RU2451954C1 - Mobile georadar for remote search of location of underground communication main lines and determination of cross dimensions and depth thereof - Google Patents
Mobile georadar for remote search of location of underground communication main lines and determination of cross dimensions and depth thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451954C1 RU2451954C1 RU2011104471/28A RU2011104471A RU2451954C1 RU 2451954 C1 RU2451954 C1 RU 2451954C1 RU 2011104471/28 A RU2011104471/28 A RU 2011104471/28A RU 2011104471 A RU2011104471 A RU 2011104471A RU 2451954 C1 RU2451954 C1 RU 2451954C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- aircraft
- output
- receiver
- depth
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к радиолокационным методам и средствам неразрушающего контроля, позволяющим дистанционно, например с летательного аппарата, осуществлять поиск траектории прокладки трасс действующих магистральных подземных трубопроводящих коммуникаций (нефтегазопроводы, газопроводы, оптоволоконные и металлические кабели) из металлических и неметаллических материалов, определять их поперечный размер и глубину залегания трасс в грунте, а также обнаруживать местоположение утечек нефти и газа из магистральных подземных трубопроводов.The proposed device relates to the field of instrumentation, in particular to radar methods and non-destructive testing, allowing remotely, for example from an aircraft, to search for the trajectory of laying the routes of the main trunk underground pipelines (oil and gas pipelines, gas pipelines, fiber optic and metal cables) made of metal and non-metallic materials, determine their transverse size and depth of occurrence of tracks in the ground, and also detect m stopolozhenie oil and gas leaks from the main underground pipeline.
Известны мобильные георадары для дистанционного определения траектории прокладки трассы нефтегазопровода и глубины его залегания в грунте (авт. свид. СССР №№1.287.680, 1.810.859; патенты РФ №№2.046.378, 2.119.680, 2.202.812, 2.206.106, 2.207.588, 2.256.941; патенты США №№4.905.008, 6.087.883, 6.252.588; патент WO №01/38.902 Дикарев В.И. и др. Вода, нефть, газ и трубы в нашей жизни. СПб, 2005 и другие).Known mobile georadars for remote determination of the trajectory of laying an oil and gas pipeline route and its depth in the ground (ed. Certificate of the USSR No. 1.287.680, 1.810.859; RF patents No. 2.046.378, 2.119.680, 2.202.812, 2.206. 106, 2.207.588, 2.256.941; US patents Nos. 4,905.008, 6.087.883, 6.252.588; patent WO No. 01 / 38.902 V. Dikarev et al. Water, oil, gas and pipes in our lives St. Petersburg, 2005 and others).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Мобильный георадар для дистанционного поиска местоположения подземных магистральных коммуникаций и определения их поперечного размера и глубины залегания в грунте» (патент РФ №2.256.941, G01V 3/17, 2004), который и выбран в качестве прототипа.Of the known devices, the closest to the proposed one is "Mobile georadar for remote search for the location of underground trunk communications and determine their transverse size and depth in the ground" (RF patent No. 2.256.941,
При этом антенны георадара выполнены в виде коллимирующих решеток, шарнирно закрепленных снаружи, например на днище фюзеляжа летательного аппарата с возможностью синхронного качания каждой антенны в плоскости поперечного сечения фюзеляжа на угол 1-5°. Антенны сфокусированы в сторону поверхности земли. Длительность зондирующих электромагнитных импульсов фиксирована в пределах диапазона 10-0,2 нс.In this case, the georadar antennas are made in the form of collimating arrays pivotally mounted externally, for example, on the bottom of the aircraft fuselage with the possibility of synchronous swinging of each antenna in the plane of the fuselage cross section at an angle of 1-5 °. Antennas are focused towards the surface of the earth. The duration of the probe electromagnetic pulses is fixed within the range of 10-0.2 ns.
Однако известный мобильный георадар обладает сравнительно низкой разрешающей способностью по азимуту.However, the known mobile georadar has a relatively low resolution in azimuth.
Технической задачей изобретения является повышение разрешающей способности по азимуту путем синтезирования апертуры принимающей антенны.An object of the invention is to increase the resolution in azimuth by synthesizing the aperture of the receiving antenna.
