JP3038423B2 - How to detect buried objects - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電磁波を用いて地中も
しくは構造物中に存在する物体を探知する埋設物探知方
法に関し、特に送信アンテナと受信アンテナの組を地表
面もしくは構造物表面に沿って移動させる際にアンテナ
の移動距離を測定することなく、ブザー,音声もしくは
ランプ等でリアルタイムに測定者に埋設物の存在を報知
できる埋設物の探知方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting an object buried in the ground or a structure using electromagnetic waves, and more particularly to a method of detecting a buried object on a ground surface or a structure surface. The present invention relates to a method of detecting a buried object that can notify a measurer of the presence of the buried object in real time by a buzzer, sound, a lamp, or the like without measuring the moving distance of the antenna when moving the object along the object.
【0002】[0002]
【従来の技術】図9は、従来のこの種の埋設物探知方法
を適用した装置の一例を示すブロック図であり、この装
置は地下に埋設された物体を電磁波法を用いて探知する
装置である。また、図10はこの装置の探知結果を示す
地中断面観測パターンを示す図である。図9,図10を
用いて従来装置の動作を説明する。即ち、図9におい
て、送信器1から時間幅として数nsecのパルスが送
信アンテナ2へ送られる。ここでパルス信号は、送信ア
ンテナ2で電磁波に変換されて地中に放射される。放射
された電磁波は、地中を伝搬して周囲媒質と電気的性質
の異なる箇所で反射する。この反射した電磁波を受信ア
ンテナ3で受信し、受信器4により電気信号に変換す
る。実際の測定においては、アンテナ2,3及び距離検
出部9を移動用車輪10を利用して図中矢印の方向へ移
動する。そして上記の送信、受信のプロセスを規定のア
ンテナ移動距離D0 (例えば2cm)毎に行い、複数の
受信信号を記録する。アンテナ移動距離D0 は、距離検
出部9において移動用車輪10の回転角度から計算され
る。この複数の受信信号は、演算部6において振幅値の
大きさ毎に色変調された後、二次元的に並べられて図1
0に示す地中断面の観測パターンが形成される。2. Description of the Related Art FIG. 9 is a block diagram showing an example of an apparatus to which this kind of conventional method for detecting a buried object is applied. This apparatus detects an object buried underground using an electromagnetic wave method. is there. FIG. 10 is a diagram showing an underground section observation pattern showing the detection result of this device. The operation of the conventional device will be described with reference to FIGS. That is, in FIG. 9, a pulse of several nsec as a time width is transmitted from the transmitter 1 to the transmitting antenna 2. Here, the pulse signal is converted into an electromagnetic wave by the transmitting antenna 2 and radiated into the ground. The radiated electromagnetic wave propagates through the ground and is reflected at a location having an electrical property different from that of the surrounding medium. The reflected electromagnetic wave is received by the receiving antenna 3 and converted into an electric signal by the receiver 4. In the actual measurement, the antennas 2 and 3 and the distance detection unit 9 are moved using the moving wheels 10 in the direction of the arrow in the figure. Then, the above-described transmission and reception processes are performed for each prescribed antenna moving distance D0 (for example, 2 cm), and a plurality of reception signals are recorded. The antenna moving distance D0 is calculated by the distance detecting unit 9 from the rotation angle of the moving wheel 10. The plurality of received signals are color-modulated for each magnitude of the amplitude value in the arithmetic unit 6 and then arranged two-dimensionally to obtain the signals shown in FIG.
The observation pattern of the underground cross section shown in FIG.
【0003】即ち図10(a)は、表示部8において表
示される上記した地中断面観測パターンであり、また、
同図(b)はアンテナが埋設物である埋設管の上に位置
したときに受信される受信信号を示している。なお、図
10(a)では、受信信号の振幅値の絶対値が規定の値
A以上の時間位置を斜線で示している。また、図中のパ
ターン21は、地表面からの反射波に相当する。ここ
で、アンテナから放射された電磁波は或る角度で広がる
ため、受信アンテナからの反射パターンは図中のパター
ン31のように双曲線状になり、実際の埋設管の位置
は、双曲線の頂点の位置となる。したがって、地中断面
観測パターンにおける双曲線形状を認識することによ
り、埋設管を探知することができる。That is, FIG. 10A shows the above-described underground cross-section observation pattern displayed on the display unit 8.
FIG. 2B shows a reception signal received when the antenna is positioned above a buried pipe which is a buried object. In FIG. 10A, a time position where the absolute value of the amplitude value of the received signal is equal to or greater than the specified value A is indicated by oblique lines. The pattern 21 in the figure corresponds to a reflected wave from the ground surface. Here, since the electromagnetic wave radiated from the antenna spreads at a certain angle, the reflection pattern from the receiving antenna has a hyperbolic shape like the pattern 31 in the figure, and the actual position of the buried pipe is the position of the apex of the hyperbola. Becomes Therefore, the buried pipe can be detected by recognizing the hyperbolic shape in the underground section observation pattern.
