KR101372739B1 - Apparatus and method for providing ground penetrating rader dual mode - Google Patents

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    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Abstract

An apparatus for providing dual mode ground penetration radar (GPR) comprises: a transmitting/receiving arrangement antenna unit which forms a specific beam pattern by arranging multiple transmitting/receiving antennae at preset intervals; a GPR unit which outputs downstream data by demodulating a wireless downstream signal received from the transmitting/receiving arrangement antenna unit, and generates a wireless upstream signal by altering the inputted upstream data; a control unit which check the velocity of a GPR providing device in order to control switching operation according to the check result, and generates different radar signals by mode by switching into preset modes by the switching operation in order to obtain penetration images; and an on/off switch which is electrically connected with the GPR unit in order to generate or block the radar signal by modes through the switching operation according to the control of the control unit. [Reference numerals] (110) Receiving arrangement antenna unit; (111) Transmitting antenna unit; (112) GPR unit; (116) Control unit; (118) Step frequency data processing unit; (120) Impulse data processing unit; (122) Image display part; (124) GPR data storing unit; (126) Speed sensing unit; (128) Position and visual information providing unit; (130) GPS receiving unit; (132) Signal processing unit; (134) Post-processing penetration image signal processing unit; (136) Penetration image analyzing unit

Description

이중모드 지표투과 레이더 제공 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING GROUND PENETRATING RADER DUAL MODE}Method and apparatus for providing dual mode surface transmissive radar {APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING GROUND PENETRATING RADER DUAL MODE}

본 발명은 이중모드 지표투과 레이더(Ground Penetrating Rader, GPR)를 구비하고 지중 시설물 관리에 사용되는 무선 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless communication system having a dual mode ground penetrating radar (GPR) and used for underground facility management.

지하에 매설된 관로의 상태를 영상으로 확인하기 위하여 관로 내부를 주행하는 탐사용자주차에 영상취득을 위한 장치를 설치하고, 탐사용자주차가 주행하면서 취득한 영상을 전달받아 이를 분석하는 지표투과 레이더 기법에 관한 시스템은 이미 도입되어 사용되어 왔다.In order to check the condition of the underground pipeline, a device for acquiring the image is installed in the tom parking lot that drives the inside of the pipe, and the ground penetration radar technique that receives and analyzes the images acquired while the tom parking is running. The system has already been introduced and used.

이러한 지표투과 레이더는 전자기파를 이용하여 지표면 아래의 내부를 탐사하는 기술로서, 도로교통 시설물의 유지보수 및 안전관리를 위하여 차량에 장착하고 지표투과를 검사하는 용도로 주로 사용된다. This surface penetration radar is a technology for exploring the interior under the ground surface using electromagnetic waves, and is mainly used for mounting on vehicles and inspecting surface penetration for maintenance and safety management of road traffic facilities.

또한, 도로분야 이외에도 철도, 건축 구조물 및 의학 분야 등에도 적용이 가능한 기술이다.In addition, it is a technology that can be applied to the railroad, building structures and medical fields in addition to the road field.

이러한 기존 장비의 경우 정밀한 검사를 위해 스텝 주파수(step frequency) 방식을 쓸 경우 저속으로 차량을 운행해야 하기 때문에 넓은 영역의 검사가 어려운 점이 있으며, 고속 검사를 위해 임펄스(impulse) 방식을 쓸 경우 정밀한 결과를 얻기 어려운 문제가 발생한다.In the case of the existing equipment, it is difficult to inspect a large area because the vehicle must be operated at a low speed when using a step frequency method for precise inspection, and an accurate result when using an impulse method for a high speed inspection. It is difficult to get a problem.

따라서 본 발명은 차량의 이동 속도에 따라 임펄스 및 스텝 주파수를 하이브리드 하여 해당 속도에 최적화된 투과 영상을 고속으로 획득 가능한 기술을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide a technique capable of obtaining a high-speed transmission image optimized for the speed by hybridizing the impulse and step frequency according to the moving speed of the vehicle.

