JPH01113685A - Object detecting method and apparatus - Google Patents

Object detecting method and apparatus

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JPH01113685A
JPH01113685A JP62272133A JP27213387A JPH01113685A JP H01113685 A JPH01113685 A JP H01113685A JP 62272133 A JP62272133 A JP 62272133A JP 27213387 A JP27213387 A JP 27213387A JP H01113685 A JPH01113685 A JP H01113685A
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observation signal
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裕二 永島
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佳一 須藤
Junichi Masuda
順一 増田
Eiji Nagai
永井 英二
Kishio Arita
紀史雄 有田
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Abstract

PURPOSE:To improve a resolution in the horizontal direction and thereby to detect the existence of an object to be detected, exactly and highly accurately, by a method wherein a synthetic aperture processing wherein an amplitude value on another hyperbola is added is applied to a reflected wave obtained in a hyperbolic form. CONSTITUTION:An electromagnetic wave emitted into the ground from transmission antenna 2 and reflected therefrom is caught by an antenna 6, processed by a sampling device 7 and then delivered to a computing unit 15. It is digitized in the unit 15, divided at each certain time and converted into a frequency region in a frequency analysis element 15a, and a power spectrum is found therefrom. Next, a spectral frequency fp, a direct-current component ratio Rdc and a half-width W are determined, an unnecessary reflected wave is removed, and an observation signal and scanned section data are outputted to a display device 10. The computing unit 15 is equipped with a multi-section processing element 15b and a synthetic aperture processing element 15c. By this constitution, a resolution in the horizontal direction is improved, and the existence of an object to be detected is detected exactly and highly accurately.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は電磁波を送信し、被探知物体からの反射波を
受信して゛、地中埋設物などの不可視物体を探知するこ
とのできる物体の探知方法及び装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Field of Industrial Application) This invention detects invisible objects such as underground objects by transmitting electromagnetic waves and receiving reflected waves from objects to be detected. The present invention relates to a method and device for detecting objects.

(従来の技術) 第1図に従来の電磁波を用いた被探知物体としての地下
埋設物探知のための測定系の概略例を示す。ノ4ルス発
生装置1から送られた電気i4ルスが送信アンテナ2に
送られ、電磁波が地中に放射される。放射された電磁波
は地中と電気定数の異なたシ反射し受信アンテナ6に送
られる。(実際の測定装置にオイては、送受信アンテナ
を1つの器にまとめている。これをアンテナ装置14と
する)つぎに、サンプリング装置7を経た後演算部9に
送られ、その演算結果が表示装置10に表示される・埋
設管路5の真上で受信アンテナ6に入射する観測信号の
例を第2図に示す、第2図では、横軸を時間単位で表現
しているが、埋設深度を測定するためには距離に換算す
る必要がある。従りて、地中電波伝播速度Vを計算する
必要がある。マは次式で与えられる。
(Prior Art) FIG. 1 shows a schematic example of a measurement system for detecting underground objects as objects to be detected using conventional electromagnetic waves. The electric i4 lus sent from the no 4 lus generator 1 is sent to the transmitting antenna 2, and electromagnetic waves are radiated into the ground. The radiated electromagnetic waves are reflected underground and through different electrical constants and are sent to the receiving antenna 6. (In an actual measuring device, the transmitting and receiving antennas are combined into one device. This is referred to as the antenna device 14.) Next, after passing through the sampling device 7, it is sent to the calculation section 9, and the calculation result is displayed. An example of an observation signal displayed on the device 10 and incident on the receiving antenna 6 directly above the buried pipe 5 is shown in FIG. 2. In FIG. 2, the horizontal axis is expressed in units of time; To measure depth, it is necessary to convert it into distance. Therefore, it is necessary to calculate the underground radio wave propagation velocity V. Ma is given by the following formula.

ここで、Cは真空中での電磁波の速度、1.は士の比誘
電率である。(したがって、測定現場での±のe、を測
定する必要がある。−船釣に土の83は4〜20である
。)第2図の横軸は、電磁波の地表−物体間の往復速度
であるため、深度りは次式で与えられる。
Here, C is the speed of electromagnetic waves in vacuum, 1. is the dielectric constant of . (Therefore, it is necessary to measure e of ± at the measurement site. - 83 on the ground for boat fishing is 4 to 20.) The horizontal axis in Figure 2 is the reciprocating speed of electromagnetic waves between the ground surface and the object. Therefore, the depth is given by the following equation.

ここで、Tは電磁波の往復時間である。Here, T is the round trip time of electromagnetic waves.

実際の測定に際しては送信アンテナ2、及び受信アンテ
ナ6を収容したアンテナ装置14を第1図に示される矢
印105の方向に走査させ、アンテナの移動距離が2備
となる毎に観測信号を演算部9に記憶させる。走査が完
了した後、演算部9において(2)弐によシ深度に換算
し九後、第3図に示すように横軸を走査距離、縦軸を深
度にとシ、観測信号をその収集順ごとに並べてゆき、さ
らに、その振幅の大きさによシ段階的に区別しく通常は
色別)地中断面像を形成する。第3図は第1図の表示装
置10で表示される地中断面図の一例である・横軸は距
離、縦軸は深度(探知対象域の士の1電車は測定の結果
16であ・たためA−を率は16として計算)であシ、
第2図の観測信号は第3図のA−A間に相当する。第3
図の地中断面図では、各観測信号の内、振幅が30 m
V以上である時間位置を斜線で、それ以下の時間位置を
白で表している。つt、6.30 mVが観測信号の最
小識別振幅1 minとなる。
In actual measurements, the antenna device 14 housing the transmitting antenna 2 and the receiving antenna 6 is scanned in the direction of the arrow 105 shown in FIG. 9 to memorize it. After the scanning is completed, the arithmetic unit 9 converts (2) the depth into the depth, and then, as shown in Figure 3, the horizontal axis is the scanning distance and the vertical axis is the depth, and the observation signals are collected. They are arranged in order, and furthermore, a ground plane image is formed which is differentiated in stages depending on the magnitude of the amplitude (usually by color). FIG. 3 is an example of a ground cross-sectional view displayed on the display device 10 in FIG. Therefore, A- is calculated with a rate of 16).
The observed signal in FIG. 2 corresponds to the area A--A in FIG. 3. Third
In the ground cross-section shown in the figure, the amplitude of each observation signal is 30 m.
Time positions that are greater than or equal to V are indicated by diagonal lines, and time positions that are less than that are indicated by white. t, 6.30 mV is the minimum discrimination amplitude of the observation signal of 1 min.

埋設管路、水の層等の探知したい物体(以下被探知物体
と記す)Kよる反射波を、様々な反射波の重畳である観
測信号から識別するためには、従来、観測信号の振幅の
大、小をその識別基準としていた。例えば、「アプライ
ドサイエンス センタフォ アーキアラジイーマスカ 
ニュースレターJ 1it−42,12月1975年r
Applied Sci@nce Center fo
r Archaeology→KSCA N@vsle
tt@rJVot1142 Deasmber  19
75つまシ第2図に示されるように最小識別幅1 mi
nよシ大きい振幅の反射波形IIを被探知物体による反
射波として識別してきた。(同図の波形12は地表面反
射波である) (発明が解決しようとする問題点) しかし、上述した従来の方法及び装置では例えば’:6
’ms<示される様に、地中に石4等の電極波を強く反
射する要因が被探知物体以外に存在する場合、地中断間
図には第3図に示されるように複数の反射・・鳴8現れ
る。これら複数の反射工コーの内から被探知物体による
反射波を識別することは非常に困峻であった。
In order to distinguish the reflected wave from an object (hereinafter referred to as the detected object) K such as a buried pipe or a layer of water from an observation signal that is a superposition of various reflected waves, it is conventional to calculate the amplitude of the observation signal. Large and small were the criteria for identification. For example, “Applied Science Center
Newsletter J 1it-42, December 1975r
Applied Science Center for
r Archaeology→KSCA N@vsle
tt@rJVot1142 Deasmber 19
75 mm Minimum discrimination width 1 mi as shown in Figure 2
The reflected waveform II with an amplitude larger than n has been identified as the reflected wave from the object to be detected. (Waveform 12 in the same figure is a ground surface reflected wave) (Problem to be solved by the invention) However, in the conventional method and apparatus described above, for example, ':6
'ms< As shown in Fig. 3, if there is a factor in the ground that strongly reflects the electrode waves, such as a stone 4, other than the object to be detected, there will be multiple reflections and・Naki 8 appears. It has been extremely difficult to identify the reflected waves from the object to be detected among these multiple reflectors.