【0004】従来はこの双曲線形状を認識するために、
主として合成開口法による認識処理が行われている。即
ち、この双曲線形状は電磁波の地中における伝搬速度に
依存しているため、伝搬速度を仮定して双曲線形状を理
論計算し、その理論曲線と実際に観測される双曲線形
状、つまりパターン31の形状とのマッチングを行うこ
とにより地中断面観測パターンにおける双曲線形状を認
識するようにしている。Conventionally, in order to recognize this hyperbolic shape,
Recognition processing is mainly performed by the synthetic aperture method. That is, since this hyperbolic shape depends on the propagation speed of the electromagnetic wave in the ground, the hyperbolic shape is theoretically calculated assuming the propagation speed, and the theoretical curve and the actually observed hyperbolic shape, that is, the shape of the pattern 31 By performing matching with the above, the hyperbolic shape in the underground section observation pattern is recognized.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、合成開
口処理の計算にはアンテナ移動距離が必要となる。アン
テナ移動距離は、移動用車輪の回転角度から算出される
が、アンテナ移動表面が砂のような軟弱な場合や舗装さ
れていない箇所のように表面に凸凹がある場合には、正
確にアンテナの移動距離が算出できず、したがって埋設
管の正確な位置を探知できないという問題があった。さ
らに、アンテナを移動用車輪で移動するため、装置が全
体として大型化し、狭い場所での探査が困難になる欠点
があった。また、合成開口処理等の画像処理では、いわ
ゆる金属探知器のようにセンサ(アンテナ)を移動する
瞬間毎には探知物体の存在を判断することができない。
即ち、アンテナの数mの移動が終了した時点で受信した
複数の受信信号を基に埋設物の位置を計算する。したが
って、最終的には算出された埋設物位置が実際の地表面
のどの地点に相当するかは、アンテナ移動開始地点から
実測して求める必要があり、例えば交通量の多い場所
等、測定場所によっては、距離実測の作業が困難になる
という問題があった。さらに、合成開口処理では、その
演算に多大な時間を要すると共に、演算を実現するため
のハードウェアの構成が複雑化して装置が大型になると
いう問題もあった。However, the calculation of the synthetic aperture processing requires an antenna moving distance. The moving distance of the antenna is calculated from the rotation angle of the moving wheel.If the moving surface of the antenna is soft such as sand, or if the surface has irregularities such as unpaved parts, There was a problem that the moving distance could not be calculated, and therefore the accurate position of the buried pipe could not be detected. Furthermore, since the antenna is moved by the moving wheels, there is a disadvantage that the device becomes large as a whole and it becomes difficult to search in a narrow place. Further, in image processing such as synthetic aperture processing, it is not possible to determine the presence of a detected object at every moment when a sensor (antenna) is moved like a so-called metal detector.
That is, the position of the buried object is calculated based on a plurality of received signals received at the time when the movement of the antenna for several meters has been completed. Therefore, it is necessary to actually determine which point on the ground surface the calculated buried object position corresponds to on the actual ground surface by actually measuring from the antenna movement start point, for example, depending on the measurement place such as a place with a lot of traffic. However, there is a problem that the work of distance measurement becomes difficult. Further, in the synthetic aperture processing, there is a problem that the calculation requires a great deal of time, and the hardware configuration for realizing the calculation is complicated and the apparatus becomes large.
【0006】したがって本発明は、アンテナ移動距離を
必要とするような合成開口処理を用いずに埋設物の探知
を行うことを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to detect a buried object without using a synthetic aperture process that requires an antenna moving distance.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、アンテナの移動距離毎ではなく、あ
る時間毎に反射波を受信して受信信号の振幅値を微分
し、その微分値がゼロとなる時間位置に着目してその振
幅値を「1」,「−1」,「0」に規格化し、連続して
受信した2つの信号に対してその規格値が「1」または
「−1」である座標同士の関連性を調べ、関連性がある
と判断された座標同士の伝搬時間の変化を計算し、その
結果を加算値マップ上に加算,格納を行い、その値が規
定値以上になった場合に操作者に対し埋設物の存在及び
その埋設位置を報知するようにした方法である。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve such a problem, the present invention receives a reflected wave not at every moving distance of the antenna but at a certain time and differentiates the amplitude value of the received signal. Focusing on the time position where the differential value becomes zero, the amplitude value is normalized to "1", "-1", "0", and the standard value is "1" for two signals received continuously. Alternatively, the relevance of coordinates "-1" is checked, the change in propagation time between the coordinates determined to be relevant is calculated, the result is added and stored on an addition value map, and the value is calculated. This is a method for notifying the operator of the presence of a buried object and its buried position when the value of 以上 exceeds a specified value.
