JP2007232621A - Electromagnetic underground prospecting method and system for the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for stably, highly quickly, and precisely measuring in passively obtaining information of underground structure using electromagnetic waves from infrastructure as a transmission function. <P>SOLUTION: A radio controlled helicopter 1 measures the 3 directional variable magnetic field while flying, utilizing transmission wave SW equivalent to the JJY standard waves used by the japanese wave controlled clock. The JJY standard electric wave is a long wave always publicly transmitted from sending station for time annunciation while performing amplitude modulation for every predetermined time period. By obtaining the 3 directional amplitudes and the relative phases of the variable magnetic field for every interval of amplitude modulation, the specific resistance of the underground structure around the measurement place is calculated based on the measurement. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は電磁的地下探査技術に関するもので、特に、所定の発信局から空中に放射された電波によって生じる１次磁場と当該電波に対する地下構造の応答によって生じる２次磁場との合成に相当する変動磁場を測定することにより地下構造の情報を得る技術に関する。   The present invention relates to an electromagnetic underground exploration technique, and in particular, a variation corresponding to a combination of a primary magnetic field generated by a radio wave radiated from a predetermined transmitting station into the air and a secondary magnetic field generated by a response of the underground structure to the radio wave. The present invention relates to a technique for obtaining information on an underground structure by measuring a magnetic field.

地層構造や地中の鉱脈などの物理探査法として電磁的地下探査方法が知られている。これは、鉱脈などの探査対象物の導電的性質が周囲の地層とは異なることを利用して、地表側から電磁波を送信するとともに地下構造の電磁的応答を測定し、その測定結果から探査対象物の存在場所や分布形態を推定する方法である。   Electromagnetic underground exploration methods are known as geophysical exploration methods such as the stratum structure and underground veins. This utilizes the fact that the conductive properties of exploration objects such as mineral veins are different from the surrounding geological formations, and transmits electromagnetic waves from the ground surface and measures the electromagnetic response of the underground structure, and from the measurement results, This is a method for estimating the location and distribution form of an object.

可搬の送信機と受信機との組合せを用いた電磁的地下探査方法についての先行特許文献としては、たとえば特許文献１や特許文献２がある。   For example, there are Patent Document 1 and Patent Document 2 as prior patent documents on an electromagnetic underground exploration method using a combination of a portable transmitter and a receiver.

一方、電磁波の送信機能をインフラによって代用するという発想から、海上自衛隊および米軍が対潜水艦通信用に全地球的に設置しているＶＬＦ（超長波）通信局から発信されているＶＬＦ電波の搬送波を受動的に利用する方法（ＶＬＦ法）が知られている。ＶＬＦ法は、電場と磁場とを測定するＶＬＦ−ＭＴ法（ＶＬＦ−ＭＴ：Very Low Frequency-Magnetotelluri：地磁気地電流法）と、磁場のみを測定するＶＬＦ−ＥＭ法（Very Low Frequency-Electromagnetic：ＶＬＦ−電磁法）とに分類されるが、後者は地表と非接触で測定が可能という利点がある。   On the other hand, from the idea of substituting the electromagnetic wave transmission function by infrastructure, the VLF radio wave carrier transmitted from the VLF (very long wave) communication stations installed by the JMSDF and the US Army globally for anti-submarine communication A method (VLF method) that passively uses the above is known. The VLF method includes a VLF-MT method (VLF-MT: Very Low Frequency-Magnetotelluri) that measures an electric field and a magnetic field, and a VLF-EM method (Very Low Frequency-Electromagnetic: VLF) that measures only a magnetic field. -Electromagnetic method), but the latter has the advantage that it can be measured without contact with the ground surface.

特開２００４−２９４２９７号公報JP 2004-294297 A 特許第３０４１４１５号公報Japanese Patent No. 3041415

ところで従来のＶＬＦ法では、広域にわたって探査を行うためには測定エリア内に仮想的に設定した測線上を等間隔で移動しつつ測定を繰り返す必要がある。このため、この方法では測定機材とともに長距離にわたって地上を移動せねばならないだけでなく、地形的な制約があったり地上に人工障害物が存在したりすると、測定場所への移動が不可能ないしは困難になる。また移動そのものは可能であっても広域にわたって地上を移動しつつ測定を繰り返すためには多大の時間と労力を要する。   By the way, in the conventional VLF method, in order to search over a wide area, it is necessary to repeat measurement while moving at equal intervals on a survey line virtually set in the measurement area. For this reason, this method not only has to move over the ground for a long distance together with the measurement equipment, but it is impossible or difficult to move to the measurement location if there are topographical restrictions or there are artificial obstacles on the ground. become. Even if movement is possible, it takes a lot of time and labor to repeat measurements while moving on the ground over a wide area.

また、従来のＬＶＦ法では測定精度も不十分になりがちである。すなわち、上記のＶＬＦ通信局は本来の目的が軍事通信であるため、実際の通信中には搬送波が変調される。そして、これによってチューニングオフを生じることがあり、安定した測定ができないことがある。   In addition, the measurement accuracy tends to be insufficient in the conventional LVF method. That is, since the above-mentioned VLF communication station is originally intended for military communication, the carrier wave is modulated during actual communication. As a result, tuning off may occur, and stable measurement may not be possible.

さらに、広域調査の場合には測定点の間隔をあまり狭くすると多大な労力を要するため、測定点の間隔はかなり広くならざるを得ない。すると、それぞれの部分では測線密度の疎な測線データとなり、測定結果の解釈が難しくなる場合が少なくない。   Furthermore, in the case of a wide-area survey, if the interval between measurement points is too narrow, a great deal of labor is required, and thus the interval between measurement points must be considerably wide. Then, in each part, it becomes survey line data with a sparse line density, and it is often difficult to interpret the measurement result.

［発明の目的］
この発明は、従来技術における上記の問題の克服を意図しており、所定の発信局からの電波を用いて受動的に地下構造の情報を得るにあたって、安定的に高速かつ精度よく測定できる技術を提供することを目的とする。 [Object of invention]
The present invention is intended to overcome the above-mentioned problems in the prior art, and in passively obtaining information on the underground structure using radio waves from a predetermined transmission station, a technique capable of stably measuring at high speed and with high accuracy. The purpose is to provide.

上述の目的を達成するため、請求項１の発明では、所定の発信局から空中に放射された電波によって生じる１次磁場と前記電波に対する地下構造の応答によって生じる２次磁場との合成に相当する変動磁場を測定することにより地下構造の情報を得る方法であって、前記電波として、時刻報知のために所定の時間周期ごとに所定の規則で振幅変調を行いつつ発信局から常時に公衆送信される送信波を利用する。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 corresponds to the synthesis of a primary magnetic field generated by a radio wave radiated from a predetermined transmitting station into the air and a secondary magnetic field generated by a response of an underground structure to the radio wave. A method of obtaining information on an underground structure by measuring a fluctuating magnetic field, wherein the radio wave is transmitted from the transmitting station to the public at all times while performing amplitude modulation according to a predetermined rule every predetermined time period for time notification. Use transmitted waves.

そして前記方法が、独立な３方向についての磁場測定手段を保持した飛行体を測定対象エリアの上空を移動させつつ、前記３方向についての変動磁場を前記磁場測定手段によって測定する測定工程と、前記時間周期ごとに生じる前記送信波の振幅変調期間のそれぞれにつき、前記変動磁場の測定の結果から、
1) 前記３方向の変動磁場のそれぞれの振幅の情報と、
2) 前記３方向の変動磁場の相対位相の情報と、
を求める特定工程と、前記振幅の情報と前記相対位相の情報とから、前記３方向の変動磁場を成分とする３次元磁場ベクトルが３次元磁場空間において動く扁平楕円面の特徴情報を、前記振幅変調期間のそれぞれについて求める算出工程とを備え、それぞれの振幅変調期間において前記飛行体が飛行していた各測定場所付近の地下構造についての情報を、各振幅変調期間に対応して得られた扁平楕円面の特徴情報に基づいて得ることを特徴とする。 The method includes a measuring step of measuring a magnetic field measuring in three directions by the magnetic field measuring means while moving the flying object holding the magnetic field measuring means in three independent directions over the measurement target area; For each of the amplitude modulation periods of the transmitted wave that occurs every time period, from the results of the measurement of the varying magnetic field,
1) Information on the amplitude of each of the three-direction fluctuating magnetic fields;
2) Information on the relative phase of the three-direction varying magnetic field;
The characteristic information of the flat ellipsoidal surface in which a three-dimensional magnetic field vector having the three-direction varying magnetic field as a component is obtained from the specific step of obtaining the amplitude information and the relative phase information. A calculation step for each of the modulation periods, and information about the underground structure near each measurement place where the flying object flew in each amplitude modulation period is obtained according to each amplitude modulation period. It is obtained based on the feature information of the ellipsoid.

請求項２の発明は、請求項１の方法において、前記測定工程が、前記送信波を受信して、前記送信波のそれぞれの振幅変調期間の開始タイミングを検出するタイミング検出工程と、それぞれの振幅変調期間の開始タイミングに同期して前記磁場測定手段の測定結果の取り込みを開始させる工程とを備えることと特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the method of the first aspect, the measurement step receives the transmission wave and detects a start timing of each amplitude modulation period of the transmission wave, and each amplitude. And a step of starting capturing of the measurement result of the magnetic field measuring means in synchronization with the start timing of the modulation period.

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の方法において、前記算出工程が、各測定場所での変動磁場測定結果に基づいてそれぞれ実行されることにより、各測定場所ごとに前記扁平楕円面の楕円軸に関する特徴情報が得られることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the method of the first or second aspect, the calculation step is performed based on a measurement result of a varying magnetic field at each measurement location, whereby the flat ellipse is measured at each measurement location. Characteristic information about the elliptical axis of the surface is obtained.

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの方法において、前記磁場測定手段に相対的に固定された姿勢関係で３軸傾斜計が前記飛行体に保持されており、前記３軸傾斜計の検出結果に基づいて、前記磁場測定手段に相対的に固定された局所座標系と地上に固定された絶対座標系との姿勢関係を補正する工程を、前記算出工程に付随して実行することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the method according to any one of the first to third aspects, a three-axis inclinometer is held on the flying body in a posture relationship relatively fixed to the magnetic field measuring means, A step of correcting the posture relationship between the local coordinate system fixed relative to the magnetic field measuring means and the absolute coordinate system fixed on the ground based on the detection result of the three-axis inclinometer is attached to the calculation step. It is characterized by executing.

