JPWO2016027422A1 - 干渉型振動観測装置、振動観測プログラム、記録媒体、振動観測方法および振動観測システム - Google Patents
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Abstract
Description
この場合、レーダでは往復距離で計測するので、2分の1波長の変動により2πの位相回転となる。
観測対象8の観測データから固定物から得られる振動値を引けば、プラットフォーム6の振動の影響を受けていない観測対象8の観測データ(振動数)が得られる。
D=5 ×d +d ・・・(20)
となる。
θRES =λ/D ・・・(21)
となる。送信アンテナ18および各受信アンテナ20−1、20−2、・・・20−6のそれぞれの開口長を等しいものとし、それぞれの開口長をd0とすると、観測範囲θ0 は、
θ0 =λ/d0 ・・・(22)
で表される。
h(m ,n ,R ,t)= hAZ(R, m0,n, t) + hEL(R,m,n0,t) ・・・(28)
ここで、n0,m0はそれぞれ縦方向アンテナの横位置、横方向アンテナの縦位置を示 す。
この二次元データを処理する参照関数は、ターゲット位置から二次元アンテナ配列の各アンテナまでの距離から求められる位相関数となる。
4 干渉型振動観測装置
6 プラットフォーム
8 観測対象
8−1 高層ビル
8−2 家屋
8−3 橋梁
8−4 自動車
8−5 戦車
8−11 反射体
10 送信手段
12 受信手段
14 信号処理手段
14−1 第1の処理手段
14−2 第2の処理手段
16 画像表示手段
18 送信アンテナ
20 受信アンテナ
20−1、20−2・・・20−n 受信アンテナ
20−11、20−12・・・20−1n 受信アンテナ
20−21、20−22・・・20−2n 受信アンテナ
20a 一次元配列受信アンテナ
20b 二次元配列受信アンテナ
22 画像
22−1 橋梁画像
22−2 建屋画像
22−3 高層ビル画像
24 振動強度スケール
26−1、26−2・・・26−n 画像面
36 送信部
38 受信部群
38−1、38−2・・・38−n、38−11、38−12・・・38−1n、38−21、38−22・・・38−2n 受信部
40 信号処理部
46 画像表示部
48 プロセッサ
50 メモリ部
52 基準信号生成部
54 インターフェース部
56 出力部
58 CW信号生成部
60 電力増幅部
62 方向性結合器
64 分配回路
66 LNA
68−1、68−2 MIXER
70 移相器
72−1、72−2 LPF
74、74−1、74−2 中間周波増幅部
76、76−1、76−2 アナログ・デジタル変換器
78 前処理部
80 チャープ信号生成部
82 キャリア信号生成部
84−1、84−2 MIXER
86 移相器
88 電力増幅部
90 FMCW信号生成部
92 パーソナルコンピュータ
94 ディスプレイ
100 二次元化部
102 近距離・遠距離切替部
104 参照関数乗算部
106 2DFFT部
107 クリーン処理部
108 振動処理部
110−1 CW信号送受信部
110−2 パルス信号送受信部
110−3 FMCW信号送受信部
112 信号方式切替部
114 制御部
8−101 テーブル
8−102 花瓶
8−103 TV
8−104 ソファ
8−105 タンス
Claims (28)
- 観測対象に向けて送信アンテナにより送信信号を送信する送信手段と、
前記観測対象からの反射波を複数の受信アンテナで受け、受信アンテナ毎に受信信号を生成する受信手段と、
前記受信信号間の位相差からアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、その特定方向からの前記反射波の位相変動を算出し、前記観測対象またはその特定部位の振動を表す観測信号を生成する信号処理手段と、
を備えることを特徴とする、干渉型振動観測装置。 - さらに、前記観測信号から前記観測対象を表す画像を表示する画像表示手段と、
を備え、前記観測信号により前記画像を生成し、前記観測対象の全体画像に前記観測対象中の振動分布を表す画像を重畳して前記画像表示手段に表示させることを特徴とする、請求項1に記載の干渉型振動観測装置。 - さらに、前記信号処理手段または前記信号処理手段の外部に前記送信手段の前記送信信号、前記受信手段の前記受信信号、前記信号処理手段の信号処理を同期させる基準信号を発生する信号発生手段と、
を備えることを特徴とする、請求項1に記載の干渉型振動観測装置。 - 前記送信手段は、前記観測対象または該観測対象上の距離を検出するためのパルス信号、またはパルス圧縮のためにチャープ変調されたパルス信号を出力し、
前記受信手段は、基準信号と位相同期して前記受信信号をパルス圧縮し、前記距離で前記観測対象の前記特定部位を分離することを特徴とする、請求項1に記載の干渉型振動観測装置。 - 前記送信手段は、前記観測対象または該観測対象上の距離を検出するためのFMCW信号を出力し、
前記受信手段は、基準信号と位相同期して前記受信信号のFMCW信号を解析し、前記距離で前記観測対象の前記特定部位を分離することを特徴とする、請求項1に記載の干渉型振動観測装置。 - 前記複数の受信アンテナは、線状の一次元配列、T型配列、L型配列などの二次元配列のいずれかを備え、
