(57)【要約】【課題】送受信装置がレールの上を移動する合成開口レーダーを用いて、時間的前後の差を観察すると、０．１ｍｍ程度の観測精度があり、地すべりなどの予知に良い。しかし、長い距離に渡って観測することは装置価格的にも問題がある。【解決手段】鉄道のレールを用いる。そしてレールの上の送受信装置は他のトンネルなどに移動させ、また測定に用いる。そして１時間後や１日後に同じ送受信装置を持ってきて測定し、前後の差を見ると装置価格を低減できる。【選択図】図１
2014211423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
案内装置の案内によって１０ｍ以上を動く、電波の空間への送受信部を持つ合成開口レーダー
【請求項２】
案内装置の案内によって動く方向に直交した方向の観測領域を複数に区分し識別できるようにした請求項目１の合成開口レーダー
【請求項３】
既設のレールを案内装置とした請求項１または１、２の合成開口レーダー
【請求項４】
案内装置の長さ上に１つ以上の位置決め標示が有り、時間を置いた２回以上の観測で観測対象物の変位を測定する機能を持つ請求項１または１、２、および３の合成開口レーダー
【請求項５】
少なくとも観測のときに、電波の空間への送受信部を案内装置に取り付け
可能な請求項１または２および３、４の合成開口レーダー
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】電車のレールや既設のレールなどを利用して電波の空間への送受信部をそのレールに沿って移動させ合成開口レーダーを形成し、時間経過による対象物の位置変化から、地すべりなどの予知をする。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献】なし
【０００３】
【非特許文献】［１］Ｃ．Ｄｅｌ．Ｖｅｎｔｉｓｅｔｔｅ，ｅｔ  ａｌ．：Ｕｓｉｎｇ  ｇｒｏｕｎｄ  ｂａｓｅｄ  ｒａｄａｒ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ  ｄｕｒｉｎｇ  ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ：ｔｈｅ  ｃａｓｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａ３  ｍｏｔｏｒｗａｙ（Ｃａｌａｂｒｉａ  Ｒｅｇｉｏｎ，Ｉｔａｌｙ）ｔｈｒｅａｔｅｎｅｄ  ｂｙ  ａ  ｌａｎｄｓｌｉｄｅ，Ｎａｔ．Ｈａｚａｒｄｓ  Ｅａｒｔｈ  Ｓｙｓｔ．Ｓｃｉ．，１１，２４８３−２４９５，２０１１．  ［２］Ｆｅｄｅｒｉｃｏ  Ａｇｌｉａｒｄｉ，ｅｔ  ａｌ．：Ｉｎｓｉｔｕ  ａｎｄ  ｒｅｍｏｔｅ  ｌｏｎｇ  ｔｅｒｍ  ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  ａ  ｌａｒｇｅ  ａｌｐｉｎｅ  ｒｏｃｋ  ｓｌｉｄｅ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｗｏｒｌｄ  Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ  Ｆｏｒｕｍ−３−７  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２０１１，Ｒｏｍｅ．  ［３］Ａｎｔｏｎｅｌｌｏ  Ｇｉｕｓｅｐｐｅ，ｅｔ  ａｌ．：ＳＡＲ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＯＦ  ＬＡＮＳＬＩＤＥＳ  ＯＮ  ＴＨＥ  ＳＴＲＯＭＢＯＬＩ  ＶＯＬＣＡＮＯ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＦＲＩＮＧＥ  ２００３  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｐ．１−６，２００３．  ［４］Ｍａｒｉｏ  Ａｌｂａ，ｅｔ  ａｌ．：ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＯＦ  ＤＡＭ  ＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮＳ  ＢＹ  ＴＥＲＲＥＳＴＲＩＡＬ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＩＣ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ，Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｒｃｈｉｖｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ．Ｖｏｌ．ＸＸＸＶＩＩ．Ｐａｒｔ  Ｂ１．Ｂｅｉｊｉｎｇ  ２００８．
【発明の開示】
【発明が開示しようとする課題】
【０００４】  地上設置型合成開口レーダー（ＧＢ−ＳＡＲ  ：  Ｇｒｏｕｎｄ  Ｂａｓｅｄ  Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ、
以下「ＧＢ−ＳＡＲ」という。）とは、合成開口レーダー装置を人工衛星や航空機に搭載するのではなく、地上に設置し使用する装置である。
ＧＢ−ＳＡＲによる観測は、装置を観測対象物から５ｍ〜数ｋｍ離れた堅牢な場所に設置し、観測対象物の面的な変位分布を高精度に行うことが可能であり、観測対象物にセンサ等を設置する必要がない。レーダー技術は昼夜を問わず使用することができ、天候に左右されにくいため、対象物を２４時間常時観測することができる。合成開口レーダー技術を使用することにより、小さな装置で広い範囲を詳細に観測することが可能となり、信号技術等の発展により、観測精度や観測間隔等の性能が向上している。
