JP7012521B2 - 地中レーダー装置及び地中レーダー装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電波を利用して信号を送受信する地中レーダー装置に関し、信号の送受信に際して生じる不要成分を低減する地中レーダー装置及び地中レーダー装置の製造方法に関する。

例えば、不要成分を除去するために、信号の周波数特性を調整する方法や、複数の周波数特性の信号を用いてその受信信号を平均化する方法などが知られている（特許文献１、２参照）。

しかしながら、特許文献１、２に開示の技術では、信号の生成方法による実現性に制限が生じたり、十分な低減効果を得るために探査に時間を要したりする可能性がある。

特開２０１６－９０２９８号公報 特開２０１６－９０２９７号公報

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で迅速に、サイドローブやリンギングといった不要成分を低減できる地中レーダー装置及び地中レーダー装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための地中レーダー装置は、探査用の送信信号を送信する送信部と、受信信号を受信する受信部と、受信部で受信した受信信号と参照信号とに基づき埋設物の検出のための信号処理を行う信号処理部とを備え、信号処理部は、送信部側から受信部側への基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき作成された補償用フィルターにより、受信部で受信した実際の受信信号について補償する。

上記地中レーダー装置では、補償用フィルターを、送信部側から受信部側への基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき作成していることで、補償用フィルターを、装置に固有の特性を反映したものにできる。このような特徴を有する補償用フィルターを予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部で受信した実際の受信信号に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、この場合、上記のような不要成分の除去あるいは補償を、補償用フィルターにより、受信信号の取得後に行っている、すなわち事後的な処理として行っている。したがって、装置の各部について高性能化を図ったり、高精度な調整を行ったりするといったことや、装置の各部について製造上の制限を設けるといったことを、必ずしも要しないため、簡易な構成とすることが可能になる。

本発明の具体的な側面では、補償用フィルターは、基準信号の信号特性と理論上の理想信号特性とを比較して作成される。この場合、比較した結果に基づくことで、装置に固有の特性を反映した補償を、受信部で受信した実際の受信信号に対して行うことができる。

本発明の別の側面では、補償用フィルターは、理論上の理想信号特性を示す理想波形のフーリエ変換と、基準信号についての基準波形のフーリエ変換との比に基づいて作成される。この場合、理想波形のフーリエ変換と基準波形のフーリエ変換との比に基づいて迅速かつ的確に、受信部で受信した実際の受信信号の補償を行うことができる。

本発明のさらに別の側面では、補償用フィルターは、送信部の端部と受信部の端部とを接続して構成された既知の十分に理想とみなせる伝搬経路を基準伝搬経路として作成される。この場合、基準伝搬経路を、上記既知の伝搬経路とすることで、補償用フィルターの作成において、装置に固有の特性以外の他の要因をより確実に排除できる。

本発明のさらに別の側面では、補償用フィルターの作成において、基準信号についての基準波形である相関信号波形に関してサイドローブ減衰包絡線に基づく適正判定がなされている。この場合、装置に固有の特性以外の他の要因の有無を確認できる。

本発明のさらに別の側面では、基準伝搬経路を構成して基準信号を取得し、取得した基準信号に基づき補償用フィルターを作成するフィルター作成モードと、通常の送受信動作を行う通常動作モードとを切り替えるモード切替え部を有する。この場合、モード切替えによって、例えば外部環境による変化があり得る、といった場合のように、必要に応じて都度、補償用フィルターを作成した上で、通常の送受信を行うことが可能になる、すなわち受信部で受信した実際の受信信号の補償を行って迅速かつ的確な探査ができる。

本発明のさらに別の側面では、補償用フィルターは、複数のフィルターから一のフィルターを選択可能となっている。この場合、目的に応じて最適なフィルターを準備できる。

本発明のさらに別の側面では、信号処理部は、補償用フィルターにより、装置各部の特性に基づいて発生するサイドローブ又はリンギングを除去する。この場合、装置に応じて適切にサイドローブ又はリンギングが除去された信号を抽出できる。

本発明のさらに別の側面では、送信部からの送信信号は、チャープ信号である。この場合、分解能を確保しつつ探索深度を深くでき、探査に際して、サイドローブの発生等を抑制できる。

上記目的を達成するための地中レーダー装置の製造方法は、探査用の送信信号を送信する送信部と、受信信号を受信する受信部と、受信部で受信した実際の受信信号について補償する補償用フィルターを有して受信部で受信した受信信号と参照信号とに基づき埋設物の検出のための信号処理を行う信号処理部と、を備える地中レーダー装置の製造方法であって、基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき補償用フィルターを作成する。

上記地中レーダー装置の製造方法では、製造した地中レーダー装置について、補償用フィルターを、送信部側から受信部側への基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき作成していることで、補償用フィルターを、装置に固有の特性を反映したものにできる。このような特徴を有する補償用フィルターを予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部で受信した実際の受信信号に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、この場合、上記のような不要成分の除去あるいは補償を、補償用フィルターにより、受信信号の取得後に行っている、すなわち事後的な処理として行っている。したがって、装置の各部について高性能化を図ったり、高精度な調整を行ったりするといったことや、装置の各部について製造上の制限を設けるといったことを、必ずしも要しないため、簡易な構成とすることが可能になる。したがって、本製造方法は、補償用フィルターの作成に関して、簡易かつ確実なものとなっている。

第１実施形態に係る地中レーダー装置について説明するためのブロック図である。 （Ａ）は、地中レーダー装置による探査の様子について概念的に示す側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の動作において検出される波形の様子を示すグラフである。 （Ａ）は、地中に埋設物がある様子を示す概念図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、（Ａ）の状態において、理想的な探査が行われた場合の表示の様子を示す概念図であり、（Ｄ）は、（Ａ）の状態において、現実の探査での表示の様子を示す概念図である。 現実の場合と理論上の場合とでの信号波形についての様子を説明するための図である。 補償用フィルターでの処理内容について説明するためのブロック図である。 地中レーダー装置の製造方法の一例について説明するためのブロック図である。 地中レーダー装置の製造工程における処理について説明するためのフローチャートである。 第２実施形態に係る地中レーダー装置について説明するためのブロック図である。 地中レーダー装置の動作について説明するためのフローチャートである。 第３実施形態に係る地中レーダー装置の製造工程における処理について説明するためのブロック図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、地中レーダー装置の製造工程における受信信号波形の適性判断についての一例を説明するための図である。 地中レーダー装置の製造工程における処理について説明するためのフローチャートである。 第４実施形態に係る地中レーダー装置について説明するためのブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、複数の理論上の理想信号間での特性の違いについて説明するための図である。 地中レーダー装置の動作について説明するためのフローチャートである。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、第１実施形態に係る地中レーダー装置について一例を説明する。図１は、本実施形態に係る地中レーダー装置１００の構成について説明するためのブロック図である。また、図２（Ａ）は、地中レーダー装置１００による探査の様子について概念的に示す側面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に対応する図となっており、図２（Ａ）の動作において位置（深さ）に応じて検出される波形の様子を示すグラフである。

