Andromeda/Antares/Pegasus-Gpr - Proton Elektronik

Manual
SFCW-UWB
1000/1000C
Bodenradar
Funktion Gpr
Andromeda,Antares,
Pegasus

Bodenradar
Das Bodenradarverfahren ist ein Wellen-Reflexionsverfahren ähnlich dem
Echolot. Im Gegensatz zu diesem werden jedoch keine Schallwellen,
sondern hochfrequente elektromagnetische Wellen benutzt.
Oberflächen-
Reflektion
Bodenclutter
Sender Empfänger
Bodenanomalien
Seiten Objekt
Clutter
Grenzflächen
Reflektion
Das Verfahren entspricht also
dem eines Radars am Flughafen.
Leider ist der Boden keine
Luft und es befinden sich
nicht nur große Metallobjekte
im Ortungsbereich.
Es kommt zu verschiedenen
Reflektionen der Wellen wie
das nebenstehende Bild zeigt.
Hinzu kommt das die Leitfähigkeit
und die Frequenz
entscheidend für die Ortung
sind.
Den Hochfrequenzwellen ist es gleichgültig von welchen Objekten oder
Anomalien sie reflektiert werden. Es ist also keine Metallunterscheidung
möglich. Im Gegensatz zu den bekannten Metalldetektoren detektiert ein
Bodenradar alle Anomalien im Boden, also neben Metallen auch Verdichtungen
und Hohlräume.
Die Auflösung und Ortungstiefe ist jedoch von der Wellenlänge oder
Frequenz abhängig. Je niedriger die Frequenz umso geringer die Auflösung
und größer die Eindringtiefe. Je höher die Frequenz das Gegenteil.
Ein großes Problem sind die Cluttereffekte beim Bodenradar. Das sind
direkte Reflektionen im Antennensystem, Bodenoberfläche, Seitenobjekten
und Oberflächennahen Bodengrenzflächen. Eine Erhöhung der
Sendeleistung würde also diese Probleme verstärken und unter Umständen
eine Ortung unmöglich machen. Den Ortungstiefen sind also neben
der Frequenz Grenzen gesetzt.
Das Problem mit den Ortungstiefen läßt sich mit einem WB(Weitband)
oder UWB(Ultraweitband) Bodenradar umgehen oder mildern.
Es werden Schrittweise Frequenzen mit mittlerer oder hoher Bandbreite
gesendet. Es ergibt sich also ein SFCW(Stepped Frequency Continuous
Wave) System.
Das Weitbandsystem besitzt 4 Frequenzbereiche von 114-940MHz.
Das Ultraweitbandsystem wird durch einen Synthesizer gesteuert und
und hat einen Frequenzbereich von 138-903MHz, sowie 2 Bereiche von
62-100MHz und 84-141MHz. Für spezielle Anwendungen kann der
Bereich des UWB Systems bis 4GHz nach oben verschoben werden.
Dies erfordert jedoch ein anderes Antennensystem.
Das Bodenradar erlaubt eine Tiefenmessung. Die Laufzeit des Sendesignals
vom Sendezeitpunkt bis zum Reflexionspunkt und zurück
kann gemessen werden.
Näheres zu dieser kurzen Einführung finden Sie dann im entsprechenden
Menüpunkt.

Startoberfläche(RAWDATA)
Die Rawdata Oberfläche beinhaltet auf der linken Seite die Einstellungen
für den Echtzeitplot. Auf der rechten Seite die Bedienelemente für den
Betrieb und den 3D Plot. Diese Elemente sind auf allen Oberflächen vorhanden.
Tiefenmessung m
Rohdaten Darstellung
Laufzeit ns
Weg cm
Die Echtzeitdarstellung der Daten gibt bereits Auskunft über Anomalien
bzw. Ortungen.
Die Darstellung erfolgt fortlaufend. Der Weg ist auf 960cm(ca.10m) begrenzt
dann erfolgt eine Meldung. Sie können dann diesen Weg speichern
oder einen neuen Durchlauf machen. Die Begrenzung ist notwendig
um Größe der Datei einzuschränken und die Berechnungszeiten zu
verkleinern.

