JP2000081487A

JP2000081487A - 探査方法及び装置

Info

Publication number: JP2000081487A
Application number: JP11124085A
Authority: JP
Inventors: Hideki Hayakawa; 秀樹早川; Masaki Kishi; 雅樹岸; Masaru Tsunasaki; 勝綱崎
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】地表面上を移動しながら波動信号を媒質中
へ放射して媒質中の物体からの反射信号を受信し、反射
信号強度に対する地表面上の位置と反射時間ｔを座標
（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｔ）とする３次元ボクセルデータを生成
し、その３次元ボクセルデータに基づいて物体の位置を
検出する探査方法において、波動信号を送受信する送受
信装置１０の地表面上での位置合わせが容易で、実用的
な探査速度を確保でき、地表面上での位置計測精度の高
い探査方法を提供する。【解決手段】送受信装置１０を支持する固定車輪７_R
の移動距離と移動方向を、固定車輪７_R に設けた距離計
１９と送受信装置１０または固定車輪７_R に設けた角度
センサ２９により計測し、固定車輪７_R の始発点Ｓと初
期姿勢から決まる計測座標系における固定車輪７_R の位
置座標とその向き（Ｘ，Ｙ，θ）を算出し、その結果か
ら送受信装置１０内の所定の位置座標（Ｘ₀ ，Ｙ₀ ）を
求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、媒質の表面を移動
しながら、電磁波または音波による波動信号を媒質中へ
放射して、媒質中に存在する物体からの反射信号を受信
し、その受信した反射信号強度に対する媒質表面上の位
置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）と波動信号の物体からの反射時間ｔを
座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｔ）とする３次元ボクセルデータを
生成し、その３次元ボクセルデータに基づいて物体の位
置を探査する探査方法及び装置、或いは、媒質の表面を
移動しながら、電磁波または音波による波動信号を媒質
中へ放射して、媒質中に存在する物体によって強度また
は位相が変化した波動信号を受信し、その受信した波動
信号の前記物体によって変化した強度若しくは位相に対
する媒質表面上の位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）を座標とする２次
元データを生成し、その２次元データに基づいて物体の
位置を探査する探査方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の探査方法及び装置としては、電
磁波の反射を用いて地中にある埋設物または空洞を探査
する探査方法または装置があり、例えば、三井造船技報
第１５２号、ｐｐ．１８〜２４「３アンテナ素子を有す
る地中埋設物探査レーダ」（１９８４年６月）に開示さ
れている方法が知られている。この「３アンテナ素子を
有する地中埋設物探査レーダ」の場合、レーダセンサ部
の三つの自在車輪の内の二つにロータリエンコーダを装
備し、この二つのロータリエンコーダの出力値即ち移動
距離から前記レーダセンサ部の三つのアンテナ素子の移
動軌跡を計測するように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記探査方法または装
置では、電磁波を放射及び受信するアンテナが媒質の表
面上を２次元的に移動するため、かかるアンテナの位置
を前記媒質表面上で特定する必要がある。また、前記３
アンテナ素子を有する地中埋設物探査レーダの場合で
は、前記３アンテナ素子の中心部の位置を前記媒質表面
上で特定する必要がある。このように前記アンテナ等の
位置を前記媒質表面上で特定する場合、当該位置を別途
前記媒質表面上の所定の基準位置と位置合わせを行なう
必要がある。しかしながら、前記アンテナまたは前記中
心部の位置は、前記アンテナ等を支持及び保護する筐体
によって遮蔽され、作業者が視覚的に直接確認できず、
前記媒質表面上の所定の基準位置と位置合わせが困難で
あった。また、ロータリエンコーダによって移動距離を
計測する従来の探査方法または装置では、前記媒質表面
上での位置計測精度が不十分であり、角度の小さい曲が
りを繰り返したり、長い距離を移動すると計測誤差が累
積され大きくなってしまっていた。この計測精度の劣化
は、自在車輪に取り付けられているロータリエンコーダ
の出力パルスに毎回同期して、電磁波の波動信号を前記
媒質中に放射し、前記媒質中の物体からの反射信号を受
信する際に、前記媒質表面上の一地点でのボクセルデー
タの取り込みに数十ミリ秒が必要となることから、隣接
する測定点間の移動時間内に十分な処理時間を確保し且
つ実用的な探査速度で測定点を移動するために、前記ロ
ータリエンコーダの最小検出距離である前記出力パルス
の周期を長くし距離計測の分解能を粗くしていたことに
起因している。また、自在車輪を使用する場合は、その
向きの不安定さも精度に悪影響を与えていると推察され
る。

【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するためになされたものであり、その目的は、探査
装置の媒質表面上での位置合わせが容易で、且つ、実用
的な探査速度を確保した上に媒質表面上での位置計測精
度が高い探査方法及び装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る探査方法の第一の特徴構成は、特許請求
の範囲の欄の請求項１に記載した通り、媒質の表面を移
動しながら、電磁波または音波による波動信号を前記媒
質中へ放射し、前記媒質中に存在する物体からの反射信
号を受信する送受信工程と、前記送受信工程で受信した
反射信号強度に対する前記媒質表面上の位置（ｘ₀ ，ｙ
₀ ）と前記波動信号の前記物体からの反射時間ｔを座標
（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｔ）とする３次元ボクセルデータを生成
する３次元ボクセルデータ生成工程とを順次実行し、前
記３次元ボクセルデータに基づいて前記物体の位置を探
査する探査方法であって、前記波動信号を送受信可能な
送受信装置を移動可能に支持する固定車輪の移動距離
を、前記固定車輪に設けた距離計によって計測し、前記
送受信装置の移動中における前記固定車輪の移動方向或
いは移動方向の変化を、前記送受信装置または前記固定
車輪に設けた角度センサまたは傾斜計によって計測し、
その計測した前記移動距離及び前記移動方向或いは移動
方向の変化から、前記固定車輪の始発点と初期姿勢から
決定される計測座標系における前記固定車輪の位置座標
とその向き（Ｘ，Ｙ，θ）を導出する位置姿勢導出工程
と、前記位置姿勢導出工程で導出された前記固定車輪の
位置座標と向き（Ｘ，Ｙ，θ）から、前記計測座標系に
おける前記送受信装置の所定箇所の位置座標（Ｘ₀ ，Ｙ
₀ ）を求める位置換算工程とを実行する点にある。

【０００６】尚、前記固定車輪と前記送受信装置の相対
的な位置関係は固定されているため、前記角度センサま
たは前記傾斜計は前記送受信装置または前記固定車輪の
何れに設けられていても前記送受信装置及び前記固定車
輪の両方の移動方向或いは移動方向の変化を計測するこ
とができる。

【０００７】また、前記傾斜計としては、３軸傾斜計ま
たは２軸傾斜計が使用可能である。尚、２軸傾斜計は前
記固定車輪の接地面つまり前記媒質表面と平行な直交成
分を測定する。前記傾斜計は、前記固定車輪の接地面つ
まり前記媒質表面が水平でない場合に当該接地面の法線
方向が鉛直方向に対して傾斜することから、角度センサ
と同様に前記固定車輪の移動方向或いは移動方向の変化
を計測することができる。

