WO1988003276A1 - Method of detecting object and apparatus therefor - Google Patents

Description

明 細 書 ， 物体 の 探知方法及 び そ の 装置

〔 技術 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 そ の 装置 に 関 す る 。

〔 背 景技術 〕

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 。 パ ル ス 発生装 置 1· か ら 送 ら れ た 電気 パ 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 る 水 の 層 1 7 , 石 1 8 埋 設管路 5 , 1 3 等 に 当 た り 反射 し 受信 ァ ン テ ナ 6 に 送 ら れ る 。 （ 実際 の 測定装置 に お い 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 1 4 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 1 0 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 っ て 、 地 中 電波 伝 播 速度 V を 計箕 す る 必要 が あ る 。 V は 次式 で 与 え ら れ る 。 V = (1) こ こ で 、 c は真空中 での 電磁波 の 逮度、 ε _s は土 の 比誘電率で あ る 。 （ し た が っ て、 測定現場で の 土の s _s を測定す る 必要があ る 。 一般的 に 土 の s _s は 4

2 0 で あ る 。 ） 第 2 図 の 横敏 は、 電磁波 の 地表 - 物体 間 の 往復速度で あ る た め 、 深度 L は次式で 与 え ら れ る

T

L = V (2)

2

T は 電磁波 の 往復時間で あ る- 。

実際 の 測定に際 し て は 送信 ァ ン テ ナ 2 、 及び受信 ア ン テ ナ 6 を 収容 し た ァ ン テ ナ 装置 1 4 を第 1 図 に 示 さ れ る 矢印 1 0 5 の 方向 に走查 さ せ 、 ァ ン テ ナ の 移動 距離が cm と な る 毎 に観測信号 を演箕部 9 に 記億 さ せ る 。 走査が完了 し た後 、 演算部 9 に お い て (2) 式 に よ り 深度 に換箕 し た 後、 第 3 図に 示す よ う に 横軸を走查距 離、 縦敏を深度に と ¾ 、 観測信号を そ の 収集順 ご と に 並べ て ゆ 、 さ ら に 、 そ の 振幅 の 大 き さ に よ り 段階的 に 区別 し (通常 は 色別 ) 地 中 断面像 を形成す る 3 図 は第 1 図 の 表 装 a: 1 0 で表示 さ れ る 地 中 断面図 の 一例 で あ る 横 は距難、 縦軸 は深度 （探知対象域 の 土 の 比誘電率 は測定の 結果 1 6 で あ っ た た め 、 比 H7¾ ¾t 率 は 1 6 と し て 計箕） で あ り 、 第 2 図 の 観測信号 は第 3 図 の A 一 A 間 に 租 当 す る 。 第 3 図の 地 中断面図 で ば 各 観測信号 の 内 、 振幅 が 3 0 ra 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 ま り 、 3 0 m V が観測信号 の 最小識別振幅 I _m i _n と な る 。

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 ） に 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 、 厂 App l i ed Sci ence Cen ter f or Archaeo logy - MASCA News l e t ter vo l 11 a 2 December 1975」 つ ま 第

2 図 に 示 さ れ る よ う に 最小識別幅 I m i n よ り 大 き い 振 幅 の 反 射 波形 1 1 ·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 1 2 は 地表 面反射波 で あ る ） し か し 、 例 え ば 、 第 1 図 に 示 さ れ る 様 に 、 地 中 に 石

1 8 等 の 電磁波 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 断面図 に は 第 3 図 に 示 さ れ る よ う に 複数 の 反射 エ コ ー 1 9 , 2 0 が現 れ る 。 こ れ ら 複 数 の 反射 ェ コ 一 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 困難 で あ る 、 と 言 う 欠点 が あ っ た 。

〔 発 明 の 展 示 〕

本発 明 は 、 上 記 欠点 を 除去 す る た め の 為 さ れ た も の で あ り 、 電磁 波 の 反射要因 が複数存在 し て も 、 所定 の 物体 を 適確か つ 高精度 に 探知 す る こ と の で き る 物体 の 探知方法及 び そ の 装置を 提供 す る こ と を 目 的 と す る 。 本発明 は ヽ 電磁波を用 い た 物体 の 探知方法及 び そ の 装置で あ つ て 、 広蒂域 な周波数特性を も つノヽ' ル ス 波 を 地中 に 入射 し 、 そ の 結果、 地 '中 の 種 々 の 物体か ら の 反射波 の 重畳 と し て 観測 さ れ る 観測信号を あ る ア ン テ ナ 走查距離毎に 受信 し 、 こ れ ら 観測信号を あ る 時間毎 に 分割 し 、 分割 し た 波形を周波数領域に 交換 し て ス ぺ ク ト ル分布 を得 、 得 ら れた周 波数領域 の 情報 （ ス ぺ ク ト レ ピ 一 ク ]！波数 f _P 、 直流成分比 R _d (：、 半値幅 W ) を 用 い て 不要反射波を 観測信号か ら 除去す る 処理を行 な い 、 そ の 処理結果で あ る 断面情報 を表示装置に 表示 さ せ る こ と を特徴と し て い る 。