又、アンテナから放射されるtai波はある程度広が)
がある丸め、地中m面図において物体からの反射波は双
曲線ノー状となる。このため、例えば埋設管が例JLは
3条3段のように近接してhる埋設条件の場合は、これ
ら双曲線同志が重なるため、水平方向の分解能が著しく
損なわれてしまう欠点があり九・この発明は上記事情に
鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、
被探知物体を適確から高精度に探知でき、特に、被探知
物体の双曲祿形状として得られた反射波に対して合成開
口処理t−mし水平方向の分解Hヒを向上させることの
できる物体の徐知方法及び4&置t−係供するy げにある。
Also, the tai waves radiated from the antenna spread to some extent)
When there is a certain roundness, the reflected wave from an object has a hyperbolic no-shape in the underground m-plane map. For this reason, if the buried pipes are buried close together, such as in the case of JL with 3 rows and 3 layers, these hyperbolic comrades will overlap, resulting in a disadvantage that the resolution in the horizontal direction will be significantly impaired.9. This invention was made in view of the above circumstances, and its purpose is to:
The object to be detected can be detected accurately to highly accurate, and in particular, the reflected wave obtained as a hyperbolic shape of the object to be detected can be subjected to synthetic aperture processing t-m to improve the resolution H in the horizontal direction. There are four ways to recognize objects that can be used and how to connect them.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) 上記問題を解決するため、この発明の物体の探知方法は
時間毎に分割された反射信号を周波数領域に変換しスペ
クトル分布を求め、その所定の範囲の・fラメータ値か
ら被探知物体からの観測信号のみを抽出する。この観測
信号には、地中断面の対応する頂点の双曲線形状を計算
し、この計算された双曲線上の波形振幅を双曲線の頂点
の振幅に加算する合成開口処理が施される。
(Means for solving the problem) In order to solve the above problem, the object detection method of the present invention converts the reflected signal divided by time into the frequency domain to obtain the spectral distribution, and Only the observation signal from the detected object is extracted from the f parameter value. This observation signal is subjected to a synthetic aperture process that calculates the hyperbolic shape of the corresponding vertex of the earth surface and adds the calculated waveform amplitude on the hyperbola to the amplitude of the hyperbolic vertex.

これは又、多断面情報として得られた反射波に対しても
それぞれ合成開口処理を施すことにより、被探知物体が
直線構造を有する埋設管路である場合にも水平方向の分
解能を向上させ得た被探知物体の検出ができる。またこ
の発明の物体の探知装置は、電磁波を送信し、物体から
の前記電磁波の反射波を観測信号として受信する送信−
受信手段と; 前記観測信号をサンプリングするサンプリング手段と: 前記サンプリング手段によってサンプリングされた信号
f:A7′D変換した後、所定の時間毎に分割する信号
分割手段と; 前記分割された信号と周波数領域に変換し、ス(クトル
分布を算出する手段と: 前記算出されたスペクトル分布からスペクトルピーク周
波数f1直流成分比R6゜及び半値幅Wなどのスペクト
ル分布の・譬うメータ値を読みとり、前記パラメータ値
のうち所定の周波数範囲内にある前記スペクトル周波数
jp、所定の直流成分比範囲内にある前記直流成分比R
di及び所定の半値幅範囲内にある前記、半値幅W以外
の夫々の値を有する観測信号を不要反射波として除去す
ることによシ被探知物体からの観測信号のみを抽出する
手段と; 前記被探知物体からの観測信号のみを抽出する手段によ
シ抽出された観測信号が対応する地中断面において(X
0tZ、)を頂点とする双曲線形状を計算する手段と、
計算された前記双曲線との波形振幅を双曲線の頂点(X
0# Zo)の振幅に加算する手段とよ構成る合成開口
処理手段と; 前記合成開口処理された観測信号を、被探知物体の水平
方向の分解能を向上させ九断面像として表示する表示手
段とより構成される。
By applying synthetic aperture processing to each of the reflected waves obtained as multi-sectional information, horizontal resolution can also be improved even when the detected object is a buried pipe with a linear structure. It is possible to detect objects to be detected. Further, the object detection device of the present invention transmits an electromagnetic wave and receives a reflected wave of the electromagnetic wave from an object as an observation signal.
a receiving means; a sampling means for sampling the observed signal; a signal dividing means for dividing the signal f sampled by the sampling means at predetermined time intervals after A7'D conversion; Means for converting into a domain and calculating a vector distribution: Reading meter values of the spectral distribution such as spectral peak frequency f1 DC component ratio R6° and half value width W from the calculated spectral distribution, and calculating the parameter Among the values, the spectral frequency jp is within a predetermined frequency range, and the DC component ratio R is within a predetermined DC component ratio range.
means for extracting only the observation signal from the detected object by removing, as unnecessary reflected waves, observation signals having respective values other than di and the half-width W within a predetermined half-width range; The observation signal extracted by the means for extracting only the observation signal from the detected object corresponds to (X
means for calculating a hyperbolic shape having a vertex at 0tZ,);
The calculated waveform amplitude with the hyperbola is the vertex of the hyperbola (X
a synthetic aperture processing means comprising a means for adding the synthetic aperture processed observation signal to the amplitude of the detected object; It consists of

更に又、この発明の物体の探知装置は物体からの複数の
観測信号を多断面情報として、とらえこれら多断面情報
間で相関演算を行い、直線構造を有する被探知物体から
の観測信号のみを抽出する手段とこれら抽出された観測
信号が対応する地中断面の各地点に対して合成開口処理
を行う手段とを含むことによシ直線構造を有する被探知
物体に対しても水平方向の分解能を向上させ得る。
Furthermore, the object detection device of the present invention captures a plurality of observation signals from the object as multi-section information, performs a correlation calculation between these multi-section information, and extracts only the observation signals from the detected object having a linear structure. By including a means for performing synthetic aperture processing on each point on the earth surface to which these extracted observation signals correspond, horizontal resolution can be achieved even for a detected object having a linear structure. It can be improved.

(作用) この発明の物体の探知方法及びその装置は、双曲線形状
として得られた反射波に対し他の双曲線上の振幅値を加
算する合成開口処理を施すことによシ水平方向の分解能
を向上させることができ、これは又、多断面情報として
得られる直線構造を有する項線管路からの反射波に対し
ても合成開口処理を施すことによシ、アンテナから放射
される電磁波の水平方向の広がりを逆に利用し被探知物
体の埋設位置の信号振幅を強調することができ、信頼性
の高い物体の探知ができる。
(Operation) The object detection method and device of the present invention improve horizontal resolution by performing synthetic aperture processing in which amplitude values on other hyperbolas are added to reflected waves obtained as hyperbolic shapes. This can also be done by applying synthetic aperture processing to the reflected waves from the linear conduit, which has a linear structure obtained as multi-sectional information, so that the horizontal direction of the electromagnetic waves radiated from the antenna It is possible to emphasize the signal amplitude at the buried position of the object to be detected by inversely utilizing the spread of the object, and it is possible to detect the object with high reliability.

(実施例) 以下本発明の一実施例を図面を参照し被探知物体として
地下埋設物、例えば地下管路を対象としざまな反射波の
重畳として得られる観測信号に対し周波数解析を行なっ
た後、被探知物体からの反射波のみを抽出し、これに合
成開口処理を施すことによシ水平方向の分解能を向上さ
せ得るものであるが説明の便宜上周波数解析から原に以
下説明する。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings, after frequency analysis is performed on an observation signal obtained as a superposition of various reflected waves, targeting an underground object, such as an underground pipe, as a detected object. Although it is possible to improve the resolution in the horizontal direction by extracting only the reflected waves from the object to be detected and subjecting them to synthetic aperture processing, for convenience of explanation, the following explanation will start from frequency analysis.