본 발명의 일 견지에 따르면, 이중모드 지표투과 레이더(Ground Penetration Rader, GPR) 제공 장치에 있어서, 다수의 수신 안테나가 기설정된 간격으로 배열되어 특정 빔패턴을 형성하는 수신 배열 안테나부와, 상기 수신 배열 안테나부로부터 수신된 무선 하향 신호를 복조하여 하향 데이터를 출력하고, 입력된 상향 데이터를 변조하여 무선 상향 신호를 생성하는 GPR부와, GPR 제공 장치의 속도를 체크하여, 상기 체크 결과에 따라 스위칭 동작을 제어하고, 상기 스위칭 동작별 기설정된 모드로 전환하여 모드별 상이한 레이더 신호를 생성하여 투과영상을 획득하도록 제어하는 제어부와, 상기 GPR부와 전기적으로 연결되어 상기 제어부의 제어에 따라 스위칭 동작을 통해 모드별 레이더 신호를 생성 혹은 차단하는 온/오프 스위치를 포함함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, in the dual mode ground penetration radar (GPR) providing apparatus, a receiving array antenna unit for forming a specific beam pattern by a plurality of receiving antennas are arranged at a predetermined interval, and the receiving Demodulates the radio downlink signal received from the array antenna unit to output downlink data, modulates the input uplink data to generate a radio uplink signal, and checks the speed of the GPR providing apparatus and switches according to the check result A control unit for controlling an operation, switching to a predetermined mode for each switching operation to generate a different radar signal for each mode, and obtaining a transmission image; and electrically connected to the GPR unit to perform a switching operation under control of the controller. It includes an on / off switch for generating or blocking a radar signal for each mode.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 이중모드 지표투과 레이더 제공 방법에 있어서, 제어부에서 GPS 수신부를 통해 GPR 제공 장치의 속도를 체크하여, 상기 체크 결과에 따라 스위칭 동작을 제어하고, 상기 스위칭 동작별 기설정된 모드로 전환하여 모드별 상이한 레이더 신호를 생성하는 과정과, 상기 전환된 기설정된 모드에 따라 생성된 레이더 신호에 대한 상향 데이터를 변조하여 무선 상향 신호를 생성하는 과정과, 상기 생성된 무선 상향 신호를 송신 안테나부를 통해 송신하는 과정과, 다수의 수신 안테나가 기설정된 간격으로 배열되어 특정 빔패턴을 형성하는 수신 배열 안테나부를 통해 수신된 무선 하향 신호를 복조하여 하향 데이터를 출력하고, 기설정된 모드에서 투과 영상을 획득하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, in the dual mode surface permeation radar providing method, the control unit checks the speed of the GPR providing apparatus through the GPS receiver, controls the switching operation according to the check result, and the predetermined preset for each switching operation Generating a different radar signal for each mode by switching to a mode, generating a wireless uplink signal by modulating uplink data of the radar signal generated according to the switched preset mode, and generating the generated wireless uplink signal Transmitting through the transmitting antenna unit, demodulating the wireless downlink signal received through the receiving array antenna unit which is arranged at a predetermined interval to form a specific beam pattern, and outputs downlink data, and transmits in the preset mode. And a process of acquiring an image.

본 발명은 속도별 서로 상이한 모드에서 레이더 영상을 취득함으로써 비접촉 검사가 가능하기 때문에 차량으로 이동하며 고속 검사 수행이 가능하며, 비파괴 검사이기 때문에 조사 표적의 손상이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 정밀한 검사가 가능한 스텝 주파수를 이용한 투과 영상 획득 시 저속으로 차량을 운행해야 하기 때문에 넓은 영역의 검사가 용이치 않고, 고속 검사가 가능한 임펄스 방식을 이용한 투과 영상 획득 시 정밀한 결과 획득이 용이치 않은 점을 각각 고려하여 차량의 이동 속도에 따라 임펄스 및 스텝 주파수를 하이브리드 하여 해당 속도에 최적화된 투과 영상을 고속으로 획득 가능한 효과가 있다.According to the present invention, non-contact inspection is possible by acquiring radar images in different modes for each speed, so that the vehicle can move to a vehicle and perform high-speed inspection, and since the non-destructive inspection does not damage the irradiation target, it is possible to perform precise inspection. The vehicle must be operated at low speed when the transmission image is acquired using the step frequency, so it is not easy to inspect a large area, and the vehicle is considered in that it is not easy to obtain accurate results when the transmission image is acquired using the impulse method that enables high-speed inspection. The impulse and the step frequency are hybridized according to the moving speed of the transmission image optimized for the speed can be obtained at high speed.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치에 관한 상세 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치에 적용된 임펄스 및 스텝 주파수 레이더의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중모드 지표투과 레이더 제공 방법에 관한 흐름도.1 is a detailed block diagram of an apparatus for providing a dual mode surface penetration radar according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of an impulse and step frequency radar applied to the dual-mode ground-surface radar providing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for providing a bimodal surface transflective radar according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be appreciated that those skilled in the art will readily observe that certain changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. To those of ordinary skill in the art.

