(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル状の電波放射手段の一端を給電端として他方の端を遠端として、スペクトル拡散信号を重畳した送信信号を前記給電端より注入して電波として放射して、
前記電波を前記電波放射手段と略平行に配置したケーブル状の電波受信手段で受信して、
前記給電端側における前記電波受信手段の端で前記送信信号を受信信号として受信して、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が送信されてから前記受信信号として受信されるまでの伝送経路中の前記電波放射手段及び前記電波受信手段での経由位置よって定まる前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、
前記遠端の位置に対応する前記レンジビンについて、前記送信信号に比べての前記受信信号の振幅の減少幅が所定の比率を超えていれば、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかに不具合があると判定することを特徴とする不具合検出方法。
【請求項２】
ケーブル状の電波放射手段の一端を給電端として、スペクトル拡散信号を重畳した送信信号を前記給電端より注入して電波として放射して、
前記電波を前記電波放射手段と略平行に配置したケーブル状の電波受信手段で受信して、
前記給電端側における前記電波受信手段の端で前記送信信号を受信信号として受信して、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が送信されてから前記受信信号として受信されるまでの伝送経路中の前記電波放射手段及び前記電波受信手段での経由位置よって定まる前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、
それぞれの前記レンジビンについて前記送信信号に比べての前記受信信号の振幅の減少幅を判定して、前記減少幅が所定の比率を超えている前記レンジビンのうち、前記給電端にもっとも近い位置に対応する前記レンジビンを検出して、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかの当該レンジビンに対応する位置に不具合があると判定することを特徴とする不具合検出方法。
【請求項３】
ケーブル状の電波放射手段の一端を給電端として、スペクトル拡散信号を重畳した送信信号を前記給電端より注入して電波として放射して、
前記電波を前記電波放射手段と略平行に配置したケーブル状の電波受信手段で受信して、
前記給電端側における前記電波受信手段の端で前記送信信号を受信信号として受信して、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が送信されてから前記受信信号として受信されるまでの伝送経路中の前記電波放射手段及び前記電波受信手段での経由位置よって定まる前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、
前記送信信号に比べて前記受信信号の振幅が増加している前記レンジビンがあれば、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかの当該レンジビンに対応する位置に破断があると判定することを特徴とする不具合検出方法。
【請求項４】
ケーブル状の電波放射手段の一端を給電端として、スペクトル拡散信号を重畳した送信信号を前記給電端より注入して電波として放射して、
前記電波を前記電波放射手段と略平行に配置したケーブル状の電波受信手段で受信して、
前記給電端側における前記電波受信手段の端で前記送信信号を受信信号として受信して、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が送信されてから前記受信信号として受信されるまでの伝送経路中の前記電波放射手段及び前記電波受信手段での経由位置よって定まる前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、
前記受信信号の直交検波結果のＩ成分とＱ成分とを座標軸とする平面での、前記受信信号の時系列の分布をクラス分類したときに、前記分布が複数のクラスに分類されて、時間の経過につれて前記受信信号の位置が前記複数のクラスの間を移動する前記レンジビンがあれば、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかの当該レンジビンに対応する位置に亀裂があると判定することを特徴とする不具合検出方法。
【請求項５】
ケーブル状の電波放射手段の一端を給電端として、スペクトル拡散信号を重畳した送信信号を前記給電端より注入して電波として放射して、
前記電波を前記電波放射手段と略平行に配置したケーブル状の電波受信手段で受信して、
前記給電端側における前記電波受信手段の端で前記送信信号を受信信号として受信して、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が送信されてから前記受信信号として受信されるまでの伝送経路中の前記電波放射手段及び前記電波受信手段での経由位置よって定まる前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、
前記受信信号の直交検波結果のＩ成分とＱ成分との共分散行列の固有値のうちの大きい方が第１の所定の値より大きくて、かつ前記固有値の小さい方が第２の所定の値より小さいレンジビンがあるときは、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかの当該レンジビンに対応する位置に亀裂があると判定することを特徴とする不具合検出方法。
【請求項６】
ケーブル状の電波放射手段の一端を給電端として、スペクトル拡散信号を重畳した送信信号を前記給電端より注入して電波として放射して、
前記電波を前記電波放射手段と略平行に配置したケーブル状の電波受信手段で受信して、
前記給電端側における前記電波受信手段の端で前記送信信号を受信信号として受信して、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が送信されてから前記受信信号として受信されるまでの伝送経路中の前記電波放射手段及び前記電波受信手段での経由位置よって定まる前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、
前記受信信号の直交検波結果のＩ成分とＱ成分との共分散行列の固有値のうちの大きい方が第１の所定の値より大きくて、かつ前記固有値の小さい方が第２の所定の値より大きいレンジビンがあるときは、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかの当該レンジビンに対応する位置に侵入物があると判定することを特徴とする侵入物検出方法。
【請求項７】
ケーブル状の電波放射手段の一端を給電端として他端を遠端として、スペクトル拡散信号を重畳した送信信号を前記給電端より注入して電波として放射して、
前記電波を前記電波放射手段と略平行に配置したケーブル状の電波受信手段で受信して、
前記遠端側の端おいて、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれか一方には前記電波を吸収する終端器を接続して、他方には前記電波を反射する反射機を接続して、
前記給電端側における前記電波受信手段の端で前記送信信号を受信信号として受信して、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が送信されてから前記受信信号として受信されるまでの伝送経路中の前記電波放射手段及び前記電波受信手段での経由位置よって定まる前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、
前記遠端の位置に対応する前記レンジビンの前記受信信号の振幅が所定の値より大きいときは、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のうち、前記終端器を接続した方に不具合があると判定することを特徴とする不具合検出方法。
【請求項８】
ケーブル状の電波放射手段の一端を給電端として他端を遠端として、スペクトル拡散信号を重畳した送信信号を前記給電端より注入して電波として放射して、
前記電波を前記電波放射手段と略平行に配置したケーブル状の電波受信手段で受信して、
前記遠端側の端において、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれか一方には前記電波を吸収する終端器を接続して、他方には前記電波を反射する反射機を接続して、
前記給電端側における前記電波受信手段の端で前記送信信号を受信信号として受信して、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が送信されてから前記受信信号として受信されるまでの伝送経路の前記電波放射手段及び前記電波受信手段での経由位置よって定まる前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、
前記遠端の前記給電端と逆の側の位置に対応する前記レンジビンについて前記受信信号の振幅が所定の値より大きいものがあるときは、当該レンジビンに対応する位置から前記遠端までの距離Ｒを求めて、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のうち、前記終端器を接続した方の前記遠端からＲの位置に不具合があると判定することを特徴とする不具合検出方法。
【請求項９】
一端を給電端として他端を遠端として、前記給電端から注入されるスペクトル拡散信号を重畳した送信信号を電波として放射するケーブル状の電波放射手段、
この電波放射手段と略平行に配置されて前記電波を受信するケーブル状の電波受信手段、
前記給電端側における前記電波受信手段の端に接続されて、前記送信信号を受信信号として受信する信号受信手段、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が前記受信信号として受信されるまでの伝送経路の前記電波放射手段及び前記電波受信手段における経由位置による前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、各前記レンジビンの前記受信信号の振幅を算出する信号復調手段、
