜２００ｐＦ程度のバリキャップを５個程度組み込んだ回路から構成することができ、このような回路において電圧制御発振手段４４の制御電圧を例えば０〜５Ｖ変化させることによって、上記発信信号Ｐ１を例えば０〜６０×１０−９秒（０〜６０ｎｓ）遅れ方向に移相することができる。
【００２７】
この可変移相回路４６は、上述した通りにして移相信号Ｐ２（図５参照）を生成する。この移相信号Ｐ２は、上記発信信号Ｐ１が所定値Ｖ１になった時点から移相信号Ｐ２が所定値Ｖ２になる時点までの間隔が所定時間Ｔになるように位相が遅れた信号となり、可変移相回路４６に供給される制御電圧を変化させることによって、発信信号Ｐ１との位相遅れ時間が制御される。可変移相回路４６からの移相信号Ｐ２はパルス化回路４８に送給され、このパルス化回路４８によって、移相信号Ｐ２がパルス化される。パルス化された信号は、その後、サンプリング信号発生器５０に送給され、サンプリング信号発生器５０は、この信号に基づいてサンプリング信号Ｐ３（図５参照）を生成する。この実施形態では、図５に示す通り、可変移相回路４６からの移相信号Ｐ２の出力が所定値Ｖ２になると、サンプリング信号発生器５０はサンプリング信号Ｐ３を生成する。即ち、サンプリング信号発生器５０は、移相信号Ｐ２の立上がりのゼロ点から所定値Ｖ２になるとサンプリング信号Ｐ３を生成し、このサンプリング信号Ｐ３をサンプリング手段３８に送給する。サンプリング信号発生器５０にて生成されるサンプリング信号Ｐ３は非常に短く、このサンプリング信号Ｐ３が生成される期間がサンプリング期間に対応し、サンプリング手段３８はこのサンプリング期間に対応して加算受信信号Ｐ７（この形態では高周波増幅器４２によって高周波増幅されている）をサンプリングする。
【００２８】
この実施形態では、測定サイクルＭ、即ち一つの測定データとしての探査データ（物体検出データ）を得る期間は、複数、例えば２５６のサンプリング区間から構成され、複数のサンプリング区間は例えば後述する数のサンプリング期間を有していてもよい。そして、サンプリング信号発生器５０からのサンプリング信号Ｐ３は、各測定サイクルＭにおいてサンプリング区間のサンプリングが終了する毎に基準サンプリング間隔Ｗ１に所定加算時間（△Ｗ）を加えただけ長くずれて発生される。尚、このサンプリング間隔は一つのサンプリング区間内においては実質上等しく、変化することはない。
【００２９】
この実施形態では、次の通りにして、サンプリング手段３８によるサンプリングが行われる。図６をも参照して、発振器３２によって生成される発信信号Ｐ１の周波数は、例えば２０ＭＨｚに設定され、その周期は５０ｎｓである。この周期は基準サンプリング間隔Ｗ１（Ｗ１＝５０ｎｓ）に対応する。このような場合、一測定サイクルＭ（第１番目のサンプリング区間Ｓ１から第２５６番目のサンプリング区間Ｓ２５６までの期間が一測定サイクルとなる）の間、電圧制御発振手段４４は図７に示す通りの制御電圧を可変移相回路４６に送給する。図７を参照して、メモリ５２に記憶されたマップでは、測定サイクルにおいて時間の経過とともに電圧値がステップに上昇し、この形態ではサンプリング区間の数に対応して２５６段階に上昇している。このように制御電圧の電圧値が上昇するので、時間の経過とともに可変移相回路４６に送給される制御電圧が上昇し、これによって可変移相回路４６は時間の経過に伴って位相が次第に遅れた移相信号Ｐ２を生成する。このマップの各ステップにおける時間間隔は対応するサンプリング区間の時間長さに対応する。第１番目のステップの時間間隔は第１番目のサンプリング区間Ｓ１の時間長さに対応し、この第１番目のサンプリング区間Ｓ１においては制御電圧は変化せず、従って可変移相回路４６による発信信号Ｐ１の位相遅れはなく、この移相信号Ｐ２に基づいてサンプリング信号発生器５０は複数個、この実施形態では３９０個のサンプリング信号Ｐ３を生成し、そのサンプリング信号の間隔は一定のＷ１である。
【００３０】
また、第２（第３、第４・・・第２５６）番目のステップの時間間隔は第２（第３、第４・・・第２５６）番目のサンプリング区間Ｓ２（Ｓ３，Ｓ４・・・Ｓ２５６）の時間長さに対応し、第２（第３、第４・・・第２５６）番目のサンプリング区間Ｓ２（Ｓ３，Ｓ４・・・Ｓ２５６）内においても制御電圧は変化せず、従って可変移相回路４６による発信信号Ｐ１の位相遅れはなく、この移相信号Ｐ２に基づいてサンプリング信号発生器３０は複数個、この実施形態では５５２個（６７６個、７８１個・・・６２５０個）のサンプリング信号Ｐ３を生成し、このときのサンプリング信号の間隔も一定のＷ１である。
【００３１】
各サンプリング区間Ｓとこれに対応するサンプリング回数との関係は、この実施形態では、次のように設定される。即ち、各サンプリング区間におけるサンプリング回数（ｔ）は、
ｔ＝ａ×√ｎ
ａ：係数（ａ＝３９０．６５とする）