又 こ の 発明 の 物体 の 探知方法及び そ の 装置 は 、 反 射信号 と し て 得 ら れ た 多断面情報 の 栢 関演箕か ら 被探 知物体 は 直線構造を有す る 埋設誉路 で あ る こ と を認識 で き る こ と を 特徴 と す る 。 更に 双 曲 線 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 り 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 埋設詧路か ら の 反射波に対 し て も 合成開 口処理を施す こ と に よ り 、 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 埕設位置 の 信号振幅を強調す る こ と がで き る こ と を特徵 と し て い る 。 〔 図面 の 簡単 な 説 明 〕

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 口 ー チ ヤ ー 卜 ； ' .

第 4 A 図乃'至第 4 D 図 は 第 4 図 に 示 す 演箕処理 段 階 の 異 な る 演算 内 容を 示 す フ ロ ー チ ヤ 一 ト ；

第 5 図 は 観測信号 の う ち 波 形分折 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 ぺ 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 閡係 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 フ ；

第 9 図 は第 5 図 に 示 す反射信号波 ^ 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 1 0 図 ば第 9 図 に 示す反射信号波形 に 対応 す る 被探知物体 ¾r示す断面図 ；

第 1 1 図 は 複数 の 断面情報を検出 す る 際 の 説 明 に 要す る 模式図 ；

第 1 2 図 は多 断面情報 1 o η の 処理結果か ら 得 ら れ た 被探知物体を示す 断面図 ；

第 1 3 図 は 、 被探知物体 か ら の 反射波 が双曲 線彤 状 と し て 得 ら れ る こ と を 説 明 す る 模式図 ；

第 1 4 図 は 合成開 口 処理 の 原理図 ；

第 1 5 面 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 1 6 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 ブ 口 ッ ク 図 ；

1 6 A 図乃 至第 1 6 D 図 は 、 第 1 S 図 に 示 す コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グュ ニ ッ ト の 夫 異 な る 内 部搆造を ブ 口 ッ ク ダ ィ ャ グ ラ ム で 示す図 で あ る 。

〔実施 の 最良 の 形態〕

以 下本発明 の一実施例 を図面を 参照 し 被探知物 * と し て 地下埋設物、 例 え ば地下管路を対象 と し た 場合 に つ い て説明 す る 。

1. _ 被探知物体探知方法

本発明 の 物体 の 探知方法 は、 地 中 の 様 々 な反射波 の 重畳 と し て 得 ら れ る 観測信号か ら 、 信号 の 厨波数領 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 事 を 特徴 と す る 。 以 下 、 こ の 発 明 の一実施例 に つ い て 詳細 に 説 明 す る 。

第 4 図 は 、 本 発 明 に よ る 物 体 の 探知方法 を 示 し た フ ロ ー チ ヤ 一 卜 で あ る 。 以 下 、 こ の フ ロ ー チ ャ ー ト に そ っ て 説 明 を 行 う 。

観 測信号 の 取 り 込 み _

測信号 を 取 り 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 、 ノヽ' ル ス レ ー ダ 法 の 原 理 に 基 ず い て い る

ま ず 、 パ ル ス 発生装置 か り パ ル ス を 送 信 ァ ン テ ナ に 送 る 。 送信 ァ ン テ ナ で は 送 ら れ た 電気 パ ル ス を 電磁波 に 交 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 り 反 射 し 受 信 ァ ン テ ナ で 捕 ら え ら れ る 。 受信 ア ン テ ナ で は 反 射 し is つ て き た 電磁波 を 再 び ¾ IS ^7 に 変 換 し 、 そ の 後 サ ン プ リ ン グ 装置 に よ り 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 ·¾· 一方 向 に 走 査 す る 事 に よ つ て 、 走査方 向 に 沿 つ 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 ー方 向 に 移動 さ せ 、 移動 距離 2 cm 毎 に 観測信 号 を 収 集 す 。 の 観 測信号 を 前述 し た (2) 式 に よ り 深度 単 位に 換算 し た後、 横 ttを移勖距離、 縦軸 を深度 の 座標 系 に 観測信号を並べ て ゆ け ば、 地 中 断面図 が形成 で き る 。 。、間てばのでお波のスるたの 5

観測信号 の 分

観測信号 、 地中 の あ ら る 不連続点で の 反射波 の 重畳 で あ る し た が つ て 、 被探知物体か ら の 反射波 も 、 観測信号 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 は 以 下 の 2 種 の 方法があ る

(1) 一定時 分割 観測信号を あ る 一定時間幅 厶 Τ で 分割す る

(2) ゼ a ク ロ ス 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.