及び前記遠端に対応する前記レンジビンについて、前記送信信号に比べての前記受信信号の振幅の減少幅が所定の比率を超えていれば、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかに不具合があると判定する不具合判別手段を備えたことを特徴とする侵入物検知システム。
【請求項１０】
一端を給電端として、この給電端から注入されるスペクトル拡散信号を重畳した送信信号を電波として放射するケーブル状の電波放射手段、
この電波放射手段と略平行に配置されて前記電波を受信するケーブル状の電波受信手段、
前記給電端側における前記電波受信手段の端に接続されて、前記送信信号を受信信号として受信する信号受信手段、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が前記受信信号として受信されるまでの伝送経路の前記電波放射手段及び前記電波受信手段における経由位置による前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、各前記レンジビンの前記受信信号の振幅を算出する信号復調手段、
及び、それぞれの前記レンジビンについて前記送信信号に比べての前記受信信号の振幅の減少幅を判定して、前記減少幅が所定の比率を超えている前記レンジビンのうち、前記給電端にもっとも近い位置に対応する前記レンジビンを検出して、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかの当該レンジビンに対応する位置に不具合があると判定する不具合範囲計測手段を備えたことを特徴とする侵入物検知システム。
【請求項１１】
一端を給電端として、この給電端から注入されるスペクトル拡散信号を重畳した送信信号を電波として放射するケーブル状の電波放射手段、
この電波放射手段と略平行に配置されて前記電波を受信するケーブル状の電波受信手段、
前記給電端側における前記電波受信手段の端に接続されて、前記送信信号を受信信号として受信する信号受信手段、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が前記受信信号として受信されるまでの伝送経路の前記電波放射手段及び前記電波受信手段における経由位置による前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、各前記レンジビンの前記受信信号の振幅を算出する信号復調手段、
及び前記送信信号に比べて前記受信信号の振幅が増加している前記レンジビンがあれば、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかの当該レンジビンに対応する位置に破断があると判定する破断検知手段を備えたことを特徴とする侵入物検知システム。
【請求項１２】
一端を給電端として、この給電端から注入されるスペクトル拡散信号を重畳した送信信号を電波として放射するケーブル状の電波放射手段、
前記給電端側における前記電波受信手段の端に接続されて、前記送信信号を受信信号として受信する信号受信手段、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が前記受信信号として受信されるまでの伝送経路の前記電波放射手段及び前記電波受信手段における経由位置による前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、各前記レンジビンの前記受信信号の直交検波を行って直交検波結果を算出する信号復調手段、
及び前記受信信号の直交検波結果のＩ成分とＱ成分とを座標軸とする平面での、前記受信信号の時系列の分布をクラス分類したときに、前記分布が複数のクラスに分類されて、時間の経過につれて前記受信信号の位置が前記複数のクラスの間を移動する前記レンジビンがあれば、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかの当該レンジビンに対応する位置に亀裂があると判定する亀裂検出手段を備えたことを特徴とする侵入物検知システム。
【請求項１３】
一端を給電端として、この給電端から注入されるスペクトル拡散信号を重畳した送信信号を電波として放射するケーブル状の電波放射手段、
前記給電端側における前記電波受信手段の端に接続されて、前記送信信号を受信信号として受信する信号受信手段、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が前記受信信号として受信されるまでの伝送経路の前記電波放射手段及び前記電波受信手段における経由位置による前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、各前記レンジビンの前記受信信号の直交検波を行って直交検波結果を算出する信号復調手段、
及び前記受信信号の直交検波結果のＩ成分とＱ成分との共分散行列の固有値のうちの大きい方が第１の所定の値より大きくて、かつ前記固有値の小さい方が第２の所定の値より小さいレンジビンがあるときは、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかの当該レンジビンに対応する位置に亀裂があると判定する亀裂速報手段を備えたことを特徴とする侵入物検知システム。
【請求項１４】
一端を給電端として、この給電端から注入されるスペクトル拡散信号を重畳した送信信号を電波として放射するケーブル状の電波放射手段、
前記給電端側における前記電波受信手段の端に接続されて、前記送信信号を受信信号として受信する信号受信手段、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が前記受信信号として受信されるまでの伝送経路の前記電波放射手段及び前記電波受信手段における経由位置による前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、各前記レンジビンの前記受信信号の直交検波を行って直交検波結果を算出する信号復調手段、
及び前記受信信号の前記直交検波結果のＩ成分とＱ成分との共分散行列の固有値のうちの大きい方が第１の所定の値より大きくて、かつ前記固有値の小さい方が第２の所定の値より大きいレンジビンがあるときは、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれかの当該レンジビンに対応する位置に侵入物があると判定する侵入物速報手段を備えたことを特徴とする侵入物検知システム。
【請求項１５】
一端を給電端として他端を遠端として、前記給電端から注入されるスペクトル拡散信号を重畳した送信信号を電波として放射するケーブル状の電波放射手段、
この電波放射手段と略平行に配置されて前記電波を受信するケーブル状の電波受信手段、
前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれか一方の、前記遠端側の端に接続された、前記電波を吸収する終端器、
前記電波放射手段又は前記電波受信手段のうち、前記終端器を接続しない方の前記遠端側の端に接続された、前記電波を反射する反射器、
前記給電端側における前記電波受信手段の端に接続されて、前記送信信号を受信信号として受信する信号受信手段、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が前記受信信号として受信されるまでの伝送経路の前記電波放射手段及び前記電波受信手段における経由位置による前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、各前記レンジビンの前記受信信号の振幅を算出する信号復調手段、
及び前記遠端の位置に対応する前記レンジビンの前記受信信号の振幅が所定の値より大きいときは、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のうち、前記終端器を接続した方に不具合があると判定する不具合情報検出手段を備えたことを特徴とする侵入物検知システム。
【請求項１６】
一端を給電端として他端を遠端として、前記給電端から注入されるスペクトル拡散信号を重畳した送信信号を電波として放射するケーブル状の電波放射手段、
この電波放射手段と略平行に配置されて前記電波を受信するケーブル状の電波受信手段、
前記電波放射手段又は前記電波受信手段のいずれか一方の、前記遠端側の端に接続された、前記電波を吸収する終端器、
前記電波放射手段又は前記電波受信手段のうち、前記終端器を接続しない方の前記遠端側の端に接続された、前記電波を反射する反射器、
前記給電端側における前記電波受信手段の端に接続されて、前記送信信号を受信信号として受信する信号受信手段、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が前記受信信号として受信されるまでの伝送経路の前記電波放射手段及び前記電波受信手段における経由位置による前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、各前記レンジビンの前記受信信号の振幅を算出する信号復調手段、
及び前記遠端の前記給電端と逆の側の位置に対応する前記レンジビンについて前記受信信号の振幅が所定の値より大きいものがあるときは、当該レンジビンに対応する位置から前記遠端までの距離Ｘを求めて、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のうち、前記終端器を接続した方に不具合があると判定して、不具合の位置を前記距離Ｘと前記電波放射手段及び前記電波受信手段の長さから決定する不具合位置検出手段を備えたことを特徴とする侵入物検出システム。
【請求項１７】
一端を給電端として他端を遠端として、前記給電端から注入されるスペクトル拡散信号を重畳した送信信号を電波として放射するケーブル状の電波放射手段、
この電波放射手段と略平行に配置されて前記電波を受信するケーブル状の電波受信手段、
前記電波放射手段及び前記電波受信手段のそれぞれについて設けられた前記電波を吸収する終端器、
前記電波放射手段及び前記電波受信手段のそれぞれについて設けられた前記電波を反射する反射器、