ｎ：サンプリング区間の番号数（ｎ番目のサンプリング区間Ｓｎの番号数を「ｎ」とする）
（但し、サンプリング区間数Ｎ＝２５６、また測定サイクルＭにおける高周波領域での受信波数Ｒ＝１０６９６５３とする）
を利用して設定されている。上述したサンプリング区間Ｓの数、各サンプリング区間におけるサンプリング回数ｔ、また高周波領域での受信波数Ｒは一例であり、発信信号Ｐ１の発信周波数、測定サイクルの間隔等によって適宜設定することができる。
【００３２】
サンプリングされた信号Ｐ８（図５参照）はサンプリング手段から下流側に送給される。図６（ａ）の各信号は、高周波増幅器４２の出力信号を示し、各信号の成分ａは、第１及び第２送信アンテナ１４，１６から直接的に第１及び第２受信アンテナ１８，２０に受信された直接波成分であり、それらの成分ｂは、埋設物１２から反射して第１及び第２受信アンテナ１８，２０に受信された反射波成分である。第１及び第２受信アンテナ１８，２０からの受信信号は加算回路３６によって加算処理され、高周波増幅器４２にて増幅された後に図６（ａ）に示す信号がサンプリング手段３８に送給される。
【００３３】
物体検出装置４は、サンプリングされた信号を処理する信号演算処理手段５６を備え、サンプリング手段３８と信号演算処理手段５６との間に、ローパスフィルタ手段５８が介在されている。ローパスフィルタ手段５８は、周波数の低い信号成分の通過を許容するが、周波数の高いノイズ成分の通過を阻止し、これによってサンプリングされた信号Ｐ８に含まれたノイズ成分を除去する。物体検出装置４は、更に、信号演算処理手段５６によって処理された埋設物１２の位置を表示するための表示手段６０を含んでいる。信号演算処理手段５６はメモリ手段を構成する第１及び第２メモリ６２，６４を有し、サンプリング手段３８からの信号Ｐ８は一旦第１メモリ６２に保存され、信号演算処理手段５６は、測定サイクルＭの各サンプリング区間にてサンプリングされた信号（第１メモリ６２に記憶された信号）、この実施形態では第１（第２、第３・・・）番目のサンプリング区間Ｓ１（Ｓ２，Ｓ３・・・）においては３９０個（５５２個、６７６個・・・）のサンプリングされた信号をいわゆる平均化処理し、この平均化処理した信号が各サンプリング区間に対応して第２メモリ６４に記憶される。信号演算処理手段５６は、更に、第２メモリ６４に記憶された一測定サイクルのサンプリング区間の平均化信号を所要の通りに演算処理し、処理された物体検出信号としての探査信号Ｐ９が、ハードディスクの如き記憶装置６６に記憶される。記憶装置６６に記憶された探査信号Ｐ９は、必要に応じて、信号演算処理手段５６を介して表示手段６０に送給され、探査信号Ｐ９に含まれた埋設物１２の埋設位置情報を表示手段６０に表示することができる。表示手段６０として、ＣＲＴ（陰極線管）、液晶表示装置等を用いることができる。尚、この形態では、各サンプリング区間にてサンプリングされた複数の信号をいわゆる平均化処理しているが、このような平均化処理に代えて積分化処理を行うようにしてもよい。
【００３４】
第１及び第２受信アンテナ１８，２０から加算回路３６及び高周波回路４２により処理された受信信号のサンプリングは、図６に示す通りに行われる。図６（ｂ）に示すように、測定サイクルＭにおける第１番目のサンプリング区間Ｓ１においては、電圧制御発振手段４４の制御電圧が一定であるので移相信号Ｐ２の位相遅れはなく、加算回路３６によって加算処理された加算受信信号Ｐ７は、発振器３２からの発信信号が所定値Ｖ１になった後所定遅延時間Ｔ遅れた時点でサンプリング手段３８によりサンプリングされ、そのサンプリング間隔は一定のＷ１であり、サンプリングされた信号が信号演算処理手段５６の第１メモリ６２に蓄えられる。この第１番目のサンプリング区間Ｓ１では、サンプリング手段３８によるサンプリングが上述したようにして３９０回繰り返し行われ、受信信号波形の同一部分が３９０個サンプリングされる。次の第２番目のサンプリング区間Ｓ２においては、電圧制御発振手段４４からの制御電圧がステップ状に幾分上昇して一定に保たれ、サンプリングの開始が第１番目のサンプリング区間Ｓ１の最後のサンプリング（３９０番目のサンプリング）よりも所定時間ΔＴ（この△Ｔは、サンプリング区間が変わる際にサンプリング間隔が延長する所定加算期間△Ｗに対応する）長くなり、加算回路３６からの加算受信信号Ｐ７は、図６（ｃ）に示すように、第１番目のサンプリング区間Ｓ１に続いて上記サンプリング間隔（Ｗ＝Ｗ１＋ΔＷ）でもってサンプリングが開始され、それ以降サンプリング間隔Ｗ１でもってサンプリングが行われ、サンプリングされた信号が第１メモリ６２に蓄えられる。この第２番目のサンプリング区間Ｓ２では、サンプリング手段３８によるサンプリングが上述したようにして５５２回繰り返し行われ、受信信号波形の同一部分（第１番目のサンプリング区間Ｓ１でサンプリングした部分に続く部分）が５５２個サンプリングされる。
