JP2002071798A

JP2002071798A - 物体探知システム

Info

Publication number: JP2002071798A
Application number: JP2000265814A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tanokura; 孝一田野倉; Nobuki Saegusa; 信樹三枝; Hirohide Ito; 博英伊藤; Hiroaki Tanaka; 宏明田中
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2002-03-12
Also published as: US20020027509A1

Abstract

(57)【要約】【課題】被探知物体と探知装置との間の制御信号の搬
送に、ＭＦ帯を使用した信号伝送を行うことにより、広
範囲に散在する被探知物体を容易に探知することのでき
る物体探知システムを提供する。【解決手段】地上の物体探知装置である地上側装置１
と地中に埋設された被探知物体である地中側装置２は、
双方が信号の送受信を行うよう構成されている。地上側
装置１が物体探知のための指示データＳ１を送信する
と、地中側装置２は所定の電界レベルを検出したとき応
答データＳ２を返信する。地上側装置１と地中側装置２
との間の信号搬送波はＭＦ帯を採用している。また、信
号搬送波に割当てられているＭＦ帯の周波数は一波のみ
であるが、１台の地上側装置１に対して、複数台の地中
側装置２を探知処理できるように、地上側装置１は、電
界レべルとデータ内容の整合を行い、複数の地中側装置
の弁別処理を行っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の存在場所を
探知するための物体探知システムに関し、特に、ＭＦ帯
を利用して埋設物などを探知するための物体探知システ
ムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、埋設物などを探知する物体探知機
としては、例えば、金属探知機や感圧探知機などが知ら
れている。金属探知機は、サーチコイルを埋設物などの
磁性体に近付けたり遠ざけたりすることによって、サー
チコイルに流れる電流の変化量を検知し、埋設物の存在
を探知するものである。また、感圧探知機は、埋設物を
踏むことによって、埋設物のマイクロスイッチや感圧セ
ンサなどが作動して、音や光や煙などによってその存在
を知らせるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような金属探知機は、サーチコイルが埋設物などにかな
り近付かなければ、サーチコイルに流れる電流の変化量
を検知することができない。すなわち、被探知物体が限
られた狭い場所にある場合は、容易にこれを探知するこ
とができるが、被探知物体が広い範囲に散在している場
合は探知することは難しい。また、感圧探知機は、埋設
物を踏まなければ探知することができないので、やは
り、広い範囲に散在している物体を探知することは難し
い。すなわち、通常の場合、埋設されたり隠されている
物体は、広大な範囲において任意に散在しているため、
その存在場所を探知するためには、かなりの時間を費や
すことがある。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、被探知物体と探知装置との
間の制御信号の搬送に、例えばＭＦ帯を使用した信号伝
送を行うことにより、広範囲に散在する被探知物体を容
易に探知することのできる物体探知システムを提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明における物体探知システムは、不特定の場
所に存在する物体を、電波信号に基づいて探知する物体
探知システムにおいて、物体を探知する探知装置及び
その物体は、それぞれ、電波信号を送受信する送受信手
段を備え、探知装置の送受信手段が、物体を探知するた
めの電波信号を送信したとき、物体の送受信手段は、受
信した電波信号の電界レベルが所定値以上のとき、探知
装置へ応答情報を示す電波信号を送信し、探知装置は、
受信した電波信号の電界レベルと応答情報の内容を判断
し、物体の存在を探知することを特徴とする。

【０００６】すなわち、本発明の物体探知システムは、
探知装置と被探知物体が、共に、送受信手段を備えて、
電波信号の送受信を行うように構成されている。そし
て、被探知物体が、受信した電波信号の電界レベルが規
定値より大きいときのみ探知装置へ電波信号を応答す
る。探知装置は、受信した電波信号の電界レベルが規定
値以上のとき、電波信号の応答情報を判断して被探知物
体の存在を検知する。このように、探知装置と被探知物
体との間で規定のデータ通信を行うことができるので、
金属探知機などと異なり、かなり広範囲にわたって存在
する被探知物体の探知を行うことができる。しかも、か
なりの短時間で被探知物体を探知し、且つその被探知物
体を個別に特定することができる。

【０００７】また、本発明における物体探知システム
は、前記発明において、探知装置は、送信する電波信号
の強弱及び指向性を調整する指向性調整手段を備え、こ
の指向性調整手段により、電波信号の強弱及び指向性を
変更して被探知物体に電波信号を送信し、その物体の存
在場所を絞り込むことを特徴とする。