前記電波放射手段及び前記電波受信手段のそれぞれについて設けられて、前記終端器及び前記反射機のうちのいずれか一方を選択して、対応する前記電波放射手段及び前記電波受信手段に接続する切替え手段、
前記給電端側における前記電波受信手段の端に接続されて、前記送信信号を受信信号として受信する信号受信手段、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が前記受信信号として受信されるまでの伝送経路の前記電波放射手段及び前記電波受信手段における経由位置による前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、各前記レンジビンの前記受信信号の振幅を算出する信号復調手段、
及び前記遠端の位置に対応する前記レンジビンの前記受信信号の振幅が所定の値より大きいときは、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のうち、前記終端器を接続した方に不具合があると判定する不具合情報検出手段を備えたことを特徴とする侵入物検知システム。
【請求項１８】
一端を給電端として他端を遠端として、前記給電端から注入されるスペクトル拡散信号を重畳した送信信号を電波として放射するケーブル状の電波放射手段、
この電波放射手段と略平行に配置されて前記電波を受信するケーブル状の電波受信手段、
前記電波放射手段及び前記電波受信手段のそれぞれについて設けられた前記電波を吸収する終端器、
前記電波放射手段及び前記電波受信手段のそれぞれについて設けられた前記電波を反射する反射器、
前記電波放射手段及び前記電波受信手段のそれぞれについて設けられて、前記終端器及び前記反射機のうちのいずれか一方を選択して、対応する前記電波放射手段及び前記電波受信手段に接続する切替え手段、
前記給電端側における前記電波受信手段の端に接続されて、前記送信信号を受信信号として受信する信号受信手段、
前記送信信号の送出時刻から前記受信信号の受信時刻までの遅延時間と、前記送信信号が前記受信信号として受信されるまでの伝送経路の前記電波放射手段及び前記電波受信手段における経由位置による前記伝送経路の距離との対応付けによって、前記電波放射手段及び前記電波受信手段の前記給電端の位置からの距離に対応付けたレンジビンについて、前記送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、前記受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各前記レンジビンの前記受信信号を決定して、各前記レンジビンの前記受信信号の振幅を算出する信号復調手段、
及び前記遠端の前記給電端と逆の側の位置に対応する前記レンジビンについて前記受信信号の振幅が所定の値より大きいものがあるときは、当該レンジビンに対応する位置から前記遠端までの距離Ｘを求めて、前記電波放射手段又は前記電波受信手段のうち、前記終端器を接続した方に不具合があると判定して、不具合の位置を前記距離Ｘと前記電波放射手段及び前記電波受信手段の長さから決定する不具合位置検出手段を備えたことを特徴とする侵入物検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、漏洩同軸ケーブルなどの電波放射ケーブルの周辺に発生させた電界の変動を観測することで、電波放射ケーブルの周囲に接近又は通過する侵入物を検知するときに、電波放射ケーブルに障害が発生した場合でも、この障害による誤動作を防ぎ、障害が発生したことを検出できるようにした侵入物検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
漏洩同軸ケーブル等のケーブル状の電波放射手段（以下、漏洩ケーブルと呼ぶ）を用いる侵入検知システムは、次のような原理に基づく。
例えば、漏洩ケーブルを敷地の外周を覆う様に配置すれば、敷地の周辺が監視エリアとなる。そして、漏洩ケーブルの周辺に電界を発生しておけば、侵入物が敷地を越えようとすれば、漏洩ケーブルによって形成された電界領域を横切ることになり、侵入物によって電界変動が生じる。この電界変動を捉えると共に電界変動が発生した位置を検出することで、侵入位置を割り出すことができる。【０００３】
電界変動による侵入物の検出は、例えば、次のように構成される。
送信用の漏洩ケーブルの一方の端点を給電端として、この給電端からパルス波からなる信号を入力して漏洩ケーブルから電波として放射する。この送信用の漏洩ケーブルと一定間隔の間を開けて、受信用の漏洩ケーブルが配置されて、送信用の漏洩ケーブルから放射された電波を受信する。受信用の漏洩ケーブルは、送信用の漏洩ケーブルの給電端と同じ側の端点に受信機が接続されている。この受信機で、受信用の漏洩ケーブルが受信した電波の信号を受信する。
漏洩ケーブルの給電端に近い位置で放射、受信される電波を介する信号は早く受信機に到達し、給電端から離れて終端に近い位置を経由する信号ほど遅れて受信機に到達する。つまり、受信機に入力された受信信号であるパルス波は、送信したものに比べて時間的に引き伸ばされた波形となる。
この時間的に引き伸ばされた受信信号のエンベロープを観測すると、侵入があった場合、侵入場所に対応した部分のエンベロープが振幅変動する。この振幅変動から侵入物の存在を検知し、エンベロープの変化した場所から侵入位置を割り出すものである（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
【特許文献１】特開平１０−９５３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の侵入検知システムは、以上のように構成されていたので、受信機での受信信号の変化を観測して、変化があれば侵入物と判別するが、受信機での受信信号の変化が何に起因するのかは問題としていない。侵入物以外にも受信機での受信信号を変動させる要因があるが、従来の侵入検知システムでは侵入物以外の要因による受信機での受信信号の変動でも侵入物と判別してしまう問題がある。【０００６】
侵入物以外の受信信号の変動要因としては、漏洩ケーブルの導体の損傷がある。
漏洩ケーブルの導体に損傷がある場合、損傷個所で信号の反射があり、通過した信号の強度は減少する。つまり、信号が変化する。損傷箇所が、送信側であっても、受信側であっても、結局、信号強度の変化は最終的な受信機での受信信号の変化となる。そのため、損傷によって受信機での受信信号は変化し、この受信機での受信信号の変化は侵入物として判別される。つまり、漏洩ケーブルの導体の損傷は、侵入物として判別されることになる。【０００７】
他の侵入物以外の受信信号の変動要因としては、スロットの損傷がある。
漏洩同軸ケーブルなどのケーブル状の電波放射手段及びケーブル状の電波受信手段には、スロットと呼ばれる導体シールド上に形成された切り込みが存在する。漏洩導波管であっても、同様な切り込みが存在する。このスロットが損傷し、例えば切り込みが広がった場合、送信又は受信性能に影響がでる。そのため、送信レベル又は受信レベルが変化する。この場合でも、結局受信機での受信信号が変化するため、侵入物として判別される問題がある。【０００８】
また、漏洩ケーブルの周囲の環境の変化によっても、受信機での受信信号が変動することがあり、受信機での受信信号の振幅の低下だけで損傷を判別する場合に、問題が発生することがある。
例えば、降雨などにより地面や壁の反射率が変化してマルチパスの環境が変化した場合、場合によっては直接波と反射波の位相関係で信号が打ち消しあい、受信機での受信信号の振幅が部分的に減少する場合がある。この場合、受信機での受信信号の振幅の低下だけで損傷を判別すると誤判定の原因となる。【０００９】
また、漏洩ケーブルの終端には、不要な電波の反射を抑える終端器を接続する場合がある。何らかの原因、例えば経年変化などで、終端抵抗が変化した場合も、結局、受信機での受信信号が変化する。その為、終端器の故障が原因でも侵入物として判別される問題がある。【００１０】
以上のように、従来の侵入検知システムでは漏洩ケーブルやそれに接続される終端器に損傷が発生した場合や、周囲の環境が変化した場合に、これを侵入物として誤って判別する問題があった。
また、当然ながら、送受信端から見てどの位置で損傷があったかを検出することは出来ない。さらに、損傷が送信側か受信側なのかを判別することはできない。【００１１】
本発明は、漏洩ケーブル又はこの漏洩ケーブルに接続される終端器に発生した損傷、破断、亀裂、又は漏洩ケーブルの周囲の環境の変化によって、受信機での受信信号が変動した場合に、侵入物として誤検知することなく、障害であると判断する方法を提供する。また、障害のある位置を割り出す方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ケーブル状の電波放射手段の一端を給電端として他方の端を遠端として、スペクトル拡散信号を重畳した送信信号を前記給電端より注入して電波として放射して、この電波を電波放射手段と略平行に配置したケーブル状の電波受信手段で受信して、電波受信手段の給電端側の端で受信信号を受信するようにして、送信信号の送出時刻から受信信号の受信時刻までの遅延時間と、電波放射手段及び電波受信手段における受信信号の伝送の経由位置による伝送経路の距離との対応付けによって、電波放射手段及び電波受信手段の給電端からの距離に対応付けたレンジビンについて、送信信号のスペクトル拡散信号の符号系列と、受信信号から抽出したスペクトル拡散信号の符号系列とを照合して各レンジビンの受信信号を決定して、遠端に対応するレンジビンについて、送信信号に比べての受信信号の振幅の減少幅が所定の比率を超えていれば、電波放射手段又は電波受信手段のいずれかに不具合があると判定するようにした。
また、それぞれのレンジビンについて送信信号に比べての受信信号の振幅の減少幅を判定して、減少幅が所定の比率を超えているレンジビンのうち、給電端にもっとも近い位置に対応するレンジビンを検出して、電波放射手段又は電波受信手段のいずれかの当該レンジビンに対応する位置に不具合があると判定することを特徴とする不具合検出方法。
【発明の効果】
【００１３】