본 발명은 지표투과 레이더(Ground Penetrating Rader, GPR)를 구비하고 지중 시설물 관리에 사용되는 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 GPR에서 사용되는 임펄스(impulse) 방식과 스텝 주파수(step frequency)를 이중(dual)로 사용하여 고속으로 투과 영상을 획득하기 위해 기설정된 간격으로 배열하여 특정 빔 패턴을 형성하도록 하는 다수의 송/수신 안테나를 통해 입/출력된 RF 신호를 변/복조 후 GPR 제공 장치의 속도에 따라 스위칭 동작을 통해 기설정된 모드로 전환하여 고속 이동 모드 시 임펄스(impulse) 신호 및 저속 이동 모드 시 스텝 주파수(step frequency)신호 생성/송신하여 이를 기반으로 반사된 각 레이더 신호를 수신하여 속도별 서로 상이한 모드에서 레이더 영상을 취득함으로써 비접촉 검사가 가능하기 때문에 차량으로 이동하며 고속 검사 수행이 가능하며, 비파괴 검사이기 때문에 조사 표적의 손상이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 정밀한 검사가 가능한 스텝 주파수를 이용한 투과 영상 획득 시 저속으로 차량을 운행해야 하기 때문에 넓은 영역의 검사가 용이치 않고, 고속 검사가 가능한 임펄스 방식을 이용한 투과 영상 획득 시 정밀한 결과 획득이 용이치 않은 점을 각각 고려하여 차량의 이동 속도에 따라 임펄스 및 스텝 주파수를 하이브리드 하여 해당 속도에 최적화된 투과 영상을 고속으로 획득 가능한 기술을 제공하고자 한다.
The present invention relates to a wireless communication system having a ground penetrating radar (GPR) and used for underground facility management. More particularly, the present invention relates to an impulse method and a step frequency used in the GPR. GPR is provided after modulating / demodulating the RF signal input / output through multiple transmit / receive antennas that use a dual to arrange a specific beam pattern by arranging at predetermined intervals to obtain a transmission image at high speed. Switch to the preset mode through the switching operation according to the speed of the device to generate / transmit the impulse signal in the high speed mode and the step frequency signal in the low speed mode and receive each reflected radar signal based on this Non-contact inspection is possible by acquiring radar images in different modes for different speeds. This is a non-destructive test that does not cause damage to the inspection target, and it is not easy to inspect a large area because the vehicle must be operated at a low speed when obtaining a transmission image using a step frequency capable of precise inspection. In consideration of the fact that it is not easy to obtain accurate results when acquiring a transmission image using an inspection-type impulse method, a technique capable of acquiring a transmission image optimized for a corresponding speed at a high speed by hybridizing an impulse and a step frequency according to the moving speed of the vehicle To provide.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치에 대하여 도 1을 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, a dual mode indicator penetrating radar providing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치에 관한 상세 블록도이다.1 is a detailed block diagram of an apparatus for providing a dual mode surface transmissive radar according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치(100)는 수신 배열 안테나부(110), 송신 안테나부(111), GPR부(112), 온/오프 스위치부(114), 제어부(116), 영상 표시부(122), GPR 데이터 저장부(124), 위치 및 시각 정보 제공부(128), GPS 수신부(130) 및 신호 처리부(132)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the apparatus 100 for providing a dual mode surface transmissive radar according to an embodiment of the present invention may include a reception array antenna unit 110, a transmission antenna unit 111, a GPR unit 112, and an on / off switch. The unit 114, a controller 116, an image display unit 122, a GPR data storage unit 124, a location and time information providing unit 128, a GPS receiver 130, and a signal processor 132 are included.

상기 수신 배열 안테나부(110)은 실제 신호를 지표면으로 보내고 받는 최종 단으로, 수신(Rx) 안테나가 기설정된 간격으로 배열(array)되어 특정 빔 패턴을 형성한다. The reception array antenna unit 110 is a final stage of sending and receiving an actual signal to the ground surface, and the reception (Rx) antennas are arrayed at a predetermined interval to form a specific beam pattern.

이러한 상기 수신 배열 안테나부(110)은 어레이 구조로 각각의 빔 패턴이 공간적으로 합성되어 샤프한 빔이 형성되고, 각각의 안테나의 복사전력이 합쳐져서 더욱 멀리 퍼져나가는 강한 빔 패턴이 형성된다.The receiving array antenna unit 110 has an array structure in which each beam pattern is spatially synthesized to form a sharp beam, and the radiant power of each antenna is combined to form a strong beam pattern that spreads farther.

상기 GPR부(112)는 수신 배열 안테나부(110)를 이용하여 지중으로부터 수신된 무선 하향 신호를 복조하여 얻어진 하향 데이터를 상기 제어부(116)로 출력한다.The GPR unit 112 outputs the downlink data obtained by demodulating the wireless downlink signal received from the ground using the reception array antenna unit 110 to the control unit 116.

또한, 상기 GPR부(112)는 제어부(116)로부터 입력된 상향 데이터를 변조하여 무선 상향 신호를 생성하고, 상기 생성된 무선 상향 신호를 송신 안테나부(111)을 이용하여 지중으로 무선 전송한다.In addition, the GPR unit 112 modulates uplink data input from the control unit 116 to generate a radio uplink signal, and wirelessly transmits the generated radio uplink signal to the ground using the transmission antenna unit 111.

더불어, 상기 GPR부(112)는 수신 배열 안테나부(110)를 통해 수신된 신호에서 불필요한 주파수 대역을 제거하는 대역 통과 필터(Band pass filter, 미도시), 상기 불필요한 주파수 대역이 제거된 신호에 대한 디지털 신호를 출력하는 RF 아날로그부(미도시)를 더 포함한다.In addition, the GPR unit 112 is a band pass filter (not shown) to remove the unnecessary frequency band from the signal received through the reception array antenna unit 110, for the signal from which the unnecessary frequency band is removed It further includes an RF analog unit (not shown) for outputting a digital signal.

상기 제어부(116)은 GPR 제공 장치(100)의 속도를 체크하여, 상기 체크 결과에 따라 스위칭 동작을 제어하고, 상기 스위칭 동작별 기설정된 모드로 전환하여 모드별 상이한 레이더 신호를 생성하여 투과 영상을 획득하도록 제어한다.The controller 116 checks the speed of the GPR providing apparatus 100, controls a switching operation according to the check result, switches to a predetermined mode for each switching operation, generates a different radar signal for each mode, and transmits the transmitted image. Control to acquire.

상기 온/오프 스위치(114)는 GPR부(112)와 전기적으로 연결되어 상기 제어부(116)의 제어에 따라 스위칭 동작을 통해 모드별 레이더 신호를 생성 혹은 차단한다.The on / off switch 114 is electrically connected to the GPR unit 112 to generate or block a radar signal for each mode through a switching operation under the control of the controller 116.