図２（Ａ）に示すように、地中レーダー装置１００は、送信信号Ｓ１を地表ＳＴから地中ＳＯに向けて送信し、自ら送信した送信信号Ｓ１が地中ＳＯに埋設された埋設物である探査対象物ＯＢで反射され、当該反射による反射成分を受信信号Ｓ２として受け、受け取った時間（時間な長さが深さに対応する）や強度の大きさ等によって、探査対象物ＯＢの位置（深さ）を測定する。また、ここで、地中レーダー装置１００での信号受信については、例えば図２（Ｂ）のようないわゆるＡスコープ波形を取得することになる。つまり、図２（Ｂ）に一例を示す受信信号Ｓ２のパターンすなわち応答波のパターンに基づいて探査結果が示される。

以下、図１等に戻って、上記のような探査を行うための地中レーダー装置１００を構成する各要素について、より具体的に説明することで、地中レーダー装置１００の機能や特性について説明する。

図１または図２（Ａ）に示すように、本実施形態に係る地中レーダー装置１００は、地中探査用のものであり、信号処理部１０と、送信部２０と、受信部３０と、表示部４０とを備える。

信号処理部１０は、地中レーダー装置１００の各種信号処理を行う主制御装置であり、送信制御部１１と、送信用のチャープ信号発生部１１ａと、相関処理用のチャープ信号発生部１１ｂと、増幅器１２と、相関処理部１５と、増幅器１６と、Ａ／Ｄ変換器１７と、フィルター処理部である補償用フィルター１８とを備える。

送信部２０は、信号処理部１０からの指令に基づいて地中に向けて、探査用の送信信号Ｓ１を送信する（あるいは発信する）ための装置であり、増幅器２１と、送信アンテナ２２とを備える。

受信部３０は、送信部２０から地中に向けて発信された送信信号Ｓ１の反射成分である応答波を含む受信信号Ｓ２を受信するための装置であり、受信アンテナ３１と、増幅器３２とを備える。

表示部４０は、信号処理部１０での各種処理を経た受信信号に基づいて、探査結果の表示を行う。

以下、信号処理部１０のうち、各種信号発生の各処理を担う部分についてより具体的に説明する。

送信用のチャープ信号発生部１１ａは、地中に向けて送信する送信信号Ｓ１として用いるチャープ信号を発生させ、発生させたチャープ信号を送信部２０へ送る。チャープ信号は、例えば５０ＭＨｚ～８００ＭＨｚの高周波成分でかつある程度の帯域幅を有して形成されている。これにより、分解能を確保しつつ探索深度を深くできる。また、詳しくは後述するように、本実施形態のような構成とすることで、探査に際して、サイドローブの発生等を抑制できるものとなっている。

相関処理用のチャープ信号発生部１１ｂは、地中の埋設物からの反射波を受信した受信信号を相関処理するための参照信号Ｒ１として用いるチャープ信号を発生させ、相関処理部１５に送る。

信号処理部１０のうち、送信制御部１１は、２つのチャープ信号発生部１１ａ，１１ｂにタイミング制御信号を送出するタイミング制御部である。送信制御部１１からのタイミング制御信号は、チャープ信号発生部１１ａから発生される送信用のチャープ信号（送信信号Ｓ１）に対して、チャープ信号発生部１１ｂから発生される相関処理用のチャープ信号（参照信号Ｒ１）をナノセカンド（ｎｓ）レベルで少しずつずらしながら発生させる。なお、以上により、相関処理部１５において、受信部３０からの受信信号Ｓ２に対して参照信号Ｒ１で相関処理をすることができるようになっている。

上記のほか、図示の例では、チャープ信号発生部１１ｂと相関処理部１５との間に、参照信号Ｒ１を増幅するためのアンプとして、増幅器１２が設けられている。

次に、信号処理部１０のうち、信号の受信後の各処理を担う部分についてより具体的に説明する。

信号処理部１０のうち、相関処理部１５は、例えば、相関器１５ａと、畳み込み処理部１５ｂとを備え、受信信号Ｓ２と参照信号Ｒ１との間での相関処理をする。すなわち、相関器１５ａにおいて、受信部３０からの受信信号Ｓ２を入力するととともに、チャープ信号発生部１１ｂからの参照信号Ｒ１を入力し、入力された情報に関して畳み込み処理部１５ｂにおいて畳み込みの処理が適宜なされることで相関処理され、相関信号を生成する。ここでは、相関処理部１５において、各相関処理に応じた波形（例えば図４上段参照）の相関信号が生成されるものとする。

上記のほか、図示の例では、相関処理部１５の出力側に、生成された相関信号を増幅するためのアンプとして、増幅器１６が設けられている。

また、Ａ／Ｄ変換器１７は、相関処理部１５から出力されるアナログの相関信号を入力してＡ／Ｄ変換して補償用フィルター１８へ送る。

補償用フィルター１８は、受信部３０で受信した受信信号Ｓ２を補償するためのフィルター処理を行うもの（すなわちフィルター処理部）であり、特に、補償用フィルター１８は、送信部２０側から受信部３０側への基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性に基づき作成されることで、１つ１つの地中レーダー装置１００ごとに固有の特性、すなわち回路特性による歪みを反映したものとなっている。回路特性が歪みのある理想的でないものの場合、サイドローブは理論値よりも大きく悪化する。これに対して、本実施形態では、上記のような特徴を有する補償用フィルター１８を予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部３０で受信した実際の受信信号Ｓ２に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。なお、補償用フィルター１８についての作成方法すなわち実装方法についての詳しい一例は、図６を参照して後述する。

なお、送信部２０のうち、増幅器２１は、送信用のチャープ信号発生部１１ａで発生させたチャープ信号を増幅するためのアンプであり、送信アンテナ２２は、増幅器２１で増幅されたチャープ信号を、送信信号Ｓ１として装置外部に向けて送信する。

また、受信部３０のうち、受信アンテナ３１は、外部からの各種信号を受信する。これにより、送信部２０から外部へ向けて発信された送信信号Ｓ１の反射成分としてのチャープ信号も、受信信号Ｓ２の一部として取得されることで、地中レーダー装置１００における埋設物の検出のための信号処理が可能となる。なお、増幅器３２は、受信アンテナ３１から取得された受信信号Ｓ２を増幅するためのアンプである。増幅器３２を経た受信信号Ｓ２は、相関処理部１５に送られる。

上記のような信号処理部１０での相関処理等の結果、例えば図２（Ｂ）のようないわゆるＡスコープ波形を取得することになる。ここで、既述のように、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に対応している。これについて具体的に説明すると、例えば図２（Ｂ）のパターンに示される波形のうち、反射部分Ｐ１は、図２（Ａ）の地表ＳＴでの反射に対応する成分の波形であり、複数の反射部分Ｐ２は、地中ＳＯに埋設された複数の探査対象物ＯＢでの反射に対応する成分の波形である。反射部分Ｐ１，Ｐ２のようなものが、信号処理部１０での相関処理等により波形として抽出される。地中レーダー装置１００は、送信信号に対して所定のタイミングで、反射部分Ｐ１，Ｐ２といった反射成分を受け取り、地表ＳＴでの反射成分である反射部分Ｐ１を取り除きつつ、反射部分Ｐ２を受信するまでの時間の経過を測定することで、目的とする探査対象物（埋設物）ＯＢまでの距離すなわち探査対象物ＯＢの深度を把握する。したがって、図２（Ｂ）に示されるような波形の抽出において、ノイズ等を取り除き、できるだけ理想的な状態で応答波に関するデータを抽出することが望まれる。

