[发明专利]探物方法和系统

说明书

本发明一般讲是涉及了利用无线电波来探测有形物体的方法，以及应用这一方法的装置。更具体说，本发明是关于物体探测的方法和系统，适用于辨别埋于地下的物体的位置或方位，形状或外形，及其材质，当然本发明的应用并非仅局限于此。

与利用无线电波探测物体相关的一种方法，示于题为“雷达系统”的日本专利申请中〔其申请号为247689/1983，申请日为1983年12月29日（此申请还未公开）〕;以及与此相应的美国专利申请中（题目是“雷达装置”，申请号为687，862，申请日为1984年12月31日）;另外还在“日本IECE技术报告”1980年1月25日一期上做过报道（论文的题目是“地下雷达系统”SANE79-40），这篇论文是对上述专利申请中所说明的技术的解释。上述前日本专利申请的系统方框图示于附图的图1中。

参见图1，振荡器3以很高频率进行振荡，它的输出能量以重迭形脉冲的无线电波形式，经发射/接收选择器4从天线2向地面或大地发射。由埋藏目标物体1反射的回波信号由天线2接收，并经发射/接收选择器4，又经放大器5放大后送到显示部件9上。控制器10存入发射无线电波的那一时刻，并把它与接收回波信号的时刻进行比较以产生一时间差信号，根据这一信号，就可计算确定出无线电波传播所需的时间。另外，控制器10用于在显示部件9上确定一个位置，在此位置处将显示出与上述时间差或发射的无线电波和接收的无线电波之间的时间间隔相关的接收信号，从而在显示部件9上显示出所埋物体1。以此种方法，根据上述时间差和无线电波在地下传播的速度，即可计算确定出埋藏物体在深度方向上的位置。显然，无线电波的传播速度，是根据无线电波传播经过的介质类型变化的。所以，当所讲的这一传播速度不能通过一个信号测量周期予以确定时，可通过改变天线位置经若干次测量得到时间差，从而根据这若干次测量所得到的数据来确定传播速度。另外，为确定所埋物体在水平方向上的位置，可以移动天线2，在此天线的各不同位置处测量回波（所反射的无线电波）的强度，以确定回波强度的水平分布情况。这样，所埋物体的水平位置即可根据回波信号强度呈最大点的位置而测定出来。

对于要探测的所埋或置于地下的物体，举例说来可以是供水管路，供气管道及其它物体。在这方面，应注意到地下的管路或管道并非总是钢制的，根据不同应用之需也可以是由氯乙烯一类的其它材料制成的。在这种情况下，为确定某一特定管路或管道如供气管道的位置，探明构成这一管道的材质就显得非常重要。再者，对反射无线电波的物体的分辨识别也是重要的，因为位于地下的不仅有所埋的如供气管道一类的管子，还可能有岩石以及由于损坏的供水管路的泄漏而形成的水坑，由漏气而造成的空穴，远古时代的遗留体或残物，未爆炸的炮弹一类的危险物和其它物体。为能在上述各种所埋物体中，仅分辨识别出要找的所埋目标物，就有必要分辨识别出目标物的形状或外形及其材质。

至此，结合对反射无线电波的物体的识别，已经采用了检验或检测回波强度差异的方法。这种方法从原理上讲是基于这一事实，即如果所讲的物体是分别由塑料（或气体）和钢制成的，而且它们均位于同一位置，有着相同的形状或轮廓，那么从这些物体所反射的回波强度之差约为20分贝。因此这种方法适用于分辨识别具有相同的外径或轮廓的所埋物体的材质，但是在上述物体的外径和/或形状有差异时，就产生了这种方法不能适用的缺陷。

上述对所埋管道的探测装置能够以图象信息的方式显示出地下探测的结果。在这种情况下，当地下的岩石和/或空穴产生的杂乱回波作为图象信息同时显示出来时，所显示的图象会变得非常复杂，以致很难从无用信息中区分出所需信息，因为前者已复盖了后者。因此对于图象显示，要从所反射的电波中消除无用信号（作为杂波将在下文中涉及到），仅分离出有用信息进行处理也是非常重要的。

本发明的目的是提供一种利用无线电波准确识别出位于地下、空中或水下的目标物，及其相应的位置、形状和材质的方法以及可实现这种方法的装置。

本发明的另一目的是提供一种目标物探测方法以及可实现此种方法的装置，这种方法可根据由物体产生的回波信号，以图象信息的方式清晰而准确地显示出上述物体的位置和材质。