JP4797951B2 - Object detection device - Google Patents

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Description

本発明は、地中または構造物中に埋設された対象物や、構造物の裏側に存在する対象物を電磁波により探知する物体探知装置に関するものである。   The present invention relates to an object detection device that detects an object embedded in the ground or a structure or an object present on the back side of the structure by electromagnetic waves.

従来から、地中または構造物中に埋設された対象物(たとえば埋設管など)を電磁波により探知する技術として、パルス状の電磁波を送受信するアンテナ部を地表面または構造物表面からなる基準面に沿う複数のアンテナ位置に移動させ、各アンテナ位置においてアンテナ部から送信され対象物で反射された電磁波をアンテナ部で受信し電気信号である受信信号に変換することにより、対象物を探知することが知られている(たとえば特許文献1参照)。   Conventionally, as a technique for detecting an object embedded in the ground or a structure (for example, a buried pipe) with an electromagnetic wave, an antenna unit that transmits and receives pulsed electromagnetic waves is used as a reference surface made of the ground surface or the structure surface. It is possible to detect an object by moving it to a plurality of antenna positions along the line, receiving the electromagnetic wave transmitted from the antenna unit and reflected by the object at each antenna position, and converting the electromagnetic wave into a received signal that is an electric signal. It is known (see, for example, Patent Document 1).

ところで、この種の物体探知においてアンテナ部で受信される受信信号には、対象物で反射された電磁波に相当する反射波成分だけでなく、基準面で反射された電磁波などの不要波成分が含まれている。不要波成分は、通常、各アンテナ位置で共通し、且つ測定環境が大きく変化しない限り定常的な値をとる。   By the way, the received signal received by the antenna unit in this type of object detection includes not only the reflected wave component corresponding to the electromagnetic wave reflected by the object but also the unnecessary wave component such as the electromagnetic wave reflected by the reference plane. It is. The unnecessary wave component is normally common to each antenna position, and takes a steady value unless the measurement environment changes greatly.

ここにおいて、各アンテナ位置で受信された受信信号の強度を所定間隔のサンプリングタイミングごとに強度データとし、当該強度データのアンテナ位置ごとの集合を位置毎データ列として記憶部に記憶し、複数のアンテナ位置における同一のサンプリングタイミングの強度データの平均値を算出することにより、当該平均値の複数のサンプリングタイミング分の集合を不要波成分と想定することが考えられている。この場合に、算出した不要波成分を各アンテナ位置における位置毎データ列からそれぞれ減算することにより反射波成分を算出する。   Here, the intensity of the received signal received at each antenna position is set as intensity data at each sampling interval of a predetermined interval, and a set of the intensity data for each antenna position is stored in the storage unit as a data string for each position, and a plurality of antennas are stored. It is considered that a set of a plurality of sampling timings of the average value is assumed as an unnecessary wave component by calculating an average value of intensity data at the same sampling timing at the position. In this case, the reflected wave component is calculated by subtracting the calculated unnecessary wave component from the position-specific data string at each antenna position.

なお、特許文献1に記載の発明では、全アンテナ位置における強度データの平均値を不要波成分とするのではなく、反射波成分の算出対象とするアンテナ位置およびその前後の複数のアンテナ位置における強度データの平均値を不要波成分としている。
特開平10−132950号公報(第4−5頁)
In the invention described in Patent Document 1, the average value of the intensity data at all antenna positions is not set as an unnecessary wave component, but the intensity at the antenna position to be calculated of the reflected wave component and the plurality of antenna positions before and after the antenna position. The average value of the data is an unnecessary wave component.
JP-A-10-132950 (page 4-5)

しかし、上述した従来の技術においては、位置毎データ列に不要波成分だけでなく反射波成分も含まれているので、位置毎データ列の強度データの平均値からなる不要波成分には反射波成分が含まれることになり、位置毎データ列から不要波成分を減算すると、減算後の反射波成分の強度が実際の反射波成分よりも減衰してしまう可能性がある。特に、特許文献1に記載の発明では、不要波成分を抽出する際の強度データのデータ数が少ないので、抽出された不要波成分に占める反射波成分の比率が大きくなり、位置毎データ列から不要波成分を減算すると、減算後の反射波成分の強度が大きく減衰する。   However, in the above-described conventional technique, since the data stream for each position includes not only the unwanted wave component but also the reflected wave component, the reflected wave is included in the unwanted wave component consisting of the average value of the intensity data of the data stream for each position. If the unnecessary wave component is subtracted from the position-specific data string, the intensity of the reflected wave component after the subtraction may be attenuated more than the actual reflected wave component. In particular, in the invention described in Patent Document 1, since the number of intensity data when extracting unnecessary wave components is small, the ratio of the reflected wave component to the extracted unnecessary wave components is increased, and the position-specific data string is used. When the unnecessary wave component is subtracted, the intensity of the reflected wave component after the subtraction is greatly attenuated.

その結果、電磁波の減衰率が大きい媒質中に存在する対象物や、基準面から遠い位置に存在する対象物や、電磁波の反射率の低い対象物などに関しては、算出される反射波成分の強度が小さくなり対象物を探知できないことがある。   As a result, the intensity of the reflected wave component calculated for objects that exist in a medium with a high electromagnetic wave attenuation rate, objects that are far from the reference plane, and objects that have a low electromagnetic wave reflectance. May become too small to detect the object.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、算出される反射波成分の強度の減衰を従来構成よりも小さく抑えることができる物体探知装置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 reasons, and an object thereof is to provide an object detection apparatus that can suppress the attenuation of the intensity of the calculated reflected wave component to be smaller than that of the conventional configuration.

請求項1の発明では、探知領域内に設定された基準面に沿う複数のアンテナ位置においてアンテナ部から基準面に向けて電磁波を間欠的に送信し、基準面の奥に存在する対象物により反射された電磁波をアンテナ部で受信し電気信号である受信信号に変換することにより対象物を探知する物体探知装置であって、各アンテナ位置で受信された受信信号の強度を所定間隔のサンプリングタイミングごとに強度データとし、当該強度データのアンテナ位置ごとの集合を位置毎データ列として記憶部に記憶するサンプリング手段と、各アンテナ位置での位置毎データ列に共通に含まれる不要波成分を抽出する不要波抽出手段と、各アンテナ位置での位置毎データ列から不要波成分をそれぞれ減算することにより、対象物で反射された電磁波に相当する反射波成分を求める不要波除去手段と、複数のアンテナ位置の反射波成分の強度および電磁波が送信されてから反射波成分が受信されるまでの経過時間に基づいて対象物の状態を検出する検出手段とを備え、不要波抽出手段は、記憶部に記憶された位置毎データ列に関して同一のサンプリングタイミングごとに強度データの代表値を求め、当該代表値の複数のサンプリングタイミング分の集合を仮不要波成分として抽出する仮不要波抽出手段と、各アンテナ位置での位置毎データ列から仮不要波成分をそれぞれ減算することにより仮反射波成分を求める仮不要波除去手段と、記憶部に記憶された位置毎データ列を、仮反射波成分において対象物で反射された電磁波の強度の極大となるアンテナ位置を含む所定範囲内のアンテナ位置の位置毎データ列である強データ列と強データ列以外の弱データ列とに分類するデータ列分類手段とを有し、弱データ列に関して同一のサンプリングタイミングごとに強度データの代表値を求め、当該代表値の複数のサンプリングタイミング分の集合を前記不要波成分とすることを特徴とする。   In the first aspect of the invention, electromagnetic waves are intermittently transmitted from the antenna portion toward the reference plane at a plurality of antenna positions along the reference plane set in the detection area, and reflected by an object existing in the back of the reference plane. An object detection device that detects an object by receiving an electromagnetic wave received by an antenna unit and converting the received electromagnetic wave into a reception signal that is an electric signal, and the intensity of the reception signal received at each antenna position is determined at a sampling interval of a predetermined interval. And sampling means for storing a set of intensity data for each antenna position in the storage unit as a data string for each position, and unnecessary extraction of unnecessary wave components included in the data string for each position at each antenna position Corresponding to the electromagnetic wave reflected by the object by subtracting the unnecessary wave component from the wave extraction means and the position-specific data string at each antenna position. Unnecessary wave removing means for obtaining reflected wave components and detection for detecting the state of an object based on the intensity of reflected wave components at a plurality of antenna positions and the elapsed time from when an electromagnetic wave is transmitted until the reflected wave component is received And the unnecessary wave extracting means obtains a representative value of the intensity data at the same sampling timing for the data string for each position stored in the storage unit, and temporarily collects a set of the representative values for a plurality of sampling timings. Temporary unnecessary wave extracting means for extracting as a wave component, temporary unnecessary wave removing means for obtaining a temporary reflected wave component by subtracting the temporary unnecessary wave component from each position data string at each antenna position, and stored in the storage unit For each position of the antenna position within a predetermined range including the antenna position where the intensity of the electromagnetic wave reflected by the object in the temporarily reflected wave component is the maximum. Data string classification means for classifying the data string into a strong data string that is a data string and a weak data string other than the strong data string, and obtaining a representative value of the intensity data for each of the same sampling timing with respect to the weak data string. A set of values corresponding to a plurality of sampling timings is used as the unnecessary wave component.

この構成によれば、不要波抽出手段は、記憶部に記憶された位置毎データ列のうちの弱データ列のみに関して、同一のサンプリングタイミングごとに強度データの代表値を求め、当該代表値の複数のサンプリングタイミング分の集合を前記不要波成分とするので、強データ列における反射波成分が不要波抽出手段で抽出される不要波成分に含まれることはない。ここにおいて、強データ列は、仮反射波成分において対象物で反射された電磁波の強度の極大となるアンテナ位置を含む所定範囲内のアンテナ位置の位置毎データ列であるから、この強データ列における反射波成分が不要波成分に含まれることがなければ、位置毎データ列から不要波成分を減算しても、減算後の反射波成分の強度が実際の反射波成分よりも大きく減衰することはない。すなわち、請求項1の構成では、算出される反射波成分の強度の減衰を従来構成よりも小さく抑えることができるという利点がある。なお、ここでいう代表値は平均値や中央値や最頻値等を意味する。また、検出手段は、対象物の状態として、たとえば反射波成分の強度および電磁波が送信されてから反射波成分が受信されるまでの経過時間に基づいて対象物の有無や、対象物までの距離や、対象物の大きさや形状や材質や、物体探知装置と対象物との間に存在する伝播媒質(壁材等)の特性などを検出する。   According to this configuration, the unnecessary wave extracting unit obtains the representative value of the intensity data for each of the same sampling timing with respect to only the weak data string of the data string for each position stored in the storage unit, and a plurality of the representative values are obtained. Therefore, the reflected wave component in the strong data string is not included in the unnecessary wave component extracted by the unnecessary wave extracting means. Here, the strong data string is a data string for each position of the antenna position within a predetermined range including the antenna position where the intensity of the electromagnetic wave reflected by the object in the provisional reflected wave component is maximum. If the reflected wave component is not included in the unnecessary wave component, even if the unnecessary wave component is subtracted from the position-specific data string, the intensity of the reflected wave component after the subtraction is attenuated more than the actual reflected wave component. Absent. In other words, the configuration of claim 1 has an advantage that the attenuation of the intensity of the calculated reflected wave component can be suppressed smaller than that of the conventional configuration. The representative value here means an average value, a median value, a mode value, or the like. In addition, the detection means, as the state of the object, for example, the presence or absence of the object and the distance to the object based on the intensity of the reflected wave component and the elapsed time from when the electromagnetic wave is transmitted until the reflected wave component is received In addition, the size, shape, and material of the object, and the characteristics of the propagation medium (wall material, etc.) existing between the object detection device and the object are detected.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記データ列分類手段が、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、前記最大データをアンテナ位置と同じ順番に並べたときに強度の極大となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置および基準位置の前後複数のアンテナ位置の中で、前記最大データが基準位置における最大データに1未満の所定値を乗算した値以上となるアンテナ位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the data string classification unit detects intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and the maximum data is detected. Among the antenna positions that have the maximum intensity when arranged in the same order as the antenna positions, the antenna position whose maximum data is greater than or equal to a predetermined threshold is set as the reference position, and the reference position and the position of the plurality of antenna positions before and after the reference position The position-specific data string at the antenna position where the maximum data is equal to or greater than the value obtained by multiplying the maximum data at the reference position by a predetermined value less than 1 is the strong data string.

この構成によれば、各アンテナ位置における最大データの強度の大きさに基づいて位置毎データ列を強データ列と弱データ列とに分類しているので、比較的簡単な演算処理で位置毎データ列を分類することができる。   According to this configuration, since the data string for each position is classified into the strong data string and the weak data string based on the magnitude of the maximum data intensity at each antenna position, the data for each position can be obtained by relatively simple calculation processing. Columns can be classified.

請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記データ列分類手段が、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、前記最大データをアンテナ位置と同じ順番に並べたときに強度の極大となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置および基準位置の前後の予め設定された数のアンテナ位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the data string classification unit detects intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and the maximum data is detected. Among the antenna positions where the intensity becomes maximum when arranged in the same order as the antenna positions, the antenna position where the maximum data is equal to or more than a predetermined threshold is set as the reference position, and a preset number before and after the reference position and the reference position The position-specific data string at the antenna position is the strong data string.

この構成によれば、各アンテナ位置における最大データの強度の大きさに基づいて位置毎データ列を強データ列と弱データ列とに分類しているので、比較的簡単な演算処理で位置毎データ列を分類することができる。しかも、1つの基準位置に対して強データ列とする位置毎データ列の数が固定されるので、基準位置の前後のアンテナ位置で物体探知装置の誤動作による測定エラー等によって前後のアンテナ位置での最大データに比べて極端に小さい異常値が検出されても、異常値が検出されたアンテナ位置の位置毎データ列も強データ列とすることにより異常値の影響を取り除くことが可能となる。   According to this configuration, since the data string for each position is classified into the strong data string and the weak data string based on the magnitude of the maximum data intensity at each antenna position, the data for each position can be obtained by relatively simple calculation processing. Columns can be classified. In addition, since the number of data strings for each position, which is a strong data string, is fixed with respect to one reference position, the antenna positions before and after the reference position may be measured at the antenna positions before and after the measurement error due to the malfunction of the object detection device. Even if an abnormal value extremely smaller than the maximum data is detected, it is possible to remove the influence of the abnormal value by making the data string for each position of the antenna position where the abnormal value is detected also a strong data string.