なお、周波数は１０ＧＨｚから２０ＧＨｚを使用する場合が多いが、変位の観測精度は０．１ｍｍ程度で、落石および豪雨等の影響による山腹斜面からの土砂災害の防止のための観測等に有用である。またトンネルの天井落盤の予知などに有効と考えられる。しかし、長い距離に渡る観測や観測地点が多い場合、価格面および設備の有効活用の面で多くの問題が有る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】１．長い距離に渡る観測には
１）１０ｍ以上の長いレールを用意する。
２）合成開口技術を用いてアンテナの合成開口面を大きくするが、観察距離が長い場合は定めた距離間隔、たとえば２ｍおきに位置決めを標示し、１回目は１−１、１−２、１−３……１−ｎと観測、長い距離上の複数の対象物がすべて観測できるようにする。
そして２回目は２−１、２−２、２−３……２−ｎと観測し、２回目、１回目との差を標示する。
２．設備を安価にするには
１）路線の場合は、夜中など電車の走らないときに線路を利用して、送信アンテナと受信アンテナ部および信号処理部を線路に沿って走らせる。
３．観測地点が多い場合
１）電波の空間への送受信部をレールから上に持ち上げて取り外し、たとえば隣のトンネルへ持っていく。
２）または伴走している測定車が隣のトンネルに移動する。
そして次の日も同じ測定を繰り返し、前の日のデータとの差だけを標示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【０００６】ＧＢ−ＳＡＲは、送信アンテナと受信アンテナが異なり、２つのアンテナを搭載した送受信部分（ヘッド部分）、送受信部分が移動するための案内部およびデータ処理部から成る。  観測時には、ヘッド部分が線路の２本のレール上を動き、レール上の各場所において電波を送受信し合成開口を行い、データを取得している。
ＧＢ−ＳＡＲの観測原理をクロスレンジ方向及びレンジ方向に分けて示す。
クロスレンジ方向の観測原理のイメージを図１に示す。合成開口しない場合（ヘッド部分が移動しない場合）は図１（ａ）に示すとおり、装置から等距離にある２点（Ａ、Ｂ）は、反射信号を同時に受信するため、２点を識別することは不可能である。一方、合成開口する場合、図１（ｂ）のように図中の場所１から場所２にヘッド部分が移動し、観測を行うことにより２点（Ａ、Ｂ）の装置からの距離が変化する。これにより、２点（Ａ、Ｂ）を別々の点として識別することが可能となる。
次に、アンテナ移動方向と直行する方向である、レンジ方向の観測原理を図２に示す。図２は、ヘッドがレール上のあるポイントにいたときのレンジ方向における観測対象物の識別イメージを示している。電波を送信したときから受信したときまでの時間のデータ等を使用し、受信レベルから観測対象物の有無及び位置を識別することができる。
図２（ｂ）は、位相の変化量と観測対象物の変位量の関係を表している。ある一定時間をおき、２回の観測を行い、得られた位相を比較した。一定時間の間に観測対象物が動いたとすると、受信した電波の位相が変化する。この変化した位相の値は、観測対象物の変位量に比例しているため、位相の変化量を観測することにより、観測対象物の変位量を求めることができた。
なお、位置決め標示▲１▼から観測がスタート、▲１▼’でストップし、しばらく走ってまた▲２▼でスタートする。この繰り返しで、長い距離を走ることができた。また、１時間後や１日後に同じ動作をさせて、前後の差を見る。このとき、レールは設置しておくが、レールの上を走るものは次のトンネルなどに移動させた。そして１時間後に１時間前と同じヘッド部分を持ってきてレール上を移動させて観測した。このようにしたところ、経費が節約できた。また電池式にしておけば便利である。なお、ヘッド部分とデータ処理部を一体にすると、処理結果をすぐ知ることができる。
なお、位置決めの方法として、位置決め標示▲１▼を用いるだけにし、あとは装置内にジャイロなどを用いた慣性誘導システムやディファレンシャルＧＰＳシステムを設置し、これを用いても良い。【０００７】  実施例＜０００６＞では鉄道のレールを利用した。なお、高速道路の場合は、両側の壁に沿ってあらかじめレールを設置した。そしてそれぞれのレールから斜め上を観測した。すると漏れなく天井の観測ができた。
また、隘路（あいろ）にも同じようにレールを設置し観測したところ、地すべりを事前に予知でき、災害を未然に防止できた。なお実施例［００６］の場合も含めて、前後の比較をするのでレールが曲がっていても問題はかった。
なお、トンネルや隘路、特に隘路の場合、複数の対象物までの距離にほとんど差が無くなる。この問題を解決するために、高さ方向に３つに領域を区分できるよう、送信アンテナは１つだが、受信用にゲインが２５ｄＢｉと高めのアンテナを上、中、下を観測するよう配置した。なお、受信回路を３つ準備しないで、１つの回路をスイッチで切換えて利用した。
【図面の簡単な説明】
【図１】クロスレンジ方向の観測原理  （ａ）合成開口しない場合  （ｂ）合成開口した場合
【図２】レンジ方向の観測原理  （ａ）レンジ方向の観測  （ｂ）位相の変化量と変位量の関係
【符号の説明】Ａ、Ｂ  ：  観測点Ａ、Ｂ
Ｌ      ：  観測距離
１      ：  位置１
２      ：  位置２
▲１▼  ：  スタート用位置決め標示
▲１▼’：  ストップ用位置決め標示
▲２▼  ：  ２回目のスタート用位置決め標示
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Ｔ      ：  送信アンテナ
Ｒ      ：  受信アンテナ
【図１】
2014211423.tif 000004
【図２】
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