PDF User Manual

  1. Home
  2. Manuals
  3. 3d-Radar Geoscope Mk4 User Manual

3d-Radar Geoscope Mk4 User Manual

Made by: 3d-Radar
Type: User Manual
Category: Radar
Pages: 22
Size: 1.77 MB

 

Download PDF User Manual


Related Product Video

 

Full Text Searchable PDF User Manual



background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

GeoScope™ User’s Manual 

Model Geoscope Mk4 

 
 
 

 

 

Document Version 2.0 

 

 

 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

 

 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page I   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

Contact Details 
3d-Radar AS 
Klæbuveien 196B 
NO-7037 Trondheim, Norway 
(+47) 7289 3200 Phone 
(+47) 7289 3201 Fax 

www.3d-radar.com

 

 
Copyright and Trademarks 
© 2002-2013, 3d-Radar AS. All rights reserved. 
3d-Radar, GeoScope

TM

 is a trademark of 3d-

Radar AS. Microsoft, Windows, and Windows XP 
are either registered trademarks or trademarks 
of Microsoft Corporation in the United States 
and/or other countries. All other trademarks are 
the property of their respective owners. 
 
Release Notice 
This is the March 2013 release of the GeoScope 
User’s Manual. It applies to the GeoScope Mk4 
radar. The following limited warranties give you 
specific legal rights.  
 
Hardware Limited Warranty 
3d-Radar warrants that this 3d-Radar hardware 
product (the“Product”) shall be free from defects 
in materials and workmanship and will 
substantially conform to 3d-Radar’s applicable 
published specifications for the Product for a 
period of one (1) year, starting from the date of 
delivery. The warranty set forth in this 
paragraph shall not apply to software/firmware 
products. 
 
User Software and Firmware License, 
Limited Warranty 
This 3d-Radar User Software and/or Firmware 
product (the “Software”) is licensed and not 
sold. Its use is governed by the provisions of the 
applicable End User License Agreement 
(“EULA”), if any, included with the Software. In 
the absence of a separate EULA included with 
the Software providing different limited warranty 
terms, exclusions, and limitations, the following 
terms and conditions shall apply. 3d-Radar 
warrants that this 3d-Radar Software product 
will substantially conform to 3d-Radar’s 
applicable published specifications for the 
Software for a period of ninety (90) days, 
starting from the date of delivery. 
 
Warranty Remedies 
3d-Radar's sole liability and your exclusive 
remedy under the warranties set forth above 
shall be, at 3d-Radar’s option, to repair or 
replace any Product or Software that fails to 
conform to such warranty (“Nonconforming 
Product”), or refund the purchase price paid by 
you for any such Nonconforming Product, upon 
your return of any Nonconforming Product to 3d-
Radar in accordance with 3d-Radar’s standard 
return material authorization procedures. 
 
Warranty Exclusions and Disclaimer 
These warranties shall be applied only in the 
event and to the extent that: (i) the Products 
and Software are properly and correctly 
installed, configured, interfaced, maintained, 
stored, and operated in accordance with 3d-
Radar’s relevant operator's manual and 
specifications, and; (ii) the Products and 

Software are not modified or misused. The 
preceding warranties shall not apply to, and 3d-
Radar shall not be responsible for defects or 
performance problems resulting from (i) the 
combination or utilization of the Product or 
Software with products, information, data, 
systems or devices not made, supplied or 
specified by 3d-Radar; (ii) the operation of the 
Product or Software under any specification 
other than, or in addition to, 3d-Radar's 
standard specifications for its products; (iii) the 
unauthorized modification or use of the Product 
or Software; (iv) damage caused by accident, 
lightning or other electrical discharge, fresh or 
salt water immersion or spray; or (v) normal 
wear and tear on consumable parts (e.g., 
batteries).  
 