請求項５の発明は、所定の発信局から空中に放射された電波によって生じる１次磁場と前記電波に対する地下構造の応答によって生じる２次磁場との合成に相当する変動磁場を測定することにより地下構造の情報を得る電磁的地下探査システムであって、前記電波として、時刻報知のために所定の時間周期ごとに所定の規則で振幅変調を行いつつ発信局から常時に公衆送信される送信波を利用するものである。   According to a fifth aspect of the present invention, an underground magnetic field is measured by measuring a variable magnetic field corresponding to a combination of a primary magnetic field generated by a radio wave radiated from a predetermined transmitting station into the air and a secondary magnetic field generated by a response of the underground structure to the radio wave. An electromagnetic underground exploration system for obtaining structural information, wherein the radio wave is a transmission wave that is transmitted from the transmitting station to the public at all times while performing amplitude modulation according to a predetermined rule every predetermined time period for time notification. It is what you use.

そして、前記システムが、独立な３方向についての変動磁場を空中において測定する磁場測定手段と、前記磁場測定測定手段の出力から、前記振幅変調期間における波形を抽出する抽出手段と、前記波形に基づいて
1) 前記３方向の変動磁場のそれぞれの振幅の情報と、
2) 前記３方向の変動磁場の相対位相の情報と、
を求める振幅位相特定手段と、前記振幅の情報と前記相対位相の情報とから、前記３方向の変動磁場を成分とする３次元磁場ベクトルが３次元磁場空間において動く扁平楕円面の特徴情報を、前記振幅変調期間のそれぞれについて求める算出手段とを備え、それぞれの振幅変調期間において前記飛行体が飛行していた各測定場所付近の地下構造についての情報を、各振幅変調期間に対応して得られた扁平楕円面の特徴情報に基づいて得ることを特徴とする。 Then, the system is based on the magnetic field measuring means for measuring the variable magnetic field in three independent directions in the air, the extracting means for extracting the waveform in the amplitude modulation period from the output of the magnetic field measuring and measuring means, and the waveform. The
1) Information on the amplitude of each of the three-direction fluctuating magnetic fields;
2) Information on the relative phase of the three-direction varying magnetic field;
From the amplitude phase specifying means for obtaining the characteristic information of the flat ellipsoidal surface in which the three-dimensional magnetic field vector having the three-direction variable magnetic field as a component moves from the amplitude information and the relative phase information. Calculation means for obtaining each of the amplitude modulation periods, and information on the underground structure near each measurement location where the flying object flew in each amplitude modulation period can be obtained corresponding to each amplitude modulation period. It is obtained based on the feature information of the flat ellipsoid.

請求項６の発明は、請求項５記載のシステムにおいて、前記送信波を受信して、前記時間周期ごとに生じる前記送信波の振幅変調期間を検知する検知手段をさらに備え、前記抽出手段は、前記検知手段によって検知された振幅変調期間から前記波形を抽出することを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the system according to claim 5, further comprising detection means for receiving the transmission wave and detecting an amplitude modulation period of the transmission wave that occurs every time period, and the extraction means includes: The waveform is extracted from an amplitude modulation period detected by the detecting means.

請求項７の発明は、請求項５または請求項６のシステムにおいて、前記算出手段が、各測定場所での変動磁場測定結果に基づいて、各測定場所ごとに前記扁平楕円面の楕円軸に関する特徴情報を得ることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the system according to the fifth or sixth aspect, the calculating means relates to the elliptical axis of the flat elliptical surface for each measurement location based on the measurement result of the varying magnetic field at each measurement location. It is characterized by obtaining information.

請求項８の発明は、請求項５ないし請求項７のいずれかのシステムにおいて、前記磁場測定手段に相対的に固定された姿勢関係で３軸傾斜計が前記飛行体に保持されており、前記３軸傾斜計の検出結果に基づいて、前記磁場測定手段に相対的に固定された局所座標系と地上に固定された絶対座標系との姿勢関係を補正する補正手段をさらに備えることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the system according to any one of the fifth to seventh aspects, a three-axis inclinometer is held on the flying body in a posture relationship relatively fixed to the magnetic field measuring means, And a correction means for correcting the posture relationship between the local coordinate system fixed relative to the magnetic field measurement means and the absolute coordinate system fixed on the ground based on the detection result of the triaxial inclinometer. To do.

請求項１〜請求項８の発明によれば、時刻報知のために所定の時間周期ごとに所定の規則で振幅変調を行いつつ発信局から常時に公衆送信される送信波のうちで、周期的な振幅変調期間の部分を利用し、その期間の発信電波によって生じる変動磁場を３方向につき測定し、その測定結果に基づいて測定場所付近の地下構造の情報を得るため、チューニングオフを生じることもなく、安定的で精度よく測定を行うことが可能となる。   According to the first to eighth aspects of the present invention, among the transmission waves constantly transmitted from the source station to the public while performing amplitude modulation according to a predetermined rule every predetermined time period for time notification, A variable amplitude modulation period is used to measure the variable magnetic field generated by the transmitted radio waves in that period in three directions, and to obtain information on the underground structure near the measurement location based on the measurement results, tuning off may occur. Therefore, stable and accurate measurement can be performed.

また、空中を飛行しつつこのような３方向の磁場測定を行うことにより、地形上の制約や地上の人工障害物の影響を受けることなく高速に測定を進めることが可能となる。   Further, by performing such three-direction magnetic field measurement while flying in the air, it becomes possible to proceed with the measurement at high speed without being affected by topographical constraints or artificial obstacles on the ground.

特に請求項２および請求項６の発明では、時刻報知のための前記送信波を受信し、その送信波のそれぞれの振幅変調期間の開始タイミングを検出するとともに、その開始タイミングに同期して磁場測定手段の測定結果の取り込みを開始させるため、特に安定かつ高精度な測定が可能となる。   In particular, in the second and sixth aspects of the invention, the transmission wave for time notification is received, the start timing of each amplitude modulation period of the transmission wave is detected, and the magnetic field measurement is synchronized with the start timing. Since the acquisition of the measurement result of the means is started, particularly stable and highly accurate measurement is possible.

さらに特に請求項４および請求項８の発明では、磁場測定手段に相対的に固定された姿勢関係で３軸傾斜計を用いて座標系の姿勢関係を補正することにより、飛行体の姿勢の変動の影響を補償して特に高精度な測定が可能となる。   More particularly, in the inventions of claims 4 and 8, the attitude of the flying object is changed by correcting the attitude relation of the coordinate system using a triaxial inclinometer with the attitude relation fixed relative to the magnetic field measuring means. In particular, it is possible to perform highly accurate measurement by compensating for the influence of the above.

＜●１．システムの概要＞
図１は、この発明の実施形態である電磁的地下探査方法を実現するシステム１００の全体構成を示す模式図である。このシステム１００では、固定された発信局２００から公衆送信される送信波ＳＷを利用する。この送信波ＳＷは、時刻報知のために所定の時間周期ごとに所定の規則で振幅変調されて常時に公衆送信される電波であり、この実施形態で利用する送信波ＳＷは、我が国の電波時計に使用されているＪＪＹ標準電波である。 <● 1. System overview>
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a system 100 that realizes an electromagnetic underground exploration method according to an embodiment of the present invention. This system 100 uses a transmission wave SW transmitted from the fixed transmission station 200 to the public. This transmission wave SW is a radio wave that is amplitude-modulated according to a predetermined rule for a predetermined time period and is transmitted to the public at all times. The transmission wave SW used in this embodiment is a radio wave clock of Japan. This is the JJY standard radio wave used in

ＪＪＹ標準電波は、独立行政法人情報通信研究機構日本標準時グループ（東京都小金井市）の原子時計と同期して大鷹鳥谷山（福島県）および羽金山（佐賀県）の両発信局から日本標準時を公衆に報知するために常時に送信される40kHzおよび60kHzの電波（長波）であり、受信範囲は日本全国をカバーしている。上記の電波名称における「ＪＪＹ」は、これらの発信局のコールサインである。これと同様な標準時間の電波報知システムはいずれの国・地域においても設置可能であり、我が国以外でもそれぞれの標準電波が運用されている。   JJY standard time signals are transmitted from both Otaka Toriyayama (Fukushima Prefecture) and Haganeyama (Saga Prefecture) transmitting stations in sync with the atomic clock of the Japan Standard Time Group (Koganei City, Tokyo). 40kHz and 60kHz radio waves (long waves) transmitted at all times to notify the public, and the reception range covers the whole of Japan. “JJY” in the above radio wave name is a call sign of these transmitting stations. The same standard time radio wave notification system can be installed in any country / region, and each standard radio wave is operated outside of Japan.

なお、この明細書においては、地上の固定施設としての無線発信所を特に「発信局」と呼ぶことによって、可搬の送信機と区別する。   In this specification, a radio transmitting station as a fixed facility on the ground is particularly called a “transmitting station” to distinguish it from a portable transmitter.

一方、飛行体としての無線制御の無人ヘリコプター（以下「ラジコンへリ」）１には後述する測定部２が吊り下げられないしは搭載されており、ラジコンへリ１は、地上のラジオコントローラ１ａによる遠隔操作によって、地下構造の探査対象となる測定エリアＡＲの上空を飛行することができる。一般にラジコンヘリのコントロール電波はメガヘルツ（MHz）帯であり、ＪＪＹ電波は長波帯であるため、ラジコンヘリ１のコントロール電波が地下構造の測定に悪影響を及ぼすことはない。また、この実施形態のシステム１００では、ラジオコントローラ１ａを操作するオペレータ１Ｐは必要であるが、ラジコンヘリ１そのものについての搭乗員は不要である。   On the other hand, a radio controlled unmanned helicopter (hereinafter referred to as “radio control helix”) 1 as a flying object is suspended or mounted with a measurement unit 2 described later. The radio control helix 1 is remotely controlled by a ground radio controller 1a. By the operation, it is possible to fly over the measurement area AR that is an exploration target of the underground structure. In general, the control radio wave of the radio control helicopter is in the megahertz (MHz) band, and the JJY radio wave is in the long wave band. Therefore, the control radio wave of the radio control helicopter 1 does not adversely affect the measurement of the underground structure. Further, in the system 100 of this embodiment, an operator 1P that operates the radio controller 1a is necessary, but a crew member about the radio control helicopter 1 itself is not necessary.