侵入物を検知できると共に、漏洩ケーブルの障害を検知できる。これにより、侵入物だけでなく、ケーブルの破損による電界電動を検出できるようになり、ケーブルの損傷による電界変動を侵入物と誤検知することを防ぐことが可能となる。また、不具合の有無だけではなく、位置も検出できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１の装置の構成を説明するブロック図を示す。
センサー１００の信号発生手段１１０から出力した信号は、漏洩ケーブル２０１から電波として放射されて、漏洩ケーブル３０１で受信される。受信した信号をセンサー１００の信号受信手段１２０で受信して、信号復調手段である相関器１３０で復調して結果をメモリー１４０に書き込む。書き込まれた結果をＣＰＵ１５０上で実行されるソフトウェアで解析することで、侵入検知及び漏洩ケーブル２０１又は漏洩ケーブル３０１の不具合検出を行う。【００１５】
信号発生手段１１０は、ＰＮ符号発生器１１１、発振器１１２、変調器１１３及び増幅器１１４からなる。
ＰＮ符号発生器１１１はＣＰＵ１５０の命令に従い、ＰＬＬ発振器１６０の出力クロックを基準に所定のＰＮ符号を発生する。なお、ＰＮ符号とはスペクトル拡散通信で通常用いる、Ｍ系列、ＧＯＬＤ系列等の擬似拡散符号である。ＰＬＬ発振器１６０は基準クロック１７０の出力を基準に所定の周波数のクロックを出力する。ＰＮ符号発生器１１１の出力は変調器１１３に入力される。変調器１１３では基準クロック１７０の出力を基準に動作する発振器１１２の出力を搬送波としてＰＮ符号発生器１１１の出力を位相変調し、増幅器１１４に出力する。増幅器１１４の出力は同軸ケーブル２０２を通って漏洩ケーブル２０１に入力される。【００１６】
漏洩ケーブル２０１は、「ケーブル状の電波送信手段」であって、例えば漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ）を利用してもよい。同軸ケーブル２０２から漏洩ケーブル２０１に入力された信号は、この漏洩ケーブル２０１から空間中に電波として放射される。漏洩ケーブル２０１のセンサー１００とは反対側の端（以下遠端と呼ぶ）には終端器２０３が接続されて、送信されなかった信号を吸収する。【００１７】
漏洩ケーブル２０１から送信した電波は漏洩ケーブル３０１で受信される。漏洩ケーブル３０１は漏洩ケーブル２０１と同様の「ケーブル状の電波受信手段」である。漏洩ケーブル３０１は、一般的には漏洩ケーブル２０１とほぼ平行に配置するが、完全に平行にする必要はなく、部分的に相互の間隔が広がったり、狭くなったりしてもよい。漏洩ケーブル３０１のセンサー１００にとは反対側の端、すなわち遠端には終端器３０３が接続されて、漏洩ケーブル３０１が受信した信号の内の、終端器３０３に向かって伝搬する信号を吸収する。漏洩ケーブル３０１が受信した信号の内のセンサー１００側に向かって伝播する信号は、同軸ケーブル３０２を通って、信号受信手段１２０に入力される。【００１８】
信号受信手段１２０は、次に説明するフィルタ１２１から直交復調器１２７までの要素で構成される。【００１９】
フィルタ１２１は、同軸ケーブル３０２を通って入力される信号から、漏洩ケーブル２０１が放射する電波のスペクトルとは異なる、不要なスペクトルの信号を除去して、増幅器１２２に入力する。増幅器１２２は、入力された信号を所定のレベルまで増幅して、乗算器１２３に入力する。【００２０】
乗算器１２３は、発振器１２４の出力を局部信号として、増幅器１２２の出力をミキシングして、必要な周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタ（以下ＢＰＦと呼ぶ）１２５を介してＡ／Ｄ変換器１２６に出力する。Ａ／Ｄ変換器１２６は入力された信号を、デジタル信号に変換して直交復調器１２７に出力する。直交復調器１２７は、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ（以下ＤＤＳと呼ぶ）１２８の出力を基にして、Ａ／Ｄ変換器１２６の出力を直交検波する。【００２１】
ここで、直交検波とはＩ／Ｑ検波とも呼ばれるものであって、基準信号、ここではＤＤＳ１２８の出力に対して、Ａ／Ｄ変換器１２６からの入力信号のＩｎ−Ｐｈａｓｅ成分（以下Ｉ成分と呼ぶ）と、Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ成分（以下Ｑ成分と呼ぶ）とに分けるものである。直交検波によって、搬送波が除去されて、ベースバンド成分が出力される。【００２２】
なお、直交復調器１２７の出力段には低域通過フィルタ（ＬＰＦ）が入っており、高周波帯の成分は除去されて、必要な低周波帯（ベースバンド成分）のみが出力されるように構成されている。
また、発振器１２４は基準クロック１７０の出力を基準に動作し、Ａ／Ｄ変換器１２６及びＤＤＳ１２８はＰＬＬ発振器１８０の出力するクロックを基に動作する。また、ＰＬＬ発振器１８０は基準クロック１７０を基準に所定の周波数のクロックを出力する。【００２３】
信号受信手段１２０の直交復調器１２７の出力は、信号復調手段である相関器１３０に入力される。相関器１３０は、直交検波により得られた、受信信号のＩ成分とＱ成分を検出するもので、ＰＮ符号発生器１３１、相関積分器１３２及び相関積分器１３３で構成される。【００２４】
ＰＮ符号発生器１３１は、信号発生手段１１０のＰＮ符号発生器１１１と同一のＰＮ符号系列を発生する。ただし、ＰＮ符号発生器１３１は、ＣＰＵ１５０の命令に従って、所定の符号位相でＰＮ符号を発生する機能がある。
符号位相とは、ＰＮ符号系列のスタートビットである。例えば、使用するＰＮ符号長がＬチップであって、これをＰＮ（０）、ＰＮ（１）、・・・、ＰＮ（Ｌ−１）と表した場合、ＰＮ符号発生器１１１がＰＮ（０）、ＰＮ（１）、ＰＮ（２）、・・・、ＰＮ（Ｌ−１）、ＰＮ（０）、・・・と出力しているときに、ＰＮ符号発生器１３１がＰＮ（Ｌ−１）、ＰＮ（０）、ＰＮ（１）、・・・、ＰＮ（Ｌ−２）、ＰＮ（Ｌ−１）、・・・という、ＰＮ符号発生器１１１の出力に対して、１単位前にずれたＰＮ符号系列を出力すれば、符号位相は−１ということになる。【００２５】
なお、所定の符号位相でＰＮ符号系列を発生させる動作は、ＰＮ符号系列がメモリー等に蓄積されているときには、読み出すアドレスの初期値を調整することで簡単に実現できる。また、一般的なＰＮ符号の生成方法である、帰還タップの付いたシフトレジスタを利用するときは、シフトレジスタの初期値を変更すれば良い。【００２６】
ＰＮ符号発生器１３１の出力は、相関積分器１３２及び相関積分器１３３に入力される。また、信号受信手段１２０の直交復調器１２７の出力のうち、Ｉ成分は相関積分器１３２へ、Ｑ成分は相関積分器１３３に入力される。
相関積分器１３２は、ＰＮ符号発生器１３１の出力と、直交復調器１２７のＩ成分の出力とを乗算して、その乗算結果をあらかじめ指定した期間だけ積分して出力する。この積分期間はＰＮ符号の１周期を単位として、その整数倍の値とする。
相関積分器１３３は、ＰＮ符号発生器１３１の出力と、直交復調器１２７のＱ成分の出力とを乗算して、その乗算結果を、相関積分器１３２が積分する同じ期間だけ積分して出力する。【００２７】
この乗算と積分によりスペクトル逆拡散が実行される。相関積分器１３２と相関積分器１３３とは、逆拡散された信号のＩ成分とＱ成分とをそれぞれ出力する。
ＰＮ符号は、符号位相が０のとき、すなわち位相にずれが無いときは相関値が非常に大きくなる。一方、符号位相が０以外のとき、すなわち位相がずれたときは、相関値は非常に小さな値となる。位相がずれたときにどの程度小さな相関値となるかは、ＰＮ符号系列の内容やその符号長によって異なるが、符合長を十分長くすれば演算処理上の問題とならない程度に小さくすることができる。【００２８】
信号送信手段１１０から信号受信手段１２０への信号伝送の経路において、漏洩ケーブル２０１から放射されて漏洩ケーブル３０１で受信される位置の違いによって、信号の伝搬距離に相違があり、信号の伝搬に遅延が発生する。前述のＰＮ符号系列の符号位相の相違は、主としてこの伝搬遅延時間により変化する。
そこで、本発明では、信号の送信から受信までの伝搬時間を基準に受信信号を分割したレンジビンを用いる。センサー１００の内部の回路での信号の伝搬遅延、漏洩ケーブル２０１及び漏洩ケーブル３０１での信号の伝搬速度及び空間中の電波の伝搬速度はあらかじめわかるため、伝送遅延時間は漏洩ケーブル２０１及び漏洩ケーブル３０１での位置に変換できる。したがって、各レンジビンは漏洩ケーブルの各位置と対応付けができる。【００２９】
つまり、ＰＮ符号発生器１３１の符号位相によって、任意の伝搬遅延時間のＩ成分及びＱ成分を得ることができる。このことから、各相関器１３０は、その相関器１３０で使用するＰＮ符号の発生の初期値に対応する一つのレンジビンの値を出力することになる。相関器１３０を多数用意して、それぞれ連続的に異なる符号位相を与えれば、漏洩ケーブル２０１のすべての位置を経由して受信される信号をカバーできる。【００３０】
各相関器１３０の出力は、対応するレンジビンのＩ成分及びＱ成分である。これらＩ成分及びＱ成分から二乗和の平方根をとれば振幅が、逆正接をとれば位相が、それぞれ得られる。
各レンジビンに対応する相関器１３０の出力は直交検波結果１４１として、メモリー１４０に記憶される。つまり、メモリー１４０には、すべてのレンジビンに対応するＩ成分及びＱ成分が蓄積される。
図２に示したように、ＣＰＵ１５０で動作する侵入物判別手段１５１は、直交検波結果１４１、すなわちＩ成分及びＱ成分を参照して、侵入物情報１４２を出力するが、その処理は次のような動作により行う。【００３１】
侵入物判別手段１５１は、各レンジビンのＩ成分及びＱ成分から二乗和の平方根をとって振幅を、また、逆正接をとって位相を得るが、得られた振幅や位相の変化を監視して、各レンジビンに対応する伝送遅延時間で受信される信号に侵入物による変動が存在するかどうかを検知する。侵入物による変動は、各レンジビンに対応する信号の振幅や位相が、実験などの方法によってあらかじめ定めた変化量よりも大きな変化を示したことで判断する。
各レンジビンについて、侵入物による変動があると判断したときは、そのレンジビンに関する情報をメモリー１４０に書き込む。
侵入物の検知結果は表示装置４００に表示される。【００３２】
以上説明した侵入物検知の動作を、図３を用いて説明する。図３は侵入物５００が、この発明の侵入物検知システムの検知範囲に侵入した状態を示している。また、図３に示した漏洩ケーブル２０１及び漏洩ケーブル３０１の下に、各位置に対応するレンジビンのＩ成分とＱ成分の値をそれぞれグラフとして示している。【００３３】
