More advanced polarimetric GPR techniques for detecting underground unexploded ordnances

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K06400
• Research Institution: Niihama National College of Technology
• Principal Investigator: 城戸 隆 新居浜工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (70390995)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 地中レーダー / ポラリメトリック / ベクトルネットワークアナライザ / 不発弾 / 地雷 / ボウタイアンテナ

Outline of Annual Research Achievements

超広帯域アンテナを有する連続波周波数掃引ポラリメトリック適用型地中レーダは深部にある不発弾の検知に対し、深度検出性能及び分解能の両者の最適化が可能である。本研究では個別の不発弾の検知に対しポラリメトリック手法を適用させて、従来の地中レーダと比較して圧倒的に上回る不発弾検知性能を実現するレーダを開発することを目的とした。
ポラリメトリックを用いた地中レーダシステムに必要とされる装置であるベクトルネットワークアナライザを平成29年度の後期に導入された。さらに電磁界シミュレータ上において、空気／土壌境同一界面に送受信アンテナを設置し、土壌中に金属パイプや金属球を埋設したモデル環境を構築し、送受信アンテナをポラリメトリックの測定系に配置した環境でシミュレーションが行える環境が整い、平成30年度から広帯域送受信アンテナをポラリメトリックの測定系に配置した環境でシミュレーションを開始した。
送信アンテナに対して0度(平行)から90度(垂直)を経て180度(平行)の範囲の角度に埋設された金属パイプからの反射波を受信アンテナで出来るだけ詳細に受信するには、どのように受信アンテナを設置すべきかの最適ポラリメトリック配置条件の導出をシミュレーションにて行った。
直線の金属パイプの埋設角度を含めた検知であれば、0度90度配置ペア受信アンテナまたは45度135度配置ペア受信アンテナの完全ポラリメトリック配置は必要なく、45度または135度配置の単一受信アンテナで十分であることが明らかとなった。
実環境にて上記シミュレーション結果を検証するため地中レーダシステムの組上げを行った。五角形ボウタイアンテナに続き、より広帯域な曲線形ボウタイ広帯域アンテナの試作が完了し、帯域特性の確認まで終了した。しかしシールドボックスに入れたアンテナシステム、VNAと組合わせた地中レーダシステムの完成までは至らなかった。

Remarks

今年度の研究成果の公表は学内にとどまったが、来年度以降、順次積極的な学会発表等を予定している。