THE WARRANTIES ABOVE STATE 3D-RADAR'S 
ENTIRE LIABILITY, AND YOUR EXCLUSIVE 
REMEDIES, RELATING TO PERFORMANCE OF 
THE PRODUCTS AND SOFTWARE. EXCEPT AS 
OTHERWISE EXPRESSLY PROVIDED HEREIN, 
THE PRODUCTS, SOFTWARE, AND 
ACCOMPANYING DOCUMENTATION AND 
MATERIALS ARE PROVIDED “ASIS” AND 
WITHOUT EXPRESS OR IMPLIED WARRANTY OF 
ANY KIND BY EITHER 3D-RADAR AS OR ANYONE 
WHO HAS BEEN INVOLVED IN ITS CREATION, 
PRODUCTION, INSTALLATION, OR 
DISTRIBUTION, INCLUDING, BUT NOT LIMITED 
TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF 
MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A 
PARTICULAR PURPOSE, TITLE, AND 
NONINFRINGEMENT. 
THE STATED EXPRESS WARRANTIES ARE IN 
LIEU OF ALL OBLIGATIONS OR LIABILITIES ON 
THE PART OF 3D-RADAR ARISING OUT OF, OR 
IN CONNECTION WITH, ANY PRODUCTS OR 
SOFTWARE. SOME STATES AND JURISDICTIONS 
DO NOT ALLOW LIMITATIONS ON DURATION OR 
THE EXCLUSION OF AN IMPLIED WARRANTY, SO 
THE ABOVE LIMITATION MAY NOT APPLY TO 
YOU. 
 
Limitation of Liability 
3D-RADAR’S ENTIRE LIABILITY UNDER ANY 
PROVISION HEREIN SHALL BE LIMITED TO THE 
GREATER OF THE AMOUNT PAID BY YOU FOR 
THE PRODUCT OR SOFTWARE LICENSE. TO THE 
MAXIMUM EXTENT PERMITTED BY APPLICABLE 
LAW, IN NO EVENT SHALL 3D-RADAR OR ITS 
SUPPLIERS BE LIABLE FOR ANY INDIRECT, 
SPECIAL, INCIDENTAL, OR CONSEQUENTIAL 
DAMAGES WHATSOEVER UNDER ANY 
CIRCUMSTANCE OR LEGAL THEORY RELATING 
IN ANY WAY TO THE PRODUCTS, SOFTWARE, 
AND ACCOMPANYING DOCUMENTATION AND 
MATERIALS, (INCLUDING, WITHOUT 
LIMITATION, DAMAGES FOR LOSS OF BUSINESS 
PROFITS, BUSINESS INTERRUPTION, LOSS OF 
BUSINESS INFORMATION, OR ANY OTHER 
PECUNIARY LOSS), REGARDLESS OF WHETHER 
3D-RADAR HAS BEEN ADVISED OF THE 
POSSIBILITY OF ANY SUCH LOSS AND 
REGARDLESS OF THE COURSE OF DEALING 
WHICH DEVELOPS OR HAS DEVELOPED 
BETWEEN YOU AND 3D-RADAR. BECAUSE SOME 
STATES AND JURISDICTIONS DO NOT ALLOW 
THE EXCLUSION OR LIMITATION OF LIABILITY 
FOR CONSEQUENTIAL OR INCIDENTAL 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page II   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

DAMAGES, THE ABOVE LIMITATION MAY NOT 
APPLY TO YOU. 
 
Regulations and Safety 
The GeoScope Ground Penetrating Radar 
comprises a radar transmitter and receiver. 
Regulations regarding the use of the radars vary 
greatly from country to country. In some 
countries, the unit can be used without obtaining 
an end-user license. Other countries require 
end-user licensing. Consult your local 
communications governing agency for licensing 
information. Before operating this radar, 
determine if authorization or a license to operate 
the unit is required in your country. It is the 
responsibility of the end user to obtain an 
operator’s permit or license for this Ground 
Penetrating Radar for the location or country of 
use. 
 
STATEMENT ACCORDING FCC 
This device complies with Part 15 of the FCC 
Rules. Operation is subject to the following two 
conditions: (1) This device may not cause 
harmful interference, and (2) this device must 
accept any interference received, including 
interference that may cause undesired 
operation. 
Any changes or modifications not expressly 
approved by 3d-Radar may void the user's 
authority to operate the equipment. 
 