【０００８】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加
えて、前記固定車輪が前記媒質表面上に指定された少な
くとも二つの媒質基準点を通過した時に、前記計測座標
系上に前記媒質基準点に対応する計測基準点をマークす
るか、或いは、前記固定車輪が前記計測座標系上に指定
された少なくとも二つの計測基準点を通過した時に、前
記媒質表面上に前記計測基準点に対応する媒質基準点を
マークすることによって、前記計測座標系の前記各計測
基準点と前記媒質表面上の座標系の前記各媒質基準点と
を相互に対応付ける座標系相関工程を有する点にある。
ここで、媒質基準点或いは計測基準点をマークすると
は、夫々、前記媒質表面上或いは前記計測座標系上にお
いて当該基準点を識別可能にすることを意味する。

【０００９】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加
えて、前記相互に対応する媒質基準点と計測基準点を少
なくとも２組とし、その内の１組を夫々前記媒質表面上
の座標系と前記計測座標系の夫々の原点とし、他の１組
の前記媒質基準点の前記媒質表面上の座標系における位
置座標（ｘ₁ ，ｙ₁ ）を求め、その媒質基準点に対応す
る前記計測基準点の位置座標（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）を前記位置
姿勢導出工程により求め、前記計測基準点の位置座標
（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）の各座標値を前記媒質基準点の位置座標
（ｘ₁ ，ｙ₁ ）の各座標値と一致させるべく、前記計測
座標系の座標軸の方向と縮尺を補正する計測座標補正工
程を有する点にある。

【００１０】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載した通り、媒質の表面において、ロー
タリエンコーダからなる距離計を設けた固定車輪によっ
て支持され、前記固定車輪の移動方向或いは移動方向の
変化を計測可能な角度センサまたは傾斜計を備えた送受
信装置を移動させながら、前記ロータリエンコーダのカ
ウント値の増減に同期して前記送受信装置から電磁波ま
たは音波による波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒
質中に存在する物体からの反射信号を受信する送受信工
程と、前記送受信工程で受信した反射信号強度に対する
前記媒質表面上の位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）と前記波動信号の
前記物体からの反射時間ｔを座標（ｘ₀，ｙ₀ ，ｔ）と
する３次元ボクセルデータを生成する３次元ボクセルデ
ータ生成工程とを順次実行し、前記３次元ボクセルデー
タに基づいて前記物体の位置を探査する探査方法であっ
て、前記カウント値が２以上の整数値の整数倍の時にお
ける前記送受信工程で受信した信号を保存する点にあ
る。ここで、前記カウント値が２以上の整数値の整数倍
の時における前記送受信工程で受信した信号とは、前記
カウント値が２以上の整数値の整数倍の時に同期して、
前記波動信号を間欠的に前記媒質中へ放射し、その反射
信号を受信した場合の反射信号や、前記送受信工程は連
続的に実行しながら、連続的に受信する前記反射信号を
前記カウント値が２以上の整数値の整数倍の時に同期し
てサンプリングした場合の反射信号等を意味するもので
ある。尚、前記固定車輪と前記送受信装置の相対的な位
置関係が固定されているため、前記角度センサまたは前
記傾斜計は前記送受信装置または前記固定車輪の何れに
設けられていても構わない。また、何れの場合であって
も、前記送受信装置及び前記固定車輪の両方の移動方向
或いは移動方向の変化を計測することができる。また、
前記傾斜計としては、上記第一の特徴構成と同様に、３
軸傾斜計または２軸傾斜計が使用可能である。

【００１１】同第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項５に記載した通り、上記第一、第二、第三また
は第四の特徴構成を有する探査方法において、前記送受
信工程実行時に、前記媒質中に存在する物体からの反射
信号を受信する代わりに、前記媒質中に存在する物体に
よって強度または位相が変化した波動信号を受信し、且
つ、前記３次元ボクセルデータ生成工程を実行する代わ
りに、前記送受信工程で受信した波動信号の前記物体に
よって変化した強度若しくは位相に対する前記媒質表面
上の位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）を座標とする２次元データを生
成する２次元データ生成工程を実行し、前記３次元ボク
セルデータの代わりに、前記２次元データ生成手段が生
成した前記２次元データに基づいて前記物体の位置を探
査する点にある。

【００１２】更に、本発明に係る探査装置の第一の特徴
構成は、特許請求の範囲の欄の請求項６に記載した通
り、媒質の表面を移動しながら、電磁波または音波によ
る波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質中に存在す
る物体からの反射信号を受信する送受信装置と、前記送
受信装置が受信した反射信号強度に対する前記媒質表面
上の位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）と前記波動信号の前記物体から
の反射時間ｔを座標（ｘ ₀ ，ｙ₀ ，ｔ）とする３次元ボ
クセルデータを生成する３次元ボクセルデータ生成手段
とを備え、前記３次元ボクセルデータ生成手段が生成し
た前記３次元ボクセルデータに基づいて前記物体の位置
を探査する探査装置であって、前記送受信装置を支持す
る固定車輪と、前記固定車輪の移動距離を計測可能な距
離計と、前記固定車輪の移動方向或いは移動方向の変化
を計測可能な角度センサまたは傾斜計と、前記距離計に
よって計測された前記固定車輪の移動距離と前記角度セ
ンサまたは前記傾斜計によって計測された前記送受信装
置の移動中における前記固定車輪の移動方向或いは移動
方向の変化から、前記固定車輪の始発点と初期姿勢から
決定される計測座標系における前記固定車輪の位置座標
とその向き（Ｘ，Ｙ，θ）を導出する位置姿勢導出手段
と、前記位置姿勢導出手段が導出した前記固定車輪の位
置座標と向き（Ｘ，Ｙ，θ）から、前記計測座標系にお
ける前記送受信装置の所定箇所の位置座標（Ｘ₀ ，Ｙ
₀ ）を求める位置換算手段とを備えてなる点にある。即
ち、上記第一の特徴構成における各工程を各別に記載し
た要領で処理するための手段を夫々に備えてなるもので
あり、よって、本特徴構成と上記第一の特徴構成とは、
本発明に係る探査方法及び装置に対して本質において共
通するものである。

【００１３】本発明に係る探査装置の第二の特徴構成
は、特許請求の範囲の欄の請求項７に記載した通り、上
記第一の特徴構成を有する探査装置において、前記送受
信装置は、前記媒質中に存在する物体からの反射信号を
受信する代わりに、前記媒質中に存在する物体によって
強度または位相が変化した波動信号を受信し、前記３次
元ボクセルデータ生成手段の代わりに、前記送受信装置
が受信した波動信号の前記物体によって変化した強度若
しくは位相に対する前記媒質表面上の位置（ｘ₀，ｙ
₀ ）を座標とする２次元データを生成する２次元データ
生成手段を備え、前記３次元ボクセルデータの代わり
に、前記２次元データ生成手段が生成した前記２次元デ
ータに基づいて前記物体の位置を探査する点にある。即
ち、上記本発明に係る探査方法の第一の特徴構成の一部
を同第五の特徴構成で置換してなる探査方法における各
工程を各別に記載した要領で処理するための手段を夫々
に備えてなるものであり、よって、本特徴構成と上記本
発明に係る探査方法の第五の特徴構成とは、本発明に係
る探査方法及び装置に対して本質において共通するもの
である。

