地中レーダ
【課題】地中の掘削作業に先立って埋設状況を調査する際に、埋設物の位置を探知するだけでなく、地中の埋設物が金属物体か非金属物体かを識別可能とする地中レーダ。
【解決手段】地中に向けて電磁波を送出する電磁波送信部４と、送出された該電磁波に基づいて反射された電磁波を受信する電磁波受信部５とを有し、該電磁波受信部５によって受信された電磁波に基づき地中に埋設された埋設物９を探知する地中レーダ１において、前記電磁波受信部５で受信された電磁波の受信波形１９と前記電磁波送信部４から送出される電磁波の送信波形１２との相互相関処理、及び該受信波形１９の自己相関処理を行う相関処理部２２と、前記相関処理部２２により得られる相互相関値と自己相関値との比率を算出し、算出した該比率に基づいて前記地中に埋設された埋設物９が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する識別部７とを備えた構成とした。
【解決手段】地中に向けて電磁波を送出する電磁波送信部４と、送出された該電磁波に基づいて反射された電磁波を受信する電磁波受信部５とを有し、該電磁波受信部５によって受信された電磁波に基づき地中に埋設された埋設物９を探知する地中レーダ１において、前記電磁波受信部５で受信された電磁波の受信波形１９と前記電磁波送信部４から送出される電磁波の送信波形１２との相互相関処理、及び該受信波形１９の自己相関処理を行う相関処理部２２と、前記相関処理部２２により得られる相互相関値と自己相関値との比率を算出し、算出した該比率に基づいて前記地中に埋設された埋設物９が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する識別部７とを備えた構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中の埋設物を探知するための地中レーダに関し、詳しくは、埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別可能な地中レーダに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道軌道の改良工事や道路工事等において、例えば、土やコンクリート等の掘削作業を伴って行うことがある。この様な掘削作業に先立って、掘削作業エリアの、ガス管、水道管、電力ケーブル等の既設の設備の埋設状況を調査して、作業の安全確保を図ることがある。この様な埋設状況の調査は、一般的に、掘削作業エリアにおいて地中レーダを操作することによって行われている。
【０００３】
この種の地中レーダとしては、例えば特許文献１に記載された様に、レーダ送信波を発生する送信機と、該送信波を送出する送信アンテナと、地中の埋設物からの反射波を受信する受信アンテナとを有して、受信波のデータに所定の演算処理をすることにより、埋設物の位置を探知する構成のものがある。
【特許文献１】特許第３０３９５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のこの種の地中レーダにおいては、埋設物の位置を探知するだけであるため、前述の様に掘削作業に先立って地中の埋設状況を調査して、埋設物の位置が分かっても、その埋設物が金属物体か非金属物体かを識別（例えば、金属管か塩化ビニル管かの識別等）することができなかった。したがって、埋設物が金属物体か非金属物体かに関わらず掘削作業がスムーズに行われるように、どちらにでも対応可能な掘削作業用の機械や工事道具等を準備しなければならず、結果として不要な準備をもしなければならない場合があり、準備にコストがかかるという問題がある。
【０００５】
本発明者は、地中に向けて送出された電磁波の送信波形と送出された電磁波に基づいて反射された電磁波の受信波形との相互相関値及び受信波形の自己相関値を算出し、得られた自己相関値と相互相関値の比率に基づいて、地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別することができることを見出した。
【０００６】
そこで、本発明は前述の問題点に対処し、埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別可能な地中レーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による地中レーダは、地中に向けて電磁波を送出する電磁波送信部と、送出された該電磁波に基づいて反射された電磁波を受信する電磁波受信部とを有し、該電磁波受信部によって受信された電磁波に基づき地中に埋設された埋設物を探知する地中レーダにおいて、前記電磁波受信部で受信された電磁波の受信波形と前記電磁波送信部から送出される電磁波の送信波形との相互相関処理、及び該受信波形の自己相関処理を行う相関処理部と、前記相関処理部により得られる相互相関値と自己相関値との比率を算出し、算出した前記比率に基づいて前記地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する識別部と、を備えたものである。
【０００８】
このような構成により、電磁波送出部によって、地中に向けて電磁波を送出させ、電磁波受信部によって、送出された該電磁波に基づいて反射された電磁波を受信させて地中に埋設された埋設物を探知させ、相関処理部によって、前記電磁波受信部で受信された電磁波の受信波形と前記電磁波送信部から送出される電磁波の送信波形との相互相関処理、及び該受信波形の自己相関処理を行わせ、識別部によって、前記相関処理部により得られる相互相関値と自己相関値との比率を算出させ、算出した該比率に基づいて前記地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別させる。これにより、地中の掘削作業に先立って埋設状況を調査する際に、埋設物の位置を探知するだけでなく、地中の埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する。
【０００９】
また、請求項２のように、前記電磁波送信部は、送出される電磁波の送信波形の信号を、地中に向けて送出する電磁波の出力を増幅させる送信波アンプ部と前記相関処理部とに分配する分配部を有する構成にするとよい。
【００１０】
さらに、請求項３のように、前記電磁波送信部は、電磁波を地中に向けて複数回送出する構成にしてもよい。
【００１１】
さらにまた、請求項４のように、地中に向けて複数回送出された電磁波に基づいて異なる時刻に受信される各受信波形のデータをそれぞれ全て加算して平均値を算出する平均処理部を有する構成にしてもよい。
【００１２】