Echtzeit-Einstellungen
Aktueller Frequenzbereich in MHz
Laufzeitabhängige
Amplituden des
Signals
Clutter Up/Down
Hiermit blenden Sie die in der Einführung erwähnten direkten
Reflektionen bzw. Störsignale aus (Default:5).
Diese Signale haben eine hohe Amnplitude ohne Information. Sie sollten
diesen Wert nicht zu niedrig Einstellen. Das hat Auswirkungen auf die 3D
Darstellung. Es ergibt sich eine schlechtere Verteilung der Darstellung
durch die überhöhten Amplituden.
Mean Up/Down
Einstellung des gleitenden Mittelwertes der Echtzeitdaten(Default:8).
Die Spitzen werden geglättet, das verringert die Störempfindlichkeit.
Ein zu hoher Wert verringert die Reaktion.
FMode Up/Down
Einstellung des Frequenzbereiches. Nur bei Stop der Ortung möglich.
WB 4 Bereiche. UWB 3 Bereiche.
Bitte warten Sie nach der Einstellung einige Sekunden bevor Sie wieder
einen Plot starten.
Smooth UP/Down
Diese Einstellung ist für die Darstellung des 3D/2D Plots entscheidend.
Der Datensatz wird Linear in x-Achse und y-Achse geglättet.
Die Nachbarzellen werden in beiden Achsen zu einem Bild vereint
(Default:9).
Die Default Einstellungen haben sich als optimal herausgestellt. Wenn
Sie Änderungen vornehmen sollten Sie diese vorher Testen. Eine Speicherung
ist zur Zeit noch nicht vorgesehen.

Funktions-Einstellungen
AkkuMain
Aktuelle Kapazität der Akkus.
AkkuGpr
Zuschaltbare Kapazität des Akkus
bei externer Stromversorgung des Gpr.
Hf Power
Leistung des Senders in mW.
Aktuelle Position + Gpr Daten.
Einstellung Bodentyp. Laufzeitberechnung zur
Tiefenmessung.
Maximale Anzahl der Datensätze. Eine Änderung
zur Zeit nicht möglich.
Save Plot
Speichern der Daten. Die minimale Anzahl der Datensätze ist 240, dann
wird das Element freigeschaltet. Die Daten werden werden jeweils mit
der Bezeichnung Gprdataxx gespeichert. Die Zahl xx ist fortlaufend.
Clear Plot
Alles wird gelöscht und auf Anfangszustand gesetzt.
Start Plot
Sie starten einen Plot.
Stop Plot
Sie halten den Plot an.
Plot3D
Nach den ersten 120 Datensätzen können Sie sofort eine 3D/2D Ansicht
erstellen. Es werden jeweils die letzten vorhergehenden 120 Datensätze
dargestellt. Der Plot wird gestoppt und wechselt zum 3DPlot.
Contour Plot
Nach den ersten 120 Datensätzen können Sie sofort einen Contourplot
erstellen. Es werden jeweils die letzten vorhergehenden 120 Datensätze
dargestellt. Der Plot wird gestoppt und wechselt zum Contourplot.

Calc Plot3D
Wenn die maximale Anzahl der Datensätze erreicht ist können Sie einen
3D/2D Plot des gesamten Weges berechnen lassen.
Dies geschieht auf der Basis einer Clusterberechnung.
Die Datenverteilung Die gefundenen Cluster
Es werden in den 960X120 Daten die 120x120 Daten gesucht, die sich
in gemeinsamen Gruppen befinden. Dort hat eine Reflektion in stetiger
Folge stattgefunden. Auf dieser Basis lassen sich Objekte berechnen.
Leider erfordert die Berechnung eine hohe Rechenleistung des Detektors.
Es kann also bis zu 50Sek. dauern bis ein Bild zur Verfügung steht.
AutoSave Off/On
Bewirkt ein automatisches Speichern nach erreichen der maximalen
Anzahl der Datensätze. Der Detektor startet dann automatisch mit der
nächsten Ortung.
Exit
Das Programm wird beendet.