地上側にはまた、測定部２によって測定した結果を解析する解析部３が準備される。この実施形態では解析部３は可搬とされて測定エリアＡＲの近傍に設置されているが、測定エリアＡＲとは異なる場所に固定的に設けられた解析センターに解析部３が置かれていてもよい。また、飛行体そのものに空間的余裕がある場合は、飛行体の内部に解析部３を搭載していてもかまわない。   On the ground side, an analysis unit 3 for analyzing the results measured by the measurement unit 2 is also prepared. In this embodiment, the analysis unit 3 is portable and installed in the vicinity of the measurement area AR. However, the analysis unit 3 is placed in an analysis center that is fixedly provided at a location different from the measurement area AR. Also good. Further, when the flying object itself has a space, the analysis unit 3 may be mounted inside the flying object.

発信局２００から空中に放射された送信波ＳＷは、その直接波として空中に１次磁場を生じさせるほか、この送信波ＳＷに対する地下構造の応答によって空中に２次磁場が生じる。そしてこれらの合成に相当する変動磁場を測定部２によって測定する。解析部２を用いた解析によって地下構造の情報を得ることができる。   The transmission wave SW radiated from the transmitting station 200 into the air generates a primary magnetic field in the air as its direct wave, and a secondary magnetic field is generated in the air by the response of the underground structure to the transmission wave SW. Then, the measuring unit 2 measures a varying magnetic field corresponding to these synthesis. Information on the underground structure can be obtained by analysis using the analysis unit 2.

測定部２は、後述するように独立した３方法についての変動磁場を空中で測定可能とされており、ここで得られた測定結果はデジタルデータの形で解析部３へ受け渡される。このようなデータの授受は、測定部２で得られた測定結果を記憶メディアに記憶させておいて、全ての測定が完了した後、あるいは測定エリアＡＲのある程度の部分の測定が完了した都度にラジコンヘリ１を着陸させ、その記憶メディアをオフラインで解析部３に与えることによって行ってもよい。また、ラジコンヘリ１の測定部２と地上の解析部３とを無線データ通信によってオンラインで結び、それによってデータ伝送を行ってもよい。デジタルデータ伝送に使用される電波も一般に高い周波数を持つから、このようなオンライン構成としても、地下構造の測定に悪影響を及ぼすことはない。   As will be described later, the measurement unit 2 can measure the varying magnetic fields for the three independent methods in the air, and the measurement results obtained here are transferred to the analysis unit 3 in the form of digital data. Such data exchange is performed by storing the measurement results obtained by the measurement unit 2 in a storage medium and completing all measurements or whenever measurement of a certain portion of the measurement area AR is completed. This may be performed by landing the radio control helicopter 1 and supplying the storage medium to the analysis unit 3 offline. Further, the measurement unit 2 of the radio controlled helicopter 1 and the analysis unit 3 on the ground may be connected online by wireless data communication, thereby performing data transmission. Since radio waves used for digital data transmission generally have a high frequency, such an online configuration does not adversely affect the measurement of underground structures.

そして、ラジコンヘリ１は、測定エリアＡＲに想定された測線ＰＬに沿って交互飛行しながら測定エリアＡＲを走査し、測線ＰＬ上の多数の離散的な測定場所Ｐ_i（i＝1,2,3,…）上で測定を実行する。測線ＰＬはラジコンヘリ１が飛行すべき軌跡としておおまかに想定されたものであり、それぞれの測定場所Ｐiの位置も、そのような飛行を行いつつ一連の測定を行った結果として特定される地点である。 Then, the radio controlled helicopter 1 scans the measurement area AR while alternately flying along the measurement line PL assumed in the measurement area AR, and a large number of discrete measurement locations P _i (i = 1, 2, 1) on the measurement line PL. 3, ...) Perform the above measurement. The survey line PL is roughly assumed as a trajectory that the radio controlled helicopter 1 should fly, and the position of each measurement location Pi is also a point specified as a result of performing a series of measurements while performing such a flight. is there.

＜●２．標準電波の構成＞
図２は、ＪＪＹ標準電波のタイムコード図である。ＪＪＹ標準電波においては、40kHzまたは60kHzの搬送波が常時発信されており、１秒（１sec）おきにこの搬送波の振幅変調が開始されて振幅変調パルスとなる。ただし、ここで言う「パルス」は振幅の変調に用いられる波形がパルスであるという意味であり、ＪＪＹ標準電波の搬送波の周波数はこれらの振幅変調期間であるか否かにかかわらず、40kHzまたは60kHに固定されている。この事情が図２中の部分ＣＡに模式的に描かれている。 <● 2. Standard radio wave configuration>
FIG. 2 is a time code diagram of the JJY standard radio wave. In the JJY standard radio wave, a carrier wave of 40 kHz or 60 kHz is constantly transmitted, and amplitude modulation of this carrier wave is started every 1 second (1 sec) to become an amplitude modulation pulse. However, “pulse” here means that the waveform used for amplitude modulation is a pulse, and the frequency of the carrier wave of the JJY standard radio wave is 40 kHz or 60 kHz regardless of whether or not these amplitude modulation periods. It is fixed to. This situation is schematically depicted in a portion CA in FIG.

１回の振幅変調が持続している時間幅（単位変調期間）は、0.2sec、0.5sec、0.8secの３種類があり、これらのうち0.5sec、0.8secの単位変調期間を1secごとに所定の規則で組み合わせて配置することにより、１日のうちのどの時刻を指示しているかがコード化されている。残りの１種類である0.2secの単位変調期間は上記２種類の単位変調期間の組合せコードを区切るマーカとして機能する。   There are three types of time width (unit modulation period) in which one amplitude modulation lasts: 0.2 sec, 0.5 sec, and 0.8 sec. Of these, 0.5 sec and 0.8 sec unit modulation periods are predetermined every 1 sec. By combining them according to the above rules, it is coded which time of the day is indicated. The remaining one type of 0.2 sec unit modulation period functions as a marker for separating the combination codes of the two types of unit modulation periods.

送信波としてのＪＪＹ標準電波においては、各単位変調期間の組合せや順序は所定の時刻表示コード化規則に従って変化するが、「１secおきに搬送波の振幅変調期間が開始される」という周期性は、どの時間帯でも正確に保たれている。したがって、１secおきの各振幅変調パルス内で、40kHzまたは60kHzの振幅変調信号を用いた短時間の電磁法を実施することが可能である。   In the JJY standard radio wave as a transmission wave, the combination and order of the unit modulation periods change according to a predetermined time display coding rule, but the periodicity that “the amplitude modulation period of the carrier wave starts every 1 second” is It is kept accurate at all times. Therefore, it is possible to carry out a short-time electromagnetic method using an amplitude modulation signal of 40 kHz or 60 kHz within each amplitude modulation pulse every 1 sec.

このようなことから、この発明の実施形態ではラジコンヘリ１で飛行を行いつつＪＪＹ標準電波の振幅変調期間の開始に同期して１secおきに３方向の磁場測定を行い、それぞれの測定場所での地下構造の比抵抗を特定するように構成される。   For this reason, in the embodiment of the present invention, the magnetic field measurement in three directions is performed every 1 second in synchronization with the start of the amplitude modulation period of the JJY standard radio wave while flying with the radio controlled helicopter 1. Configured to identify the resistivity of the underground structure.

以下ではまずその原理について説明し、具体的なシステム構成および動作についてはは後述する。   In the following, the principle will be described first, and the specific system configuration and operation will be described later.

＜●３．測定および解析原理＞
一般に、時刻ｔで測定された周波数ｆの磁場のｘ,ｙ,ｚの各成分Ｈ_x(ｔ)，Ｈ_y(ｔ)，Ｈ_z(ｔ) は、式１のように書ける。ただし、ｘ,ｙ,ｚは３次元直交座標であり、φ_kはk成分（k＝ｘ,ｙ,ｚ）についての初期位相である。ここでは水平面をｘｙ面、鉛直軸をｚ軸としている。 <● 3. Principle of measurement and analysis>
In general, the components H _x (t), H _y (t), and H _z (t) of x, y, and z of the magnetic field of frequency f measured at time t can be written as Equation 1. However, x, y, z is a three-dimensional orthogonal coordinate, and φ _k is an initial phase for a k component (k = x, y, z). Here, the horizontal plane is the xy plane and the vertical axis is the z-axis.

また、角周波数ω＝２πｆを定義し、さらに式２の瞬時位相θを定義すれば、式１は
式３のように書き換えることができる。 Further, if the angular frequency ω = 2πf is defined and the instantaneous phase θ of Expression 2 is further defined, Expression 1 can be rewritten as Expression 3.

これらＨ_k(θ)を３成分とする式４の３次元磁場ベクトルＨ(θ)^#の終点は、時刻ｔの進行に伴って、３次元磁場空間中の扁平楕円面Ｅp（図３）の周Ｅc上を動く。 The end point of the three-dimensional magnetic field vector H (θ) ^# of Equation 4 having these three components of H _k (θ) is the flat elliptical surface Ep (FIG. 3) in the three-dimensional magnetic field space as time t progresses. Move on Zhou Ec.

ただし、記号「Ｔ」は行と列の転置を表す。また、この明細書において右肩に記号「＃」が付いた量はベクトルを、右肩に記号「＃＃」が付いた量はマトリクスをそれぞれ示すものとする。   However, the symbol “T” represents transposition of rows and columns. In this specification, a quantity with a symbol “#” on the right shoulder indicates a vector, and a quantity with a symbol “##” on the right shoulder indicates a matrix.

扁平楕円面Ｅpは、３次元磁場空間中で定義される扁平楕円体を、座標原点（扁平楕円体の中心）Ｏを通る面で切断したときの断面に相当する。便宜上、以下では周Ｅcを「扁平楕円周」とも呼ぶ。   The flat ellipsoidal surface Ep corresponds to a cross section when a flat ellipsoid defined in the three-dimensional magnetic field space is cut by a plane passing through the coordinate origin (center of the flat ellipsoid) O. For convenience, the circumference Ec is also referred to as a “flat elliptical circumference” below.

