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

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25420425
• 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 / SFCW GPR / パルスGPR / ボウタイアンテナ / ビバルディアンテナ / RAMAC GPR

Outline of Annual Research Achievements

１．高性能SFCW地中レーダ用ボウタイアンテナの広帯域化の実現
汎用で商用のRAMAC250、RAMAC500、RAMAC800の3台のパルス地中レーダを1台の広帯域SFCWレーダで実現するのに必要とされるアンテナの周波数帯域を算出したところ、広帯域SFCW GPR用のアンテナとして3dBダウン上下限周波数、上限と下限周波数の比はそれぞれ、1.200GHz 、0.125GHz 、9.6が期待されたが、広帯域アンテナとされているビバルディアンテナ、ボウタイアンテナのいずれともが上限と下限周波数の比は4.5～5.5程度であり、上限と下限周波数の比として不十分であることが判明した。今年度においては、ボウタイアンテナの形状の改良及び最適化を電磁界シミュレータにより行い、3dBダウン周波数の上限と下限周波数の比の拡大を試みた。最終的には先端の尖った形状を、角の無い丸みを持った形状に変えることで周波数の上限と下限周波数の比を5.5から6.2へと約15%向上させることが出来た。以下に従来と改良されたボウタイアンテナの性能を比較して示す。
◎従来型ボウタイアンテナ（正三角形形状、全長L=332mm）：fL=0.1950GHz, fH=1.0870GHz, BW=0.8850GHz, fH/fL=5.57（3dBダウン特性）
◎改良型ボウタイアンテナ（先端部角無しラウンド形状、全長L=332mm）：fL=0.1830GHz, fH=1.1340GHz, BW=0.9510GHz, fH/fL=6.20（3dBダウン特性）、fL=0.1400GHz, fH=1.2389GHz, BW=1.0989GHz, fH/fL=8.85（6dBダウン特性）
今回実現できた上限と下限周波数の比6.20や8.85であれば周波数帯域の不足分は補正形の周波数窓の適用等の後処理で十分対応可能な範囲である。よって3台の商用の汎用パルス地中レーダを1台の広帯域SFCW GPRでカバー可能と判断できた。平成27年度において成果の詳細を学会誌に論文発表する予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

１．カンボジアでの現地調査が、受け入れ先担当者のスケジュールの関係により今年度に実現できなかった。
２．ボウタイアンテナの性能の向上の指針を見出すのに予想以上に時間がかかった。

Strategy for Future Research Activity

１．空中でのシミュレーションに引き続き土壌にアンテナを設置した条件で解析を行い、改良ボウタイアンテナの優位性を示す。
２．従来型に追加して改良型のボウタイアンテナの試作を行い、改良ボウタイアンテナの優位性を実証する。
３．改良型ボウタイアンテナを用いたSFCW GPRシステムを作製し、実際の埋設物に対する探知性能を評価する。
４．カンボジアに赴き、不発弾、地雷等の埋設されている状況、環境を調査する。
５．得られた成果を外部発表する。

Causes of Carryover

カンボジア現地調査視察を予定していたが、受け入れ先担当者とのスケジュールが合わず実施できなかったこと。アンテナの最適設計指針の導出、決定に予想以上に時間がかかったため、それを用いたシステムの設計、製作に着手出来なかったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

アンテナの最適設計指針の決定が概ね完了したので、地中レーダーシステムの設計、製作に取り掛かることが可能となったことから、システムの製作に必要とされまだ導入できていない部材、部品などを追加購入する予定である。またカンボジアの現地調査や海外への学会発表に行く予定であり、旅費も必要である。