また、請求項５のように、閾値を予め設定し、該閾値と算出した前記比率とを比較して、地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する識別部を有する構成にしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、電磁波送出部によって、地中に向けて電磁波を送出させ、電磁波受信部によって、送出された該電磁波に基づいて反射された電磁波を受信させて地中に埋設された埋設物を探知させ、相関処理部によって、前記電磁波受信部で受信された電磁波の受信波形と前記電磁波送信部から送出される電磁波の送信波形との相互相関処理、及び該受信波形の自己相関処理を行わせ、識別部によって、前記相関処理部により得られる相互相関値と自己相関値との比率を算出させ、算出した前記比率に基づいて前記地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別させる構成としたので、埋設物の位置を探知するとともに、埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別することができる。したがって、例えば地中の掘削作業に先立って、埋設物が非金属物体であることを識別した場合、非金属物体が埋設されている場合に対応した機械や工具等のみを用意すればよく、不要なコストをかけることなく工事の準備をすることができる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明によれば、分配部によって、送出される電磁波の送信波形の信号を、地中に向けて送出する電磁波の出力を増幅させる送信波アンプ部と前記相関処理部とに分配することができる。したがって、相関処理部は容易に送信波形を得ることができる。
【００１５】
さらに、請求項３に係る発明によれば、前記電磁波送信部によって、電磁波を地中に向けて複数回送出することができる。したがって、電磁波受信部は、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を、時間をずらして複数回受信することができ、受信ミスを少なくすることができる。
【００１６】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、地中に向けて複数回送出された電磁波に基づいて異なる時刻に受信される各受信波形のデータを、平均処理部により、それぞれ全て加算して平均値を算出させる。これにより、受信波形の、例えば、地中レーダの電子回路内からの不規則なノイズ成分や、地表面からの不規則な反射波等に起因して生じるランダム性のあるノイズ成分を打ち消し合わせ、埋設物からの電磁波の反射波の信号成分を強め合わせることができる。したがって、受信波形のＳ／Ｎ比を向上させ、例えば、探知結果を画像表示したときの視認性を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項５に係る発明によれば、予め設定された閾値と算出された前記比率とを比較させることにより、地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別することができる。したがって、地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを容易に識別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による地中レーダの実施形態を示す構成図である。
図１において、本実施形態の地中レーダ１は、車輪部２と、地中レーダ本体３とで成り、地中レーダ本体３は、電磁波送信部４と、電磁波受信部５と、信号処理部６と、識別部７と、表示部８とを備えて成る。
【００１９】
車輪部２は、地中レーダ本体３を、例えば地中の金属管や塩化ビニール管等の埋設物９の埋設状況を探知する場所まで容易に搬送可能にするもので、図１に示すように、例えば地中レーダ本体３の下方に取り付けられている。
【００２０】
電磁波送信部４は、図１に示すように、電磁波を地中に向けて送出するもので、送出する電磁波の出力を増幅させる送信波アンプ１０と、増幅された電磁波を地中に向けて送出する送信アンテナ部１１とを備えている。ここで、送出される電磁波の送信波形１２は、図２に示すように、時間とともに振幅（電圧）が変化する波形である。
【００２１】
また、本実施形態においては、電磁波送信部４は、図１に示すように、例えば、ガウシアン波やインパルス波、チャープ波、ＦＭ―ＣＷ波などのように広域の周波数成分をもった波源を予め複数用意し、スイッチによって送出する電磁波の波源を切り替えて選択し波源信号を出力することが可能な波源選択部１３と、選択された波源の周波数成分を制約して特定の周波数域において波源信号の出力を減衰させるフィルタを予め複数用意し、スイッチによってフィルタを切り替えて選択し、フィルタを通して所定の送信波形１２の信号を出力することが可能なフィルタ選択部１４とで構成された周波数特性変更手段１５を備えている。さらに、電磁波送信部４は、フィルタ選択部１４より入力された送信波形１２の信号を送信波アンプ１０と後述する相関処理部２２とに分配して出力する分配部１６を備えている。この電磁波送信部４により、送出する電磁波の波源及びフィルタを選択し、送信波形１２の周波数特性を変更して、所定の送信波形１２の電磁波を地中に向けて送出することができる。
【００２２】
なお、波源選択部１３及びフィルタ選択部１４はスイッチによって波源及びフィルタを選択する構成について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば波源選択部１３は波源を一つにして変調器を用いて波源のパラメータを変えて波源を選択してもよく、又フィルタ選択部１４は一つのパッケージ化されたフィルタを用いて、該フィルタの構成素子の定数や配置のパラメータを変えてフィルタを選択する構成にしてもよい。
【００２３】
さらに、本実施形態においては、電磁波送信部４は、電磁波を地中に向けて複数回送出するように構成されている。このため、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を、時間をずらして複数回受信することができため、受信ミスを低減できる。また、異なる時刻に受信される各受信波形の信号を後述する平均処理部６で処理させるための複数のデータを容易に得ることができる。
【００２４】
電磁波受信部５は、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を受信して、出力を増幅させるもので、図１に示すように、反射された電磁波を受信する受信アンテナ部１７と、受信した電磁波の出力を増幅させる受信波アンプ１８とを備えている。ここで受信される電磁波の受信波形１９は、図３及び図４に示すように、時間とともに受信波の振幅（電圧）が変化する波形である。
【００２５】
信号処理部６は、受信波アンプ１８から出力される信号を処理するものであり、図１に示すように、受信波形１９の高調波ノイズを除去する波形処理部２０と、波形処理部２０からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２１とを備えている。なお、波形処理部２０は、例えばローパスフィルタで構成されている。
【００２６】