1、被探知物体探知方法 地中のさまざまな反射波の重畳として得られる観測信号
から、信号の周波数領域の情報を用いて、不要反射波を
観測信号から除去し被探知物体からの反射波のみを検出
し被探知物体を探知することに関、して以下に詳細に説
明する。
1. Method for detecting objects to be detected From an observation signal obtained as a superposition of various reflected waves underground, unnecessary reflected waves are removed from the observation signal using information in the frequency domain of the signal, and only the reflected waves from the object to be detected are detected. Detecting the object to be detected will be described in detail below.

第4図は、本発明による物体の探知方法を説明するため
に示したフローチャートである。以下、このフローチャ
ートにそって説明を行う。
FIG. 4 is a flowchart shown to explain the object detection method according to the present invention. The explanation will be given below according to this flowchart.

観測信号の取シ込み 観測信号を取シ込むに到るまでの段階は、第1図に示し
た従来の技術と同様、ノルスレーダ法の原理に基すいて
いる。
Obtaining Observation Signals The steps up to receiving observation signals are based on the principle of the Norsleder method, similar to the conventional technique shown in FIG.

まず、・母ルス発生装置から電気・ぐルスを送信アンテ
ナに送る。送信アンテナでは送られた電気パルスを電磁
波に変換し地中に放射する。放射された電磁波は、地中
と誘電率等電気定数の異なる物体に当たシ反射し、受信
アンテナで捕らえられる。
First, electricity/Grus is sent from the mother Lus generator to the transmitting antenna. The transmitting antenna converts the sent electrical pulses into electromagnetic waves and radiates them underground. The radiated electromagnetic waves are reflected by objects that have different electrical constants, such as permittivity, than those underground, and are captured by a receiving antenna.

受信アンテナでは反射し返ってきた電磁波を再び電気信
号に変換し、その後サンプリング装置によシサンプリン
グし、その結果、観測信号が得られる。観測信号の例を
第5図に示す。そして、送信アンテナ及び受信アンテナ
を一方向に走査する事によりて、走査方向に沿りた地中
断面図が形成される。具体的には、送信アンテナ及び受
信アンテナを一方向に移動させ、移動距離2cm毎に観
測信図が形成できる。
The receiving antenna converts the reflected electromagnetic waves back into electrical signals, which are then sampled by a sampling device, resulting in an observation signal. An example of the observation signal is shown in FIG. Then, by scanning the transmitting antenna and the receiving antenna in one direction, a ground cross-section along the scanning direction is formed. Specifically, by moving the transmitting antenna and the receiving antenna in one direction, an observation signal map can be formed every 2 cm of moving distance.

観測信号は、地中のあらゆる不連続点での反射波の重畳
である。したがって、被探知物体からの反射波も、観測
信号のいずれかの時間位置に重畳している。そこで、ま
ず、この観測信号をある時間毎に分割する。分割方法と
しては、以下の2Mの方法がある。
The observed signal is a superposition of reflected waves at all discontinuities underground. Therefore, the reflected wave from the detected object is also superimposed on one of the time positions of the observation signal. Therefore, first, this observation signal is divided into certain time intervals. As a division method, there is the following 2M method.

(1)一定時間分割 観測信号をある一定時間幅Δ丁で
分割する。
(1) Fixed time division The observation signal is divided into a fixed time width Δt.

(2〕ゼロ・クロス分割 観測信号をゼロ・クロス法により1周期相当の時間毎に
分割する。
(2) Zero-cross division The observed signal is divided into periods equivalent to one cycle using the zero-cross method.

本実施例ではゼロクロス法による1周期相当の時間毎に
分割する例を説明する。
In this embodiment, an example will be described in which the zero-crossing method is used to divide the data into periods corresponding to one cycle.

前述の第5図は、第4図のステラfs1で得られる観測
信号、およびステラ76S2でのゼロクロス法による波
形分割の例である。第5図に示された矢印の区間がゼロ
クロス法による一周期相当の時間間隔でオシ、分割波形
毎に波形Noが表示されている。ここでは波形Nolを
分離した例を第6図上部に示す。
The above-mentioned FIG. 5 is an example of the observed signal obtained by the Stellar fs1 in FIG. 4 and the waveform division by the zero-crossing method in the Stellar 76S2. The sections indicated by the arrows in FIG. 5 are time intervals equivalent to one period according to the zero-crossing method, and the waveform number is displayed for each divided waveform. Here, an example in which the waveform Nol is separated is shown in the upper part of FIG.

周波数領域への変換 分離した波形を波形解析装置内のFFT (高速)y工
変換)処理を利用し周波数領域に変換し、ス(クトル分
布をもとめる。(ステラ′fS3)(第6図下部) 特徴の読み取シ 得られたスペクトル分布の中から強度最大(ピーク)の
ス(クトルを見つけ、そのスペクトル周波数(スペクト
ルピーク周波数)f、f  に対すp るス(クトル強度! 、直流成分強度”da及び半値p 幅Wを読み取る。(ステップ84) 直流成分比Rdcの算出 さらに、直流成分比Rdc (直流成分強度l、。の、
ス(クトルピーク強度!、に対する比率)を次式によシ
算出する。(ステップ86) Rdc=Idc/工p(3) 第6図の上部に、観測信号から分離した波形を、下部に
分離した波形のスペクトル分布図、及びそのスペクトル
のピーク周波数f、ス(クトルピーり強度工 、直流成
分強度! 、及び半値幅Wを示p          
    da した。
Conversion to the frequency domain The separated waveform is converted to the frequency domain using FFT (high-speed y-transform) processing in the waveform analyzer to obtain the vector distribution. (Stella'fS3) (lower part of Figure 6) To read the characteristics, find the maximum intensity (peak) vector from the obtained spectral distribution, and calculate the p vector intensity for that spectral frequency (spectral peak frequency) f, the DC component intensity "da". and the half-value p width W. (Step 84) Calculate the DC component ratio Rdc Furthermore, the DC component ratio Rdc (DC component intensity l, . of
(ratio to vector peak intensity!) is calculated using the following formula. (Step 86) Rdc=Idc/p(3) The upper part of Figure 6 shows the waveform separated from the observed signal, and the lower part shows the spectral distribution diagram of the separated waveform, as well as the peak frequency f and spectrum distribution of the separated waveform. Indicates the strength, DC component strength!, and half-width W.
da did.

不要反射波の除去 以上の過程を観測信号の分割波形すべてに対して行い(
ステップ83.J4,8Bの繰シ返し)、その結果得ら
れるスペクトルピーク周波数f9、直流成分比Rde及
び半値幅Wに対し、第7,8図の特性を利用して、’p
l < fp < fp2 # Rdc、(R6゜(R
,、、W、 (W(W2以外の値を有する分割波形を不
要反射波とし、除去する。
A process beyond removing unnecessary reflected waves is performed on all divided waveforms of the observed signal (
Step 83. J4, 8B), and the resulting spectrum peak frequency f9, DC component ratio Rde, and half-width W, using the characteristics shown in Figs. 7 and 8, 'p
l < fp < fp2 # Rdc, (R6゜(R
,,,W, (W(The divided waveforms having values other than W2 are treated as unnecessary reflected waves and are removed.