【００３５】
この様式においては、可変移相回路４６は一つのサンプリング区間Ｓが終了する毎に発信信号Ｐ１から順次所定加算時間△Ｗ（例えば０．０７ｎｓ）ずつ遅れた移相信号Ｐ２を生成し、この移相信号Ｐ２に関連してサンプリング信号発生器５０がサンプリング信号Ｐ３を生成する。このようなサンプリング区間Ｓの数は２５６あり、各サンプリング区間において受信信号の所定設定数のサンプリングが行われる。これらのサンプリングされた信号は第１メモリ６２に蓄えられ、信号演算処理手段５６は第１メモリ６２に蓄えられた信号をいわゆる平均化処理して第２メモリ６４に蓄え、その後第２メモリ６４に蓄えられた信号を処理して図６（ｄ）に示す探査信号Ｐ９を生成して記憶装置６６に記憶し、この探査信号Ｐ９は、この実施形態では例えば５０ｍｓ間隔に生成される。
【００３６】
この物体検査装置４では、第１及び第２受信アンテナ１８，２０からの受信信号Ｐ５，Ｐ６を加算処理した後に上述したようにサンプリングしているので、加算処理信号Ｐ７を所要の通りにサンプリングして埋設物１２の埋設位置を測定することができる。また、この実施形態では、各サンプリング区間において受信信号波形の同一部分を複数回サンプリングし、各サンプリング区間におけるサンプリング回数は時間の経過に伴って増加していくので、受信信号の信号レベルが小さい範囲ほどサンプリング回数が多くなり、トータルのサンプリング回数を変えることなく信号レベルが小さい範囲ほどよりＳＮ比を向上することができる。
【００３７】
この第１実施形態では、図１及び図４から理解される如く、発振器３２、送信パルス発生器３４、加算回路３６，高周波増幅器４２、サンプリング信号生成手段４０、サンプリング手段３８及びローパスフィルタ手段５８が、車両本体２に電子機器ユニット６８として搭載され、信号演算処理手段５６、記憶装置６６及び表示手段６０が計測制御ユニット７０（例えば、パソコンから構成される）として地上、移動車両等に設置される。電子機器ユニット６８と計測制御ユニット７０との間はケーブル（有線）又は無線でもって信号が送られる。尚、車両本体２が大きい場合、電子機器ユニット６８及び計測制御ユニット７０を車両本体２に搭載するようにしてもよい。
【００３８】
第２の実施形態
図８〜図１０は、本発明に従う物体検出装置の第２の実施形態を示し、図８は、第２の実施形態の物体検出装置を簡略的に示すブロック図であり、図９は、図８の物体検出装置において生成される各種信号の一部を示すタイムチャートであり、図１０は、図８の物体検出装置の受信信号の処理の流れを示すフローチャートである。尚、この第２の実施形態において、上述した第１実施形態と実質上同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図８を参照して、この第２の実施形態では、第１送信アンテナ１４から発信され埋設物１２によって反射された電磁波は第１受信アンテナ１８によって受信され、また第２送信アンテナ１６から発信され埋設物１２によって反射された電磁波は、第２受信アンテナ２０によって受信される。そして、第２受信アンテナ２０と加算回路３６との間には遅延手段を構成する遅延回路８２が設けられ、第２受信アンテナ２０からの受信信号Ｐ６（図９参照）がこの遅延回路８２によって所定時間遅延され、遅延受信信号が加算回路３６に送給される。従って、加算回路３６は第１受信アンテナ１８からの受信信号Ｐ５（図９参照）と遅延回路８２によって遅延された遅延受信信号とを加算処理して加算受信信号Ｐ７（図９参照）を生成する。尚、第２受信アンテナ２０の受信信号に代えて、第１受信アンテナ１８の受信信号を遅延させるようにしてもよい。
【００４０】
第２受信アンテナ２０からの受信信号Ｐ６は、加算回路３６にて加算処理した際に少なくとも第１受信アンテナ１８からの受信信号Ｐ５の埋設物１２の検出部分と実質上重ならないように遅延処理する必要があり、従って第１受信アンテナ１８の受信信号Ｐ５の所定の時間部分が第２アンテナ２０の受信信号Ｐ６に重ならないように構成される。この実施形態では、第１及び第２受信アンテナ１８，２０は２０ｎｓ以下の時間でもって埋設物１２からの反射電磁波を受信し、このことに関連して、遅延回路８２の遅延時間は例えば２５ｎｓ程度に設定される。このように設定することによって、加算回路３６からの出力信号Ｐ７のうち前部分、例えばサンプリング間隔Ｗ１の前期間Ｑ１の信号は実質上第１受信アンテナ１８の受信信号Ｐ５（埋設物１２を検出する信号部分を含む）となり、その出力信号Ｐ７のうち後部分、例えばサンプリング間隔Ｗ１の後期間Ｑ２の信号は実質上第２受信アンテナ２０の受信信号Ｐ６（埋設物１２を検出する信号部分を含む）となる。この実施形態では、サンプリング間隔Ｗ１は、第１の実施形態と同様に例えば５０ｎｓに設定され、その前期間Ｑ１は２５ｎｓに、またその後期間Ｑ２は２５ｎｓに設定され、前期間Ｑ１と後期間Ｑ２とが実質上等しくなっている（Ｑ１＝Ｑ２）。尚、前期間Ｑ１と後期間Ｑ２とを等しく設定する必要はなく、前期間Ｑ１を後期間Ｑ２より小さく（Ｑ１＜Ｑ２）、又は大きく（Ｑ１＞Ｑ２）設定してもよい。