請求項4の発明は、請求項1の発明において、前記データ列分類手段が、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、前記最大データをアンテナ位置と同じ順番に並べたときに強度の極大となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the data string classification unit detects intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and the maximum data is The antenna position where the maximum data is equal to or greater than a predetermined threshold among the antenna positions having the maximum intensity when arranged in the same order as the antenna position is set as a reference position, and the data string for each position at the reference position is the strong data string. It is characterized by.

この構成によれば、各アンテナ位置における最大データの強度の大きさに基づいて位置毎データ列を強データ列と弱データ列とに分類しているので、比較的簡単な演算処理で位置毎データ列を分類することができる。しかも、基準位置における位置毎データ列を強データ列とするので、基準位置を求めた後で強データ列の範囲を決めるための演算処理を行う必要はなく演算処理をさらに簡略化できる。   According to this configuration, since the data string for each position is classified into the strong data string and the weak data string based on the magnitude of the maximum data intensity at each antenna position, the data for each position can be obtained by relatively simple calculation processing. Columns can be classified. In addition, since the data string for each position at the reference position is a strong data string, it is not necessary to perform a calculation process for determining the range of the strong data string after obtaining the reference position, and the calculation process can be further simplified.

請求項5の発明は、請求項1の発明において、前記データ列分類手段が、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、前記複数のアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置における前記位置毎データ列を前記強度データ列とすることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the data string classification unit detects intensity data that is a maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and the plurality of antennas. Among the positions, the position-specific data string at the antenna position where the maximum data is equal to or greater than a predetermined threshold is the intensity data string.

この構成によれば、各アンテナ位置における最大データの強度の大きさに基づいて位置毎データ列を強データ列と弱データ列とに分類しているので、比較的簡単な演算処理で位置毎データ列を分類することができる。しかも、最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置における位置毎データ列を強データ列とするので、強データ列の範囲を決めるための演算処理を行う必要はなく演算処理をさらに簡略化できる。   According to this configuration, since the data string for each position is classified into the strong data string and the weak data string based on the magnitude of the maximum data intensity at each antenna position, the data for each position can be obtained by relatively simple calculation processing. Columns can be classified. In addition, since the data string for each position at the antenna position where the maximum data is equal to or greater than the predetermined threshold is a strong data string, it is not necessary to perform a calculation process for determining the range of the strong data string, and the calculation process can be further simplified.

請求項6の発明は、請求項1の発明において、前記データ列分類手段が、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、電磁波が送信されてから前記最大データが受信されるまでの経過時間をアンテナ位置と同じ順番に並べたときに前記経過時間の極小となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置および基準位置の前後複数のアンテナ位置の中で、前記最大データが基準位置における最大データに1未満の所定値を乗算した値以上となるアンテナ位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the data string classification unit detects intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and an electromagnetic wave is transmitted. The antenna position where the maximum data is equal to or greater than a predetermined threshold among the antenna positions that are the minimum of the elapsed time when the elapsed time from when the maximum data is received is arranged in the same order as the antenna position And the position-specific data string at the antenna position where the maximum data is not less than a value obtained by multiplying the maximum data at the reference position by a predetermined value less than 1 among the reference position and the plurality of antenna positions before and after the reference position. It is characterized by a strong data string.

この構成によれば、各アンテナ位置における電磁波が送信されてから最大データが受信されるまでの経過時間に基づいて位置毎データ列を強データ列と弱データ列とに分類しているので、対象物で反射された電磁波にノイズが重畳して各最大データの強度が正確な値をとらない場合でも位置毎データを分類することができる。   According to this configuration, the data string for each position is classified into the strong data string and the weak data string based on the elapsed time from when the electromagnetic wave at each antenna position is transmitted until the maximum data is received. Even when noise is superimposed on an electromagnetic wave reflected by an object and the intensity of each maximum data does not take an accurate value, the data for each position can be classified.

請求項7の発明は、請求項1の発明において、前記データ列分類手段が、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、電磁波が送信されてから前記最大データが受信されるまでの経過時間をアンテナ位置と同じ順番に並べたときに前記経過時間の極小となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置および基準位置の前後の予め設定された数のアンテナ位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the data string classification unit detects intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and electromagnetic waves are transmitted. The antenna position where the maximum data is equal to or greater than a predetermined threshold among the antenna positions that are the minimum of the elapsed time when the elapsed time from when the maximum data is received is arranged in the same order as the antenna position The position data string at each position at a predetermined number of antenna positions before and after the reference position is set as the strong data string.

この構成によれば、各アンテナ位置における電磁波が送信されてから最大データが受信されるまでの経過時間に基づいて位置毎データ列を強データ列と弱データ列とに分類しているので、対象物で反射された電磁波にノイズが重畳して各最大データの強度が正確な値をとらない場合でも位置毎データを分類することができる。しかも、1つの基準位置に対して強データ列とする位置毎データ列の数が固定されるので、基準位置の前後のアンテナ位置で物体探知装置の誤動作による測定エラー等によって前後のアンテナ位置での最大データに比べて極端に小さい異常値が検出されても、異常値が検出されたアンテナ位置の位置毎データ列も強データ列とすることにより異常値の影響を取り除くことが可能となる。   According to this configuration, the data string for each position is classified into the strong data string and the weak data string based on the elapsed time from when the electromagnetic wave at each antenna position is transmitted until the maximum data is received. Even when noise is superimposed on an electromagnetic wave reflected by an object and the intensity of each maximum data does not take an accurate value, the data for each position can be classified. In addition, since the number of data strings for each position, which is a strong data string, is fixed with respect to one reference position, the antenna positions before and after the reference position may be measured at the antenna positions before and after the measurement error due to the malfunction of the object detection device. Even if an abnormal value extremely smaller than the maximum data is detected, it is possible to remove the influence of the abnormal value by making the data string for each position of the antenna position where the abnormal value is detected also a strong data string.

請求項8の発明は、請求項1の発明において、前記データ列分類手段が、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、電磁波が送信されてから前記最大データが受信されるまでの経過時間をアンテナ位置と同じ順番に並べたときに前記経過時間の極小となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the data string classification unit detects intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and an electromagnetic wave is transmitted. The antenna position where the maximum data is equal to or greater than a predetermined threshold among the antenna positions that are the minimum of the elapsed time when the elapsed time from when the maximum data is received is arranged in the same order as the antenna position It is a position, and the data string for each position at the reference position is the strong data string.

この構成によれば、各アンテナ位置における電磁波が送信されてから最大データが受信されるまでの経過時間に基づいて位置毎データ列を強データ列と弱データ列とに分類しているので、対象物で反射された電磁波にノイズが重畳して各最大データの強度が正確な値をとらない場合でも位置毎データを分類することができる。しかも、基準位置における位置毎データ列を強データ列とするので、基準位置を求めた後で強データ列の範囲を決めるための演算処理を行う必要はなく演算処理を簡略化できる。   According to this configuration, the data string for each position is classified into the strong data string and the weak data string based on the elapsed time from when the electromagnetic wave at each antenna position is transmitted until the maximum data is received. Even when noise is superimposed on an electromagnetic wave reflected by an object and the intensity of each maximum data does not take an accurate value, the data for each position can be classified. In addition, since the data string for each position at the reference position is a strong data string, it is not necessary to perform a calculation process for determining the range of the strong data string after obtaining the reference position, and the calculation process can be simplified.

請求項9の発明は、請求項2ないし請求項8のいずれかの発明において、前記閾値が、電磁波が送信されてから前記最大データが受信されるまでの経過時間が長いほど小さくなるように前記経過時間に対応付けられていることを特徴とする。   A ninth aspect of the present invention provides the method according to any one of the second to eighth aspects, wherein the threshold value is smaller as the elapsed time from when the electromagnetic wave is transmitted until the maximum data is received is longer. It is characterized by being associated with the elapsed time.

この構成によれば、閾値は電磁波が送信されてから最大データが受信されるまでの経過時間が長いほど小さくなるので、基準面から対象物までの距離が大きくなるほど閾値が小さくなる。ここで、一般に基準面から対象物までの距離が大きくなるほど位置毎データ列の最大データは減衰して低下する。すなわち、請求項9の構成では、基準面から対象物までの距離が比較的大きい場合に、位置毎データ列の最大データが低下していても、確実に強データ列と弱データ列とを分類することができる。   According to this configuration, the threshold value becomes smaller as the elapsed time from when the electromagnetic wave is transmitted until the maximum data is received becomes longer, so that the threshold value becomes smaller as the distance from the reference surface to the object increases. Here, in general, as the distance from the reference plane to the object increases, the maximum data in the position-specific data string attenuates and decreases. That is, in the configuration of claim 9, when the distance from the reference plane to the object is relatively large, the strong data string and the weak data string are surely classified even if the maximum data in the position-specific data string is reduced. can do.

請求項10の発明は、請求項2ないし請求項8のいずれかの発明において、前記閾値が、予め一定の値に設定されていることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the second to eighth aspects, the threshold value is set to a predetermined value in advance.

この構成によれば、閾値を決定する演算処理が不要であるから、演算処理を簡略化できる。   According to this configuration, the arithmetic processing for determining the threshold value is unnecessary, and therefore the arithmetic processing can be simplified.

請求項11の発明は、請求項1ないし請求項10のいずれかの発明において、前記仮不要波抽出手段と前記不要波抽出手段との少なくとも一方が、同一の前記サンプリングタイミングごとに、複数の前記アンテナ位置の強度データが分布している強度範囲を一定の強度幅の強度区間に分割し、強度データのデータ数が最多となる強度区間について求めた強度データの平均値を前記代表値とすることを特徴とする。   The invention of claim 11 is the invention according to any one of claims 1 to 10, wherein at least one of the provisional unnecessary wave extraction means and the unnecessary wave extraction means includes a plurality of the sampling times at the same sampling timing. The intensity range in which the intensity data of the antenna position is distributed is divided into intensity intervals of a certain intensity width, and the average value of the intensity data obtained for the intensity interval where the number of intensity data is the largest is the representative value. It is characterized by.

この構成によれば、仮不要波抽出手段と不要波抽出手段との少なくとも一方が、強度データのデータ数が最多となる強度区間について求めた強度データの平均値を代表値とする。一般的に強度データは仮不要波成分や不要波成分に対して強度軸方向に偏って分布しているが、請求項11の構成ではサンプリングタイミングごとの全強度データの平均値から仮不要波成分や不要波成分を求める場合に比べて、強度データの分布の偏りの影響を受けず仮不要波成分や不要波成分を正確に算出することができる。そのため、反射波成分が精度よく求まり、対象物の状態の検出精度が向上する。   According to this configuration, at least one of the provisional unnecessary wave extracting unit and the unnecessary wave extracting unit uses the average value of the intensity data obtained for the intensity interval in which the number of intensity data is the largest as the representative value. In general, the intensity data is distributed in the direction of the intensity axis with respect to the temporary unnecessary wave component and the unnecessary wave component. As compared with the case where the unnecessary wave component is obtained, the temporary unnecessary wave component and the unnecessary wave component can be accurately calculated without being affected by the bias of the distribution of the intensity data. Therefore, the reflected wave component can be obtained with high accuracy, and the detection accuracy of the state of the object is improved.

請求項12の発明は、請求項1ないし請求項10のいずれかの発明において、前記仮不要波抽出手段と前記不要波抽出手段との少なくとも一方が、同一の前記サンプリングタイミングごとに求めた複数の前記アンテナ位置の強度データの中央値を前記代表値とすることを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects of the present invention, at least one of the temporary unnecessary wave extracting unit and the unnecessary wave extracting unit is a plurality of times determined at the same sampling timing. The median value of the intensity data at the antenna position is set as the representative value.

この構成によれば、仮不要波抽出手段と不要波抽出手段との少なくとも一方が、同一のサンプリングタイミングごとに求めた複数のアンテナ位置の強度データの中央値を代表値とする。一般的に強度データは仮不要波成分や不要波成分に対して強度軸方向に偏って分布しているが、請求項12の構成ではサンプリングタイミングごとの全強度データの平均値から仮不要波成分や不要波成分を求める場合に比べて、強度データの分布の偏りの影響を受けず仮不要波成分や不要波成分を正確に算出することができる。そのため、反射波成分が精度よく求まり、対象物の状態の検出精度が向上する。   According to this configuration, at least one of the temporary unnecessary wave extraction unit and the unnecessary wave extraction unit uses the median value of the intensity data of the plurality of antenna positions obtained at the same sampling timing as a representative value. In general, the intensity data is distributed in the direction of the intensity axis with respect to the temporary unnecessary wave component and the unnecessary wave component. However, in the configuration of claim 12, the temporary unnecessary wave component is calculated from the average value of all intensity data at each sampling timing. As compared with the case where the unnecessary wave component is obtained, the temporary unnecessary wave component and the unnecessary wave component can be accurately calculated without being affected by the bias of the distribution of the intensity data. Therefore, the reflected wave component can be obtained with high accuracy, and the detection accuracy of the state of the object is improved.

請求項13の発明は、請求項1ないし請求項10のいずれかの発明において、前記仮不要波抽出手段と前記不要波抽出手段との少なくとも一方が、同一の前記サンプリングタイミングごとに求めた複数の前記アンテナ位置の強度データの平均値を前記代表値とすることを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects of the present invention, at least one of the provisional unnecessary wave extracting means and the unnecessary wave extracting means is a plurality of times determined at the same sampling timing. An average value of intensity data at the antenna position is set as the representative value.

この構成によれば、仮不要波抽出手段と不要波抽出手段との少なくとも一方が、同一のサンプリングタイミングごとに求めた複数のアンテナ位置の強度データの平均値を代表値とするので、比較的簡単な演算処理で仮不要波成分や不要波成分を求めることができる。   According to this configuration, since at least one of the temporary unnecessary wave extraction unit and the unnecessary wave extraction unit uses the average value of the intensity data of a plurality of antenna positions obtained at the same sampling timing as a representative value, it is relatively simple. The temporary unnecessary wave component and the unnecessary wave component can be obtained by simple calculation processing.