이때, 상기 제어부(116)은 상기 GPR 제공 장치(100)의 속도 체크 결과, 기설정된 속도 이상인 경우 상기 GPR부(110)와 전기적으로 연결된 온/오프 스위치부(114)를 상기 기설정된 모드 중 고속 이동 모드로 스위칭하여 임펄스(impulse) 신호를 생성하도록 제어하고, 상기 기설정된 속도 이하인 경우 상기 온/오프 스위치를 상기 기설정된 모드 중 저속 이동 모드로 스위칭하여 스텝 주파수(step frequency) 레이더 신호를 생성하도록 제어한다.In this case, the controller 116 checks the on / off switch unit 114 electrically connected to the GPR unit 110 at a high speed in the preset mode when the speed check result of the GPR providing apparatus 100 is equal to or greater than a preset speed. Switch to a movement mode to generate an impulse signal, and when the speed is below the preset speed, switch the on / off switch to a slow movement mode of the preset mode to generate a step frequency radar signal. To control.

더욱 상세하게는, 상기 제어부(116)은 스텝 주파수 데이터 처리부(118), 임펄스 데이터 처리부(120)를 포함한다.In more detail, the controller 116 includes a step frequency data processor 118 and an impulse data processor 120.

상기 스텝 주파수 데이터 처리부(118)는 스텝 주파수(step frequency) 레이더 신호를 생성하여 상기 송신 안테나부(111)를 통해 송신하고, 상기 송신된 신호를 기반으로 반사된 스텝 주파수 레이더 신호를 수신 배열 안테나부(110)를 통해 수신하여 레이더 영상을 취득한다.The step frequency data processor 118 generates a step frequency radar signal and transmits it through the transmit antenna 111, and receives the reflected step frequency radar signal based on the transmitted signal array antenna unit. Received through the 110 to obtain a radar image.

상기 임펄스 데이터 처리부(120)은 임펄스(impulse) 신호를 생성하여 상기 송신 안테나부(111)를 통해 송신하고, 상기 송신된 신호를 기반으로 반사된 임펄스 신호를 수신하여 레이더 영상을 취득한다.The impulse data processing unit 120 generates an impulse signal and transmits it through the transmitting antenna unit 111, and receives a reflected impulse signal based on the transmitted signal to obtain a radar image.

여기서, 상기 제어부(116)의 모드별 상이한 레이더 신호는 상기 스텝 주파수 데이터 처리부(118) 및 임펄스 데이터 처리부(120)로부터 출력된다.Here, different radar signals for each mode of the controller 116 are output from the step frequency data processor 118 and the impulse data processor 120.

또한, 여기서 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치에 적용된 임펄스 및 스텝 주파수 레이더의 구성도를 보인 것으로, 상기 임펄스 데이터 처리부(120)은 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 시간 축에서 짧은 폭의 신호(impulse)형태의 초광대역 신호를 생성하는 방식으로, 이러한 방식을 수행하기 위한 모듈구현이 어려우나 신호 생성 속도가 빠르므로 고속 이동 상태에서 탐지용으로 적합하다. 이러한 이유로 주로 얕은 깊이 탐색이 가능하며 기본적으로 스텝 주파수 방식에 비해 대체로 획득된 투과 영상 해상도가 떨어진다.In addition, referring to FIG. 2, FIG. 2 illustrates a configuration diagram of an impulse and a step frequency radar applied to a dual mode surface permeation radar providing apparatus according to an embodiment of the present invention. The impulse data processing unit 120 is illustrated in FIG. As shown in (a) of FIG. 2, an ultra-wideband signal having a short width in the form of an impulse is generated on the time axis, and it is difficult to implement a module to perform such a method, but the signal generation speed is high, so that the fast movement Suitable for detection in the state. For this reason, shallow depth search is mainly possible, and basically, the obtained transmission image resolution is inferior to that of the step frequency method.

상기 스텝 주파수 데이터 처리부(118)은 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 주파수를 이산 증가시켜 초광대역(UWB) 신호를 생성하는 방식으로, 주파수 별로 송신 및 수신을 나누어서 차례대로 진행하기 때문에 신호 생성 속도가 느리지만, RF 신호 구현이 용이하여 안정적인 고주파 초광대역 신호 처리가 가능하므로, 깊은 지중까지 탐색이 가능하며 대체로 상기 임펄스 방식보다 높은 해상도의 투과 영상을 획득 가능하다.As shown in FIG. 2B, the step frequency data processor 118 generates an ultra-wideband (UWB) signal by discretely increasing the frequency. Although the signal generation speed is slow, the RF signal can be easily implemented to enable stable high frequency ultra-wideband signal processing, so that the deep underground can be searched and a transmission image having a higher resolution than the impulse method can be obtained.

지중 특성을 분석 및 진단하기 위해서는 고해상도의 투과영상이 필요하며, 도로와 같은 광범위한 지역의 안전 점검을 위해서는 고속의 이동 환경에 적합한 장치가 요구되기 때문에 이러한 이유로 본 발명이 적용된 장치(100)는 제어부(116)를 통해 속도에 따라 스위칭 동작을 통해 기설정된 모드를 전환하여 서로 상이한 모드에서 레이더 영상을 취득하도록 하여 최적화된 투과 영상을 획득하도록 한다.For analyzing and diagnosing underground characteristics, high-resolution transmission images are required, and a device suitable for a high-speed moving environment is required for safety inspection of a wide area such as a road. In operation 116, the predetermined mode is switched through a switching operation according to the speed to acquire a radar image in different modes to obtain an optimized transmission image.