STATEMENT ACCORDING INDUSTRY 
CANADA 
Per RSS-Gen, Section 7.1.3 This device complies 
with Industry Canada license-exempt RSS 
standard(s). Operation is subject to the following 
two conditions: (1) this device may not cause 
interference, and (2) this device must accept 
any interference, including interference that may 
cause undesired operation of the device.  
 
This Ground Penetrating Radar Device shall be 
operated only when in contact with or within 1 m 
of the ground. This Ground Penetrating Radar 
Device shall be operated only by law 
enforcement agencies, scientific research 
institutes, commercial mining companies, 
construction companies, and emergency rescue 
or firefighting organizations. 
 
Selon RSS-Gen section 7.1.3,  cet appareil est 
conforme aux normes "Industry Canada license-
except RSS standards". Son fonctionnement est 
soumis aux deux conditions suivantes: (1) cet 
appareil ne doit pas provoquer d'interférences, 
et (2) cet appareil doit accepter toute 
interférence, y compris les interférences pouvant 
provoquer un fonctionnement indésirable de  
l'appareil. 
 
Ce dispositif de radar à pénétration du sol ne 
doit être utilisé que lorsqu'il est en contact avec 
ou à moins de 1 m du sol. Il ne doit être mis 
en œuvre que par les services officiels 
d'investigation, les instituts de recherche 
scientifique, les sociétés minières commerciales, 
les entreprises de construction et les organismes 
de secours d'urgence ou de lutte contre les 
incendies. 
 
 

 
 
 
Safety 
EXPOSURE TO RADIO FREQUENCY RADIATION 
The radiated power of the radar antenna is 
approximately 10mW. This is a very low RF 
power. However, we recommend to maintain a 
minimum separation distance of 10 cm 
(approximately 4 in.) between yourself and the 
bottom side of the radiating GPR antenna to 
avoid any harmful radiation levels. 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 1   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

Table of Contents 

Table of Contents .................................................................................. 1 
Abbreviations ........................................................................................ 1 

Introduction .................................................................................... 2 

1.1 

3d-Radar Technology .................................................................. 2 

1.2 

Collect up to 41 survey lines simultaneously .................................. 3 

1.3 

Multi-offset recording (optional) ................................................... 5 

1.4 

Accessories/options .................................................................... 6 

Hardware Components ..................................................................... 8 

2.1 

GeoScope Unit ........................................................................... 8 

2.2 

Aux connector ........................................................................... 9 

2.3 

GPS input .................................................................................. 9 

2.4 

Distance Measurement Instrument (DMI) .................................... 10 

2.5 

Power Supply........................................................................... 11 

2.6 

Control Computer ..................................................................... 11 

Antenna Array ............................................................................... 13 

3.1 

Antenna Trailer ........................................................................ 13 

Operation ..................................................................................... 16 

Maintenance ................................................................................. 18 

5.1 

Cleaning air filter ..................................................................... 18 

5.2 

Cleaning of connectors .............................................................. 18 

5.3 

Cleaning the antenna array ....................................................... 18 

 
 

Abbreviations 

 

DMI 

Distance Measurement Instrument (encoder wheel) 

GPR 

Ground Penetrating Radar 

SFCW  Step-frequency Continuous Waves 
TX 

Transmitter 

RX 

Receiver 

 

 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 2   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

1

  Introduction 

This  document  contains  the  user  manual  for  the  GeoScope™  Mk4  ground 
penetrating radar system, designed and manufactured by 3d-Radar AS, see  

http://www.3d-radar.com

. The purpose of this document is to explain how to 

assemble  the  hardware  and  use  the  GeoScope  software.  GPR  and  signal 
processing  theory  is  not  covered  by  this  manual.  Some  guidelines  for 
configuring the waveform will be provided. 
 

1.1

  3d-Radar Technology 

 

The  GeoScope  is  a  three-dimensional  step-frequency  ground  penetrating 
radar.  The  GPR  transmits  electromagnetic  waves  through  an  antenna  array 
and measures the echo from layers and objects in the subsurface. The depth 
of  the  objects  is  found  by  measuring  the  travel  time  from  the  signal  is 
transmitted  until  the  echo  is  received.  A  depth  estimate  is  obtained  by 
multiplying this time with the wave velocity of the signal.  
 