本発明は、不要波抽出手段が、記憶部に記憶された位置毎データ列のうちの弱データ列のみに関して、同一のサンプリングタイミングごとに強度データの代表値を求め、当該代表値の複数のサンプリングタイミング分の集合を前記不要波成分とするので、強データ列における反射波成分が不要波抽出手段で抽出される不要波成分に含まれることはない。ここにおいて、強データ列は、仮反射波成分において対象物で反射された電磁波の強度の極大となるアンテナ位置を含む所定範囲内のアンテナ位置の位置毎データ列であるから、この強データ列における反射波成分が不要波成分に含まれることがなければ、位置毎データ列から不要波成分を減算しても、減算後の反射波成分の強度が実際の反射波成分よりも大きく減衰することはない。すなわち、請求項1の構成では、算出される反射波成分の強度の減衰を従来構成よりも小さく抑えることができる。その結果、電磁波の減衰率が大きい媒質中に存在する対象物や、基準面から遠い位置に存在する対象物や、電磁波の反射率の低い対象物などに関しても、対象物を探知できるという利点がある。   According to the present invention, the unnecessary wave extracting unit obtains a representative value of the intensity data for each of the same sampling timing with respect to only the weak data string among the position-specific data strings stored in the storage unit, and performs a plurality of samplings of the representative value. Since the set for the timing is used as the unnecessary wave component, the reflected wave component in the strong data string is not included in the unnecessary wave component extracted by the unnecessary wave extracting unit. Here, the strong data string is a data string for each position of the antenna position within a predetermined range including the antenna position where the intensity of the electromagnetic wave reflected by the object in the provisional reflected wave component is maximum. If the reflected wave component is not included in the unnecessary wave component, even if the unnecessary wave component is subtracted from the position-specific data string, the intensity of the reflected wave component after the subtraction is attenuated more than the actual reflected wave component. Absent. That is, in the configuration of claim 1, the attenuation of the calculated reflected wave component intensity can be suppressed to be smaller than that of the conventional configuration. As a result, there is an advantage that an object can be detected even with respect to an object existing in a medium with a high electromagnetic wave attenuation rate, an object located far from the reference plane, or an object with a low electromagnetic wave reflectance. is there.

(実施形態1)
本実施形態の物体探知装置は、1個のアンテナで電気信号である送信信号を受けて電磁波を送信するとともに、当該アンテナで電磁波を受信し電気信号である受信信号に変換するアンテナ部を備え、図2に示すように、地表面もしくは構造物表面からなる基準面Sに沿った複数箇所(ここではn箇所)のアンテナ位置X1〜Xnにおいてアンテナ部1から基準面Sに向けて電磁波を間欠的に送信し、基準面Sよりも奥に存在する対象物Bにより反射された電磁波をアンテナ部1で受信することにより対象物Bを探知するものである。
(Embodiment 1)
The object detection device of the present embodiment includes an antenna unit that receives a transmission signal that is an electrical signal with one antenna and transmits an electromagnetic wave, and receives the electromagnetic wave with the antenna and converts it into a reception signal that is an electrical signal. As shown in FIG. 2, electromagnetic waves are intermittently transmitted from the antenna unit 1 toward the reference surface S at a plurality of antenna positions X1 to Xn (here, n locations) along the reference surface S composed of the ground surface or the structure surface. The object B is detected by receiving the electromagnetic wave reflected by the object B existing behind the reference plane S by the antenna unit 1.

物体探知装置は、図1(a)に示すように、前記送信信号および電磁波の送信後の受波期間を定めるタイミング信号を生成して出力する信号生成部2と、信号生成部2から出力された送信信号を信号処理してアンテナ部1からパルス状の電磁波を送信させる第1の信号処理部3と、各アンテナ位置X1〜Xnにおいて前記受波期間にアンテナ部1からの受信信号をそれぞれ受けて各受信信号を信号処理し、対象物Bを探知する第2の信号処理部4とを備える。さらに、第2の信号処理部4での信号処理に用いる各種データを記憶する記憶部5と、第2の信号処理部4での検知結果などを出力する出力部6と、信号生成部2および各信号処理部3,4の信号処理方法(出力部6での出力内容を含む)を制御する制御部7と、制御部7に各種の指示を与えるように操作される入力部8とが設けられている。   As shown in FIG. 1A, the object detection device generates and outputs a timing signal that determines a reception period after transmission of the transmission signal and the electromagnetic wave, and is output from the signal generation unit 2. A first signal processing unit 3 that performs signal processing on the transmitted signal to transmit a pulsed electromagnetic wave from the antenna unit 1, and receives a reception signal from the antenna unit 1 during the reception period at each antenna position X1 to Xn. And a second signal processing unit 4 that processes each received signal and detects the object B. Furthermore, the memory | storage part 5 which memorize | stores the various data used for the signal processing in the 2nd signal processing part 4, the output part 6 which outputs the detection result in the 2nd signal processing part 4, etc., the signal generation part 2, and Provided are a control unit 7 that controls the signal processing method (including the output contents of the output unit 6) of each signal processing unit 3 and 4, and an input unit 8 that is operated to give various instructions to the control unit 7. It has been.

ここにおいて、信号生成部2は、制御部7からの制御信号に基づいて送信信号およびタイミング信号を生成し、送信信号を第1の信号処理部3に与えるとともにタイミング信号を第2の信号処理部4に与える。第1の信号処理部3は、入力された送信信号に対して増幅などの処理を行いアンテナ部1から電磁波を送信させる。   Here, the signal generation unit 2 generates a transmission signal and a timing signal based on the control signal from the control unit 7, gives the transmission signal to the first signal processing unit 3, and sends the timing signal to the second signal processing unit. Give to 4. The first signal processing unit 3 performs processing such as amplification on the input transmission signal and transmits electromagnetic waves from the antenna unit 1.

第2の信号処理部4は、図1(b)に示すように、アンテナ部1からの受信信号を増幅する増幅部9と、増幅部9で増幅された受信信号の強度を前記受波期間のサンプリングタイミングごとにデジタルの強度データに変換して記憶部5に記憶するA/D変換部10(サンプリング手段)と、記憶部5に格納された強度データを用いて対象物Bを探知する演算部11とを備えている。記憶部5内には、各アンテナ位置X1〜Xnと各サンプリングタイミングとが対にされ各強度データにそれぞれ対応付けて格納されており、強度データは実質的にアンテナ位置X1〜Xnとサンプリングタイミングとについて2次元配置されたデータマップを形成する。ここに、記憶部5内における強度データのアンテナ位置X1〜Xnごとの集合を位置毎データ列とする。   As shown in FIG. 1B, the second signal processing unit 4 amplifies the reception signal from the antenna unit 1 and the intensity of the reception signal amplified by the amplification unit 9 in the reception period. A / D conversion unit 10 (sampling means) that converts digital intensity data at each sampling timing and stores it in the storage unit 5, and an operation for detecting the object B using the intensity data stored in the storage unit 5 Part 11. In the storage unit 5, each antenna position X1 to Xn and each sampling timing are paired and stored in association with each intensity data, and the intensity data substantially includes the antenna positions X1 to Xn and the sampling timing. Is formed in a two-dimensionally arranged data map. Here, a set for each antenna position X1 to Xn of intensity data in the storage unit 5 is defined as a data string for each position.

演算部11は、各アンテナ位置X1〜Xnで共通の不要波成分を求める不要波抽出手段12と、前記位置毎データ列から前記不要波成分を減算することにより反射波成分を求める不要波除去手段13と、複数のアンテナ位置X1〜Xnにおける前記反射波成分の強度に基づいて対象物Bの状態を検出する検出手段14とを備えている。   The calculation unit 11 includes an unnecessary wave extraction unit 12 that obtains an unnecessary wave component common to the antenna positions X1 to Xn, and an unnecessary wave removal unit that obtains a reflected wave component by subtracting the unnecessary wave component from the position-specific data string. 13 and detection means 14 for detecting the state of the object B based on the intensity of the reflected wave component at a plurality of antenna positions X1 to Xn.

本実施形態の不要波抽出手段12は、記憶部5に記憶された位置毎データ列に関して同一のサンプリングタイミングごとに強度データの代表値を求め、当該代表値の複数のサンプリングタイミング分の集合を仮不要波成分として抽出する仮不要波抽出手段16と、各アンテナ位置X1〜Xnでの位置毎データ列から仮不要波成分をそれぞれ減算することにより仮反射波成分を求める仮不要波除去手段17と、記憶部5に記憶された位置毎データ列を、仮反射波成分において対象物Bで反射された電磁波の強度の極大となるアンテナ位置X1〜Xnを含む所定範囲内のアンテナ位置X1〜Xnの位置毎データ列である強データ列と強データ列以外の弱データ列とに分類するデータ列分類手段18とを有する。この不要波抽出手段12は、弱データ列に関して同一のサンプリングタイミングごとに強度データの代表値を求め、当該代表値の複数のサンプリングタイミング分の集合を不要波成分として出力する。   The unnecessary wave extracting means 12 of the present embodiment obtains representative values of intensity data at the same sampling timing with respect to the data sequence for each position stored in the storage unit 5, and temporarily sets a set of representative values for a plurality of sampling timings. Temporary unnecessary wave extracting means 16 for extracting as unnecessary wave components, temporary unnecessary wave removing means 17 for obtaining temporary reflected wave components by subtracting the temporary unnecessary wave components from the position-specific data strings at the respective antenna positions X1 to Xn, The position-specific data string stored in the storage unit 5 includes the antenna positions X1 to Xn within a predetermined range including the antenna positions X1 to Xn at which the intensity of the electromagnetic wave reflected by the object B in the temporarily reflected wave component is maximized. Data string classification means 18 for classifying into a strong data string that is a data string for each position and a weak data string other than the strong data string. The unnecessary wave extraction unit 12 obtains a representative value of intensity data for each sampling timing that is the same for the weak data string, and outputs a set of the representative values for a plurality of sampling timings as unnecessary wave components.

以下に、本実施形態の物体探知装置の動作について図4のフローチャートを参照して説明する。ここでは、図2に示すように複数箇所(n箇所)のアンテナ位置X1〜Xnでそれぞれ信号を受信した場合について説明する。また、アンテナ位置X1で受信された受信信号に相当する位置毎データ列をA1、アンテナ位置X2で受信された受信信号に相当する位置毎データ列をA2とするように、各アンテナ位置X1〜Xnで受信された受信信号に相当する位置毎データ列をそれぞれ位置毎データ列A1〜Anとする。図2および図3では、アンテナ部1がアンテナ位置X3にある場合の位置毎データ列A3を表している。以下、電磁波の送波時点からの経過時間を伝播時間Tという。図3では、横軸を伝播時間Tとし、縦軸を強度としている。   Hereinafter, the operation of the object detection apparatus of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, a case will be described in which signals are received at a plurality of (n) antenna positions X1 to Xn as shown in FIG. Further, each antenna position X1 to Xn is set such that A1 is a data string for each position corresponding to the received signal received at the antenna position X1, and A2 is a data string for each position corresponding to the received signal received at the antenna position X2. The position-specific data strings corresponding to the received signals received in step 1 are referred to as position-specific data strings A1 to An, respectively. FIGS. 2 and 3 show the data string A3 for each position when the antenna unit 1 is at the antenna position X3. Hereinafter, the elapsed time from the time of electromagnetic wave transmission is referred to as propagation time T. In FIG. 3, the horizontal axis is the propagation time T, and the vertical axis is the intensity.

図4におけるステップS1は初期化であって、ここで設定される各種パラメータ(i=0、雑音成分算出方法の設定、位置毎データ列A1〜Anの分類基準の設定など)は、予め定められていてもよく、入力部8で取り込まれた値であってもよい。   Step S1 in FIG. 4 is initialization, and various parameters set here (i = 0, setting of a noise component calculation method, setting of classification criteria for the data sequences A1 to An for each position, etc.) are determined in advance. It may be a value captured by the input unit 8.

続いて、ステップS2,S3においては各アンテナ位置X1〜Xnの位置毎データ列A1〜Anを個別に記憶部5に取り込む。位置毎データ列A1〜Anは必要なデータ列数(つまりアンテナ位置X1〜Xnの数n)に達するまで取り込まれる(S4,S5)。ここで、新しい位置毎データ列A1〜Anを取り込む度に、既に取り込んだ位置毎データ列A1〜Anを1列ずつシフトする(S2)。これにより、位置毎データ列A1〜Anがデータ列数nだけ一旦取り込まれ後述の検出手段14により解析結果が得られた以降は、新しい位置毎データ列A1〜Anが1つ取り込まれる度に、その位置毎データ列A1〜Anのみが更新された状態で新たに検出手段14での解析が可能になる。すなわち、最も新しい位置毎データ列A1〜Anを最も古い位置毎データ列A1〜Anと入れ替えることができる。位置毎データ列A1〜Anの取り込みには、同様に新旧の位置毎データ列A1〜Anの入れ替えが可能な他の信号処理方法を用いてもよい。   Subsequently, in steps S <b> 2 and S <b> 3, the position-specific data strings A <b> 1 to An of the antenna positions X <b> 1 to Xn are individually taken into the storage unit 5. The data strings A1 to An for each position are fetched until the necessary number of data strings (that is, the number n of antenna positions X1 to Xn) is reached (S4, S5). Here, each time the new position-specific data strings A1 to An are captured, the already-acquired position-specific data strings A1 to An are shifted one by one (S2). As a result, after the position-specific data strings A1 to An are once fetched by the number n of data strings and the analysis result is obtained by the detection means 14 described later, each time one new position-specific data string A1 to An is fetched, Only the data strings A1 to An for each position are updated, and the analysis by the detection means 14 can be newly performed. That is, the newest position-specific data strings A1 to An can be replaced with the oldest position-specific data strings A1 to An. Similarly, other signal processing methods that can replace the old and new position-specific data strings A1 to An may be used for capturing the position-specific data strings A1 to An.

ここにおいて、各位置毎データ列A1〜Anは、A/D変換部10でサンプリングされることによりそれぞれ複数個の強度データの集合で表されることとなる。ここでは、サンプリングタイミングの時間間隔を図3(b)に示すようにΔt〔s〕とすることにより、各位置毎データ列A1〜Anはそれぞれ計m個の強度データ(要素)で表される。すなわち、位置毎データ列A1=〔強度データA1(1)、強度データA1(2)、・・・、強度データA1(m)〕、位置毎データ列A2=〔強度データA2(1)、強度データA2(2)、・・・、強度データA2(m)〕、・・・、位置毎データ列An=〔強度データAn(1)、強度データAn(2)、・・・、強度データAn(m)〕となる。   Here, the data strings A1 to An for each position are each represented by a set of a plurality of intensity data by being sampled by the A / D converter 10. Here, by setting the time interval of the sampling timing to Δt [s] as shown in FIG. 3B, each position data string A1 to An is represented by a total of m intensity data (elements). . That is, the data string for each position A1 = [intensity data A1 (1), intensity data A1 (2),..., Intensity data A1 (m)], the data string for each position A2 = [intensity data A2 (1), intensity Data A2 (2),..., Intensity data A2 (m)],..., Position-specific data string An = [intensity data An (1), intensity data An (2),. (M)].