【0008】[0008]
【作用】したがって、本発明によれば、操作者がアンテ
ナを移動する時に合わせて操作者へ埋設物の存在と位置
をリアルタイムで報知できるため、操作者の熟練を必要
としない。また、アンテナ移動距離の測定を行う必要が
なく、またアンテナの移動速度を一定に保持する必要も
ないため、アンテナ移動表面が軟弱な場合や凸凹がある
場合でも埋設物を容易に探知することができる。また、
アンテナ移動距離の測定が不要であることから、移動用
車輪が不要となりしたがってアンテナ全体の小型化が可
能となって、狭い場所での探知も可能になる。また、従
来の合成開口法処理のような膨大なデータ処理を行う必
要がないため、装置の構成を簡略化できる。Therefore, according to the present invention, the presence and position of the buried object can be notified to the operator in real time at the time when the operator moves the antenna, so that the skill of the operator is not required. In addition, there is no need to measure the antenna moving distance and it is not necessary to keep the moving speed of the antenna constant, making it easy to detect embedded objects even when the antenna moving surface is soft or uneven. it can. Also,
Since it is not necessary to measure the moving distance of the antenna, there is no need for a moving wheel, so that the entire antenna can be reduced in size and detection in a narrow place becomes possible. Further, since there is no need to perform a huge amount of data processing unlike the conventional synthetic aperture method processing, the configuration of the apparatus can be simplified.
【0009】[0009]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明に係る埋設物の探知方法を適用した装
置の一実施例を示すブロック図である。同図において、
図9の従来装置と同一部分は同一符号を付してその説明
を省略する。即ち、図1に示す実施例装置では、従来必
要とされた距離検出部及び移動用車輪を不要とすると共
に、新たに時間カウンタ5及びブザー7を設けたもので
ある。なお、図2はこの実施例装置の動作を示すフロー
チャート、図3は上記装置において受信した信号の振幅
を「1」,「−1」,「0」に規格化する例を示す説明
図、図4(a)は規格化された受信信号を二次元的に並
べて表したデータマップを示す図、図4(b)は連続し
て受信した2つの受信信号に対してその規格値が「1」
もしくは「−1」である座標同士の関連性を示す説明
図、図4(c)は関連性があると判断された座標同士の
伝搬時間の差を格納するための加算値マップを示す図、
図5は加算値の値と鳴動するブザーの音量との関係を示
す図、図6はブザーの鳴動とアンテナ及び埋設物との相
対位置関係を示す図、図7はアンテナ移動距離がそれぞ
れ異なる場合に得られる双曲線形状を示す図、図8は上
記実施例装置の適用例を示す図である。Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus to which a method for detecting a buried object according to the present invention is applied. In the figure,
The same parts as those of the conventional apparatus of FIG. That is, the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1 eliminates the need for the distance detection unit and the moving wheel, which are conventionally required, and additionally includes the time counter 5 and the buzzer 7. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of this embodiment, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example in which the amplitude of a signal received by the above-mentioned device is normalized to "1", "-1", and "0". FIG. 4A is a diagram showing a data map in which standardized received signals are arranged two-dimensionally, and FIG. 4B is a diagram showing a standard value of "1" for two consecutively received signals.
Alternatively, FIG. 4C is a diagram illustrating an addition value map for storing a difference in propagation time between coordinates determined to be related, and FIG.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the value of the added value and the volume of the buzzer sounding, FIG. 6 is a diagram showing the relative positional relationship between the buzzer sound and the antenna and the buried object, and FIG. FIG. 8 is a diagram showing an example of application of the apparatus of the above embodiment.
【0010】次に、上記実施例装置の動作を図2のフロ
ーチャート及び図3〜図8の各図面に基づいて詳細に説
明する。なお、本実施例では、埋設物として地中に埋設
された埋設管30を例にとり説明する。まずステップS
T1では埋設管30からの反射波を受信する。即ち、こ
の場合まず送信器1から時間幅として数nsecのパル
スを地表面20に設置された送信アンテナ2へ送る。こ
こでパルス信号は、送信アンテナ2で電磁波に変換され
て地中に放射される。放射された電磁波は、地中を伝搬
して埋設管30で反射する。この反射した電磁波を、時
間カウンタ5から送られる信号のタイミングにしたがっ
て受信アンテナ3で受信し、受信器4により電気信号に
変換し図3(a)に示す受信信号とする。なお、図3
(a)ではこの受信信号はデジタル信号の例を示してい
る。Next, the operation of the apparatus according to the embodiment will be described in detail with reference to the flow chart of FIG. 2 and the drawings of FIGS. In the present embodiment, a buried pipe 30 buried in the ground will be described as an example. First, step S
At T1, a reflected wave from the buried pipe 30 is received. That is, in this case, first, a pulse of several nsec as a time width is transmitted from the transmitter 1 to the transmitting antenna 2 installed on the ground surface 20. Here, the pulse signal is converted into an electromagnetic wave by the transmitting antenna 2 and radiated into the ground. The emitted electromagnetic wave propagates in the ground and is reflected by the buried pipe 30. The reflected electromagnetic wave is received by the receiving antenna 3 in accordance with the timing of the signal sent from the time counter 5 and converted into an electric signal by the receiver 4 to obtain a received signal shown in FIG. Note that FIG.
