偏波FM-CWレーダによる土壌中埋没物体の高精度検出

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この研究は地中に埋没されている物体(例えば道路下のパイプや遺跡など)を地表面から探査できるFM-CWレーダシステムを開発することを目的とした。土壌中に埋もれた物体を探査する場合、最の大きな問題となるのは土壌中における電波の減衰である。この減衰が少ないほど土壌中深くまで探査が可能となるが、そのためには低い周波数を用いなければならない。一方、レーダ分解能の観点からはできるだけ広い周波数帯域を使う必要がある、使用する周波数をどう設定するかが最も重要なポイントとなる。そのため、今年度は土壌中の電波減衰特性を実験的に調べ。最適と思われる周波数を決定した。大学周辺の砂地で電波の透過測定、及びレーダの検出深さによって砂地への電界の侵入の深さを計り、実現可能なアンテナサイズと仕様から、250-1000MHzを周波数帯として選定した。次に、この帯域で動作するリッジホーンアンテナを作成し、平均で10dBのリターンロス特性を得る事ができた。また、この周波数帯で動作するように従来からのFM-CWレーダを改良して地中埋没物体の検出実験を行ない、幅30cmの金属板および直径10cmの金属管では120cmの深さまで検出できることを確認した。続いてFM-CWレーダのイメージング性能について検討した。FM-CWレーダで得られるビートスペクトラムを配列すれば実画像のイメージが得られるが、そのイメージではアンテナ走査方向の分解能が悪い。そのため合成開口法を用いてイメージ精度の向上を計り、的確な精度で画像表示をできるように改善を行った。その結果、実現したFM-CWレーダシステムで深さ1m程度の深さの物体を数cmの誤差精度で検出できるようになった。