強度データは、記憶部5内において同一のサンプリングタイミング(同一の伝播時間T)ごとにも格納され、それぞれ時間毎データ列t1〜tmを構成する。すなわち、受信された各位置毎データ列A1〜Anにおける最初のサンプリングタイミングの強度データの集合〔強度データA1(1)、強度データA2(1)、・・・、強度データAn(1)〕が時間毎データ列t1となり、以降、時間毎データ列t2=〔強度データA1(2)、強度データA2(2)、・・・、強度データAn(2)〕、・・・、時間毎データ列tm=〔強度データA1(m)、強度データA2(m)、・・・、強度データAn(m)〕となる。   The intensity data is also stored at the same sampling timing (same propagation time T) in the storage unit 5, and constitutes hourly data strings t1 to tm, respectively. That is, a set of intensity data at the first sampling timing in the received data sequences A1 to An for each position [intensity data A1 (1), intensity data A2 (1),..., Intensity data An (1)] is obtained. The hourly data string t1, and thereafter the hourly data string t2 = [intensity data A1 (2), intensity data A2 (2),..., Intensity data An (2)],. tm = [intensity data A1 (m), intensity data A2 (m),..., intensity data An (m)].

ところで、図5(c)に示す位置毎データ列A1〜Anは、図5(a)の不要波成分と図5(b)の反射波成分との2つの成分が合成されたものである。図5では、横軸を伝播時間Tとし、縦軸を強度として、複数のアンテナ位置X1〜Xnに対応する各波形を縦軸方向に並べている。ここでいう不要波成分とは、対象物Bで反射されたのではなく、基準面Sや物体探知装置の表面で反射された電磁波を意味する。電磁波を送信する送信アンテナと電磁波を受信する受信アンテナとを別に有したアンテナ部1を用いる場合には、送信アンテナから受信アンテナに直接伝播する直接波も不要波成分に含まれる。これら不要波成分は、異なるアンテナ位置X1〜Xnでも変化せず、且つ測定環境が大きく変化しない限り定常的な値をとる。反射波成分は対象物Bで反射された電磁波を意味する。なお、ランダムに発生する熱雑音等の雑音成分が不要波成分として位置毎データ列A1〜Anに含まれることもあるが、反射波成分に比べて雑音成分が無視できる大きさであれば、不要波成分に雑音成分は含まれない。   Incidentally, the position-specific data strings A1 to An shown in FIG. 5C are obtained by synthesizing two components of the unnecessary wave component of FIG. 5A and the reflected wave component of FIG. 5B. In FIG. 5, the horizontal axis is the propagation time T, the vertical axis is the intensity, and the waveforms corresponding to the plurality of antenna positions X1 to Xn are arranged in the vertical axis direction. The unnecessary wave component here means an electromagnetic wave that is not reflected by the object B but reflected by the reference surface S or the surface of the object detection device. When the antenna unit 1 having a transmission antenna that transmits electromagnetic waves and a reception antenna that receives electromagnetic waves is used, a direct wave that directly propagates from the transmission antenna to the reception antenna is also included in the unnecessary wave component. These unnecessary wave components do not change even at different antenna positions X1 to Xn, and take steady values as long as the measurement environment does not change greatly. The reflected wave component means an electromagnetic wave reflected by the object B. In addition, although noise components such as randomly generated thermal noise may be included in the position-specific data strings A1 to An as unnecessary wave components, they are unnecessary if the noise components are ignorable compared to the reflected wave components. The noise component is not included in the wave component.

仮不要波抽出手段16は、図4のステップS6において位置毎データ列A1〜Anから仮不要波成分Y0を抽出するために、まず記憶部5から強度データを時間毎データ列t1〜tmごとに取り出す。各時間毎データ列t1〜tmは、それぞれ図5(c)における位置毎データ列A1〜Anを同一のサンプリングタイミング(同一の伝播時間T)で切断した断面に相当する。横軸をアンテナ位置X1〜Xnとし、縦軸を強度として、複数の時間毎データ列t1、・・・、tN、tN+1、・・・、を縦軸方向に並べると図6のようになる。図6では、各時間毎データ列が相対的に比較されているので、異なるアンテナ位置X1〜Xnでも変化しない不要波成分は反映されず、雑音成分がなければ、図5(b)における反射波成分を同一のサンプリングタイミング(同一の伝播時間T)で切断した断面に相当する。   The temporary unnecessary wave extracting means 16 first extracts intensity data from the storage unit 5 for each hourly data string t1 to tm in order to extract the temporary unnecessary wave component Y0 from the position-specific data strings A1 to An in step S6 of FIG. Take out. Each hourly data string t1 to tm corresponds to a cross section obtained by cutting the data string A1 to An for each position in FIG. 5C at the same sampling timing (the same propagation time T). When the horizontal axis is the antenna position X1 to Xn, the vertical axis is the intensity, and a plurality of hourly data strings t1,..., TN, tN + 1,. In FIG. 6, since the data sequences for each time are relatively compared, the unwanted wave component that does not change even at different antenna positions X1 to Xn is not reflected, and if there is no noise component, the reflected wave in FIG. This corresponds to a cross section obtained by cutting the components at the same sampling timing (same propagation time T).

図6に示した時間毎データ列の1つ(時間毎データ列tk)を図7に示す。図7では、横軸をアンテナ位置X1〜Xnとし、縦軸を強度としている。ここにおいて、仮不要波抽出手段16は、時間毎データ列tkを構成する複数の強度データA1(k)、A2(k)、・・・、An(k)が分布している強度範囲(ここでは図7の上下両端間)を一定の強度幅ΔVで分割した強度区間に、これらの強度データA1(k)、A2(k)、・・・、An(k)をグループ分けする。つまり、強度範囲を強度幅ΔV刻みで複数の強度区間に分け、各強度データA1(k)、A2(k)、・・・、An(k)をいずれかの強度区間にそれぞれ当てはめる。そして、強度区間ごとに強度データのデータ数(個数)を比較し、このデータ数が最多となる強度区間(図7に「P」で示す)について、当該強度区間に含まれる全ての強度データの平均値Y0(k)を代表値とする。同様の処理を全ての時間毎データ列t1〜tmについて繰り返す。仮不要波抽出手段16は、このように算出された平均値Y0(k)の全サンプリングタイミング分の集合〔Y0(1)、Y0(2)、・・・、Y0(m)〕を仮不要波成分Y0として出力する。図8には、横軸を伝播時間T、縦軸を強度として、仮不要波抽出手段16で抽出された仮不要波成分Y0の一例を示す。   One of the hourly data strings shown in FIG. 6 (hourly data string tk) is shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents antenna positions X1 to Xn, and the vertical axis represents intensity. Here, the temporary unnecessary wave extraction means 16 is an intensity range in which a plurality of intensity data A1 (k), A2 (k),..., An (k) constituting the hourly data string tk is distributed (here Then, the intensity data A1 (k), A2 (k),..., An (k) are grouped into intensity sections obtained by dividing the upper and lower ends in FIG. That is, the intensity range is divided into a plurality of intensity intervals in increments of intensity width ΔV, and each intensity data A1 (k), A2 (k),..., An (k) is applied to any intensity interval. Then, the number of pieces of intensity data (number) is compared for each intensity interval, and for the intensity interval (indicated by “P” in FIG. 7) where the number of data is the largest, all the intensity data included in the intensity interval are compared. The average value Y0 (k) is set as a representative value. Similar processing is repeated for all hourly data strings t1 to tm. The temporary unnecessary wave extracting means 16 temporarily does not need the set [Y0 (1), Y0 (2),..., Y0 (m)] of the average value Y0 (k) calculated in this way for all sampling timings. Output as wave component Y0. FIG. 8 shows an example of the temporary unnecessary wave component Y0 extracted by the temporary unnecessary wave extracting means 16 with the propagation time T on the horizontal axis and the intensity on the vertical axis.

一方、仮不要波除去手段17は、ステップS7において、記憶部5内の位置毎データ列A1〜Anから仮不要波抽出手段16の出力(仮不要波成分Y0)を減算することにより、仮反射波成分C0を求める。ただし、位置毎データ列A1〜Anには、仮不要波成分Y0以外に、アンテナ位置X1〜Xnごとに異なる雑音成分(ランダムに発生する熱雑音等)が含まれる場合があり、この場合には仮不要波除去手段17で求まる仮反射波成分C0に雑音成分(高周波成分)が重畳されることがある。   On the other hand, the temporary unnecessary wave removing unit 17 subtracts the output of the temporary unnecessary wave extracting unit 16 (temporary unnecessary wave component Y0) from the position-specific data strings A1 to An in the storage unit 5 in step S7, thereby performing temporary reflection. A wave component C0 is obtained. However, the data strings A1 to An for each position may include different noise components (such as randomly generated thermal noise) for each of the antenna positions X1 to Xn in addition to the temporary unnecessary wave component Y0. A noise component (high frequency component) may be superimposed on the temporary reflected wave component C0 obtained by the temporary unnecessary wave removing unit 17.

そこで、本実施形態の物体探知装置では、受信信号に含まれる雑音成分を取り除くフィルタ手段15(図1(b)参照)を演算部11に備えることによって、仮不要波成分Y0の抽出精度を向上させている。フィルタ手段15としては、IIR(Infinite Impulse Response)フィルタやFIR(Finite Impulse Response)フィルタ、または、これらにハミング窓(Hamming Window)などの窓関数やチェビシェフ(Chebyshev)近似などを適用したものなど多くの選択肢があり、これらを適宜採用すればよい。   Therefore, in the object detection device of the present embodiment, the calculation unit 11 includes the filter unit 15 (see FIG. 1B) that removes the noise component included in the received signal, thereby improving the extraction accuracy of the temporary unnecessary wave component Y0. I am letting. As the filter means 15, there are many such as an IIR (Infinite Impulse Response) filter, FIR (Finite Impulse Response) filter, or a window function such as a Hamming Window or a Chebyshev approximation applied thereto. There are options, and these may be adopted as appropriate.

ここに、フィルタ手段15は、以下の2つのいずれかを雑音成分を取り除く対象とする。1つ目は、アンテナ位置X1〜Xnごとの強度データの集合、つまり各位置毎データ列A1〜Anであって、たとえば図3の位置毎データ列A3については、複数のサンプリングタイミングの強度データ(A3(1)、A3(2)、・・・、A3(m))から雑音成分を取り除く。2つ目は、サンプリングタイミングごとの強度データの集合、つまり各時間毎データ列t1〜tmであって、たとえば図7の時間毎データ列tkについては、複数のアンテナ位置X1〜Xnの強度データ(A1(k)、A2(k)、・・・、An(k))から雑音成分を取り除く。各位置毎データ列A1〜Anについて雑音成分を取り除き、その後さらに各時間毎データ列t1〜tmについて雑音成分を取り除く処理を行う等、両フィルタ処理を組み合わせてもよい。   Here, the filter means 15 sets one of the following two as a target for removing a noise component. The first is a set of intensity data for each antenna position X1 to Xn, that is, each position data string A1 to An. For example, for each position data string A3 in FIG. Noise components are removed from A3 (1), A3 (2),..., A3 (m)). The second is a set of intensity data for each sampling timing, that is, each hourly data string t1 to tm. For example, for the hourly data string tk in FIG. 7, the intensity data (a plurality of antenna positions X1 to Xn ( Noise components are removed from A1 (k), A2 (k),..., An (k)). Both filter processes may be combined, such as removing noise components from the data strings A1 to An for each position and then removing noise components from the data strings t1 to tm for each time.

一方、位置毎データ列A1〜Anを得る前に熱雑音等の雑音成分を予め測定する雑音測定手段(図示せず)を設け、仮不要波抽出手段16で用いる強度区間の強度幅ΔVの値を、雑音測定手段で測定された雑音成分の最大振幅よりも大きく設定するようにしてもよい。これにより、仮不要波抽出手段16で求まる仮不要波成分Y0が雑音成分の影響で変化することはなくなるので、上記フィルタ手段15を用いない場合、あるいは、上記フィルタ手段15で雑音成分が完全には取り除くことができなかった場合でも、雑音成分の影響を無視することができる。   On the other hand, before obtaining the data strings A1 to An for each position, a noise measuring means (not shown) for measuring noise components such as thermal noise in advance is provided, and the value of the intensity width ΔV of the intensity section used by the temporary unnecessary wave extracting means 16 May be set larger than the maximum amplitude of the noise component measured by the noise measuring means. As a result, the temporary unnecessary wave component Y0 obtained by the temporary unnecessary wave extracting unit 16 is not changed by the influence of the noise component. Therefore, when the filter unit 15 is not used or the noise unit is completely removed by the filter unit 15. Even if it cannot be removed, the influence of the noise component can be ignored.

ただし、強度幅ΔVが大きくなると、仮不要波抽出手段16での仮不要波成分Y0の抽出に要する信号処理時間は短縮されるものの、仮不要波成分Y0の抽出精度は低下する。そのため、たとえば雑音成分の最大振幅の2倍の値を強度幅ΔVとするなど、測定環境等の状況に応じて適切な強度幅ΔVに設定する必要がある。なお、雑音測定手段で測定された雑音成分の情報は、対象物Bの探知を行う前に記憶部5または第2の信号処理部4内のメモリ(図示せず)に格納するか、あるいは、対象物Bの探知を行うときに記憶部5または信号処理部4内のメモリに書き込みをすることにより、仮不要波抽出手段16で使用可能となる。   However, when the intensity width ΔV is increased, the signal processing time required for extracting the temporary unnecessary wave component Y0 by the temporary unnecessary wave extracting unit 16 is shortened, but the extraction accuracy of the temporary unnecessary wave component Y0 is lowered. For this reason, it is necessary to set an appropriate intensity width ΔV according to the situation of the measurement environment, for example, a value that is twice the maximum amplitude of the noise component is the intensity width ΔV. The noise component information measured by the noise measuring means is stored in the memory 5 (not shown) in the storage unit 5 or the second signal processing unit 4 before detecting the object B, or When the object B is detected, it can be used by the temporary unnecessary wave extraction means 16 by writing in the memory in the storage unit 5 or the signal processing unit 4.