【００４１】
この第２の実施形態では、加算回路３６の加算受信信号Ｐ７がサンプリング手段３８によってサンプリングされ、サンプリングされた信号がローパスフィルタ手段５８を通して信号演算処理手段５６Ａに送給される。第２の実施形態の信号処理演算手段５６Ａはメモリ手段を構成する第１及び第２メモリ６２，６４を備え、第１メモリ６２にサンプリング手段３８によりサンプリングされた信号が記憶され、第２メモリ６４には信号演算処理手段５６Ａによって平均化処理された信号が記憶される。この信号演算処理手段５６Ａは、第２メモリ６４に記憶された平均化処理された信号を第１受信アンテナ１８によって受信された部分、即ちサンプリングした信号の前部分（前期間Ｑ１に対応する部分）と、第２受信アンテナ２０によって受信された部分、即ちサンプリングした信号の後部分（後期間Ｑ２に対応する部分）に分割して加算処理して加算分割信号Ｐ８’を生成し、この加算分割信号Ｐ８’を所要の通りに演算処理して埋設物１２までの距離を測定する。
【００４２】
この第２の実施形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一であり、発振器３２から送信パルス発生器３４及び可変移相回路４６には発信信号Ｐ１（図５参照）が送給され、送信パルス発生器３４は第１及び第２送信アンテナ１４，１６に送信パルス信号Ｐ４（図５参照）を送給し、第１及び第２送信アンテナ１４，１６はかかる送信パルス信号Ｐ４に基づいて埋設物１２に向けて電磁波を発信する。また、可変移相回路４６は移相信号Ｐ２（図５参照）を生成し、サンプリング信号発生器５０は上述したようにしてサンプリング信号Ｐ３（図５参照）を生成し、サンプリング手段３８は上記サンプリング信号Ｐ３に基づいて加算回路３６からの加算受信信号Ｐ７（図９参照）をサンプリングする。
【００４３】
次に、図８〜図１０を参照して、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６の処理について説明する。埋設物１２からの反射電磁波を受信する（ステップＳ−１）と、第２受信アンテナ２０の受信信号Ｐ６が遅延回路８２によって遅延処理され（ステップＳ−２）、この遅延受信信号が加算回路３６に送給される。この加算回路３６には第１受信アンテナ１８からの受信信号Ｐ５も送給され、加算回路３６は上記遅延受信信号及び受信信号Ｐ５を加算処理し（ステップＳ−３）、加算受信信号Ｐ７が高周波増幅器４２によって増幅された後にサンプリング手段３８に送給される。この加算受信信号Ｐ７は、サンプリング信号生成手段４０によって生成されるサンプリング信号に基づいてサンプリング手段３８によって上述したと同様にサンプリングされる（ステップＳ−４）。尚、サンプリング信号生成手段４０は第１の実施形態と同様にしてサンプリング信号を生成する。サンプリングされた信号はローパスフィルタ手段５８を通して信号演算処理手段５６Ａに送給され、サンプリングされた信号が第１メモリ６２に記憶される（ステップＳ−５）。このようなサンプリングが第１サンプリング区間Ｓ１にわたって、この実施形態では例えば３９０回のサンプリングを行うまで行われ、この間ステップＳ−１からステップＳ−５が繰り返し遂行される。
【００４４】
第１サンプリング区間Ｓ１のサンプリングが終了すると、ステップＳ−６からステップＳ−７に進み、信号演算処理手段５６Ａは第１サンプリング区間Ｓ１のサンプリングした信号を平均化処理し（ステップＳ−７）、平均化処理した信号が第２メモリ６４に記憶される（ステップＳ−８）。このようにして第１サンプリング区間Ｓ１に対する受信信号Ｐ５，Ｐ６の信号処理が所要の通りに行われる。
【００４５】
第１サンプリング区間Ｓ１についての受信信号Ｐ５，Ｐ６の信号処理が所要の通りに行われると、ステップＳ−９からステップＳ−１に戻り、次に第２のサンプリング区間Ｓ２についての受信信号Ｐ５，Ｐ６のサンプリング、サンプリングした信号の平均化処理等の信号処理が上述したと同様にして行われ（ステップＳ−１〜ステップＳ−８）、次いで第３（第４、第５・・・）番目のサンプリング区間Ｓ３（Ｓ４，Ｓ５・・・）についての受信信号Ｐ５，Ｐ６のサンプリング、サンプリングされた信号の平均化処理等の信号処理が所要の通りに行われる。
【００４６】