이때, 상기 스텝 주파수 데이터 처리부(118)에서는 스텝 주파수의 레이더 영상의 소정의 수학식으로 표현 가능 엔트로피를 비용함수로 설정하고, 상기 비용함수를 최소화하기 위한 기법으로서 PSO(Particle Swarm Optimization) 기법 혹은 비선형 기법에 해당하는 소정의 기법들을 적용하여 보정된 레이더 영상을 취득한다. In this case, the step frequency data processing unit 118 sets the entropy that can be expressed by a predetermined equation of the radar image of the step frequency as a cost function, and uses a Particle Swarm Optimization (PSO) technique or a nonlinear method as a technique for minimizing the cost function. A corrected radar image is obtained by applying predetermined techniques corresponding to the technique.

다시 도 1의 설명으로 돌아가면, 계속해서 상기 제어부(116)는 GPR 제공 장치(100)의 이동속도를 외부 센서(관성 혹은 영상) 혹은 상기 GPS 수신부(130)를 통해 감지하여 기설정된 속도의 초과여부의 결과를 출력한다.1 again, the controller 116 continuously detects the moving speed of the GPR providing apparatus 100 through an external sensor (inertia or image) or the GPS receiver 130 to exceed the preset speed. Outputs the result of whether or not.

상기 영상 표시부(122)는 현장에서 수집한 데이터를 현장에서 바로 확인이 가능한 투과단면 영상을 표시하기 위한 것으로, 현장에서 후처리 이전에 확인 가능한 기본 영상 정보를 제공하여 기본적인 상태 추정이 가능한 것으로, 상기 스텝 주파수 데이터 처리부(118) 및 임펄스 데이터 처리부(120)에서 수집된 영상 데이터에 대응하는 투과단면 영상을 준 실시간 표시한다.The image display unit 122 is for displaying a transmission cross-sectional image that can be immediately confirmed on-site data collected in the field, by providing basic image information that can be confirmed before the post-processing in the field to be able to estimate the basic state, The transmissive cross-sectional image corresponding to the image data collected by the step frequency data processor 118 and the impulse data processor 120 is displayed in real time.

상기 GPS 수신부(130)는 GPS 위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 GPR 제공 장치(100)의 위치, 시각정보 및 이를 기반한 속도를 산출하여 출력한다. The GPS receiver 130 receives a GPS signal transmitted from a GPS satellite, calculates and outputs the position, visual information, and speed based on the GPR providing apparatus 100.

상기 위치 및 시각 정보 제공부(128)은 GPS 수신부(130)를 통해 획득된 GPR 제공 장치(100)의 위치, 시각정보 및 이를 기반한 속도를 이용하여 상기 스텝 주파수 데이터 처리부(118) 및 임펄스 데이터 처리부(120)에서 송/수신된 신호에 대한 속도, 시각 및 위치를 태깅하여 출력한다.The position and time information providing unit 128 may use the step frequency data processing unit 118 and the impulse data processing unit by using the position, time information, and speed based on the position of the GPR providing apparatus 100 obtained through the GPS receiver 130. In step 120, the speed, time, and position of the transmitted / received signal are tagged and output.

상기 GPR 데이터 저장부(124)는 현장에서 수집한 데이터를 향후 후처리가 가능하도록 상기 스텝 주파수 데이터 처리부(118) 및 임펄스 데이터 처리부(120)로부터 수집된 영상 데이터를 상기 위치 및 시각 정보 제공부로부터 출력된 정보와 연동하여 저장한다.The GPR data storage unit 124 transmits the image data collected from the step frequency data processing unit 118 and the impulse data processing unit 120 to the post-processing data collected in the field from the position and visual information providing unit. Save with the output information.

한편, 상기 신호 처리부(132)는 후처리 투과 영상 신호 처리부(134)를 통해 영상 표시부(122)에서 수집한 반사 파형 데이터 처리를 수행하는 것으로, 필요에 따라 선/면적 단위로 신호처리를 하며, 후처리로 고정밀 단면 혹은 3차원 투과 영상을 복원한다.Meanwhile, the signal processor 132 performs the reflected waveform data collected by the image display unit 122 through the post-processed transmission image signal processor 134, and performs signal processing in units of line / area as needed. Post-processing restores high-precision cross sections or three-dimensional transmission images.

또한, 투과 영상 분석부(130)을 통해 상기 투과 영상 신호 처리부(134)에 복원된 투과 영상 데이터를 분석하여 지표 아래의 상태를 추정한다.
In addition, the transmission image analysis unit 130 analyzes the transmission image data reconstructed by the transmission image signal processing unit 134 to estimate a state below the index.

이상에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치에 대해서 살펴보았다.In the above, the dual mode surface transmissive radar providing apparatus according to an embodiment of the present invention has been described.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중모드 지표투과 레이더 제공 방법에 대해 도 3을 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of providing a dual mode surface transmissive radar according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중모드 지표투과 레이더 제공 방법에 관한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of providing a bimodal surface transflective radar according to an exemplary embodiment.