ここで、第7図、第8図は、数々の実験よシ得られた観
測信号から導かれた、各種分割波形の’p−Rdc t
 fp −W分布を示したグラフである。同図の黒丸が
管路による反射波の特性、白丸が不要反射波の特性であ
る。管路による反射波の特性は明らかにある範囲、すな
わちfp、〈fp<fp2゜”dcl 〈”da < 
Rdc2 e Wl < W< W2の範囲に集中して
分布していることがわかるe / 1 * /、2 p
”del ’ ”da2 # Wl * W2の値の一
例を表1に示す。
Here, FIGS. 7 and 8 show the 'p-Rdc t' of various divided waveforms derived from observation signals obtained through numerous experiments.
It is a graph showing fp-W distribution. The black circles in the figure are the characteristics of waves reflected by the pipe, and the white circles are the characteristics of unnecessary reflected waves. The characteristics of the wave reflected by the pipe clearly fall within a certain range, namely fp, 〈fp<fp2゜”dcl 〈”da<
Rdc2 e It can be seen that the distribution is concentrated in the range of Wl < W < W2 e / 1 * /, 2 p
Table 1 shows an example of the value of "del '"da2 #Wl*W2.

表  1 なお、分割波形には、中心周波数fp、直流成分比R6
゜、半値幅Wのフィルタリング条件のいずれかを満たす
波形も複数存在するが、表2に示される様に、観測信号
の内で3条件を同時に満たす公表2は第5図に示された
分割波形毎に計算された中心周波数f、直流成分比”d
a ’半値幅Wの値を示す。
Table 1 Note that the divided waveform includes the center frequency fp and the DC component ratio R6.
There are multiple waveforms that satisfy any of the filtering conditions of ゜, half-width W, but as shown in Table 2, Publication 2 that simultaneously satisfies the three conditions among the observed signals is the divided waveform shown in Figure 5. Center frequency f, DC component ratio “d” calculated for each
a' indicates the value of the half width W.

表  2 アンテナ走査距離2訓毎に記録した観測信号全てについ
て上述した信号処理を施せば、埋設管からの反射波のみ
を抽出できる。上記方法によシ処理した観測信号を横i
−査距離、縦−一度の座標系に再構成した断面像を第1
0図に示す。第10図のA−Aの位置に相当する波形が
第9図に示すへ sy) このように、ある特定の地中埋設物(本実施例ではスチ
イール管)を表1の特性を利用して探知することが可能
である。
Table 2 Antenna Scanning Distance If the above-mentioned signal processing is applied to all the observation signals recorded every two lessons, only the reflected waves from the buried pipes can be extracted. The observation signal processed by the above method is
- Scanning distance, vertical - The cross-sectional image reconstructed in the one-time coordinate system is
Shown in Figure 0. The waveform corresponding to the position A-A in FIG. 10 is shown in FIG. It is possible to detect.

なお、表IK示した境界条件は被探知物体(本実施例で
は埋設物がスチール管の場合の境界条件値を示す)固有
の値であるため、他の埋設物体の場合、表IK示した境
界条件の値は変化する。そこて、被探知物体が他の物体
(例えば塩化ビニル管、空洞、地層等)であった場合、
さらに地中埋設物に限らず電波透過媒質中の物体(例え
ばコンクリート中の鉄骨、亀裂等)であっても、予め被
探知物体による反射波の特徴(fp t Rdc、 W
 )を実験的に求めておけば、被探知物体を本発明によ
シ探知することができる。
Note that the boundary conditions shown in Table IK are values specific to the object to be detected (in this example, the boundary condition values are shown when the buried object is a steel pipe), so in the case of other buried objects, the boundaries shown in Table IK The value of the condition changes. Therefore, if the object to be detected is another object (for example, a vinyl chloride pipe, a cavity, a stratum, etc.),
Furthermore, not only objects buried underground but also objects in radio wave transmission media (for example, steel frames in concrete, cracks, etc.), the characteristics of the waves reflected by the object to be detected (fp t Rdc, W
), the object to be detected can be detected by the present invention.

なお、埋設状況によっては、上記3つのノやラメータ(
f9.Rdc、W)の内、1つの特性値または2つの特
性値の組み合わせ(例えば、jp−R,c。
In addition, depending on the burial situation, the above three parameters (
f9. Rdc, W), one characteristic value or a combination of two characteristic values (for example, jp-R, c.

f、−W)によシ埋設管による反射波を抽出することも
出来る。
f, -W), it is also possible to extract the reflected waves from the buried pipe.

多断面処理 ゛ 上述の実施例では第4図のステラf86における演算処
理は被探知物体の長さ形状を考慮せずにその反射波を抽
出する処理(第4A図ステップ86m )として説明し
たが、被探知物体が直線構造を有する埋設管である場合
は被探知物体による反射波の抽出後(ステップ86m)
管路埋設方向と垂直な方向で収集した多断面情報に対し
て相関演算を行なう(第4B図のステップ56b)こと
によシ探知精度を高めることができる。
Multi-section processing ゛In the above-mentioned embodiment, the arithmetic processing in the Stella f86 of Fig. 4 was explained as a process of extracting the reflected waves of the detected object without considering the length and shape of the object (Step 86m of Fig. 4A). If the object to be detected is a buried pipe with a straight structure, after extracting the reflected wave from the object to be detected (step 86m)
The detection accuracy can be improved by performing a correlation calculation on the multi-section information collected in the direction perpendicular to the direction in which the pipeline is buried (step 56b in FIG. 4B).

以下に多断面情報の処理方法について説明する。A method of processing multi-section information will be explained below.

第11図に示すようK、図示矢印の走査方向のアンテナ
走査ラインに平行に送信アンテナ及び受信アンテナを移
動させ複数の地中断面情報を記録する。被探知物体がこ
のアンテナ走査方向に垂直な直線構造の埋設管5である
場合には、複数の反射波の夫々を信号処理し、その結果
例えば第12図で測定断面1から測定断面nまでに相当
する複数の断面図を得ることができる。
As shown in FIG. 11, the transmitting antenna and the receiving antenna are moved parallel to the antenna scanning line in the scanning direction indicated by the arrow K, and a plurality of ground plane information is recorded. If the object to be detected is a buried pipe 5 with a linear structure perpendicular to the antenna scanning direction, each of the plurality of reflected waves is signal-processed, and as a result, for example, from the measurement cross section 1 to the measurement cross section n in FIG. A plurality of corresponding cross-sectional views can be obtained.

このようにして、信号処理され得られた多断面情報から
同一の水平位置及び垂直位置に存在する波形を直線構造
の埋設管5からの反射波と認識し、それ以外の波形を除
去する。このような多断面情報の相関演算を行った結果
、先きに示した第10図のような断面図を得ることがで
きる。
In this way, from the multi-sectional information obtained through signal processing, waveforms existing at the same horizontal and vertical positions are recognized as reflected waves from the buried pipe 5 having a linear structure, and other waveforms are removed. As a result of performing the correlation calculation of such multi-sectional information, a sectional view as shown in FIG. 10 shown earlier can be obtained.

合成開口処理 ところで第10図に示されるように、被探知物体からの
反射波は双曲線形状となる。これは、アンテナから放射
される電磁波が、ある角度で広が゛るためである。その
模様を第13図に示す、アンテナと被探知物体との距離
をLとし、被探知物体とアンテナとが第13図のような
相対位置関係にある場合、アンテナ位置X1においては
アンテナ直下りの地点に被探知物体があるかのように観
測される。第13図の矢印の方向にアンテナ装置14を
走査すればアンテナと被探知物体との距離りが小さくな
シ、電磁波の往復時間Tはみじかくなる。そして、アン
テナ装置14が被探知物体の真上の地点X0にある時に
得られる反射波が、上述した双曲線形状の頂点となる。
Synthetic Aperture Processing As shown in FIG. 10, the reflected wave from the object to be detected has a hyperbolic shape. This is because the electromagnetic waves radiated from the antenna spread out at a certain angle. The pattern is shown in Fig. 13. If the distance between the antenna and the detected object is L, and the detected object and the antenna have a relative positional relationship as shown in Fig. 13, at the antenna position It is observed as if the detected object were present at the point. If the antenna device 14 scans in the direction of the arrow in FIG. 13, the distance between the antenna and the object to be detected will be small, and the round trip time T of the electromagnetic waves will be short. Then, the reflected wave obtained when the antenna device 14 is at the point X0 directly above the detected object becomes the apex of the hyperbolic shape described above.