前記受信手段または前記信号処理手段は、前記受信信号の位相差により前記観測対象の方向を同定することを特徴とする、請求項1に記載の干渉型振動観測装置。 - 前記複数の受信アンテナは、T型配列、L型配列などの二次元配列を備え、
前記受信手段または前記信号処理手段は、前記観測対象の方位および仰角のいずれか一方または双方を算出することを特徴とする、請求項1に記載の干渉型振動観測装置。 - コンピュータにより観測対象の振動または変位を観測する振動観測プログラムであって、
観測対象に向けて送信アンテナにより送信信号を送信し、
前記観測対象からの反射波を複数の受信アンテナで受け、受信アンテナ毎に受信信号を生成し、
前記受信信号間の位相差からアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、その特定方向からの前記反射波の位相変動を算出し、前記観測対象またはその特定部位の振動を表す観測信号を生成する、
処理を前記コンピュータに実行させるための振動観測プログラム。 - さらに、前記観測信号から画像を生成し、前記観測対象の全体画像に前記観測対象中の振動分布を表す画像を重畳する処理を前記コンピュータに実行させるための請求項8に記載の振動観測プログラム。
- コンピュータに観測対象の振動または変位を観測させるための振動観測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
観測対象に向けて送信アンテナにより送信信号を送信し、
前記観測対象からの反射波を複数の受信アンテナで受け、受信アンテナ毎に受信信号を生成し、
前記受信信号間の位相差からアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、その特定方向からの前記反射波の位相変動を算出し、前記観測対象またはその特定部位の振動を表す観測信号を生成する、
処理を前記コンピュータに実行させるための振動観測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - さらに、前記観測信号から画像を生成し、前記観測対象の全体画像に前記観測対象中の振動分布を表す画像を重畳する処理を前記コンピュータに実行させるための前記振動観測プログラムを記録した請求項10に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 観測対象に向けて送信アンテナにより送信信号を送信する工程と、
前記観測対象からの反射波を複数の受信アンテナで受け、受信アンテナ毎に受信信号を生成する工程と、
前記受信信号間の位相差からアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、その特定方向からの前記反射波の位相変動を算出し、前記観測対象またはその特定部位の振動を表す観測信号を生成する工程と、
を含むことを特徴とする、振動観測方法。 - さらに、前記観測信号から画像を生成し、前記観測対象の全体画像に前記観測対象中の振動分布を表す画像を重畳する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項12に記載の振動観測方法。 - 振動や動揺を有するプラットフォームに搭載され、観測対象またはその特定部位の振動を表す観測データで画像を生成し、該画像から固定点を決定し、該固定点の振動解析により前記プラットフォームの振動を算出し、該振動を前記観測データから除去する処理手段を備えることを特徴とする、干渉型振動観測装置。
- 振動や動揺を有するプラットフォームに搭載された送信アンテナにより、観測対象に向けて送信信号を送信する送信手段と、
前記プラットフォームに搭載された複数の受信アンテナで前記観測対象から反射波を受け、前記受信アンテナ毎に受信信号を生成する受信手段と、
を備え、前記処理手段は、前記受信信号間の位相差からアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、その特定方向からの前記反射波の位相変動を算出し、前記観測対象またはその特定部位の振動を表す観測データを取得する第1の処理手段と、
前記第1の処理部で得られる画像から固定点を決定し、この固定点の振動解析により前記プラットフォームの振動を算出し、該振動を前記観測データから除去する第2の処理手段と、
を含むことを特徴とする、請求項14に記載の干渉型振動観測装置。 - さらに、前記観測対象を表す画像を表示する画像表示手段と、
を備え、前記画像表示手段に前記画像を表示させ、
前記観測データから前記プラットフォームの振動を除去して前記画像を修正し、前記観測対象の全体画像に前記観測対象中の振動分布を表す画像を重畳して前記画像表示手段に表示させることを特徴とする、請求項14または請求項15に記載の干渉型振動観測装置。 - さらに、前記第1の処理手段に、または前記第1の処理手段の外部に前記送信部の前記送信信号、前記受信部の前記受信信号、前記第1の処理手段の信号処理を同期させる基準信号を発生する信号発生手段と、
を備えることを特徴とする、請求項15に記載の干渉型振動観測装置。 - 前記送信手段は、前記観測対象または該観測対象上の距離を検出するためのパルス信号、またはパルス圧縮のためにチャープ変調されたパルス信号を出力し、