【００１４】以下に作用並びに効果を説明する。本発明
に係る探査方法の第一の特徴構成によれば、先ず、前記
位置姿勢導出工程において、前記固定車輪の位置座標と
向き（Ｘ，Ｙ，θ）からその移動軌跡を前記計測座標系
において特定することができ、前記位置換算工程により
前記３次元ボクセルデータ生成工程で使用する前記送受
信装置の所定箇所、例えば、送信受信アンテナの中間位
置の移動軌跡を前記計測座標系において特定することが
できるのである。ここで、前記媒質表面上の探査開始地
点において、前記送受信装置を前記媒質表面上の基準点
と位置合わせする際に、前記固定車輪は実際に前記媒質
表面に接地し、その接地状態が作業者によって視覚的に
直接確認できるため、位置合わせが容易にでき、その結
果、位置合わせ精度が向上するため、前記送受信装置の
所定箇所の位置計測精度の向上が図れるのである。ここ
で、前記固定車輪の取り付け位置が前記送受信装置に対
して固定されていても、前記固定車輪が鉛直軸芯周りに
回動自在な自在車輪であり、且つ、前記角度センサまた
は前記傾斜計がその自在車輪に直接設置されている場合
は、前記自在車輪についての前記位置姿勢導出工程は実
行できるが、前記自在車輪の向きと前記送受信装置の向
きが不定となり、前記位置換算工程によって前記送受信
装置の所定箇所の位置計測が不能となるのである。つま
り、前記自在車輪と前記送受信装置の所定箇所との間の
方向を含む相対位置関係を特定するための別途手段、例
えば、前記自在車輪と前記送受信装置の双方に角度セン
サまたは傾斜計を設ける等の手当てが必要となる。従っ
て、本特徴構成の如く、移動距離の計測に係る車輪の向
きと前記送受信装置の向きの相対関係を固定すること
で、かかる別途手段が不要となるのである。但し、固定
車輪と言えども、ある程度の車軸の振れや遊び等は、計
測誤差範囲内で当然に許容されるものである。

【００１５】前記位置姿勢導出工程における前記固定車
輪の向きθの基準方向（θ＝０）は前記固定車輪の移動
開始時の向き即ち初期姿勢で決定されるが、その基準方
向が前記媒質表面上で予定されている移動開始時の進行
方向と異なると、前記計測座標系がもはや正確に前記媒
質表面上の位置座標を反映しなくなり、前記送受信装置
の所定箇所の位置計測が正確に行えなくなる場合があ
る。しかし、同第二の特徴構成によれば、前記計測座標
系と前記媒質表面上の座標系との間で少なくとも二つの
基準点間の対応付けがされるため、前記両座標系の間に
齟齬があるか否かの判断ができ、前記計測座標系で特定
された前記送受信装置の所定箇所の移動軌跡を、前記媒
質表面上でそのまま使用できるか否かの判断ができるの
である。また、前記両座標系の間に齟齬があると判定さ
れた場合、上述の如く少なくとも二つの基準点間の対応
付けがされるため、少なくとも、前記両座標系の座標軸
の回転を補正でき、前記計測座標系の座標軸方向を前記
媒質表面上で予定されている移動開始時の進行方向と一
致させることができ、前記計測座標系で特定された前記
送受信装置の所定箇所の移動軌跡を、前記媒質表面上に
おいて特定することができるのである。ところで、前記
媒質基準点及び前記計測基準点の一つを、前記両座標系
の原点として選択すると、前記両座標系の座標軸の回転
の補正が容易にできる。

【００１６】更に、同第三の特徴構成によれば、前記相
互に対応する媒質基準点と計測基準点の１組を前記媒質
表面上の座標系と前記計測座標系の夫々の原点とし、前
記他の１組の媒質基準点の前記媒質表面上の座標系にお
ける位置座標（ｘ₁ ，ｙ₁ ）を求め、前記計測座標補正
工程で、その前記媒質表面上の座標系で特定された前記
媒質基準点の位置座標（ｘ₁ ，ｙ₁ ）と、それに対応す
る前記位置姿勢導出工程により求められた前記計測座標
系の前記計測基準点の位置座標（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）につい
て、夫々の座標値が一致するように、前記計測座標系の
座標軸の方向と縮尺を補正することができるのである。
この結果、前記指定車輪の移動軌跡に沿った探査距離が
長くなって、位置計測誤差が過大に累積しても、前記補
正によって当該誤差を一定範囲内に収めることができ、
前記指定車輪の移動軌跡の前記媒質表面上における位置
計測を正確に行え、更に、前記位置換算工程によって前
記送受信装置の所定箇所の移動軌跡が前記正確に計測さ
れた前記指定車輪の移動軌跡から換算できるため、前記
送受信装置の所定箇所の前記媒質表面上での位置計測に
おける必要な計測精度を確保することができるのであ
る。

【００１７】同第四の特徴構成によれば、前記カウント
値の最小単位である１に対応する測定距離が前記ロータ
リエンコーダからなる距離計の最小検出距離であること
から、前記カウント値が２以上の整数値の整数倍の時に
おける前記送受信工程で受信した信号を保存すること
で、前記最小検出距離を細かく維持したまま、前記媒質
表面上を移動しながら各測定点毎にボクセルデータを生
成する時間間隔を広げることができ、その結果、前記媒
質表面上での位置計測の必要な精度を確保した上で、実
用的な探査速度を実現することができるのである。

【００１８】尚、前記媒質表面上での位置計測は、前記
固定車輪の移動距離が前記ロータリエンコーダのカウン
ト値によって求まり、前記送受信装置の移動中における
前記固定車輪の移動方向或いは移動方向の変化が前記角
度センサまたは前記傾斜計によって求まり、これらの移
動距離及び移動方向或いは移動方向の変化から、前記固
定車輪の始発点と初期姿勢から決定される計測座標系に
おける前記固定車輪の位置座標とその向き（Ｘ，Ｙ，
θ）を導出することができる。更に、前記固定車輪と前
記送受信装置の相対的な位置関係が固定されているた
め、前記固定車輪の位置が特定されると前記送受信装置
の任意箇所の位置を特定できるのである。また、送受信
工程における前記波動信号を前記媒質中へ放射し、前記
媒質中に存在する物体からの反射信号を受信する動作
は、前記カウント値に同期して断続的に行われても、非
同期に連続的に行われても構わない。

【００１９】同第五の特徴構成によれば、３次元ボクセ
ルデータに基づいて行う探査方法以外に、２次元データ
に基づいて行う探査方法においても、上記した第一乃至
第六の特徴構成の作用効果を奏することができるのであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る探査方法及
び装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に
示すように、本発明に係る探査装置は、送受信装置１０
とデータ解析装置２０を備えてなる。前記送受信装置１
０は、送受信機１６を備え、媒質である土壌１の表面即
ち地表面６を移動しながら、電磁波による波動信号を前
記土壌１中へ放射し、前記土壌１中に埋設されたガス等
の流体を配送する鋼管等の物体２からの反射信号を受信
する送受信工程を実行し、前記データ解析装置２０は、
前記送受信機１６が受信した反射信号強度に基づいて前
記物体２の埋設位置を探査する。