(A) shows an example of the received signal as a digital signal.
【0011】次にステップST2では、上記した受信信
号の振幅値を「1」,「−1」,「0」に規格化する。
即ち、受信信号の微分値がゼロとなる時間位置(振幅値
が局所的に極大,極小となる位置)において、その時間
位置における元の受信信号の振幅の符号がプラスの場合
は「1」に,マイナスの場合は「−1」に,それ以外の
時間位置の振幅値を「0」に規格化する。このときノイ
ズによる影響を除去するため、元の振幅値の絶対値が規
定値Bより小さい場合には全ての時間位置においてその
振幅値を「0」とする。図3(b)はこの規格化結果を
示している。Next, at step ST2, the amplitude value of the above-mentioned received signal is normalized to "1", "-1", and "0".
That is, at the time position where the differential value of the received signal becomes zero (the position where the amplitude value becomes locally maximum and minimum), if the sign of the amplitude of the original received signal at that time position is plus, it is set to “1”. , Negative values are normalized to “−1”, and amplitude values at other time positions are normalized to “0”. At this time, in order to remove the influence of noise, if the absolute value of the original amplitude value is smaller than the specified value B, the amplitude value is set to “0” at all time positions. FIG. 3B shows the result of this normalization.
【0012】次にステップST3,ST4における処理
動作はステップST1,ST2の場合と同様である。次
にステップST5では、連続して受信した2つの受信信
号の規格化した結果について二次元的に並べたデータマ
ップを作成する。この一例を図3(c)に示す。この図
3(c)のデータマップは、図3(b)の規格化された
信号をデータマップ化したもので、図中の升目の中が点
状で示されている部分が「1」に、斜線の部分が「−
1」にそれぞれ対応している。Next, the processing operations in steps ST3 and ST4 are the same as those in steps ST1 and ST2. Next, in step ST5, a data map is created in which two-dimensionally arranged results of the standardized results of the two continuously received signals are created. One example of this is shown in FIG. The data map shown in FIG. 3C is a data map of the standardized signal shown in FIG. 3B, and a dotted portion in the cell in the figure is set to "1". , The hatched part is “-
1 ".
【0013】ここでは、説明の都合上、図4(a)に5
つの受信信号のデータマップ例を示す。図4(a)にお
いて、縦軸は伝搬時間でありその個々の升目が受信信号
のサンプリング点である。ここで、51,52,61,
62,71〜73,81〜83及び91は、各サンプリ
ング点の各座標番号を示す。また横軸の番号は、反射波
の受信順序を示す番号である。以後、この番号をnとす
ると、この番号nに対応する図4の各縦ラインをnライ
ンデータと呼ぶことにする。ここで時間カウンタ5から
送られてくるタイミングを1秒とした場合、各受信信号
は1秒毎に受信されることになる。したがって、図4
(a)の3ラインデータは、受信開始から3秒後に受信
した信号であり、また、埋設管30の真上で受信した信
号に相当する。なお、図4(a)の3ラインデータは図
3(c)に相当している。本実施例では、連続して受信
した2つの受信信号を、1ラインデータと2ラインデー
タとした場合に、各ラインデータに含まれている規格値
「1」,「−1」に着目し、以下に示す線画の追跡・加
算処理を行う。Here, for convenience of explanation, FIG.
4 shows an example of a data map of one received signal. In FIG. 4A, the vertical axis is the propagation time, and each cell is a sampling point of the received signal. Here, 51, 52, 61,
62, 71 to 73, 81 to 83, and 91 indicate respective coordinate numbers of each sampling point. The numbers on the horizontal axis are the numbers indicating the reception order of the reflected waves. Hereinafter, assuming that this number is n, each vertical line in FIG. 4 corresponding to this number n is called n-line data. Here, assuming that the timing sent from the time counter 5 is 1 second, each received signal is received every 1 second. Therefore, FIG.
The three-line data in (a) is a signal received three seconds after the start of reception, and corresponds to a signal received immediately above the buried pipe 30. Note that the three-line data in FIG. 4A corresponds to FIG. 3C. In this embodiment, when two consecutively received signals are one-line data and two-line data, the standard values “1” and “−1” included in each line data are focused on. The following line drawing tracking / addition processing is performed.
【0014】ここで規格値が「1」である座標71を例
にとり、図4(b)を用いて説明する。図4(b)は、
追跡処理を説明するために、図4(a)の座標71近辺
を拡大して示した図である。図4(b)に示したよう
に、座標71と同一伝搬時間位置にある2ラインデータ
の座標100を中心に、或る規定値SAの範囲(以下、
探索範囲)に着目する。その探索範囲に座標71と同一
規格値「1」を有する座標が存在すれば、両者に関連が
あると判断する。したがって、この場合座標71と座標
72とが関連性があると判断する。このような処理を1
ラインデータの規格値が「1」,「−1」である全ての
座標について行う。この結果、図4(a)では、座標5
1と座標52、座標61と座標62、座標71と座標7
2、及び座標81と座標82は関連性があると判断し、
座標91に関しては関連性がないと判断する。このよう
な処理を線画の追跡処理と呼ぶ。Here, the coordinate 71 whose standard value is "1" will be described as an example with reference to FIG. FIG. 4 (b)
FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of a coordinate 71 in FIG. 4A for explaining a tracking process. As shown in FIG. 4B, a range of a certain specified value SA (hereinafter, referred to as a center) around a coordinate 100 of two-line data at the same propagation time position as the coordinate 71.