ここで、本実施形態において、信号処理部６は、図１に示すように、受信波アンプ１８からの入力信号を処理する相関処理部２２を備えている。この相関処理部２２は、電磁波受信部５で受信された電磁波の受信波形１９と電磁波送信部４の分配部１６から送出（分配）される電磁波の送信波形１２との相互相関処理、及び受信波形１９の自己相関処理を行うものであり、得られる相互相関値と自己相関値のデータを後述する識別部７に出力する。また、受信波アンプ１８からの受信波形１９の信号を波形処理部２０に送信する。なお、自己相関処理は、例えば、一波目の受信波形１９を予め図示外のメモリに保存させ、その後、二波目以降の受信波形１９と該メモリに保存された一波目の受信波形１９との相関処理をすることにより行う。また、自己相関及び相互相関の処理結果としてその波形を、自己相関の波形２３（図５，６参照）及び相互相関の波形２４（図５，６参照）として後述する表示部８で確認することもできる。
【００２７】
また、本実施形態において、信号処理部６は、図１に示すように、平均処理部２５をさらに備えている。この平均処理部２５は、複数回送出された電磁波に基づいて異なる時刻に受信される各受信波形１９のデータをそれぞれ全て加算して平均値を算出するものであり、平均化された受信波形１９のデータを後述する識別部７に出力する。前述のように、電磁波送信部４は、電磁波を地中に向けて複数回送出する構成となっているため、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を、時間をずらして複数回受信して各受信波形１９を得ることができている。なお、電磁波送信部４が、電磁波を一回送出する構成でもよく、この場合、平均処理部２５は、受信波形１９のデータについて、時間をずらした波形データを複数作成して、それぞれ全て加算して平均値を算出する。
【００２８】
さらに、本実施形態において、地中レーダ本体３は、図１に示すように、識別部７を備えている。この識別部７は、地中に埋設された埋設物９が金属物体であるか非金属物体であるかの識別を行うものであり、相関処理部２２により得られる相互相関値と自己相関値に基づいて、相互相関値と自己相関値に関する比率を相関比率として、例えば相関比率を次式
相関比率＝１００−（相互相関値／自己相関値）×１００
により定義して算出し、相関比率の単位をパーセントとして示し、予め識別部７内に設定された該相関比率についての閾値と算出した該相関比率（％）とを比較することにより、金属物体と非金属物体の識別をする。そして、識別結果を後述する表示部８に出力して、確認できるようになっている。なお、識別部７は信号処理部６等の装置全体を制御するためのものでもあり、例えばＣＰＵやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのデバイスによって構成されている。
【００２９】
表示部８は、前述の識別結果を表示し、加えて、平均処理部２５から得られる平均化された受信波形１９のデータに基づいて、例えば、視認性のよい探知結果を画像表示させることができる。また、前述のように自己相関の波形２３及び相互相関の波形２４をも表示させることができる。
【００３０】
次に、このように構成された地中レーダ１において、例えば、地中が、図７（ａ）に示すように、コンクリート（厚みｔ＝５ｃｍ、比誘電率Ｅｒ＝６）を上層（地表面側）とし、土壌（比誘電率Ｅｒ＝３６）を下層とした２層状であり、直径がそれぞれ１０ｃｍの円柱状樹脂管又は円柱状金属管を地表面から２ｍの深さの土壌層に埋設させた２つの場合について、それぞれ地中レーダを操作して予備的に実験をした結果に基づいて、埋設物９が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する動作及び手順について説明する。
【００３１】
まず、図７（ａ）に示すように、探知エリアに地中レーダ１を設置し、送信する電磁波の周波数特性を波源選択部１３及びフィルタ選択部１４のスイッチを操作して、例えば、ガウシアン波形の送信波形１２の信号を分配部１６に送信し、分配部１６によって、送信波形１２の信号を送信波アンプ１０に出力し、送信波アンプ１０によって送信波形１２の信号の出力を増幅させて、送信アンテナ部１１より、地中に向けて電磁波を送出する。
【００３２】
次に、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を受信アンテナ部１７により受信し、受信した電磁波の出力を受信波アンプ１８により増幅させ、上記円柱状樹脂管又は上記円柱状金属管について、一波目の受信波形１９の信号を得る。そして、得られた一波目の受信波形１９のデータを前述の図示外のメモリに保存する。
【００３３】
そして、二波目以降の送信波形１２を、分配部１６から送信波アンプ１０と相関処理部２２とに送信させ、送信波アンプ１０によって送信波形１２の信号の出力を増幅させて、送信アンテナ部１１より、地中に向けて電磁波を送出する。そして、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を受信アンテナ部１７により受信し、受信した電磁波の出力を受信波アンプ１８により増幅させ、二波目以降の受信波形１９の信号を相関処理部２２に出力する。
【００３４】
さらに、相関処理部２２によって、二波目以降の受信波形１９と分配部１６から分配された二波目以降の電磁波の送信波形１２との相互相関処理をそれぞれ行い、同時に、受信された二波目以降の各受信波形１９について、前述の図示外のメモリに予め保存された受信波形１９との自己相関処理をそれぞれ行う。そして、得られる相互相関値と自己相関値のデータをそれぞれ識別部７に出力するとともに、受信波アンプ１８からの二波目以降の受信波形１９の信号を波形処理部２０に送信する。
【００３５】
さらにまた、波形処理部２０によって、二波目以降の受信波形１９の高調波ノイズを例えばローパスフィルタにより除去し、Ａ／Ｄ変換部２１により、波形処理部２０からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、平均処理部２５にデジタル信号を出力する。そして、異なる時刻に受信された二波目以降の各受信波形１９について、ノイズ除去後のデータをそれぞれ全て加算して平均値を算出し、識別部７を経由して表示部８に該データを送信し、視認性のよい探知結果を画像表示させる。また、自己相関及び相互相関の処理結果としてその波形を、自己相関の波形２３及び相互相関の波形２４として表示部８に画像表示させる。
【００３６】
ここで、相関処理部２２より得られた相互相関値と自己相関値に基づいて、識別部７によって前述の相関比率を算出する。この相関比率は埋設物９が上記円柱状樹脂管の場合は約３７％、埋設物９が上記円柱状金属管の場合は約５％という数値を得られた。このように、埋設物９が円柱状樹脂管の場合に得られる相関比率の方が円柱状金属管の場合に得られる相関比率より大きい値となることが分かる。なお、二波目以降の各受信波形１９に基づいて、それぞれ相関比率を算出すると信頼性のあるデータを得ることができる。なお、例えば、二波目の受信波形１９のみに基づいて、相関比率を算出してもよい。