【００２１】更に詳しくは、前記送受信工程において、
前記送受信機１６は例えば１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの図
２（イ）に例示する単発のパルス信号を送信回路１３で
発生し、送信アンテナ１１より電磁波として土壌１に放
射する。前記送信アンテナ１１より放射された電磁波の
内の物体に入射した入射波４は前記物体２表面で反射散
乱し、その中の反射波５が受信アンテナ１２で受信され
た後、受信回路１４において、図２（ロ）に例示するよ
うな受信信号として復調増幅される。前記送信アンテナ
１１より放射され、前記受信アンテナ１２で受信される
までの時間差ΔＴは前記地表面６から前記物体２までの
距離と土壌１の比誘電率εまたは電磁波の伝搬速度ｖよ
り一義的に決定される。前記送信アンテナ１１と前記受
信アンテナ１２は一定間隔で前記地表面６に対向して配
置され、図１中のｙ方向に前記物体２を横切るように移
動し、更に、前記物体２の配設方向である紙面表裏方向
のｘ方向にも移動する。

【００２２】前記送受信機１６に、前記受信回路１４の
増幅部の利得を前記時間差ΔＴに応じて変調する信号強
度変調手段１５を設け、前記時間差ΔＴが長くなるにつ
れて土壌１を伝搬する前記パルス信号の損失が大きくな
り、受信信号強度が減衰するのを振幅補正し、前記時間
差ΔＴ、つまりは反射時間ｔの増加に対して急激に減衰
しない受信信号強度分布を得ることができ、次段以降の
信号処理に必要な信号強度を確保する。具体的には、前
記信号強度変調手段１５は前記単発のパルス信号の送信
タイミングに同期して、前記時間差ΔＴの増加に伴い減
衰率を所定の変化率で自動的に低下させる減衰器で構成
され、前記増幅部の所定個所に挿入してある。

【００２３】前記データ解析装置２０はマイクロコンピ
ュータや半導体メモリ等によって構成されるデータ処理
部２１と外部からの操作指示を入力するキーボード等の
入力部２２と各処理段階での画像データや出力結果を表
示する陰極線管ディスプレイや液晶ディスプレイ等の表
示部２３と前記各処理段階での画像データや出力結果等
を保管格納する磁気ディスク等の外部補助記憶部２４か
ら構成されている。前記受信回路１４において受信信号
は、前記信号強度変調手段１５による振幅補正後に、波
形のスムージング等の雑音除去処理やＡ／Ｄ変換処理等
の前置処理が施され、ディジタル信号として前記データ
処理部２１へ出力される。前記データ処理部２１に設け
られた３次元ボクセルデータ生成手段２５では、前記デ
ィジタル化された受信信号より、前記物体２を含む土壌
１の断面画像を、前記アンテナ１１及び１２の中間位置
１７である送受信位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）と前記反射波５の
前記物体２からの反射時間ｔを座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｔ）
とする３次元ボクセルデータ（３次元画像データの一
例）を生成し、３次元ボクセルデータ生成工程を実行す
る。ここで、受信信号強度を複数階調で輝度表示し、図
２（ロ）に示すように、信号強度の正値を白（輝度
大）、信号強度の負値を黒（輝度小）、信号強度０を中
間階調として前記表示部２３に表示する。

【００２４】更に、前記３次元ボクセルデータに基づい
てデータ解析を行い、前記物体２の埋設位置を正確に探
査するためには、前記送受信位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）が前記
地表面６を移動した移動軌跡の前記地表面６上での座標
系である地表座標系での位置座標を正確に特定する必要
がある。そこで、図３に示すように、前記送受信装置１
０には、前記送受信装置１０を支持するとともに、前記
送受信装置１０が前記地表面６上を自在に移動できるよ
うに、回転軸が同軸の一対の固定車輪７_R ，７_L と自在
車輪１８が取り付けられており、前記固定車輪７_R の移
動距離を計測可能な距離計１９と、前記固定車輪７_R の
移動方向を計測可能な角度センサ２９と、前記距離計１
９によって計測した前記固定車輪７_R の移動距離Ｄと、
前記角度センサ２９によって計測した前記送受信装置１
０が移動中の前記固定車輪７_R の向きθから、前記固定
車輪７_R の始発点Ｓと初期姿勢から決定される計測座標
系における前記固定車輪７_R の位置座標とその向き
（Ｘ，Ｙ，θ）を導出する位置姿勢導出手段３０と、前
記位置姿勢導出手段３０が導出した前記固定車輪７_R の
位置座標と向き（Ｘ，Ｙ，θ）から、前記計測座標系に
おける前記送受信装置１０の所定箇所の位置座標（Ｘ
₀ ，Ｙ₀ ）を求める位置換算手段３１が設けられてい
る。ここで、前記送受信装置１０の所定箇所とは、前記
アンテナ１１及び１２の中間位置１７であり、前記送受
信位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）と前記位置座標（Ｘ₀ ，Ｙ₀ ）と
は、異なる座標系において夫々同じ位置を示すものであ
る。尚、本実施形態では、前記計測座標系のＹ軸方向
は、前記始発点Ｓでの前記固定車輪７_R の向きで定義さ
れ、任意地点での前記固定車輪７_R の向きθは、前記Ｙ
軸を基準として左回転を正方向とする。また、説明の便
宜上、前記地表面６上の座標は小文字で、前記計測座標
系の座標は大文字で区別する。

【００２５】前記距離計１９は、最小検出距離が５ｍｍ
のロータリエンコーダ８からなり、前記移動距離Ｄを計
測可能に構成されている。前記移動距離Ｄは前記固定車
輪７ _R が前進後退した前記始発点Ｓからの積算距離であ
るが、前進時は加算され、後退時は減算される。従っ
て、前記移動距離Ｄが増加している時は、前記送受信装
置１０が前進しており、逆に、前記移動距離Ｄが減少し
ている時は、前記送受信装置１０が後退していることに
なる。尚、前記ロータリエンコーダ８が前進後退を検出
できる原理は、前記ロータリエンコーダ８のスリットに
対して９０°位相が異なるように２つの光センサが配置
され、例えば、前記二つの光センサの出力パルスの一方
が他方より９０°位相が進んでいる場合は前進であり、
逆に９０°位相が遅れている場合は後退であると判定で
きるのである。また、前記角度センサ２９は、例えば、
ピエゾジャイロ等のジャイロを用いて構成されている。

【００２６】図４に示すように、前記位置姿勢導出手段
３０は、位相判別エッジ検出部９と、アップダウンカウ
ンタ２６と、演算処理部２７とで構成されており、前記
位置換算手段３１は前記演算処理部２７の一部によって
構成されている。具体的には、前記位置姿勢導出手段３
０及び前記位置換算手段３１は、前記データ解析装置２
０と同様にマイクロコンピュータ、論理回路、及び、半
導体メモリ等によって構成されている。

【００２７】前記位相判別エッジ検出部９は、前記ロー
タリエンコーダ８の前記二つの光センサの出力パルスＲ
₁ _, Ｒ₂ を入力して、前記固定車輪７_R の前進後退を判
別し、前記出力パルスＲ₁ _, Ｒ₂ のエッジを検出して、
カウントアップ信号Ｒ_UPとカウントダウン信号Ｒ_DNを出
力する。図５に、前記出力パルスＲ₁ _, Ｒ₂ と前記カウ
ントアップ信号Ｒ_UPの信号波形の一例を示す。この場
合、前記出力パルスＲ₁が前記出力パルスＲ₂ より９０
°位相が進んでおり、前記固定車輪７_R が前進状態で、
前記カウントアップ信号Ｒ_UPが出力されている。ここ
で、前記カウントアップ信号Ｒ_UPまたは前記カウントダ
ウン信号Ｒ_DNの各パルス間隔が前記ロータリエンコーダ
８の最小検出距離に対応する。