横軸は距離を示し、縦軸はＩ成分の大きさとＱ成分の大きさとをそれぞれ示している。グラフ中の丸印６１１及び丸印６１２は、侵入物５００がいる状態での、侵入物５００の位置に対応するレンジビンのＩ成分の値とＱ成分の値とをそれぞれ示している。一方、丸印６２１と丸印６２２とは、侵入物５００がいない状態での、当該レンジビンのＩ成分の値とＱ成分の値とをそれぞれ示している。
図示したように、侵入物があったときは、侵入位置に対応したレンジビンのＩ成分とＱ成分が変動するため、この変動量をあらかじめ定めた閾値を用いて判定することにより侵入物の有無の検知とその侵入物の位置検知が可能となる。【００３４】
次に、漏洩ケーブルの損傷などによる侵入物以外の原因による受信信号の変化を判別する動作を説明する。
図２に示したように、不具合検出手段１５２は、Ｉ成分及びＱ成分を入力として、破断などの不具合の有無を示す不具合生む情報を出力する。
不具合検出手段１５２の動作は、メモリー１４０に蓄積されたＩ成分及びＱ成分を用いて、漏洩ケーブルの破断などの不具合により、不具合のあった地点で信号が反射してしまうことによる受信信号の変化をＣＰＵ１５０で動作する不具合検出手段１５２で抽出するものである。【００３５】
漏洩ケーブルの破断について、破断が漏洩ケーブル２０１に生じた場合は、破断点から終端側に向かって信号レベルが減少する。一方、漏洩ケーブル３０１に破断が生じた場合は、破断点から終端器の間で受信した信号について、センサー１００に伝わる信号レベルが減少する。そのため、破断点から遠方の位置に対応するレンジビンのＩ成分とＱ成分が極端に小さくなる。
不具合検出手段１５２は、遠端の位置に対応するレンジビンについて、Ｉ成分及びＱ成分から振幅を算出して、求めた振幅があらかじめ実験により定めた閾値を下回っていた場合に、メモリー１４０の不具合有無情報１４３を更新して、不具合を検知したという情報を書き込む。
なお、漏洩ケーブルの破断などの不具合による反射による受信信号の振幅の低下は、侵入物による受信信号の振幅の低下に比べて大きな変動となるので、以上のように遠端の位置に対応するレンジビンについてのみ判定することで破断など不具合を検知できる。また、閾値についても進入物の検知に用いるものに比べて大きな値となる。【００３６】
不具合検出手段１５２の動作例を、図４のフローチャートに示す。
始めにブロック７１１で、レンジビンの読み出し位置を漏洩ケーブルの終端に相当する値にセットする。以下、レンジビンは断りの無い限り、０番目が漏洩ケーブルの始点に位置し、数が増える毎に順に遠方を観測するように配列されていることとする。
次にブロック７１２で、現在読み出し位置に設定してあるレンジビンから振幅を読み出す。このとき、実動作としてはメモリー１４０から該当するデータを読み出すことになる。
次にブロック７１３で判定し、読み出した振幅が閾値を下回っていればブロック７１４へ、閾値を越えていればブロック７１５へ移る。ここで、閾値はあらかじめ実験により求めておく。
ブロック７１４では、不具合なしと判定し、ブロック７１５では、不具合ありと判定する。【００３７】
不具合は破断点に相当するレンジビンより後ろのレンジビンに影響がでるため、不具合が発生している範囲の最も送信側に近いレンジビンに相当する位置が破断点である。このレンジビン番号を調べれば、レンジビン番号から距離が算出できる。
この原理に基づき、図２に示したように、不具合範囲計測手段１５３は、Ｉ成分及びＱ成分に基づいて、さらに不具合が発生している範囲を調べて、ケーブル破断点情報として出力する。【００３８】
図５のフローチャートを用いて、不具合範囲計測手段１５３の動作フローを説明する。
始めにブロック７２１でレンジビンの読み出し位置を漏洩ケーブルの終端に相当する値にセットする。レンジビンは断りの無い限り、０番目が漏洩ケーブルの始点に位置し、数が増える毎に順に遠方を観測するように配列されていることとする。
次にブロック７２２で、現在読み出し位置に設定してあるレンジビンから振幅を読み出す。
次にブロック７２３で判定し、読み出した振幅が閾値を下回っていればブロック７２４へ、閾値を越えていればブロック７２５へ移る。
ブロック７２４では、レンジビンの読み出し位置を１減らしてブロック７２２へ移る。つまり、不具合範囲の境界に到達していないものとして処理を継続する。
ブロック７２５では、不具合範囲の境界が判明したので、現在のレンジビンの位置を不具合位置として処理を終了する。【００３９】
以上のように、不具合範囲計測手段１５３の動作は漏洩ケーブルの遠端から振幅レベルを検査し、正常な振幅レベルになったところでそのレンジビン番号をメモリー１４０に出力して終わる。つまり、ケーブルの破断点と疑われるレンジビン番号をメモリー１４０に出力する。【００４０】
次に、破断検知手段１５４について説明する。
不具合判別手段１５２及び不具合範囲計測手段１５３は、信号が著しく減少する現象を利用してケーブルの破断を検出するが、破断検知手段１５４は、別の現象を利用してケーブル破断を検出し検出確度を強化する。【００４１】
破断検知手段１５４は、不具合範囲計測手段１５３が判定した不具合位置情報１４４を利用するもので、図２に示したように、直交検波結果１４１及び不具合位置情報１４４を参照して破断有無情報を出力する。
漏洩ケーブルが破断した場合、破断点で信号は反射する。そして破断点が漏洩ケーブル２０１上であった場合、反射した信号が漏洩ケーブル２０１から電波として放射されて、この電波が漏洩ケーブル３０１で受信されセンサー１００に入力される。また、破断点が漏洩ケーブル３０１上であった場合、漏洩ケーブル２０１から放射されて漏洩ケーブル３０１で受信した信号の内、遠端に向けて伝搬する信号が破断点で反射してセンサー１００に入力される。【００４２】
この状況を、図６により説明する。図５上段の２組の漏洩ケーブルのうち、上段は漏洩ケーブル２０１に破断点２１１がある場合を示し、下段は漏洩ケーブル３０１に破断点３１１が有る場合を示している。いずれの場合にも、漏洩ケーブルが破断することで、破断点より遠方のレンジビン６３１及びレンジビン６３２の値は極端に値が小さくなる。
一方、先に説明した破断点での反射信号がここに加わる。信号パス２１２は漏洩ケーブル２０１上に生じた破断点によって反射した信号のパスで、信号パス３１２は漏洩ケーブル３０１上に生じた破断点によって反射した信号のパスである。これらの信号パス２１２及び信号パス３１２の成分はレンジビン６４１及びレンジビン６４２の位置にそれぞれ現れて、ちょうど破断点に相当するレンジビンの振幅が上昇する。
このように、レンジビンの振幅が上昇して、その地点より遠方のレンジビンの振幅が極端に小さくなったことを、あらかじめ定めた閾値によって判定することにより、より的確にケーブル破断を検知できる。【００４３】
図７のフローチャートにより、破断検知手段１５４の動作フローを説明する。
始めに、不具合範囲計測手段１５３が判定した不具合位置情報１４４で示されるレンジビン番号を用いてスタートする。ブロック７３１ではこのレンジビン番号を所定の値だけ小さい値に変更する。この所定の値は、レンジビンの分解能に依存して決定する。十分な分解能があるときは、この値を１とする。
次にブロック７３２で、変更したレンジビン番号の振幅をメモリー１４０から読み出したＩ成分及びＱ成分から算出する。
次にブロック７３３で閾値判定を行い、あらかじめ定めた閾値を越えていればブロック７３４へ、越えていなければブロック７３５へ移る。
ブロック７３４では破断ありと判定して終了し、ブロック７３５では破断なしと判定して終了する。破断検知手段１５４が破断ありと判定した場合は、不具合検知手段１５２の不具合ありとの判定結果をより裏付けるものである。【００４４】
次に、ケーブルの亀裂や変形で生じる異常を検知する亀裂検出手段１５５について説明する。図３に示したように、亀裂検出手段１５５は、直交検波結果１４１のＩ成分及びＱ成分を参照して、亀裂有無情報を出力する。
漏洩ケーブルに亀裂がある場合、亀裂部分が漏洩ケーブルの伸縮や振動によって接触したり離れたりする。接触したときと離れたときとでは、ケーブルの特性インピーダンスが異なるため、この状態が繰り返されることにより、特性インピーダンスが常に変化する。また、亀裂が進行したことによっても、特性インピーダンスが変化する。
そして、漏洩ケーブルの途中に特性インピーダンスの異なる点があると、その位置で信号の反射が発生すると共に、伝搬量（透過量）も変化する。【００４５】
亀裂が漏洩ケーブル２０１上にあった場合、亀裂点より遠方では放射される電波の振幅や位相が変化する。また、亀裂が漏洩ケーブル３０１上にあった場合、亀裂点より遠方で受信された信号の振幅と位相が変化する。すると、その位置に相当するレンジビンのＩ成分及びＱ成分も変化する。本発明によらない従来の装置では、亀裂による受信信号の変動を侵入物と誤判定してしまう。【００４６】
そのため、本発明では各レンジビンのＩ成分とＱ成分の時間変化の軌跡を追う。亀裂の構造が単純で、漏洩ケーブルの特性インピーダンスが二種類の値の間で変化した場合、亀裂のある位置に対応するレンジビンのＩ成分及びＱ成分も、２つの値の間を往復するように変化する。また、伸縮又は振動が加わって、特性インピーダンスの変化が多少複雑になった場合でも、多くの場合においては、Ｉ成分及びＱ成分は高々数点の値の間を行き来する。ここで、亀裂における漏洩ケーブルの接触と離脱は瞬間的に起こるため、Ｉ成分及びＱ成分の各点間の移動時間は非常に短い。このように、Ｉ成分及びＱ成分が複数の点の間を行き来することと、それらの点の間での移動の速さがあらかじめ定めた閾値より上回っていることを検出したときは、亀裂による電界変動があると判定することで、上記の誤判定を防止することができる。【００４７】
この判定には様々な方法が考えられるが、図８を用いて一例を説明する。図８は、横軸をＩ成分、縦軸をＱ成分として、漏洩ケーブルに亀裂が発生したときの、その亀裂の位置に対応するレンジビンの値の変動について表している。
丸印６５１はＩ成分及びＱ成分を平面上に表したものであって、図８はＩ成分及びＱ成分の値が変化しており、その値は大きく３つのクラスに分類できて、時間の経過と共にそれら３つの集団の間で移動している様子である。Ｉ成分及びＱ成分の値の細かなバラつきは、ノイズによるばらつきを表している。