Поставленная задача решается тем, что мобильный георадар для дистанционного поиска местоположения подземных магистральных коммуникаций и определения их поперечного размера и глубины залегания в грунте, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, летательный аппарат, последовательно включенные высокочастотный генератор импульсов и передающую антенну высокочастотных электромагнитных импульсов, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления антеннами, последовательно включенные принимающую антенну высокочастотных электромагнитных импульсов, второй вход которой соединен со вторым выходом блока управления антеннами, и приемник, последовательно включенные процессор с программным обеспечением и монитор, при этом антенны выполнены в виде коллимирующих решеток, шарнирно закрепленных снаружи на днище фюзеляжа летательного аппарата с возможностью синхронного качания каждой антенны в плоскости поперечного сечения фюзеляжа на угол 1-5° относительно вертикали и независимо от крена летательного аппарата и сфокусированных в сторону поверхности земли, длительность зондирующих электромагнитных импульсов фиксирована и назначается в пределах диапазона 10-0,2 нс, а данные зависимости контрастности от электрофизических свойств фракций грунтов и материалов трубопроводных коммуникаций введены в программное обеспечение процессора, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен синхронизатором, многоотводной линией задержки и сумматором, обеспечивающими синтезирование апертуры принимающей антенны, причем входы управления блока управления антеннами, высокочастотного генератора импульсов и приемника соединены с соответствующими выходами синхронизатора, к выходу приемника последовательно подключены многоотводная линия задержки и сумматор, вход управления которого соединен с выходом приемника, а выход подключен к входу процессора с программным обеспечением, вход управления которого соединен с четвертым выходом синхронизатора.The problem is solved in that a mobile georadar for remote search for the location of underground trunk lines and determining their transverse size and depth in the ground, containing, in accordance with the closest analogue, an aircraft, a high-frequency pulse generator and a transmitting antenna of high-frequency electromagnetic pulses sequentially connected, the second the input of which is connected to the first output of the antenna control unit, the high frequency receiving antenna connected in series of electromagnetic pulses, the second input of which is connected to the second output of the antenna control unit, and the receiver, a processor with software and a monitor connected in series, while the antennas are made in the form of collimating gratings pivotally mounted outside on the bottom of the fuselage of the aircraft with the possibility of synchronous swinging of each antenna in the plane of the cross section of the fuselage at an angle of 1-5 ° relative to the vertical and regardless of the roll of the aircraft and focused on the surface of the earth whether, the duration of the probe electromagnetic pulses is fixed and assigned within the range of 10-0.2 ns, and the data of the dependence of contrast on the electrophysical properties of fractions of soils and materials of pipeline communications are entered into the processor software, differs from the closest analogue in that it is equipped with a synchronizer, multi-tap a delay line and an adder providing synthesis of the aperture of the receiving antenna, and the control inputs of the antenna control unit, a high-frequency generator pulses and the receiver are connected to the corresponding outputs of the synchronizer, a multi-tap delay line and an adder are connected to the output of the receiver, the control input of which is connected to the output of the receiver, and the output is connected to the input of the processor with software, the control input of which is connected to the fourth output of the synchronizer.
Топографо-геодезический фрагмент взаимного расположения мобильного георадара и подземной трассы магистрали показан на фиг.1. Структурная схема оборудования, размещенного на борту летательного аппарата, представлена на фиг.2. Принцип формирования синтезированной апертуры принимающей антенны 3 показан на фиг.3. Геометрическая схема бокового обзора РЛС с синтезированной апертурой изображена на фиг.4.Topographic and geodetic fragment of the relative position of the mobile GPR and the underground highway route is shown in figure 1. The structural diagram of the equipment placed on board the aircraft is presented in figure 2. The principle of the formation of the synthesized aperture of the
Мобильный георадар содержит летательный аппарат 1, передающую 2 и принимающую 3 антенны высокочастотных электромагнитных импульсов (фиг.1).Mobile georadar contains an
Оборудование, размещенное на борту летательного аппарата 1, содержит последовательно включенные синхронизатор 4, высокочастотный генератор 6 импульсов и передающую антенну 2, вход управления которого соединен с первым выходом блока 5 управления антеннами, последовательно включенные принимающую антенну 3, вход управления которого соединен со вторым выходом блока 5 управления антеннами, вход управления которого соединен с третьим выходом синхронизатора 4, многоотводная линия 8.i задержки (i=1, …, n), сумматор 9, вход управления которого соединен с выходом приемника, процессор 10 с программным обеспечением, вход управления которого соединен с четвертным выходом синхронизатора 4, и монитор 11 (фиг.2).The equipment located on board the
Антенны 2 и 3 выполнены в виде коллимирующих решеток, шарнирно закрепленных снаружи на днище фюзеляжа летательного аппарата с возможностью синхронного качания каждой антенны 2, 3 в плоскости поперечного сечения фюзеляжа на угол 1…5° относительно вертикали и независимо от крена летательного аппарата и сфокусированных в сторону поверхности земли. Коллимирование антенных решеток позволяет сформировать необходимую апертуру излучаемого и отраженного электромагнитного пучка.