図３（Ａ）～３（Ｄ）は、地中レーダー装置１００での探査において、図２（Ｂ）に示すようなＡスコープ波形を取得していきつつ、これらを可視化した画像表示の一例について概念的に説明するための図である。まず、図３（Ａ）は、地中ＯＳに埋設された探査対象物ＯＢがある様子の一例を示す概念図である。すなわち、ここでは、図２（Ａ）に示したものと同様の一例として、地表ＳＴからある程度の深度のところに球状（あるいは筒状）の探査対象物ＯＢが埋まっているものとする。この場合において、地中レーダー装置１００での探査の結果が、仮に、理想的なものとなる場合には、図３（Ｂ）及び３（Ｃ）に示すようなものとなる。すなわち、図３（Ｂ）に示す球状（あるいは筒状）の探査対象物ＯＢに対応してこれに沿ったカーブ状の部分画像ＧＤｉが検出される。つまり、検査結果の画像としては、図３（Ｃ）のように部分画像ＧＤｉのみが検出されるものとなり、この結果から、図３（Ｂ）あるいは図３（Ａ）に示すような位置に探査対象物ＯＢが埋まっていることを把握できる。しかしながら、実際には、各種不要成分もあわせて検出されるため、例えば図３（Ｄ）に示すように、検出すべきカーブ状の部分画像ＧＤｉの他にも、線状あるいは層状の部分画像ＮＺｉも併せて検出されることになる。また、部分画像ＧＤｉについてもシャープな図形とならず、ぼやけた鮮明度の低いものとなる可能性もある。なお、上記のような画像表示を、表示部４０において行うことが可能である。

ここで、一般に、本願の場合と同様、地中に向けて電波を発信し反射成分を受信することで探査を行う地中レーダー装置の場合、まず、地中表面における反射成分が存在し、且つ、これが大きな成分として捉えられる（図２（Ｂ）の反射部分Ｐ１）。この場合において、地中表面における反射成分に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分（ノイズ）が併せて検出されてしまうと、地表近くにある探査対象物たる埋設物についての反射成分が、これらの不要成分と混在した状態となってしまう。特に、地表近くにある探査対象物についての反射信号が振幅の弱いものであると、不要成分によって埋もれてしまう可能性がある。また、例えば複数の埋設物が近接している場合にも、各成分に含まれる不要成分が併せて検出されてしまうことで、抽出すべき成分の適切な分離が妨げられる可能性がある。このような場合、図３（Ｄ）に例示したような画像しか得られなくなる可能性がある。

上記のような不要成分であるサイドローブやリンギングの発生要因の１つとして、地中レーダー装置１００を構成するために装置内に設けた増幅器（すなわちアンプ）や信号発生器、あるいは相関器等の各部において、固有の特性や、個体差での性能のバラツキ等の回路特性による歪みがあることが考えられる。すなわち、各箇所において、理論上の値（すなわち理想値）と実際に取得される値との間に、差異がある。さらに、受信信号と、参照信号とでは、その経路が異なるため、経路によって上記のような差異の発生具合も異なる。このため、理想的な状態での相関処理が行えるとは限らなくなる。

以上に対して、本実施形態の地中レーダー装置１００では、上記のような理想と現実との間でのギャップを加味して、受信した信号を事後的に補償するフィルター処理を補償用フィルター１８において行うことで、信号の送受信に際して生じる不要成分を、簡易かつ迅速に低減可能としている。

図４は、現実の場合と理論上の場合とでの信号波形についての一例の様子を概念的に説明するための図である。図中、枠で囲ったものののうち、上段（あるいは上欄）は、現実に抽出される相関信号波形ＷＲについて一例を示すものである。なお、相関信号波形ＷＲは、横軸を時間ｔ、縦軸を強度（振幅）ｖｒ（ｔ）とした値となっており、図２（Ｂ）に示すＡスコープ波形は、各反射成分に対応する相関信号波形の集合体である。本実施形態では、Ａスコープ波形として得られた情報について、フーリエ変換等を施すことで不要成分を除去し、各相関信号波形ＷＲに相当するものに関して良好な状態で分離抽出を行うことを目的とする。ただし、以下では、説明を簡易にするため、相関信号波形ＷＲを１つの単位として取り出したものに対する処理として説明する。

上記のような現実に取得されるものの場合、抽出された相関信号波形ＷＲは、不要成分を含んでサイドローブやリンギングを含んだものとなっている。この波形について既存のフーリエ変換の手法を用いることで、例えば、図示においてグラフＦＲとして示すように、横軸を周波数ｆ、縦軸を強度（振幅）｜Ｖｒ（ｆ）｜とした値が得られる。すなわち、相関信号について時間領域に関するものから、周波数領域による振幅・位相情報に変換したものが得られる。さらに、これに関して位相情報から群遅延を求めると、図示においてグラフＧＲとして示すように、横軸を周波数ｆ、縦軸を群遅延ＧＤ（Ｖｒ（ｆ））とした値が得られることになる。この場合、一般的に群遅延は一定にならない。

一方、図中、枠で囲ったもののうち、下段（あるいは下欄）は、理論上すなわち理想上の相関信号波形（以下、理論上の理想相関信号波形とも言う）ＷＩについて一例を示すものである。理想上の相関信号波形ＷＩは、地中レーダー装置１００を構成する各部が理想的に動作した場合の波形である。つまり、理想上の相関信号波形は、地中レーダー装置１００の設計に従って算定されるものであり、用いる発信信号（ここではチャープ信号）の特性や、採用するアンプ等の各部の規格・仕様等の各種設計値が定まれば、それらの設計上の数値に基づく計算のみで導き出せる波形である。理想上の相関信号波形ＷＩについて、典型的には、図示に例示するように、サイドローブやリンギングを含まずメインローブのみとすることができる。なお、理想上の相関信号波形ＷＩは、横軸を時間ｔ、縦軸を強度（振幅）ｖｉ（ｔ）とした値となっている。また、この場合、理想上の相関信号波形ＷＩのフーリエ変換については、図示においてグラフＦＩとして示すように、横軸を周波数ｆ、縦軸を強度（振幅）Ｖｉ（ｆ）とした値が得られることになる。さらに、これに関して位相情報から群遅延を求めると、図示においてグラフＧＩとして示すように、横軸を周波数ｆ、縦軸を群遅延ＧＤ（Ｖｉ（ｆ））とした値が得られることになる。この場合、端的に言えば、グラフＧＩに示される群遅延が一定となっている。すなわち、以上のような理想的なグラフＦＩやグラフＧＩの状態では、どんな周波数においても位相が歪まないものとなっている。これを地中レーダー装置１００での探査に置き換えると、周波数が異なる全ての信号について、一の埋設物に対して発信されて戻ってくるまでの時間が同じとなる。

しかしながら、図中上段に例示したように、現実には、上記のような理想的なものとはならず、グラフＦＲやグラフＧＲに示されるように、周波数によって位相に遅れ等が生じる。例えば、比較的低い周波数側については理想的な状態と大きな差異が無いものの、高い周波数側では、増幅器（アンプ）を構成するコンデンサの特性等が影響して遅れが生じる、といった事態が生じることが一例として考えられる。