도 3을 참조하면, 먼저 310 과정에서는 제어부에서 GPS 수신부를 통해 GPR 제공 장치(100)의 속도를 체크하고, 312 과정에서는 상기 체크 결과 기설정된 속도 이상인 경우 314 과정으로 이동하여 고속 이동 모드로 전환하기 위한 스위칭을 수행한다.Referring to FIG. 3, first, in step 310, the controller checks the speed of the GPR providing apparatus 100 through the GPS receiver, and in step 312, when the check result is greater than or equal to the preset speed, the controller moves to step 314 to switch to the fast moving mode. To perform the switching.

상기 제어부에서는 312 과정의 체크 결과에 따라 스위칭 동작을 제어하고, 스위칭 동작별 기설정된 모드로 전환하여 모드별 상이한 레이더 신호를 생성하도록 하는 것으로, 상기 314 과정에서 고속 이동 모드로 스위칭하여 316 과정에서 임펄스(impulse) 신호를 생성하도록 제어한다.The control unit controls the switching operation according to the check result of step 312, and switches to the preset mode for each switching operation to generate different radar signals for each mode. In step 314, the control unit switches to the fast movement mode and impulses in step 316. (impulse) Controls to generate a signal.

상기 모드별 상이한 레이더 신호는 스텝 주파수(step frequency) 레이더 신호를 생성하여 송신 안테나부를 통해 송신하고, 상기 송신된 신호를 기반으로 반사된 스텝 주파수 레이더 신호를 수신 배열 안테나부를 통해 수신하여 레이더 영상을 취득하는 스텝 주파수 데이터 처리부 및 임펄스(impulse) 신호를 생성하여 상기 송신 안테나부를 통해 송신하고, 상기 송신된 신호를 기반으로 반사된 임펄스 신호를 수신 배열 안테나부를 통해 수신하여 레이더 영상을 취득하는 임펄스 데이터 처리부로부터 각각 출력되는 신호이다.The radar signal for each mode generates a step frequency radar signal and transmits it through the transmitting antenna unit, and receives the reflected step frequency radar signal based on the transmitted signal through the receiving array antenna unit to obtain a radar image. A step frequency data processor and an impulse signal to be generated and transmitted through the transmitting antenna unit, and an impulse data processor receiving a reflected impulse signal based on the transmitted signal through a receiving array antenna unit to obtain a radar image. Each signal is output.

322 과정에서는 상기 전환된 기설정된 모드에 따라 생성된 레이더 신호에 대한 상향 데이터를 변조하여 무선 상향 신호를 생성하여 송신 안테나부를 통해 지중으로 상기 생성된 무선 상향 신호를 송신한다.In step 322, the uplink data of the radar signal generated according to the switched preset mode is modulated to generate a wireless uplink signal, and the generated wireless uplink signal is transmitted underground through the transmitting antenna unit.

324 과정에서는 상기 322 과정의 동작에 기반하여 지중으로부터 다수의 수신 안테나가 기설정된 간격으로 배열되어 특정 빔 패턴을 형성하는 수신 배열 안테나부를 통해 수신된 무선 하향 신호를 복조하여 326 과정에서 하향 데이터를 출력한다.In operation 324, based on the operation of operation 322, a plurality of reception antennas are arranged from the ground at predetermined intervals to demodulate the radio downlink signal received through the reception array antenna unit forming a specific beam pattern, and output downlink data in operation 326. do.

이후, 328 과정에서는 기설정된 모드에서 투과 영상을 획득한다.In operation 328, the transmission image is acquired in the preset mode.

한편, 상기 312 과정에서의 체크 결과, 기설정된 속도 이하인 경우, 318 과정으로 이동하여 저속 이동 모드로 전환하기 위한 스위칭을 수행한다.On the other hand, if the check result in step 312, or less than the predetermined speed, the process moves to step 318 to switch to the low-speed movement mode.

320 과정에서는 스텝 주파수(step frequency) 레이더 신호를 생성하도록 제어한 후, 322 과정 이후의 동작을 수행한다.
In step 320, after controlling to generate a step frequency (radar) radar signal, the operation after step 322 is performed.

상기와 같이 본 발명에 따른 이중모드 지표투과 레이더 제공 방법 및 시스템에 관한 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.As described above, an operation related to a method and a system for providing a dual mode surface transmissive radar according to the present invention can be made. Meanwhile, the above description of the present invention has been described with reference to specific embodiments, but various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Can be implemented. Accordingly, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by equivalents of the claims and the claims.

