これまでの検知性能を圧倒的に上回る不発弾除去のためのレーダ技術

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25420425
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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, 准教授 (70390995)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 地中レーダー / 不発弾 / 地雷 / ネットワークアナライザ / ボウタイアンテナ / ビバルディアンテナ / ベクトル計測 / 電磁界シミュレータ

Research Abstract

地中レーダーシステムに必要とされる装備、ベクトル計測用のネットワークアナライザ及びシステム制御、データ解析保存用のノートパソコンの選定を行い、平成２５年度内に導入が完了した。研究開発においては周波数帯域や周波数の下限や上限を任意に選ぶことのできるシステムが重要であり、パルス型システムに比べ、ベクトルネットワークアナライザを用いたステップ周波数掃引型地中レーダシステムが構築出来る装備が導入出来た。
地中内に埋設された不発弾や地雷検出に対応した送受信アンテナモジュールに必要とされる部材、アンテナエレメント用ガラスエポキシ基板、バラン用パルストランス、SMAコネクタ等の導入が完了した。既に反射防止用の電波吸収材、シールド用の銅板は用意されており、最適設計がなされれば短期にアンテナモジュールを組上げることが出来る。
不発弾検出に対応した地中レーダー用送受信アンテナモジュールの最適化を行う目的で、新居浜高専に導入済みの電磁界シミュレータにおいて空気／土壌境界にアンテナモジュールを設置するモデル環境を構築し、アンテナとして数種の形状、サイズをパラメータとしたボウタイ型広帯域アンテナ、ビバルディ型広帯域アンテナ、狭帯域ダイポールアンテナを用いた場合の伝搬特性（S21の振幅、位相）の周波数依存性、スミスチャート等のシミュレーションを開始した。現状ではボウタイ型広帯域アンテナがビバルディ型広帯域アンテナに比べ、不発弾検出に対応した地中レーダーに必要とされる周波数帯においては振幅特性をより平坦に出来ている。平成26年度に継続してシミュレーションを行うことで地中レーダー用アンテナモジュールの最適化が完了する予定である。
カンボジアで地雷、不発弾の処理活動を行う松山のNPO法人IMCCD高山理事長とカンボジアの現状と本研究の計画及びスケジュール、今後のカンボジアでの実証実験の可能性について打合せることが出来た。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

予定通り平成25年度中に地中レーダーシステムに必要とされる装備や部材が導入されると共にアンテナモジュールの最適化のためのシミュレーション環境が構築され、不発弾検出のために最適化したシステムの設計のための準備が出来た。

Strategy for Future Research Activity

平成26年度にはまず構築されたシミュレーション環境を用いて不発弾検出のための地中レーダー用アンテナの最適化の方向性を定めると共に、その方向性に基づいて実際に広帯域アンテナをプリント基板加工機等を用いて試作し、その伝搬性能をネットワークアナライザを用いて評価して検証する。
さらに最適と評価されたアンテナを用い、ベクトルネットワークアナライザと制御パソコンを組合わせて地中レーダーシステムを組上げ、新居浜高専内外の幾つかのテストフィールドにて模擬不発弾や金属パイプ等の検出試験を行う。得られた模擬不発弾の地中レーダーデータを用いてレーダー画像の処理の高度化を図り、より明瞭な模擬不発弾検出画像を取得する。
またカンボジアにて不発弾や地雷の検知／除去の状況に関する現地予備調査を行い、平成27年度にカンボジアにて現在研究開発中の地中レーダーシステムの検証実験を行うことが可能かどうかの判断を行う。