本実施例 は ゼ 口 ク 口 ス 法に よ る 1 If 期相 当 の 時 毎 に 分 割 す 例 を 說 明す る 。

'

述の 第 図 は 、 第 4 図 の ス テ ツ プ S 1 で 得 ら れ る 観測信号 、 よ び ス ァ ッ プ S 2 で の ゼ ロ ク ロ ス 法 に よ る 波形分割 例 で あ る 。 第 5 図 に 示 さ れ た矢 印 の 区 間がゼ 13 ク · α 法 に よ る 一周期相 当 の 時間間隔 で あ り

¾ . ―

分割 波形毎 に 形 α が さ れて い-る β で は波形 Να 1 を 分離 し 例を 第 6 図上部 に 示す。

周 波数領域へ 変換

分離 し た 波形 を波形解折装置内 の F F T (高速 フ 一 リ ヱ 変換 ） 処理 を 利 用 し 周 波数 領域 に 変 換 し 、 ス ぺ ク ト ル 分布 を も と め る 。 （ ス テ ツ フ' S 3 ) (第 6 図 下 部 ） 特徴 の 読 み 取 り

得 ら れ た ス ぺ ク ト ル分布 の 中 か ら 強度最 大 （ ピ ー ク ） の ス ぺ ク ト ノレ を 見 つ け 、 そ の ス ぺ ク ト ル周 波 数 ( ス ぺ ク ト ノレ ピ ー ク 周 波数 ） f _P , f P に 対 す る ス ぺ ク ト ル 強度 I _P , 直 流 成 分強度 I a c及 び 半値幅 W を 読 み 取 る 。 （ ス テ フ フ。 S 4 )

直流成 分 比 R d eの 算 出

さ ら に 、 直 流成 分 比 R _{d c} ( 直 流成 分 強度 I _{d c} の 、 ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 強度 I _P に 対 す る 比率 ） を 次 式 に よ り 箕 出 る 。 （ ス テ ッ プ S 5 ) .

R _d c = I d c / I F (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 ぺ ク ト ル 分 布 図 、 及 び そ の ス ぺ ク ト ル の ピ ー ク 周 波 数 f _P 、 ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 強度 I P 、 直 流成 分 強度 I _d c、 及 び 半 値幅 W を 示 し た 。

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 S 3 , S 4 , S 5 の 繰 り 返 し ） そ の 結 果得 ら れ る ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 周 波数 f _F 、 直 流成 分 比 R _d <：及 び 半 値幅 W に 対 し 、 第 7 , 8 図 の 特性 を 利用 し 、 f p i く f p ^ f P 2 ， i d C l 、 d C 、 d c 2 >

W , < W < W ₂ 以 外 の 値 を 有 す る 分割 波形 を 不 要反射 波 と し 、 除去す る 。

こ こ で 、 第 7 図， 第 8 図 は 、 数 々 の 実験 よ り 得 ら れ た 観測信号か ら 導かれた 、 各種分割波形 の f p - R _d f P — 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 範西、 す な わ ち f < f _P < f R d c i く R d c 、 R d

w く w く w ₂ の 範囲に 集 中 し て 分布 し て い る こ と が わ 力、 る 。 f p i ， R d > d ， W , W の 値 の 一例を 表 1 に 示す 。

. ' . 表 1 .

な お 、 分割波形 に は 、 中心周 波数 ί _p 、 直流成 分 比 R a _c、 半値幅 W の フ ィ ル タ リ ン グ 条件 の い ずれか を 潢 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 す分割波形 は 一つ ( 波形 Να 4 ) で あ り 、 こ の 分割波形が埋設詧路 に よ る 反射波形 と 考 え ら れ、 こ の分割波形 の み 抽 出 す る 。 こ こ で 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 _P 、 直流成分比 R _d <：、 半値幅 W の 値 を 示 す 。

表 2

以 上述べ た 不要反射波 の 除去及 び 眚路 に よ る 反射 波 の 抽 出 か ら 成 る 信号処理 （ ス テ ッ プ S 6 ) を 、 第 5 図 の 観測 信 号 に 施 す と 第 9 図 に 示 す 波形 が得 ら れ る 。