３次元磁場ベクトルＨ(θ)^#は、
(1) 発信局２００から送信された送信波ＳＷ（ＪＪＹ標準電波）を空中で直接に受信することによって生じる１次磁場と、
(2) 送信波ＳＷに応答して地下構造中に生じた渦電流などによって空中に生じる２次磁場と、
の合成に相当する変動磁場である。 The three-dimensional magnetic field vector H (θ) ^# is
(1) a primary magnetic field generated by directly receiving a transmission wave SW (JJY standard radio wave) transmitted from the transmission station 200 in the air;
(2) a secondary magnetic field generated in the air by an eddy current generated in the underground structure in response to the transmission wave SW;
It is a fluctuating magnetic field corresponding to the synthesis of

すなわち、測定場所（たとえば測定場所Ｐi）の上空において磁場を測定すると、送信波ＳＷに関して同相成分と離相成分（９０度ずれた成分）との合成磁場が測定される。そして、測定場所付近の地下構造に導電性物質が多く存在したり、構造的な特異部分が多く存在するほど離相成分が増大し、扁平楕円面Ｅpの長軸Ａ_maxに対する短軸Ａ_minの相対的長さが増大するとともに、これらの軸が座標軸から傾いてくる。このため、扁平楕円面Ｅpの長軸Ａ_maxおよび短軸Ａ_minの長さや傾きを知ることによって地下構造の情報を得ることができる。 That is, when the magnetic field is measured above the measurement location (for example, measurement location Pi), the combined magnetic field of the in-phase component and the phase-separated component (component shifted by 90 degrees) is measured with respect to the transmission wave SW. The more the conductive material is present in the underground structure near the measurement site or the more the structural peculiar part is present, the larger the phase separation component is, and the minor axis A _min with respect to the major axis A _max of the flat elliptical surface Ep is increased. As the relative length increases, these axes tilt from the coordinate axes. For this reason, information on the underground structure can be obtained by knowing the length and inclination of the major axis A _max and the minor axis A _min of the flat elliptical surface Ep.

そのような情報の典型的なものは地下構造の比抵抗である。扁平楕円面Ｅpの楕円率ｅ（長軸Ａ_maxと短軸Ａ_minとの長さの比）と傾き角（伏角）αとの比の値（ｅ／α）が、その付近の地下構造の誘導定数ないしは比抵抗と相関しているという事実が電磁的地下探査の分野で公知であり、この関係から地下構造の比抵抗を知ることができる。 A typical example of such information is the resistivity of underground structures. The value (e / α) of the ratio (e / α) of the ellipticity e (the ratio of the length between the major axis A _max and the minor axis A _min ) and the inclination angle (the depression angle) α of the flat elliptical surface Ep is The fact that it is correlated with the induction constant or resistivity is known in the field of electromagnetic underground exploration, and the resistivity of the underground structure can be known from this relationship.

ところで、扁平楕円周Ｅcは磁場の３成分の初期位相φ_kのすべてに個別に依存するのではなく、式５ａ〜式５ｃに示すような、それらの２成分ごとの位相差φ_xy，φ_yz，φ_zxにのみ依存する。これは、磁場の各成分の位相差が回転磁場の軌跡を決定するという事実に対応する。ただし、式６の関係があるから、これら３つの位相差φ_xy，φ_yz，φ_zxのうち独立な成分は２つである。 By the way, the flat elliptical circumference Ec does not depend on all of the initial phases φ _k of the three components of the magnetic field individually, but the phase differences φ _xy , φ _{yz of} these two components as shown in the equations 5a to 5c. , Φ _zx only. This corresponds to the fact that the phase difference of each component of the magnetic field determines the locus of the rotating magnetic field. However, because of the relationship of Equation 6, there are two independent components of these three phase differences φ _xy , φ _yz , and φ _zx .

したがって、扁平楕円面Ｅpの長軸Ａ_maxおよび短軸Ａ_minの長さおよび方向を求めるにあたっては、独立な２つの位相差としてたとえば式７ｂ，式７ｃのΔφ_y，Δφ_zを使用し、残りの１つである式７ａのΔφ_xはゼロと置くことができる（これはｘ成分の初期位相を基準にして考えていることに相当する）。 Therefore, in obtaining the length and direction of the major axis A _max and the minor axis A _min of the flat elliptical surface Ep, for example, Δφ _y and Δφ _{z in} the equations 7b and 7c are used as the independent two phase differences, and the rest Δφ _{x in} equation 7a, which is one of the above, can be set to zero (this corresponds to the fact that the initial phase of the x component is considered as a reference).

これらの量を用いると、式３は、位相差Δφ_x，Δφ_y，Δφ_zを用いて式８のように統一的に表現される。 When these quantities are used, Equation 3 is uniformly expressed as Equation 8 using the phase differences Δφ _x , Δφ _y , and Δφ _z .

そして式８で各成分が規定される磁場ベクトルＨ(θ)^#の大きさＨ_n（θ）は、式９のようになる。ただし、量Ａ，Ｂ，Ｃは式９ａ〜式９ｃで定義され、これらの式および以後の式での記号Σは「 k＝ｘ,ｙ,ｚ 」の和を示す。 The magnitude H _n (θ) of the magnetic field vector H (θ) ^# in which each component is defined by Expression 8 is expressed by Expression 9. However, the quantities A, B, and C are defined by Equations 9a to 9c, and the symbol Σ in these equations and the following equations represents the sum of “k = x, y, z”.

この量Ｈ_n（θ）²の最大値は扁平楕円面Ｅpの長軸Ａ_maxの長さＲ_maxの２乗に相当し、量Ｈ_n（θ）²の最小値は短軸Ａ_minの長さＲ_minの２乗に相当する（図３参照）。 The maximum value of this quantity H _n (θ) ² is equivalent to the square of the length R _max of the long axis A _max of the flat ellipsoid Ep, the minimum value of the amount H _n (θ) ² is the minor axis A _min long This corresponds to the square of R _min (see FIG. 3).

この最大最小問題は解析的に求めることが可能であって、式１０ａ〜式１０ｃが得られる。   This maximum and minimum problem can be obtained analytically, and equations 10a to 10c are obtained.

また、磁場ベクトルが長軸Ａ_maxに一致するとき、すなわち式１１が成立するときのθをθ_maxと書き、磁場ベクトルが短軸Ａ_minに一致するとき、すなわち式１２が成立するときのθをθ_minと書けは、これらは式１３ａ〜式１３ｄのように与えられる。 Further, θ when the magnetic field vector coincides with the long axis A _max , that is, when Expression 11 is satisfied is written as θ _max, and θ when the magnetic field vector coincides with the short axis A _min , that is, when Expression 12 is satisfied. Can be written as θ _min , these are given by Equations 13a to 13d.

そして、長軸Ａ_maxの方向余弦ｕ_max(k) および短軸Ａ_minの方向余弦ｕ_min(k) は、k＝ｘ,ｙ,ｚにつき、式１４ａおよび式１４ｂのように得られる。 The major axis A _max direction cosine u _max (k) and a minor axis A direction cosines of _min u _min (k) is, k = x, y, per z, obtained by the equation 14a and Formula 14b.

以上をまとめると、適当な時間幅にわたって磁場の３方向成分Ｈ_k(ｔ)の値を測定することにより、これらの３成分のそれぞれの振幅ｈ_kと、２軸間の位相差Δφ_x ，Δφ_y ，Δφ_z （実質的にはそのうちの独立な２つ）とを求めれば、式９ａ〜式９ｃから式１４ａ〜式１４ｂまでの関係によって、扁平楕円面Ｅpの長軸Ａ_maxおよび短軸Ａ_minの長さおよび方向を特定することができるということになる。 To summarize the above, by measuring the value of the three-direction component H _k (t) of the magnetic field over an appropriate time width, the amplitude h _k of each of these three components and the phase differences Δφ _x , Δφ between the two axes. _{If y} and Δφ _z (substantially two of them) are obtained, the major axis A _max and the minor axis A of the elliptical elliptical surface Ep are determined according to the relationship from the equations 9a to 9c to the equations 14a to 14b. _This means that the length and direction of _min can be specified.

そして、扁平楕円面Ｅpの楕円率ｅは式１５ａの関係から定まり、傾き角αは方向余弦ｕ_max(k),ｕ_min(k)の値から特定できる（その詳細については後述する）。 The ellipticity e of the flat elliptical surface Ep is determined from the relationship of the expression 15a, and the inclination angle α can be specified from the values of the direction cosines u _max (k) and u _min (k) (details will be described later).

その結果、探査対象物の電気的比抵抗ρは、実験的あるいは経験的にあらかじめ特定されている既知関数ｆを用いて式１５ｂから求めるか、あるいは２変数ｅ，αをρに変換するためにあらかじめ作成しておいた数値テーブルから特定することができる。   As a result, the electrical resistivity ρ of the object to be searched is obtained from the expression 15b using a known function f specified experimentally or empirically in advance, or in order to convert the two variables e and α into ρ. It can be specified from a numerical table created in advance.

なお、以上のプロセス中で位相差Δφ_y、Δφ_zを求めるには、式１７ａ，式１７ｂの関係により、Ｈ_k(θ)の時間変動成分のうちのcos 成分ａ_k とsin 成分ｂ_k とを求め、これらの変形である式１８ａ，式１８ｂと、三角関数の加法定理に相当する式１８ｃを用いればよい。 In order to obtain the phase differences Δφ _y and Δφ _z in the above process, the cos component a _k and the sin component b _k of the time-varying components of H _k (θ) are _{obtained from} the relationship of the equations 17a and 17b. And these expressions, Expressions 18a and 18b, and Expression 18c corresponding to the addition theorem of trigonometric functions may be used.

ところで、上記の原理は、直交座標系（x,y,z）が大地（および地下構造）に対して固定された方向関係にあるという前提でのものであるが、ラジコンヘリ１は飛行中にその姿勢が変動することが多いから、その影響を考慮した補正を行うことが好ましい。   By the way, the above principle is based on the premise that the Cartesian coordinate system (x, y, z) is in a fixed directional relationship with the ground (and the underground structure). Since the posture often fluctuates, it is preferable to perform correction in consideration of the influence.

