Subsurface 3D Mapping by Ubiquitous Radar

通过无处不在的雷达进行地下 3D 测绘

基本信息

批准号：
20K20990
负责人：
佐藤源之
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

送信電波源として、テレビ・ラジオ放送波、GNSS(GPS)、携帯無線基地局特に5G、スマートフォン携帯端末、更にIoT機器やスマートセンサなどを想定し、新たに提案するレーダ装置を「どこでもレーダ」と呼ぶ。「どこでもレーダ」は人や自動車の動きを観察する目的であれば現在町中や室内に置かれる監視カメラを置換することも可能である。また、道路、橋梁、トンネルなどの社会インフラに予め組み込むことで、大規模な分散型スマートセンサに利用可能である。また「どこでもレーダ」を人間が身につけたり、自動車に装備することで町中を移動するだけで建物の壁の内部構造や道路の状況を計測するようなレーダーイメージングが可能となる。本研究では、これまでに完全偏波計測が可能な地中レーダであるX-Yakumoのハードウエア改良、ソフトウエア改良を続け、RTK-GNSSデータと共に広範な領域のデータ取得ができるシステムを構築した。完全偏波が計測可能な地中レーダは、世界的にも他に例を見ず、その特性を活かした実験を進めた。その一つとして、直線上の埋設管に対して、任意の水平角度の傾きをもつ測線についてレーダデータを取得し、偏波基底の変換により、数学的に任意の角度に設定したのと同等のレーダデータを再現できることを実験で証明した。更に本機を利用し、宮城県村田町姥沢遺跡調査を実施した。本遺跡では、農耕地に残存する縄文期の土器破片検知を目的とした計測を行った。また空港舗装体を対象とした実験を行った、この実験では舗装体内部の空隙検知を行った。いずれもRTK-GNSSによる測位情報を取得することで、Google map上に,正確に地下構造をマッピングできた。この方法を拡大利用することで、「どこでもレーダ」が実現できる。併せて受動型レーダの開発を進める。

根据电视和无线电广播波，GNSS（GPS），便携式无线电站，尤其是5G，智能手机移动终端设备以及IoT设备以及智能传感器作为传输无线电波源的假设，新提出的雷达设备被称为“ Anywhere Radar”。如果旨在观察人和汽车的运动，则还可以使用“ Anywhere Radar”来替换当前位于城镇或室内的监视摄像机。此外，通过将其预一整合到社会基础设施中，例如道路，桥梁和隧道，它可用于大规模分布式智能传感器。此外，通过人类穿着“任何地方”并为汽车配备汽车的人，可以通过仅在城镇周围移动来衡量建筑墙壁和道路状况的内部结构的方式进行雷达成像。在这项研究中，我们继续改善X-Yakumo的硬件和软件，X-Yakumo是一个可以执行完全极化测量的地下雷达，并构建了一个可以在RTK-GNSS数据以及RTK-GNSS数据中获取数据的系统。世界上全球史无前例的是可以测量完美极化的地面雷达，我们进行了利用其特征的实验。这些结果之一是获得一条直线上埋入管道的任意水平倾斜角的线的雷达数据，并在实验上证明，可以通过偏振基础的转换来复制等于数学上的雷达数据。此外，使用这台机器，我们对宫城县Murata镇的Ubazawa废墟进行了调查。在此地点，进行了测量以检测乔蒙时期剩余的陶器碎片。此外，在机场人行道上进行了一个实验，在此实验中，检测到人行道内部的空隙。在这两种情况下，通过使用RTK-GNSS获取定位信息，可以在Google Maps上准确映射地下结构。通过扩展此方法，可以实现“ radar”。同时，我们将继续进行被动雷达的发展。