以上を踏まえて、本実施形態では、上記のような理想と現実との間でのギャップを事後的に埋めるすなわち現実のデータを理想上のデータに近づけるように個々の装置において発生する特性に応じた調整を行うための補償機能を有する補償用フィルター１８を設けている。

図５は、補償用フィルター１８での処理内容について説明するためのブロック図である。図５に概念的に例示するように、補償用フィルター１８は、相関処理部１５から出力された相関信号についてフーリエ変換処理を施すフーリエ変換処理部１８ａと、フーリエ変換処理部１８ａでのフーリエ変換処理後の信号に対して、補償用フィルター１８に予め格納されたフィルター係数ＦＣを掛け合わせる演算処理部１８ｂと、演算処理部１８ｂで演算処理された信号について逆フーリエ変換処理を施す逆フーリエ変換処理部１８ｃとを備える。

なお、ここでの一例では、実際の処理対象としての相関信号は、離散的なものすなわち数値化されたものとなっている。すなわち、上記態様でのフーリエ変換は、数値処理的に行う高速フーリエ変換によるものであり、演算処理部１８ｂでの演算やその際に用いるフィルター係数ＦＣも数値化されたものである。このため、既述のように、例えば補償用フィルター１８の前段にはＡ／Ｄ変換器１７が設けられている。

なお、フィルター係数ＦＣは、通常のバンドパスフィルタ―のように、一定範囲の周波数成分について除去する、というような単純な構成になるとは限らず、個々の地中レーダー装置の特性に応じて、或る周波数帯域の成分については低減する一方、他の周波数帯域の成分については増幅させる、といった複雑な構成となる場合もある。フィルター係数ＦＣでの調整により、地中レーダー装置１００を構成する増幅器等に起因するサイドローブやリンギングの成分が相殺され、良好な状態で信号抽出ができる。つまり、適用するフィルター係数ＦＣについては、個々の地中レーダー装置１００に固有の特性に応じたものとなっており、適切な補償がなされる。

以下、上記のような構成の補償用フィルター１８での動作について簡単にまとめる。まず、現実に受信した受信信号についてのＡ／Ｄ変換器１７から相関信号が入力されると、これをフーリエ変換処理部１８ａにおいてフーリエ変換（高速フーリエ変換）する。次に、演算処理部１８ｂにおいて、フィルター係数ＦＣをかけ合わせる演算処理がなされ、さらに、逆フーリエ変換処理部１８ｃにおいて逆フーリエ変換（高速逆フーリエ変換）して、時間領域についての波形に相関信号が戻される。以上により、補償用フィルター１８から出力される相関信号波形は、地中レーダー装置１００の内部構成に起因する不要成分が低減された良好なものとなる。つまり、探査により得られた探査Ａスコープ波形から回路特性による歪みが除去され、理想的なサイドローブ特性を持つ波形で構成された探査結果としてのＡスコープデータを得ることができる。

以下、図６を参照して、上記のようなフィルター処理を可能とするための補償用フィルターを有する地中レーダー装置の製造方法の一例について説明する。

図６は、図１に対応する図であり、図１に示す地中レーダー装置１００を製造する過程の一段階として、特に、補償用フィルター１８の作成（フィルター係数ＦＣの算出）の様子について示すものである。ここでは、図１の場合（完成品）に比べて、送信アンテナ２２及び受信アンテナ３１の代わりに、これらに相当する箇所、すなわち送信部２０の端部Ｔａと受信部３０の端部Ｔｂを接続するように、特性が既知である同軸ケーブルＣＣを設けている。さらに、補償用フィルター１８となるべき個所（図１参照）にフィルター作成処理部ＦＰを設けている。なお、フィルター作成処理部ＦＰは、理論上の理想相関信号波形に関するデータを有する入力部（理想相関信号波形の入力部）ＩＮに接続されている。また、

表示部４０は、フィルター作成処理部ＦＰが補償用フィルター１８となった後、適宜取り付けられる。

図６に示す状態の場合、送信側の増幅器２１を経た送信信号Ｓ１は、外部に送信されず、同軸ケーブルＣＣを経由して受信側の増幅器３２へ向かい、以後、受信信号Ｓ２として取り扱われることになる。ここでは、このような経路を辿る信号を、基準信号ＳＳとする。また、基準信号ＳＳが通る経路（あるいは基準信号ＳＳに関与する成分が通る経路）、すなわち、送信用のチャープ信号発生部１１ａで発生した基準信号ＳＳが、増幅器２１、同軸ケーブルＣＣ、増幅器３２を経て、相関処理部１５においてチャープ信号発生部１１ｂで発生させた参照信号Ｒ１と相関処理され、さらに増幅器１６及びＡ／Ｄ変換器１７を経る経路を、基準伝搬経路ＲＰとする。この場合、基準伝搬経路ＲＰは、地中レーダー装置１００を構成する要素と同軸ケーブルＣＣのみを伝搬する、すなわち地表や埋設物等の特性が未知である要素を経路中に含まない既知の伝搬経路である。したがって、基準伝搬経路ＲＰを経て生じる不要成分は、地中レーダー装置１００の内部構成のみに起因するものである。言い換えると、基準伝搬経路ＲＰを経た基準信号ＳＳは、地中レーダー装置１００の内部構成に基づく理論上の理想信号からの乖離具合を示す信号となっている。したがって、基準伝搬経路ＲＰを経た基準信号ＳＳをフィルター作成処理部ＦＰにおいて計測し、さらに、フィルター作成処理部ＦＰにおいて、基準伝搬経路ＲＰを経た基準信号ＳＳの信号特性と理論上の理想信号特性とを比較して、その比較結果に基づいて補償用フィルター１８を作成するすなわちフィルター係数ＦＣとなるべき各数値データを算出することで、上述したような不要成分を除去可能とするフィルターとすることができる。

基準信号ＳＳの信号特性と理論上の理想信号特性との比較については、典型的には、理論上の理想信号特性を示す理想波形のフーリエ変換と、基準信号についての基準波形のフーリエ変換との比に基づいて作成することが考えられる。つまり、図４の下段においてグラフＧＩで例示するような理想波形のフーリエ変換に関する値Ｖｉ（ｆ）と、基準信号ＳＳについての信号波形のフーリエ変換に関する値Ｖｒ（ｆ）とについての比、
ΔＶ（ｆ）＝Ｖｉ（ｆ）／Ｖｒ（ｆ）…（１）
で示されるような値からフィルター係数ＦＣを定めることが考えらえる。すなわち、上式（１）を採用することで、地中レーダー装置１００の受信部３０において受信した受信信号Ｓ２について、理論上の理想信号からの乖離を相殺するようなフィルターとなる補償用フィルター１８を作成できる。