そこでまず、ラジコンヘリ１の測定部２に固定された座標系を局所座標系Ｓ(x,y,z)と呼び、大地に固定された座標系を絶対座標系Ｓ₀(Ｘ，Ｙ，Ｚ)と呼んで、これらを相互に区別することにする。 First, the coordinate system fixed to the measurement unit 2 of the radio control helicopter 1 is called a local coordinate system S (x, y, z), and the coordinate system fixed to the ground is an absolute coordinate system S ₀ (X, Y, Z). ) And distinguish them from each other.

後述するようにこの実施形態のシステムでは、測定部２に固定された直交３軸コイルを備えており、それによって局所座標系Ｓ(x,y,z)と絶対座標系Ｓ₀(Ｘ，Ｙ，Ｚ)との角度関係を検出することができるようになっている。 As will be described later, the system of this embodiment includes an orthogonal three-axis coil fixed to the measurement unit 2, whereby a local coordinate system S (x, y, z) and an absolute coordinate system S ₀ (X, Y , Z) can be detected.

このような座標関係を用いて局所座標系Ｓ(x,y,z)から絶対座標系Ｓ₀(Ｘ，Ｙ，Ｚ)へのデータ変換を行う処理は、以下のように行うことができる。 The process of performing data conversion from the local coordinate system S (x, y, z) to the absolute coordinate system S ₀ (X, Y, Z) using such a coordinate relationship can be performed as follows.

まず、局所座標系Ｓ(x,y,z)における長軸Ａ_max方向の方向余弦ベクトルＵ_max(S)^#と、短軸Ａ_min方向の方向余弦ベクトルＵ_min(S)^#とを、式１４ａおよび式１４ｂの各成分を用いて式１９ａ，式１９ｂのように定義する。すると、３軸傾斜計の出力から得られる３行３列の座標変換マトリクスをＭ^##としたとき、絶対座標系での長軸Ａ_max方向および短軸Ａ_min方向のそれぞれの方向余弦ベクトルＵ_max(0)^#、Ｕ_min(0)^#は、それぞれ式２０ａ、式２０ｂのように定まることになり、この姿勢補正によって、扁平楕円面Ｅpの長軸Ａ_maxの方向および短軸Ａ_minの方向が、絶対座標系Ｓ₀(Ｘ，Ｙ，Ｚ）で特定されることになる。 First, the local coordinate system S (x, y, z) and direction cosine vector U _max (S) ^# of major axis A _max direction of, the short axis A _min direction of direction cosine vector U _min (S) ^#, wherein Using the components of 14a and 14b, definitions are made as in equations 19a and 19b. Then, when a 3-by-3 coordinate conversion matrix obtained from the output of the 3-axis inclinometer is M ^## , the respective direction cosine vectors U in the major axis A _max direction and the minor axis A _min direction in the absolute coordinate system. _max (0) ^# and U _min (0) ^# are determined as shown in Expression 20a and Expression 20b, respectively. By this posture correction, the direction of the major axis A _max and the minor axis A _min of the flat ellipsoid Ep The direction is specified by the absolute coordinate system S ₀ (X, Y, Z).

絶対座標系Ｓ₀(Ｘ，Ｙ，Ｚ)において、方向余弦ベクトルＵ_max(0)^#，Ｕ_min(0)^#から傾き角αを特定するには、たとえば以下のようにすることができる。 In the absolute coordinate system S ₀ (X, Y, Z), the inclination angle α can be specified from the direction cosine vectors U _max (0) ^# , U _min (0) ^# , for example, as follows.

まず、図４に示すように、扁平楕円面ＥpとＸＹ平面（水平面に相当）との交線上に単位ベクトルＷ^#を定義する（以下これを「水平基準ベクトル」と呼ぶ）。方向余弦ベクトルＵ_max(0)^#，Ｕ_min(0)^#は、扁平楕円面Ｅpが属する２次元傾斜平面上で互いに直交する基底ベクトルとなっているから、水平基準ベクトルＷ^#は、定数係数ｒ_max ，ｒ_minとこれらの方向余弦ベクトルＵ_max(0)^#，Ｕ_min(0)^#を用いて式21-1，式21-2のように表現できる。 First, as shown in FIG. 4, a unit vector W ^# is defined on the intersection line between the flat elliptical surface Ep and the XY plane (corresponding to a horizontal plane) (hereinafter referred to as “horizontal reference vector”). Since the direction cosine vectors U _max (0) ^# and U _min (0) ^# are basis vectors orthogonal to each other on the two-dimensional inclined plane to which the flat elliptical surface Ep belongs, the horizontal reference vector W ^# is a constant coefficient. Using r _max and r _min and their direction cosine vectors U _max (0) ^# and U _min (0) ^# , they can be expressed as shown in equations 21-1 and 21-2.

方向余弦ベクトルＵ_max(0)^#，Ｕ_min(0)^#を式21-3，式21-4のように成分表示し、絶対座標系Ｓ₀(Ｘ，Ｙ，Ｚ)におけるＺ方向の単位ベクトルＺ^#を式21-5のように成分表示すると、水平基準ベクトルＷ^#がＸＹ平面上にあることから、式21-6が成立する（式21-6中の記号「・」はベクトルの内積）。 The direction cosine vectors U _max (0) ^# , U _min (0) ^# are displayed as components as shown in Equation 21-3 and Equation 21-4, and the unit in the Z direction in the absolute coordinate system S ₀ (X, Y, Z) When the vector Z ^# is displayed as a component as shown in Equation 21-5, since the horizontal reference vector W ^# is on the XY plane, Equation 21-6 is established (the symbol “•” in Equation 21-6 represents the vector inner product).

式21-1および式21-3〜式21-5を用いると、式21-6は式21-7となる。そして式21-2を考慮してこれを解くと、式21-8，式21-9が得られる。   Using Expression 21-1 and Expression 21-3 to Expression 21-5, Expression 21-6 becomes Expression 21-7. Solving this in consideration of Equation 21-2 yields Equation 21-8 and Equation 21-9.

一方、図４からわかるように、水平基準ベクトルＷ^#と、長軸Ａ_max方向の方向余弦ベクトルＵ_min(0)^#との間の角度が、求めるべき傾き角度αであるから、これらのベクトルの内積として式22-1が成立する。これらのベクトルはいずれも単位ベクトルである（式22-2）。また、式21-1の両辺とベクトルＷ^#との内積をとると式22-3が得られる。 On the other hand, as can be seen from FIG. 4, the angle between the horizontal reference vector W ^# and the direction cosine vector U _min (0) ^{# in} the major axis A _max direction is the inclination angle α to be obtained. Equation 22-1 is established as the inner product of. These vectors are all unit vectors (Equation 22-2). Further, when the inner product of both sides of Expression 21-1 and the vector W ^# is taken, Expression 22-3 is obtained.

式22-1〜式22-3から式22-4が得られるが、これが絶対座標系Ｓ₀(Ｘ，Ｙ，Ｚ)における長軸Ａ_maxの方向余弦ベクトルＵ_max(0)^#のＺ成分から傾き角αを求める式である。 Expression 22-4 is obtained from Expression 22-1 to Expression 22-3, which is the Z component of the direction cosine vector U _max (0) ^# of the major axis A _{max in} the absolute coordinate system S ₀ (X, Y, Z). Is an expression for obtaining the inclination angle α from

この式22-4から得た傾き角αの値を式１５ｂの傾き角αの値として使用することにより、比抵抗ρを得ることができる。   The resistivity ρ can be obtained by using the value of the inclination angle α obtained from the equation 22-4 as the value of the inclination angle α in the equation 15b.

なお、姿勢補正の必要がないような状況の場合には、図４に対応する上記の原理を局所座標系Ｓ(x,y,z)で得た方向余弦ベクトルそのものについて適用すればよい。   In the case where there is no need for posture correction, the above principle corresponding to FIG. 4 may be applied to the direction cosine vector itself obtained by the local coordinate system S (x, y, z).

＜●４Ａ．測定部２の構成と動作＞
以上の原理に沿った処理を実行する具体的なシステム構成の説明に戻る。 <● 4A. Configuration and operation of measuring unit 2>
Returning to the description of a specific system configuration for executing processing in accordance with the above principle.

図５および図６はそれぞれ、図１のシステムにおける測定部２および解析部３の内部の機能構成を示すブロック図である。   FIG. 5 and FIG. 6 are block diagrams showing functional configurations inside the measurement unit 2 and the analysis unit 3 in the system of FIG.

図５に示す測定部２は、直交３軸方向のそれぞれの磁場を測定する手段の感知部として３方向磁場センサ２１を有している。この３方向磁場センサ２１は、直交座標系の３軸方向に３つの単位コイル２１x，２１y，２１zをそれぞれ配向させた直交３軸コイルＣＬを用いて構成されている。この直交３軸コイルＣＬの３軸方向は、既述した局所座標系Ｓ(x,y,z)で定義される方向である。   The measuring unit 2 shown in FIG. 5 has a three-direction magnetic field sensor 21 as a sensing unit of a means for measuring respective magnetic fields in three orthogonal directions. The three-direction magnetic field sensor 21 is configured using an orthogonal three-axis coil CL in which three unit coils 21x, 21y, and 21z are oriented in the three-axis directions of the orthogonal coordinate system. The triaxial direction of the orthogonal triaxial coil CL is a direction defined by the local coordinate system S (x, y, z) described above.

３方向磁場センサ２１の３つの出力信号は３チャネル増幅器２２でそれぞれ増幅され、ＡＤ変換器２３においてデジタル信号へと変換されるが、このＡＤ変換器２３は、ＡＤ変換トリガー信号生成回路２５から与えられるトリガー信号に同期してＡＤ変化を行う。   The three output signals of the three-direction magnetic field sensor 21 are respectively amplified by a three-channel amplifier 22 and converted into a digital signal by an AD converter 23. The AD converter 23 is supplied from an AD conversion trigger signal generation circuit 25. AD change is performed in synchronization with the trigger signal.