【００２８】前記アップダウンカウンタ２６は、前記位
相判別エッジ検出部９が出力する前記カウントアップ信
号Ｒ_UPと前記カウントダウン信号Ｒ_DNを入力し、前記固
定車輪７_R の前記移動距離Ｄに対応するカウント値Ｃを
出力し、更に、桁上げ時にはキャリー信号Ｒ_C を、ま
た、桁下げ時にはボロー信号Ｒ_B を出力する。

【００２９】また、前記キャリー信号Ｒ_C と前記ボロー
信号Ｒ_B の論理和をとって、その論理和出力２８が前記
演算処理部２７に入力される。前記演算処理部２７に入
力された前記論理和出力２８は所定の出力形式で前記送
信回路１３に送信され、前記送信回路１３は前記単発の
パルス信号を前記論理和出力２８に同期して発生し、前
記送信アンテナ１１より前記土壌１に向けて放射する。
ここで、前記アップダウンカウンタ２６が２ビットカウ
ンタの場合は、前記カウント値Ｃが４の整数倍の値にな
る度に、前記論理和出力２８がパルスを発生する。この
場合、前記最小検出距離が５ｍｍであるので、前記移動
距離Ｄが２０ｍｍ変化する毎に、前記送受信工程を実行
し、前記パルス信号が前記送信アンテナ１１より放射さ
れ、同地点でのボクセルデータが収集される。

【００３０】尚、前記論理和出力２８に同期して前記パ
ルス信号を送受信するのではなく、前記パルス信号の送
受信を前記論理和出力２８より短い周期で行い、前記受
信回路１４で受信された受信信号を前記論理和出力２８
に同期して前記データ処理部２１のメモリに保存し、ボ
クセルデータの収集を行ってもよい。

【００３１】次に、前記演算処理部２７における、前記
位置姿勢導出手段３０による前記計測座標系における前
記固定車輪７_R の位置座標とその向き（Ｘ，Ｙ，θ）を
導出する位置姿勢導出工程について説明する。

【００３２】前記固定車輪７_R の向きθは、前記Ｙ軸を
基準として左回転を正方向と定義されており、前記角度
センサ２９が検出する前記送受信装置１０が移動中の前
記固定車輪７_R の向きθもＹ軸方向を基準としているた
め、同じく左回転を正方向とすれば、前記固定車輪７_R
の向きθは、前記角度センサ２９によって直接計測され
る。一方、前記移動距離Ｄは前記最小検出距離に前記カ
ウント値Ｃを乗じて求められる。

【００３３】また、単位時間当りの前記固定車輪７_R が
前進後退した距離をΔとすれば、前記固定車輪７_R の位
置座標（Ｘ，Ｙ）は、数１及び数２で与えられる。

【００３４】

【数１】Ｘ＝−∫Δｓｉｎθｄｔ

【数２】Ｙ＝∫Δｃｏｓθｄｔ

【００３５】ここで、前記単位時間当りの移動距離Δと
前記固定車輪７_R の向きθは共に時間ｔの関数である
が、実際の演算処理は、数１及び数２の代わりに離散表
現の更新式数３及び数４を用いて、前記固定車輪７_R の
移動距離Ｄに一定の増減があった場合に実行する。具体
的には、前記送受信工程の実行と同様に、前記論理和出
力２８に同期して前記位置姿勢導出工程を実行するた
め、前記一定の増減量は２０ｍｍである。

【００３６】

【数３】Ｘ_n+1 ＝Ｘ_n −（Ｄ_n+1 −Ｄ_n ）ｓｉｎθ_n

【数４】Ｙ_n+1 ＝Ｙ_n ＋（Ｄ_n+1 −Ｄ_n ）ｃｏｓθ_n

【００３７】ここで、Ｄ_n+1 及びＤ_n は前記移動距離Ｄ
の内の前記固定車輪７_R の移動距離のｎ＋１番目及びｎ
番目の演算処理位置での値を夫々示している。また、θ
_n は前記角度センサ２９の検出出力である前記固定車輪
７_R の向きθをｎ番目の演算処理位置でサンプリングし
た値である。

【００３８】以上、数３及び数４から、前記計測座標系
における前記固定車輪７_R の位置座標と向き（Ｘ，Ｙ，
θ）を導出することができる。

【００３９】次に、前記位置換算手段３１が、前記位置
姿勢導出手段３０が導出した前記固定車輪７_R の位置座
標と向き（Ｘ，Ｙ，θ）から、前記計測座標系における
前記送受信装置１０の所定箇所である前記アンテナ１１
及び１２の中間位置１７の位置座標（Ｘ₀ ，Ｙ₀ ）を求
める位置換算工程について説明する。前記固定車輪７_R
の位置を原点、前記固定車輪７_R の回転軸方向をＸ軸方
向、進行方向をＹ軸方向とする前記送受信装置１０上の
座標系を仮定して、その座標系における前記アンテナ１
１及び１２の中間位置１７の座標を（−Ｗ，−Ｖ）とす
ると、この前記送受信装置１０上の座標系は前記計測座
標系に対して前記固定車輪７_R の向きθだけ回転してい
ることに相当することから、前記中間位置１７の位置座
標（Ｘ₀ ，Ｙ₀ ）は数５及び数６で算出される。

【００４０】

【数５】Ｘ₀ ＝Ｘ−Ｗｃｏｓθ＋Ｖｓｉｎθ

【数６】Ｙ₀ ＝Ｙ−Ｗｓｉｎθ−Ｖｃｏｓθ

【００４１】ここで、Ｗは前記一対の固定車輪７_R ，７
_L の間隔の半値であり、Ｖは前記中間位置１７と前記固
定車輪７_R の回転軸との距離に相当し、本実施形態では
前記中間位置１７が前記両固定車輪７_R ，７_L の中心よ
り後方に位置している。尚、本実施形態で使用する前記
送受信装置１０では、前記間隔の半値Ｗは３２５ｍｍ
で、前記距離Ｖは２１０ｍｍである。この位置換算工程
は、前記位置姿勢導出工程で前記固定車輪７_R の位置座
標と向き（Ｘ，Ｙ，θ）が演算される毎に実行される。

【００４２】次に、前記位置姿勢導出工程と前記位置換
算工程を、前記地表座標系においてｙ軸正方向に１００
０ｍｍ、ｘ軸負方向に２０００ｍｍの長方形領域を走査
して実行した実施例について説明する。

【００４３】前記位置姿勢導出工程と前記位置換算工程
を実行して得られた前記計測座標系での前記固定車輪７
_R の軌跡を図６に、また、前記計測座標系での前記中間
位置１７の位置座標（Ｘ₀ ，Ｙ₀ ）と前記固定車輪７_R
の軌跡を図７に示す。尚、図７において、実線は前記中
間位置１７の軌跡を、破線は前記固定車輪７_R の軌跡を
表し、図６と図７の前記固定車輪７_R の軌跡は同一のも
のである。