Длительность зондирующих электромагнитных импульсов фиксирована, величина которой назначается в пределах диапазона 10…0,2 нс и выбирается в зависимости от реальной геологии и типа фракций насыпного грунта, материала трубопровода и базы данных зависимости контрастности от электрофизических свойств фракций насыпного грунта, внесенной в память процессора. Максимальное количество точек в каждой реализации - 2048, минимальное время между выборками - 2,5 нс, максимальное - 1 нс.The duration of the probe electromagnetic pulses is fixed, the value of which is assigned within the range of 10 ... 0.2 ns and is selected depending on the actual geology and type of bulk soil fractions, pipeline material and the database of the dependence of contrast on the electrophysical properties of bulk soil fractions recorded in the processor memory. The maximum number of points in each implementation is 2048, the minimum time between samples is 2.5 ns, and the maximum is 1 ns.
Необходимо отметить, что фракции засыпных грунтов в канал, по которому проложена трасса, как правило, малогабаритные (песок, торф, легкие суглинки, супеси) по сравнению с поперечными размерами протяженных трубопроводов, а крупные фракции типа камней, булыжников при засыпке канала не используют.It should be noted that fractions of backfill soils into the channel along which the route is laid, as a rule, are small-sized (sand, peat, light loam, sandy loam) compared with the transverse dimensions of extended pipelines, and large fractions such as stones and cobblestones are not used when filling the channel.
Высокочастотный генератор 6 предназначен для излучения коротких высокочастотных импульсов в грунт земли через воздушное пространство посредством передающей антенны 2. Отраженные высокочастотные импульсы от поверхности земли и границ раздела фракций и других предметов, находящихся в грунте, принимаются антенной 3.The high-
Георадар дает пространственную информацию о геологических характеристиках просвечиваемой среды, в частности о наличии в грунте различных фракций, отличающихся друг от друга физико-электрическими свойствами, геометрической формой, глубиной залегания от поверхности грунта, о виде и состоянии грунтов в разрезе, что отражается на параметрах электромагнитных импульсов (скорости V распространения радиоволн в грунте и коэффициенте α поглощения).Georadar provides spatial information about the geological characteristics of the translucent medium, in particular, the presence of various fractions in the soil that differ in physical and electrical properties, geometric shape, depth from the surface of the soil, and the type and condition of soils in the section, which affects the electromagnetic parameters pulses (propagation velocity V of the radio waves in the ground and absorption coefficient α).
Используемый в георадаре радиолокационный метод контроля основан на изучении параметров излучаемых и отраженных коротких высокочастотных импульсов, т.е. по времени t запаздывании между зондирующими и отраженными импульсами, скорости V распространения радиоволн в грунте [см/нс]:The radar control method used in GPR is based on the study of the parameters of the emitted and reflected short high-frequency pulses, i.e. in time t the delay between the probing and reflected pulses, the velocity V of the propagation of radio waves in the ground [cm / ns]:
V=С/εотн V = C / ε rel
и глубине залегания отражающего импульса:and the depth of the reflecting pulse:
h=(Vt)/2,h = (Vt) / 2,
где С - скорость света в вакууме, равная 30 см/нс;where C is the speed of light in vacuum, equal to 30 cm / ns;
εотн - комплексная относительная диэлектрическая проницаемость, рассчитывается из выраженияε rel - the complex relative dielectric constant, calculated from the expression
εoтн=ε∗/ε0,ε rel = ε ∗ / ε 0 ,
где ε∗ - диэлектрическая проницаемость исследуемой среды;where ε ∗ is the dielectric constant of the investigated medium;
ε0 - диэлектрическая проницаемость в вакууме.ε 0 - dielectric constant in vacuum.