以下、図７のフローチャートを参照して、上述した地中レーダー装置１００の製造工程における一連の処理について説明する。まず、前提として、送受信間において基準伝搬経路ＲＰを構成するように各部を接続する。すなわち、送信アンテナ２２及び受信アンテナ３１となるべき箇所すなわち端部Ｔａ，Ｔｂに同軸ケーブルＣＣを設ける（ステップＳ１０１）。この上で、信号処理部１０は、基準信号ＳＳを発生させ、その受信信号波形を、相関波形（相関信号波形）の状態でフィルター作成処理部ＦＰにおいて記録する（ステップＳ１０２）。次に、信号処理部１０は、フィルター作成処理部ＦＰにおいて、記録した受信信号波形（相関信号波形）をフーリエ変換するとともに（ステップＳ１０３）、理想相関信号波形の入力部ＩＮからの理論上の理想相関信号波形に関するデータを読み出す（ステップＳ１０４）。ここでは、理想相関信号波形をフーリエ変換した状態で抽出するものとする。次に、信号処理部１０は、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４で取得した各相関信号波形のフーリエ変換を比較し、両信号における振幅及び位相についての差分を算出し（ステップＳ１０５）、その差分の情報すなわち上式（１）に相当する差分情報をフィルター係数に変換する（ステップＳ１０６）。つまり、補償フィルター係数ＦＣを算出する。最後に、補償フィルター係数ＦＣをフィルター作成処理部ＦＰに記録する（ステップＳ１０７）ことで、以後、フィルター作成処理部ＦＰが、補償用フィルター１８として機能する。

以上のように、本実施形態に係る地中レーダー装置１００あるいはその製造方法では、送信部２０側から受信部３０側への既知の経路である基準伝搬経路ＲＰを経た基準信号ＳＳの信号特性に基づいて補償用フィルター１８を作成することにより、各部が組付けられた装置に固有の特性を反映したものにできる。このような特徴を有する補償用フィルター１８を予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部３０で受信した実際の受信信号Ｓ２に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、この場合、上記のような不要成分の除去あるいは補償の処理を、補償用フィルター１８により、受信部３０での受信信号Ｓ２の取得後に行っている、すなわち事後的な処理として行っている。したがって、地中レーダー装置１００の各部について高性能化を図ったり、高精度な調整を行ったりするといったことや、地中レーダー装置１００の各部について製造上の制限を設けるといったことを、必ずしも要しない。このため、地中レーダー装置１００を簡易な構成とすることが可能になる。また、ある程度の帯域幅を有する信号を用いたチャープ方式の地中レーダー装置では原理上、サイドローブの発生が避けがたいが、本実施形態の場合、サイドローブの発生等を十分に抑制できる。

なお、上記は、一例であり、種々の変更態様が考えられる。例えば、上記では、フーリエ変換したものに基づいて周波数領域についてのフィルター係数を定めるようにしているが、群遅延に基づいてフィルター係数を定めることも考えられる。すなわち、周波数に関して群遅延が一定となるようなフィルター係数を作成することで、上記と同様の機能を有する地中レーダー装置が製作可能である。

また、フィルター係数の算出についても、式（１）において、基準信号ＳＳについての信号波形のフーリエ変換についての値Ｖｒ（ｆ）を分母とする比率により定めているが、これに限らず、フーリエ変換したものについての種々の比率や差（差分）等の比較に基づいて、フィルター係数を定めることが考えられる。

〔第２実施形態〕
以下、図８及び図９を参照して、第２実施形態に係る地中レーダー装置について一例を説明する。

第１実施形態に係る地中レーダー装置１００では、製造段階において事前に補償用フィルター１８を作成するものとしていた。これに対し、図８に例示する本実施形態に係る地中レーダー装置２００は、探査動作の都度、補償用フィルター１８の作成が可能となっている点において、第１実施形態の場合と異なっている。

以下、図８を参照して、本実施形態に係る地中レーダー装置２００の一例について具体的に説明する。なお、本実施形態に係る地中レーダー装置２００は、第１実施形態に係る地中レーダー装置１００の変形例であり、図８は、図１あるいは図６に対応する図である。したがって、同一の符号を付しているものについて、図１等の場合と同様の機能のものは、詳しい説明を省略する。

図８に示すように、地中レーダー装置２００は、信号処理部２１０と、送信部２２０と、受信部２３０と、表示部４０と、同軸ケーブルＣＣとを備える。

信号処理部２１０は、図１の信号処理部１０と同様に、送信制御部１１、送信用のチャープ信号発生部１１ａ、相関処理用のチャープ信号発生部１１ｂ、増幅器１２、相関処理部１５、増幅器１６、Ａ／Ｄ変換器１７及び補償用フィルター１８を備える。

信号処理部２１０は、上記に加え、フィルター作成処理部ＦＰと、理論上の理想相関信号波形に関するデータを有する入力部（理想相関信号波形の入力部）ＩＮとを備える。フィルター作成処理部ＦＰは、理想相関信号波形の入力部ＩＮに接続されている。また、信号処理部２１０は、モード切替え部２５０を備える。モード切替え部２５０は、補償用フィルターを作成するフィルター作成モードと、通常の送受信動作を行う通常動作モードとを切り替えるための機構である。信号処理部２１０において、フィルター作成処理部ＦＰと補償用フィルター１８とは、Ａ／Ｄ変換器１７の後段に並列して配置されており、モード切替え部２５０は、Ａ／Ｄ変換器１７の接続先を適宜切り替える。

送信部２２０は、図１の送信部２０と同様に、増幅器２１及び送信アンテナ２２を備える。さらに、送信部２２０は、これらに加え、増幅器２１から送信アンテナ２２への接続と、増幅器２１から同軸ケーブルＣＣへの接続とを択一的に切り換え可能とする第１スイッチ部ＳＷ１を有する。

受信部２３０は、図１の受信部３０と同様に、受信アンテナ３１及び増幅器３２を備える。さらに、受信部２３０は、これらに加え、受信アンテナ３１から増幅器３２への接続と、同軸ケーブルＣＣから増幅器３２への接続とを択一的に切り換え可能とする第２スイッチ部ＳＷ２を有する。

第１スイッチ部ＳＷ１及び第２スイッチ部ＳＷ２は、モード切替え部２５０にそれぞれ接続されており、モード切替え部２５０は、第１スイッチ部ＳＷ１及び第２スイッチ部ＳＷ２を適宜切り替える。

以上のような構成において、モード切替え部２５０は、フィルター作成モードにおいては、Ａ／Ｄ変換器１７をフィルター作成処理部ＦＰに接続するとともに、第１及び第２スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ２をともに同軸ケーブルＣＣ側に接続する。一方、モード切替え部２５０は、通常動作モードにおいては、Ａ／Ｄ変換器１７を補償用フィルター１８に接続するとともに、第１スイッチ部ＳＷ１を送信アンテナ２２に接続し、第２スイッチ部ＳＷ２を受信アンテナ３１に接続する。以上により、フィルター作成モードにおいては、図６に示した状態と同等の態様とし、通常動作モードにおいては、図１に示した状態と同等の態様としている。