また、上述のように強度区間の強度幅ΔVを予め設定するのではなく、サンプリングタイミングごとに、複数のアンテナ位置X1〜Xnについての強度データの最大値と最小値との間の範囲を強度範囲とし、この強度範囲を予め定められた定数で分割することにより強度幅ΔVの強度区間を設定してもよい。ここで、たとえば8bit演算を利用するのであれば強度範囲を256分割すればよい。この場合には、256個の強度区間の全てについて強度データの個数を比較すると処理時間が比較的長くなる。そこで、各位置毎データ列A1〜Anの強度範囲を2分割して可変区間とし、分割後の可変区間のうちで強度データのデータ数が最多となる可変区間を再度2分割することにより、強度範囲の2分の1、4分の1、8分の1、・・・というように可変区間を徐々に狭めていく処理を、可変区間が強度幅ΔVの強度区間に相当するまで繰り返すことが望ましい。これにより、処理時間の短縮を図ることができる。ただし、可変区間を徐々に狭めて仮不要波成分Y0を抽出する方法は、強度データの分布状況によっては使用できない場合もある。なお、可変区間を徐々に狭める際の分割は2分割に限らず、たとえば3分割であってもよい。   In addition, the intensity width ΔV of the intensity interval is not set in advance as described above, but the range between the maximum value and the minimum value of the intensity data for the plurality of antenna positions X1 to Xn is set for each sampling timing. The intensity range of the intensity width ΔV may be set by dividing the intensity range by a predetermined constant. Here, for example, if 8-bit calculation is used, the intensity range may be divided into 256 parts. In this case, if the number of intensity data is compared for all 256 intensity intervals, the processing time becomes relatively long. Therefore, the intensity range of each position data string A1 to An is divided into two variable sections, and the variable section where the number of data of the intensity data is the largest among the divided variable sections is divided into two again. The process of gradually narrowing the variable section, such as one-half, four-quarter, one-eighth,..., Is repeated until the variable section corresponds to the intensity section of the intensity width ΔV. desirable. Thereby, shortening of processing time can be aimed at. However, the method of gradually narrowing the variable section and extracting the temporary unnecessary wave component Y0 may not be used depending on the distribution state of the intensity data. Note that the division when the variable section is gradually narrowed is not limited to two divisions, and may be, for example, three divisions.

一般的に強度データは仮不要波成分Y0に対して強度軸方向に偏って分布しているが、本実施形態では仮不要波成分Y0を抽出する際に、サンプリングタイミングごとの全強度データの平均値から仮不要波成分Y0を算出するのではなく、強度データのデータ数が最大となる強度区間について強度データの平均値から仮不要波成分Y0を算出するので、強度データの分布の偏りの影響を受けずに仮不要波成分Y0を正確に算出することができる。そのため、仮反射波成分C0が精度よく求まる。   In general, the intensity data is distributed in a direction of the intensity axis with respect to the temporary unnecessary wave component Y0. However, in this embodiment, when extracting the temporary unnecessary wave component Y0, the average of all intensity data at each sampling timing is obtained. The temporary unnecessary wave component Y0 is not calculated from the value, but the temporary unnecessary wave component Y0 is calculated from the average value of the intensity data for the intensity interval in which the number of data of the intensity data is maximum. Thus, the provisional unnecessary wave component Y0 can be accurately calculated. Therefore, the provisional reflected wave component C0 can be obtained with high accuracy.

ところで、本実施形態では以下に説明するように、不要波抽出手段12が上述の仮反射波成分C0を用いて不要波成分Y1を抽出することにより、算出される反射波成分C1の強度の減衰を従来構成よりも小さく抑えている。以下の説明では、図9(a)の不要波成分と図9(b)の反射波成分との2つの成分が合成された図9(c)の位置毎データ列A1〜Anが得られた場合を例として、反射波成分C1を算出する動作を説明する。図9では、横軸を伝播時間Tとし、縦軸を強度として、複数のアンテナ位置X1〜Xnに対応する各波形を縦軸方向に並べている。ここに、図5(b)の反射波成分は1個の対象物Bで反射された電磁波に相当するのに対し、図9(b)の反射波成分は基準面Sから略同じ深さに位置する2個の対象物Bで反射された電磁波に相当する。   By the way, in the present embodiment, as will be described below, the unnecessary wave extraction unit 12 extracts the unnecessary wave component Y1 using the above-described provisional reflected wave component C0, thereby reducing the calculated intensity of the reflected wave component C1. Is smaller than the conventional configuration. In the following description, the position-specific data strings A1 to An in FIG. 9C obtained by combining the two components of the unnecessary wave component in FIG. 9A and the reflected wave component in FIG. 9B were obtained. As an example, the operation of calculating the reflected wave component C1 will be described. In FIG. 9, the horizontal axis is the propagation time T, the vertical axis is the intensity, and the waveforms corresponding to the plurality of antenna positions X1 to Xn are arranged in the vertical axis direction. Here, the reflected wave component in FIG. 5B corresponds to the electromagnetic wave reflected by one object B, whereas the reflected wave component in FIG. This corresponds to the electromagnetic wave reflected by the two objects B located.

ステップS8においては、データ列分類手段18が、仮反射波成分C0を解析することにより、改めて不要波成分Y1を抽出するために位置毎データ列A1〜Anを分類する。ここではまず、データ列分類手段18は、各アンテナ位置X1〜Xnに関して仮反射波成分C0の最大値となる強度データ(以下、「最大データ」という)と、各最大データの伝播時間Tとを検出する。ここでいう最大データは、各仮反射波成分C0の中で強度データを比較した場合にそれぞれ最大となる強度データであってもよいが、本実施形態では、基準の波形に対して各仮反射波成分C0の相関をとり、このとき相関値が最大となる強度データを最大データとして用いている。対象物Bで反射される電磁波の波形は対象物Bの属性(形状や大きさ、材質等)などにより異なる場合があり、したがって、各仮反射波成分C0の中で単純に強度データを比較した場合にそれぞれ最大となる強度データを検出することは困難であるが、相関をとる方法であれば確実に最大データを検出することができる。   In step S8, the data string classification unit 18 analyzes the temporary reflected wave component C0, and classifies the data strings A1 to An for each position in order to extract the unnecessary wave component Y1 again. Here, first, the data string classification means 18 obtains the intensity data (hereinafter referred to as “maximum data”) that is the maximum value of the provisional reflected wave component C0 and the propagation time T of each maximum data for each antenna position X1 to Xn. To detect. The maximum data here may be intensity data that becomes the maximum when the intensity data is compared among the provisional reflected wave components C0, but in the present embodiment, each temporary reflection with respect to the reference waveform. Correlation of the wave component C0 is taken, and intensity data that maximizes the correlation value is used as the maximum data. The waveform of the electromagnetic wave reflected by the object B may differ depending on the attribute (shape, size, material, etc.) of the object B, and therefore, the intensity data is simply compared among the temporarily reflected wave components C0. In this case, it is difficult to detect the maximum intensity data in each case, but the maximum data can be reliably detected by a method that takes a correlation.

ここに、データ列分類手段18は、図10に示すように最大データをアンテナ位置X1〜Xnと同じ順番に並べたときに強度の極大(図10に「P」で示す)となるアンテナ位置X1〜Xnを検出し、当該アンテナ位置X1〜Xnの中で最大データの強度が所定の閾値K1以上のものを基準位置とする。なお、図10および以下の説明で用いる図11、図16では横軸をアンテナ位置X1〜Xnとし、縦軸を強度としている。ここで閾値K1は、対象物Bで反射された電磁波に相当する仮反射波成分C0の強度データよりも小さく設定されている。その結果、基準位置となるのは、対象物Bで反射された電磁波の強度の極大となるアンテナ位置X1〜Xnであって、一般的には対象物Bとの距離が最小のアンテナ位置X1〜Xnである。   Here, as shown in FIG. 10, the data string classification means 18 has an antenna position X1 that has the maximum intensity (indicated by “P” in FIG. 10) when the maximum data is arranged in the same order as the antenna positions X1 to Xn. ˜Xn are detected, and the antenna position X1 to Xn having the maximum data intensity equal to or higher than a predetermined threshold value K1 is set as a reference position. In FIG. 10 and FIGS. 11 and 16 used in the following description, the horizontal axis represents antenna positions X1 to Xn, and the vertical axis represents intensity. Here, the threshold value K1 is set smaller than the intensity data of the temporarily reflected wave component C0 corresponding to the electromagnetic wave reflected by the object B. As a result, the reference positions are the antenna positions X1 to Xn at which the intensity of the electromagnetic wave reflected by the object B is maximum, and are generally the antenna positions X1 to X1 having the smallest distance from the object B. Xn.

そして、データ列分類手段18は、図11に示すように、基準位置および基準位置の前後数箇所のアンテナ位置X1〜Xnの中で、最大データが基準位置の最大データCM1に所定値L1(ただしL1<1とする)を乗算した値以上となるアンテナ位置X1〜Xn(図11では基準位置を含む所定範囲d内のアンテナ位置X1〜Xn)における位置毎データ列A1〜Anを強データ列Aaとし、それ以外の位置毎データ列A1〜Anを弱データ列Abとする。これにより、位置毎データ列A1〜Anは強データ列Aaと強データ列Aaよりも対象物Bで反射された電磁波の影響の小さい弱データ列Abとに分類されることになる。   Then, as shown in FIG. 11, the data string classification means 18 has a predetermined value L1 (provided that the maximum data is the maximum data CM1 at the reference position among the reference position and several antenna positions X1 to Xn before and after the reference position). The data sequences A1 to An for each position at the antenna positions X1 to Xn (the antenna positions X1 to Xn within the predetermined range d including the reference position in FIG. 11) that are equal to or greater than the value multiplied by L1 <1 are the strong data sequences Aa. The other position-specific data strings A1 to An are defined as weak data strings Ab. As a result, the position-specific data strings A1 to An are classified into the strong data string Aa and the weak data string Ab that is less affected by the electromagnetic wave reflected by the object B than the strong data string Aa.

上述の閾値K1は、電磁波が送信されてから前記最大データが受信されるまでの経過時間である伝播時間Tが長いほど小さくなるように、最大データの伝播時間Tに対応付けられている。電磁波は伝播距離に伴って減衰するので、基準面Sからの深さのみが異なる対象物Bをそれぞれ探知する場合には、基準面Sからの対象物Bまでの深さが深いほど、アンテナ位置X1〜Xnと対象物Bとの距離は大きくなり、アンテナ位置X1〜Xnで受信される受信信号の強度は小さくなる。したがって、本実施形態のように最大データの伝播時間Tが長いほど(つまりアンテナ位置X1〜Xnと対象物Bとの距離が大きいほど)閾値K1を小さく設定することにより、比較的深い位置に存在する対象物Bで反射された電磁波を受信したアンテナ位置X1〜Xnも基準位置として抽出し易いという利点がある。   The threshold value K1 is associated with the maximum data propagation time T so that the propagation time T, which is the elapsed time from when the electromagnetic wave is transmitted to when the maximum data is received, decreases as the propagation time T increases. Since the electromagnetic wave attenuates with the propagation distance, when detecting each of the objects B that differ only in the depth from the reference plane S, the antenna position increases as the depth from the reference plane S to the object B increases. The distance between X1 to Xn and the object B increases, and the intensity of the received signal received at the antenna positions X1 to Xn decreases. Accordingly, as the maximum data propagation time T is longer (that is, the distance between the antenna positions X1 to Xn and the object B is larger) as in the present embodiment, the threshold K1 is set to be smaller, thereby existing at a relatively deep position. There is an advantage that the antenna positions X1 to Xn that have received the electromagnetic waves reflected by the target B to be extracted can be easily extracted as the reference positions.

閾値K1の決定方法の一例として、図12に示すように最大データの伝播時間Tをアンテナ位置X1〜Xnと同じ順番に並べたときに、ある伝播時間T0を境に、伝播時間T0よりも最大データの伝播時間Tが早い場合の閾値をK1(1)、遅い場合の閾値を閾値K1(1)よりも小さいK1(2)とすることが考えられる。なお、図12では横軸をアンテナ位置X1〜Xnとし、縦軸を伝播時間Tとしている。ただし、閾値K1の決定方法は図12の例に限るものではなく、たとえば伝播時間Tを変数とする数式で閾値K1を表したり、伝播時間Tと閾値K1との対応関係を示す対応表を用いたりすることにより、閾値K1と伝播時間Tとの対応関係をより細かく設定してもよい。   As an example of a method for determining the threshold value K1, as shown in FIG. 12, when the propagation time T of the maximum data is arranged in the same order as the antenna positions X1 to Xn, the maximum is greater than the propagation time T0 with a certain propagation time T0 as a boundary. It is conceivable that the threshold when the data propagation time T is early is K1 (1), and the threshold when the data is propagated is K1 (2) smaller than the threshold K1 (1). In FIG. 12, the horizontal axis represents antenna positions X1 to Xn, and the vertical axis represents propagation time T. However, the determination method of the threshold value K1 is not limited to the example of FIG. 12, and for example, the threshold value K1 is expressed by a mathematical expression using the propagation time T as a variable, or a correspondence table showing the correspondence between the propagation time T and the threshold value K1 is used. The correspondence relationship between the threshold value K1 and the propagation time T may be set more finely.

また、上述の所定値L1や基準位置の前後のアンテナ位置X1〜Xnの数についても、必ずしも全ての場合に共通な一定値である必要はなく、たとえば閾値K1と同様に伝播時間Tの関数としてもよい。ここで、基準面Sからの深さのみが異なる2つの対象物Bを、隣り合った2点のアンテナ位置X1〜Xnで探知する場合には、基準面Sからの深さが深い対象物Bほど、各アンテナ位置X1〜Xnとの距離の差および比は小さくなる。電磁波は伝播距離に伴って減衰するので、各アンテナ位置X1〜Xnと対象物Bとの間の距離の差および比が小さいほど、各アンテナ位置X1〜Xnで受信される受信信号の強度の差も小さくなる。要するに、基準面Sから遠い対象物Bでの反射波の方が、基準面に近い位置の対象物Bでの反射波よりも、アンテナ位置X1〜Xnによる受信信号の強度変化が緩やかになるから、対象物Bが基準面Sから遠いほど、所定値L1を大きく設定することが望ましい。言い換えると、伝播時間Tが短いほど所定値L1を小さくすることが望ましい。   Further, the above-described predetermined value L1 and the number of antenna positions X1 to Xn before and after the reference position are not necessarily constant values common to all cases. For example, as a function of the propagation time T as in the threshold value K1. Also good. Here, when two objects B that differ only in the depth from the reference plane S are detected at two adjacent antenna positions X1 to Xn, the object B that is deep from the reference plane S. The difference and ratio of the distance from each antenna position X1 to Xn becomes smaller. Since the electromagnetic wave attenuates with the propagation distance, the smaller the difference and ratio of the distance between each antenna position X1 to Xn and the object B, the difference in the intensity of the received signal received at each antenna position X1 to Xn. Becomes smaller. In short, the intensity of the received signal at the antenna positions X1 to Xn becomes gentler in the reflected wave from the object B far from the reference plane S than in the reflected wave from the object B near the reference plane. As the object B is farther from the reference plane S, it is desirable to set the predetermined value L1 larger. In other words, it is desirable to decrease the predetermined value L1 as the propagation time T is shorter.