測定部２はまた、受信アンテナ２４ａを持つ電波時計２４を備えている。電波時計２４は図２のＪＪＹ標準電波に相当する送信波ＳＷを受信するが、ＡＤ変換トリガー信号生成回路２５は電波時計２４の受信回路の出力から振幅変調開始時の立ち上がりを検出することによって、1secごとの単位変調期間の開始タイミングを検知し、そのタイミングに応答してＡＤ変換器２３にＡＤ変換トリガー信号を出力する。ＡＤ変換器２３はこのトリガー信号に応答して３チャネル増幅器２２からの３入力それぞれのＡＤ変換を開始し、所定間隔（たとえば1μsec）ごとにサンプリングとＡＤ変換とを行う。ＡＤ変換器２３は、ＡＤ変換開始から所定期間（たとえば128μsecまたは256μsec）経過すると一連のＡＤ変換をいったん中止し、次のトリガー信号の入力を待つ待機状態となる。   The measuring unit 2 also includes a radio clock 24 having a receiving antenna 24a. The radio clock 24 receives the transmission wave SW corresponding to the JJY standard radio wave of FIG. 2, but the AD conversion trigger signal generation circuit 25 detects the rise at the start of amplitude modulation from the output of the reception circuit of the radio clock 24, The start timing of the unit modulation period every 1 sec is detected, and an AD conversion trigger signal is output to the AD converter 23 in response to the timing. The AD converter 23 starts AD conversion of each of the three inputs from the 3-channel amplifier 22 in response to the trigger signal, and performs sampling and AD conversion at predetermined intervals (for example, 1 μsec). When a predetermined period (for example, 128 μsec or 256 μsec) has elapsed from the start of AD conversion, the AD converter 23 temporarily stops a series of AD conversion and enters a standby state waiting for the next trigger signal input.

したがって、図７に示すように、３方向についての磁場の測定結果を反映した一連のデジタル信号（以下「３方向磁場データ列」）が1secおきに生成されるが、これらはトリガー信号に同期するタイミングで図５のデータ収録装置２８に取り込まれ、その中に設けた記憶メディア２８ａにデジタル記録される。これは、既述した原理における各成分Ｈ_x(ｔ)，Ｈ_y(ｔ)，Ｈ_z(ｔ)に相当する。 Therefore, as shown in FIG. 7, a series of digital signals (hereinafter referred to as “three-direction magnetic field data string”) reflecting the measurement results of the magnetic fields in the three directions are generated every 1 second, and these are synchronized with the trigger signal. It is taken into the data recording device 28 of FIG. 5 at the timing, and is digitally recorded on the storage medium 28a provided therein. This corresponds to each component H _x (t), H _y (t), H _z (t) in the above-described principle.

測定部２にはまた、３方向磁場センサ２１に相対的に固定されてこの３方向磁場センサ２１の傾きを検出するための３軸傾斜計２６と、その時点での測定部２の経緯度位置を特定するためのＧＰＳセンサ２７とが設けられている。これらの３軸傾斜計２６およびＧＰＳセンサ２７のそれぞれの出力はインターフェイス回路（Ｉ／Ｆ）を介してデータ収録装置２８に入力される。このインターフェイス回路にもＡＤ変換トリガー信号生成回路２５からのトリガー信号が与えられており、このトリガー信号に応答して３軸傾斜計２６からの傾斜情報信号とＧＰＳセンサ２７からの経緯度位置出力とがデータ収録装置２８に取り込まれ、その時点で取り込まれた３方向磁場データ列に対応させて記憶メディア２８ａにデジタル記録される。図７中に、各単位変調期間ごとに姿勢情報やＧＰＳ位置情報が取り込まれることが模式的に示されている。   The measuring unit 2 is also fixed to the three-direction magnetic field sensor 21 to detect the inclination of the three-direction magnetic field sensor 21, and the longitude and latitude position of the measuring unit 2 at that time. And a GPS sensor 27 for specifying the. The outputs of the triaxial inclinometer 26 and the GPS sensor 27 are input to the data recording device 28 via an interface circuit (I / F). This interface circuit is also provided with a trigger signal from the AD conversion trigger signal generation circuit 25. In response to this trigger signal, the tilt information signal from the triaxial inclinometer 26 and the longitude and latitude position output from the GPS sensor 27 are output. Is recorded in the data recording device 28 and digitally recorded in the storage medium 28a in correspondence with the three-direction magnetic field data sequence captured at that time. FIG. 7 schematically shows that posture information and GPS position information are captured for each unit modulation period.

このため、記憶メディア２８ａには、（３方向磁場データ列、傾斜情報、経緯度位置情報）が組となる形で、1secごとに記録されてゆくことになる。   For this reason, (three-direction magnetic field data string, gradient information, longitude and latitude position information) are recorded in a recording medium 28a every 1 sec.

ＧＰＳセンサ２７の出力は３方向磁場データ列のそれぞれがどの経緯度位置で得られたデータであるかを特定するために使用され、３軸傾斜計２６は絶対座標系Ｓ₀(X,Y,Z)に対する局所座標系Ｓ(x,y,z)の傾きを検出するために使用される。後者は、既述した姿勢補正のために利用される。 The output of the GPS sensor 27 is used to specify at which longitude and latitude position each of the three-direction magnetic field data strings is obtained, and the three-axis inclinometer 26 has an absolute coordinate system S ₀ (X, Y, Used to detect the slope of the local coordinate system S (x, y, z) with respect to Z). The latter is used for the above-described posture correction.

ラジコンヘリ１自身がその飛行制御のために電波時計やＧＰＳセンサを備えているときには、それらを上記の電波時計２４やＧＰＳセンサ２７として流用することもできる。また、ラジコンヘリ１と測定部２との相対的な姿勢関係が固定されており、かつラジコンヘリ１自身が飛行制御のために傾斜計を備えている場合には、それを３軸傾斜計２６として流用してもよい。   When the radio controlled helicopter 1 itself is equipped with a radio timepiece and a GPS sensor for flight control, they can be used as the radio timepiece 24 and the GPS sensor 27 described above. In addition, when the relative attitude relationship between the radio control helicopter 1 and the measurement unit 2 is fixed and the radio control helicopter 1 itself is equipped with an inclinometer for flight control, the three-axis inclinometer 26 is used. You may divert as.

また、ラジコンヘリ１の飛行記録（速度、高度など）をデータ収録装置２８に入力させ、これらも記憶メディア２８ａにあわせて記録しておいてもよい。   Further, flight records (speed, altitude, etc.) of the radio controlled helicopter 1 may be input to the data recording device 28 and recorded in accordance with the storage medium 28a.

ラジコンヘリ１を飛行させつつ以上の構成を用いた処理を繰り返して実行することにより、ＪＪＹ標準信号における1secごとの周期的な振幅変調の開始に同期して、３方向磁場データ列とされた磁場波形が、局所座標の姿勢情報や経緯度位置とともに記憶メディア２８ａに記憶されてゆくことになる。   By repeatedly executing the process using the above configuration while flying the radio controlled helicopter 1, the magnetic field converted into the three-direction magnetic field data sequence in synchronization with the start of periodic amplitude modulation every 1 second in the JJY standard signal The waveform is stored in the storage medium 28a together with the posture information of the local coordinates and the longitude / latitude position.

＜●４Ｂ．解析部３の構成と動作＞
図６の解析部３の機能はパーソナルコンピュータなどを用いてソフト的に実現することもできるが、図６には機能ブロックの形で表現されている。 <● 4B. Configuration and operation of analysis unit 3>
The functions of the analysis unit 3 in FIG. 6 can be realized in software using a personal computer or the like, but are represented in the form of functional blocks in FIG.

記憶メディア２８ａに記録された３方向磁場データ列などの情報は、オンラインまたはオフラインで解析部３に伝送される。   Information such as a three-direction magnetic field data string recorded in the storage medium 28a is transmitted to the analysis unit 3 online or offline.

スペクトル解析信号抽出部３１では、１単位変調期間分の３方向磁場データ列（すなわち128μsecまたは256μsecの磁場波形データ）をスペクトル解析して、この期間でのＪＪＹ標準電波の基準周波数（たとえば40Hz）成分を抽出する。そして、特徴抽出部３２に含まれる振幅位相差特定部３２ａにおいて、３軸方向の磁場の基準周波数での振幅ｈ_kとそれぞれの２軸間の位相差Δφ_x，Δφ_y，Δφ_zを特定する。 The spectrum analysis signal extraction unit 31 performs spectrum analysis on a three-direction magnetic field data sequence (that is, 128 μsec or 256 μsec magnetic field waveform data) for one unit modulation period, and a reference frequency (for example, 40 Hz) component of the JJY standard radio wave during this period To extract. Then, the amplitude / phase difference specifying unit 32a included in the feature extracting unit 32 specifies the amplitude h _k at the reference frequency of the magnetic field in the three-axis directions and the phase differences Δφ _x , Δφ _y , Δφ _z between the two axes. .

そして、扁平楕円特定部３２ｂにおいては、３方向それぞれについての振幅ｈ_kと２軸位相差Δφ_x，Δφ_y，Δφ_zとに基づいて、扁平楕円面Ｅpの特徴情報ないしは楕円パラメータとしての、長軸の長さＲ_max、短軸の長さＲ_min、および長軸短軸それぞれの方向余弦を決定する。これは、既述した式１４までの算出原理に基づいて行われる。 Then, in the flat ellipse specifying unit 32b, based on the amplitude h _k and the biaxial phase differences Δφ _x , Δφ _y , Δφ _{z in} each of the three directions, the feature information or the ellipse parameters of the flat ellipsoidal surface Ep The axis length R _max , the minor axis length R _min , and the direction cosine of each major and minor axis are determined. This is performed based on the calculation principle up to Equation 14 described above.

また局所座標系Ｓ(x,y,z）と絶対座標系Ｓ₀(X,Y,Z)との相対的な角度関係に基づいて補正を行う（式２０ａ，式２０ｂ）。図６ではこの補正を行う機能手段として姿勢補正手段３３が示されている。そして、これによって長軸短軸それぞれの方向余弦は、絶対座標系Ｓ₀(X,Y,Z)で特定される。 Further, correction is performed based on the relative angular relationship between the local coordinate system S (x, y, z) and the absolute coordinate system S ₀ (X, Y, Z) (Equation 20a, Equation 20b). In FIG. 6, the posture correcting means 33 is shown as a functional means for performing this correction. Thus, the direction cosine of each of the long axis and the short axis is specified by the absolute coordinate system S ₀ (X, Y, Z).