The  GeoScope

TM

  GPR  is  the  fastest  step-frequency  radar  on  the  market.  By 

using  a  digital  frequency  source  instead  of  traditional  phase-locked  loop 
technology,  the  GeoScope

TM

  can  generate waveforms  from  140  MHz  up  to 3 

GHz. The step-frequency technique has a coherent receiver which means that 
the  whole  waveform  length  is  used  as  100%  efficient  integration  time.    By 
comparison,  impulse  GPRs  use  stroboscopic  sampling  with  significant  loss  of 
energy.  Figure  1  shows  an  overview  of  the  GeoScope  system  with  optional 
GPS system. 
 

 

Figure 1 - GeoScope GPR system overview. 

The step-frequency waveform gives optimum source signature with a uniform 
frequency  spectrum.    The  computer  control  allows  the  user  to  set  the  dwell 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 3   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

time  per  frequency  as  well  as  the  start  and  stop  frequencies  as  shown  in 
Figure  2.  The  GeoScope  sequentially  transmits  one  complete  waveform  on 
each  transmitting  antenna  while  receiving  on  the  corresponding  receiving 
antenna.  The  transmission  of  one  complete  waveform  on  one  transmitting 
element  is  called  as  scan.  The  recorded  frequency  domain  data  contain  one 
complex value for each frequency in the waveform.  
 
The  radar  system  performs  real-time  time  domain  conversion  through  Fast 
Fourier  Transform  allowing  the  user  to  view  radargrams  from  the  antenna 
array.  These  data  can  be  imported  into  either  3dR  Examiner  software,  or 
RoadDoctor

TM

 from Roadscanners OY. 

 

Figure 2 - Step-frequency waveform. 

The  radar  is  controlled  from  a  laptop  computer  through  an  Ethernet  cable. 
The system can also  be configured with GPS/Total Station  interface (option) 
to allow recording of position data through the serial port (RS-232). 
 

1.2

  Collect up to 41 survey lines simultaneously 

The  GeoScope

TM

  GPR  is  designed  to  operate  with  an  electronically  scanned 

antenna  array  with  up  to  41  antennas.  The  antennas  are  scanned 
sequentially by the radar. The unique antenna system consists of air-coupled 
bow-tie  monopole  pairs  as  shown  in  Figure  3.  This  gives  a  quasi-monostatic 
antenna  configuration  with  practically  zero-offset  distance.  The  air-coupled 
antenna  array  can  be  operated  at  elevations  up  to  50cm  off  the  ground 
allowing high-speed surveys. 
 
Figure  1  shows  the  spatial  sampling  grid  for  a  typical  3D  radar  survey.  The 
Distance  Measurement  Instrument  (DMI)  outputs  a  trigger  signal  to  the 
system  every  time  the  array  has  moved  the  specified  interval  along  the  x-
axis. The horizontal sampling interval determines the ∆x in the sampling grid. 
The  array  is  aligned  along  the  y-axis.  The  spacing  between  the  antenna 
elements in the array gives the ∆y in the sampling grid. 
 

time

N frequencies

frequency

Frequency step

Dwell Time

Scan Time (for one single antenna element)

3.0 GHz

140 MHz

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 4   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

 

Figure 3 - Ultra-wideband bow-tie antenna pair (cross section). 

 
As  opposed  to  traditional  octave-band  GPR  antennas,  the  ultra-wideband 
bow-tie  monopoles  have  continuous  frequency  coverage  from  the  200  MHz 
range up to 3 GHz as illustrated in Figure 4. In practice this allows the user to 
collect  data  from  140  MHz  to  3  GHz  without  changing  antennas.  By 
comparison,  a  similar  survey  using  impulse  GPR  would  require  use  of 
200MHz, 400 MHz, 800 MHz and 1600 MHz antennas. 
 

 

Figure 4 - Wideband coverage of the 3d-Radar antenna array. 