そのため、地中断面図において被探知物体からの反射波
群は双曲線形状となシ、水平方向の分解能が著しく損な
われる。そのため、上述した方法により処理した地中断
面情報に対して水平方向の分解能向上のため合成開口処
理を施すことが効果的である。このため演算処理(ステ
ップ3g)において被探知物体による反射波を抽出する
ステラ7” (86m )に続いて第4c図に示すよう
に合成開口処理ステップ(86c )を行う。
Therefore, in the ground profile, the group of reflected waves from the detected object has a hyperbolic shape, and the resolution in the horizontal direction is significantly impaired. Therefore, it is effective to perform synthetic aperture processing on the ground plane information processed by the method described above in order to improve the resolution in the horizontal direction. For this reason, in the arithmetic processing (step 3g), a synthetic aperture processing step (86c) is performed as shown in FIG. 4c, following the Stella 7" (86m) for extracting the reflected wave from the object to be detected.

第1,4図に、合成開口処理の原理図を示す。同図にお
いて、地表面X軸、深度方向を2軸とした。
Figures 1 and 4 show diagrams of the principle of synthetic aperture processing. In the figure, the two axes are the ground surface X axis and the depth direction.

上に配置される。従って(Xo、 Zo)地点における
被検知物体の像を得るためには、(4)穴上の波形値を
(Xo、 Zo)地点の波形値に加えればよく、その結
果、(Xo、Zo)地点の振幅が成長する。
placed on top. Therefore, in order to obtain an image of the detected object at the (Xo, Zo) point, (4) the waveform value on the hole should be added to the waveform value at the (Xo, Zo) point, and as a result, (Xo, Zo) The amplitude of the point grows.

実際には反射波形は2 位置から反射波長ΔLだけ振動
しているo−c、(x 0#Z ) z=z0〜z0+
ΔLにおいて成長する事になる。以上の処理を地中断面
図のすべての座標位置(x p z >において施せば
、(X#Z)=(X、tZo)と成ッた場合ニ、振動が
最大の像が(Xo、 Zo)地点に得られる。
In reality, the reflected waveform oscillates by the reflection wavelength ΔL from the 2nd position oc, (x 0#Z) z=z0~z0+
It will grow at ΔL. If the above processing is performed at all coordinate positions (x p z >) on the ground cross-section, if (X#Z) = (X, tZo), then the image with the maximum vibration will be (Xo, Zo ) obtained at the point.

本処理を先きの第10図の地中断面図に施した例を第1
5図に示す。このように、本処理にょシ水平方向の分解
能を向上させることができる。
An example in which this process is applied to the ground cross-sectional view shown in Figure 10 is shown in the first example.
It is shown in Figure 5. In this way, the resolution in the horizontal direction can be improved in this process.

処理結果の表示 走査断面データ及び本発明によ多処理したデータを出力
し表示装置10に表示する。
Display of processing results The scanning cross-sectional data and the data subjected to multiple processing according to the present invention are output and displayed on the display device 10.

上記合成開口処理(ステップ56c)は被探知物体が直
線構造を有する地中埋設管である場合にも行なうことが
できる。この場合は第4D図に示すように、被探知物体
による反対波の抽出ステラf (86m )を、管路埋
設方向と垂直な方向に平行に複数回実行して、収集した
多断面情報に対して相関演算を行い(ステップ56b)
、最後に各断面情報に対応した各相関演算の結果に対し
て合成開口処理を行う(゛ステッ、y’ S e c 
)ことによシ直線構造の埋設管に対しての水平方向の分
解能を向上させることができる。尚、第4D図に示す各
ステップ86a、S6b、S6a  は第4A図乃至第
4c図において説明したと同様であシ、個々の説明は省
略する。
The above synthetic aperture processing (step 56c) can also be performed when the object to be detected is an underground pipe having a linear structure. In this case, as shown in Figure 4D, the extraction of the opposite wave by the object to be detected is performed multiple times in parallel to the direction perpendicular to the direction in which the pipeline is buried, and the collected multi-sectional information is perform correlation calculation (step 56b).
, Finally, synthetic aperture processing is performed on the results of each correlation calculation corresponding to each section information (step, y' S e c
) It is possible to improve the resolution in the horizontal direction, especially for buried pipes with a linear structure. Incidentally, each step 86a, S6b, and S6a shown in FIG. 4D is the same as that explained in FIGS. 4A to 4C, and individual explanations will be omitted.

2、被探知物体探知装置 上述したこの発明の物体の探知方法を実施するための、
物体探知装置の実施例を以下に説明する。
2. Detected object detection device In order to carry out the object detection method of the present invention described above,
An embodiment of the object detection device will be described below.

第16図は本発明である物体探知装置の一実施例の概略
を示し地下埋設物を探知対象とした場合のブロック図で
ある。第16図において、1は高出力のインパルス(モ
ノパルス)信号を発生するパルス発生装置、2はパルス
発生装置から送られ九ノ々ルス信号を電磁波に変換し地
中に放射する、広帯域な周波数特性を有する送信アンテ
ナ、3は地表面、4は地中、5は埋設管路、6は被探知
体に当たり反射してきた電磁波を捕らえ電気信号に変換
する広帯域な周波数特性を有する受信アンテナ、(本実
施例ではアンテナを送信用と受信用に分割しているが、
送受一体型アンテナでも本発明に適用できる。)、14
は送信アンテナ2及び受信7基 ンテナV搭載するアンテナ装置、7は受信アンテナから
送られる信号をサンプリングするサンプリング装置、1
5はFFT (高速フーリエ変換)処理可能なコンピユ
ーテイングユニットであシ、後述するように本装置にお
いて観測信号をある時間間隔に分割し、この各分割波形
毎にFFT処理を施すものである。10は表示装置であ
る。
FIG. 16 is a block diagram showing an outline of an embodiment of the object detection device according to the present invention, when an underground object is to be detected. In Figure 16, 1 is a pulse generator that generates a high-output impulse (monopulse) signal, and 2 is a wide-band frequency characteristic that converts the nine-noise signal sent from the pulse generator into electromagnetic waves and radiates them into the ground. 3 is on the ground surface, 4 is underground, 5 is a buried pipe, and 6 is a receiving antenna with broadband frequency characteristics that captures electromagnetic waves that have hit and reflected from the object to be detected and converts them into electrical signals. In the example, the antenna is divided into transmitter and receiver.
An integrated transmitter/receiver antenna can also be applied to the present invention. ), 14
1 is an antenna device equipped with a transmitting antenna 2 and 7 receiving antennas V; 7 is a sampling device for sampling the signal sent from the receiving antenna; 1
Reference numeral 5 denotes a computing unit capable of FFT (Fast Fourier Transform) processing, which divides the observation signal into certain time intervals in this apparatus and performs FFT processing on each divided waveform, as will be described later. 10 is a display device.

次に、この発明の物体の探知装置の動作について説明す
る。
Next, the operation of the object detection device of the present invention will be explained.

広帯域な送信アンテナ2、及び受信アンテナ6を地表面
近傍に設定し、ノクルス発生装置1から高出力電気、p
4ルスを送信することによって電磁波を送信アンテナ2
から地中に放射する。電磁波は地中4を伝搬し、誘電率
等電気定数の異なる種々の物体に当たり反射する。反射
し返ってくるこれら電磁波を再び受信アンテナ6で捕ら
え電気信号に変換する。変換した信号をサンプリング装
置1においてサンプリングし、コンビ、−ティングユニ
ット15へ観測信号として送る。コンピユーテイングユ
ニット15は例えば第16A図に示すような周波数解析
部15mを含む。この周波数解析部15mでは (、)  まず、アナログ信号である観測信号をデジタ
ル信号に変換する。そして、このデジタル化された観測
信号をある時間毎に分割する。ここではゼロクロス法に
よる一周期相当の分割方法が採用される。
A broadband transmitting antenna 2 and a receiving antenna 6 are set near the ground surface, and high output electricity, p
Antenna 2 that transmits electromagnetic waves by transmitting 4 rus
radiates into the ground. The electromagnetic waves propagate underground 4 and are reflected by hitting various objects having different electrical constants such as permittivity. These reflected electromagnetic waves are captured again by the receiving antenna 6 and converted into electrical signals. The converted signal is sampled by the sampling device 1 and sent to the combination unit 15 as an observation signal. The computing unit 15 includes, for example, a frequency analysis section 15m as shown in FIG. 16A. The frequency analysis section 15m first converts the observation signal, which is an analog signal, into a digital signal. Then, this digitized observation signal is divided at certain time intervals. Here, a division method corresponding to one period based on the zero-crossing method is adopted.