以下、図９のフローチャートを参照して、上述した地中レーダー装置２００における一連の処理について説明する。まず、信号処理部２１０は、フィルター作成モードとすべく、モード切替え部２５０を動作させて、Ａ／Ｄ変換器１７をフィルター作成処理部ＦＰに接続した上で、送受信間において基準伝搬経路ＲＰを構成するように各部を接続する。すなわち、モード切替え部２５０において、第１及び第２スイッチ部ＳＷ１，ＳＷ２をともに同軸ケーブルＣＣ側に接続することで、基準伝搬経路ＲＰを構成する（ステップＳ２０１）。次に、信号処理部２１０は、基準信号ＳＳを発生させ、その受信信号波形を、相関波形（相関信号波形）の状態でフィルター作成処理部ＦＰにおいて記録する（ステップＳ２０２）。次に、信号処理部２１０は、フィルター作成処理部ＦＰにおいて、記録した受信信号波形（相関信号波形）をフーリエ変換するとともに（ステップＳ２０３）、理想相関信号波形の入力部ＩＮからの理論上の理想相関信号波形に関するデータを読み出す（ステップＳ２０４）。次に、信号処理部２１０は、ステップＳ２０３及びステップＳ２０４で取得した各相関信号波形のフーリエ変換を比較し、両信号における振幅及び位相についての差分を算出し（ステップＳ２０５）、その差分の情報すなわち式（１）に相当する差分情報をフィルター係数に変換する（ステップＳ２０６）。つまり、補償フィルター係数を算出する。次に、信号処理部２１０は、フィルター作成処理部ＦＰにおいて算出された補償フィルター係数を補償用フィルター１８に記録する（ステップＳ２０７）。以上により、補償用フィルター１８が、所望の補償を可能とするフィルターとして機能するようになる。つまり、通常の送受信動作を行う通常動作モードへの切替えが可能となる。したがって、ステップＳ２０７での記録を完了すると、信号処理部２１０は、通常動作モーとすべく、モード切替え部２５０を動作させて、Ａ／Ｄ変換器１７を補償用フィルター１８に接続した上で、送受信間において、送信部２２０については、増幅器２１から送信アンテナ２２へ接続し、受信部２３０については、受信アンテナ３１から増幅器３２へ接続する切替の動作処理をする（ステップＳ２０８）。ステップＳ２０８での切替え処理が完了すると、信号処理部２１０は、送信信号Ｓ１を発信させて、通常の送受信動作を開始する、すなわち、地中レーダー装置２００による本動作（探査）を行い（ステップＳ２０９）、動作終了の指令があるまで（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、本動作（探査）を続ける。

以上のように、本実施形態に係る地中レーダー装置２００においても、送信部２０側から受信部３０側への既知の経路である基準伝搬経路ＲＰを経た基準信号ＳＳの信号特性に基づいて補償用フィルター１８を予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部３０で受信した実際の受信信号Ｓ２に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、本実施形態の場合、基準伝搬経路ＲＰを構成して基準信号を取得し、取得した基準信号に基づき補償用フィルター１８を作成するフィルター作成モードと、通常の送受信動作を行う通常動作モードとを切り替えるモード切替え部２５０を有することで、必要に応じて、都度、補償用フィルターの作成を行うことができる。したがって、例えば外部環境による変化があり得る、といった場合のように、必要に応じて都度、補償用フィルターを作成した上で、通常の送受信を行うことが可能になる、すなわち受信部で受信した実際の受信信号の補償を行って迅速かつ的確な探査ができる。

〔第３実施形態〕
以下、図１０～１２を参照して、第３実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法について一例を説明する。

第１実施形態に係る地中レーダー装置１００では、補償用フィルター１８の作成に際して、アンテナ２２,３１に相当する箇所に特性が既知である同軸ケーブルＣＣを設けて、送信信号Ｓ１を外部に送信させないことで、基準信号ＳＳとしていた。これに対し、図１０に例示する本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法は、アンテナ２２,３１での送受信を行う状態で、補償用フィルターの作成をする点において、第１実施形態の場合と異なっている。すなわち、本実施形態では、アンテナ２２から一旦外部に送信され、アンテナ３１へ戻ってくる経路を基準伝搬経路ＲＰとしている。

以下、図１０を参照して、本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法の一例について具体的に説明する。本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法は、第１実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法の変形例であり、図１０は、図６に対応する図である。したがって、同一の符号を付しているものについて、図１等の場合と同様の機能のものは、詳しい説明を省略する。また、本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法によって製作される地中レーダー装置は、製造過程における補償用フィルター内のデータ（データの取り方）を除いて、図１に示す地中レーダー装置１００と同様の構成となるので、図示及び説明を省略する。

まず、図１０に示すように、本実施形態においても、図６の場合と同様に、フィルター作成処理部ＦＰにおいて計測を行うことで、補償用フィルターを作成する。ただし、フィルター作成処理部ＦＰにおいて、基準信号の適正判定を行うための基準信号適正判定部ＪＤを設けている点が異なっている。さらに、本実施形態では、図６の場合と異なり、送信アンテナ２２及び受信アンテナ３１を設けた状態で、送信アンテナ２２からの送信信号Ｓ１の発信先、すなわち実動作における地中側に、所定距離だけ離間させた特性が既知である理想的な反射をする壁ＷＬを設けている点が異なっている。本実施形態では、壁ＷＬで反射された成分のみを、受信アンテナ３１において受信し、基準信号ＳＳとして取り扱うことで、フィルター作成処理部ＦＰにおいて、補償用フィルターの作成がなされる。特に、本実施形態では、フィルター作成処理部ＦＰにおいて、基準信号適正判定部ＪＤにより基準信号ＳＳについての適正判定がなされている。これにより、壁ＷＬで反射された成分以外の成分が含まれると判断される場合には、補償用フィルターの作成処理を行わず、再度基準信号ＳＳを受信する環境を変更するようにして、確実な補償用フィルターの作成がなされるようにしている。

第１実施形態のように、外部に送信させずに基準信号ＳＳを送信する場合と異なり、本実施形態の場合、受信アンテナ３１での受信において、意図しない成分が、基準信号ＳＳに含まれてしまう可能性がある。これに対して、本実施形態では、上述のように、基準信号適正判定部ＪＤにより基準信号ＳＳについての適正判定を行うことで、かかる事態を回避している。

図１１（Ａ）～１１（Ｄ）は、本実施系での地中レーダー装置の製造工程における受信信号波形の適性判断についての一例を概念的に説明するための図である。以下、図１１（Ａ）～１１（Ｄ）を参照して、基準信号適正判定部ＪＤにおける判定方法についての具体的一例を説明する。ここでは、基準信号ＳＳについての基準波形である相関信号波形に関してサイドローブ減衰包絡線に基づいて適正判定を行っている。

まず、図１１（Ａ）に示すように、送信部２０の送信アンテナ２２から発信された送信信号Ｓ１について、壁ＷＬが理想的なものであり、壁ＷＬで反射された成分のみが基準信号ＳＳとして受信アンテナ３１において受信されると、相関処理の結果、例えば図１１（Ｂ）に示すような相関信号波形ＣＷが取得されるはずである。この場合、受信部３０は、壁ＷＬでの一回の反射成分のみについて信号を受け取ることになるので、図１１（Ｂ）に示すように、相関信号波形ＣＷに関して、メインローブが最も強い強度を示すとともにサイドローブがメインローブから離れるにしたがって徐々に小さなピークを有するものとなる。相関信号波形ＣＷにおける端的な特徴としては、図中破線で示すように、１つのメインローブを最も高い強度としてサイドローブに沿って減衰するサイドローブ減衰包絡線ＡＥが描けることになる。