 
The  antenna  elements  are  arranged  in  a  linear  array  as  shown  in  Figure  5 
where  the  transmitting  and  receiving  antennas  are  displaced  to  each  other. 
During  the  survey,  the  radar  combines  the  transmit/receive  antennas 
sequentially to obtain a number of profiles (or channels) as shown in Figure 
5.   
 

TX Radiation pattern

RX Radiation pattern

Common footprint

3d-Radar frequ

ency response:

100MHz

200MHz

400MHz

800MHz

1200MHz

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 5   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

 

Figure 5 – Antenna layout DX2429. 

 
The standard range of antenna arrays includes the following models: 
 

Model 

DX0909 

DX1213 

DX1821 

DX2125 

DX2429 

DX3341 

Length (mm) 

900 

1200 

1800 

2100 

2400 

3300 

Channels 

13 

21 

25 

29 

41 

 

 

Figure 6 – Available antenna models. 

 

1.3

  Multi-offset recording (optional) 

 
The  Multi-offset  recording  allows  the  user  to  set  up  antenna  scanning 
sequences with independent transmitter and receiver antenna locations. 
 
In  the  standard  (zero-offset)  antenna  scanning  sequence,  the  GeoScope 
transmits/receives sequentially on each antenna pair. Data is collected in the 

1

15

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Ch#

1

2

3

4

5

...

25

26

27

28

29

Tx#

1

2

2

3

3

...

13

14

14

15

15

Rx#

1

1

2

2

3

...

13

13

14

14

15

1

15

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 6   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

transverse  direction  by  firing  the  antenna  pairs  in  a  linear  sequence  from 
Antenna Pair #1 to the highest antenna pair. 
 
With the Multi-offset feature, the system offers a higher degree of freedom to 
build more advanced scan patterns. It is for example possible to transmit at 
Antenna  #1  and  receive  at  Antenna  #  8,  (i.e.  with  an  offset  distance  along 
the  cross-line  direction).  The  automatic  Common-Mid-Point  (CMP)  gather 
collects  traces  centered  at  the  antenna  in  the  center  of  the  array  with 
increasing  offsets  (normal  move-out)  as  shown  in  Figure  7.  This  feature  is 
used  to  estimate  the  wave  velocity  using  standard  methods  (semblance 
analysis)  used  in  seismic  processing.  Other  scan  sequences  can  be 
programmed as well. Note that this mode of operation works in a sequential 
manner,  hence  using  all  possible  combinations  of  transmitter  and  receiver 
antennas will slow down the data collection speed somewhat. 

 

Figure 7 – Common-Mid-Point Gather. 

1.4

  Accessories/options 

 
The  GeoScope

TM

  can  be  used  in  combination  with  digital  video  camera,  GPS 

and  CamLink

TM

  software  from  RoadScanners  for  simultaneous  recording  of 

video, GPR data and GPS data.  
 
The  antenna  array  can  be  equipped  with  a  2-wheel  lightweight  trailer 
assembly (Figure 8). The trailer connects to a standard ISO 50mm ball hitch 
used on cars. For railway operation 3d-Radar can provide railway wheels with 
adjustable track width. For high-speed surveys we recommend to mount the 
array directly to the vehicle  

 

Figure 8 - Typical GPR setup with a 2-wheel trailer. 

 

 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 7   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

 

 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 8   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

2

  Hardware Components 

The GeoScope system consists of four main parts: 
 

1.

  GeoScope unit 

2.

  Antenna Array 

3.

  Distance Measurement Instrument (DMI) 

4.

  Control computer 

 

2.1

  GeoScope Unit 

The  GeoScope  unit  is  the  heart  of  the  GPR  system.  It  contains  the  RF 
hardware  including  the  digital  signal  generator  and  the  ADC  system  which 
stores  the  collected  data.  The  GeoScope  runs  off  12V  or  24V  DC.  Figure  9 
shows the GeoScope front panel with connectors. 
 

 

Figure 9 - GeoScope front panel. 