(Search range). If coordinates having the same standard value “1” as the coordinates 71 exist in the search range, it is determined that both are related. Therefore, in this case, it is determined that the coordinates 71 and the coordinates 72 are related. Such a process 1
This is performed for all coordinates whose standard values of the line data are “1” and “−1”. As a result, in FIG.
1 and coordinate 52, coordinate 61 and coordinate 62, coordinate 71 and coordinate 7
2, and the coordinates 81 and 82 are determined to be related,
It is determined that the coordinates 91 are not relevant. Such a process is called a line drawing tracking process.
【0015】次にステップST6では、線画の追跡処理
後に関連性があると判断された各座標の組において以下
の処理を実行する。ここでは座標71と座標72の組を
例にとり説明する。まず座標71の電磁波伝搬時間T71
と座標72の電磁波伝搬時間T72との差分値(T71−T
72)を計算する(本実施例ではこの差分値は2nsec
である)。次に、図4(a)と同様の座標系を有する加
算値マップを図4(c)に示すように作成する。ここ
で、図4(a)に示す座標51と図4(c)に示す座標
510は、それぞれ同一座標系にあると定義する。Next, in step ST6, the following processing is executed for each set of coordinates determined to be relevant after the line drawing tracking processing. Here, a set of coordinates 71 and coordinates 72 will be described as an example. First, the electromagnetic wave propagation time T71 at the coordinate 71
And the difference between the electromagnetic wave propagation time T72 at the coordinates 72 (T71−T
72) (in this embodiment, the difference value is 2 nsec).
Is). Next, an addition value map having a coordinate system similar to that of FIG. 4A is created as shown in FIG. Here, the coordinates 51 shown in FIG. 4A and the coordinates 510 shown in FIG. 4C are defined as being in the same coordinate system.
【0016】次に図4(a)の座標72に相当する図4
(c)の座標720に、算出した差分値を格納する。さ
らに、既に座標710に格納されていた値(この場合
は、「0」)と、座標720に格納された値との和を計
算し、その結果を加算値として再び座標720に格納す
る。図4(c)の升目の中に示される数字が格納された
値を示している。このような処理を関連性があると判定
された全ての座標の組について行う。なお、座標51と
座標52との伝搬時間はゼロであるため、図4(c)の
座標520に格納される値はゼロ(0)である。Next, FIG. 4 corresponding to the coordinates 72 in FIG.
The calculated difference value is stored in the coordinate 720 of (c). Further, the sum of the value already stored at the coordinates 710 (in this case, “0”) and the value stored at the coordinates 720 is calculated, and the result is stored in the coordinates 720 again as an added value. FIG. 4C shows values in which the numbers shown in the squares are stored. Such processing is performed for all sets of coordinates determined to be relevant. Since the propagation time between the coordinates 51 and the coordinates 52 is zero, the value stored in the coordinates 520 in FIG. 4C is zero (0).
【0017】次にステップST7では、図4(c)に示
す加算値マップの何れかにおいて、格納される加算値が
規定値SHを超えた場合、その加算値の大きさに比例し
た音量でブザー7を鳴動させる。このブザー音量と加算
値の大きさとの関係は図5に示されている。なお、ブザ
ー7の音量の代わりに音声信号やランプ等によっても報
知することができる。Next, at step ST7, if the stored added value exceeds the specified value SH in any of the added value maps shown in FIG. 4C, the buzzer sounds at a volume proportional to the magnitude of the added value. Ring 7 The relationship between the buzzer volume and the magnitude of the added value is shown in FIG. It should be noted that the notification can be made by an audio signal or a lamp instead of the volume of the buzzer 7.
【0018】次にステップST8では、測定終了を判断
すると共に、測定が終了しなければ再びステップST3
に戻り反射波を受信する。この受信信号は、この場合3
番目に受信された信号であり、図4(a)の3ラインデ
ータに相当する。したがって今回は、ステップST5で
説明した連続して受信した受信信号に対する2つのライ
ンデータとしては、図4(a)の3ラインデータと4ラ
インデータとなる。このように、上記のステップST3
〜ST7をアンテナを移動させながら繰り返し行う。こ
の結果、図4(a)のデータマップの凸像の頂点座標7
3,83(図10に示される双曲線の頂点座標に相当)
に相当する図4(c)の加算値マップの座標730,8
30において加算値が最大となる。Next, in step ST8, it is determined that the measurement has been completed, and if the measurement has not been completed, step ST3 is performed again.
To receive the reflected wave. This received signal is 3 in this case.