一方、図１１（Ａ）及び１１（Ｂ）に示した場合と異なり、壁ＷＬで反射された成分のみならず、他の成分が基準信号ＳＳに含まれる場合、その影響が相関信号波形にも表れると考えられる。例えば図１１（Ａ）に対応する図１１（Ｃ）に典型的一例を示すように、もしも、壁ＷＬの奥側に意図しない物体ＵＯが存在するならば、その場合には、壁ＷＬでの反射成分とは別に、物体ＵＯの存在に起因する反射成分も検出されることになるはずである。具体的には、図１１（Ｄ）に一例を示すように、相関信号波形ＣＷに関して、壁ＷＬでの反射成分に関するメインローブの他に、別のメインローブと考えられる強い強度を示す箇所が存在し、単純な減衰とはならないものになると考えらえる。この場合、図１１（Ｂ）に示す場合と異なり、１つのメインローブを最も高い強度としてサイドローブに沿って減衰していくサイドローブ減衰包絡線ＡＥを超えてしまう箇所ＸＸが存在することになる。したがって、基準信号適正判定部ＪＤとして、上記のようなサイドローブ減衰包絡線ＡＥを描くためのアルゴリズムを適宜用意することで、基準信号ＳＳが適正なものであるか否かを判断できる。

以下、図１２のフローチャートを参照して、上述した地中レーダー装置の製造工程における一連の処理について説明する。まず、前提として、送受信間において基準伝搬経路ＲＰを構成するように各部を接続する。すなわち、送信アンテナ２２及び受信アンテナ３１の先に、壁ＷＬがある状態とすることで、理想反射環境とする（ステップＳ３０１）。この上で、信号処理部１０は、基準信号ＳＳとなるべき送信信号Ｓ１を発生させ、その受信信号波形を、相関波形（相関信号波形）の状態でフィルター作成処理部ＦＰにおいて記録する（ステップＳ３０２）。次に、信号処理部１０は、フィルター作成処理部ＦＰの基準信号適正判定部ＪＤにおいて、記録した相関信号波形が適切なものであるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３において、適切でないと判定された場合には（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、再度ステップＳ３０１からの動作を繰り返す。すなわち、壁ＷＬの設定をし直した後、相関信号波形を記録し直す。一方、ステップＳ３０３において、適切であると判定された場合には（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、記録した受信信号波形（相関信号波形）をフーリエ変換するとともに（ステップＳ３０４）、理想相関信号波形の入力部ＩＮからの理論上の理想相関信号波形に関するデータを読み出す（ステップＳ３０５）。次に、信号処理部１０は、ステップＳ３０４及びステップＳ３０５で取得した各相関信号波形のフーリエ変換を比較し、両信号における振幅及び位相についての差分を算出し（ステップＳ３０６）、その差分の情報すなわち式（１）に相当する差分情報をフィルター係数に変換する（ステップＳ３０７）。つまり、補償フィルター係数を算出する。最後に、補償フィルター係数をフィルター作成処理部ＦＰに記録する（ステップＳ３０８）ことで、以後、フィルター作成処理部ＦＰが、補償用フィルターとして機能する。

以上のように、本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法においても、送信部２０側から受信部３０側への既知の経路である基準伝搬経路ＲＰを経た基準信号ＳＳの信号特性に基づいて補償用フィルターを予め作成しておき、これを探査のための実動作において用いることで、受信部３０で受信した実際の受信信号Ｓ２に含まれるサイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、本実施形態の場合、補償用フィルターの作成において、基準信号適正判定部ＪＤにより、基準信号についての基準波形である相関信号波形に関してサイドローブ減衰包絡線に基づく適正判定がなされていることで、装置に固有の特性以外の他の要因の有無、すなわち外部からの意図しない成分が基準信号に含まれているか否かを確認できる。また、この場合、送信部２０の送信アンテナ２２及び受信部３０の受信アンテナ３１を取り付けた状態で補償用フィルターの作成が可能であるので、例えば送信アンテナ２２や受信アンテナ３１に起因する不要成分の除去や低減が必要な場合に対処が可能となる。

なお、詳細な説明を省略するが、上記において、さらに第１実施形態等において適用した同軸ケーブルによる補償用フィルターの作成を併用する態様としてもよい。

〔第４実施形態〕
以下、図１３～１５を参照して、第４実施形態に係る地中レーダー装置について一例を説明する。

第１実施形態に係る地中レーダー装置１００では、１つの補償用フィルターを搭載していた。これに対し、図１３に例示する本実施形態に係る地中レーダー装置４００は、補償用フィルター４１８において、複数（例示では２つ）の補償用フィルターを搭載し、フィルターの選択が可能となっている点において、第１実施形態の場合と異なっている。

以下、図１３を参照して、本実施形態に係る地中レーダー装置４００の一例について具体的に説明する。なお、本実施形態に係る地中レーダー装置４００は、第１実施形態に係る地中レーダー装置４００の変形例であり、図１３は、図１に対応する図である。したがって、同一の符号を付しているものについて、図１の場合と同様の機能のものは、詳しい説明を省略する。

図１３に示すように、地中レーダー装置４００は、信号処理部４１０と、送信部２０と、受信部３０と、表示部４０とを備える。

信号処理部４１０は、図１の信号処理部１０と同様に、送信制御部１１、送信用のチャープ信号発生部１１ａ、相関処理用のチャープ信号発生部１１ｂ、増幅器１２、相関処理部１５、増幅器１６及びＡ／Ｄ変換器１７に加え、２つのフィルターを含む補償用フィルター４１８と、フィルター選択部ＦＳとを備える。

信号処理部４１０のうち、補償用フィルター４１８は、互いに異なるフィルター係数を有する第１フィルター４１８ａと、第２フィルター４１８ｂとを備える。

信号処理部４１０のうち、フィルター選択部ＦＳは、地中レーダー装置４００の利用者（ユーザー）からの外部入力指示に従って、補償用フィルター４１８を構成する２つのフィルター４１８ａ，４１８ｂのうち、一のフィルターを選択するための機構である。

以下、図１４（Ａ）及び１４（Ｂ）を参照して、補償用フィルター４１８を構成する第１フィルター４１８ａと第２フィルター４１８ｂとについての具体的一例を説明する。図１４（Ａ）及び１４（Ｂ）は、複数の理論上の理想信号間での特性の違いについて説明するための図である。

ここで、補償用フィルターの作成に関して、作成上の拠り所となる理論上の理想信号及びその特性については、地中レーダー装置１００の設計に従って定まるが、例えば、測定対象たる探査対象物の埋設状況等によっては、最も適した理想信号より具体的には理想相関信号波形が異なる可能性がある。すなわち、埋設状況に応じて異なる性質の理想相関信号波形を用意することが好ましい場合も考えられる。具体的には、より確実に検出を行うべく図１４（Ａ）に例示するように、サイドローブが無く、メインローブのみを有するような相関信号波形Ｗ１を理想相関信号波形とする場合が考えられる。一方、検出における分解能をより高めたいという場合には、図１４（Ｂ）に例示するように、いくつか小さなサイドローブを有しつつメインローブがより狭い範囲となっている相関信号波形Ｗ２を理想相関信号波形とするのが望ましい場合もある。図１４（Ａ）と図１４（Ｂ）とを比較すると明らかなように、相関信号波形Ｗ２における中央に位置するメインローブの幅（例えば半値幅）が、相関信号波形Ｗ１における中央に位置するメインローブの幅よりも狭くなっている。例えば、複数の探査対象物が近接して埋設されていることが予測されるような場合には、図１４（Ｂ）のような形状の相関信号波形を抽出することで、分解能を高め、複数の探査対象物を区別して検出することが期待できる。本実施形態では、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に代表されるような、複数の理想相関信号波形を予め用意しておき、上記各実施形態で説明した補償用フィルターの作成方法において、現実の相関信号波形を各理想相関信号波形に近づけるようなフィルター係数の算出をそれぞれ行うことで、例えば第１フィルター４１８ａと第２フィルター４１８ｂといった複数のフィルターを補償用フィルター４１８に格納し、フィルター選択部ＦＳにおいて適宜それらのうちの一を選択して適用することで、探査の態様に応じて最適な解析処理を行うようになっている。