【０００８】すなわち、本発明の物体探知システムによ
れば、指向性調整手段の調整あるいは切換えにより、最
初は送信出力の強い電波信号によって、広範囲に存在す
る被探知物体の探知を行い、徐々にあるいは段階的に電
波信号の送信出力を弱くして、被探知物体を絞り込んで
行くことができる。このように、送信する電波信号の強
度を段階的あるいは連続的に変更しながら、被探知物体
の絞り込みを行うことができるので、極めて使い勝手の
よい物体探知システムを構築することができる。尚、指
向性調整手段は、指向性の方向を任意に調整することが
出来るので、電波放射領域を、被探知物体のある方向へ
随時に移動させることができる。

【０００９】また、本発明における物体探知システム
は、前記発明において、探知装置は、物体を探知したこ
とを表示する表示手段を備え、この探知装置が、被探知
物体の存在を電界レベルの大きさによって判断したと
き、表示手段は、探知された物体の個数によって表示状
態を変更することを特徴とする。

【００１０】すなわち、本発明の物体探知システムによ
れば、広範囲にわたって被探知物体を探知する際、複数
の物体を探知した時にはその旨を示す表示を行い、絞り
込んでいって１個の物体を探知した時にはその旨を示す
表示を行うというように、被探知物体の検出個数によっ
てブザーなどの鳴動音を変えて行けば、かなり探知操作
のしやすい物体探知システムを実現することができる。
例えば、複数の埋設物を探知する場合、探知装置の電波
送信出力の強さを切換えて、放射電波の強弱を調整しな
がら埋設物の場所の絞り込みを行えば、容易に個別の埋
設物の探知を行うことができる。

【００１１】また、本発明における物体探知システム
は、前記発明において、被探知物体には、各々を特定す
るためのＩＤ番号が付加され、探知装置は、被探知物体
を特定するためのＩＤ表示手段を備え、このＩＤ表示手
段が、探知された物体のＩＤ番号を表示することによ
り、探知された複数の物体を個別に特定することを特徴
とする。

【００１２】すなわち、本発明の物体探知システムによ
れば、多くの被探知物体が存在していても、探知した物
体のＩＤ番号に基づいて被探知物体を絞り込むことがで
きるので、容易に目的とする物体を探知することができ
る。

【００１３】また、本発明における物体探知システム
は、探知装置と物体との間で送受信される電波信号は、
電波法施行規則に定めるＭＦ帯の周波数であることを特
徴とする。

【００１４】すなわち、本発明の物体探知システムによ
れば、探知装置と物体との間で送受信される電波信号
は、電波法の定める申請許可の要らない微弱な低出力の
搬送波であるので、他の通信装置などに電波障害を与え
る虞はない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明にお
ける物体探知システムの実施の形態を詳細に説明する
が、以下の説明では地中に埋設された埋設物の探知シス
テムについて述べることにする。図１は、本発明の物体
探知システムの基本シーケンスを示す構成図である。同
図において、本発明の物体探知システムは、地上の物体
探知装置（以下、地上側装置という）１と地中に埋設さ
れた被探知物体（以下、地中側装置という）２とによっ
て構成され、双方が信号の送受信を行うようになってい
る。すなわち、地上側装置１が物体を探知するための指
示データＳ１を送信すると、地中側装置２が応答情報を
示す応答データＳ２を返信するように構成されている。

【００１６】さらに、この物体探知システムでは、地中
での伝送ロスを低減するために、地上側装置１と地中側
装置２との間の信号搬送波（すなわち、指示データＳ１
と応答データＳ２）に、電波法施行規則に定められるＭ
Ｆ帯を採用している。尚、この信号搬送波は、電波法の
定める申請許可の要らない微弱な低出力の搬送波であ
る。また、この物体探知システムは、信号搬送波に割当
てられているＭＦ帯の周波数は一波のみであるが、操作
部を有する物体探知装置である一式の地上側装置１に対
して、地中に埋設されている被探知物体、すなわち地中
側装置２を複数台探知することができる。尚、図１は、
１台の地上側装置１に対して１台の地中側装置２のみが
示されている。

【００１７】さらに、この物体探知システムが、複数の
地中側装置の物体探知処理を実行するために、地上側装
置１は、電界レべルとデータ内容の整合を行っている。
すなわち、地上側装置１が複数の地中側装置からの信号
を同時に受信したとき、各々の地中側装置を特定するた
めに、地上側装置１は、複数の地中側装置からの信号を
受信した場合に信号弁別処理を行うことができるように
なっている。