【００３７】
同様の手順で、埋設物９の条件（埋設深さ、形状、構造、材質）をそれぞれ変えて、予備的な実験を行った。その結果、埋設物９の埋設深さが１ｍと１．５ｍの場合においても、上記と略同等の相関比率をそれぞれ得ることが分かった。また、埋設物９が円柱金属管でなく、外径１０ｃｍ、内径８ｃｍの中空金属管や一辺１０ｃｍの角状金属の場合においても、上記円柱状金属管が埋設されている場合と略同等の相関比率を得ることが分かった。さらに、埋設物９が円柱状樹脂管でなく、直径１０ｃｍの球形状空洞や直径１０ｃｍの球形状の水や一辺１０ｃｍの角材（木材）とした場合においても、上記円柱状樹脂管が埋設されている場合と略同等の相関比率を得ることが分かった。
【００３８】
したがって、埋設物９の条件（埋設深さ、形状、構造、材質）に関わらず、埋設物９が非金属物体（樹脂、空気、水、木材等）の場合に得られる相関比率（上記埋設物の条件を変更した予備的な実験においては、約３０〜３７％）の方が金属物体の場合に得られる相関比率（上記埋設物の条件を変更した予備的な実験においては、約５〜８％）より明らかに大きい値となる。このように識別部７により上記相関比率を算出させ、例えば、その相関比率について、埋設物９が金属物体か非金属物体かを識別する閾値を、上記予備的な実験結果に基づいて予め識別部７内に設定し、以後の操作において前記閾値と算出された相関比率とを比較させることにより、埋設物９が金属物体であるか非金属物体であるかを識別し、識別結果を表示部８に表示する。
【００３９】
また、同様の手順で、埋設物９を直径１０ｃｍの円柱状金属管と一辺１０ｃｍの角材（木材）と直径１０ｃｍの球形状の水の場合について、地中の条件（コンクリート及び土壌の比誘電率、コンクリート層の厚み）をそれぞれ変えて、予備的な実験を行った。その結果、土壌層の比誘電率（Ｅｒ＝３６）は変更せず、コンクリート層の比誘電率Ｅｒを２．０、３．０、４．０にした場合においても、図８に示すように、前述と略同等の相関比率をそれぞれ得ることが分かった。さらに、コンクリート層の比誘電率を変更せず、土壌層の比誘電率Ｅｒを１０と２０にした場合や、コンクリート層と土壌層の比誘電率を変更せず、コンクリート層の厚みを５０ｃｍ、１００ｃｍ、１５０ｃｍとした場合についても、前述と略同等の相関比率をそれぞれ得ることが分かった。
【００４０】
したがって、地中の条件（コンクリート及び土壌の比誘電率、コンクリート層の厚み等）に関わらず、埋設物９が非金属物体の場合に得られる相関比率（上記地中の条件を変更した予備的な実験においては、約２４〜４６％）の方が金属物体の場合に得られる相関比率（上記地中の条件を変更した予備的な実験においては、約２〜６％）より明らかに大きい値となる。
【００４１】
さらに、上記説明においては、地中の層は、図７（ａ）に示すように、地中がコンクリート層と土壌層の２層状であり、埋設物９が土壌層に埋設されている場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図７（ｂ）に示すように、地中が土壌層のみで、埋設物９が土壌層に埋設されている場合や、図７（ｃ）に示すように、地中がコンクリート層と土壌層の２層状であるが、埋設物がコンクリート層に埋設されている場合についても、前述と同様に、埋設物が上記非金属物体の場合に得られる相関比率の方が上記金属物体の場合に得られる相関比率より明らかに大きい値を得ることが確認されている。
【００４２】
さらにまた、上記説明においては、埋設物の深さが１ｍ、１．５ｍ、２ｍの場合の識別手順について説明したが、本発明はこれに限らず、電磁波の出力レベルを上げることにより、出力レベルに対応した深さまで、埋設物を識別可能である。
【００４３】
以上より、埋設物の埋設状況を探知しようとするエリアの地中の条件（比誘電率、コンクリート層の厚み、地中の層の状況）や埋設物の条件（埋設深さ、形状、構造、材質）に関わらず、前記相関比率に基づいて埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別することができる。
【００４４】
なお、地中レーダ本体３に車輪部２を取り付けた場合について説明したが、これに限らず、車輪部２を設けずに地中レーダ本体３を引きずって搬送させる構成にしてもよい。また、送信アンテナ部１１及び受信アンテナ部１７を地表面と距離を隔てて設置した場合について、図１に示したが、これに限らず、地表面と送信アンテナ部１１及び受信アンテナ部１７が干渉しない程度に、地表面に近づけて設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による地中レーダの一実施形態を示す構成図である。
【図２】地中に向けて送出する電磁波の送信波形の一例を示す説明図である。
【図３】非金属の埋設物からの受信波形の一例を示す説明図である。
【図４】金属の埋設物からの受信波形の一例を示す説明図である。
【図５】埋設物が非金属の場合の相互相関及び自己相関の波形の一例を示す説明図である。
【図６】埋設物が金属の場合の相互相関及び自己相関の波形の一例を示す説明図である。
【図７】地中の状態と埋設物の埋設位置とを示す説明図であり、（ａ）は地中がコンクリートと土壌の２層で形成され、埋設物が土壌層に埋設されている状況図、（ｂ）は地中が土壌で形成されて埋設されている状況図、（ｃ）は地中がコンクリートと土壌の２層で形成され、埋設物がコンクリート層に埋設されている状況図である。
【図８】コンクリート層の誘電率を変化させた場合の予備的実験結果を示す表である。
【符号の説明】
【００４６】
１…地中レーダ
４…電磁波送信部
５…電磁波受信部
６…信号処理部
７…識別部
９…埋設物
１２…送信波形
１９…受信波形
２２…相関処理部
２５…平均処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中の埋設物を探知するための地中レーダに関し、詳しくは、埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別可能な地中レーダに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道軌道の改良工事や道路工事等において、例えば、土やコンクリート等の掘削作業を伴って行うことがある。この様な掘削作業に先立って、掘削作業エリアの、ガス管、水道管、電力ケーブル等の既設の設備の埋設状況を調査して、作業の安全確保を図ることがある。この様な埋設状況の調査は、一般的に、掘削作業エリアにおいて地中レーダを操作することによって行われている。
【０００３】
この種の地中レーダとしては、例えば特許文献１に記載された様に、レーダ送信波を発生する送信機と、該送信波を送出する送信アンテナと、地中の埋設物からの反射波を受信する受信アンテナとを有して、受信波のデータに所定の演算処理をすることにより、埋設物の位置を探知する構成のものがある。