При изучении характера распространения электромагнитных волн в грунте для случаев, когда длина волны существенно меньше глубины до отраженных границ раздела фракций в грунте, что характерно для практики, можно с известной степенью приближения физику взаимодействия электрического поля со средой моделировать на схеме конденсатора. Так как значение εотн зависит, в основном, от количественного содержания влаги и минерального состава грунта, то относительная диэлектрическая проницаемость εотн показывает, во сколько раз увеличивается емкость конденсатора, если вместо воздуха в него поместить данный грунт.When studying the nature of the propagation of electromagnetic waves in the soil for cases when the wavelength is substantially less than the depth to the reflected interfaces of fractions in the soil, which is typical for practice, it is possible to model the physics of the interaction of the electric field with the medium with a known degree of approximation on the capacitor diagram. Since the value of ε rel depends mainly on the quantitative moisture content and mineral composition of the soil, the relative permittivity ε rel shows how many times the capacitance of the capacitor increases if this soil is placed instead of air.
По степени поглощения электромагнитных волн грунты подразделяются на три группы:According to the degree of absorption of electromagnetic waves, soils are divided into three groups:
- слабо поглощающие - незаселенные грунты, стекло, пески, торф (α=0,3…7,0 дБ/м);- weakly absorbing - unpopulated soils, glass, sands, peat (α = 0.3 ... 7.0 dB / m);
- промежуточные - легкие суглинки, супеси (α=7,0…14 дБ/м);- intermediate - light loam, sandy loam (α = 7.0 ... 14 dB / m);
- сильно поглощающие - глины, тяжелые суглинки, металлы (α=14…26 и более дБ/м).- highly absorbing - clays, heavy loams, metals (α = 14 ... 26 and more dB / m).
Отсюда следует, что с увеличением ослабления электромагнитного сигнала в грунте глубина исследования радиолокационным методом неразрушающего контроля изменяется от 25…30 м для песчаных и до 3…8 м - для глинистых пород. Но и этого минимального предела глубины (глинистых пород) достаточно для достоверного контроля параметров трубопровода, так как глубина залегания трубопроводных коммуникаций в грунте на практике не превышает 1,5…2 м.It follows that with an increase in the attenuation of the electromagnetic signal in the soil, the depth of research by the non-destructive testing by the radar method varies from 25 ... 30 m for sand and up to 3 ... 8 m for clay rocks. But this minimum depth limit (clayey rocks) is enough for reliable control of the parameters of the pipeline, since the depth of the pipeline communications in the soil in practice does not exceed 1.5 ... 2 m.
Процессор георадара предназначен для обработки информационных параметров поступающих отраженных сигналов, их сопоставления с базой данных, введенных в программное обеспечение. Программное обеспечение состоит из двух частей: первичной (регистрация сигнала, его накопление и создание файлов) и вторичной обработки информации. Обеспечение вторичной обработки реализовано в виде пакета "Geo-data for Windows", предоставляющего оператору следующие возможности:The georadar processor is designed to process the information parameters of incoming reflected signals, comparing them with a database entered into the software. The software consists of two parts: primary (signal registration, its accumulation and creation of files) and secondary information processing. Providing secondary processing is implemented in the form of the package "Geo-data for Windows", which provides the operator with the following features:
- чтение данных, запоминание и индикацию в виде среза грунта или отдельных реализаций;- reading data, storing and indicating in the form of a cut of the soil or individual implementations;
- выбор цветной гаммы в изображении среза грунта;- selection of color gamut in the image of a slice of soil;
- фильтрацию данных фильтрами низких и высоких частот;- data filtering by low and high frequency filters;
- преобразование данных (масштабирование, интерполяция, децимация и вычитание), синтез апертуры, преобразование Гильберта;- data transformation (scaling, interpolation, decimation and subtraction), aperture synthesis, Hilbert transform;
- протоколирование преобразований за сеанс работы;- logging conversions per session;
- печать данных.- data printing.