ァ ン テ ナ 走査 距離 2 cm 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 誉 か ら の 反 射波 の み を 抽 出 で き る 。 上記 方法 に よ り 処理 し た 観測 信号 を 横軸 を 走査距離 、 縦軸 を 深度 の 座標 系 に 再構成 し た 断面像 を 第 1 0 図 に 示 す 。 第 1 0 図 の A - A の 位 置 に 相 当 す る 波形 が第 9 図 に 示 す 波形 で あ る 。 第 1 0 図 で は 、 波形 の 存在 ¾置を斜線で 表 わ し て い る 。 （ ス テ ッ プ S 7 )

こ の よ う に 、 あ る 特定 の 地中埋設物 （本実施例 で は ス テ ィ 一 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 。

な O 表 1 に 示 し た 境界条件は 、 被探知物体 （本

1

実施例 で は 埋設物 がス チ ー ル 2 管 の 場合 の 境异条件値を 示 す ） 固有 の 値で あ る た め 、 他の 埋設物体 の 場合へ 表

1 に示 し た 境界条件の 値 は変化す る 。 そ こ で 、 被探知 物体が他 の 物体 （例 え ば塩化 ビ ニ ル詧、 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 一 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 特徵（ f _{p >}

R _d c , W ) を実験的 に求め てお け ば、 被探知物体を 本 発明 に よ り 探知す る こ と がで き る 。

あ 、 埋設状 '况 に よ っ て ば 、 上記 3 つ の パ ラ メ 一 タ （ ， R d c , 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 、 f _P — R _{d c} , f P - ) に よ り 埕設詧 に よ る 反射波を 抽出 す る こ と も 岀 来 る 。 多 断面処理

上述 の 実施例で は第 4 図 の ス テ ッ プ έ 6 に お け る 演簟処理 は被探知物体 の 長 ざ形状 を考盧せず に そ の 反 射波を抽 出 す る 処理 （第 4. A H ス テ ッ プ S 6 a ) 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 ツ プ S 6 a ) 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 4 B 図 の ス テ ッ プ S 6 b ) こ と に よ り 探知精度 を 高 め る こ と 力 で き る 。

以 下 に 多 断 面情 報 の 処 理方 法 に つ い て 説 明 す る 。 第 1 1 図 に 示 す よ う に 、 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 ァ 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 1 2 図 で 測定断 面 1 が 、 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 。 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 眚 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 つ た 結果 、 先 き に 示 し た 第 1 Q 図 の よ う な 断 面図 を 得 る こ と 力、' で き る 。

合 成 開 口 処 理

と こ ろ で 第 1 0 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 力、' る た め で あ る 。 そ の 模様 を 第 1 3 図 に 示 す 。 ア ン テ ナ と 被 探知物 体 と の 距離を L と し 、 被採知物体 と ア ン テ ナ と が第 1 3 図 によ う な相対位置関係 に あ る 場合、 ア ン テ ナ 位 置 X 1 に お い て は ァ ： テ ナ 直下 し の 地点に 被探知物体 力 あ る 刀、 の よ う に観測 さ れ る 。 第 1 3 図 の 矢 印 の 方向 に ア ン テ ナ を走查すれ ば ァ ン テ ナ と 被探知物体 と の 距 離 L が小 さ く な り 電磁波 の 往復時間 T は み じ か く な る 。 そ し て 、 ァ ン テ ナ が被探知物体 の 真上の 地点 X 0 に あ る 時 に i 3 れ る 反射波 が、 上述 し た 双曲線形状 の 頂点 と な る 。 そ の た め 、 地 中断面図に お い て被探知物 体か ら の 反射波郡 は 双曲線形状 と な り 、 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 水平平方向 の 分解 能 向上 の た め 合成開 口処理を 施す こ と 力 効果的 で あ る こ の た め 演算処理 （ ス テ ッ プ S 6 ) に お い て 被探知物 体 に よ る 反射波を 抽出 す る ス ァ V フ ( S 6 a 》 に繞 い て 第 4 C 図 に 示す よ う に 合成開 口処理 ス テ ッ フ。

( S 6 c ) を行 Ό -。

第 1 図 に 、 合成開口 処理 の 原理図を 示 す。 同 図 に お い て 、 地表面を X 軸、 深度方向 を Z 軸 と し た 。

( X 0 , Z 0 ) 地点に 物体 が存在 し た 場合、 ア ン テ ナ を X 敏上で 走査す る と 、 そ の 反射波 の 前緣 は

Z = ( X — X 0 ) ² + Z 0 ² (4) 上 に 配置 さ れ る 。 従 っ て （ X 0 、 Z 0 ) 地点 に お け る 被 探知物体 の 像を得 る た め に は 、 式上 の 波形値を （ X 0 Z o ) 地点 の 波 形 に 加 え れ ば よ く 、 そ の 結果 、 （ X 0 , Z 0 ) 地点 の 振幅 が成長 す る 。 実際 に は 反射波形 は Z ₀ 位 置 か ら 反射波 長 △ L だ け 振動 し て い る の で 、 （ X 0 , Z ) Z = Z 0 〜 Z o + A L 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 , Z ) に お い て 施せ ば 、 （ X , Z ) = ( X 0 , Z 0 ) と 成 っ た 場 合 に 、 振 幅 が最大 の 像 が （ X 0 , Z 0 ) 地 点 に 得 ら れ る 。