前記受信手段は、基準信号と位相同期して前記受信信号をパルス圧縮し、前記距離で前記観測対象の前記特定部位を分離することを特徴とする、請求項15に記載の干渉型振動観測装置。 - 前記送信手段は、前記観測対象または該観測対象上の距離を検出するためのFMCW信号を出力し、
前記受信手段は、基準信号と位相同期して前記受信信号のFMCW信号を解析し、前記距離で前記観測対象の前記特定部位を分離することを特徴とする、請求項15に記載の干渉型振動観測装置。 - 前記複数の受信アンテナは、線状の一次元配列、T型配列、L型配列などの二次元配列のいずれかを備え、
前記受信手段または前記第1の処理手段は、前記受信信号の位相差により前記観測対象の方向を同定することを特徴とする、請求項15に記載の干渉型振動観測装置。 - 前記複数の受信アンテナは、T型配列、L型配列などの二次元配列を備え、
前記受信部または前記第1の処理部は、前記観測対象の方位および仰角のいずれか一方または双方を算出することを特徴とする、請求項15に記載の干渉型振動観測装置。 - コンピュータにより観測対象の振動または変位を観測する振動観測プログラムであって、
振動や動揺を有するプラットフォームに搭載された送信アンテナより観測対象に向けて送信信号を送信し、
前記プラットフォームに搭載された複数の受信アンテナで前記観測対象からの反射波を受け、前記受信アンテナ毎に受信信号を生成し、
前記受信信号間の位相差からアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、その特定方向からの前記反射波の位相変動を算出し、前記観測対象またはその特定部位の振動を表す観測データを生成し、
前記観測データから得られる画像から固定点を決定し、
前記固定点の振動解析により前記プラットフォームの振動を算出し、該振動を前記観測データから除去する、
処理を前記コンピュータに実行させるための振動観測プログラム。 - さらに、前記プラットフォームの振動が除去された前記観測データから画像を生成し、
前記観測対象の全体画像に前記観測対象中の振動分布を表す画像を重畳する処理を前記コンピュータに実行させるための請求項22に記載の振動観測プログラム。 - コンピュータに観測対象の振動または変位を観測させるための振動観測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
振動や動揺を有するプラットフォームに搭載された送信アンテナにより、観測対象に向けて送信信号を送信し、
前記プラットフォームに搭載された複数の受信アンテナで前記観測対象からの反射波を受け、前記受信アンテナ毎に受信信号を生成し、
前記受信信号間の位相差からアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、その特定方向からの前記反射波の位相変動を算出し、前記観測対象またはその特定部位の振動を表す観測データを生成し、
前記観測データから得られる画像から固定点を決定し、
前記固定点の振動解析により前記プラットフォームの振動を算出し、該振動を前記観測データから除去する、
処理を前記コンピュータに実行させるための振動観測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - さらに、前記プラットフォームの振動が除去された前記観測データから画像を生成し、前記観測対象の全体画像に前記観測対象中の振動分布を表す画像を重畳する処理を前記コンピュータに実行させるための前記振動観測プログラムを記録した請求項24に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 振動や動揺を有するプラットフォームに搭載された送信アンテナにより観測対象に向けて送信信号を送信する工程と、
前記プラットフォームに搭載された複数の受信アンテナで前記観測対象からの反射波を受け、前記受信アンテナ毎に受信信号を生成する工程と、
前記受信信号間の位相差からアンテナ面に対する前記反射波の位相面を求めて前記反射波の到来方向および信号強度を同定し、その特定方向からの前記反射波の位相変動を算出し、前記観測対象またはその特定部位の振動を表す観測データを生成する工程と、
前記観測データから得られる画像から固定点を決定する工程と、
前記固定点の振動解析により前記プラットフォームの振動を算出し、該振動を前記観測データから除去する工程と、
を含むことを特徴とする、振動観測方法。 - さらに、前記観測データから前記プラットフォームの前記振動を除去して前記画像を修正し、前記観測対象の全体画像に前記観測対象中の振動分布を表す画像を重畳する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項26に記載の振動観測方法。 - 振動や動揺を有するプラットフォームと、
前記プラットフォームに搭載され、観測対象またはその特定部位の振動を表す観測データで画像を生成し、該画像から固定点を決定し、該固定点の振動解析により前記プラットフォームの振動を算出し、該振動を前記観測データから除去する振動観測手段と、
を備えることを特徴とする振動観測システム。
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