Plot3D Funktionen
ANGLE X
Sie können den Plot drehen.
ANGLE Y
Sie können den Plot kippen.
ANGLE Z
Sie können den Plot in der Höhe ändern.
ZOOM
Sie können den Plot vergrößern oder verkleinern.
Z SCALE
Sie verändern die Aussteuerhöhe der Zellen.
Zur besseren Übersicht können Sie so den
Plot anpassen.
CURSOR
Bei der Bewegung der Maus über dem Plot
werden die Zellen markiert.
GRID
Sie können das Gitternetz abschalten.
FACE
Der Plot erhält einen Rahmen.
PAN
Sie können den Plot verschieben.
PEN
Im Gegensatz zur Maus muss der Touchpen
das Panel berühren. Dadurch würde sich der
Plot bewegen. Wenn Sie die Pen-Funktion
einschalten, wird das verhindert.
Restore
Die Plotposition wird in den Grundzustand
gestellt.

Die einstellbaren Bodenarten
1: 'Soil: air' Luft nur Testzwecke
2: 'Soil: Dry Clay' Ton/Lehm Trocken
3: 'Soil: Dry Sand' Sand Trocken
4: 'Soil: Dry Granite' Granit Trocken
5: 'Soil: Dry Concrete' Beton Trocken
6: 'Soil: Dry Mineral Sandy' Mineralisierter Sandboden Trocken
7: 'Soil: Dry Limestone' Kalkstein Trocken
8: 'Soil: Coal/Asphalt' Kohle/Asphalt
9: 'Wet Sandstone' Sandstein Nass
10: 'Wet Concrete' Beton Nass
11: 'Wet Limestone' Kalkstein Nass
12: 'Wet Sand ' Sand Nass
13: 'Wet Mineral Sandy ' Mineralisierter Sandboden Nass
14: 'Wet Clay ' Ton/Lehm Nass
15: 'Water' Wasser/Eis

Contourplot
Der Contourplot erstellt eine Farbcodierte Übersicht der Daten mit verschiedenen
Auflösungen.
Die Daten werden synchron mit Rohdatenplot angezeigt.
Die Defaulteinstellung der Auflösung beträgt 500 Pivotpunkte. Bitte beachten
Sie das die Berechnung abhängig von der Auflösung einige Sekunden
benötigt. Sie können zwischen dem Regenbogen- oder
Geofarbspektrum wählen.
Wenn Sie mit dem Touchstift(gedrückter linker Maustaste)in das Bild
gehen erhalten Sie ein Fadenkreuz. Damit können Sie die Daten an den
jeweiligen Positonen feststellen.
Den Rohdatenplot können Sie auf die gleiche Weise verschieben und so
jede Position anfahren. Wenn Sie dann den Contourplot anklicken erhalten
Sie die Contour der gleichen Position.
Das gilt auch wenn Sie einen gespeicherten Plot laden und restaurieren.

Data Input
Load Data
Hiermit können Sie eine Datei laden. Bitte beachten Sie das Sie nur Dateien
der entsprechenden Detektorfunktion laden.
Für die Gprfunktion also Gprdata..xxx. Max PLot Lines zeigt die Anzahl
der Datensätze an.
Calc Plot3D
Diese ist die Gleiche wie mit der Clusterberechnung beschrieben.
Restore Raw Data
Der gesamte Plot wird wieder hergestellt. Es wird ein Contourplot und
ein Contour Max erstellt.
Es werden die ersten 140 Datensätze im Rohdaten- und Contourplot
angezeigt. Über den Rohdatenplot können Sie nun durch Verschieben
die gewünschten Positionen, wie unter Contourplot beschrieben, festlegen.
Der Contour Max Plot erstellt ein Bild des gesamten Datensatzes. Hier
können sie auch mit Hilfe des Fadenkreuzes die Werte feststellen.
Filecount Reset
Der Zähler für die Dateien wird auf Startposition 1 rückgesetzt.
Beachten Sie das dann die Dateien mit gleicher Endziffer überschrieben
werden.