【特許文献１】特許第３０３９５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のこの種の地中レーダにおいては、埋設物の位置を探知するだけであるため、前述の様に掘削作業に先立って地中の埋設状況を調査して、埋設物の位置が分かっても、その埋設物が金属物体か非金属物体かを識別（例えば、金属管か塩化ビニル管かの識別等）することができなかった。したがって、埋設物が金属物体か非金属物体かに関わらず掘削作業がスムーズに行われるように、どちらにでも対応可能な掘削作業用の機械や工事道具等を準備しなければならず、結果として不要な準備をもしなければならない場合があり、準備にコストがかかるという問題がある。
【０００５】
本発明者は、地中に向けて送出された電磁波の送信波形と送出された電磁波に基づいて反射された電磁波の受信波形との相互相関値及び受信波形の自己相関値を算出し、得られた自己相関値と相互相関値の比率に基づいて、地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別することができることを見出した。
【０００６】
そこで、本発明は前述の問題点に対処し、埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別可能な地中レーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による地中レーダは、地中に向けて電磁波を送出する電磁波送信部と、送出された該電磁波に基づいて反射された電磁波を受信する電磁波受信部とを有し、該電磁波受信部によって受信された電磁波に基づき地中に埋設された埋設物を探知する地中レーダにおいて、前記電磁波受信部で受信された電磁波の受信波形と前記電磁波送信部から送出される電磁波の送信波形との相互相関処理、及び該受信波形の自己相関処理を行う相関処理部と、前記相関処理部により得られる相互相関値と自己相関値との比率を算出し、算出した前記比率に基づいて前記地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する識別部と、を備えたものである。
【０００８】
このような構成により、電磁波送出部によって、地中に向けて電磁波を送出させ、電磁波受信部によって、送出された該電磁波に基づいて反射された電磁波を受信させて地中に埋設された埋設物を探知させ、相関処理部によって、前記電磁波受信部で受信された電磁波の受信波形と前記電磁波送信部から送出される電磁波の送信波形との相互相関処理、及び該受信波形の自己相関処理を行わせ、識別部によって、前記相関処理部により得られる相互相関値と自己相関値との比率を算出させ、算出した該比率に基づいて前記地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別させる。これにより、地中の掘削作業に先立って埋設状況を調査する際に、埋設物の位置を探知するだけでなく、地中の埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する。
【０００９】
また、請求項２のように、前記電磁波送信部は、送出される電磁波の送信波形の信号を、地中に向けて送出する電磁波の出力を増幅させる送信波アンプ部と前記相関処理部とに分配する分配部を有する構成にするとよい。
【００１０】
さらに、請求項３のように、前記電磁波送信部は、電磁波を地中に向けて複数回送出する構成にしてもよい。
【００１１】
さらにまた、請求項４のように、地中に向けて複数回送出された電磁波に基づいて異なる時刻に受信される各受信波形のデータをそれぞれ全て加算して平均値を算出する平均処理部を有する構成にしてもよい。
【００１２】
また、請求項５のように、閾値を予め設定し、該閾値と算出した前記比率とを比較して、地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する識別部を有する構成にしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、電磁波送出部によって、地中に向けて電磁波を送出させ、電磁波受信部によって、送出された該電磁波に基づいて反射された電磁波を受信させて地中に埋設された埋設物を探知させ、相関処理部によって、前記電磁波受信部で受信された電磁波の受信波形と前記電磁波送信部から送出される電磁波の送信波形との相互相関処理、及び該受信波形の自己相関処理を行わせ、識別部によって、前記相関処理部により得られる相互相関値と自己相関値との比率を算出させ、算出した前記比率に基づいて前記地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別させる構成としたので、埋設物の位置を探知するとともに、埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別することができる。したがって、例えば地中の掘削作業に先立って、埋設物が非金属物体であることを識別した場合、非金属物体が埋設されている場合に対応した機械や工具等のみを用意すればよく、不要なコストをかけることなく工事の準備をすることができる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明によれば、分配部によって、送出される電磁波の送信波形の信号を、地中に向けて送出する電磁波の出力を増幅させる送信波アンプ部と前記相関処理部とに分配することができる。したがって、相関処理部は容易に送信波形を得ることができる。
【００１５】
さらに、請求項３に係る発明によれば、前記電磁波送信部によって、電磁波を地中に向けて複数回送出することができる。したがって、電磁波受信部は、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を、時間をずらして複数回受信することができ、受信ミスを少なくすることができる。
【００１６】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、地中に向けて複数回送出された電磁波に基づいて異なる時刻に受信される各受信波形のデータを、平均処理部により、それぞれ全て加算して平均値を算出させる。これにより、受信波形の、例えば、地中レーダの電子回路内からの不規則なノイズ成分や、地表面からの不規則な反射波等に起因して生じるランダム性のあるノイズ成分を打ち消し合わせ、埋設物からの電磁波の反射波の信号成分を強め合わせることができる。したがって、受信波形のＳ／Ｎ比を向上させ、例えば、探知結果を画像表示したときの視認性を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項５に係る発明によれば、予め設定された閾値と算出された前記比率とを比較させることにより、地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別することができる。したがって、地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを容易に識別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による地中レーダの実施形態を示す構成図である。