メモリー１４０に現在と過去のＩ成分及びＱ成分を蓄積しておき、現在から過去に溯って必要な量のＩ成分及びＱ成分を抽出する。次に、統計処理で一般的に用いられるクラス分類を利用する。クラス分類によって引かれた境界が境界線６５２である。分類の計算には、例えばＫ−ｍｅａｎｓ法や階層クラスタリングなど一般的な統計処理が利用できる。統計処理により、分類された各クラスに対して平均値と共分散値が求められる。この共分散値から固有値を求めれば、各クラスを内部に含む領域の分布領域線６５３が抽出できる。
図８の場合、３つの分布領域線６５３ができる。この３つの分布領域間の距離を、あらかじめ定めた閾値で判定することにより、複数の分布領域６５３にＩ成分及びＱ成分が分布していることがわかる。【００４８】
ここで、レンジビンのＩ成分及びＱ成分は基本的に電圧であるため、ここでいう距離とは実際には電圧差に相当する。分布領域６５３の間の距離を求めるには、例えば、各クラスの平均点の間隔から、各クラスの標準偏差を引いた値とすれば、分布領域６５３の間の距離になる。
また、相関器１３０がＩ成分及びＱ成分の値を出力する時間周期で、各丸印６５１の値が蓄積されていることから、分布領域６５３の間の距離が大きいことは、Ｉ成分及びＱ成分の値が変動する速さの平均値が大きいことを示し、そのレンジビンに対応する位置に亀裂があると判定できる。【００４９】
以上のように、亀裂検出手段１５５は、各レンジビンについて、Ｉ成分及びＱ成分の分布領域６５３を求めて、分布領域６５３の間の距離が所定の閾値以上であるかどうかを判定する。そして、分布領域６５３の間の距離が閾値以上であった場合には、そのレンジビン番号を亀裂情報として出力する。このような構成により、漏洩ケーブルの亀裂を判定することが可能となり、侵入物と誤判定することがなくなる。【００５０】
図９のフローチャートにより、亀裂検出手段１５５の動作を説明する。
始めに、確認したいレンジビン番号を指定して開始する。ブロック７５１でメモリー１４０から指定されたレンジビンのＩ成分及びＱ成分をについてあらかじめ設定した過去Ｎ点分読み出して、それぞれの振幅と位相を求める。
次にブロック７５２で、クラス分類を実行する。分類の計算には、例えばＫ−ｍｅａｎｓ法や階層クラスタリングなど一般的な統計処理が利用できる。その後、分類されたクラス数をブロック７５３で判定し、クラス数が1より大きい場合はブロック７５４へ、それ以外の場合はブロック７５８へ移る。
ブロック７５４では、各クラスの平均と標準偏差が求められて、ブロック７５５で各クラスの分布領域間の距離が抽出される。【００５１】
求めた分布領域の距離をブロック７５６で判定して、所定の閾値を超える場合はブロック７５７へ、越えない場合はブロック７５８へ移る。この所定の閾値はあらかじめ実験により求めておく。
ブロック７５７では亀裂ありと判定して終了し、ブロック７５８では亀裂なしとし判定して終了する。亀裂ありと判定した場合、検査したレンジビンは亀裂の影響がでていることを示している。
これにより、先頭から順にレンジビンを検査していき、最初に亀裂ありと判定したレンジビンに対応する場所に漏洩ケーブルの亀裂があることがわかる。また、すべてのレンジビンをこの手段で判定しておけば、侵入物判別手段１５１により侵入物ありと判定されても、進入物情報で示されたレンジビンについて亀裂ありと判定していれば、侵入物でないことがわかる。【００５２】
ここで、亀裂があるところに侵入があった場合について説明する。
亀裂によってＩ成分及びＱ成分の値が複数の分布領域の間を行き来している状態で、その亀裂のある位置に侵入があった場合、対応するレンジビンのＩ成分及びＱ成分の共分散値が大きくなり、分布領域が広がる。そのため、分布領域間の距離が狭くなって、閾値を下回ることになり、亀裂と判断されなくなることがある。このような場合には、振幅と位相の変動量から侵入物と判定できる。また、侵入物による変動が大きい場合、クラス分類も出来なくなり、亀裂とは判定されなくなることもある。つまり、亀裂があるところに侵入があっても正常に侵入物を検知することが可能である。
なお、以上のように亀裂があったところに侵入物があれば、亀裂とは判定されなくなることがあるが、一旦亀裂と判定されているので、過去の情報と組み合わせることで状況を正しく判定することは可能である。【００５３】
以上のように、侵入物判別手段１５１、不具合判別手段１５２、不具合範囲計測手段１５３、破断検知手段１５４及び亀裂検出手段１５５は、それぞれ侵入物の有無は、破断や亀裂などの不具合の情報を判定し、メモリー１４０に対応する情報を書き込む。
判定結果表示手段１５６は、それらの判定結果に基づいて表示内容を決定して表示装置４００に表示する。
例えば、侵入物情報と不具合情報を個別に表示装置４００に表示しても良いが、両情報を総合的に判定することで監視員の負担を緩和できる。【００５４】
侵入物情報と不具合情報の両方が出力される場合とは例えば、侵入物によって漏洩ケーブが切断されたような場合に当たる。切断される直前は侵入物を検知し、次に切断により不具合情報が出力される。【００５５】
この実施の形態１によれば、ＰＮ符号の相関特性を利用して各レンジビンのＩ成分及びＱ成分を抽出して、これを基に各レンジビンの振幅を計算する。そして、得られた振幅に基づいて侵入物の存在と漏洩ケーブルの不具合を検知できる。
各レンジビンのＩ成分及びＱ成分を抽出する手段としては、ＰＮ符号の利用以外にも手段があるが、帯域が広くて単位帯域あたりの電力を小さくできる信号であるＰＮ符号を利用することで、送信信号の単位周波数当たりの電力を低く抑えることができる。また、侵入物検知システム同士の相互干渉を低く押さえることができる。【００５６】
この相互干渉を低く出来るのは重要な点であって、複数の侵入物検知システムが、互いの電波が届く程度の近さにあった場合には、互いの電波で干渉が生じるが、ＰＮ符号の符号系列を別々のものにすることで、相互干渉を低くできる。相互干渉があった場合、信号の位相の関係で信号が打ち消しあう場合が生じる。
例えば、降雨などで地面や壁の反射係数が変化して、互いの干渉度合いが変化して信号が打ち消しあうと、漏洩ケーブルに障害が発生したときと同じように受信信号のレベルが減少する。つまり、降雨による影響が漏洩ケーブルの不具合として誤判定される恐れがある。しかし、ＰＮ符号を用いることでこの誤判定を低減することが可能となる。
このような電波干渉によるレベルの大きな減少は、位相が打ち消しあう特定の周波数で発生する。ＰＮ符号を用いると広帯域で測定を行うため、一部の周波数でレベルが減少しても、周波数帯域全体では問題とならない、そのため、誤判定を軽減することが可能となる。【００５７】
また、不具合範囲計測手段１５３により、漏洩ケーブルの損傷によって発生する受信信号の変化のあった範囲を調べる。この判定方式も、侵入物検知システム同士の相互干渉による振幅低下が基となる誤判定の防止につながる。例えば、侵入検知システムが一つしかなくても地面や壁の反射などによるマルチパスによっても干渉は生じる。この干渉による信号レベルの低下がある程度発生することは避けられない。しかし、信号レベルの低下が起こっている範囲を調べることで、ケーブル損傷の明確な証拠をつかむことができる。なぜなら、地面や壁の反射などによる干渉は部分的にしか生じないためである。【００５８】
さらに、破断検知手段１５４によれば、信号レベルの低下だけでなく、信号レベルの低下している範囲の境界にセンサー１００の側の位置に対応するレンジビンに生じる、信号レベルが高くなる現象を合わせて判定材料に用いるため、より確度の高い判定結果を提供できる。【００５９】
以上のように検知確度が高い分、ケーブルの不具合の判定に用いる閾値を高めに設定でき、ケーブル損傷検知性能の向上を図ることが可能となる。【００６０】
また、亀裂検出手段１５５によれば、漏洩ケーブルに亀裂が生じた場合、亀裂の発生による受信信号の変動を侵入物と誤判定することなく亀裂を検知できる。最も重要な効果は、損傷の程度が軽く侵入物検知も同時に行えた場合、損傷の検知とは別に、損傷に惑わされること無く侵入物を検知できることである。【００６１】
なお、不具合範囲計測手段１５３や、破断検知手段１５４はＩ成分及びＱ成分から得られる振幅などの情報を使用するが、不具合判別手段１５２が算出した振幅や位相などの情報をメモリーに記憶しておいて、読み出すように構成すれば処理の効率が向上する。【００６２】
なお、この実施の形態１では、漏洩ケーブル２０１及び漏洩ケーブル３０１としてＬＣＸを用いる例を示したが、ＬＣＸに限らず複数の送信点がケーブル上に構成されケーブルに沿って電波が放射するアレイアンテナであっても、同様に構成できる。【００６３】
実施の形態２．
この実施の形態２では、実施の形態１で示した各種の検知手段とは異なる検知手段を示す。
図１０に示した亀裂速報手段１５７により、ケーブルの亀裂や変形で生じる異常を検知する。また、侵入物速報手段１５８は、亀裂の影響を受けない侵入物検知を行う。【００６４】
実施の形態２の動作を図１１を用いて説明する。図１１は、あるレンジビンについてＩ成分及びＱ成分の値を時系列でプロットしたものである。白丸６６１は、注目するレンジビンに対応する位置に漏洩ケーブルの亀裂があって、レンジビンの値が２つのクラスの間を行き来している状況である。この白丸６６１の分布範囲を楕円６６２で示している。
この状態で、注目するレンジビンに対応する位置に進入物があった場合、レンジビンの値が変化する。この変化した値を黒丸６６３で示している。この黒丸６６３と先ほどの白丸６６１とを合わせた全体の分布を楕円６６４で示している。【００６５】
この全体の分布の楕円６６４の形状を抽出して、楕円６６４の長半径の大きさを、あらかじめ設定した閾値により判定すれば、２つのクラスの間での往復現象の抽出、すなわち亀裂の検知ができる。この楕円６６４の長半径は、Ｉ成分及びＱ成分の共分散行列とその固有値とを求めて、２つ得られる固有値の内の、大きいほうの値を用いればよい。【００６６】
次に、亀裂があるところに侵入物があった場合の侵入の検知について説明する。
亀裂があるところに侵入があった場合の侵入の検知は、２つ得られる固有値の内の、小さいほうの値を用いて、あらかじめ設定した閾値によって判定すればよい。亀裂による２つのクラスの間の往復では楕円６６２で示したように短半径は大きくならないが、侵入物があったときに限って、楕円６６４のように範囲が広がって短半径が大きくなる。
楕円６６４の短半径が大きくなる現象は、亀裂が無いところに侵入物があっても同様に起こるので、侵入物速報手段１５８は、得られた固有値のうちの小さい方の値を用いて侵入物を検知する。【００６７】