以下、図１５のフローチャートを参照して、上述した地中レーダー装置４００におけるフィルターの選択処理について説明する。まず、地中レーダー装置４００の利用者（ユーザー）からの外部入力指示により所望の波形特性の選択をするための選択命令がなされると（ステップＳ４０１）、これに従って、フィルター選択部ＦＳは、第１フィルター４１８ａ及び第２フィルター４１８ｂについてのフィルター係数の情報を読み出して（ステップＳ４０２）、これらのうち、当該選択命令に対応するものを適用する（ステップＳ４０３）。以上のようにして、フィルターの選択処理がなされる。

以上のように、本実施形態に係る地中レーダー装置の製造方法においても、サイドローブやリンギングといった不要成分の除去や低減すなわち信号の補償を、迅速かつ確実に行える。また、本実施形態の場合、補償用フィルター４１８は、複数のフィルター４１８ａ，４１８ｂから一のフィルターを選択可能となっている。この場合、目的に応じて最適なフィルターを準備できる。

〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

まず、上記では、送信部２０からの送信信号Ｓ１は、高周波成分でかつある程度の帯域幅を有するチャープ信号であるものとしているが、帯域幅については、種々の態様が考えられる。また、信号として、チャープ状のものに限らずパルス状のものを利用する態様において、本願発明を適用してもよい。

また、上記では、増幅器について、増幅器１２，１６，２１，３２の４つを配置した構成となっているが、これらの性能等については、目的等に応じて種々異なっていてもよく、また、一部が無い態様や、別の箇所に配置されるといった場合においても、本願発明の適用が可能である。さらに、増幅器以外の構成要素についても、上記の例以外の様々な配置が考えられる。

また、フーリエ変換の手法については、目的等に応じて種々のものを選択できる。また、上記とは別途に、各種フィルター処理を付加してもよい。

１０…信号処理部、１１…送信制御部、１１ａ…チャープ信号発生部、１１ａ，１１ｂ…チャープ信号発生部、１１ｂ…チャープ信号発生部、１２，１６，２１，３２…増幅器、１５…相関処理部、１５ａ…相関器、１５ｂ…処理部、１７…変換器、１８…補償用フィルター、１８ａ…フーリエ変換処理部、１８ｂ…演算処理部、１８ｃ…逆フーリエ変換処理部、２０…送信部、２１…増幅器、２２…送信アンテナ、３０…受信部、３１…受信アンテナ、３２…増幅器、４０…表示部、１００…地中レーダー装置、２００…地中レーダー装置、２１０…信号処理部、２２０…送信部、２３０…受信部、２５０…モード切替え部、４００…地中レーダー装置、４１０…信号処理部、４１８…補償用フィルター、４１８ａ…第１フィルター、４１８ｂ…第２フィルター、ＡＥ…サイドローブ減衰包絡線、ＣＣ…同軸ケーブル、ＣＷ…相関信号波形、ｆ…周波数、ＦＣ…フィルター係数、ＦＣ…補償フィルター係数、ＦＩ，ＦＲ…グラフ、ＦＰ…フィルター作成処理部、ＦＳ…フィルター選択部、ＧＤｉ…部分画像、ＧＩ，ＧＲ…グラフ、ＩＮ…入力部、ＪＤ…基準信号適正判定部、ＮＺｉ…部分画像、ＯＢ…探査対象物、ＯＳ…地中、Ｐ１，Ｐ２…反射部分、Ｒ１…参照信号、ＲＰ…基準伝搬経路、Ｓ１…送信信号、Ｓ２…受信信号、ＳＯ…地中、ＳＳ…基準信号、ＳＴ…地表、ＳＷ１…第１スイッチ部、ＳＷ２…第２スイッチ部、ｔ…時間、Ｔａ，Ｔｂ…端部、ＵＯ…物体、Ｗ１，Ｗ２，ＷＩ，ＷＲ…相関信号波形、ＷＬ…壁、ＸＸ…箇所

Claims (10)

1. 送信部から送信される探査用の送信信号に対応する相関処理用の参照信号と、受信部で受信した受信信号とに基づき埋設物の検出のための信号処理を行う信号処理部を備え、
   前記信号処理部は、前記送信部側から前記受信部側への特性既知の基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性と理論上の理想信号特性とを比較して作成された補償用フィルターにより、前記受信部で受信した実際の受信信号を補償する、地中レーダー装置。
2. 前記補償用フィルターは、前記基準信号の信号特性と理論上の理想信号特性とを比較して前記基準信号の理論上の理想信号からの乖離を相殺するようなフィルター係数を定めることで、作成される、請求項１に記載の地中レーダー装置。
3. 前記補償用フィルターは、理論上の理想信号特性を示す理想波形のフーリエ変換と、前記基準信号についての基準波形のフーリエ変換との比に基づいて作成される、請求項２に記載の地中レーダー装置。
4. 前記補償用フィルターは、前記送信部の端部と前記受信部の端部とを接続して構成された既知の伝搬経路を前記基準伝搬経路として作成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。
5. 前記補償用フィルターの作成において、前記基準信号についての基準波形である相関信号波形に関してサイドローブ減衰包絡線に基づく適正判定がなされている、請求項１～３のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。
6. 前記基準伝搬経路を構成して前記基準信号を取得し、取得した前記基準信号に基づき前記補償用フィルターを作成するフィルター作成モードと、通常の送受信動作を行う通常動作モードとを切り替えるモード切替え部を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。
7. 前記補償用フィルターは、複数のフィルターから一のフィルターを選択可能となっている、請求項１～６のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。
8. 前記信号処理部は、前記補償用フィルターにより、装置各部の特性に基づいて発生するサイドローブ又はリンギングを除去する、請求項１～７のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。
9. 前記送信部からの送信信号は、チャープ信号である、請求項１～８のいずれか一項に記載の地中レーダー装置。
10. 探査用の送信信号を送信する送信部と、受信信号を受信する受信部と、前記受信部で受信した実際の受信信号について補償する補償用フィルターを有して前記受信部で受信した受信信号と送信信号に対応する相関処理用の参照信号とに基づき埋設物の検出のための信号処理を行う信号処理部と、を備える地中レーダー装置の製造方法であって、
    前記送信部側から前記受信部側への特性既知の基準伝搬経路を経た基準信号の信号特性と理論上の理想信号特性とを比較して前記補償用フィルターを作成する、地中レーダー装置の製造方法。

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