図１において、本実施形態の地中レーダ１は、車輪部２と、地中レーダ本体３とで成り、地中レーダ本体３は、電磁波送信部４と、電磁波受信部５と、信号処理部６と、識別部７と、表示部８とを備えて成る。
【００１９】
車輪部２は、地中レーダ本体３を、例えば地中の金属管や塩化ビニール管等の埋設物９の埋設状況を探知する場所まで容易に搬送可能にするもので、図１に示すように、例えば地中レーダ本体３の下方に取り付けられている。
【００２０】
電磁波送信部４は、図１に示すように、電磁波を地中に向けて送出するもので、送出する電磁波の出力を増幅させる送信波アンプ１０と、増幅された電磁波を地中に向けて送出する送信アンテナ部１１とを備えている。ここで、送出される電磁波の送信波形１２は、図２に示すように、時間とともに振幅（電圧）が変化する波形である。
【００２１】
また、本実施形態においては、電磁波送信部４は、図１に示すように、例えば、ガウシアン波やインパルス波、チャープ波、ＦＭ―ＣＷ波などのように広域の周波数成分をもった波源を予め複数用意し、スイッチによって送出する電磁波の波源を切り替えて選択し波源信号を出力することが可能な波源選択部１３と、選択された波源の周波数成分を制約して特定の周波数域において波源信号の出力を減衰させるフィルタを予め複数用意し、スイッチによってフィルタを切り替えて選択し、フィルタを通して所定の送信波形１２の信号を出力することが可能なフィルタ選択部１４とで構成された周波数特性変更手段１５を備えている。さらに、電磁波送信部４は、フィルタ選択部１４より入力された送信波形１２の信号を送信波アンプ１０と後述する相関処理部２２とに分配して出力する分配部１６を備えている。この電磁波送信部４により、送出する電磁波の波源及びフィルタを選択し、送信波形１２の周波数特性を変更して、所定の送信波形１２の電磁波を地中に向けて送出することができる。
【００２２】
なお、波源選択部１３及びフィルタ選択部１４はスイッチによって波源及びフィルタを選択する構成について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば波源選択部１３は波源を一つにして変調器を用いて波源のパラメータを変えて波源を選択してもよく、又フィルタ選択部１４は一つのパッケージ化されたフィルタを用いて、該フィルタの構成素子の定数や配置のパラメータを変えてフィルタを選択する構成にしてもよい。
【００２３】
さらに、本実施形態においては、電磁波送信部４は、電磁波を地中に向けて複数回送出するように構成されている。このため、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を、時間をずらして複数回受信することができため、受信ミスを低減できる。また、異なる時刻に受信される各受信波形の信号を後述する平均処理部６で処理させるための複数のデータを容易に得ることができる。
【００２４】
電磁波受信部５は、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を受信して、出力を増幅させるもので、図１に示すように、反射された電磁波を受信する受信アンテナ部１７と、受信した電磁波の出力を増幅させる受信波アンプ１８とを備えている。ここで受信される電磁波の受信波形１９は、図３及び図４に示すように、時間とともに受信波の振幅（電圧）が変化する波形である。
【００２５】
信号処理部６は、受信波アンプ１８から出力される信号を処理するものであり、図１に示すように、受信波形１９の高調波ノイズを除去する波形処理部２０と、波形処理部２０からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２１とを備えている。なお、波形処理部２０は、例えばローパスフィルタで構成されている。
【００２６】
ここで、本実施形態において、信号処理部６は、図１に示すように、受信波アンプ１８からの入力信号を処理する相関処理部２２を備えている。この相関処理部２２は、電磁波受信部５で受信された電磁波の受信波形１９と電磁波送信部４の分配部１６から送出（分配）される電磁波の送信波形１２との相互相関処理、及び受信波形１９の自己相関処理を行うものであり、得られる相互相関値と自己相関値のデータを後述する識別部７に出力する。また、受信波アンプ１８からの受信波形１９の信号を波形処理部２０に送信する。なお、自己相関処理は、例えば、一波目の受信波形１９を予め図示外のメモリに保存させ、その後、二波目以降の受信波形１９と該メモリに保存された一波目の受信波形１９との相関処理をすることにより行う。また、自己相関及び相互相関の処理結果としてその波形を、自己相関の波形２３（図５，６参照）及び相互相関の波形２４（図５，６参照）として後述する表示部８で確認することもできる。
【００２７】
また、本実施形態において、信号処理部６は、図１に示すように、平均処理部２５をさらに備えている。この平均処理部２５は、複数回送出された電磁波に基づいて異なる時刻に受信される各受信波形１９のデータをそれぞれ全て加算して平均値を算出するものであり、平均化された受信波形１９のデータを後述する識別部７に出力する。前述のように、電磁波送信部４は、電磁波を地中に向けて複数回送出する構成となっているため、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を、時間をずらして複数回受信して各受信波形１９を得ることができている。なお、電磁波送信部４が、電磁波を一回送出する構成でもよく、この場合、平均処理部２５は、受信波形１９のデータについて、時間をずらした波形データを複数作成して、それぞれ全て加算して平均値を算出する。
【００２８】
さらに、本実施形態において、地中レーダ本体３は、図１に示すように、識別部７を備えている。この識別部７は、地中に埋設された埋設物９が金属物体であるか非金属物体であるかの識別を行うものであり、相関処理部２２により得られる相互相関値と自己相関値に基づいて、相互相関値と自己相関値に関する比率を相関比率として、例えば相関比率を次式
相関比率＝１００−（相互相関値／自己相関値）×１００
により定義して算出し、相関比率の単位をパーセントとして示し、予め識別部７内に設定された該相関比率についての閾値と算出した該相関比率（％）とを比較することにより、金属物体と非金属物体の識別をする。そして、識別結果を後述する表示部８に出力して、確認できるようになっている。なお、識別部７は信号処理部６等の装置全体を制御するためのものでもあり、例えばＣＰＵやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのデバイスによって構成されている。
【００２９】