３軸傾斜計２６の出力を用いたこの補正処理は、特徴抽出部３２で行われる各処理のどの段階で行ってもよい。すなわち、このような姿勢補正に対応する座標変換は線形変換であり、また扁平楕円面の決定も３次元線形空間内での処理であるから、座標変換処理と扁平楕円面Ｅpの決定処理とは数学的に可換である。このため、局所座標系Ｓ(x,y,z）での３方向磁場データ列を座標変換マトリクスによって絶対座標系Ｓ₀(X,Y,Z)での成分に変換した後に扁平楕円面Ｅpを決定してもよく、また、局所座標系Ｓ(x,y,z）で扁平楕円面を決定した後に座標変換を行ってもよい。扁平楕円面Ｅpの長軸の長さＲ_maxおよび短軸の長さＲ_minはいずれもスカラー量であるから座標変換による影響は受けない。長軸短軸それぞれの方向余弦だけが座標変換によって変化する。 This correction process using the output of the triaxial inclinometer 26 may be performed at any stage of each process performed by the feature extraction unit 32. That is, the coordinate transformation corresponding to such posture correction is linear transformation, and the determination of the flat elliptical surface is also a process in a three-dimensional linear space. Therefore, the coordinate conversion processing and the determination processing of the flat elliptical surface Ep are Mathematically commutative. For this reason, after converting the three-direction magnetic field data string in the local coordinate system S (x, y, z) into a component in the absolute coordinate system S ₀ (X, Y, Z) by the coordinate conversion matrix, the flat elliptical surface Ep is converted. Alternatively, the coordinate transformation may be performed after the flat ellipsoid is determined in the local coordinate system S (x, y, z). Since the major axis length R _max and minor axis length R _min of the flat elliptical surface Ep are both scalar quantities, they are not affected by coordinate transformation. Only the direction cosine of each major and minor axis changes due to the coordinate transformation.

そして、これらが終わると式22-3，式22-4に基づいて傾き角αが決定され、また、扁平楕円の楕円率ｅ（式１５ａ）が特定される。式１５ｂないしはこれに代わる評価式（または数値テーブル）によって、各測定場所Ｐ_i付近の地下構造の比抵抗ρが求まる。比抵抗ρは各測定場所Ｐ_iごとに特定されるから、記号的には、測定場所Ｐ_iに対応させて比抵抗ρ_iと書くことができる。 When these are finished, the inclination angle α is determined based on the equations 22-3 and 22-4, and the ellipticity e (formula 15a) of the flat ellipse is specified. The specific resistance ρ of the underground structure in the vicinity of each measurement location P _i is obtained by the equation 15b or an evaluation equation (or a numerical table) instead. Since the specific resistance ρ is specified for each measurement location P _i , symbolically, it can be written as the specific resistance ρ _i corresponding to the measurement location P _i .

それぞれの測定時におけるラジコンヘリ１の緯度経度位置（ＧＰＳ２７から得た位置情報）は記憶メディア２８ａから読出され、対応する各測定場所Ｐ_iでの比抵抗ρ_iの値と関連づけて出力装置３５（ディスプレイ、プリンタ、送信装置など）から出力される。 The latitude / longitude position (position information obtained from the GPS 27) of the radio controlled helicopter 1 at each measurement is read from the storage medium 28a, and is associated with the value of the specific resistance ρ _i at each corresponding measurement location P _i to output device 35 ( (Display, printer, transmission device, etc.).

また、測定処理を繰り返しながらラジコンヘリ１が測定エリアＡＲ全体にわたる測線ＰＬ上を飛んで全測定位置での測定が完了すると、その解析によって比抵抗ρ_iの２次元的ないしは３次元的分布を地図と対応させてグラフィカルに表現することが可能になり、ディスプレイまたはプリンタによってそれを出力することができる。 In addition, when the radio control helicopter 1 flies over the measurement line PL over the entire measurement area AR while repeating the measurement process, and the measurement at all measurement positions is completed, a two-dimensional or three-dimensional distribution of the specific resistance ρ _i is mapped by the analysis. And can be graphically expressed and output by a display or a printer.

＜●５．本方法の利点＞
以上の方法においては、測定場所１地点についての測定は126μsecまたは256μsec（さらに長く測定時間をとるとしてもたとえば1024μsec程度）の期間でのサンプリングデータを用いて実行可能である一方、図２に示すようにどの単位変調期間も0.2sec（200000μsec）以上の長さを持つから、いずれの単位変調期間においても測定場所１地点分の測定を十分に行うことができる。 <● 5. Advantages of this method>
In the above method, measurement at one measurement location can be performed using sampling data in a period of 126 μsec or 256 μsec (for example, about 1024 μsec even if taking a longer measurement time), as shown in FIG. In addition, since any unit modulation period has a length of 0.2 sec (200000 μsec) or more, measurement for one measurement place can be sufficiently performed in any unit modulation period.

また、ラジコンヘリ１は約10m/sec程度の速さで飛行可能であるから、１secおきに測定を行うとすれば、水平距離で約10mおきに測定をすることが可能になる。時間的観点から見ると、たとえば延べ距離にして1000mの測線距離があっても、それに沿った約100点の測定が100sec（＝約２分）程度で完了することになる。   In addition, since the radio control helicopter 1 can fly at a speed of about 10 m / sec, if the measurement is performed every 1 second, the measurement can be performed at a horizontal distance of about 10 m. From a time point of view, for example, even if there is a total distance of 1000 m, measurement of about 100 points along the distance is completed in about 100 seconds (= about 2 minutes).

すなわち、この実施形態の方法においては、ミクロに見れば測定は離散的・間欠的に行われるが、上記のような空間的緻密さで測定を行って測定エリアＡＲの地図上にその結果をマッピングすることにより、測定場所Ｐiの全体が測定エリアＡＲをほぼ覆い尽くすような分布になる。このため、マクロに見ると実質的に２次元的な「面走査」に近い測定が可能となる。   That is, in the method of this embodiment, the measurement is performed discretely or intermittently when viewed microscopically, but the measurement is performed with the spatial precision as described above and the result is mapped on the map of the measurement area AR. By doing so, the distribution is such that the entire measurement location Pi substantially covers the measurement area AR. For this reason, when viewed macroscopically, it is possible to measure substantially similar to a two-dimensional “surface scan”.

また、この発明の実施形態では、測定場所のひとつひとつについて測定磁場の扁平楕円面を特定し、比抵抗などの地下構造情報を得ることが可能である。従来のように地表を移動しつつ測定する場合は、既述した地形などの障害によって一つの測点場所での測定結果の信頼性が乏しいため、扁平楕円面の傾き方向を経験的に推定したり、いくつもの測定場所での測定結果を総合的に評価しなければ有意な情報が得られない場合も多い。これに対してこの発明の実施形態では測定場所のひとつひとつについて、高密度でかつ信頼性が高い測定結果を高速に得ることが可能になる。   Further, in the embodiment of the present invention, it is possible to specify a flat ellipsoidal surface of a measurement magnetic field for each measurement place and obtain underground structure information such as specific resistance. When measuring while moving on the ground as in the past, the reliability of the measurement results at one station location is poor due to the above-mentioned obstacles such as topography, so the inclination direction of the flat ellipsoid is estimated empirically. In many cases, significant information cannot be obtained without comprehensively evaluating the measurement results at several measurement locations. On the other hand, in the embodiment of the present invention, it is possible to obtain high-density and highly reliable measurement results at high speed for each measurement place.

＜●６．変形例＞
上記の実施形態では測定部３に電波時計を設け、その電波時計によってＪＪＹ電波の振幅変調開始タイミングをリアルタイムで検出し、それに基づいて測定磁場の1secごとのＡＤ変換トリガーをかけているが、ＪＪＹ標準電波によって事前に時刻調整された高精度の非電波時計を用いて1secごとのＡＤ変換トリガーをかけてもよい。 <● 6. Modification>
In the above embodiment, the measurement unit 3 is provided with a radio clock, and the radio clock detects the amplitude modulation start timing of the JJY radio wave in real time, and the AD conversion trigger is applied every 1 sec of the measurement magnetic field based on the timing. An AD conversion trigger may be applied every 1 sec using a high-accuracy non-radio timepiece whose time is adjusted in advance with a standard radio wave.

測定磁場のデータは連続的にすべて取得して記憶しておき、扁平楕円面の決定に必要な1secごとのデータ部分だけを後から抽出して解析してもよい。   All of the measurement magnetic field data may be continuously acquired and stored, and only the data portion of every 1 second necessary for determining the oblate ellipsoid may be extracted and analyzed later.

独立な３方向の取り方や、独立な２つの位相差の取り方は任意である。たとえば円筒座標系で磁場測定を行ってもかまわない。   The method of taking three independent directions and the method of taking two independent phase differences are arbitrary. For example, magnetic field measurement may be performed in a cylindrical coordinate system.

飛行体としては、ラジコンヘリ１ではなく、有人のヘリコプターを使用することも可能である。   It is also possible to use a manned helicopter instead of the radio control helicopter 1 as the flying object.