(b)  この分割された信号を周波数解析部15シ内
のFFT (高速フーリエ変換)処理により周波数領域
に変換する。ここでは、各周波数成分のエネルギーの大
きさを示すノ譬ワースベクトルを求める。
(b) This divided signal is converted into the frequency domain by FFT (Fast Fourier Transform) processing within the frequency analysis section 15. Here, a worth vector indicating the magnitude of energy of each frequency component is obtained.

(c)  得られたスペクトル分布の中から強度最大(
ピーク)のスペクトルを見つげ、そのスペクトル周波数
(スペクトルー−り周波数)!9、直流成分比Rdc(
式(3)参照)、半値幅Wを算出する。
(c) The maximum intensity (
Look at the spectrum of the peak) and find its spectral frequency (spectral frequency)! 9. DC component ratio Rdc (
(see formula (3)), the half width W is calculated.

(d)  次に、上述した1、物体探知方法の項におい
て述べた不要反射波の除去を行う。すなわち、(c)の
過程で算出したfpl Rdc 、 WO値が、fpl
<Z p < Zp 2 e Re 1 <Rc < 
Rc2 e Wl<W < W2の範囲内であれば、そ
の分割波形を埋設管路による反射波と判断する。範囲外
であれば、その分割波形を不要反射波として除去する。
(d) Next, the unnecessary reflected waves described in the above-mentioned section 1. Object detection method are removed. That is, the fpl Rdc and WO values calculated in the process (c) are fpl
<Z p < Zp 2 e Re 1 < Rc <
If it is within the range of Rc2 e Wl<W<W2, the divided waveform is determined to be a reflected wave from the buried pipe. If it is outside the range, the divided waveform is removed as an unnecessary reflected wave.

(・)不要反射波を除去した観測信号及び走査断面デー
タを第16図に示す表示装置1oに出方する。又、コン
ピユーテイングユニット15は第16B図に示すように
、周波数解析部15mと、多断面相関処理部isbとで
構成される。この構成では周波数解析部15息で得られ
た複数の断面情報に対して多断面相関処理部15bで相
関演算を行い、信号処理された多断面情報から同−水平
位置及び垂直位置に存在する波形を直線構造の埋設管か
らの反射波と認識しそれ以外の波形を除去することがで
きる。この発明のコンピユーテイングユニット15は第
16C図に示すように、周波数解析部15aと合成開口
処理部15cとで構成される。周波数解析部15aで得
られた被探知物体5からの反射波は双曲線形状となり埋
設管が近接している場合双曲線同志が重なるため水平方
向の分解能が著しく損なわれる。そこで合成開口処理部
15eで双曲線形状に存在する波形の振幅値を、頂点に
存在する波形の振幅値に足し合せることによシ、振幅が
最大の像が頂点に得られ、水平方向の分解能を向上させ
るととができる。
(.) Observation signals and scanning section data from which unnecessary reflected waves have been removed are displayed on a display device 1o shown in FIG. Further, as shown in FIG. 16B, the computing unit 15 is composed of a frequency analysis section 15m and a multi-section correlation processing section isb. In this configuration, the multi-section correlation processing section 15b performs a correlation calculation on the plurality of section information obtained by the frequency analysis section 15, and the waveforms existing at the same horizontal and vertical positions are calculated from the signal-processed multi-section information. can be recognized as a reflected wave from a buried pipe with a straight structure, and other waveforms can be removed. As shown in FIG. 16C, the computing unit 15 of the present invention is comprised of a frequency analysis section 15a and a synthetic aperture processing section 15c. The reflected wave from the detected object 5 obtained by the frequency analysis section 15a has a hyperbolic shape, and when buried pipes are close to each other, the hyperbolic waves overlap, resulting in a significant loss of resolution in the horizontal direction. Therefore, by adding the amplitude value of the waveform existing in the hyperbolic shape to the amplitude value of the waveform existing at the apex in the synthetic aperture processing section 15e, an image with the maximum amplitude can be obtained at the apex, and the horizontal resolution can be improved. It can be improved.

更に、又この発明のコンピユーテイングユニット15は
、第16D図に示すように周波数解析部15mと多断面
処理部11bと合成開口処理部15eとで構成される・ 被探知物体が直線構造を有する地中埋設管である場合に
は周波数解析部15gで得られた複数の断面情報に対し
て多断面相関処理部15bで相関演算を行い直線構造の
埋設管からの反射波以外の反射波を除去した後、更に得
られた反射波に対して合成開口処理部15eで合成開口
処理を行う。
Furthermore, the computing unit 15 of the present invention is composed of a frequency analysis section 15m, a multi-section processing section 11b, and a synthetic aperture processing section 15e, as shown in FIG. 16D. The object to be detected has a linear structure. In the case of underground pipes, the multi-section correlation processing unit 15b performs correlation calculations on the multiple cross-sectional information obtained by the frequency analysis unit 15g to remove reflected waves other than the reflected waves from the buried pipes with a linear structure. After that, a synthetic aperture processing section 15e performs synthetic aperture processing on the obtained reflected waves.

その結果、直線構造を有する地中埋設管に対しても水平
方向の分解能を向上させた断面像を得ることができる。
As a result, it is possible to obtain a cross-sectional image with improved horizontal resolution even for underground pipes having a linear structure.

以上述べたようにこの発明による断面図を用いれば、埋
設管の存在、及びその位置を明確に認識することが出来
る。
As described above, by using the cross-sectional view according to the present invention, the existence of a buried pipe and its position can be clearly recognized.

又電磁波の地中減衰が激しく、観測信号から管路からの
反射波を時間領域で識別出来ない場合でも、上述した方
法を使用すれば高精度、高分解能で識別する事が可能で
ある。この発明を地下埋設物探知に応用した場合につい
ての実施例について説明したが例えば石等による不要反
射波の振幅が大きく、目的とする埋設物による反射波を
区別できない場合でも、また、複数の物体が近接してい
る場合でも、目的とする埋設物の存在を検知することが
できる。
Furthermore, even if electromagnetic waves are severely attenuated underground and reflected waves from a pipe cannot be identified in the time domain from observed signals, it is possible to identify them with high accuracy and high resolution by using the method described above. An embodiment has been described in which this invention is applied to underground buried object detection. The presence of the target buried object can be detected even if the objects are close to each other.