 
The front panel contains the following elements: 
 

Item  Name 

Description 

AUX 

Aux Ethernet for service + I/O (Section 2.2) 

GPS 

RS232  port  for  recording  NMEA0183  messages 
from  GPS,  +  Additional  RS232  port,  +  Trig  I/O 
(Section 2.3) 

DMI 

DMI encoder input. (Section 2.4) 

Antenna 

Antenna & Control cable 

Ethernet 

Ethernet connector to Operator Computer 

Power Switch 

Push  to  turn  on.  LED  ring  is  red  when  system  is 
up  and  running.  Push  again  to  turn  off.  LED  ring 
goes dark when system is turned off. 

Power Input 

Connector for 12/24V DC Input (Section 2.5) 

 
 
To  turn  on  the  GeoScope,  press  the  power  button  briefly  and  wait  for  the 
startup procedure to finish. This takes a few seconds. 
 
When  the  GeoScope  is  started  with  an  Ethernet  cable  connected  directly  to 
the control computer, it will have the following TCP/IP address: 192.168.8.2.  
 
To  stop  the  GeoScope,  press  the  power  button  briefly  and  wait  for  the 
shutdown  procedure  to  finishWhen  the  shutdown  procedure  is  finished  the 
power button LED goes dark and fans stop. 
 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 9   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

Make sure that the side air inlet and outlet are not covered to 
ensure  proper  cooling.  The  air  inlet  filter  should  be  cleaned 
regularly  when  operating  in  dusty  environments.  Insufficient 
cooling might lead to system malfunction and potential loss of 
data. Make sure that the GeoScope is not overheated by direct 
sunlight. 
 

2.2

  Aux connector 

The  AUX  connector  (Lemo  EGB.2B.312.CLL)  has  the  following  pin 
configuration: 
 

 
 

 
 

2.3

  GPS input 

The  GPS  input  connector  (Lemo  EGA.2B.312.CLL)  has  the  following  pin 
configuration: 
 

 
 

 
 
 
 
 
The Geoscope reads serial data on NMEA0183 format from any GPS or GNSS 
receiver. Recommended settings for the GPS NMEA output is:  
 

Pin 

Signal 

Reserved 

Reserved

 

GND 

Ethernet 

Ethernet 

Ethernet 

Ethernet 

Ethernet 

Ethernet 

10 

Ethernet 

11 

Ethernet 

12 

N/C 

Pin 

Signal 

GPS RS-232 TX (output) 

GPS RS-232 RX 

GND 

Reserved 

Reserved 

GND 

Trig out (TTL) 

Trig in (TTL) 

GND 

10 

N/C 

11 

N/C 

12 

N/C 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 10   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

 

 

2.4

  Distance Measurement Instrument (DMI) 

The  DMI  consists  of  an  optical  encoder  that  measures  the  distance  of 
movement  and  generates  trigger  pulses  to  the  GeoScope.  The  DMI  outputs 
quadrature  TTL  pulses  to  allow  detection  of  forward  or  reverse  travel 
direction.  The  DMI  should  be  recalibrated  at  least  each  time  you  change  its 
mounting.  
 
The  DMI  input  connector  (Lemo  EGG.2B.312.CLL)  has  the  following  pin 
configuration: 
 

 
 

 
The relationship between DMI Tick count and the quadrature pulses is shown 
in Figure 10. One tick is counted for each rising or falling edge of pulse trains 
A and B. 

 

Figure 10 - DMI pulses. 

The supplied DMI encoder has 1000 pulses/rev. 
 
 

Parameter 

Recommended settings 

Position data 

$GPGGA (1Hz output rate) 

Velocity data 

$GPVTG (1Hz output rate) 

Baud rate 

115,200 

Data bits 

Parity 

None 

Stop bit 

Pin 

Signal 

+5V DC to DMI-1, max 50mA 

DMI-1: Quadrature A (TTL) 

DMI-1: Quadrature B (TTL) 

Reserved 

Reserved 

GND 

GND 

DMI-2: Quadrature A (TTL) 

DMI-2: Quadrature B (TTL) 

10 

Reserved 

11 

Reserved 

12 

+5V DC to DMI-2, max 50mA 

Tick 

2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 11   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

2.5

  Power Supply  

The  GeoScope  runs  off  12/24V  DC  (10.5  –  36V).  At  maximum  load,  the 
GeoScope  power  consumption  is  about  80W  (7A  @  12V DC). During  startup 
the inrush current might be as high as 10A.  
 