Layer Plot Up
Unter Max Layer wird die Anzahl der möglichen Layer die sich aus dem
Datensatz ergeben angezeigt.
Sie können sich damit die einzelnen unberechneten Layer anzeigen lassen.
Layer Plot Down
Die Layer abwärts.
Contour Max
Der Contour Max Plot stellt den kompletten Datensatz dar.
Die Defaulteinstellung der Auflösung beträgt 500 Pivotpunkte. Bitte
beachten Sie das die Berechnung abhängig von der Auflösung einige
Sekunden benötigt. Sie können zwischen dem Regenbogen- oder
Geofarbspektrum wählen.
Die Darstellung der Werte mit Hilfe des Fadenkreuzes funktioniert wie
unter Contourplot beschrieben.

Weg m
Weg m
Position
Plot3D/2D
Tiefe m
Tiefe m
Plotdaten
Information
Bitte beachten Sie das die Penfunktion eingeschaltet ist wenn Sie mit
dem Touchstift über den 3D Plot fahren.
Beim 2D Plot ist das nicht nötig.
Die entsprechenden Funktionen zum 3D Plot finden Sie unter
Plot 3D Funktionen.

Allgemein
Sie sollten folgende Hinweise beachten:
Das Bodenradar benötigt eine thermische Einlaufzeit von ca.5-8 Minuten.
Bevor Sie das Programm starten sollte das Bodenradar angeschlossen
sein.
Das Bodenradar wird direkt am Detektor angeschlossen. Eine externe
Stromversorgung ist nur bei der Laptop Version notwendig.
Richten Sie die Suchgeschwindigkeit nach dem Rohdaten Plot aus.
Damit stimmen die Angaben des Weges mit der Darstellung überein.
Sie müssen sich so nah wie möglich über dem Boden bewegen.
Wenn Sie Aufsetzen müssen Sie den Plot stoppen.
Der Boden ist beim Start auf trockenen Lehmboden eingestellt.
Eine falsche Bodeneinstellung hat lediglich Auswirkungen auf die
Laufzeit. Die Tiefenberechnung weicht dann ab.
Wenn Sie den Filezähler auf 1 setzen sollten die gespeicherten Daten
eventuell auf den Usbstick gespeichert werden.
Wenn Sie das Bodenradar an den Detektor Antares betreiben beachten
Sie das hier ein Intel Atom mit 1.1GHz arbeitet. Dies macht sich
erheblich auf die Geschwindigkeit bemerbar. Das gilt auch für
Andromeda Baujahr vor 2011.
Die Andromeda Detektoren ab 2011 haben bereits 1.5GHz.

Technische Daten
SFCW-UWB-1000+1000C
Frequenz Minimal : 138 MHz(Synth)
Frequenz Maximal : 903 MHz(Synth)
Frequenz Step : 3.0 MHz(Synth)
Anzahl der Steps : 256
Leistung : 15dBm - 25dBm
Empfang(1dB) : -45 dBm
Antennen : Spiral Geschirmt
Gewicht : 2kg
Abmessung : 60x16x5cm
Betriebsspannung : 21.6V /300mA
Frequenz Minimal : 138 MHz(Synth) + 62 MHz(Lin)
Frequenz Maximal : 903 MHz(Synth) + 141MHz(Lin)
Frequenz Step : 3.0 MHz(Synth) + 0.15-0.25 MHz(Lin)
Anzahl der Steps : 256