また本方法は地中探知としては空洞、地層探査、不可視
物体探知としては、例えばコンクリート中の鉄筋、空洞
探査に適用可能でちゃ、また、空中探知に対しては飛行
物体の認識等に適用可能である。
In addition, this method can be applied to underground detection such as cavity and strata exploration, invisible object detection such as reinforcing bars in concrete and cavity exploration, and aerial detection to recognition of flying objects. It is.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

知に適応させた場合、電磁波の地中減衰率が大きく、時
間領域の振幅情報では目的とする埋設物による反射波形
を識別できない場合でも、さらに、例えば石等による不
要反射波の振幅が大きく、目的とする埋設物による反射
波を区別できない場合でも、又、複数の物体が近接して
いる場合でも、目的とする被探知物体の存在を適確かつ
高精度で探知することができる。
Even if the underground attenuation rate of electromagnetic waves is large and the reflected waveform from the target buried object cannot be identified using time-domain amplitude information, the amplitude of unnecessary reflected waves from stones etc., for example, is large. Even when reflected waves from a target buried object cannot be distinguished, or even when a plurality of objects are close to each other, the presence of the target object to be detected can be detected appropriately and with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来の物体の探知方法及びその装置を説明す
るブロック図; 第2図は、第1図に示す演算部に入力される一観測信号
例を示す波形図: 第3図は、第1図においてアンテナ装置を図示矢印方向
に走査したときに表示部で表示される地中の異なる地中
の埋設物に対応して得られる断面像を示す図; 第4図はこの発明の物体の探知方法の各ステップ及び物
体の探知装置の作用を説明するためのフローチャート; 第4A図乃至第4D図は第4図に示す演算処理段階の異
なる演算内容を示すフローチャート:第5図は観測信号
のうち波形分析されるべき一波形図例及びその波形分割
を説明するための図;第6図は第5図に示す一分割波形
及びそのスペクトル分布を示す図; 第7図は第6図に示す分割波形の直流成分比と中心周波
数との関係を示すグラフ; 第8図は第6図に示す分割波形の半値幅と中心周波数と
の関係を示すグラ7: ダ 第9図は第1図に示す反射信号波形の中から不要反射信
号を除去して被探知物体からの反射信号波形のみを示す
波形図; 第10図は第9図に示す反射信号波形に対応する被探知
物体を示す断面図; 第11図は複数の断面情報を検出する際の説明に要する
構成図; 第12図は多断面情報1 to nの処理結果から得ら
れた被探知物体を示す断面図; 第13図は、被探知物体からの反射波が双曲線形状とし
て得られることを説明する。模式図;第14図は合成開
口処理の原理図: 第15図は合成開口処理の結果得られた被探知物体を示
す断面図; 第16図はこの発明の一実施例を示す地中埋設物を探知
する方法及びその装置を説明するためのプルツク図: 第16A図乃至第16D図は、第16図に示すコンビニ
−ティングユニットの夫々異なる内部構造をブロックダ
イヤプラムで示す図である。 7・・・サンプリング装置、10・・・表示装置、14
・・・アンテナ装置、15・・・コンピユーテイングユ
ニット、15m・・・周波数解析部、15b・・・多断
面相関処理部、15a・・・合成開口処理部。 出願人代理人 弁理士  鈴 江 武 彦湿度 (m) L                Jズヘ07トル強
度 電圧 (m¥) 沖tv周;L’に’l−fp (MHz)呆4 寸曳゛周坂収fp(MHz) シ示度(m) 電/F(mV) 距寓it 、(m ) 5〒夜(m) 5累度(m) 大・四N トN 一一
FIG. 1 is a block diagram illustrating a conventional object detection method and device; FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of an observation signal input to the calculation unit shown in FIG. 1; FIG. A diagram showing cross-sectional images obtained corresponding to different underground objects displayed on the display unit when the antenna device is scanned in the direction of the arrow shown in FIG. 1; FIG. 4 is an object of the present invention. A flowchart for explaining each step of the detection method and the operation of the object detection device; Figures 4A to 4D are flowcharts showing the different calculation contents of the calculation processing stages shown in Figure 4; Figure 5 is a flowchart for explaining the operation of the observation signal Figure 6 is a diagram showing one division of the waveform shown in Figure 5 and its spectral distribution; Figure 7 is a diagram to explain the waveform division thereof; Graph 7 shows the relationship between the DC component ratio and center frequency of the divided waveform shown in FIG. A waveform diagram showing only the reflected signal waveform from the detected object by removing unnecessary reflected signals from the reflected signal waveform shown in FIG. 10; FIG. 10 is a cross section showing the detected object corresponding to the reflected signal waveform shown in FIG. 9. Figure; Figure 11 is a configuration diagram required for explanation when detecting multiple cross-sectional information; Figure 12 is a cross-sectional diagram showing the detected object obtained from the processing result of 1 ton of multi-sectional information; Figure 13 is , it will be explained that the reflected wave from the detected object is obtained as a hyperbolic shape. Schematic diagram; Fig. 14 is a principle diagram of synthetic aperture processing; Fig. 15 is a sectional view showing a detected object obtained as a result of synthetic aperture processing; Fig. 16 is an underground object showing an embodiment of the present invention. 16A to 16D are diagrams showing different internal structures of the convenience unit shown in FIG. 16 using block diagrams. 7... Sampling device, 10... Display device, 14
... Antenna device, 15... Computing unit, 15m... Frequency analysis section, 15b... Multi-section correlation processing section, 15a... Synthetic aperture processing section. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Humidity (m) L J's 07 torr intensity voltage (m ¥) Oki TV Shu; ) Reading (m) Electricity/F (mV) Distance, (m) 5〒Night (m) 5 Accumulation (m) Large/4N ToN 11