本処理 を 先 き の 第 1 0 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 よ り 水 平方 向 の 分解 能 を 向 上 さ せ る こ と が で き る 。

処理結 果 の 表 示

走査 断面 デ ー タ 及 び 本 発 明 に よ り 処理 し た デ ー タ を 出 力 し 、 表 示装 置 1 0 に 表 示 す る 。

上 記 合成 開 口 処理 （ ス テ ッ プ S 6 c ) 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 力 で き る 。 こ の 場合 は 第 4 D 図 に 示 す よ う に 、 被探知 物体 に よ る 反射波 の 抽 出 ス テ ッ プ （ S 6 a ) を 、 眚路埋 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 関演箕 を 行 い （ ス テ ツ ブ S 6 b ) 、 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 プ S 6 c ) こ と に よ り 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 4 D 図 に 示 す 各 ス テ ッ プ S 6 a , S 6 , S 6 c :ば第 4 A 図乃 至第 4 C 図 に お い て説 明 し た と 同 様 で あ ¾ 個 々 の 説 明 は省 略す る 。

2. 被探知物体探知嬖

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 。 第

1

1 6 図 は 本 発明 で あ る 物体探知装置 の-

6 一実施例 の 概略 を 示 し、 地下埋設物 を 深知対象 と し た場合 の ブ 口 ッ ク 図 で あ る 。 第 1 6 図 に お い て 1 は高出力 の ィ ン ノヽ ° ノレ 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 た ハ' -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 は埋設眚路 6 は被探知物体 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 ァ ン テ ナ 达 is 用 と 受信 用 に 分割 し て い る が 、 送受一体型 ア ン チ ナ で も 本発 明 に 適用 で き る 。 ：） 、 1 は送信 ァ ン テ ナ 2 ¾ び受信ァ ン テ ナ 6 を 搭載す る ァ ン テ ナ 装置、 7 は受信ァ ン テ ナ 力、 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 F F T (高速 フ ー リ エ 変換） 処理可能 な コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ ュ 二 ッ ト で あ り 、 後述す る よ う に 本装 置に お い て 観測信号を あ る 時間 F3 に 分割 し 、 こ の 各 分割波型毎 に F F T 処理を施す も の で あ る 。 1 0 は 表示装 置 で あ る 。

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 。

送 信 ア ン テ ナ 2 , 受信 ア ン テ ナ 6 を 地 表 面近傍 に 設定 し 、 パ ル ス 発生装置 1 か ら 高 出 力 電気 パ ル ス を 送 信 す る こ と に よ っ て 電磁波 を 送信 ア ン テ ナ 2 力、 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 つ 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 7 に お い て サ ン プ リ ン グ し 、 コ ン ピ ュ ー テ ィ ン ク' ュ ニ ッ ト 1 5 へ 観測信号 と し て 送 る 。 コ ン ビ ユ ー テ ィ ン グ ュ ニ ッ ト 1 5 は 、 例 え ば第 1 6 A 図 に 示 す よ う な 周 波 数解折 部 1 5 a よ り 成 る 。 こ の 周 波数解圻 部 1 5 a で は

(a) 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 ノレ化 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 探用 さ れ る 。

(¾) こ の 分割 さ れ た 信号 を 周 波数解圻部 1 5 a 内 の F F T ( 高速 フ ー リ ヱ 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 ノヽ' ワ ー ス ぺ ク ト ル を 求 め る 。

(c) 得 ら れ た ス ぺ ク ト ル分布 の 中 か ら 強度最 大 （ ピ ー ク ） の ス ぺ ク 卜 ルを見つ け、 そ の ス ぺ ク ト ル周波数 ( ス ぺ ク 卜 ノレ ビ ー ク 周 波数） f P 、 直流成分比 R _{d c} (式 (3) 参 ) 半値幅 Wを箕出 す る