この発明の実施形態である電磁的地下探査方法を実現するシステム１００の概念図である。It is a conceptual diagram of the system 100 which implement | achieves the electromagnetic underground exploration method which is embodiment of this invention. ＪＪＹ標準電波のタイムコード図である。It is a time code figure of a JJY standard electric wave. この発明の実施形態の方法の原理を、扁平楕円面との関係で説明する図である。It is a figure explaining the principle of the method of embodiment of this invention in relation to a flat ellipsoid. この発明の実施形態の方法の原理を、扁平楕円面との関係で説明する図である。It is a figure explaining the principle of the method of embodiment of this invention in relation to a flat ellipsoid. 実施形態のシステム１００における測定部２の内部ブロック図である。It is an internal block diagram of the measurement part 2 in the system 100 of embodiment. 実施形態のシステム１００における解析部３の内部ブロック図である。It is an internal block diagram of the analysis part 3 in the system 100 of embodiment. 実施形態における３方向磁場データ列などの1secごとの取り込みタイミングの説明図である。It is explanatory drawing of the taking-in timing for every 1 second, such as a 3 direction magnetic field data sequence in embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１００ 電磁的地下探査システム
２００ 時刻報知用のＪＪＹ標準電波の発信局
１ ラジコンヘリ
２ 測定部
３ 解析部
Ｅp 扁平楕円面
Ｅc 扁平楕円面の外周
Ａ_max 扁平楕円面の長軸
Ａ_min 扁平楕円面の短軸
Ｒ_max 扁平楕円面の長軸の長さ
Ｒ_min 扁平楕円面の短軸の長さ
α 長軸の傾き角（伏角） 100 Electromagnetic underground exploration system 200 JJY standard radio wave transmission station for time notification 1 Radio control helicopter 2 Measurement unit 3 Analysis unit Ep Flat elliptical surface Ec Flat outer surface of the elliptical surface A _max Long elliptical surface of the flat elliptical surface A _{min of the} flat elliptical surface Minor axis R _max The length of the major axis of the flat ellipsoid R _min The length of the minor axis of the flat ellipsoid α The inclination angle of the major axis (oblique angle)

Claims (8)

所定の発信局から空中に放射された電波によって生じる１次磁場と前記電波に対する地下構造の応答によって生じる２次磁場との合成に相当する変動磁場を測定することにより地下構造の情報を得る方法であって、
前記電波として、時刻報知のために所定の時間周期ごとに所定の規則で振幅変調を行いつつ発信局から常時に公衆送信される送信波を利用し、
前記方法が、
独立な３方向についての磁場測定手段を保持した飛行体を測定対象エリアの上空を移動させつつ、前記３方向についての変動磁場を前記磁場測定手段によって測定する測定工程と、
前記時間周期ごとに生じる前記送信波の振幅変調期間のそれぞれにつき、前記変動磁場の測定の結果から、
1) 前記３方向の変動磁場のそれぞれの振幅の情報と、
2) 前記３方向の変動磁場の相対位相の情報と、
を求める特定工程と、
前記振幅の情報と前記相対位相の情報とから、前記３方向の変動磁場を成分とする３次元磁場ベクトルが３次元磁場空間において動く扁平楕円面の特徴情報を、前記振幅変調期間のそれぞれについて求める算出工程と、
を備え、
それぞれの振幅変調期間において前記飛行体が飛行していた各測定場所付近の地下構造についての情報を、各振幅変調期間に対応して得られた扁平楕円面の特徴情報に基づいて得ることを特徴とする電磁的地下探査方法。 A method of obtaining information on the underground structure by measuring a variable magnetic field corresponding to a combination of a primary magnetic field generated by a radio wave radiated from a predetermined transmitting station into the air and a secondary magnetic field generated by a response of the underground structure to the radio wave. There,
As the radio wave, using a transmission wave that is constantly transmitted from the source station to the public while performing amplitude modulation with a predetermined rule every predetermined time period for time notification,
Said method comprises
A measuring step of measuring a varying magnetic field in the three directions by the magnetic field measuring means while moving the flying object holding the magnetic field measuring means in three independent directions over the measurement target area;
For each amplitude modulation period of the transmitted wave that occurs in each time period, from the measurement result of the varying magnetic field,
1) Information on the amplitude of each of the three-direction fluctuating magnetic fields;
2) Information on the relative phase of the three-direction varying magnetic field;
Specific process for
From the amplitude information and the relative phase information, feature information of a flat ellipsoid in which a three-dimensional magnetic field vector having the three-direction varying magnetic field as a component moves in a three-dimensional magnetic field space is obtained for each of the amplitude modulation periods. A calculation process;
With
Obtaining information about the underground structure near each measurement location where the flying object flew during each amplitude modulation period based on the feature information of the flat ellipsoid obtained corresponding to each amplitude modulation period Electromagnetic underground exploration method. 請求項１の方法において、
前記測定工程が、
前記送信波を受信して、前記送信波のそれぞれの振幅変調期間の開始タイミングを検出するタイミング検出工程と、
それぞれの振幅変調期間の開始タイミングに同期して前記磁場測定手段の測定結果の取り込みを開始させる工程と、
を備えることと特徴とする電磁的地下探査方法。 The method of claim 1, wherein
The measuring step is
A timing detection step of receiving the transmission wave and detecting a start timing of each amplitude modulation period of the transmission wave;
Starting to capture measurement results of the magnetic field measurement means in synchronization with the start timing of each amplitude modulation period;
An electromagnetic underground exploration method characterized by comprising: 請求項１または請求項２の方法において、
前記算出工程が、各測定場所での変動磁場測定結果に基づいてそれぞれ実行されることにより、各測定場所ごとに前記扁平楕円面の楕円軸に関する特徴情報が得られることを特徴とする電磁的地下探査方法。 The method of claim 1 or claim 2, wherein
The calculation process is performed based on the measurement results of the varying magnetic field at each measurement location, whereby characteristic information about the elliptical axis of the flat elliptical surface is obtained for each measurement location. Exploration method. 請求項１ないし請求項３のいずれかの方法において、
前記磁場測定手段に相対的に固定された姿勢関係で３軸傾斜計が前記飛行体に保持されており、
前記３軸傾斜計の検出結果に基づいて、前記磁場測定手段に相対的に固定された局所座標系と地上に固定された絶対座標系との姿勢関係を補正する工程、
を、前記算出工程に付随して実行することを特徴とする電磁的地下探査方法。 A method according to any one of claims 1 to 3,
A triaxial inclinometer is held on the flying body in a posture relationship relatively fixed to the magnetic field measuring means;
Correcting the posture relationship between the local coordinate system fixed relative to the magnetic field measuring means and the absolute coordinate system fixed on the ground based on the detection result of the three-axis inclinometer;
Is performed in association with the calculation step. 所定の発信局から空中に放射された電波によって生じる１次磁場と前記電波に対する地下構造の応答によって生じる２次磁場との合成に相当する変動磁場を測定することにより地下構造の情報を得る電磁的地下探査システムであって、
前記電波として、時刻報知のために所定の時間周期ごとに所定の規則で振幅変調を行いつつ発信局から常時に公衆送信される送信波を利用するものであり、
前記システムが、
独立な３方向についての変動磁場を空中において測定する磁場測定手段と、
前記磁場測定測定手段の出力から、前記振幅変調期間における波形を抽出する抽出手段と、
前記波形に基づいて
1) 前記３方向の変動磁場のそれぞれの振幅の情報と、
2) 前記３方向の変動磁場の相対位相の情報と、
を求める振幅位相特定手段と、
前記振幅の情報と前記相対位相の情報とから、前記３方向の変動磁場を成分とする３次元磁場ベクトルが３次元磁場空間において動く扁平楕円面の特徴情報を、前記振幅変調期間のそれぞれについて求める算出手段と、
を備え、
それぞれの振幅変調期間において前記飛行体が飛行していた各測定場所付近の地下構造についての情報を、各振幅変調期間に対応して得られた扁平楕円面の特徴情報に基づいて得ることを特徴とする電磁的地下探査システム。 Electromagnetic information for obtaining information on the underground structure by measuring a variable magnetic field corresponding to a combination of a primary magnetic field generated by a radio wave radiated from a predetermined transmitting station into the air and a secondary magnetic field generated by a response of the underground structure to the radio wave. An underground exploration system,
As the radio wave, a transmission wave that is always transmitted from the source station to the public while performing amplitude modulation according to a predetermined rule for a predetermined time period for time notification,
The system is
Magnetic field measuring means for measuring in the air a variable magnetic field in three independent directions;
Extraction means for extracting a waveform in the amplitude modulation period from the output of the magnetic field measurement measurement means;
Based on the waveform
1) Information on the amplitude of each of the three-direction fluctuating magnetic fields;
2) Information on the relative phase of the three-direction varying magnetic field;
Amplitude phase identification means for obtaining
From the amplitude information and the relative phase information, feature information of a flat ellipsoid in which a three-dimensional magnetic field vector having the three-direction varying magnetic field as a component moves in a three-dimensional magnetic field space is obtained for each of the amplitude modulation periods. A calculation means;
With
Obtaining information about the underground structure near each measurement location where the flying object flew during each amplitude modulation period based on the feature information of the flat ellipsoid obtained corresponding to each amplitude modulation period Electromagnetic underground exploration system. 請求項５記載のシステムにおいて、
前記送信波を受信して、前記時間周期ごとに生じる前記送信波の振幅変調期間を検知する検知手段、
をさらに備え、
前記抽出手段は、前記検知手段によって検知された振幅変調期間から前記波形を抽出することを特徴とする電磁的地下探査システム。 The system of claim 5, wherein
Detecting means for receiving the transmission wave and detecting an amplitude modulation period of the transmission wave generated at each time period;
Further comprising
The electromagnetic underground exploration system, wherein the extraction means extracts the waveform from an amplitude modulation period detected by the detection means. 請求項５または請求項６のシステムにおいて、
前記算出手段が、各測定場所での変動磁場測定結果に基づいて、各測定場所ごとに前記扁平楕円面の楕円軸に関する特徴情報を得ることを特徴とする電磁的地下探査システム。 The system of claim 5 or claim 6,
The electromagnetic subsurface exploration system, wherein the calculation means obtains characteristic information about the elliptical axis of the flat ellipsoid for each measurement location based on the measurement result of the varying magnetic field at each measurement location. 請求項５ないし請求項７のいずれかのシステムにおいて、
前記磁場測定手段に相対的に固定された姿勢関係で３軸傾斜計が前記飛行体に保持されており、
前記３軸傾斜計の検出結果に基づいて、前記磁場測定手段に相対的に固定された局所座標系と地上に固定された絶対座標系との姿勢関係を補正する補正手段、
をさらに備えることを特徴とする電磁的地下探査システム。 The system according to any one of claims 5 to 7,
A triaxial inclinometer is held on the flying body in a posture relationship relatively fixed to the magnetic field measuring means;
Correction means for correcting the posture relationship between the local coordinate system fixed relative to the magnetic field measurement means and the absolute coordinate system fixed on the ground based on the detection result of the three-axis inclinometer;
An electromagnetic underground exploration system characterized by further comprising:

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