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)物体からの反射信号である電磁波を、振幅の時間
変化としてとらえることのできる観測信号を受信するス
テップと; 前記観測信号を所定の時間毎に分割するステップと; 前記分割された観測信号を周波数領域に変換しスペクト
ル分布を求めるステップと; 前記スペクトル分布からスペクトルピーク周波数f_p
、直流成分比R_d_c、及び半値幅Wのうち少なくと
も2つのスペクトル分布のパラメータ値を読みとるステ
ップと; 前記スペクトル分布のパラメータ値のうち、所定の周波
数範囲内にある前記スペクトルピーク周波数f_p、所
定の直流成分比範囲内にある前記直流成分比R_d_c
又は所定の半値幅範囲内にある前記半値幅W以外の夫々
の値を有する信号を不要反射信号として除去することに
より被探知物体からの観測信号のみと抽出するステップ
と; 前記被探知物体からの観測信号のみを抽出するステップ
により抽出された、観測信号が対応する地中断面におい
て(X_o、Z_o)を頂点とする双曲線形状を計算す
るステップと、計算された前記双曲線上の波形振幅を双
曲線の頂点(X_o、Z_o)の振幅に加算するステッ
プとより成る合成開口処理ステップと; 合成開口処理された観測信号を被探知物体の水平方向の
分解能を向上させた断面像として表示するステップとよ
り成る物体の探知方法。
(1) A step of receiving an observation signal that can capture an electromagnetic wave, which is a reflected signal from an object, as a time change in amplitude; a step of dividing the observation signal into predetermined time intervals; a step of dividing the observation signal into the divided observation signal. converting into a frequency domain and obtaining a spectral distribution; and obtaining a spectral peak frequency f_p from the spectral distribution.
, the DC component ratio R_d_c, and the half-width W; and among the parameter values of the spectral distribution, the spectral peak frequency f_p within a predetermined frequency range; The DC component ratio R_d_c within the component ratio range
or extracting only the observed signal from the detected object by removing signals having respective values other than the half-width W within a predetermined half-width range as unnecessary reflected signals; A step of calculating a hyperbolic shape having a vertex at (X_o, Z_o) on the ground plane to which the observed signal extracted in the step of extracting only the observed signal, and a step of calculating the waveform amplitude on the calculated hyperbola of the hyperbola. a synthetic aperture processing step consisting of a step of adding to the amplitude of the vertex (X_o, Z_o); a step of displaying the synthetic aperture-processed observation signal as a cross-sectional image with improved horizontal resolution of the detected object How to detect objects.
(2)電磁波を送信し、物体からの前記電磁波の反射波
を観測信号として受信する送信受信手段と; 前記観測信号をサンプリングするサンプリング手段と; 前記サンプリング手段によってサンプリングされた信号
をA/D変換した後、所定の時間毎に分割する信号分割
手段と; 前記分割された信号を周波数領域に変換し、スペクトル
分布を算出する手段と; 前記算出されたスペクトル分布からスペクトルピーク周
波数f_p、直流成分比R_d_c及び半値幅Wなどの
スペクトル分布のパラメータ値を読みとり、前記パラメ
ータ値のうち所定の周波数範囲内にある前記スペクトル
周波数f_p、所定の直流成分比範囲内にある前記直流
成分比R_d_c及び所定の半値幅範囲内にある前記半
値幅W以外の夫々の値を有する観測信号を不要反射波と
して除去することにより被探知物体からの観測信号のみ
を抽出する手段と; 前記被探知物体からの観測信号のみを抽出する手段によ
り抽出された観測信号が対応する地中断面において(X
_o、Z_o)を頂点とする双曲線形状を計算する手段
と、計算された前記双曲線との波形振幅を双曲線の頂点
(X_o、Z_o)の操作に加算する手段とより成る合
成開口処理手段と; 前記合成開口処理された観測信号を、被探知物体の水平
方向の分解能を向上させた断面像として表示する表示手
段とより成る物体の探知装置。
(2) Transmitting/receiving means for transmitting electromagnetic waves and receiving reflected waves of the electromagnetic waves from objects as observation signals; sampling means for sampling the observation signals; A/D converting the signals sampled by the sampling means; After that, signal dividing means divides the signal at predetermined time intervals; means converts the divided signal into a frequency domain and calculates a spectral distribution; and calculates a spectral peak frequency f_p and a DC component ratio from the calculated spectral distribution. The parameter values of the spectral distribution such as R_d_c and half width W are read, and among the parameter values, the spectral frequency f_p that is within a predetermined frequency range, the DC component ratio R_d_c that is within a predetermined DC component ratio range, and the predetermined half width are determined. means for extracting only the observation signal from the detected object by removing observation signals having respective values other than the half width W within the value width range as unnecessary reflected waves; The observation signal extracted by the means for extracting corresponds to (X
Synthetic aperture processing means comprising means for calculating a hyperbolic shape having vertices at _o, Z_o), and means for adding the calculated waveform amplitude with the hyperbola to the operation of the vertices (X_o, Z_o) of the hyperbola; An object detection device comprising a display means for displaying an observation signal subjected to synthetic aperture processing as a cross-sectional image of an object to be detected with improved horizontal resolution.
(3)物体からの反射信号である電磁波を、振幅の時間
変化としてとらえることのできる複数の観測信号を、多
断面情報として受信するステップと;複数の観測信号の
夫々を、所定の時間毎に分割するステップと; 前記分割された複数の観測信号の夫々を周波数領域に変
換し、スペクトル分布を求めるステップと、複数の観測
信号の夫々に対応するスペクトル分布の夫々からスペク
トルピーク周波数f_p、直流成分比R_d_c、及び
半値幅Wのうち少なくとも2つのスペクトル分布のパラ
メータ値を読みとるステップと; 前記夫々のスペクトル分布のパラメータ値のうち所定の
周波数範囲内にある前記スペクトルピーク周波数f_p
、所定の直流成分比範囲内にある前記直流成分比R_d
_c又は所定の半値幅範囲内にある前記半値幅範囲内に
ある前記半値幅W以外の夫々の値を有する観測信号を不
要反射信号として除去することにより被探知物体からの
観測信号のみを抽出するステップと; 前記抽出された観測信号に対応する前記多断面情報間で
相関演算を行い直線構造を有する被探知物体からの観測
信号のみを抽出するステップと;前記抽出された観測信
号が対応する地中断面において(X_o、Z_o)を頂
点とする双曲線形状を計算するステップと、計算された
前記双曲線上の波形振幅を双曲線の頂点(X_o、Z_
o)の振幅に加算するステップとより成る合成開口処理
ステップと;前記多断面情報間の相関演算を行い、且つ
合成開口処理された観測信号を、水平方向の分解能を向
上させた、直線構造の被探知物体の断面像として表示す
るステップとより成る物体の探知方法。
(3) receiving multiple observation signals as multi-sectional information that can capture electromagnetic waves, which are reflected signals from objects, as time changes in amplitude; receiving each of the multiple observation signals at predetermined time intervals; dividing each of the plurality of divided observation signals into a frequency domain to obtain a spectral distribution; and obtaining a spectral peak frequency f_p and a DC component from each of the spectral distributions corresponding to each of the plurality of observation signals. reading at least two spectral distribution parameter values out of the ratio R_d_c and the half width W; the spectral peak frequency f_p falling within a predetermined frequency range among the respective spectral distribution parameter values;
, the DC component ratio R_d within a predetermined DC component ratio range.
Only the observation signal from the detected object is extracted by removing the observation signal having a value other than _c or the half-width W within the predetermined half-width range as an unnecessary reflected signal. step; performing a correlation calculation between the multi-sectional information corresponding to the extracted observation signal and extracting only the observation signal from the detected object having a linear structure; A step of calculating a hyperbolic shape with (X_o, Z_o) as the apex on the interrupted plane, and a step of calculating the calculated waveform amplitude on the hyperbola at the apex of the hyperbola (X_o, Z_o).
o) A synthetic aperture processing step consisting of a step of adding to the amplitude of the multi-section information; A method for detecting an object comprising the steps of displaying a cross-sectional image of the object to be detected.
(4)電磁波を送信し、物体からの反射信号である電磁
波を振幅の時間変化としてとらえることのできる複数の
観測信号を多断面情報として受信する送信受信手段と; 複数前記観側信号をサンプリングするサンプリング手段
と; 前記サンプリング手段によってサンプリングされた信号
を夫々A/D変換した後、所定の時間毎に分割する信号
分割手段と; 前記分割された複数の観測信号の夫々を周波数領域に変
換し、スペクトル分布を算出する手段と;複数の観測信
号の夫々に対応するスペクトル分布の夫々からスペクト
ルピーク周波数f_p、直流成分比R_d_c、及び半
値幅Wのうち少なくとも2つのスペクトル分布のパラメ
ータ値を読みとり、前記パラメータ値のうち所定の周波
数範囲内にある前記スペクトルピーク周波数f_p、所
定の直流成分比範囲内にある直流成分比R_d_c又は
所定の半値幅範囲内にある前記半値幅W以外の夫々の値
を有する観測信号を不要反射信号として除去することに
より被探知物体からの観測信号のみを抽出する手段と; 前記抽出された観測信号に対応する前記多断面情報間で
相関演算を行い、直線構造を有する被探知物体からの観
測信号のみ抽出する手段と;前記抽出された直線構造を
有する被探知物体からの観測信号が対応する地点断面の
各地点を頂点とする双曲線形状を計算する手段と、計算
された前記双曲線上の波形振幅を双曲線の各頂点の振幅
に加算する手段とより成る合成開口処理手段と;前記多
断面情報間の相関演算を行い、且つ合成開口処理された
観測信号を、水平方向の分解能を向上させた直線構造の
被探知物体の断面像として表示する手段とより成る物体
の探知装置。
(4) a transmitting/receiving means for transmitting electromagnetic waves and receiving a plurality of observation signals as multi-sectional information, which can capture the electromagnetic waves, which are reflected signals from an object, as time changes in amplitude; and sampling the plurality of viewing side signals. a sampling means; a signal dividing means for A/D converting each of the signals sampled by the sampling means and then dividing the signals at predetermined time intervals; converting each of the plurality of divided observation signals into a frequency domain; means for calculating a spectral distribution; reading parameter values of at least two of the spectral peak frequency f_p, DC component ratio R_d_c, and half-width W from each of the spectral distributions corresponding to each of the plurality of observed signals; Among the parameter values, the spectral peak frequency f_p is within a predetermined frequency range, the DC component ratio R_d_c is within a predetermined DC component ratio range, or the half-width W is within a predetermined half-width range. means for extracting only the observation signal from the detected object by removing the observation signal as an unnecessary reflected signal; performing a correlation calculation between the multi-sectional information corresponding to the extracted observation signal to detect the object having a linear structure; means for extracting only the observation signal from the detected object; means for calculating a hyperbolic shape having vertices at each point of the point cross section to which the observation signal from the detected object having the extracted linear structure corresponds; a synthetic aperture processing means comprising means for adding the waveform amplitude on the hyperbola to the amplitude of each vertex of the hyperbola; performing a correlation calculation between the multi-section information and adding the observed signal subjected to the synthetic aperture processing to the horizontal direction; An object detection device comprising means for displaying a cross-sectional image of a linearly structured object to be detected with improved resolution.
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