【００４４】上記実施例において、前記送受信装置１０
は、前記地表座標系の原点から座標点（０，１０００）
の第１折返点Ｔまで直進し、同第１折返点Ｔで折り返
し、以降、ｙ＝０ｍｍとｙ＝１０００ｍｍの間を往復し
ながら、−ｘ方向に進み、最終的に（−２０００，１０
００）まで移動している。ここで、前記地表面６上に設
定した媒質基準点Ｍ、本実施例では前記始発点Ｓ及び前
記第１折返点Ｔに、予めマークしておき、前記固定車輪
７_R が必ずそのマーク上を通過することで、前記媒質基
準点Ｍとそれに対応する前記計測座標系での計測基準点
Ｎを識別して、前記地表座標系と前記計測座標系を対応
付ける座標系相関工程を実行する。この結果、前記媒質
基準点Ｍと前記計測基準点Ｎの夫々の固有の座標系での
位置座標を比較することで、前記計測座標系と前記地表
座標系間の齟齬が把握でき、前記計測座標系を前記地表
座標系として実効的に使用可能か否かの判断が可能とな
る。かかる座標系相関工程により、前記位置姿勢導出工
程で導出された前記固定車輪７_R の位置座標（Ｘ，Ｙ）
から直接導出される前記中間位置１７の位置座標（Ｘ
₀ ，Ｙ₀ ）が、前記地表面６上での前記送受信位置（ｘ
₀ ，ｙ₀ ）として、前記３次元ボクセルデータに基づい
て行われるデータ解析にそのまま使用できるか否かの見
極めが可能となるのである。

【００４５】図６に示すように、前記計測座標系では、
前記第１折返点Ｔの座標が（０，１０００）から僅かに
ずれているが、これは、前記始発点Ｓにおいて、前記固
定車輪７_R の向きが、前記地表座標系のｙ軸方向に完全
に一致していない場合や、前記位置姿勢導出工程におけ
る前記固定車輪７_R の向きθの演算誤差、或いは、前記
最小検出距離に基づく前記移動距離Ｄの量子化誤差、前
記固定車輪７_R の空転による前記移動距離Ｄの誤差等が
累積する場合等が理由として考えられる。

【００４６】従って、前記座標系相関工程において、前
記計測座標系と前記地表座標系間の許容限度を超える齟
齬が確認された場合は、前記位置姿勢導出工程及び前記
位置換算工程を再実行するか、前記媒質基準点Ｍと前記
計測基準点Ｎの夫々の固有の座標系での位置座標が一致
するように、前記計測座標系の座標軸の方向や縮尺を補
正する計測座標補正工程を行うことで、最終的に前記送
受信位置（ｘ₀ ，ｙ₀）が正確に得られるため、前記３
次元ボクセルデータに基づいてデータ解析を行い、前記
物体２の埋設位置を正確に探査することができるのであ
る。

【００４７】以下、前記計測座標補正工程について説明
する。前記計測座標補正工程では、かかる誤差を補正す
る方法として、前記始発点Ｓを前記両座標系の原点とし
て、その原点を基準とする縮尺補正係数ａ_C 、座標軸の
回転補正角θ_C を設定し、これら縮尺補正係数ａ_C と回
転補正角θ_C を前記媒質基準点Ｍ及び計測基準点Ｎの位
置座標から算出することにより行う。先ず、図６または
図７に示す前記固定車輪７_R の最終位置Ｐ等において、
前記媒質基準点Ｍ及び計測基準点Ｎの位置座標間におい
て数７及び数８に示す関係式が成り立つ。

【００４８】

【数７】ｘ₁ ＝ａ_C （Ｘ₁ ｃｏｓθ_C −Ｙ₁ ｓｉｎθ_C ）

【数８】ｙ₁ ＝ａ_C （Ｘ₁ ｓｉｎθ_C ＋Ｙ₁ ｃｏｓθ_C ）

【００４９】数７及び数８を変形して、前記縮尺補正係
数ａ_C と前記回転補正角θ_C を導出する数９、数１０、
数１１が得られる。尚、前記回転補正角θ_C は数１０、
数１１の何れの式を用いて計算しても構わない。

【００５０】

【数９】ａ_C ＝｛（ｘ₁ ² ＋ｙ₁ ² ）／（Ｘ₁ ² ＋Ｙ₁
² ）｝^1/2

【数１０】

【数１１】

【００５１】数７及び数８は任意の媒質基準点Ｍ及び計
測基準点Ｎに適用できることから、以上算出された前記
縮尺補正係数ａ_C と前記回転補正角θ_C を数７及び数８
に代入し、前記位置座標（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）として前記固定
車輪７_R の軌跡の前記計測座標系での位置座標（Ｘ，
Ｙ）を代入して、前記計測座標補正工程後の前記固定車
輪７_R の軌跡（ｘ，ｙ）が得られる。更に、前記位置座
標（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）として前記中間位置１７の前記計測座
標系での位置座標（Ｘ₀ ，Ｙ₀ ）を代入して前記計測座
標補正工程後の前記中間位置１７の位置座標である前記
送受信位置（ｘ₀，ｙ₀ ）が得られる。

【００５２】以上、前記位置姿勢導出工程、前記位置換
算工程、前記座標系相関工程、前記計測座標補正工程を
夫々実行して前記送受信位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）が正確に得
られるため、前記３次元ボクセルデータに基づいてデー
タ解析を行い、前記物体２の埋設位置を正確に探査する
ことができるのである。

【００５３】尚、前記３次元ボクセルデータに基づいて
前記物体２の埋設位置を求める工程は、既存の探査方法
を使用すれば良く、前記工程の詳細は本発明の本質部分
でないため説明を割愛する。

【００５４】（別実施形態）以下に他の実施形態を説明
する。〈１〉上記実施形態では、前記固定車輪７_R の向きθ
は、前記角度センサ２９によって直接計測される構成で
あったが、前記角度センサ２９を使用せずに、３軸傾斜
計または２軸傾斜計の各軸の出力値から計算によって求
めるようにしても構わない。以下に、３軸傾斜計を用い
て、前記固定車輪７_R の向きθを導出する方法について
説明する。

【００５５】前記探査装置の進行方向をｙ軸、接地面の
法線方向をｚ軸とした場合、各軸の正方向に正値が出力
されるように３軸傾斜計が配置されている。この場合、
各軸の出力ｘ_a ，ｙ_a ，ｚ_a は、数１２、数１３、数１
４で表される。

【００５６】

【数１２】ｘ_a ＝ｓｉｎφｃｏｓθ＋ｃｏｓφｓｉｎδｓｉｎθ

【数１３】ｙ_a ＝ｓｉｎφｓｉｎθ−ｃｏｓφｓｉｎδｃｏｓθ

【数１４】ｚ_a ＝ｃｏｓφｃｏｓδ

【００５７】但し、φ、δ、θは夫々ｙ軸、ｘ軸、ｚ軸
回り（原点に向かって反時計回りを正とする。）の回転
に相当するロール、ピッチ、ヨーに対応する。このと
き、ｘ _a 、ｙ_a 、ｚ_a が与えられても、φ、δ、θを一
義的に導出することはできない。しかし、前記探査装置
が平面上にあるとういう仮定を設けると、ロール回転を
無視できるので、前記出力ｘ_a ，ｙ_a ，ｚ_a は、簡単化
され、数１５、数１６、数１７で表される。