(d) 次 に 、 上逑 し た 1. 被探知物体探知方法 の項 に お い て 述ベ た 不要反射波の 除去を行 う 。 す な わ ち 、 (c) の 過程で 箕出 し た f P , d c > W の 値が 、 f P 1 < f P く ί P 2 > R d c i < R d c < d c 2. , W ！ < W < W _Z の m 囲 内 で あ れ ば 、 そ の 分割波形を 埕設管路に よ る 反 射波 と m断 す る 。 is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 。

(e) 不要反射波を 除去 し た観測信号及 び牵查断面 ァ ー タ を第 1 6 図 に示す表示装置 1 0 に 岀 カす る

又、 3 ン ピ ュ 一 テ ィ ン グ ュ ニ ッ ト 1 5 は第 1 6 B 図 に 示す よ う に 周波数解圻部 1 5 a と 、 多断面相 関 処理部 1 5 b と で 構成 さ れ る 。 こ の 実施例 に お い て は 周 波数解圻部 1 5 a で 得 ら れ た 複数 の 断面情報 に 対 し て 多 断面柑蘭処理部 1 5 で 相閬演箕を行 い 、 信号処 理 さ れた 多 断面情報 か ら 同 一水平位置及び 垂直位置 に 存在 す る 波形を直 ¾i !«· JH の 埋設管 か ら の 反射波

し そ れ以外 の波形を除去す る こ と がで き る 。 更に コ ン ビ ュ ー -テ ィ ン グ ュ 二 V 卜 1 5 は第 1 6 C 図 に 示す よ う に、 周波数解折部 1 5 a と合成開口 処理部 1 5 c と で 搆成 さ れ る 。 周 波数解折部 1 5 a で 得 ら れ た 比探知物 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 1 5 じ 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 り 、 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 こ と が で き る 。

更 に 、 又 コ ン ビ ユ ー テ ィ ン グ ュ ニ ッ ト 1 5 は 、 第 1 6 D 図 に 示 す よ う に 周 波数解折 部 1 5 a と 多 断 面処 理 部 1 5 b と 合成 開 口 処理 部 1 5 c 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 波数解圻 部 1 5 a で 得 ら れ た 複数 の 断面情 報 に 対 し て 多 断面相 関処理 部 1 5 b で 相 関 演箕 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 1 5 c で 合成開 口 処理 を 行 う 。 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 。

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 力く 出 来 る 。

又 、 電 磁波 の 地 中 减衰 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 場令で も 、 目 的 と す る 埋設物 の 存在を検知 す る こ と が で き る 。

ま た 本方法 は地 中探知 と し て は空洞、 地層 探查、 不可視物体探知 と し て は 、 例え ば コ ン ク リ ー ト 中 の 鉄 筋、 空洞探查 に 適用 可能で あ り 、 ま た 、 地中探知 に 対 し て は飛行物体 の 認議等 に 適用 可能 で あ る 。

Claims

請 求 の 範 囲

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 ぺ ク ト ル分布 を 求 め る ス テ ッ プ と ；

前記 ス ぺ ク ト ノレ分布力、 ら ス ぺ 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 ス ぺ ク ト ル 分布 の ノ、。 'ラ メ ー タ 値 の う ¾ 少 な く と も 2 つ の パ ラ メ ー タ 値 を 読 み と る ス テ ッ プ と ；

前記 ス ぺ ク ト ノレ分布 の ノ ラ メ ー タ 値 の う ち 所定 の 周 波 数範 囲 内 に あ る ス ぺ 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 <：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 分割 さ れ た 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 か ら 被探知物体 の 断面 像 を 表 示 す る ス テ ッ プ と ； よ り 成 る 物体 の 探知方法 。

2. 前記観測信号 を所定 の 時間毎 に 分 割す る ス テ ツ プ は ゼ ロ ク ロ ス 法 に よ り 1 周 期相 当 の 時間 毎 に 分割 す る 特許 請.求 の 範 囲第 1 項記 載 の 物体 の 探知方法 。

3. 前記 ス ペ ク ト ル分布の パ ラ メ ー タ 値を 読み と る ス テ ッ プ は更に ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 周波数 f _P に お け る ス ペ ク ト ル強度 I _p ， 及び直流成分強度 I _{d c}を読み と る ス テ ツ ブを含み 、 且つ 前記直流成分比 R a cは

R d c = I _d c / I P な る 式 よ り 算出 さ れ る 特許請求 の 範 囲第 1 項記載 の 物体 の 探知方法。

4. 前記被採知物体か ら の 観測信号の み を抽 岀 す る ス テ プは ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 周 波数 f _P が ί P i < f P

< f _{P 2}な る 周 波数範囲 直流成分比 R _d cが R _{d c} t < R d

< R _d c 2 な る 直流成分比範囲 、 又 は半値幅 W が W ！ く W < W ₂ な る 半値幅範西を外 れ た 夫 々 ？） 値を 有す る 反 射信号 を 不要反射 i 号 と し て 除去す る ス テ ツ プ を含む 特許請求 の 範囲第 1 項記載 の 物体の 探知方法 。