110: 송수신 배열 안테나부 112: GPR부
114: 온/오프 스위치 116: 제어부
118: 스텝 주파수 데이터 처리부 120: 임펄스 데이터 처리부
122: 영상 표시부 124: GPR 데이터 저장부110: transmit and receive array antenna unit 112: GPR unit
114: on / off switch 116: control unit
118: step frequency data processing unit 120: impulse data processing unit
122: image display unit 124: GPR data storage unit

Claims (8)

이중모드 지표투과 레이더(Ground Penetration Rader, GPR) 제공 장치에 있어서,
다수의 수신 안테나가 기설정된 간격으로 배열되어 특정 빔패턴을 형성하는 수신 배열 안테나부와,
상기 수신 배열 안테나부로부터 수신된 무선 하향 신호를 복조하여 하향 데이터를 출력하고, 입력된 상향 데이터를 변조하여 무선 상향 신호를 생성하는 GPR부와,
GPR 제공 장치의 속도를 체크하여, 상기 체크 결과에 따라 스위칭 동작을 제어하고, 상기 스위칭 동작별 기설정된 모드로 전환하여 모드별 상이한 레이더 신호를 생성하여 투과영상을 획득하도록 제어하는 제어부와,
상기 GPR부와 전기적으로 연결되어 상기 제어부의 제어에 따라 스위칭 동작을 통해 모드별 레이더 신호를 생성 혹은 차단하는 온/오프 스위치를 포함함을 특징으로 하는 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치.In the dual mode ground penetration radar (GPR) providing apparatus,
A reception array antenna unit in which a plurality of reception antennas are arranged at predetermined intervals to form a specific beam pattern;
A GPR unit for demodulating the radio downlink signal received from the reception array antenna unit to output downlink data, and modulating the input uplink data to generate a radio uplink signal;
A controller which checks the speed of the GPR providing apparatus, controls a switching operation according to the check result, switches to a predetermined mode for each switching operation, and generates a different radar signal for each mode to acquire a transmission image;
And an on / off switch electrically connected to the GPR unit to generate or cut a radar signal for each mode through a switching operation under the control of the controller. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 GPR 제공 장치의 속도 체크 결과, 기설정된 속도 이상인 경우 상기 GPR과 전기적으로 연결된 온/오프 스위치를 상기 기설정된 모드 중 고속 이동 모드로 스위칭하여 임펄스(impulse) 신호를 생성하도록 제어하고, 상기 기설정된 속도 이하인 경우 상기 온/오프 스위치를 상기 기설정된 모드 중 저속 이동 모드로 스위칭하여 스텝 주파수(step frequency) 레이더 신호를 생성하도록 제어함을 특징으로 하는 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치.The apparatus of claim 1,
As a result of checking the speed of the GPR providing apparatus, if the speed is equal to or greater than a preset speed, the control unit is configured to generate an impulse signal by switching an on / off switch electrically connected to the GPR to a high speed moving mode among the preset modes. And controlling the on / off switch to generate a step frequency radar signal by switching the on / off switch to a low speed moving mode among the preset modes. 제1항에 있어서,
스텝 주파수(step frequency) 레이더 신호를 생성하여 송신 안테나부를 통해 송신하고, 상기 송신된 신호를 기반으로 반사된 스텝 주파수 레이더 신호를 수신하여 레이더 영상을 취득하는 스텝 주파수 데이터 처리부와,
임펄스(impulse) 신호를 생성하여 상기 송신 안테나부를 통해 송신하고, 상기 송신된 신호를 기반으로 반사된 임펄스 신호를 수신하여 레이더 영상을 취득하는 임펄스 데이터 처리부를 더 포함하고,
상기 모드별 상이한 레이더 신호는 상기 스텝 주파수 데이터 처리부 및 임펄스 데이터 처리부로부터 출력됨을 특징으로 하는 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치.The method of claim 1,
A step frequency data processor for generating a step frequency radar signal and transmitting the same through a transmitting antenna unit, receiving a reflected step frequency radar signal based on the transmitted signal, and obtaining a radar image;
An impulse data processor for generating an impulse signal and transmitting the impulse signal through the transmitting antenna unit, receiving an reflected impulse signal based on the transmitted signal, and obtaining a radar image;
The radar signal different for each mode is output from the step frequency data processing unit and the impulse data processing unit. 제3항에 있어서,
상기 스텝 주파수 데이터 처리부 및 임펄스 데이터 처리부에서 수집된 영상 데이터에 대응하는 투과단면 영상을 준 실시간 표시하는 영상 표시부와,
GPS 위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 GPR 제공 장치의 위치, 시각정보 및 이를 기반한 속도를 산출하여 출력하는 GPS 수신부와,
상기 GPS 수신부를 통해 획득된 GPR 제공 장치의 위치 및 시각정보를 이용하여 상기 스텝 주파수 데이터 처리부 및 임펄스 데이터 처리부에서 송/수신된 신호에 대한 위치, 시각정보 및 이를 기반한 속도를 태깅하여 출력하는 위치 및 시각 정보 제공부와,
상기 스텝 주파수 데이터 처리부 및 임펄스 데이터 처리부로부터 수집된 영상 데이터를 상기 위치 및 시각 정보 제공부로부터 출력된 정보와 연동하여 저장하는 GPR 데이터 저장부를 더 포함함을 특징으로 하는 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치.The method of claim 3,
An image display unit for displaying a transmissive cross-sectional image corresponding to the image data collected by the step frequency data processor and the impulse data processor;
A GPS receiver which receives a GPS signal transmitted from a GPS satellite and calculates and outputs a position, visual information, and speed based on the GPR providing apparatus;