This is the signal received second, and corresponds to the three-line data in FIG. Therefore, this time, the two line data for the continuously received signals described in step ST5 are the three-line data and the four-line data in FIG. 4A. Thus, the above-mentioned step ST3
Steps ST7 to ST7 are repeated while moving the antenna. As a result, the vertex coordinates 7 of the convex image in the data map of FIG.
3,83 (corresponding to the vertex coordinates of the hyperbola shown in FIG. 10)
730, 8 of the added value map of FIG.
At 30, the addition value becomes maximum.
【0019】ステップST9では埋設管30の埋設深度
を計算し表示する。ここで、図6にアンテナと埋設管及
びブザー鳴動の相対位置関係を示している。つまり、ア
ンテナを移動させてブザーが鳴動している移動範囲の中
心が埋設管の水平方向の位置となる。本実施例では、規
定値SHを「3」とした場合、埋設管の上に相当する3
ラインデータの座標730において加算値が規定値SH
を超えこの位置でブザー7が鳴動する。図4(c)の加
算値マップにおいて加算値が最大となる座標730の伝
搬時間をT、地中の比誘電率をεs 、自由空間での電磁
波の速度をCとすると、埋設深度Lは次式により計算で
きる。In step ST9, the burial depth of the buried pipe 30 is calculated and displayed. Here, FIG. 6 shows the relative positional relationship between the antenna, the buried pipe, and the buzzer sound. That is, the center of the moving range in which the buzzer is sounding by moving the antenna is the horizontal position of the buried pipe. In the present embodiment, when the prescribed value SH is set to “3”, 3
The addition value is the specified value SH at the coordinates 730 of the line data.
Buzzer 7 sounds at this position. Assuming that the propagation time of the coordinate 730 at which the addition value is maximum in the addition value map of FIG. 4C is T, the relative permittivity in the ground is εs, and the speed of the electromagnetic wave in free space is C, the burying depth L is It can be calculated by the formula.
【0020】L=T・C/2(εs )1/2 L = TC / 2 (εs) 1/2
【0021】このようにしてアンテナの移動距離を必要
とせずに埋設管の埋設深度を測定することができる。こ
のように本発明の探知方法を用いれば以下に示すように
様々な効果が期待できる。即ち、従来、合成開口処理の
演算精度を高めるため、一般的に前処理として地表面反
射波を除去する背景除去を行う必要があったが、本発明
によれば、座標51,52の組に見られるように、地表
面反射波の座標位置における加算値はゼロとなるため反
射波の影響を受けることがなく、したがって上記前処理
が不要になる。In this way, the buried depth of the buried pipe can be measured without requiring the moving distance of the antenna. As described above, various effects can be expected by using the detection method of the present invention as described below. That is, conventionally, in order to increase the calculation accuracy of the synthetic aperture processing, it has generally been necessary to perform background removal for removing the ground surface reflected wave as preprocessing, but according to the present invention, the set of coordinates 51 and 52 is used. As can be seen, the addition value at the coordinate position of the ground surface reflected wave is zero, so that it is not affected by the reflected wave, so that the above pre-processing becomes unnecessary.
【0022】また、操作者が或る一定速度でアンテナを
移動させながら一定の時間間隔で反射波を受信する場
合、地表面状態によっては一定速度でアンテナを移動で
きない場合がある。その場合、観測される埋設管からの
反射波群である双曲線形状は、図7(b),(c)に示
されるように滑らかな形状にならないため、従来の合成
開口処理ではこの形状を認識することができない。これ
に対して本発明は、この形状を自動的に認識することが
できる。When the operator receives a reflected wave at a constant time interval while moving the antenna at a certain constant speed, the antenna may not move at a constant speed depending on the ground surface condition. In that case, the hyperbolic shape, which is the group of reflected waves from the buried pipe that is observed, does not have a smooth shape as shown in FIGS. 7B and 7C. Therefore, the conventional synthetic aperture processing recognizes this shape. Can not do it. In contrast, the present invention can automatically recognize this shape.
【0023】また、操作者がアンテナを測定箇所の表面
に沿って移動させると同時に、埋設物の位置がブザーの
鳴動等により操作者へ報知できるため、操作者の熟練が
不要になる。さらに従来技術のように、地中断面観測パ
ターンから埋設物の埋設位置を算出した後に、再び実測
して実際の埋設物の水平位置を計測するような煩雑な作
業が不要となる。In addition, since the operator can move the antenna along the surface of the measurement location and simultaneously inform the operator of the position of the buried object by sounding a buzzer or the like, the operator does not need to be skilled. Further, it is not necessary to perform a complicated operation of calculating the buried position of the buried object from the underground cross-section observation pattern and then measuring it again to measure the actual horizontal position of the buried object as in the related art.