このようにして第２５６番目のサンプリング区間Ｓ２５６についての受信信号Ｐ５，Ｐ６の信号処理が所要の通りに行われると、ステップＳ−９からステップＳ−１０に進み、信号演算処理手段５６Ａは第２メモリ６４に記憶された平均化信号を加算処理し（ステップＳ−１０）、しかる後加算処理した信号を所要の通りに演算して探査信号Ｐ９を生成し（ステップＳ−１１）、生成された探査信号Ｐ９が記憶装置６６に記憶される（ステップＳ−１２）。ステップＳ−１０の加算処理に際し、信号演算処理手段５６Ａは、第２メモリ６４に記憶された平均化処理された信号を第１受信アンテナ１８によって受信された部分（前期間Ｑ１に対応する部分）と、第２受信アンテナ２０によって受信された部分（後期間Ｑ２に対応する部分）とに分割した後に加算処理することによって、加算分割信号Ｐ８’を生成し、この加算分割信号Ｐ８’を演算処理して物体検出信号としての探査信号Ｐ９を生成する。
【００４７】
信号演算処理手段５６Ａによるこのような探査信号Ｐ９の生成が各測定サイクル毎に行われ、埋設物１２の探査が終了するまでステップＳ−１〜ステップＳ−１２が繰り返し遂行され、生成された探査信号Ｐ９が順次記憶装置６６に記憶される。この探査が終了すると、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６の処理が終了する。尚、生成される探査信号Ｐ９を用いて埋設物１２までの距離を測定することができる。
【００４８】
この第２の実施形態では、第２受信アンテナ２０からの受信信号Ｐ６を遅延させた後に第１受信アンテナ１８の受信信号Ｐ５と加算しているので、一つのサンプリング手段３８でもって第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号Ｐ５，Ｐ６を所要の通りにサンプリングすることができる。また、この実施形態では、信号演算処理手段５６Ａは、サンプリングされた信号を第１受信アンテナ１８によって受信された部分（前期間Ｑ１に対応する部分）と、第２受信アンテナ２０によって受信された部分（後期間Ｑ２に対応する部分）とに分割して加算処理しているので、埋設物１２を検出する信号部分の信号レベルが大きくなり、相対的にノイズ成分を低減して埋設物１２までの距離を高精度に測定することができる。
【００４９】
この第２の実施形態では、信号演算処理手段５６Ａは第１受信アンテナ１８によって受信された部分（前期間Ｑ１に対応する部分）と第２受信アンテナ２０によって受信された部分（前期間Ｑ２に対応する部分）とを加算処理しているが、このような加算処理に代えて、平均化処理するようにしてもよく、このように平均化処理することによってもノイズ成分を低減して埋設物１２までの距離を高精度に測定することが可能となる。
【００５０】
また、この第２の実施形態では、受信用のアンテナとして第１及び第２受信アンテナ１８，２０を用いているが、３個以上の受信アンテナを用いるようにしてもよい。
図１の埋設物１２までの深さＤが間隔△Ｌに比べて充分に大きい値となる場合、第１又は第２の実施形態の処理で充分正確に測定することができるが、そうでない場合、例えば間隔△Ｌが深さＤに対して無視できないような値となる場合、次の第３の実施形態のように処理するのが望ましい。
【００５１】
第３の実施形態
次に、図１１〜図１３を参照して、本発明に従う物体検出装置の第３の実施形態について説明する。図１１は、第３の実施形態の物体検出装置を装備した車両を簡略的に示す側面図であり、図１２は、第３の実施形態の物体検出装置の一部を簡略的に示すブロック図であり、図１３は、第３の実施形態の物体検出装置の受信信号の処理の流れを示すフローチャートである。尚、この第３の実施形態において、上述した第２実施形態と実質上同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
図１１及び図１２を参照して、この第３の実施形態では、車両本体２に装備された第１及び第２送信アンテナ１４，１６と第１及び第２受信アンテナ１８，２０との間隔が比較的大きく、従って第１送信及び受信アンテナ１４，１８によって検出する埋設物１２の部位Ｒ１と第２送信及び受信アンテナ１６，２０によって検出する埋設物１２の部位Ｒ２との間隔Ｌが、第２実施形態の場合よりも大きくなり、埋設物１２までの深さＤに対して無視できない値となるような場合、第１及び第２受信アンテナの受信信号Ｐ５，Ｐ６の処理を次の通りにすることによって、埋設物１２までの距離を高精度に測定することができる。
【００５３】
この第３の実施形態では、第２の実施形態における信号演算処理手段５６Ａを図１２で示すように構成し、その他の構成は図８に示す第２の実施形態と実質上同一に構成することができる。即ち、第３の実施形態の信号演算処理手段５６Ｂは、メモリ手段としての第１〜第３メモリ９２，９４，９６を備え、第１メモリ９２にサンプリング手段３８によりサンプリングされた信号が記憶され、第２メモリ９４には信号演算処理手段５６Ｂによって平均化処理された信号が記憶される。この信号演算処理手段５６Ｂは、第２メモリ９４に記憶された平均化処理された信号を第１受信アンテナ１８によって受信された部分、即ちサンプリングした信号の前部分（図９の前期間Ｑ１に対応する部分）と、第２受信アンテナ２０によって受信された部分、即ちサンプリングした信号の後部分（図９の後期間Ｑ２に対応する部分）に分割し、かく分割された第１分割信号（第１受信アンテナ１８によって受信された部分）及び第２分割信号（第２受信アンテナ２０によって受信された部分）がそれらの測定個所と関連して、換言すると測定回数番号と関連して第３メモリ９６に記憶される。