この実施の形態２では、実施の形態１のように３以上のクラスの間での移動の場合には適用できず、２つのクラスの間の往復の場合にしかうまく動作しない。しかし、実施の形態１と比較して処理が簡素で高速である。漏洩ケーブルの敷設方法を工夫して、亀裂によってＩ成分及びＱ成分が複雑な挙動を示さず、２つのクラスの間の往復程度であるならば、この実施の形態２は簡素で高速な手法を提供する。【００６８】
図１０に示したように、亀裂速報手段１５７及び侵入物速報手段１５８は固有値算出手段１５９が直交検波結果１５１のＩ成分及びＱ成分から算出した固有値情報１４７を用いて亀裂速報情報１４８及び侵入物速報情報１４９をそれぞれ出力する。
図１２、図１３及び図１４のフローチャートを用いて、固有値算出手段１５９、亀裂速報手段１５７及び侵入物速報手段１５８の動作を説明する。
図１２のフローチャートは固有値算出手段１５９の動作を示しており、始めに、確認したいレンジビン番号を指定して開始する。
ブロック７６１はメモリー１４０から指定されたレンジビンのＩ成分及びＱ成分を、あらかじめ設定した過去Ｎ点分読み出して、ブロック７６２で２行２列の共分散行列を求める。
次にブロック７６３で、この共分散行列の固有値を求め得られる２つの固有値の内、大きい方の固有値を固有値１、小さい方の固有値を固有値２とする。【００６９】
固有値１は楕円６６４の長半径、固有値２は楕円６６４の短半径に相当するため、固有値１が大きいことは、長半径だけが突出して大きい状態を意味し、先に説明した白丸６６１だけが分布している状態を意味する。つまり、そのレンジビンは亀裂による信号が含まれていることがわかる。例えば、レンジビンの先頭から検査していって、最初に長半径が閾値を超えたレンジビンに相当する漏洩ケーブルの位置に亀裂が生じていることがわかる。【００７０】
亀裂速報手段１５７は、以上の動作を行うもので、その内容を図１３のフローチャートに示す。
ブロック７７１では、固有値算出手段１５９が算出した固有値１及び固有値２を読み出す。
次にブロック７７２では、固有値１と固有値２の判定を行い、所定の閾値１、閾値２に対し、固有値１＞閾値１かつ固有値２＜閾値２の条件が成立すればブロック７７３へ、成立しなければブロック７７４へ移る。この所定の閾値１及び閾値２はあらかじめ実験により求めておく。
ブロック７７３では亀裂速報情報として亀裂ありと判定して終了し、ブロック７７４では亀裂速報情報として亀裂なしと判定して終了する。【００７１】
侵入物速報手段１５８の動作を、図１４のフローチャートに示す。
ブロック７８１では、固有値算出手段１５９が算出した固有値１及び固有値２を読み出す。
次にブロック７８２では、固有値１及び固有値２の判定を行い、所定の閾値１及び閾値２に対し、固有値１＞閾値１かつ固有値２＞閾値２の条件が成立すればブロック７８３へ、成立しなければブロック７８４へ移る。この所定の閾値１及び閾値２はあらかじめ実験により求めておく。
ブロック７８３では侵入物速報として侵入物ありと判定して終了し、ブロック７８５では侵入物速報として侵入物なしと判定して終了する。
以上の動作により、黒丸６６３が分布している状態が判定される。すべてのレンジビンについてこれを調査し、侵入物ありと判定したレンジビンに相当する漏洩ケーブルの位置に侵入物がいることがわかる。【００７２】
この実施の形態２によれば、実施の形態１と比較して簡便な手法で亀裂を検知できる。また、亀裂の影響を受けない侵入物検知が可能となる。簡便な手法であるが故に、装置の小型化が図れ、それほど高速でないＣＰＵでも検知処理が可能となる。【００７３】
実施の形態３．
実施の形態３の基本的な構造は実施の形態１と同じであるが、異なる点を図１５で説明する。図１５は実施の形態４のブロック図である。装置の構成で異なる点は、漏洩ケーブル３０１の終端に、終端器３０３に代えて反射器３０４が接続されていることである。
反射器３０４を接続することで、不具合が漏洩ケーブル２０１又は漏洩ケーブル３０１のいずれに発生したものであるかを判定できる。【００７４】
図１６及び図１７を用いて受信側の不具合検出の動作を説明する。
図１６は、漏洩ケーブル２０１に破断点２２１がある場合の、実施の形態３の動作を説明する図である。実施の形態１で示した図５で説明した現象に加えて、反射器３０４の作用によって信号の伝送経路として信号パス２２２が加わっている。この信号パス２２２による受信信号は、反射器３０４の位置に対応するレンジビン６７１にピークとして現れる。
一方、図１７は漏洩ケーブル３０１に破断点３２１がある場合の、実施の形態３の動作を説明する図である。このときは信号パス２２２は存在しないため、レンジビン６７１にピークは現れない。
よって、実施の形態１で説明した方法で損傷箇所を見つけた後に、反射器３０４の位置に対応するレンジビン６７１の値を、あらかじめ実験で求めた閾値で判定することで、漏洩ケーブル２０１又は漏洩ケーブル３０１のどちらに損傷が発生したかを判別できる。レンジビン６７１にピークが有れば、漏洩ケーブル２０１に破断点２２１があると判定し、レンジビン６７１にピークが無ければ漏洩ケーブル３０１に破断点３２１があると判定できる。【００７５】
ただし、漏洩ケーブルに破断ではなく、亀裂があった場合は、損傷箇所で全ての信号が遮断されずに、一部は透過するので異なる動作となる。この場合の判別について図１８で説明する。図１８は、漏洩ケーブル３０１に亀裂３２３がある場合の実施の形態３の動作を説明する図である。【００７６】
漏洩ケーブルに亀裂３２３がある場合、その部分で特性インピーダンスが変化するため信号の一部が反射する。基本的には実施の形態１で説明した現象が発生するが、これに加えて、信号パス３２４のように、反射器３０４と亀裂３２１の間を反射して往復する信号が発生する。この信号の一部は漏れ信号３２５、漏れ信号３２６及び漏れ信号３２７としてセンサー１００に入力される。
センサー１００では、漏れ信号３２５はレンジビン６７１に、漏れ信号３２６はレンジビン６７３に、そして漏れ信号３２７はレンジビン６７４について観測される。レンジビン６７１は反射器３０４の位置に相当し、漏洩ケーブル３０１の長さをＲ、亀裂の位置を漏洩ケーブル２０１のセンサー１００側からｒの位置とすると、レンジビン６７１とレンジビン６７３との間隔、及びレンジビン６７３とレンジビン６７４との間隔は、共に２（Ｒ−ｒ）の距離に相当する。実際にはレンジビン６７４より遠方の位置にも２（Ｒ−ｒ）の間隔でピークが連続的に出現する。
つまり、不具合が破断であるのか亀裂であるのかにより、反射器３０４の位置に対応するレンジビン６７１にピークがあっても、遠端より遠方の位置にピークが現れる現象が異なる。
この動作に基づいて、不具合判別手段１５２と同様に受信側不具合検出手段を構成できて、受信側不具合情報を出力できる。
また、遠端より遠方の位置のピークの間隔に基づいて受信側の漏洩ケーブル３０１の亀裂の位置が判別できるので、受信側亀裂位置検知手段を不具合範囲計測手段１５３などと同様に構成できて、受信側亀裂位置情報を出力できる。この受信側亀裂位置検知手段の特長は、漏洩ケーブルの亀裂だけでなく、同軸ケーブル３０２の亀裂や、その他の接続コネクタの亀裂や緩みも検知できる点である。例えば、同軸ケーブル３０２に亀裂があっても信号は反射するため、上記の連続的なピークが現れる。接続コネクタに緩みがあっても同様な反射が発生する。つまり、実施の形態３では漏洩ケーブルだけでなく、同軸ケーブルの亀裂及びコネクタの亀裂や緩みなどの検知と、受信側亀裂位置検知手段よる位置の検知が可能となる。【００７７】
この様に、レンジビン６７３及びレンジビン６７４に現れたようなピークは、亀裂などによって漏洩ケーブルの特性インピーダンスが変化したとき以外にも、同軸ケーブル３０２に亀裂が生じた場合も同様の反射が発生する。また、同軸ケーブル３０２と漏洩ケーブル３０１の接合部が正常でない場合や、同軸ケーブル３０２とセンサー１００の接合部が正常でない場合にも発生する。例えば、接続コネクタが緩んでいたり、破損したりしている場合である。
一方、漏洩ケーブル２０１や同軸ケーブル２０２に亀裂が生じた場合はこのような反射は起こらないため、これまで説明した連続的に出現するピークの存在を確認することで、送信側又は受信側のどちら側で亀裂が発生したのかを判断することができる。漏洩ケーブル２０１で亀裂が生じた場合は実施の形態１で説明した方法でその場所を特定できる。
なお、この実施の形態３では、受信側に反射器３０４を取り付けた場合について説明したが、送信側に取り付ければ、送信側について同様な検出が行える。【００７８】
この実施の形態３によれば、送信側又は受信側のどちら側に亀裂が生じたか判別できる。反射器を取り付けられた側の漏洩ケーブルに亀裂が生じた場合、特有の現象が発生するため、第１段階として実施の形態１や実施の形態２で説明した方法で亀裂の有無や場所を検出し、第２段階として、この実施の形態で説明した特有の現象である漏洩ケーブルの終端より遠方に位置するレンジビンに周期的に発生するピークの発生があるか無いかを見極め、ある場合には反射器を取り付けた漏洩ケーブル、そうでない場合には反射器が取り付けられていない漏洩ケーブルに亀裂があることがわかる。
また、反射器が取り付けられた側は漏洩ケーブルだけでなく、同軸ケーブルやコネクタの損傷の位置も検知できる。【００７９】
実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態１を基本とし、図１９に説明する装置を漏洩ケーブル２０１及び漏洩ケーブル３０１双方の終端に取り付ける。図１９は実施の形態５のブロック図である。【００８０】
この図１９で説明する装置は、切替えスイッチ等の「切替え手段」により終端器と反射器とのいずれかに切り替えられるようになっている。切替え手段の制御方法は様々な方法が考えられるが、ここでは漏洩ケーブルに印加された直流電圧でコントロールする仕組みになっている。高周波信号線に、例えば交流−直流分配器であるバイアスＴ等の装置を挿入することで、高周波信号に影響を与えることなく、直流電圧を加えることは従来から可能であり、その電圧レベルをＣＰＵ１５０が制御することは特に問題なく行える。【００８１】
切替え手段の制御は、送信側と受信側とで同様の方法となるので、以下では送信側を例にとって説明する。