Never  unplug  the  power  cable  from  the  GeoScope  when  the 
system is running. This may cause loss of data and insufficient 
system shutdown. 

 
The  Power  connector  (Lemo  EGJ.3B.303.CLA)  has  the  following  pin 
configuration: 
 

 

 
The GeoScope may be connected to the 12V DC system of a car, but special 
care  should  be  noted  to  voltage  stability.  Always  use  a  separate  12V 
accumulator  or  a  DC/DC  converter  with  galvanic  isolation  between  the 
GeoScope  and  the  car  12V  outlet  to  stabilize  the  voltage.  Avoid  starting  the 
car  engine  when  the  GeoScope  is  connected  since  the  starter  motor  might 
cause severe voltage surge. 
 
When running the GeoScope on battery power, it  is very  important to use a 
high quality battery. Old batteries may often appear to be fully charged when 
measured  without  load,  but  when  connected  to  load,  like  the  GeoScope, 
voltage can drop quickly.  
 
Under  normal  operation,  a  fully  charged  50Ah  lead-acid  accumulator  with 
good  health,  will  last  for  approximately  5  hours.  A  gel-type  deep-cycle 
accumulator  is  recommended  both  for  safety,  i.e.  reduced  risk  for  acid 
leakage,  and  for  endurance.  Gel  accumulators  are  designed  for  supplying 
power  over  a  long  period  of  time  with  repeated  deep  discharging.  Ordinary 
car  accumulators  on  the  other  hand,  are  constructed  for  supplying  high 
currents over a short period of time during starting. They are not constructed 
for being completely discharged repeatedly. 
 

2.6

  Control Computer 

The  control  computer  is  usually  a  laptop  with  the  GeoScope  user  software 
installed.  The  control  computer  is  used  to  configure  the  radar  waveform, 
calibrate  the  DMI,  control  data  acquisition  and  manage  the  collected  data 
stored  on  the  GeoScope.  The  system  performance  will  be  affected  by  the 
speed  of  the  client  laptop.  A  workstation  grade  CPU,  gigabit  Ethernet  and  a 
fast SSD is recommended. 
 
 
As  of  2013-05-04,  the  client  software  runs  on  Java  1.6  while  3drExaminer 
requires  Windows 7. 
 

Pin 

Signal 

Pos 

Neg 

Chassis GND 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 12   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

If the computer runs Windows XP with Service Pack 2 or newer, the Windows 
firewall should be disabled when connecting to the GeoScope; otherwise you 
will  have  problems  connecting  to  the  GeoScope.  If  you  use  other  firewall 
software, and experience connection problems, please turn off this as well. 
 
An  alternative  to  disabling  the  firewall  completely  is  to  enable  the  outgoing 
ports 19005 and 19003. 
 

 

 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 13   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

3

  Antenna Array 

 
3d-Radar  AS  provides  different  antenna  array  solutions  for  the  GeoScope. 
Current  arrays  range  from  widths  of  90  –  330  cm  with  number  of  channels 
ranging from 9 to 41Figure 11 shows the DX2429 antenna array which covers 
a width of 240 cm using 29 channels.  
 

 

Figure 11 - Antenna Array Model DX2429. 

3.1

  Antenna Trailer 

The  antenna  trailer  is  a  lightweight  assembly  which  allows  the  array  to  be 
towed behind a vehicle.  Figure 12 shows a drawing (top view) of the trailer 
assembly. 
 
 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 14   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

 

Figure 12 - Antenna trailer. 

 
The antenna trailer is assembled by mounting the wheel brackets to the top 
of the antenna array as shown in Figure 13.  Mount the wheel containing the 
DMI close to Antenna #1. Use the rigging screw to adjust the elevation.  
 

 

Figure 13 - Wheel bracket with DMI. 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 15   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

 

 

Figure 14 – Installation of tow bars. 

 
Mount  the  tow  bar  to  the  top  brackets  on  the  antenna  array  as  shown  in 
Figure 14. 
 
Connect  the  RF  cable  to  the  main  antenna  connector  of  the  array.  Connect 
the DMI cable to the DMI connector on the wheel bracket containing the DMI.  
 