Поскольку данные зависимости контрастности от электрофизических свойств применяемых для засыпки каналов под трубопровод грунтов занесены в память процессора, то при сопоставлении информационных данных с базой данных имеется возможность оператору улучшать качество изображения на экране монитора путем рационального выбора длительности электромагнитного сигнала, зондирующего грунт.Since the data of the dependence of contrast on the electrophysical properties used to fill the channels under the soil pipeline are stored in the processor memory, when comparing the information data with the database, it is possible for the operator to improve the image quality on the monitor screen by rational selection of the duration of the electromagnetic signal probing the soil.
Видеомонитор предназначен для визуального наблюдения за текущей информацией, исходящей из процессора.The video monitor is designed to visually monitor the current information coming from the processor.
В качестве летательного аппарата могут быть самолет, вертолет, дельтоплан, зонд и др.As an aircraft, there can be an airplane, a helicopter, a glider, a probe, etc.
Принцип работы РЛС с синтезированной апертурой можно пояснить следующим образом.The principle of operation of a synthetic aperture radar can be explained as follows.
Траекторию летательного аппарата (ЛА), будь то самолет, вертолет или ИСЗ, на коротких интервалах времени (порядка нескольких секунд) можно считать прямолинейной, а скорость движения по траектории - постоянной. Соответственно равномерно и прямолинейно движется бортовая принимающая антенна ЗЛА.The trajectory of an aircraft (aircraft), whether it be an airplane, a helicopter or an artificial satellite, can be considered straightforward at short time intervals (of the order of several seconds), and the speed along the trajectory can be considered constant. Accordingly, the on-board receiving antenna of the EVA moves uniformly and rectilinearly.
Диаграмма направленности антенной решетки (ДНА) формируется в результате когерентного сложения колебаний, принимаемых отдельными ее элементами. Так, если антенная система состоит из n рядом расположенных одинаковых антенн размером d (линейная решетка) и сигналы, принимаемые каждой антенной, когерентно суммируются, антенная решетка имеет такую же узкую диаграмму направленности, как и антенна размером D=dn (фиг.3).The directional pattern of the antenna array (BOTTOM) is formed as a result of coherent addition of oscillations received by its individual elements. So, if the antenna system consists of n adjacent identical antennas of size d (linear array) and the signals received by each antenna are coherently summed, the antenna array has the same narrow radiation pattern as an antenna of size D = dn (Fig. 3).
В РЛС синтезированной апертурой применяется небольшая приемная антенна 3, широкая диаграмма направленности (ДНА) которой направлена перпендикулярно траектории, т.е. осуществляет боковой обзор пространства. При полете самолета приемная антенна 3 последовательно занимает в пространстве различные положения 1, 2, 3 и т.д. (фиг, 4) на прямой линии (траектории полета ЛА), тем самым формируя искусственную (синтезированную) антенную решетку.The synthesized aperture in the radar uses a
Задерживая сигналы на время где Vc - скорость ЛА, последовательно принимаемые антенной 3 в каждой точке траектории, и когерентно их суммируя, можно получить узкую диаграмму направленности искусственно сформированной антенной решетки. Размер решетки, т.е. размер синтезированной апертуры приемной антенны 3, равен длине L участка траектории, на котором когерентно суммируются сигналы, принятые в разные моменты времени в разных последовательных точках траектории.Holding signals for a while where V c is the speed of the aircraft sequentially received by
Максимально возможная (потенциальная) угловая разрешающая способность РЛС по азимуту определяется шириной диаграммы направленности синтезированной антенныThe maximum possible (potential) angular resolution of the radar in azimuth is determined by the width of the radiation pattern of the synthesized antenna
, ,
где L - размер участка траектории ЛА, на котором обрабатываются принимаемые сигналы и синтезируется апертура. При боковом обзоре радиолокационная информация формируется в полосе местности, границы которой располагаются параллельно траектории ЛА (фиг.4).where L is the size of the portion of the aircraft trajectory on which the received signals are processed and the aperture is synthesized. When a side view of the radar information is formed in a strip of terrain, the boundaries of which are parallel to the trajectory of the aircraft (figure 4).