A position for tagging and outputting the position, time information, and speed based on the signal transmitted / received by the step frequency data processor and the impulse data processor using the position and time information of the GPR providing apparatus obtained through the GPS receiver; A visual information providing unit,
And a GPR data storage unit storing image data collected from the step frequency data processing unit and the impulse data processing unit in association with information output from the position and time information providing unit. 제3항에 있어서,
상기 스텝 주파수 데이터 처리부는, 주파수를 이산 증가시켜 초광대역(UWB) 신호를 생성하여 레이더 영상을 취득하고, 상기 취득된 스텝 주파수 레이더 영상에 따른 위상 오차를 보정하기 위하여, 상기 스텝 주파수 레이더 영상의 엔트로피를 비용함수로 설정하고, 상기 비용함수를 최소화하기 위한 기법으로서 PSO(Particle Swarm Optimization)기법 혹은 비선형 기법에 해당하는 소정의 기법들을 적용하여 보정된 레이더 영상을 취득하고,
상기 임펄스 데이터 처리부는, 시간축에서 극초단 임펄스 형태의 초광대역 신호를 생성하여 레이더 영상을 취득함을 특징으로 하는 이중모드 지표투과 레이더 제공 장치.The method of claim 3,
The step frequency data processor may discretely increase the frequency to generate an ultra-wideband (UWB) signal to obtain a radar image, and to correct a phase error according to the acquired step frequency radar image, to entropy the step frequency radar image. Is set as a cost function, and as a technique for minimizing the cost function, a corrected radar image is obtained by applying predetermined techniques corresponding to Particle Swarm Optimization (PSO) technique or nonlinear technique,
And the impulse data processor is configured to obtain an ultra-wideband signal having an ultra-short impulse shape on a time axis to acquire a radar image. 이중모드 지표투과 레이더 제공 방법에 있어서,
제어부에서 GPS 수신부를 통해 GPR 제공 장치의 속도를 체크하여, 상기 체크 결과에 따라 스위칭 동작을 제어하고, 상기 스위칭 동작별 기설정된 모드로 전환하여 모드별 상이한 레이더 신호를 생성하는 과정과,
상기 전환된 기설정된 모드에 따라 생성된 레이더 신호에 대한 상향 데이터를 변조하여 무선 상향 신호를 생성하는 과정과,
상기 생성된 무선 상향 신호를 송신 안테나부를 통해 송신하는 과정과,
다수의 수신 안테나가 기설정된 간격으로 배열되어 특정 빔패턴을 형성하는수신 배열 안테나부를 통해 수신된 무선 하향 신호를 복조하여 하향 데이터를 출력하고, 기설정된 모드에서 투과 영상을 획득하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이중모드 지표투과 레이더 제공 방법.In the dual mode surface transmission radar providing method,
Checking the speed of the GPR providing apparatus through a GPS receiver in the control unit, controlling a switching operation according to the check result, and switching to a preset mode for each switching operation to generate a different radar signal for each mode;
Generating a radio uplink signal by modulating uplink data of the radar signal generated according to the switched preset mode;
Transmitting the generated wireless uplink signal through a transmitting antenna unit;
And a plurality of receiving antennas are arranged at predetermined intervals to demodulate the wireless downlink signal received through the receiving array antenna unit to form a specific beam pattern, to output downlink data, and to acquire a transmission image in a predetermined mode. A method of providing a dual mode surface penetration radar. 제6항에 있어서,
상기 GPR 제공 장치의 속도 체크 결과, 기설정된 속도 이상인 경우 상기 기설정된 모드 중 고속 이동 모드로 스위칭하여 임펄스(impulse) 신호를 생성하도록 제어하는 과정과,
상기 기설정된 속도 이하인 경우 상기 기설정된 모드 중 저속 이동 모드로 스위칭하여 스텝 주파수(step frequency) 레이더 신호를 생성하도록 제어하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이중모드 지표투과 레이더 제공 방법.The method according to claim 6,
Controlling the GPR providing apparatus to generate an impulse signal by switching to a high speed moving mode among the preset modes when the speed is greater than or equal to a preset speed;
And controlling to generate a step frequency radar signal by switching to a low speed movement mode among the preset modes when the speed is less than the preset speed. 제6항에 있어서, 상기 모드별 상이한 레이더 신호는,
스텝 주파수(step frequency) 레이더 신호를 생성하여 상기 송신 안테나부를 통해 송신하고, 상기 송신된 신호를 기반으로 반사된 스텝 주파수 레이더 신호를 상기 수신 배열 안테나부를 통해 수신하여 레이더 영상을 취득하는 스텝 주파수 데이터 처리부와,
임펄스(impulse) 신호를 생성하여 상기 송신 안테나부를 통해 송신하고, 상기 송신된 신호를 기반으로 반사된 임펄스 신호를 상기 수신 배열 안테나부를 통해 수신하여 레이더 영상을 취득하는 임펄스 데이터 처리부로부터 각각 출력되는 신호임을 특징으로 하는 이중모드 지표투과 레이더 제공 방법.The method of claim 6, wherein the different radar signal for each mode,
A step frequency data processing unit generating a step frequency radar signal and transmitting the radar signal through the transmitting antenna unit, and receiving a reflected step frequency radar signal based on the transmitted signal through the receiving array antenna unit to obtain a radar image; Wow,
It is a signal generated from an impulse data processor for generating an impulse signal and transmitting an impulse signal through the transmitting antenna unit and receiving a reflected impulse signal based on the transmitted signal through the receiving array antenna unit to obtain a radar image. A method of providing a dual mode surface penetration radar.
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