JPH0513588B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、合成開口法を用いた地中埋設物探
査方式、特にその分解能の向上に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第２図は衛星レーダ、航空機搭載レーダにおけ
る合成開口処理の一般形に地中埋設物探査に不可
欠な地質補正を加味したいわゆる合成開口法地中
埋設物探査方式の一般形を示すものである。基本
形として上記の様な方式を実施したと考えられる
ものとして、例えば電子通信学会誌VOl.67、No.
３（1984年３月）第308頁〜311頁に掲載の論文
「電波による地中物体の探査」等が知られている。
一般形の説明図第２図においてST1は反射波プロ
フイールデータを収集するステツプ、ST２はス
テツプST1に続く前置処理を行なうステツプ、
ST3はステツプST2に続く合成開口処理を行なう
ステツプ、ST4はステツプST3に続く地質補正の
処理を行なうステツプ、ST5はステツプST4に続
く出力処理を行なうステツプである。

また、第３図は前記ステツプST1における反射
波プロフイールデータの収集を説明するための説
明図であり、図において１はパイプ等の物標、２
はこの物標１が埋設されている土、３は送信機、
４はこの送信機３からのパルス信号を電磁波にし
て前記土２内に発射する送信アンテナ、５はこの
送信アンテナ４から発射された電磁波の物標１に
よる反射波を受信する受信アンテナ、６はこの受
信アンテナ５に接続された受信機であり、前記送
信アンテナ４と受信アンテナ５の相互間隔は所定
距離ｙに固定され、両アンテナ４，５の配置方向
と直角な矢印Ｘで示す方向に一定のピツチで移動
する。

次に動作について説明する。まず、ステツプ
ST1において反射波プロフイールデータの収集が
地中断面単位で行なわれる。即ち、送信アンテナ
４からは一定ピツチで移動する都度例えばモノサ
イクルパルスが発射され、その反射波が受信アン
テナ５で受信される。物標１からの反射波は、両
アンテナ４，５が物標１の真上にある時最も短時
間で戻り、これからずるれとそのずれの量に応じ
てその時間も長くなり、各物標１毎に放物線状に
広がる反射波プロフイールデータが得られる。即
ち、第４図ａのように、Ａ点に物標１があると仮
定した場合、上述のように、反射に費やす時間
は、Ａ点の真上にあるＢ点が最も短時間で戻り、
Ｂ点からずれるほど反射に時間がかかる（第４図
ａではＥ点が最も時間がかかる）。この関係を図
で表すと、（図４ｂのような双曲線となり、この
双曲線を反射波プロフイールデータと呼ぶ。

ここで、土１の中を伝搬するモノサイクルパル
スは著しく減衰し、歪も大きく、雑音レベルも高
いものであり、また、送信アンテナ４と受信アン
テナ５との直接カツプルもあることから、ステツ
プST2の前置処理にてこの直接カツプル、雑音、
さらには歪等の除去が行なわれる。ステツプST3
では、このように前置処理された反射波プロフイ
ールデータの合成開口処理が行なわれる。即ち、
Ａ点に物標１がある場合の反射波プロフイールデ
ータは上述のごとく得られるので、この反射波プ
ロフイールデータの双曲線と同一形状のウインド
を用意し、このウインドを上下左右に移動させる
ことによつて、このウインドが反射波プロフイー
ルデータと最も重なりあう点を見つけ出す処理を
行い（第５図ａでは重なり点がＰ点だけであるた
め一致度は低いが、第５図ｂでは完全に重なつて
いるため最も一致度が高い。）、最も一致度が高く
なつたとき（第５図ｂ）のウインドの頂点部分
（Ｑ点）を画像データとして得る。なお、このよ
うな処理を一般にレンジマイグレーシヨン補正と
呼ぶ。

このようにして得られた画像データはまだ時間
スケールのものであるため、次のステツプST4に
て土２の比誘電率ε_sにて地質補正を行ない、長さ
スケールの画像データを得、ステツプST5の出力
処理にて、デイスプレイ装置等に物標の探査画像
出力を表示する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の地中埋設物探査方式は以上のように構成
されているので、前置処理で除去しきれなかつた
雑音、歪等の影響によつて、得られた画像データ
上の物標スポツトはシヤープなものとはならず、
充分な分解能が得られないという問題点があつ
た。

この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、充分高い分解能が得られる地
中埋設物探査方式を得ることを目的とする。

〔問題点が解決するための手段〕

この発明に係る地中埋設物探査方式は、反射波
プロフイールデータの深いレンジマイグレーシヨ
ン補正によつて得た画像データと浅いレンジマイ
グレーシヨン補正によつて得た画像データとの積
をとつて合成することにより物標の探査画像出力
を得るものである。