При движении РЛС по траектории частота f0 сигнала, отраженного магистралью, отличается от частоты зондирующего сигнала fз на значение доплеровского сигналаWhen the radar moves along the trajectory, the frequency f 0 of the signal reflected by the line differs from the frequency of the probing signal f s by the value of the Doppler signal
, ,
где θ - угол между направлением на объект и боковым направлением.where θ is the angle between the direction to the object and the lateral direction.
Работа георадара заключается в следующем.GPR operation is as follows.
При взлете летательного аппарата 1 включают в бортовую электрическую сеть блоки георадара, а при выходе аппарата 1 на предполагаемый топографический маршрут трассы начинают сканировать поверхность земли антеннами 2 и 3, синтезировать апертуру принимающей антенны 3.When the
Синхронизатор 4 предназначен для формирования запускающих, управляющих и бланкирующих видеоимпульсов. Он обеспечивает координацию работы всех функциональных блоков георадара во времени. Импульсы запуска генератора 6 импульсов, поступающие из синхронизатора 4, определяют моменты излучения зондирующих импульсов. Зондирующие поверхность земли короткие электромагнитные импульсы, проникая через толщу грунта, отражаются обратно от поверхности земли, границ фракций среды грунта и искусственно вложенного в грунт протяженного трубопровода и через принимающую антенну 3 и приемник 7 поступают на сумматор 9 непосредственно и через n-отводную линию задержки 8.i (i=1, …, n). Последние формируют синтезированную апертуру принимающей антенны 3 с узкой диаграммой направленности. Амплитуда принимаемых радиоимпульсов изменяется за время облучения поверхности земли в соответствии с диаграммой направленности реальной антенны по азимуту с синтезированной апертурой. Фаза радиоимпульсов изменяется в соответствии с доплеровским смещением частоты, определяемым путевой скоростью ЛА и текущим азимутом магистрали. По отраженным сигналам формируется картина профиля грунта с массивным протяженным объектом. Границы раздела фракций грунта и трубопровода отображаются на экране видеомонитора 11 в виде ярко-темных линий, однородность среды - одним цветом ровной тональности, степень которой зависит от электрофизических свойств структуры грунта. Чем выше коэффициент поглощения, тем темнее тональность. По разности контрастности участков, их габаритам и резким ярко-темным границам, высвечиваемым на экране монитора 11, судят о наличии трубопровода и его поперечном размере, а по времени прихода соответствующих отраженных сигналов от поверхности грунта земли и границы раздела трубопровода с фракциями грунта до антенны 3 судят о глубине залегания трубопровода в грунте.Synchronizer 4 is intended for the formation of triggering, controlling and blanking video pulses. It provides coordination of the work of all functional units of the GPR in time. The start pulses of the
Таким образом, предлагаемый мобильный георадар по сравнению с прототипом обеспечивает повышение разрешающей способности по азимуту. Это достигается за счет синтезирования апертуры принимающей антенны.Thus, the proposed mobile GPR in comparison with the prototype provides an increase in resolution in azimuth. This is achieved by synthesizing the aperture of the receiving antenna.
Считается, что с использованием метода синтезирования можно увеличить разрешающую способность мобильного георадара по азимуту в 100 раз и более по сравнению с разрешающей способностью панорамных РЛС и прототипа. По потенциальным характеристикам разрешающей способности предлагаемый мобильный георадар с синтезированной апертурой принимающей антенны приближается к разрешению, характерному для оптических приборов.It is believed that using the synthesis method it is possible to increase the resolution of a mobile GPR in azimuth by 100 times or more compared with the resolution of panoramic radars and a prototype. According to the potential characteristics of the resolution, the proposed mobile georadar with a synthesized aperture of the receiving antenna approaches the resolution characteristic of optical instruments.