【0024】また、アンテナの移動距離を測定する必要
がないので、測定箇所のアンテナ移動表面に凸凹があっ
たり、また泥土のように軟弱であっても測定には影響を
与えない。また、アンテナの移動速度が変化しても測定
には影響を与えない。Further, since it is not necessary to measure the moving distance of the antenna, even if there are irregularities on the antenna moving surface at the measuring point or if the surface is soft like mud, the measurement is not affected. Further, even if the moving speed of the antenna changes, the measurement is not affected.
【0025】このように本発明の探知方法を用いれば様
々な効果が期待でき、特に操作者が測定するには危険な
場所やアンテナ移動表面の状態が悪い箇所での測定に威
力を発揮する。例えば、図8に示すように、道路工事に
おいてバックボウ等の掘削機械で掘削している最中に掘
削溝にアンテナを挿入することによって、地表面からの
測定では探知できなかった埋設物を容易に探知すること
ができ、掘削機械による埋設物破損事故を未然に防止す
ることができる。As described above, various effects can be expected by using the detection method of the present invention, and it is particularly effective in measurement in a dangerous place for an operator to measure or in a place where the state of the antenna moving surface is poor. For example, as shown in FIG. 8, by inserting an antenna into a digging trench while digging with a digging machine such as a backbow in road construction, a buried object that cannot be detected by measurement from the ground surface can be easily obtained. It is possible to detect and prevent a buried object damage accident caused by an excavating machine.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、アンテナ
の移動距離毎ではなく、ある時間毎に反射波を受信して
受信信号の振幅値を微分し、その微分値がゼロとなる時
間位置に着目してその振幅値を「1」,「−1」,
「0」に規格化し、連続して受信した2つの信号に対し
てその規格値が「1」または「−1」である座標同士の
関連性を調べ、関連性があると判断された座標同士の伝
搬時間の変化を計算し、その結果を加算値マップ上に加
算,格納を行い、その値が規定値以上になった場合は操
作者に埋設物の存在及びその埋設位置を報知するように
したものである。この結果、操作者がアンテナを測定箇
所の表面に沿って移動すると同時に埋設物の位置がブザ
ーの鳴動等により操作者へ報知でき、したがって操作者
の熟練を必要としない。また、断面観測パターンから読
み取った埋設位置を基にアンテナ移動開始位置から実測
して実際の埋設物の水平位置を計測するような煩雑な作
業が不要となり、作業能率が向上する。また、アンテナ
の移動距離の測定を行う必要がなく、またアンテナの移
動速度を一定に保持する必要もないため、アンテナ移動
表面が軟弱な場合や凸凹がある場合でも埋設物を容易に
探知することができる。また、アンテナ移動距離の測定
が不要であることから、移動用車輪が不要となりしたが
ってアンテナ全体を小型化でき、狭い場所での探知も可
能になる。また、従来の合成開口法処理のような膨大な
演算処理を行う必要がないため、装置の構成を簡略化で
きる。As described above, according to the present invention, the reflected wave is received not at every moving distance of the antenna but at certain times and the amplitude value of the received signal is differentiated, and the time position at which the differentiated value becomes zero is obtained. Focusing on, the amplitude values are "1", "-1",
The relationship between coordinates whose standard values are "1" or "-1" is checked for two signals received after normalization to "0", and the coordinates determined to be related are determined. Calculate the change in propagation time, add the result to the added value map, and store it. If the value exceeds the specified value, notify the operator of the presence of the buried object and its buried position. It was done. As a result, at the same time as the operator moves the antenna along the surface of the measurement location, the position of the buried object can be notified to the operator by sounding a buzzer or the like, so that the skill of the operator is not required. In addition, a complicated operation of actually measuring the horizontal position of the buried object by actually measuring the embedment position read from the cross-sectional observation pattern and measuring the actual horizontal position of the buried object is not required, thereby improving work efficiency. Also, since it is not necessary to measure the moving distance of the antenna and it is not necessary to keep the moving speed of the antenna constant, it is easy to detect embedded objects even when the antenna moving surface is soft or uneven. Can be. In addition, since it is not necessary to measure the moving distance of the antenna, a moving wheel is not required, so that the entire antenna can be reduced in size and detection in a narrow place becomes possible. Further, since there is no need to perform a huge amount of arithmetic processing unlike the conventional synthetic aperture method processing, the configuration of the apparatus can be simplified.
【図1】本発明に係る埋設物の探知方法を適用した装置
の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus to which a method for detecting a buried object according to the present invention is applied.
【図2】上記装置の動作を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the above device.
【図3】上記装置において受信信号の振幅を「1」,
「−1」,「0」に規格化する例を示す説明図である。FIG. 3 shows an example in which the amplitude of a received signal is “1”,
It is explanatory drawing which shows the example normalized to "-1" and "0".
【図4】上記装置においてデータマップ[図4
(a)],座標同士の関連性[図4(b)]及び加算値
マップ[図4(c)]をそれぞれ示す図である。FIG. 4 shows a data map [FIG.
(A)], a relationship between coordinates [FIG. 4 (b)], and an added value map [FIG. 4 (c)].
【図5】上記装置において加算値と鳴動するブザーの音
量との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an added value and a volume of a sounding buzzer in the device.