表示部８は、前述の識別結果を表示し、加えて、平均処理部２５から得られる平均化された受信波形１９のデータに基づいて、例えば、視認性のよい探知結果を画像表示させることができる。また、前述のように自己相関の波形２３及び相互相関の波形２４をも表示させることができる。
【００３０】
次に、このように構成された地中レーダ１において、例えば、地中が、図７（ａ）に示すように、コンクリート（厚みｔ＝５ｃｍ、比誘電率Ｅｒ＝６）を上層（地表面側）とし、土壌（比誘電率Ｅｒ＝３６）を下層とした２層状であり、直径がそれぞれ１０ｃｍの円柱状樹脂管又は円柱状金属管を地表面から２ｍの深さの土壌層に埋設させた２つの場合について、それぞれ地中レーダを操作して予備的に実験をした結果に基づいて、埋設物９が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する動作及び手順について説明する。
【００３１】
まず、図７（ａ）に示すように、探知エリアに地中レーダ１を設置し、送信する電磁波の周波数特性を波源選択部１３及びフィルタ選択部１４のスイッチを操作して、例えば、ガウシアン波形の送信波形１２の信号を分配部１６に送信し、分配部１６によって、送信波形１２の信号を送信波アンプ１０に出力し、送信波アンプ１０によって送信波形１２の信号の出力を増幅させて、送信アンテナ部１１より、地中に向けて電磁波を送出する。
【００３２】
次に、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を受信アンテナ部１７により受信し、受信した電磁波の出力を受信波アンプ１８により増幅させ、上記円柱状樹脂管又は上記円柱状金属管について、一波目の受信波形１９の信号を得る。そして、得られた一波目の受信波形１９のデータを前述の図示外のメモリに保存する。
【００３３】
そして、二波目以降の送信波形１２を、分配部１６から送信波アンプ１０と相関処理部２２とに送信させ、送信波アンプ１０によって送信波形１２の信号の出力を増幅させて、送信アンテナ部１１より、地中に向けて電磁波を送出する。そして、送出された電磁波に基づいて反射された電磁波を受信アンテナ部１７により受信し、受信した電磁波の出力を受信波アンプ１８により増幅させ、二波目以降の受信波形１９の信号を相関処理部２２に出力する。
【００３４】
さらに、相関処理部２２によって、二波目以降の受信波形１９と分配部１６から分配された二波目以降の電磁波の送信波形１２との相互相関処理をそれぞれ行い、同時に、受信された二波目以降の各受信波形１９について、前述の図示外のメモリに予め保存された受信波形１９との自己相関処理をそれぞれ行う。そして、得られる相互相関値と自己相関値のデータをそれぞれ識別部７に出力するとともに、受信波アンプ１８からの二波目以降の受信波形１９の信号を波形処理部２０に送信する。
【００３５】
さらにまた、波形処理部２０によって、二波目以降の受信波形１９の高調波ノイズを例えばローパスフィルタにより除去し、Ａ／Ｄ変換部２１により、波形処理部２０からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、平均処理部２５にデジタル信号を出力する。そして、異なる時刻に受信された二波目以降の各受信波形１９について、ノイズ除去後のデータをそれぞれ全て加算して平均値を算出し、識別部７を経由して表示部８に該データを送信し、視認性のよい探知結果を画像表示させる。また、自己相関及び相互相関の処理結果としてその波形を、自己相関の波形２３及び相互相関の波形２４として表示部８に画像表示させる。
【００３６】
ここで、相関処理部２２より得られた相互相関値と自己相関値に基づいて、識別部７によって前述の相関比率を算出する。この相関比率は埋設物９が上記円柱状樹脂管の場合は約３７％、埋設物９が上記円柱状金属管の場合は約５％という数値を得られた。このように、埋設物９が円柱状樹脂管の場合に得られる相関比率の方が円柱状金属管の場合に得られる相関比率より大きい値となることが分かる。なお、二波目以降の各受信波形１９に基づいて、それぞれ相関比率を算出すると信頼性のあるデータを得ることができる。なお、例えば、二波目の受信波形１９のみに基づいて、相関比率を算出してもよい。
【００３７】
同様の手順で、埋設物９の条件（埋設深さ、形状、構造、材質）をそれぞれ変えて、予備的な実験を行った。その結果、埋設物９の埋設深さが１ｍと１．５ｍの場合においても、上記と略同等の相関比率をそれぞれ得ることが分かった。また、埋設物９が円柱金属管でなく、外径１０ｃｍ、内径８ｃｍの中空金属管や一辺１０ｃｍの角状金属の場合においても、上記円柱状金属管が埋設されている場合と略同等の相関比率を得ることが分かった。さらに、埋設物９が円柱状樹脂管でなく、直径１０ｃｍの球形状空洞や直径１０ｃｍの球形状の水や一辺１０ｃｍの角材（木材）とした場合においても、上記円柱状樹脂管が埋設されている場合と略同等の相関比率を得ることが分かった。
【００３８】
したがって、埋設物９の条件（埋設深さ、形状、構造、材質）に関わらず、埋設物９が非金属物体（樹脂、空気、水、木材等）の場合に得られる相関比率（上記埋設物の条件を変更した予備的な実験においては、約３０〜３７％）の方が金属物体の場合に得られる相関比率（上記埋設物の条件を変更した予備的な実験においては、約５〜８％）より明らかに大きい値となる。このように識別部７により上記相関比率を算出させ、例えば、その相関比率について、埋設物９が金属物体か非金属物体かを識別する閾値を、上記予備的な実験結果に基づいて予め識別部７内に設定し、以後の操作において前記閾値と算出された相関比率とを比較させることにより、埋設物９が金属物体であるか非金属物体であるかを識別し、識別結果を表示部８に表示する。
【００３９】
また、同様の手順で、埋設物９を直径１０ｃｍの円柱状金属管と一辺１０ｃｍの角材（木材）と直径１０ｃｍの球形状の水の場合について、地中の条件（コンクリート及び土壌の比誘電率、コンクリート層の厚み）をそれぞれ変えて、予備的な実験を行った。その結果、土壌層の比誘電率（Ｅｒ＝３６）は変更せず、コンクリート層の比誘電率Ｅｒを２．０、３．０、４．０にした場合においても、図８に示すように、前述と略同等の相関比率をそれぞれ得ることが分かった。さらに、コンクリート層の比誘電率を変更せず、土壌層の比誘電率Ｅｒを１０と２０にした場合や、コンクリート層と土壌層の比誘電率を変更せず、コンクリート層の厚みを５０ｃｍ、１００ｃｍ、１５０ｃｍとした場合についても、前述と略同等の相関比率をそれぞれ得ることが分かった。
【００４０】
したがって、地中の条件（コンクリート及び土壌の比誘電率、コンクリート層の厚み等）に関わらず、埋設物９が非金属物体の場合に得られる相関比率（上記地中の条件を変更した予備的な実験においては、約２４〜４６％）の方が金属物体の場合に得られる相関比率（上記地中の条件を変更した予備的な実験においては、約２〜６％）より明らかに大きい値となる。
【００４１】