【００５４】
この信号演算処理手段５６Ｂは、更に、信号選択手段９８、加算手段１００及び物体検出信号生成手段としての探査信号生成手段１０２を含んでいる。信号選択手段９８は、第３メモリ９６に記憶された第１分割信号及び第２分割信号のうち対応する信号を選択する。第１送信アンテナ１４からの電磁波によって第１受信アンテナ１８が埋設物１２の特定部分を検出した後、例えば２回の測定遅れでもって第２送信アンテナ１６からの電磁波によって第２受信アンテナ２０が埋設物１２の上記特定部位を検出する場合、信号選択手段９８は、（ｎ＋２）回目の測定時に、（ｎ＋２）回目の測定の第２分割信号と、これに対応するｎ回目の測定の第１分割信号とを選択し、このようにすることによって、埋設物１２の特定部位を測定した第１受信アンテナ１８の受信信号と第２受信アンテナ２０の受信信号とが選択される。加算手段１００は選択された第１及び第２分割信号を加算し、探査信号生成手段１０２はかく加算された加算信号を所要の通りに処理して埋設物１２の探査信号を生成し、この探査信号を用いて演算処理することによって、埋設物１２の特定部位までの距離を測定することができる。この信号演算処理手段５６Ｂに関連して、第２の実施形態と同様に、記憶装置６６及び表示手段６０が設けられる。
【００５５】
次に、図１２及び図１３を参照して、第３の実施形態における第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号の処理について説明する。この第３の実施形態におけるステップＳ−２１からステップＳ−２８までの第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号の処理は、第２の実施形態におけるステップＳ−１からステップＳ−８までの受信信号Ｐ５，Ｐ６の処理と実質上同一であり、それ故に、それらの説明は省略する。
【００５６】
第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号をステップＳ−２１〜ステップＳ−２８に従って処理して一測定サイクルにわたってサンプリングすると、ステップＳ−２９からステップＳ−３０に進み、信号演算処理手段５６Ｂは、測定サイクルにわたってサンプリングした信号を第１受信アンテナ１８によって受信された第１分割信号（図９の前期間Ｑ１に対応する部分）と、第２受信アンテナ２０によって受信された第２分割信号（図９の後期間Ｑ２に対応する部分）に分割し、かく分割された第１分割信号（第１受信アンテナ１８によって受信された部分）及び第２分割信号（第２受信アンテナ２０によって受信された部分）が測定回数番号と関連して第３メモリ９６に記憶される。
【００５７】
その後、信号選択手段９８は今回測定した第２分割信号、例えばＮ回目の測定の第２分割信号と、これに対応する第１分割信号、例えば（Ｎ−２）回目の測定の第１分割信号を選択し（ステップＳ−３１）、加算手段１００は、信号選択手段９８によって選択された第１及び第２分割信号を加算処理する（ステップＳ−３２）。このように埋設物１２の特定部位を検出した第１及び第２分割信号を信号選択手段９８によって選択しているので、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の測定方向の間隔が大きくても、この特定部位を検出した対応する第１及び第２分割信号を選択して加算処理することができ、このように加算処理することによって、第２の実施形態と同様に、ノイズ成分を低減して埋設物１２までの距離を高精度に測定することができる。
【００５８】
加算処理後、信号演算処理手段５６Ｂの探査信号生成手段１０２は、加算分割信号を所要の通りに演算処理して物体検出信号としての探査信号を生成し（ステップＳ−３３）、生成された探査信号が記憶装置６６に記憶される。このような埋設物１２の探査は測定が終了するまで行われ、測定を終了することによって、第１及び第２受信アンテナ１８，２０の受信信号の処理が終了する。
この第３の実施形態では、信号演算処理手段５６Ｂが加算手段１００を備え、加算手段１００が第１及び第２分割信号を加算処理しているが、このような加算処理に代えて、平均化処理するようにしてもよい。この場合、信号演算処理手段５６Ｂは平均化手段を備え、第１及び第２分割信号はこの平均化手段によって平均化処理され、このように平均化してもノイズ成分を低減して埋設物１２までの距離を高精度に測定することが可能となる。