ＣＰＵ１５０は、漏洩ケーブル２０１に印加する直流電圧の電圧レベルを制御することで、スイッチ２３１を制御する。コイル２３２は漏洩ケーブル２０１出力から高周波信号に影響を与えることなく直流電圧を取り出すためのコイルである。スイッチ２３１が切り替わる事で、終端器２３３又は反射器２３４のいずれが漏洩ケーブル２０１に接続されるかが切り替えられる。【００８２】
漏洩ケーブル２０１に印加される直流電圧が、所定の値より小さいときは反射器２３４が選択されるようにする。このように構成すれば、漏洩ケーブル２０１の途中に障害が発生して、電圧レベルが下がったときには、自動的に反射器２３４が選択される。ただし、通常はＣＰＵ１５０が電圧制御を行う。【００８３】
コイル２３５は高周波信号に影響を与えることなく直流電圧を加えるためのコイルである。スイッチ２３６は、ＣＰＵ１５０に接続されてＣＰＵ１５０の制御により電圧を制御する。電圧源２３７側にスイッチを向ければ、漏洩ケーブル２０１に直流電圧が供給され、ＧＮＤ２３８側に向ければ漏洩ケーブル２０１に直流電圧が供給されない。したがって、ＣＰＵ１５０はスイッチ２３６を制御することで、終端器２３３と反射器２３４とを切り替えることができる。【００８４】
以上のようにＣＰＵ１５０は漏洩ケーブル２０１及び漏洩ケーブル３０１のそれぞれに対して、終端器と反射器のいずれを接続するかを選択するが、漏洩ケーブル２０１と漏洩ケーブル３０１とでは逆の選択となるように制御する。例えば、漏洩ケーブル２０１に反射器２３４を接続するときは、漏洩ケーブル３０１には終端器３３３を接続するように制御する。そして、実施の形態３で説明した、漏洩ケーブルの長さを越えたレンジビンのピークの連続が存在するか観測する。もし、実施の形態３で説明したような現象が発生していれば、反射器を接続した側の漏洩ケーブルに、異常があることがわかる。【００８５】
実施の形態３では漏洩ケーブル３０１に発生した亀裂についてのみ説明したので、ここでは、図２０を用いて漏洩ケーブル２０１に発生した亀裂の説明を行って、送信側の亀裂情報を検出する動作を説明する。【００８６】
図２０では、簡単のために、この実施の形態で説明した切替え手段を省略しており、漏洩ケーブル２０１に取り付けられた反射器２０４は、切替え手段には接続されていないが、「切替え手段」によって反射器２３４が選択された状態と同じである。また、漏洩ケーブル３０１に取り付けられた終端器３０３についても同様である。
漏洩ケーブル２０１に発生した亀裂２４１により、信号パス２４２及び信号パス２４３が構成される。信号パス２４２は、亀裂２４１で反射した信号が放射されて、漏洩ケーブル３０１で受信されてセンサー１００に戻るものである。信号パス２４３は、亀裂２４１と反射器２０４の間を何度も反射する信号が少しずつ漏洩ケーブル３０１で受信されセンサー１００に戻るものである。【００８７】
これら信号パス２４２や信号パス２４３を通過する信号は、センサー１００では複数のレンジビンのピークとして観測される。レンジビン６８１に生じるピークは亀裂２４１で反射した信号によるものである。レンジビン６８２に生じるピークは、亀裂２４１を通過して反射器２０４で１回反射した信号によるものである。レンジビン６８３に生じるピークは、反射器２０４で反射した信号が亀裂２４１で反射して、反射器２０４で２回目の反射をした信号である。
このように、レンジビンに現れるピークの基本原理は、実施の形態３で説明した漏洩ケーブル３０１に亀裂３２１ができたときのものと同じであり、これを検出して解析することで、漏洩ケーブル２０１の亀裂２４１の位置がわかる。つまり、送信側亀裂情報検出手段を受信側亀裂情報検出手段と同様の動作により実現できる。
同様に、受信側亀裂位置検知手段と同じ原理に基づいて、送信側亀裂位置検知手段を構成できて、送信側亀裂位置情報を出力できる。【００８８】
この実施の形態４では、スイッチ２３６及びスイッチ３３６を切り替えて、漏洩ケーブルの長さＲを越えた位置にレンジビンのピークの連続が存在するか観測する。漏洩ケーブル２０１に対して終端器２３３を選択して、漏洩ケーブル３０１に対して反射器３３４を選択したときに上記のレンジビンのピークの連続が存在した場合には、受信側亀裂情報を出力する。一方漏洩ケーブル２０１に対して反射器２３４を選択して、漏洩ケーブル３０１に対して終端器３３３に選択したときに上記のレンジビンのピークの連続が存在した場合には、送信側亀裂情報を出力する。【００８９】
また、実施の形態３と同様に、漏洩ケーブルの亀裂だけでなく、同軸ケーブルの亀裂や、接続コネクタの亀裂や緩みも検知できる。【００９０】
この実施の形態４によれば、送信側又は受信側のどちらにケーブルの破断や亀裂が発生したか、またその場所はどこかを検出できる。また、同軸ケーブルやコネクタの損傷箇所も検知できる。
なお、「切替え手段」について漏洩ケーブルに印加する直流電圧を用いる例を示したが、この他にも無線を用いた制御など、「切替え手段」の制御には様々な方法が適用できる。【００９１】
実施の形態５．
実施の形態１から実施の形態４では、ＰＮ符号を用いて、各レンジビンの受信信号の振幅と位相を測定したが、距離方向の受信信号が測定できれば、別の方式でも利用できる。例えば、チャープ信号を送信して、受信信号と送信信号をミキシングして得られるビート信号をフーリエ変換して距離方向の受信信号を出力するＦｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ（以下、ＦＭ−ＣＷと記す）方式を用いてもよい。【００９２】
この実施の形態５の構成を図２１に示す。
チャープ信号発生器８０１は、周波数Ｆ１から周波数Ｆ２までの間で連続的に変化するチャープ信号を、同軸ケーブル２０２と乗算機８０２に出力する。同軸ケーブル２０２に入力された信号は、漏洩ケーブル２０１から電波として空間に放射され、放射された電波は漏洩ケーブル３０１で受信される。漏洩ケーブル３０１で受信された受信信号は同軸ケーブル３０２を通って、乗算機８０２に入力される。乗算機８０２の出力の中から、低周波のビート信号がフィルタ８０３で取り出され、さらに、Ａ／Ｄ変換器８０４でデジタル変換されてＣＰＵ８０５に入力される。ＣＰＵ８０５は、チャープ信号発生器８０１が出力するチャープ信号の出力タイミングに同期してビート信号を所定の時間蓄積する。そして、蓄積したビート信号をフーリエ変換して、各周波数の実部と虚部をそれぞれ、Ｉ成分及びＱ成分として抽出する。
なお、ＣＰＵ８０５で、チャープ信号の出力タイミングに同期してビート信号を蓄積しないと、位相がくるってしまいＩ成分及びＱ成分は定まらない。【００９３】
ビート信号をフーリエ変換した出力は、周波数スペクトルであるが、ＦＭ−ＣＷ方式では、この周波数軸が距離方向に相当し、各周波数がレンジビンとして扱える。各レンジビンのＩ成分及びＱ成分としては、フーリエ変換後の実部及び虚部の値がそれぞれ該当する。【００９４】
Ｉ成分及びＱ成分が得られた後は、実施の形態１から４に説明した方法で侵入物とケーブルの損傷を検知できる。【００９５】
この実施の形態５で説明したチャープ信号とは、周波数Ｆ１から周波数Ｆ２の間で連続的に変化する信号であるが、Ｆ１とＦ２との周波数差を広げることで、高分解能化が容易に実現できる。したがって、高分解能化を目的とする実施の形態１で説明したＰＮ符号を用いる方法より、この実施の形態５の方法の方が容易に実現できる。ＰＮ符号を用いる方法で高分解能化を実現しようとすると、ＰＮ符号の符号レートを上げる必要が生じ、デジタル信号処理を高速に実行しなければならないためである。【００９６】
なお、実施の形態１で説明した侵入物検知システム同士の相互干渉を避ける効果は、この実施の形態５のＦＭ−ＣＷ方式でも有効である。複数の侵入物検知システムが互いの電波が届くほどの距離にあって、互いのチャープ信号の出力タイミングが非常に近かった場合、非常に強い干渉が生じる。このときは互いの出力タイミングのずれの時間に相当する距離に、干渉の影響がでる。しかし、その距離は部分的であるため、信号レベル低下の範囲を調べることで誤判定を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】この発明の実施の形態１の装置の構成を示すブロック図
【図２】この発明の実施の形態１の機能の構成を示すブロック図
【図３】この発明の実施の形態１の動作原理を説明する図
【図４】この発明の実施の形態１の不具合判別手段の動作を説明するフローチャート
【図５】この発明の実施の形態１の不具合範囲計測手段の動作を説明するフローチャート
【図６】この発明の実施の形態１の破断検知の動作原理を説明する図
【図７】この発明の破断検知手段の動作を説明するフローチャート
【図８】この発明の実施の形態１の亀裂検出の動作原理を説明する図
【図９】この発明の亀裂検出手段の動作を説明するフローチャート
【図１０】この発明の実施の形態２の機能の構成を示すブロック図
【図１１】この発明の実施の形態２の基本の動作原理を説明する図
【図１２】この発明の実施の形態１の固有値算出手段の動作を説明するフローチャート
【図１３】この発明の実施の形態１の亀裂速報手段の動作を説明するフローチャート
【図１４】この発明の実施の形態１の侵入物速報手段の動作を説明するフローチャート
【図１５】この発明の実施の形態３の装置の構成を示すブロック図
【図１６】この発明の実施の形態３の動作原理を説明する図
【図１７】この発明の実施の形態３の動作原理を説明する図
【図１８】この発明の実施の形態３の動作原理を説明する図
【図１９】この発明の実施の形態４の装置の構成を示すブロック図
【図２０】この発明の実施の形態４の動作原理を説明する図
【図２１】この発明の実施の形態５の機能の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００９８】
１１０    信号発生手段
１２０    信号受信手段
１３０    相関器
１５１    侵入物判別手段
１５２    不具合判別手段
１５３    不具合範囲計測手段
１５４    破断検知手段
１５５    亀裂検出手段
１５６    判定結果表示手段
１５７    亀裂速報手段
１５８    侵入物速報手段
２０１    ケーブル状の電波放射手段である漏洩ケーブル
２０３、２３３、３０３、３３３    終端器
２０４、２３４、３０４、３３４    反射器
３０１    ケーブル状の電波受信手段である漏洩ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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