Note  that  the  2.4  and  the  3.3  meter  arrays  (DX2429  and 
DX3341) are wider than the vehicle. Use flashlights and visible 
markers  to  the  edge  of  the  antenna  array  when  operating  at 

roads with traffic. Always wear visible reflex safety west when 
working at roads and railways. 

 

Make  sure  that  the  elevation  of  antenna  array  is  sufficient  to 
avoid  that  the  array  hits  the  surface  during  data  acquisition. 
Recommended  elevation  is  10  –  50  cm  above  the  ground 

surface. 

 

 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 16   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

4

  Operation 

 
By  following  the  steps  below,  you  are  ready  to  collect  data  with  the 
Geoscope: 

1.

  Connect  the  Antenna  array,  the  DMI  encoder  and  DC  power  to  the 

GeoScope. Optionally, connect the External GPS. 

2.

  Power up the GeoScope by pushing the button at the top right of the 

front panel. 

3.

  Connect the client computer to the Ethernet interface using a standard 

CAT5E twisted pair cable. Please make sure that: 

a.

  The  Local  Area  Network  adapter  on  the  client  computer  is 

configured  with  a  fixed  IP  address  in  the  192.168.8.x  range, 
where x is different from 2 (192.168.8.5 for example) and with 
a Subnet Max value of 255.255.255.0 

b.

  Power options of the client PC are set to “High performance”  

(Win7) or “Always on” (XP). 

c.

  There is available hard-disk space for your .3dra files which are 

stored on the client computer. 

4.

  Open a web browser window and enter http://192.168.8.2 in the URL 

field.  

 

5.

  Push the “Launch” button, and the client GUI will appear:  

 

 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 17   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

6.

  Select  survey  settings  by  clicking  the  cog-wheel  icon  and  selecting 

“Survey Settings”. 

a.

  Adjust the sliders. Note that the max speed changes according 

to your slider settings. Depending on the “time window” setting, 
you  may  or  may  not  get  the  full  depth  in  the  quick  view.    The 
full range is always recorded to file.  

b.

  Select your “File Location” for storage of 3dra files. 

c.

  Press “OK” to close the dialog. 

7.

  Push “Start” button in the main window. Notice file name and location 

in window title bar. If you are driving too fast, some scans will be lost 
and  vertical  red  stripes  will  be  shown  in  the  data  view.  When  the 
acquisition is done, press “Stop”.  The 3dra file is now available in your 
specified location. 

8.

  Make  sure  the  DMI  Calibration  values,  the  General  DMI  Settings  and 

the  External  GPS  Settings  are  updated  in  the  “System  Settings”  tab 
before performing a survey task. 

9.

  3dR  Examiner  software  version  2.61  or  newer  is  required  for  post-

processing the .3dra files. 

 

 

 

 


background image

3

d

-r

a

d

a

a

s

GeoScope

TM

 User’s Manual 

© 2013 3d-Radar AS  

Page 18   

Revision 2.0        Date: 02/07/2013  

5

  Maintenance 

 

5.1

  Cleaning air filter 

Remove  the  air  filter  inlet  cover  at  the  rear  right  side.  Open  the  cover  and 
use a vacuum cleaner or compressed air to blow dust from the filter. Mount 
the filter in the same manner as opened. 
 

5.2

  Cleaning of connectors 

The RF and control cables may be cleaned either using compressed air from a 
can or Isopropanol based electronic cleaning spray.  Never use water to clean 
connectors.  During  field  work,  avoid  putting  connectors  on  the  ground  or  in 
water in order to minimize the probability  of getting sand or  dust inside  the 
connectors. Inspect connectors for corrosion at regular intervals. 
 

5.3

  Cleaning the antenna array 

The  antenna  array  top  cover  can  be  cleaned  with  a  wet  cloth  with  ordinary 
cleaner.  Never  use  high-pressure  jet  water  washer  on  the  antenna.  The 
bottom  side  can  be  cleaned  firmly  with  a  humid  rag.  Do  not  store  the 
antenna array inside the container if it is wet or humid.