上述のように分類された強データ列Aaと弱データ列Abとは、ステップS9において不要波抽出手段12が不要波成分Y1を抽出する処理に使用される。本実施形態では、仮不要波成分Y0を抽出するステップS6の処理と同様の処理により不要波成分Y1を抽出する。ただし、仮不要波成分Y0を抽出する際には、全てのアンテナ位置X1〜Xnの位置毎データ列A1〜Anを用いて仮不要波成分Y0を抽出したのに対して、不要波成分Y1を抽出する際には、位置毎データ列A1〜Anのうちの弱データ列Abのみを用いて不要波成分Y1を抽出する。   The strong data string Aa and the weak data string Ab classified as described above are used for processing in which the unnecessary wave extraction unit 12 extracts the unnecessary wave component Y1 in step S9. In the present embodiment, the unnecessary wave component Y1 is extracted by the same process as the process of step S6 for extracting the temporary unnecessary wave component Y0. However, when extracting the temporary unnecessary wave component Y0, the temporary unnecessary wave component Y0 is extracted using the position-specific data strings A1 to An of all the antenna positions X1 to Xn, whereas the unnecessary wave component Y1 is extracted. When extracting, the unnecessary wave component Y1 is extracted using only the weak data string Ab among the position-specific data strings A1 to An.

要するに、不要波抽出手段12は、弱データ列Abに関して、同一のサンプリングタイミングごとに、複数の強度データA1(k)、A2(k)、・・・、An(k)が分布している強度範囲を一定の強度幅ΔVで分割した強度区間に、これらの強度データA1(k)、A2(k)、・・・、An(k)をグループ分けする。つまり、強度範囲を強度幅ΔV刻みで複数の強度区間に分け、各強度データA1(k)、A2(k)、・・・、An(k)をいずれかの強度区間にそれぞれ当てはめる。そして、強度区間ごとに強度データのデータ数(個数)を比較し、このデータ数が最多となる強度区間について、当該強度区間に含まれる全ての強度データの平均値Y1(k)を代表値とする。同様の処理を全サンプリングタイミングについて繰り返す。不要波抽出手段12は、このように算出された平均値Y1(k)の全サンプリングタイミング分の集合〔Y1(1)、Y1(2)、・・・、Y1(m)〕を不要波成分Y1として出力する。ステップS6で説明した上記方法の利点は、不要波成分Y1を精度よく抽出できる点にある。   In short, the unnecessary wave extracting means 12 has an intensity in which a plurality of intensity data A1 (k), A2 (k),..., An (k) are distributed at the same sampling timing with respect to the weak data string Ab. These intensity data A1 (k), A2 (k),..., An (k) are grouped into intensity sections obtained by dividing the range by a certain intensity width ΔV. That is, the intensity range is divided into a plurality of intensity intervals in increments of intensity width ΔV, and each intensity data A1 (k), A2 (k),..., An (k) is applied to any intensity interval. Then, the number of pieces of intensity data (number) is compared for each intensity section, and the average value Y1 (k) of all intensity data included in the intensity section is used as a representative value for the intensity section having the largest number of data. To do. Similar processing is repeated for all sampling timings. The unnecessary wave extracting means 12 uses the set [Y1 (1), Y1 (2),..., Y1 (m)] of the average value Y1 (k) calculated in this way for all sampling timings as unnecessary wave components. Output as Y1. The advantage of the method described in step S6 is that the unnecessary wave component Y1 can be extracted with high accuracy.

ここに、不要波成分Y1を抽出する処理は仮不要波成分Y0を抽出するステップS6の処理と同じである必要はなく、たとえば、弱データ列Abを同一サンプリングタイミングで比較し、強度データの平均値や中央値を代表値として不要波成分Y1を抽出してもよい。強度データの平均値をとる場合には、同一サンプリングタイミングにおける弱データ列Abの強度データの合計を弱データ列Abの個数で除算した値を平均値Y1(k)とする。不要波抽出手段12は、同様の処理を全サンプリングタイミングについて繰り返し、このように算出された平均値Y1(k)の全サンプリングタイミング分の集合〔Y1(1)、Y1(2)、・・・、Y1(m)〕を不要波成分Y1として出力する。一方、強度データの中央値をとる場合には、同一サンプリングタイミングにおける弱データ列Abの強度データを大小順に並べ替え、このとき中央に位置する強度データを中央値Y1(k)とする。不要波抽出手段12は、同様の処理を全サンプリングタイミングについて繰り返し、このように算出された中央値Y1(k)の全サンプリングタイミング分の集合〔Y1(1)、Y1(2)、・・・、Y1(m)〕を不要波成分Y1として出力する。   Here, the process of extracting the unnecessary wave component Y1 does not have to be the same as the process of step S6 of extracting the temporary unnecessary wave component Y0. For example, the weak data strings Ab are compared at the same sampling timing, and the intensity data is averaged. The unnecessary wave component Y1 may be extracted using the value or the median as a representative value. When taking the average value of the intensity data, a value obtained by dividing the sum of the intensity data of the weak data strings Ab at the same sampling timing by the number of weak data strings Ab is defined as an average value Y1 (k). The unnecessary wave extracting means 12 repeats the same processing for all sampling timings, and the set of average values Y1 (k) calculated in this way for all sampling timings [Y1 (1), Y1 (2),. , Y1 (m)] is output as an unnecessary wave component Y1. On the other hand, when taking the median value of the intensity data, the intensity data of the weak data string Ab at the same sampling timing is rearranged in order of magnitude, and the intensity data located at the center is set to the median value Y1 (k). The unnecessary wave extracting unit 12 repeats the same processing for all sampling timings, and the set of all the sampling timings of the median value Y1 (k) calculated in this way [Y1 (1), Y1 (2),. , Y1 (m)] is output as an unnecessary wave component Y1.

強度データの平均値を代表値として用いる方法は最も単純であるため、信号処理速度が速く部品コストを抑えられるという利点がある。アプリケーションによっては、信号処理速度の制限上、この方法でなければ実用化できないことも考えられる。中央値を代表値として用いる方法は、平均値を用いる方法に比べると信号処理時間は長くなるものの一般的に精度は良くなる。そのため、物体探知装置に求められる仕様に応じて最適な方法を選択すればよい。また、仮不要波成分Y0を抽出するステップS6の処理において、強度データの平均値や中央値を代表値として用いるようにしてもよい。なお、いずれの方法を用いるにしても、全ての強度データを用いる必要はなく、物体探知装置の誤動作による測定エラー等によって前後のアンテナ位置X1〜Xnでの強度データに比べて極端に小さい(あるいは大きい)異常値が検出されている場合の対策として、異常値に相当する最小値あるいは最大値から数個分の強度データを無視してもよい。   Since the method of using the average value of intensity data as a representative value is the simplest, there is an advantage that the signal processing speed is high and the component cost can be suppressed. Depending on the application, it is conceivable that this method cannot be put into practical use due to limitations on the signal processing speed. The method using the median value as the representative value generally increases the accuracy although the signal processing time is longer than the method using the average value. Therefore, an optimal method may be selected according to specifications required for the object detection device. Further, in the process of step S6 for extracting the temporary unnecessary wave component Y0, the average value or the median value of the intensity data may be used as the representative value. Whichever method is used, it is not necessary to use all the intensity data, and it is extremely smaller than the intensity data at the front and rear antenna positions X1 to Xn due to a measurement error or the like due to a malfunction of the object detection device (or As a countermeasure when an abnormal value (large) is detected, intensity data for several pieces from the minimum or maximum value corresponding to the abnormal value may be ignored.

不要波除去手段13は、上述のように抽出された不要波成分Y1をステップS10において各位置毎データ列A1〜Anからそれぞれ減算することにより反射波成分C1を算出する。   The unnecessary wave removing unit 13 calculates the reflected wave component C1 by subtracting the unnecessary wave component Y1 extracted as described above from each position data string A1 to An in step S10.

ここで、図13に対象物Bで反射された電磁波に相当する実際の反射波成分C3、図14に従来の方法で算出された反射波成分C2、図15に本実施形態で算出された反射波成分C1をそれぞれ示す。図13〜15では、横軸を伝播時間Tとし、縦軸を強度として、複数のアンテナ位置X1〜Xnに対応する各波形を縦軸方向に並べている。図14の従来方法で算出された反射波成分C2は、実際の反射波成分C3を含んだ不要波成分を位置毎データ列A1〜Anから減算して算出されるので、実際の反射波成分C3には存在しない余計な強度の極大値が現れて波形が歪んでいる。これに対して、本実施形態の反射波成分C1は、このような余計な強度の極大値が現れることはなく、反射波成分C2に比べると波形の歪みが少ないという利点がある。   Here, FIG. 13 shows the actual reflected wave component C3 corresponding to the electromagnetic wave reflected by the object B, FIG. 14 shows the reflected wave component C2 calculated by the conventional method, and FIG. 15 shows the reflected wave component calculated in the present embodiment. Each of the wave components C1 is shown. 13 to 15, the horizontal axis is the propagation time T, the vertical axis is the intensity, and the waveforms corresponding to the plurality of antenna positions X1 to Xn are arranged in the vertical axis direction. Since the reflected wave component C2 calculated by the conventional method of FIG. 14 is calculated by subtracting the unnecessary wave component including the actual reflected wave component C3 from the position-specific data strings A1 to An, the actual reflected wave component C3 is calculated. In this case, a maximum value of extra strength that does not exist appears and the waveform is distorted. On the other hand, the reflected wave component C1 of the present embodiment has an advantage that such an extraordinary intensity maximum value does not appear, and the waveform distortion is less than that of the reflected wave component C2.

また、図16は、実際の反射波成分C3、従来の方法で算出された反射波成分C2、本実施形態で算出された反射波成分C1のそれぞれについて、各アンテナ位置X1〜Xnに関して強度の最大値となる強度データ(図13〜15に黒点で示す)をアンテナ位置X1〜Xnと同じ順番に並べたものである。ここにおいて、従来方法で算出された反射波成分C2は、実際の反射波成分C3を含んだ不要波成分を位置毎データ列A1〜Anから減算して算出されるので、実際の反射波成分C3に比較して強度が大きく減衰している。一方、本実施形態で算出される反射波成分C1は、対象物Bで反射された電磁波に相当する実際の反射波成分C3に比較して強度の減衰は見られない。要するに、本実施形態では強度を減衰させることなく反射波成分C1を算出することが可能となる。   FIG. 16 shows the maximum intensity for each antenna position X1 to Xn for the actual reflected wave component C3, the reflected wave component C2 calculated by the conventional method, and the reflected wave component C1 calculated in the present embodiment. The intensity data (values indicated by black dots in FIGS. 13 to 15) are arranged in the same order as the antenna positions X1 to Xn. Here, the reflected wave component C2 calculated by the conventional method is calculated by subtracting the unnecessary wave component including the actual reflected wave component C3 from the position-specific data strings A1 to An. Therefore, the actual reflected wave component C3 is calculated. The strength is greatly attenuated compared to. On the other hand, the reflected wave component C1 calculated in the present embodiment is not attenuated in intensity compared to the actual reflected wave component C3 corresponding to the electromagnetic wave reflected by the object B. In short, in the present embodiment, the reflected wave component C1 can be calculated without attenuating the intensity.

本実施形態の検出手段14は、上述のように不要波除去手段13で求まった複数のアンテナ位置X1〜Xnについての反射波成分C1をステップS11において解析し、反射波成分C1の強度が所定の閾値を超えるか否かによって対象物Bの有無を検出する。ここに、反射波成分C1の強度は対象物Bでの電磁波の反射率により変化し、当該反射率は対象物Bの材質により変化するので、前記閾値を特定の材質の対象物Bにおける電磁波の反射率に合わせて設定しておくことによって、対象物Bよりも電磁波の反射率の小さい物体を無視して特定の材質の対象物Bのみを検出することができる。なお、検出手段14は、反射波成分C1に基づいて対象物Bの有無以外の状態を検出する構成であってもよく、たとえば、対象物Bまでの距離や、対象物Bの大きさや形状あるいは材質、さらにはアンテナ部1と対象物Bとの間に存在する伝播媒質(壁材等)の特性(たとえば誘電率)などを検出手段14に検出させることが考えられる。実際には、電磁波はその伝播距離によって減衰量が異なるため、電磁波がアンテナ部1より送信されてからアンテナ部1で受信されるまでに要した時間と電磁波の速度からその伝播距離を算出し、減衰効果を考慮することで、各特性をより高精度に検出することが可能となる。   The detection unit 14 of the present embodiment analyzes the reflected wave component C1 for the plurality of antenna positions X1 to Xn obtained by the unnecessary wave removing unit 13 as described above in step S11, and the intensity of the reflected wave component C1 is predetermined. The presence or absence of the object B is detected depending on whether or not the threshold value is exceeded. Here, the intensity of the reflected wave component C1 varies depending on the reflectance of the electromagnetic wave on the object B, and the reflectance varies depending on the material of the object B. By setting in accordance with the reflectance, it is possible to detect only the object B made of a specific material while ignoring an object having a smaller electromagnetic wave reflectance than the object B. The detection means 14 may be configured to detect a state other than the presence or absence of the object B based on the reflected wave component C1, for example, the distance to the object B, the size or shape of the object B, or It is conceivable to cause the detection means 14 to detect the material, and also the characteristics (for example, the dielectric constant) of the propagation medium (wall material or the like) existing between the antenna unit 1 and the object B. Actually, since the attenuation amount of the electromagnetic wave varies depending on the propagation distance, the propagation distance is calculated from the time required for the electromagnetic wave to be received by the antenna unit 1 after being transmitted from the antenna unit 1 and the speed of the electromagnetic wave, By considering the attenuation effect, each characteristic can be detected with higher accuracy.

ここにおいて、本実施形態の構成によれば上述したように対象物Bで反射された電磁波に相当する実際の反射波成分C3に近い反射波成分C1を算出することができるので、検出手段14で当該反射波成分C1を解析することにより得られる各種解析結果も正確なものとなる。   Here, according to the configuration of the present embodiment, the reflected wave component C1 close to the actual reflected wave component C3 corresponding to the electromagnetic wave reflected by the object B can be calculated as described above. Various analysis results obtained by analyzing the reflected wave component C1 are also accurate.