5. 電磁波を送信 し 、 物体 か ら の 前記電磁波 の 反射 波 を観測 i 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 ブ 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ノ 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 ぺ ク ト ル分布 を算 ¾す る 手段 と ；

前記ス ぺ ク ト ル分布 に 基づ ぃ て被検知物体 を検 出 す る 検 出 手段 と ； 前 記検 出 手段 で 検 出 さ れ た 観測信号 の み を 抽 出 し て 再構成 し 被検知物体 の 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 。

6. 前記検 出 手段 は 前記 ス ぺ ク ト ル分布 か ら 算 出 さ れ た ノ、 ' ラ.メ ー タ 値 で あ る ス ぺ 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 パ ラ メ ー タ 値 に 基 づ い て 所定 の 物 体 を 検知 す る 特許 請 求 の 範 囲第 5 項記載 の 物体 の 探知装 置。

7. 前 記検 出 手段 は 所定 の 周 波数範囲 内 に あ る 前記 ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 周 波数 f _Ρ , 所定 の 直流成 分比 範 囲 内 に あ る 前 記 直 流成分 比 R <i <：又 は 所定 の 半値 .幅範 囲 内 に あ る 前 記 半値幅 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 を 含 む 特許請 求 の 範 囲第 6 項記載の 物体 の 探知装 置 。

8. 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 ぺ 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 ぺ ク ト ル分布 の 夫 々 か ら ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 周 波 数 f _Ρ , 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 ノ、' ラ メ ー タ 値を 読 み と る ス テ ツ フ' と ；

前記夫 々 の ス ぺ ク ト ル分布の ノ ラ メ ー タ 値 の う ち 所定 の 周 波数範囲内 に あ る 前記ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 周波 数 " , 所定 の 直流成分比範囲内 に あ る 前記 直流成分 上ヒ R d c又 は所定の 半値幅範囲内 に あ る 前記半値幅 W ¾ 外 の 夫 々 の 値 を有す'る 観測 i 号を 不要反射信号 と し て 除去す る' に <* り 被深知物体か ら の 観測信号 の み を 抽 岀 す る ス テ ツ フ' と ；

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 閬演算を.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 ；

刖 記多 断面情報間 の 相 関演算 の 結果を 直線構造 の 被探知 ¾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

前記観測信号を 所定 の 時間毎に 分割 す る ス テ ツ プ は ゼ ロ ク ロ ス 法に よ り 1 周期相 当 の 時間毎 に 分割 す る 特許請求 の 範囲第 8 項記載 の 物体 の探知方法。

1 0. 前 記 ス ぺ ク ト ル分布 のパ ラ メ 一 タ 値を読み と る ス テ プ は更 に ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 周 波数 f _P に お け る ス ぺ ク ト ル強度 I p , 及び 直流成分強度 I _{d c}を読み と る ス テ ツ フ " ¾Γ含 み 、 且つ 前記 直流成分比 R _d <：は

d c ⁼ I d C / I F な る 式よ り 算出 さ れ る 特許請求 の 範 翻 第 8 項記載 の 物体 の 探知方法。

1 1. 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 は ス ぺ ク ト ノレ ピ ー ク 周 波 数 ί _Pが f _P！ く f P

< f _{P z}な る 周 波数範囲 ， 直流成分比 R _d cが R a c ! < R a

< R _d c 2 な る 直流成 分比範囲 、 又 は 半値幅 W が W , < W < W ₂ な る 半値幅範囲 を 外 れ た 夫 々 の 値 を 有 す る 反 射信 号 を 不 要反 射信号 と し て 除 去 す る ス テ ッ プ を 含む 特 許 請 求 の 範囲第 8 項記載 の 物体 の 探知方法 。

1 2. 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 の 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 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 ぺ 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 ぺ ク ト ル分布 の 夫 々 力、 ら ス ぺ 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 ノ、' ラ メ 一 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 ぺ 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 半値幅範西内 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 関演箕 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 ；

前記多 断面情報 の 相 閬演箕の 結果を 直線構造 の被 探知物体 の 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。

1 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 観測信号 を 受信 す る ス "T ッ フ .と ；

前記観測信号を所定 の 時間毎 に 分割す -·¾ ス ア ツ フ。 と ；

前記 分割さ れ た観測信号を周波数領域 に 変換 し ス ぺ ク ル分布を求 め る ス テ ッ プ と ；

前記 ス ペ ク ト ル分布か ら ス ぺ ク ト ル ビ 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 ぺ ク ト ル分布の ノヽ。 ラ メ 一 タ 値を 読 み と る ス テ ツ フ。 と ； —

