高精度地中レーダの開発と人道的地雷検知への応用

高精度探地雷达研制及其在人道主义地雷探测中的应用

基本信息

批准号：
01F00231
负责人：
佐藤源之
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00231/
关键词：
地中レーダ地雷検知反射波識別アレイアナテナ

项目摘要

地中レーダの開発、応用研究は人道的地雷検知・除去技術として国際的な注目を浴びている。本研究では、従来より高い周波数(1GHz-5GHz)を利用して地表から10cm程度以内に埋設された金属、非金属性物体の検出を行うための地中レーダ開発を目的とする.そのために地表面からの反射波の除去、不均質地層中での数値シミュレーション(FDTD)による信号予測、埋設物特有の反射波に含まれる固有共振周波数の検知などの技術開発を行う.本年度は前年度試作したアンテナを更に最適化する設計を行った。また試作したアンテナを用いて地中レーダを構成し,埋設された模擬地雷の検知実験を行った.また電磁波の地雷からの散乱をFDTDシミュレーションし,地表面反射波除去のための信号処理法の開発を進めた.特に地表面が粗さを持つ場合、埋設物からの反射波と地表面からの乱反射が混然とするため、地雷識別が難しくなることが知られている。本年度は表面形状の違いと目標認識のための信号処理手法の開発を基礎的な実験による検証しながら実施した。特に使用する周波数帯域とレーダ分解能の関係、アレイアナテナを利用する表面クラッタ除去アルゴリズムの開発を行った。一方、不均質媒質中の地雷からの反射波を識別するために統計学的手法を利用する方法を提案し、実験データへの適用から有効性を確認した。

探地雷达作为人道主义探雷和排雷技术，其发展和应用研究正在引起国际关注。这项研究的目的是开发一种探地雷达，使用比以前更高的频率（1 GHz 至 5 GHz）来探测埋在距地表约 10 厘米范围内的金属和非金属物体，并去除表面的反射波。我们将开发诸如在异质地质构造中使用数值模拟（FDTD）进行信号预测以及检测埋藏物体特有的反射波中包含的自然共振频率等技术。今年，我们将设计一种设计，以进一步优化之前的天线原型我做到了。我们还利用原型天线搭建了探地雷达，并进行了埋地模拟地雷的探测实验。我们还对地雷电磁波的散射进行了FDTD模拟，开发了去除地表反射波的信号处理方法。众所周知，特别是在地面粗糙的情况下，埋藏物的反射波和地表的漫反射会混合在一起，导致地雷的识别变得困难。今年，我们开发了一种基于表面形状差异的目标识别信号处理方法，同时通过基础实验进行验证。特别是，我们研究了所使用的频段与雷达分辨率之间的关系，并开发了一种使用阵列天线的表面杂波去除算法。另一方面，我们提出了一种利用统计方法来识别异质介质中地雷反射波的方法，并通过将其应用于实验数据来证实其有效性。