検出手段14で求められた各種解析結果はステップS12において出力部6から出力される。出力部6は、解析結果を視認可能な形で映像表示する表示用モニタ(図示せず)を備えているが、この他、音声出力するためのスピーカ等の機器や、解析結果を記憶するための記憶装置や、更なる詳細な分析を行うための演算装置などを付加し、様々な出力形態に対応させてもよい。なお、ほとんどのアプリケーションでは、各アンテナ位置X1〜Xnの位置毎データ列A1〜Anを記憶部5に取り込む処理(S2)から解析結果の出力(S12)までのプロセスを1回行うだけでなく、繰り返し行う。この場合に、再びステップS2から処理が繰り返される(S13)。   Various analysis results obtained by the detection means 14 are output from the output unit 6 in step S12. The output unit 6 includes a display monitor (not shown) for displaying the analysis result in a visually recognizable form. In addition, the output unit 6 stores a device such as a speaker for outputting sound and the analysis result. And a storage device, an arithmetic unit for performing further detailed analysis, and the like may be added to support various output forms. In most applications, not only the process from the process (S2) of fetching the data strings A1 to An for each antenna position X1 to Xn into the storage unit 5 to the output of analysis results (S12) is performed once, Repeat. In this case, the process is repeated again from step S2 (S13).

また、本実施形態の物体探知装置では、アンテナ部1から電磁波として超広帯域(UWB:Ultra Wide Band)のパルス信号を送信する。UWBの信号を送信すれば、パルス幅の非常に狭い電磁波をアンテナ部1から送信できるので、電磁波を送信してから受信するまでに要した時間の検出精度が向上し、たとえば対象物Bまでの距離等の検出精度が向上する。しかも、不要波成分Y1と反射波成分C1との波形の違いが明確となり、不要波成分Y1の抽出精度を向上させることができる。   Further, in the object detection device of the present embodiment, an ultra wide band (UWB) pulse signal is transmitted as an electromagnetic wave from the antenna unit 1. If a UWB signal is transmitted, an electromagnetic wave having a very narrow pulse width can be transmitted from the antenna unit 1, so that the detection accuracy of the time required to transmit and receive the electromagnetic wave is improved. Detection accuracy such as distance is improved. In addition, the difference in waveform between the unnecessary wave component Y1 and the reflected wave component C1 becomes clear, and the extraction accuracy of the unnecessary wave component Y1 can be improved.

ところで、地表面もしくは構造物表面からなる基準面Sの奥に存在する対象物Bを探知する場合には、一般的に、上述したように複数のアンテナ位置X1〜Xnにおいて電磁波の送受信を行い受信信号を収集する。本実施形態では、複数のアンテナ位置X1〜Xnで電磁波の送受信を行うために、アンテナ部1が各アンテナ位置X1〜Xnに移動するように(図2参照)物体探知装置自体を移動させる移動手段(図示せず)を備えている。移動手段としては、基準面S上を転動する車輪を有した構成を採用するが、この構成に限るものではなく、たとえば複数のアンテナ位置X1〜Xnを通るレールに沿って物体探知装置を移動させる構成などが考えられる。ここに、アンテナ部1は、1個のアンテナから電磁波を送信するとともに当該アンテナで電磁波を受信するように構成されており、アンテナ部1の小型化を図っている。   By the way, in order to detect the object B existing in the back of the reference plane S composed of the ground surface or the structure surface, generally, as described above, electromagnetic waves are transmitted and received at the plurality of antenna positions X1 to Xn. Collect signals. In the present embodiment, in order to transmit and receive electromagnetic waves at a plurality of antenna positions X1 to Xn, moving means for moving the object detection device itself so that the antenna unit 1 moves to each antenna position X1 to Xn (see FIG. 2). (Not shown). As the moving means, a configuration having wheels that roll on the reference plane S is adopted, but the configuration is not limited to this configuration. For example, the object detection device is moved along a rail passing through a plurality of antenna positions X1 to Xn. The structure etc. to be made can be considered. Here, the antenna unit 1 is configured to transmit an electromagnetic wave from one antenna and receive the electromagnetic wave through the antenna, thereby reducing the size of the antenna unit 1.

また、アンテナ部1は、電磁波を送信する送信アンテナと電磁波を受信する受信アンテナとを1個ずつ備える構成であってもよく、この場合にも、アンテナ部1を各アンテナ位置X1〜Xnに移動させる移動手段が設けられる。さらにまた、アンテナ部1は、電磁波の送受信を行うアンテナを複数個備えるか、あるいは送信アンテナと受信アンテナとの組を複数組備えていてもよく、この場合でも、移動手段によってアンテナ部1を各アンテナ位置X1〜Xnに移動させる移動手段が設けられる。   Further, the antenna unit 1 may have a configuration including one transmitting antenna that transmits electromagnetic waves and one receiving antenna that receives electromagnetic waves. In this case, the antenna unit 1 is moved to each antenna position X1 to Xn. A moving means is provided. Furthermore, the antenna unit 1 may include a plurality of antennas that transmit and receive electromagnetic waves, or may include a plurality of sets of transmission antennas and reception antennas. Moving means for moving to the antenna positions X1 to Xn is provided.

ここにおいて、送信アンテナと受信アンテナとの組が各アンテナ位置X1〜Xnにそれぞれ配置されている場合、あるいはそれぞれ電磁波の送受信を行うアンテナが各アンテナ位置X1〜Xnにそれぞれ配置されている場合には、送信アンテナと受信アンテナとを1組ずつ使用し(あるいはアンテナを1個ずつ使用し)、且つ使用する送信アンテナと受信アンテナとの組(あるいは使用するアンテナ)を順に切り替えていくことにより、アンテナ部1を移動させることなくアンテナ位置X1〜Xnを切り替えることができるので、移動手段を省略することができる。   Here, when a pair of a transmitting antenna and a receiving antenna is arranged at each antenna position X1 to Xn, or when an antenna for transmitting and receiving electromagnetic waves is arranged at each antenna position X1 to Xn, respectively. By using one set of transmission antennas and one reception antenna (or one antenna each), and sequentially switching the combination of transmission antennas and reception antennas used (or antennas used), Since the antenna positions X1 to Xn can be switched without moving the part 1, the moving means can be omitted.

また、データ列分類手段18の動作は上述した実施形態の動作に限るものではない。たとえば、データ列分類手段18は、基準位置および基準位置の前後の予め設定された数のアンテナ位置X1〜Xnにおける位置毎データ列A1〜Anを強データ列Aaとし、それ以外の位置毎データ列A1〜Anを弱データ列Abとするものであってもよい。この場合、1つの基準位置に対して強データ列Aaとする位置毎データ列A1〜Anの数が固定されるので、基準位置の前後のアンテナ位置X1〜Xnで物体探知装置の誤動作による測定エラー等によって前後のアンテナ位置X1〜Xnでの最大データに比べて極端に小さい異常値が検出されても、異常値が検出されたアンテナ位置X1〜Xnの位置毎データ列A1〜Anも強データ列Aaとすることにより異常値の影響を取り除くことが可能となる。この場合、算出される反射波成分C1に前記異常値の影響が現れるが、その段階で適切な処理を行えばよい。   Further, the operation of the data string classification unit 18 is not limited to the operation of the above-described embodiment. For example, the data string classification means 18 uses the position-specific data strings A1 to An at the antenna positions X1 to Xn in a predetermined number before and after the reference position as the strong data string Aa, and other position-specific data strings. A1 to An may be the weak data string Ab. In this case, since the number of the position-specific data strings A1 to An as the strong data string Aa is fixed with respect to one reference position, the measurement error due to the malfunction of the object detection device at the antenna positions X1 to Xn before and after the reference position. Even if an abnormal value that is extremely small compared to the maximum data at the front and rear antenna positions X1 to Xn is detected due to the above, the position-specific data strings A1 to An of the antenna positions X1 to Xn where the abnormal values are detected are also strong data strings. By setting Aa, it becomes possible to remove the influence of the abnormal value. In this case, although the influence of the abnormal value appears in the calculated reflected wave component C1, an appropriate process may be performed at that stage.

あるいは、データ列分類手段18は、基準位置の位置毎データ列A1〜Anを強データ列Aa、それ以外の位置毎データ列A1〜Anを弱データ列Abとしてもよく、この方法では、演算処理量を少なくすることができるので、高速処理が要求されるアプリケーションにはこの方法が有効であり、第2の信号処理部4の単純化によるコスト抑制にもつながる。   Alternatively, the data string classification unit 18 may use the position-specific data strings A1 to An as the strong data string Aa and the other position-specific data strings A1 to An as the weak data string Ab. Since the amount can be reduced, this method is effective for applications that require high-speed processing, and leads to cost reduction by simplifying the second signal processing unit 4.

さらにまた、データ列分類手段18は、基準位置を検出することなく位置毎データ列A1〜Anを強データ列Aaと弱データ列Abとに分類することもできる。この場合、データ列分類手段18は、全アンテナ位置X1〜Xnのうち最大データが閾値K1以上となるアンテナ位置X1〜Xnにおける位置毎データ列A1〜Anを全て強度データ列Aaとし、それ以外の位置毎データ列A1〜Anを弱データ列Abとすることにより位置毎データ列A1〜Anを分類する。この方法でも、演算処理量を少なくすることができるので、高速処理が要求されるアプリケーションに有効であり、また第2の信号処理部4の単純化によるコスト抑制にもつながる。   Furthermore, the data string classification means 18 can classify the data strings A1 to An for each position into the strong data string Aa and the weak data string Ab without detecting the reference position. In this case, the data string classification unit 18 sets all the position-specific data strings A1 to An at the antenna positions X1 to Xn at which the maximum data is equal to or greater than the threshold value K1 among all the antenna positions X1 to Xn as intensity data strings Aa. The position-specific data strings A1 to An are classified by setting the position-specific data strings A1 to An as weak data strings Ab. This method can also reduce the amount of calculation processing, and thus is effective for applications that require high-speed processing, and also leads to cost reduction by simplifying the second signal processing unit 4.

なお、データ列分類手段18の動作として上述した実施形態とは異なるこれらの処理を採用する場合、図4のステップS8において、データ列分類手段18が基準位置を判定する際に用いる閾値K1は、上述した実施形態と同値の閾値に限らず適宜設定される。   When these processes different from the above-described embodiment are adopted as the operation of the data string classification unit 18, the threshold value K1 used when the data string classification unit 18 determines the reference position in step S8 in FIG. The threshold value is not limited to the same value as in the above-described embodiment, and is set as appropriate.

(実施形態2)
本実施形態の物体探知装置は、図4のステップS8において、データ列分類手段18が基準位置を判定する際に用いる閾値K1の設定方法が実施形態1の物体探知装置とは相違する。その他の構成および機能は実施形態1と同様である。
(Embodiment 2)
The object detection apparatus according to the present embodiment is different from the object detection apparatus according to the first embodiment in the threshold value K1 setting method used when the data string classification unit 18 determines the reference position in step S8 in FIG. Other configurations and functions are the same as those of the first embodiment.

本実施形態では、初期化(S1)時に前記閾値K1を予め一定の値に設定しており、この閾値K1は最大データの伝播時間Tによって変動することはない。一般に、測定対象とする対象物Bが比較的基準面Sから近い(浅い)領域に限定されているようなアプリケーションにおいては、閾値K1を実施形態1のように細かく設定する必要はない。すなわち、本実施形態のように一定の閾値K1に設定するようにしても、測定対象に合わせて適切な閾値K1を設定しておけば、実施形態1と同等の精度で反射波成分C1を算出することができる。なお、閾値K1は、測定対象とする対象物Bの基準面Sからの深さのほか、測定対象とする対象物Bの反射率などを考慮して設定されていてもよい。   In the present embodiment, the threshold value K1 is set to a predetermined value in advance at the time of initialization (S1), and this threshold value K1 does not vary with the propagation time T of the maximum data. In general, in an application in which the object B to be measured is limited to a region that is relatively close (shallow) from the reference surface S, the threshold value K1 does not need to be set finely as in the first embodiment. That is, even if the constant threshold value K1 is set as in the present embodiment, the reflected wave component C1 is calculated with the same accuracy as in the first embodiment if an appropriate threshold value K1 is set according to the measurement target. can do. Note that the threshold value K1 may be set in consideration of the depth of the object B to be measured from the reference plane S as well as the reflectance of the object B to be measured.

この構成によれば、実施形態1の構成に比較すると、伝播時間Tに応じて閾値K1を決定する演算処理が不要である分だけ、演算処理速度の大幅な向上や第2の信号処理部4の単純化によるコスト抑制が可能となる場合がある。なお、物体探知装置の製造時に閾値K1を予め設定しておいてもよく、また、入力部8で設定される値を閾値K1としてもよい。   According to this configuration, compared to the configuration of the first embodiment, the calculation processing speed is greatly improved and the second signal processing unit 4 is increased by the amount that the calculation processing for determining the threshold value K1 according to the propagation time T is unnecessary. In some cases, the cost can be reduced by simplifying the system. Note that the threshold value K1 may be set in advance at the time of manufacturing the object detection device, and the value set by the input unit 8 may be set as the threshold value K1.

(実施形態3)
本実施形態の物体探知装置は、図4のステップS8において、データ列分類手段18が最大データの伝播時間Tをアンテナ位置X1〜Xnと同じ順番に並べたとき(図12参照)に伝播時間Tの極小(図12に「Q」で示す)となるアンテナ位置X1〜Xnを検出し、当該アンテナ位置X1〜Xnの中で最大データの強度が閾値K1以上のものを基準位置とする点が実施形態1の物体探知装置とは相違する。その他の構成および機能は実施形態1と同様である。
(Embodiment 3)
In the object detection device of this embodiment, in step S8 of FIG. 4, when the data sequence classification unit 18 arranges the propagation time T of the maximum data in the same order as the antenna positions X1 to Xn (see FIG. 12), the propagation time T The antenna positions X1 to Xn that are the minimum (indicated by “Q” in FIG. 12) are detected, and the point where the maximum data intensity among the antenna positions X1 to Xn is the threshold value K1 or more is the reference position. This is different from the object detection device according to the first embodiment. Other configurations and functions are the same as those of the first embodiment.