【００５９】
以上、本発明に従う物体検出装置の各種実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
例えば、図示の実施形態では、送信アンテナ１４，１６及び受信アンテナ１８，２０を車両本体２に固定的に設けているが、例えば測定方向（図１に矢印１０で示す方向）に送信アンテナ１４，１６及び／又は受信アンテナ１８，２０を位置調整自在に設けるようにしてもよく、具体的には送信アンテナ１４，１６と受信アンテナ１８，２０との間隔を大きくしてもよい。
【００６０】
また、例えば、図示の実施形態では、第１（又は第２）受信アンテナ１８（又は２０）の受信信号をそのまま利用しているが、これに代えて、例えば第１（又は第２）受信アンテナ１８（又は２０）を複数個の受信用第１（又は第２）アンテナから構成し、複数個の第１（又は第２）アンテナの受信信号を加算又は平均化処理して第１（又は第２）受信アンテナ１８（又は２０）の受信信号として用いることもでき、このように構成することによって、受信信号のノイズ成分を更に低減してより高精度の測定が可能となる。このような加算又は平均化処理は、複数個の受信アンテナの一部を複数個の受信用アンテナから構成して行うようにしてもよい。
【００６１】
更に、例えば、図示の実施形態では、物体としての地中埋設物１２の位置を検出するものに適用して説明したが、これに限定されず、建造物等に静止物体や自動車等に移動物体の位置を検出する物体検出装置として広く適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の請求項１の物体検出装置によれば、複数個の受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分を遅延手段により実質上重ならないように順次遅延処理し、これらの受信信号及び遅延処理された遅延受信信号を加算手段により加算処理した後にサンプリングしているので、複数個の受信アンテナからの受信信号をサンプリングすることができる。また、サンプリングされた信号を受信アンテナ毎の信号に分割し、これら分割した分割信号を加算又は平均化処理しているので、複数個の受信アンテナの受信信号を加算又は平均化処理したのと同様になり、ノイズ成分を小さくしてＳＮ比を向上させることができる。
また、本発明の請求項２の物体検出装置によれば、平均化手段によって複数の受信用アンテナからの受信信号を平均化処理して受信アンテナの受信信号として用いるので、受信信号のノイズ成分を少なくすることができる。
【００６４】
また、本発明の請求項３の物体検出装置によれば、２個の受信アンテナを測定方向に間隔をおいて配置しているので、この測定方向における物体までの距離を高精度に測定することができる。
【００６５】
また、本発明の請求項４の物体検出装置によれば、サンプリングされた信号を第１及び第２分割信号に分割し、車両が測定方向に移動する際に測定する測定個所に対応する第１及び第２分割信号を選択して加算又は平均化処理しているので、受信信号のノイズ成分を低減して物体の高精度の測定を行うことができる。また、特定の測定個所に対応する第１及び第２分割信号を選択しているので、第１及び第２受信アンテナの間隔が大きくても物体の位置を高精度に測定することができる。
【００６６】
更に、本発明の請求項５の物体検出装置によれば、複数の第１アンテナからの受信信号を加算又は平均化処理して第１受信アンテナの受信信号として利用するので、第１受信アンテナの受信信号のノイズ成分を少なくすることができ、また複数の第２アンテナからの受信信号を加算又は平均化処理して第２受信アンテナの受信信号として利用するので、第２受信アンテナの受信信号のノイズ成分を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う物体検出装置の第１の実施形態を装備した車両を簡略的に示す側面図である。
【図２】図１の車両を示す簡略底面図である。
【図３】送信アンテナ及び受信アンテナの変形形態を示す簡略底面図である。
【図４】図１の車両に装備された物体検出装置を簡略的に示すブロック図である。
【図５】図４の物体検出装置において生成される各種信号を示すタイムチャートである。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、図１の物体検出装置のサンプリング手段によるサンプリング様式を説明するための図である。
【図７】各測定サイクルにおける時間と制御電圧との関係を示す図である。
【図８】本発明に従う物体検出装置の第２の実施形態を簡略的に示すブロック図である。
【図９】図８の物体検出装置において生成される各種信号の一部を示すタイムチャートである。