Размер синтезируемой антенны, т.е. участок траектории, на котором обрабатываются сигналы, можно изменять так, чтобы ширина синтезированной диаграммы направленности уменьшалась пропорционально увеличению дальности. Этот эффект позволяет получать радиолокационные изображения с постоянной разрешающей способностью независимо от удаленности просматриваемого участка местности.The size of the synthesized antenna, i.e. the portion of the path on which the signals are processed can be changed so that the width of the synthesized radiation pattern decreases in proportion to the increase in range. This effect allows to obtain radar images with a constant resolution regardless of the remoteness of the viewed area.
Положительным результатом предлагаемого мобильного георадара являются расширенные функциональные возможности (одновременный поиск трассы, определение ее поперечного размера и глубины залегания в грунте), высокая помехозащищенность и качество изображения на видеомониторе вследствие выбранных параметров зондирующих импульсов, синхронизации сканирования антенн и работы всех функциональных блоков георадара во времени, наличия базы данных, хранящейся в памяти процессора, зависимости контрастности от электрофизических свойств фракций грунтов и высокая разрешающая способность по азимуту за счет формирования искусственной (синтезированной) антенной решетки. С помощью последней может быть построена подробная и точная карта просвечиваемой среды. Качество такой радиолокационной съемки сравнимо с качеством снимков в оптическом диапазоне. Но проведению радиолокационной съемки практически не мешают погодные условия и условия освещенности, которые существенно влияют на использование оптики.A positive result of the proposed mobile georadar is enhanced functionality (simultaneous search for a route, determination of its transverse size and depth in the ground), high noise immunity and image quality on a video monitor due to the selected parameters of the probe pulses, synchronization of antenna scanning and the operation of all georadar functional blocks in time, the presence of a database stored in the processor memory, the dependence of contrast on the electrophysical properties of the fraction th soil and high resolution in azimuth due to the formation of an artificial (synthesized) antenna array. Using the latter, a detailed and accurate map of the translucent medium can be constructed. The quality of such a radar survey is comparable to the quality of images in the optical range. But the weather and lighting conditions, which significantly affect the use of optics, practically do not interfere with conducting radar surveys.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011104471/28A RU2451954C1 (en) | 2011-02-08 | 2011-02-08 | Mobile georadar for remote search of location of underground communication main lines and determination of cross dimensions and depth thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011104471/28A RU2451954C1 (en) | 2011-02-08 | 2011-02-08 | Mobile georadar for remote search of location of underground communication main lines and determination of cross dimensions and depth thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2451954C1 true RU2451954C1 (en) | 2012-05-27 |
Family
ID=46231767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011104471/28A RU2451954C1 (en) | 2011-02-08 | 2011-02-08 | Mobile georadar for remote search of location of underground communication main lines and determination of cross dimensions and depth thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2451954C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656287C1 (en) * | 2017-06-05 | 2018-06-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) | Method for remote searching of underground communications location and determination of their lateral dimension and occurrence depth in the ground |
US20200408896A1 (en) * | 2018-03-09 | 2020-12-31 | Saab Ab | Methods, computer programs, radar systems, antenna systems, and flying platforms for detecting a horizontally buried linear object |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6091354A (en) * | 1998-04-23 | 2000-07-18 | Power Spectra, Inc. | Ground penetrating radar with synthesized end-fire array |
RU2154845C2 (en) * | 1997-11-11 | 2000-08-20 | ОАО "Радиоавионика" | Gear for remote sounding of surface layers of ground |
RU22826U1 (en) * | 2001-12-20 | 2002-04-27 | Янковский Константин Петрович | SUBSURFACE SENSING RADAR |
RU2207588C2 (en) * | 2001-04-03 | 2003-06-27 | Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы | Helicopter-borne radar |
RU2256941C1 (en) * | 2004-06-16 | 2005-07-20 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский институт интроскопии Московского научно-производственного объединения "Спектр" | Mobile georadar for remote search for location of subterranean main communications and determining of their cross-section size and depth under the soil |