【００５８】

【数１５】ｘ_a ＝ｓｉｎδｓｉｎθ

【数１６】ｙ_a ＝−ｓｉｎδｃｏｓθ

【数１７】ｚ_a ＝ｃｏｓδ

【００５９】従って、δ≠０となる傾斜平面上に前記探
査装置がある場合には、θが±９０度未満の範囲におい
て、数１８によって、ヨー即ち前記固定車輪７_R の向き
θを求めることができる。

【００６０】

【数１８】θ＝ｔａｎ^-1（ｘ_a ／ｙ_a ）

【００６１】数１８より明らかなように、前記固定車輪
７_R の向きθは、ｘ軸とｙ軸の出力ｘ_a ，ｙ_a から計算
により求められることから、３軸傾斜計の代わりに、前
記探査装置の接地面に平行な直交成分を測定する２軸傾
斜計を使用しても、数１８より同様に前記固定車輪７_R
の向きθを求めることができる。

【００６２】〈２〉上記実施形態では、前記位置姿勢導
出工程に使用する固定車輪として、前記一対の固定車輪
７_R ，７_L の内の右側の固定車輪７_R を使用したが、左
側の固定車輪７_L に前記距離計１９を設けて、その左側
の固定車輪７_L で前記移動距離Ｄを計測するようにして
も構わない。また、前記一対の固定車輪７_R ，７_L は必
ずしも夫々の回転軸が同軸である必要はなく、前記移動
距離Ｄの計測に係る車輪が固定車輪であればよい。従っ
て、前記固定車輪７_R ，７_L の位置に自在車輪を設け、
前記自在車輪１８の位置に前記移動距離Ｄの計測に係る
固定車輪を設けるようにしても構わない。

【００６３】〈３〉上記実施形態において、数１及び数
２の代わりに使用する離散表現の更新式は、必ずしも数
３及び数４に限定されるものではない。例えば、数３及
び数４におけるｓｉｎθ_n 及びｃｏｓθ_n の代わりに、
ｎ＋１番目の演算処理位置でサンプリングした前記固定
車輪７_R の向きθ_n+1 に基づくｓｉｎθ_n+1 とｓｉｎθ
_n の平均値、及び、同じくｃｏｓθ_n+1 とｃｏｓθ_n の
平均値を使用しても構わない。更に、上記実施形態で
は、前記位置姿勢導出工程における前記固定車輪７_R の
向きθのサンプリング間隔は演算処理毎に実行していた
が、前記ロータリエンコーダ８のカウント値Ｃが増減す
る毎にθのサンプリングを行い、前回の演算処理から今
回の演算処理までに得られた前記固定車輪７_R の向きθ
の各サンプリング値の正弦及び余弦の平均値を数３及び
数４におけるｓｉｎθ_n 及びｃｏｓθ_n の代わりに夫々
用いて高精度化を図るのも好ましい。

【００６４】〈４〉上記実施形態では、前記キャリー信
号Ｒ_C と前記ボロー信号Ｒ_B の論理和をとり、その論理
和出力２８に同期して前記送受信工程を実行していた
が、必ずしも、前記キャリー信号Ｒ_C や前記ボロー信号
Ｒ_B の論理和でなくても構わない。例えば、前記カウン
ト値Ｃが４の整数倍の値になる度に、前記論理和出力２
８がパルスを発生する実施形態において、前記アップダ
ウンカウンタ２６の出力ビット数が２ビットより大きい
場合は、３ビット目の出力の立ち上がり及び立ち下がり
を検出して、その検出時に同期して前記送受信工程を実
行するようにしても構わない。更に、前記送受信工程を
実行するための同期信号として、前記アップダウンカウ
ンタ２６の出力信号を使用せずに、前記位相判別エッジ
検出部９が出力する前記カウントアップ信号Ｒ_UPと前記
カウントダウン信号Ｒ_DNの論理和信号を使用したり、前
記ロータリエンコーダ８の前記出力パルスＲ₁ _, Ｒ₂ の
両方或いは一方を別途設けたエッジ検出回路を通して、
必要に応じて論理和をとったものを使用するようにして
も構わない。

【００６５】〈５〉上記実施形態では、前記座標系相関
工程において、前記地表面６上に前記始発点Ｓ及び前記
第１折返点Ｔ等の前記媒質基準点Ｍを予めマークしてお
き、前記固定車輪７_R が必ずそのマーク上を通過するこ
とで、前記媒質基準点Ｍとそれに対応する前記計測座標
系での計測基準点Ｎを識別していたが、そうする代わり
に、前記固定車輪７_R が前記計測座標系上に指定された
前記計測基準点を通過した時に、その計測基準点Ｎに対
応する媒質基準点を前記地表面６上にマークするように
しても構わない。

【００６６】〈６〉上記実施の形態では、前記最小検出
距離が５ｍｍで、前記固定車輪７_R ，７_L の間隔の半値
Ｗは３２５ｍｍで、前記中間位置１７と前記固定車輪７
_R の回転軸との距離Ｖは２１０ｍｍであるが、これらの
値は必ずしも上記実施の形態に限定されるものではな
い。

【００６７】〈７〉上記実施の形態において、前記デー
タ処理部２１に前記３次元ボクセルデータ生成手段２５
を設ける代わりに、２次元データ生成手段を設け、後述
する２次元データ生成工程を実行し、前記３次元ボクセ
ルデータの代わりに、前記２次元データ生成手段が生成
した前記２次元データに基づいて前記物体の位置を探査
するようにしても構わない。前記２次元データ生成工程
について説明する。先ず、前記送受信工程において、前
記送信アンテナ１１より前記媒質１中に放射された波動
信号が前記媒質１中に存在する物体２によってその強度
または位相が変化したものを前記送受信装置１０が受信
する。前記２次元データ生成工程では、前記送受信装置
１０が受信した波動信号の強度または位相に対する前記
媒質表面上の位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）を座標とする２次元デ
ータを生成する。

【００６８】この場合においても、前記位置姿勢導出工
程、前記位置換算工程、前記座標系相関工程、前記計測
座標補正工程を夫々実行して前記送受信位置（ｘ₀ ，ｙ
₀ ）が正確に得られるため、前記２次元データに基づい
てデータ解析を行い、前記物体２の埋設位置を正確に探
査することができるのである。尚、前記２次元データに
基づいて前記物体２の埋設位置を求める工程は、既存の
探査方法を使用すれば良く、前記工程の詳細は本発明の
本質部分でないため説明を割愛する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る探査装置のブロック構成図