【図１０】図８の物体検出装置の受信信号の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明に従う物体検出装置の第３の実施形態を装備した車両を簡略的に示す側面図である。
【図１２】図１１の物体検出装置の一部を簡略的に示すブロック図である。
【図１３】図１１の物体検出装置の受信信号の処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ 車両本体
４ 物体検出装置
１２ 埋設物
１４，１４ａ，１６，１６ａ 送信アンテナ
１８，１８ａ，２０，２０ａ 受信アンテナ
３２ 発振器
３６ 加算回路
３８ サンプリング手段
４０ サンプリング信号生成手段
５６，５６Ａ，５６Ｂ 信号演算処理手段
６８ 電子機器ユニット
７０ 計測制御ユニット
８２ 遅延回路
９８ 信号選択手段
１００ 加算手段
１０２ 探査信号生成手段
Claims (5)
- 検出する物体に向けて電磁波を発信するための送信アンテナと、物体から反射された電磁波を受信するための複数個の受信アンテナと、前記複数個の受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分が実質上重ならないように順次遅延処理するための遅延手段と、前記受信アンテナからの受信信号及び前記遅延手段により遅延処理された遅延受信信号を加算処理するための加算手段と、前記加算手段により加算処理された加算受信信号をサンプリング信号に基づいてサンプリングするためのサンプリング手段と、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号を前記受信アンテナ毎の信号に分割して加算又は平均化処理した後にこの処理分割信号を所要の通りに演算して物体までの距離を測定するための信号演算処理手段と、を具備することを特徴とする物体検出装置。
- 前記複数個の受信アンテナの少なくとも一部に関連してそれらの受信信号を平均化処理するための平均化手段が設けられ、前記平均化手段により平均化処理された平均化受信信号が前記受信アンテナの受信信号を構成することを特徴とする請求項１記載の物体検出装置。
- 物体を検出するために移動される車両を更に備え、前記車両の移動方向である測定方向に間隔をおいて第１及び第２受信アンテナが前記車両に搭載され、また前記第１及び第２受信アンテナに対応して第１及び第２送信アンテナが前記車両に搭載されており、前記第１送信アンテナから発信された電磁波が前記第１受信アンテナに受信され、前記第２送信アンテナから発信された電磁波が前記第２受信アンテナに受信されることを特徴とする請求項１記載の物体検出装置。
- 物体を検出するために移動される車両と、検出する物体に向けて電磁波を発信するために前記車両に搭載された送信アンテナと、物体から反射された電磁波を受信するために、前記車両の移動方向である測定方向に間隔をおいて前記車両に搭載された第１及び第２受信アンテナと、前記第１及び第２受信アンテナの受信信号の物体の検出部分に対応する時間部分が実質上重ならないように遅延処理するための遅延手段と、前記受信アンテナからの受信信号及び前記遅延手段により遅延処理された遅延受信信号を加算処理するための加算手段と、前記加算手段により加算処理された加算受信信号をサンプリング信号に基づいてサンプリングするためのサンプリング手段と、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号を前記第１受信アンテナからの受信信号に対応する第１分割信号と前記第２受信アンテナからの受信信号に対応する第２分割信号とに分割して記憶するメモリ手段と、前記車両が前記測定方向に移動する際に測定する測定個所に対応する前記第１分割信号と前記第２分割信号を選択する信号選択手段と、前記信号選択手段により選択された前記第１分割信号及び前記第２分割信号を加算又は平均化処理するための加算又は平均化手段と、前記加算又は平均化手段により加算又は平均化された処理分割信号を所要の通りに演算して物体までの距離を測定するための検出信号生成手段と、を具備することを特徴とする物体検出装置。
- 前記第１受信アンテナは複数個の第１アンテナから構成され、前記複数個の第１アンテナからの受信信号が加算又は平均化処理されて前記第１受信アンテナの受信信号を構成し、また前記第２受信アンテナは複数個の第２アンテナから構成され、前記複数個の第２アンテナからの受信信号が加算又は平均化処理されて前記第２受信アンテナの受信信号を構成することを特徴とする請求項４記載の物体検出装置。
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Family Applications (1)
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