【図6】上記装置においてブザーの鳴動とアンテナ及び
埋設物との相対位置関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relative positional relationship between a buzzer sound and an antenna and a buried object in the device.
【図7】上記装置においてアンテナ移動距離がそれぞれ
異なる場合に得られる双曲線形状を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a hyperbolic shape obtained when the antenna movement distances are different in the above device.
【図8】上記装置の適用例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an application example of the above device.
【図9】従来の埋設物探知方法を適用した装置のブロッ
ク図である。FIG. 9 is a block diagram of an apparatus to which a conventional embedded object detection method is applied.
【図10】上記従来例装置の表示部上に表示される地中
断面パターンの一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of an underground cross-section pattern displayed on a display unit of the conventional device.
1 送信器 2 送信アンテナ 3 受信アンテナ 4 受信器 5 時間カウンタ 6 演算部 7 ブザー 8 表示部 20 地表面 30 埋設管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmitter 2 Transmitting antenna 3 Receiving antenna 4 Receiver 5 Time counter 6 Operation part 7 Buzzer 8 Display part 20 Ground surface 30 Buried pipe
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 順一 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−161883(JP,A) 特開 平4−55787(JP,A) 特開 平1−280277(JP,A) 特開 平1−274093(JP,A) 特開 昭63−281086(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 G01V 3/12 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junichi Masuda 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A-4-161883 (JP, A) JP-A-Hei 4-55787 (JP, A) JP-A-1-280277 (JP, A) JP-A-1-2744093 (JP, A) JP-A-63-281086 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. G01S 7/ 00-7/42 G01S 13/00-13/95 G01V 3/12
Claims (1)
アンテナから地表面もしくは構造物表面に電磁波を送信
し、地中もしくは構造物中に存在する物体により反射し
た電磁波を再びアンテナで受信することにより、地中も
しくは構造物中に存在する物体を探知する埋設物の探知
方法において、 アンテナを移動しながら或る時間間隔毎に反射波を受信
して受信信号を得るステップと、 受信信号の微分値を演算しその微分値がゼロである時間
位置の受信信号の振幅を,その時間位置の受信信号の振
幅の符号がプラスの場合は「1」に,マイナスの場合は
「−1」に,それ以外の時間位置の振幅値を「0」に規
格化するステップと、 連続して受信した2つの受信信号の規格化した結果を二
次元的に並べたデータのマップを作成し,最初に受信し
た受信信号の規格値であるラインデータの符号を示す前
記「1」,「−1」の値を有する各座標及び次に受信し
た受信信号の規格値であるラインデータの各座標との関
連を調べる関連性判定ステップと、 この関連性判定ステップで関連性があると判定された座
標の組において各座標上の電磁波の伝搬時間の差分を演
算しその差分値を前記データマップと同一座標系を有す
る加算値マップの座標として格納する格納ステップと、 この格納ステップで加算値マップに格納された値が規定
の値を超えた場合にこの旨を報知するステップとをアン
テナを移動させながら繰り返し実行すると共に、前記加
算値マップに格納された値が規定の値を超えた時点のア
ンテナ移動位置の中心位置を埋設物の水平方向位置と判
定し、この中心位置に相当する加算値マップ上の規定値
を超えた値を有する座標の電磁波伝搬時間から埋設物の
深度を演算するようにしたことを特徴とする埋設物の探
知方法。1. An electromagnetic wave transmitted from an antenna installed on a ground surface or a structure surface to a ground surface or a structure surface, and an electromagnetic wave reflected by an object existing in the ground or a structure is received by the antenna again. In the method of detecting a buried object for detecting an object existing in the ground or in a structure, a step of receiving a reflected wave at certain time intervals while moving an antenna to obtain a received signal; A value is calculated and the amplitude of the received signal at the time position where the differential value is zero is set to “1” when the sign of the amplitude of the received signal at the time position is plus, to “−1” when the sign is minus, Normalizing the amplitude value at other time positions to “0”; creating a data map in which the normalized results of two consecutively received signals are arranged two-dimensionally and received first did Examine the relationship between the coordinates having the values of "1" and "-1" indicating the code of the line data which is the standard value of the received signal and the coordinates of the line data which is the standard value of the next received signal. A relevance determining step, and calculating a difference between propagation times of electromagnetic waves on the respective coordinates in a set of coordinates determined to be relevant in the relevancy determining step, and using the difference value in the same coordinate system as the data map. A storage step of storing the coordinates of the added value map as coordinates, and a step of notifying when the value stored in the added value map exceeds a prescribed value in the storing step, while repeatedly moving the antenna, and The center position of the antenna movement position at the time when the value stored in the addition value map exceeds a prescribed value is determined as the horizontal position of the buried object, and the addition value corresponding to this center position is determined. Method of detecting buried objects, characterized in that so as to calculate the depth of the buried object from the electromagnetic wave propagation time Tsu coordinate having a value exceeding the specified value of the flop.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Also Published As
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