〔作用〕

この発明における地中埋設物探査方式は、深い
レンジマイグレーシヨン補正によつて得られた画
像データと浅いレンジマイグレーシヨン補正によ
つて得られた画像データの積をとつて合成するこ
とにより、これら両画像データの同一位置に高い
レベルのデータがある場合は強めあい、他は弱あ
うようにして合成された画像データ上の物標スポ
ツトをシヤープなものとし、充分に高い分解能を
得る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図において、１１はレンジマイグレーシ
ヨン補正を行なう地中断面単位の反射波プロフイ
ールデータで、物標１の真上の反射波の理想波形
のみが代表的に示されており、破線は各測定ポイ
ントにおける反射波のゼロクロス点を結んだもの
である。１２は深いレンジマイグレーシヨン補正
の処理、１３は浅いレンジマイグレーシヨン補正
の処理を示しており、微細な四角形はレンジマイ
グレーシヨン補正で処理されるデータの存在を示
している。

１４は前記１２の深いレンジマイグレーシヨン
補正の結果得られた画像データ、１５は前記１３
の浅いレンジマイグレーシヨンの結果得られた画
像データであり、１６はこれら画像データ１４及
び１５の積をとつて合成した結果得られた画像デ
ータである。

次に動作について説明する。従来の場合と同様
にして収集された反射波プロフイールデータは、
前置処理において送信アンテナ４と受信アンテナ
５との直接カツプル、雑音、さらには歪等が除去
される。第１図の１１には理想的な反射波が示さ
れているが、実際にはまだ多くの振動モードを含
んでおり、雑音も多く重畳されている。

このような反射波プロフイールデータは１２に
おいて深いレンジマイグレーシヨン補正の処理が
なされ、各物標１毎に対応する双曲線のデータが
その頂点部近傍に集積される。ここで、この深い
レンジマイグレーシヨン補正では処理されるレン
ジビン数は合成開口長相当数程度、即ちデータを
合成するのに充分な合成開口長に相当する数、又
はレンジマイグレーシヨン補正可能な最大レンジ
ビン数であつて第１図の１２の例ではレンジマイ
グレーシヨン補正RMC可能な最大数だけ処理さ
れる。また、同じ反射波プロフイールデータは１
３において浅いレンジマイグレーシヨン補正がな
され同様にして各物標１毎に対応する双曲線のデ
ータがその頂点部近傍に集積される。ここでこの
浅いレンジマイグレーシヨン補正では、処理され
るレンジビン数はパルス幅相当数程度、即ちパル
ス幅又は正あるいは負の半波に相当するレンジビ
ン数であつて、第１図の１３の例ではパルス幅相
当数だけ処理される。

深いレンジマイグレーシヨン補正では、レンジ
マイグレーシヨン補正可能な最大数という多数の
レンジビンについて処理が実施されるため、第１
図に１４で示す如く、得られた画像データ上の物
標スポツトは高さが高く、その平面形状はアジマ
ス方向に幅の狭いＸ字状となる。また、浅いレン
ジマイグレーシヨン補正では、パルス幅相当数と
いう少数のレンジビンだけで処理が実施されるた
め、第１図に１５で示す如く得られた画像データ
上の物標スポツトは高さが低く、その平面形状は
アジマス方向に幅の広いＸ字状となるが、このＸ
字状のレンジ方向への拡がりは、第１図１４にお
ける画像データ上の物標スポツト形状のレンジ方
向への拡がりに比べて狭いものとなる。もう少し
具体的に、両レンジマイグレーシヨン補正につい
て説明すると、深いレンジマイグレーシヨン補正
と浅いレンジマイグレーシヨン補正とは、ウイン
ドの裾野の深さにおいて相違しており、つまり、
深いレンジマイグレーシヨン補正ではウインドの
裾野が深く（第６図ａ参照）、浅いレンジマイグ
レーシヨン補正ではウインドの裾野が浅くなつて
いる（第６図ｂ参照）。