前記ス ぺ ク ト ル.分布の ノ、' ラ メ ー タ 値 の う ち 、 所定 の 周波数範囲 内 に あ る 前記 ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 周波数 f 所定 の 直流成分比範西内に 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 を 抽 出 す る ス テ ツ 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 0 ) 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 0 , Z 0 ) の 振幅 に 加算 す る ス テ ツ 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 'ン プ と よ り 成 る 物体 の 探知 方法 。

1 4. 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 ノ 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 ぺ ク ト ル 分 布 を 算 出 す る 手段 と ；

前記箕 出 さ れ た ス ぺ ク ト ル 分布 力、 ら ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 周 波 数 f _Ρ , 直流成 分 比 R _d c及 び 半値 幅 W な ど の ス ぺ 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 丙 に あ る 前記ス ぺ 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 ]¾ 外 の 夫 々 の値を有す る 観測偉号を不要反射法 と し て 除去す る こ と に よ り 被探知物体か ら の 観測偉号 の み を抽迅する 手段 と ；

刖 記被探知物体か ら の 観測信号 の みを抽 出 す る 手 ^ 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 0 , Z 0 > を 頂点 と す る 双 曲線形状を計算す る 手段 と 、 計箕 さ れ た 前記汊曲線上 の 波形择 ,幅を 双曲 線 の 頂点 （ X 0 , 0 ) の 振幅 に 加箕す る 手段 と よ り 成 る 合成開 口 処理手段 と ；

刖 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 手段 と よ り 成 る 物体 の探知装置。

1 5. 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 ί

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 ぺ ク ト ル分布を求 め る ス テ 'ソ プ と ； 数の 観測信号 の夫 々 に 対応す る ス ぺ ク ト ル分布 の 夫 々 か ら ス ぺ ク ト ル ビ ー ク 周 波数 ί ρ , 直 流成 分比 R a c , 及 び 半値幅 W の う ち 少 な く と も 2 つ の ス ぺ ク ト ル分 布 の ノヽ。 ラ メ ー タ 値 を 読 み と る ス テ ッ プ と ；

.前 記夫 々 の ス ぺ 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 ぺ 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 e及 び 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 。 ， Z 。 ） を頂点 と す る 双 曲 線形 状 を 計箕 す る ス テ ッ プ と 、 計箕 さ れ た 前記 双 曲 線上 の 波 形 振幅 を 双 曲 線 の 頂点 （ X 。 ， Z 。 ） の 振幅 に 加算 す る ス テ ツ 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 関演箕 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 'ン プ と よ り 成 る 物体 の 探知方法。

1 6. 前記観測信号 を 所定 の 時間毎 に 分 割 す る ス テ ッ プ は ゼ ロ ク ロ ス.法 に よ り 1 周 期相 当 の 時 間毎 に 分 割 す る 特許請求の 範囲第 1 5 項記載の 物体 の 探知方法。

1 7. 前 記 ス ぺ ク ト ル分布 の バ ラ メ 一 タ 値を読み と る ス テ ッ プ は更 に ス ぺ ク ト ル ビ 一 ク 周波数 f _P に お け る ス ぺ ク ト ル強度 I P ， 及び 直流成分強度 I _{d c}を 読み と る ス テ ッ ブを 舍み 、 且つ 前記 直流成分比 R _d cは R d c = Γ d c / Γ ρ な る 式 よ り 算出 さ れ る 特許請求 の 範 囲第 1 5 項記載 の 物体 の 探知方法。

1 8. 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 は ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 周波数 f _P が

f Ρ 1 、 f F 、 丄 な る 周波数範囲 ， 直流成分比 R _d cが k d c l 、 r d c、 R 'd c 2 な る 直流成分比範囲 、 又 は半値 幅 w が— w く w < w ₂ な る 半値幅範囲を外れ た 夫 々 の— 値を 有す る 反射信号を 不要反射信号 と し て 除去す る ス テ ッ プ を含む 特許請求の 範囲第 1 5 項記載 の 物体 の 探 知方法。

1 9. 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 i - 受 信手段 と ；

複数 の 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 夫 々 A Z 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 ぺ 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 ぺ ク ト ル分布 の 夫 々 か ら ス ぺ ク ト ル ピ ー ク 周 波数 f _Ρ , 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 ぺ ク ト ノレ 分 布 の ノ、。 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 ぺ ク ト ル ピ — ク 周 波 数 f _Ρ , 所定 の 直流成 分比範 囲 内 に あ る 直 流成 分比 R _d <：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 。