EP1965223A1 (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-03 | Saab Ab | Subsurface Imaging radar |
EP1067398B1 (en) * | 1998-12-25 | 2009-08-12 | Anatoly Ivanovich Konochkin | Method for generating a radiolocation image of an object and device for generating a radiolocation image |
-
2011
- 2011-02-08 RU RU2011104471/28A patent/RU2451954C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2154845C2 (en) * | 1997-11-11 | 2000-08-20 | ОАО "Радиоавионика" | Gear for remote sounding of surface layers of ground |
US6091354A (en) * | 1998-04-23 | 2000-07-18 | Power Spectra, Inc. | Ground penetrating radar with synthesized end-fire array |
EP1067398B1 (en) * | 1998-12-25 | 2009-08-12 | Anatoly Ivanovich Konochkin | Method for generating a radiolocation image of an object and device for generating a radiolocation image |
RU2207588C2 (en) * | 2001-04-03 | 2003-06-27 | Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы | Helicopter-borne radar |
RU22826U1 (en) * | 2001-12-20 | 2002-04-27 | Янковский Константин Петрович | SUBSURFACE SENSING RADAR |
RU2256941C1 (en) * | 2004-06-16 | 2005-07-20 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский институт интроскопии Московского научно-производственного объединения "Спектр" | Mobile georadar for remote search for location of subterranean main communications and determining of their cross-section size and depth under the soil |
EP1965223A1 (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-03 | Saab Ab | Subsurface Imaging radar |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656287C1 (en) * | 2017-06-05 | 2018-06-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) | Method for remote searching of underground communications location and determination of their lateral dimension and occurrence depth in the ground |
US20200408896A1 (en) * | 2018-03-09 | 2020-12-31 | Saab Ab | Methods, computer programs, radar systems, antenna systems, and flying platforms for detecting a horizontally buried linear object |
US11726199B2 (en) * | 2018-03-09 | 2023-08-15 | Saab Ab | Methods, computer programs, radar systems, antenna systems, and flying platforms for detecting a horizontally buried linear object |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Grasmueck et al. | Full-resolution 3D GPR imaging | |
Annan | Electromagnetic principles of ground penetrating radar | |
Hamran et al. | Radar imager for Mars’ subsurface experiment—RIMFAX | |
US7167124B2 (en) | Data acquisition for a ground penetrating radar system | |
Ciarletti et al. | The WISDOM radar: unveiling the subsurface beneath the ExoMars Rover and identifying the best locations for drilling | |
Greaves et al. | Velocity variations and water content estimated from multi-offset, ground-penetrating radar | |
Catapano et al. | Contactless ground penetrating radar imaging: State of the art, challenges, and microwave tomography-based data processing | |
JP2005503566A (en) | Subsurface radar imaging | |
Knödel et al. | Ground penetrating radar | |
Xiao et al. | Ground experiments of Chang’e-5 lunar regolith penetrating radar | |
Zhang et al. | Performance evaluation of lunar penetrating radar onboard the rover of CE-3 probe based on results from ground experiments | |
Merkle et al. | Fusion of ground penetrating radar and laser scanning for infrastructure mapping | |
Gaballah et al. | Characterizing subsurface archaeological structures with full resolution 3D GPR at the early dynastic foundations of Saqqara Necropolis, Egypt | |
RU2656281C1 (en) | Method of applying swarm of unmanned aerial vehicles for remote determination of location of underground communications, their cross section and depth in ground | |
JP2003302465A (en) | Underground radar exploration method, device and program of frequency variable system | |
Rasol et al. | Ground penetrating radar system: principles | |
Arcone et al. | 1.4 GHz radar penetration and evidence of drainage structures in temperate ice: Black Rapids Glacier, Alaska, USA | |
RU2451954C1 (en) | Mobile georadar for remote search of location of underground communication main lines and determination of cross dimensions and depth thereof | |
RU2256941C1 (en) | Mobile georadar for remote search for location of subterranean main communications and determining of their cross-section size and depth under the soil | |
Mostapha et al. | 2D FDTD Simulation of ground penetrating radar imaging under subsurface with two different antenna types | |
Daniels et al. | Ground-penetrating radar methods (GPR) | |
Novo | Ground-penetrating radar (GPR) | |
Ciarletti et al. | Bistatic sounding of the deep subsurface with a ground penetrating radar–experimental validation | |
Tulokhonov et al. | Radiophysical monitoring of the Lake Baikal ice cover | |
Bukin et al. | Using SFCW GPR to Search for Buried Objects |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150209 |