ここで、双曲線は裾野の方に行くほど線のカー
ブが単調（直線に近い）になるため、反射波プロ
フイールデータとウインドとの重なりを見る上
で、双曲線の尾根の部分どうしより、双曲線の裾
野の部分どうしの方が重なり易いといえる（第６
図ｃ参照）従つて、浅いレンジマイグレーシヨン
補正より深いレンジマイグレーシヨン補正の方が
ウインドが深い分だけ、反射波プロフイールデー
タとウインドとがレンジ方向に多少ずれてもウイ
ンドの裾野の部分では重るため、一致度が高くな
る特性がある。逆に反射波プロフイールデータと
ウインドとがアジマス方向にずれた場合には双曲
線の裾野の部分どうしはほとんど重なる場合がな
いので、ウインドが深い分だけ浅いレンジマイグ
レーシヨン補正より深いレンジマイグレーシヨン
補正の方が一致度が浅くなる特性がある。この関
係を等高線を用いて表すと、第６図ｄ，ｅのよう
になる（ａが深いレンジマイグレーシヨン補正、
ｂが浅いレンジマイグレーシヨン補正を表す）。
即ち、ウインドの頂点部分Ｑ点が反射波プロフイ
ールデータの頂点部分と一致した場合が最も一致
度が高くなることを示すとともに、深いレンジマ
イグレーシヨン補正は浅いレンジマイグレーシヨ
ン補正に比べて、多少レンジ方向にずれても一致
度があまり低下しないが、アジマス方向にずれた
場合には一致度の低下が著しいことを示している
（等高線の中心ほど一致度が高い）。なお、第６図
ｄ，ｅを立体的に表すとそれぞれ第１図の１４，
１５となる。

第１図に１４及び１５で示す画像データ上に
は、図示の物標スポツト以外にも、反射波の振動
モード等の歪や雑音に基づくスポツトが数多く現
われるが、図示は略している。ここで、図示され
ている前記スポツトの中心位置は画像データ上の
同一の位置にそれぞれ現われているが、前記歪や
雑音によるスポツトは必ずしも同一の位置に現わ
れるとは限らない。

このようにして深いレンジマイグレーシヨン補
正によつて得られた画像データ１４と浅いレンジ
マイグレーシヨン補正によつて得られた画像デー
タ１５とは両者の積をとることによつて合成され
る。従つて、両方の画像データ１４，１５でとも
にハイレベルの部分は互に強め合つて、合成され
た画像データ上ではよりハイレベルのデータとな
るがローレベルの部分は弱め合つてよりローレベ
ルのデータとなる。また一方がゼロレベルである
部分は他方がいくらハイレベルであつても合成さ
れた画像データ上ではゼロレベルとなる。前述の
如く、両画像データ１４と１５上の各物標スポツ
トは、一方がアジマス方向に狭く、他方がレンジ
方向に狭いものであるため、Ｘ字状の脚部は互に
消去しあい、中心部分で互に強め合い、合成され
た画像データ上ではＸ字状の脚部がほとんど残ら
ない極めてシヤープな物標スポツトが得られる。
第１図の１６はこのような合成された画像データ
を示している。

このようにして得られた画像データは地質補正
によつて時間スケールが長さスケールに変換さ
れ、出力処理されて物標の探知画像出力として表
示される。

なお、上記実施例では合成開口処理を行なつて
から地質補正を行なう場合について説明したが、
先に地質補正を行なつて時間スケールを長さスケ
ールに変換した反射波プロフイールデータを合成
開口処理するようにしてもよく、上記実施例と同
様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば反射波プロフ
イールデータを深いレンジマイグレーシヨン補正
と浅いレンジマイグレーシヨン補正を行なつて、
得られた画像データの積をとつて合成することに
より物標の探査画像出力を得るように構成したの
で、合成された画像データ上の物標スポツトがシ
ヤープのものとなり、充分に高い分解が得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による地中埋設物
探査方式を示す説明図、第２図は従来の地中埋設
物探査方式を示すフローチヤート、第３図は反射
波プロフイールデータの収集を説明するための説
明図、第４図は反射波プロフイールデータを示す
説明図、第５図及び第６図はレンジマイグレーシ
ヨン補正を説明する説明図である。 １は物標、２は物標１が埋設されている土、３
は送信機、４は送信アンテナ、５は受信アンテ
ナ、６は受信機、１１は反射波プロフイールデー
タ、１２は深いレンジマイグレーシヨン補正の処
理、１３は浅いレンジマイグレーシヨン補正の処
理、１４，１５，１６は画像データ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所定の間隔で配された送信アンテナと受信ア
   ンテナとを備え、地表面に沿つて前記両アンテナ
   をその配置方向と略直角に一定のピツチで移動さ
   せながら、前記送信アンテナより地中に向けて発
   信したパルス信号の反射波を前記受信アンテナで
   受信し、得られた地中断面単位の反射波プロフイ
   ールデータを合成開口処理して、地中に埋設され
   た物標の探査画像出力を得る地中埋設物探査方式
   において、前記合成開口処理における前記反射波
   プロフイールデータのレンジマイグレーシヨン補
   正を、合成開口長相当数程度のレンジビンによる
   深いレンジマイグレーシヨン補正と前記パルス信
   号のパルス幅相当数程度のレンジビンによる浅い
   レンジマイグレーシヨン補正を行い、前記各レン
   ジマイグレーシヨン補正によつて得られた各画像
   データの積をとつて合成することにより前記物標
   の探査画像出力を得ることを特徴とする地中埋設
   物探査方式。