この構成によれば、対象物Bで反射された電磁波にノイズが重畳して各最大データの強度が正確な値をとらない場合でも、伝播時間Tの極小となる最大データから基準位置を検出することができるので、ノイズの影響を低減することができる。また、実施形態1で説明した強度の極大となるアンテナ位置X1〜Xnの検出も行い、伝播時間Tの極小となるアンテナ位置X1〜Xnと合わせて総合的に判断してもよく、この場合には、さらに基準位置の検出精度が向上し、反射波成分C1の算出精度が向上する。   According to this configuration, even when noise is superimposed on the electromagnetic wave reflected by the object B and the intensity of each maximum data does not take an accurate value, the reference position is detected from the maximum data that minimizes the propagation time T. Therefore, the influence of noise can be reduced. Further, the antenna positions X1 to Xn at which the intensity is maximized as described in the first embodiment are also detected, and may be comprehensively determined together with the antenna positions X1 to Xn at which the propagation time T is minimized. The reference position detection accuracy is further improved, and the calculation accuracy of the reflected wave component C1 is improved.

なお、本実施形態でデータ列分類手段18が基準位置を判定する際に用いる閾値K1は、前記最大データの伝播時間Tが短いほど大きくなるように最大データの伝播時間Tに対応付けられているが、実施形態2と同様に、前記閾値K1を予め一定の値に設定してもよい。   In this embodiment, the threshold K1 used when the data string classification unit 18 determines the reference position is associated with the maximum data propagation time T so as to increase as the maximum data propagation time T decreases. However, like the second embodiment, the threshold value K1 may be set to a constant value in advance.

本発明の実施形態1を示し、(a)はブロック図、(b)は要部のブロック図である。1 shows Embodiment 1 of the present invention, in which (a) is a block diagram and (b) is a block diagram of a main part. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. (a)は同上の位置毎データ列を示す説明図、(b)は(a)の一部Zを拡大した説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the data string for every position same as the above, (b) is explanatory drawing to which a part Z of (a) was expanded. 同上の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement same as the above. 同上の動作説明図であって、(a)は不要波成分を示す説明図、(b)は反射波成分を示す説明図、(c)は位置毎データ列を示す説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above, (a) is explanatory drawing which shows an unnecessary wave component, (b) is explanatory drawing which shows a reflected wave component, (c) is explanatory drawing which shows the data string for every position. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の不要波成分の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of an unnecessary wave component same as the above. 同上の動作説明図であって、(a)は不要波成分を示す説明図、(b)は反射波成分を示す説明図、(c)は位置毎データ列を示す説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above, (a) is explanatory drawing which shows an unnecessary wave component, (b) is explanatory drawing which shows a reflected wave component, (c) is explanatory drawing which shows the data string for every position. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 実際の反射波成分を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an actual reflected wave component. (a)は従来の方法で算出された反射波成分を示す説明図、(b)は(a)の一部Zを拡大した説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the reflected wave component calculated by the conventional method, (b) is explanatory drawing to which a part Z of (a) was expanded. (a)は本発明の実施形態1で算出された反射波成分を示す説明図、(b)は(a)の一部Zを拡大した説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the reflected wave component calculated in Embodiment 1 of this invention, (b) is explanatory drawing to which a part Z of (a) was expanded. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

1 アンテナ部
5 記憶部
10 A/D変換部(サンプリング手段)
12 不要波抽出手段
13 不要波除去手段
14 検出手段
16 仮不要波抽出手段
17 仮不要波除去手段
18 データ列分類手段
A1〜An 位置毎データ列
Aa 強データ列
Ab 弱データ列
B 対象物
C0 仮反射波成分
C1 反射波成分
K1 閾値
L1 所定値
S 基準面
X1〜Xn アンテナ位置
Y0 仮不要波成分
Y1 不要波成分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna part 5 Memory | storage part 10 A / D conversion part (sampling means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Unwanted wave extraction means 13 Unwanted wave removal means 14 Detection means 16 Temporary unnecessary wave extraction means 17 Temporary unnecessary wave removal means 18 Data string classification means A1-An Data string for every position Aa Strong data string Ab Ab weak data string B Object C0 Temporary Reflected wave component C1 Reflected wave component K1 Threshold value L1 Predetermined value S Reference plane X1 to Xn Antenna position Y0 Temporary unnecessary wave component Y1 Unwanted wave component

Claims (13)

探知領域内に設定された基準面に沿う複数のアンテナ位置においてアンテナ部から基準面に向けて電磁波を間欠的に送信し、基準面の奥に存在する対象物により反射された電磁波をアンテナ部で受信し電気信号である受信信号に変換することにより対象物を探知する物体探知装置であって、各アンテナ位置で受信された受信信号の強度を所定間隔のサンプリングタイミングごとに強度データとし、当該強度データのアンテナ位置ごとの集合を位置毎データ列として記憶部に記憶するサンプリング手段と、各アンテナ位置での位置毎データ列に共通に含まれる不要波成分を抽出する不要波抽出手段と、各アンテナ位置での位置毎データ列から不要波成分をそれぞれ減算することにより、対象物で反射された電磁波に相当する反射波成分を求める不要波除去手段と、複数のアンテナ位置の反射波成分の強度および電磁波が送信されてから反射波成分が受信されるまでの経過時間に基づいて対象物の状態を検出する検出手段とを備え、不要波抽出手段は、記憶部に記憶された位置毎データ列に関して同一のサンプリングタイミングごとに強度データの代表値を求め、当該代表値の複数のサンプリングタイミング分の集合を仮不要波成分として抽出する仮不要波抽出手段と、各アンテナ位置での位置毎データ列から仮不要波成分をそれぞれ減算することにより仮反射波成分を求める仮不要波除去手段と、記憶部に記憶された位置毎データ列を、仮反射波成分において対象物で反射された電磁波の強度の極大となるアンテナ位置を含む所定範囲内のアンテナ位置の位置毎データ列である強データ列と強データ列以外の弱データ列とに分類するデータ列分類手段とを有し、弱データ列に関して同一のサンプリングタイミングごとに強度データの代表値を求め、当該代表値の複数のサンプリングタイミング分の集合を前記不要波成分とすることを特徴とする物体探知装置。   Electromagnetic waves are intermittently transmitted from the antenna section toward the reference plane at a plurality of antenna positions along the reference plane set in the detection area, and the electromagnetic waves reflected by the object existing behind the reference plane are transmitted by the antenna section. An object detection device that detects an object by receiving and converting it into a received signal that is an electrical signal, and uses the intensity of the received signal received at each antenna position as intensity data at each sampling interval of a predetermined interval. Sampling means for storing a set of data for each antenna position in the storage unit as a data string for each position, unnecessary wave extracting means for extracting unnecessary wave components commonly included in the data string for each position at each antenna position, and each antenna The reflected wave component corresponding to the electromagnetic wave reflected by the object is obtained by subtracting the unnecessary wave component from the position-specific data string at the position. A required wave removing means, and a detecting means for detecting the state of the object based on the intensity of the reflected wave components at a plurality of antenna positions and the elapsed time from when the electromagnetic wave is transmitted until the reflected wave component is received, The unnecessary wave extraction means obtains a representative value of the intensity data for each sampling timing that is the same for the data string for each position stored in the storage unit, and extracts a set of a plurality of sampling timings of the representative value as temporary unnecessary wave components. Temporary unnecessary wave extracting means, temporary unnecessary wave removing means for obtaining temporary reflected wave components by subtracting temporary unnecessary wave components from the position-specific data string at each antenna position, and position-specific data string stored in the storage unit Is a strong data that is a data string for each position of the antenna position within a predetermined range including the antenna position where the intensity of the electromagnetic wave reflected by the object in the temporarily reflected wave component is the maximum. Data string classification means for classifying the data into a weak data string other than the strong data string, and obtaining a representative value of the intensity data for each of the same sampling timing with respect to the weak data string. An object detection apparatus characterized in that the set of unnecessary waves is used as the set of unnecessary waves. 前記データ列分類手段は、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、前記最大データをアンテナ位置と同じ順番に並べたときに強度の極大となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置および基準位置の前後複数のアンテナ位置の中で、前記最大データが基準位置における最大データに1未満の所定値を乗算した値以上となるアンテナ位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする請求項1記載の物体探知装置。   The data string classification unit detects intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and the maximum intensity is obtained when the maximum data is arranged in the same order as the antenna position. Among the antenna positions, the antenna position where the maximum data is greater than or equal to a predetermined threshold is used as a reference position, and the maximum data is less than 1 in the reference position and the plurality of antenna positions before and after the reference position. The object detection device according to claim 1, wherein the data string for each position at an antenna position that is equal to or greater than a value obtained by multiplying the predetermined value is the strong data string. 前記データ列分類手段は、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、前記最大データをアンテナ位置と同じ順番に並べたときに強度の極大となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置および基準位置の前後の予め設定された数のアンテナ位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする請求項1記載の物体探知装置。   The data string classification unit detects intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and the maximum intensity is obtained when the maximum data is arranged in the same order as the antenna position. Among the antenna positions, the antenna position where the maximum data is equal to or greater than a predetermined threshold is set as a reference position, and the strong position data string is the reference position and the position-specific data string at a preset number of antenna positions before and after the reference position. The object detection device according to claim 1, wherein: 前記データ列分類手段は、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、前記最大データをアンテナ位置と同じ順番に並べたときに強度の極大となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする請求項1記載の物体探知装置。   The data string classification unit detects intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and the maximum intensity is obtained when the maximum data is arranged in the same order as the antenna position. 2. The object detection according to claim 1, wherein among the antenna positions, the antenna position where the maximum data is equal to or greater than a predetermined threshold is set as a reference position, and the data string for each position at the reference position is set as the strong data string. apparatus. 前記データ列分類手段は、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、前記複数のアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置における前記位置毎データ列を前記強度データ列とすることを特徴とする請求項1記載の物体探知装置。   The data string classification unit detects, as maximum data, intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position, and the maximum data is equal to or greater than a predetermined threshold among the plurality of antenna positions. The object detection apparatus according to claim 1, wherein the position-specific data string at the antenna position is the intensity data string. 前記データ列分類手段は、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、電磁波が送信されてから前記最大データが受信されるまでの経過時間をアンテナ位置と同じ順番に並べたときに前記経過時間の極小となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置および基準位置の前後複数のアンテナ位置の中で、前記最大データが基準位置における最大データに1未満の所定値を乗算した値以上となるアンテナ位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする請求項1記載の物体探知装置。   The data string classification means detects the intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and determines the elapsed time from when the electromagnetic wave is transmitted until the maximum data is received. Among the antenna positions that are the minimum of the elapsed time when arranged in the same order as the antenna positions, the antenna position whose maximum data is equal to or greater than a predetermined threshold is set as a reference position, and the reference position and a plurality of antenna positions before and after the reference position 2. The data string for each position at an antenna position where the maximum data is equal to or greater than a value obtained by multiplying the maximum data at the reference position by a predetermined value less than 1 is defined as the strong data string. Object detection device. 前記データ列分類手段は、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、電磁波が送信されてから前記最大データが受信されるまでの経過時間をアンテナ位置と同じ順番に並べたときに前記経過時間の極小となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置および基準位置の前後の予め設定された数のアンテナ位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする請求項1記載の物体探知装置。   The data string classification means detects the intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and determines the elapsed time from when the electromagnetic wave is transmitted until the maximum data is received. Among the antenna positions that have the minimum elapsed time when arranged in the same order as the antenna positions, the antenna position whose maximum data is equal to or greater than a predetermined threshold is set as a reference position, and the reference position and the reference position are set in advance before and after the reference position. 2. The object detection device according to claim 1, wherein the strong data string is the data string for each position at a number of antenna positions. 前記データ列分類手段は、前記各アンテナ位置における前記仮反射波成分の最大値となる強度データを最大データとしてそれぞれ検出し、電磁波が送信されてから前記最大データが受信されるまでの経過時間をアンテナ位置と同じ順番に並べたときに前記経過時間の極小となるアンテナ位置のうちで前記最大データが所定の閾値以上であるアンテナ位置を基準位置とし、基準位置における前記位置毎データ列を前記強データ列とすることを特徴とする請求項1記載の物体探知装置。   The data string classification means detects the intensity data that is the maximum value of the provisional reflected wave component at each antenna position as maximum data, and determines the elapsed time from when the electromagnetic wave is transmitted until the maximum data is received. Among the antenna positions that have the minimum elapsed time when arranged in the same order as the antenna positions, the antenna position whose maximum data is equal to or greater than a predetermined threshold is set as a reference position, and the data string for each position at the reference position is set as the strong position. The object detection device according to claim 1, wherein the object detection device is a data string. 前記閾値は、電磁波が送信されてから前記最大データが受信されるまでの経過時間が長いほど小さくなるように前記経過時間に対応付けられていることを特徴とする請求項2ないし請求項8のいずれか1項に記載の物体探知装置。   9. The threshold value according to claim 2, wherein the threshold value is associated with the elapsed time such that the longer the elapsed time from when the electromagnetic wave is transmitted until the maximum data is received, the smaller the threshold value is. The object detection apparatus of any one of Claims. 前記閾値は、予め一定の値に設定されていることを特徴とする請求項2ないし請求項8のいずれか1項に記載の物体探知装置。   The object detection device according to claim 2, wherein the threshold value is set to a predetermined value in advance. 前記仮不要波抽出手段と前記不要波抽出手段との少なくとも一方は、同一の前記サンプリングタイミングごとに、複数の前記アンテナ位置の強度データが分布している強度範囲を一定の強度幅の強度区間に分割し、強度データのデータ数が最多となる強度区間について求めた強度データの平均値を前記代表値とすることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の物体探知装置。   At least one of the provisional unnecessary wave extraction means and the unnecessary wave extraction means has an intensity range in which intensity data of a plurality of the antenna positions is distributed as an intensity section having a certain intensity width at the same sampling timing. 11. The object detection according to claim 1, wherein the representative value is an average value of intensity data obtained by dividing and obtaining an intensity interval in which the number of intensity data is the largest. apparatus. 前記仮不要波抽出手段と前記不要波抽出手段との少なくとも一方は、同一の前記サンプリングタイミングごとに求めた複数の前記アンテナ位置の強度データの中央値を前記代表値とすることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の物体探知装置。   At least one of the provisional unnecessary wave extracting unit and the unnecessary wave extracting unit uses a median value of intensity data of a plurality of the antenna positions obtained at the same sampling timing as the representative value. The object detection device according to any one of claims 1 to 10. 前記仮不要波抽出手段と前記不要波抽出手段との少なくとも一方は、同一の前記サンプリングタイミングごとに求めた複数の前記アンテナ位置の強度データの平均値を前記代表値とすることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の物体探知装置。
At least one of the temporary unnecessary wave extracting unit and the unnecessary wave extracting unit uses an average value of intensity data of the plurality of antenna positions obtained at the same sampling timing as the representative value. The object detection device according to any one of claims 1 to 10.
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