【図２】送信信号と受信信号の波形図

【図３】本発明に係る送受信装置における固定車輪の取
り付け状態を示す説明図

【図４】本発明に係る位置姿勢導出手段のブロック構成
図

【図５】出力パルスＲ₁ _, Ｒ₂ とカウントアップ信号Ｒ
_UPの信号波形図

【図６】固定車輪の軌跡を示す図

【図７】固定車輪と送受信アンテナの中間位置の軌跡を
示す図

【符号の説明】

１媒質２物体４入射波５反射波６地表面７_R 固定車輪８ロータリエンコーダ９位相判別エッジ検出部１０送受信装置１６送受信機１７中間位置１９距離計２０データ解析装置２１データ処理部２５３次元ボクセルデータ生成手段２６アップダウンカウンタ２７演算処理部２８論理和出力２９角度センサ３０位置姿勢導出手段３１位置換算手段Ｍ媒質基準点Ｎ計測基準点Ｓ始発点Ｔ第１折返点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｖ 3/15 Ｇ０１Ｖ 3/15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】媒質の表面を移動しながら、電磁波また
は音波による波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質
中に存在する物体からの反射信号を受信する送受信工程
と、前記送受信工程で受信した反射信号強度に対する前
記媒質表面上の位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）と前記波動信号の前
記物体からの反射時間ｔを座標（ｘ₀，ｙ₀ ，ｔ）とす
る３次元ボクセルデータを生成する３次元ボクセルデー
タ生成工程とを順次実行し、前記３次元ボクセルデータ
に基づいて前記物体の位置を探査する探査方法であっ
て、前記波動信号を送受信可能な送受信装置を移動可能に支
持する固定車輪の移動距離を、前記固定車輪に設けた距
離計によって計測し、前記送受信装置の移動中における
前記固定車輪の移動方向或いは移動方向の変化を、前記
送受信装置または前記固定車輪に設けた角度センサまた
は傾斜計によって計測し、その計測した前記移動距離及
び前記移動方向或いは移動方向の変化から、前記固定車
輪の始発点と初期姿勢から決定される計測座標系におけ
る前記固定車輪の位置座標とその向き（Ｘ，Ｙ，θ）を
導出する位置姿勢導出工程と、前記位置姿勢導出工程で導出された前記固定車輪の位置
座標と向き（Ｘ，Ｙ，θ）から、前記計測座標系におけ
る前記送受信装置の所定箇所の位置座標（Ｘ₀，Ｙ₀ ）
を求める位置換算工程とを実行することを特徴とする探
査方法。
【請求項２】前記固定車輪が前記媒質表面上に指定さ
れた少なくとも二つの媒質基準点を通過した時に、前記
計測座標系上に前記媒質基準点に対応する計測基準点を
マークするか、或いは、前記固定車輪が前記計測座標系
上に指定された少なくとも二つの計測基準点を通過した
時に、前記媒質表面上に前記計測基準点に対応する媒質
基準点をマークすることによって、前記計測座標系の前
記各計測基準点と前記媒質表面上の座標系の前記各媒質
基準点とを相互に対応付ける座標系相関工程を有する請
求項１記載の探査方法。
【請求項３】前記相互に対応する媒質基準点と計測基
準点を少なくとも２組とし、その内の１組を夫々前記媒
質表面上の座標系と前記計測座標系の夫々の原点とし、
他の１組の前記媒質基準点の前記媒質表面上の座標系に
おける位置座標（ｘ₁ ，ｙ₁ ）を求め、その媒質基準点
に対応する前記計測基準点の位置座標（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）を
前記位置姿勢導出工程により求め、前記計測基準点の位
置座標（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）の各座標値を前記媒質基準点の位
置座標（ｘ₁ ，ｙ₁ ）の各座標値と一致させるべく、前
記計測座標系の座標軸の方向と縮尺を補正する計測座標
補正工程を有する請求項２記載の探査方法。
【請求項４】媒質の表面において、ロータリエンコー
ダからなる距離計を設けた固定車輪によって支持され、
前記固定車輪の移動方向或いは移動方向の変化を計測可
能な角度センサまたは傾斜計を備えた送受信装置を移動
させながら、前記ロータリエンコーダのカウント値の増
減に同期して前記送受信装置から電磁波または音波によ
る波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質中に存在す
る物体からの反射信号を受信する送受信工程と、前記送
受信工程で受信した反射信号強度に対する前記媒質表面
上の位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）と前記波動信号の前記物体から
の反射時間ｔを座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｔ）とする３次元ボ
クセルデータを生成する３次元ボクセルデータ生成工程
とを順次実行し、前記３次元ボクセルデータに基づいて
前記物体の位置を探査する探査方法であって、前記カウント値が２以上の整数値の整数倍の時における
前記送受信工程で受信した信号を保存することを特徴と
する探査方法。
【請求項５】請求項１、２、３または４記載の探査方
法において、前記送受信工程実行時に、前記媒質中に存在する物体か
らの反射信号を受信する代わりに、前記媒質中に存在す
る物体によって強度または位相が変化した波動信号を受
信し、前記３次元ボクセルデータ生成工程を実行する代わり
に、前記送受信工程で受信した波動信号の前記物体によ
って変化した強度若しくは位相に対する前記媒質表面上
の位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）を座標とする２次元データを生成
する２次元データ生成工程を実行し、前記３次元ボクセルデータの代わりに、前記２次元デー
タ生成手段が生成した前記２次元データに基づいて前記
物体の位置を探査することを特徴とする探査方法。
【請求項６】媒質の表面を移動しながら、電磁波また
は音波による波動信号を前記媒質中へ放射し、前記媒質
中に存在する物体からの反射信号を受信する送受信装置
と、前記送受信装置が受信した反射信号強度に対する前
記媒質表面上の位置（ｘ₀ ，ｙ₀ ）と前記波動信号の前
記物体からの反射時間ｔを座標（ｘ₀，ｙ₀ ，ｔ）とす
る３次元ボクセルデータを生成する３次元ボクセルデー
タ生成手段とを備え、前記３次元ボクセルデータ生成手
段が生成した前記３次元ボクセルデータに基づいて前記
物体の位置を探査する探査装置であって、前記送受信装置を支持する固定車輪と、前記固定車輪の移動距離を計測可能な距離計と、前記固定車輪の移動方向或いは移動方向の変化を計測可
能な角度センサまたは傾斜計と、前記距離計によって計測された前記固定車輪の移動距離
と前記角度センサまたは前記傾斜計によって計測された
前記送受信装置の移動中における前記固定車輪の移動方
向或いは移動方向の変化から、前記固定車輪の始発点と
初期姿勢から決定される計測座標系における前記固定車
輪の位置座標とその向き（Ｘ，Ｙ，θ）を導出する位置
姿勢導出手段と、前記位置姿勢導出手段が導出した前記固定車輪の位置座
標と向き（Ｘ，Ｙ，θ）から、前記計測座標系における
前記送受信装置の所定箇所の位置座標（Ｘ₀ ，Ｙ₀ ）を
求める位置換算手段とを備えてなる探査装置。
【請求項７】請求項６記載の探査装置において、前記送受信装置は、前記媒質中に存在する物体からの反
射信号を受信する代わりに、前記媒質中に存在する物体
によって強度または位相が変化した波動信号を受信し、前記３次元ボクセルデータ生成手段の代わりに、前記送
受信装置が受信した波動信号の前記物体によって変化し
た強度若しくは位相に対する前記媒質表面上の位置（ｘ
₀ ，ｙ₀ ）を座標とする２次元データを生成する２次元
データ生成手段を備え、前記３次元ボクセルデータの代わりに、前記２次元デー
タ生成手段が生成した前記２次元データに基づいて前記
物体の位置を探査することを特徴とする探査装置。