さらに、上記説明においては、地中の層は、図７（ａ）に示すように、地中がコンクリート層と土壌層の２層状であり、埋設物９が土壌層に埋設されている場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図７（ｂ）に示すように、地中が土壌層のみで、埋設物９が土壌層に埋設されている場合や、図７（ｃ）に示すように、地中がコンクリート層と土壌層の２層状であるが、埋設物がコンクリート層に埋設されている場合についても、前述と同様に、埋設物が上記非金属物体の場合に得られる相関比率の方が上記金属物体の場合に得られる相関比率より明らかに大きい値を得ることが確認されている。
【００４２】
さらにまた、上記説明においては、埋設物の深さが１ｍ、１．５ｍ、２ｍの場合の識別手順について説明したが、本発明はこれに限らず、電磁波の出力レベルを上げることにより、出力レベルに対応した深さまで、埋設物を識別可能である。
【００４３】
以上より、埋設物の埋設状況を探知しようとするエリアの地中の条件（比誘電率、コンクリート層の厚み、地中の層の状況）や埋設物の条件（埋設深さ、形状、構造、材質）に関わらず、前記相関比率に基づいて埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別することができる。
【００４４】
なお、地中レーダ本体３に車輪部２を取り付けた場合について説明したが、これに限らず、車輪部２を設けずに地中レーダ本体３を引きずって搬送させる構成にしてもよい。また、送信アンテナ部１１及び受信アンテナ部１７を地表面と距離を隔てて設置した場合について、図１に示したが、これに限らず、地表面と送信アンテナ部１１及び受信アンテナ部１７が干渉しない程度に、地表面に近づけて設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による地中レーダの一実施形態を示す構成図である。
【図２】地中に向けて送出する電磁波の送信波形の一例を示す説明図である。
【図３】非金属の埋設物からの受信波形の一例を示す説明図である。
【図４】金属の埋設物からの受信波形の一例を示す説明図である。
【図５】埋設物が非金属の場合の相互相関及び自己相関の波形の一例を示す説明図である。
【図６】埋設物が金属の場合の相互相関及び自己相関の波形の一例を示す説明図である。
【図７】地中の状態と埋設物の埋設位置とを示す説明図であり、（ａ）は地中がコンクリートと土壌の２層で形成され、埋設物が土壌層に埋設されている状況図、（ｂ）は地中が土壌で形成されて埋設されている状況図、（ｃ）は地中がコンクリートと土壌の２層で形成され、埋設物がコンクリート層に埋設されている状況図である。
【図８】コンクリート層の誘電率を変化させた場合の予備的実験結果を示す表である。
【符号の説明】
【００４６】
１…地中レーダ
４…電磁波送信部
５…電磁波受信部
６…信号処理部
７…識別部
９…埋設物
１２…送信波形
１９…受信波形
２２…相関処理部
２５…平均処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に向けて電磁波を送出する電磁波送信部と、送出された該電磁波に基づいて反射された電磁波を受信する電磁波受信部とを有し、該電磁波受信部によって受信された電磁波に基づき地中に埋設された埋設物を探知する地中レーダにおいて、
前記電磁波受信部で受信された電磁波の受信波形と前記電磁波送信部から送出される電磁波の送信波形との相互相関処理、及び該受信波形の自己相関処理を行う相関処理部と、
前記相関処理部により得られる相互相関値と自己相関値との比率を算出し、算出した該比率に基づいて前記地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する識別部と、
を備えたことを特徴とする地中レーダ。
【請求項２】
前記電磁波送信部は、送出される電磁波の送信波形の信号を、地中に向けて送出する電磁波の出力を増幅させる送信波アンプ部と前記相関処理部とに分配する分配部を有することを特徴とする請求項１に記載の地中レーダ。
【請求項３】
前記電磁波送信部は、電磁波を地中に向けて複数回送出する構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の地中レーダ。
【請求項４】
地中に向けて複数回送出された電磁波に基づいて異なる時刻に受信される各受信波形のデータをそれぞれ全て加算して平均値を算出する平均処理部を有すること特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の地中レーダ。
【請求項５】
前記識別部は、閾値を予め設定し、該閾値と算出した前記比率とを比較して、地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別することを特徴とする請求項１〜４に記載の地中レーダ。
【請求項１】
地中に向けて電磁波を送出する電磁波送信部と、送出された該電磁波に基づいて反射された電磁波を受信する電磁波受信部とを有し、該電磁波受信部によって受信された電磁波に基づき地中に埋設された埋設物を探知する地中レーダにおいて、
前記電磁波受信部で受信された電磁波の受信波形と前記電磁波送信部から送出される電磁波の送信波形との相互相関処理、及び該受信波形の自己相関処理を行う相関処理部と、
前記相関処理部により得られる相互相関値と自己相関値との比率を算出し、算出した該比率に基づいて前記地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別する識別部と、
を備えたことを特徴とする地中レーダ。
【請求項２】
前記電磁波送信部は、送出される電磁波の送信波形の信号を、地中に向けて送出する電磁波の出力を増幅させる送信波アンプ部と前記相関処理部とに分配する分配部を有することを特徴とする請求項１に記載の地中レーダ。
【請求項３】
前記電磁波送信部は、電磁波を地中に向けて複数回送出する構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の地中レーダ。
【請求項４】
地中に向けて複数回送出された電磁波に基づいて異なる時刻に受信される各受信波形のデータをそれぞれ全て加算して平均値を算出する平均処理部を有すること特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の地中レーダ。
【請求項５】
前記識別部は、閾値を予め設定し、該閾値と算出した前記比率とを比較して、地中に埋設された埋設物が金属物体であるか非金属物体であるかを識別することを特徴とする請求項１〜４に記載の地中レーダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１５１６０３（Ｐ２０１０−１５１６０３Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２９８５６（Ｐ２００８−３２９８５６）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
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