【００１８】図２は、本発明における物体探知システム
の詳細なブロック図である。すなわち、図２は、図１に
おける地上側装置１と地中側装置２の内部構成を詳細に
示したものである。図２において、１台の地上側装置１
１は、複数台の地中側装置３１ａ…３１ｎと通信接続で
きるように構成されている。

【００１９】そして、地上側装置１１は、この装置全体
を制御する制御部１２と、制御部１２の信号インターフ
ェースとなるＩ／Ｏ部１３と、送信系統と受信系統の切
換えを行うＭＯＤＥ部１４と、各地中側装置３１ａ…３
１ｎへ指示データＳ１を送信するための制御を行う送信
部１５と、各地中側装置３１ａ…３１ｎから応答データ
Ｓ２を受信するための制御を行う受信部１６と、指示デ
ータＳ１を送信したり応答データＳ２を受信したりする
ためのデータ受け渡しを行う送受信部１７と、データを
送受信するための各種操作を行う操作部１８と、電波の
指向性の方向や電波の届く範囲の強弱を調整する指向性
調整部１９と、複数台の地中側装置３１ａ…３１ｎの
内、どの地中側装置からのＩＤ情報を受信したかを表示
するＩＤ表示部２０と、何れか又は複数の地中側装置か
ら応答データＳ２を受信したとき、受信内容に応じてそ
れぞれ異なる音声を発するブザー２１と、アンテナ２２
とによって構成されている。尚、この実施の形態で説明
する地上側装置１１は携帯用の装置であるが、必ずしも
携帯用に限ることはなく、固定されていてもよく、ある
いは車載用の装置であっても構わない。

【００２０】また、地中側装置３１ａは、この装置全体
を制御する制御部３２と、制御部１２の信号インターフ
ェースとなるＩ／Ｏ部３３と、送信系統と受信系統の切
換えを行うＭＯＤＥ部３４と、地上側装置１１へ応答デ
ータＳ２を送信するための制御を行う送信部３５と、地
上側装置１１から指示データＳ１を受信するための制御
を行う受信部３６と、応答データＳ２を送信したり指示
データＳ１を受信したりするためのデータ受け渡しを行
う送受信部３７と、磁性体である車両などが近付いたと
きにコイル電流を変動させて、車両などの通過を検知す
る磁気反応部３８と、地中側装置３１ａの上を通過する
車両などの荷重により車両などの通過を検知する圧力セ
ンサなどの感圧反応部３９と、アンテナ４０とによって
構成されている。

【００２１】尚、磁気反応部３８と感圧反応部３９は、
本発明とは直接的には関係しないので、その詳細な説明
は省略するが、これらの磁気反応部３８と感圧反応部３
９は、地中側装置３１ａが車両などの移動体を検知する
ための移動体の通過検知システムとして用いることが出
来る。また、他の地中側装置…３１ｎについても、地中
側装置３１ａと全く同じ構成であるので、その説明は省
略する。

【００２２】次に、図２における物体探知システムが、
物体すなわち地中側装置３１ａ…３１ｎを探知する動作
について説明する。先ず、探知者は、地上側装置１１を
携帯して移動しながら、不特定の地中側装置３１ａ…３
１ｎの探知を行う。このとき、地上側装置１１の操作部
１８の操作によって、ＭＯＤＥ部１４を送信側モードに
切換える。これによって、地上側装置１１の送信部１５
より送受信部１７を経由して、アンテナ２２より不特定
の地中側装置３１ａ…３１ｎに対して指示データＳ１が
送信される。すると、不特定の地中側装置３１ａ…３１
ｎは、それぞれのアンテナ４０ａ…４０ｎを通して指示
データＳ１を受信し、受信電波の強度、すなわち受信電
界レべル（ＲＳＳＩ）によって、受信電波が予め決めら
れた規定値以上のレベルであるか否かの判断を行う。

【００２３】今、地中側装置３１ａにおいて、規定値以
上の受信電界レべル（ＲＳＳＩ）が認識された場合は、
地中側装置３１ａは、ＭＯＤＥ部３４によって受信モー
ドに切換っているので、受信部３６が送られてきた指示
データＳ１の内容を判断する。そして、指示データＳ１
の内容に誤りが無ければ、ＭＯＤＥ部３４は送信モード
に切換えを行い、送信部３５より送受信部３７を経由し
て、アンテナ４０ａより地上側装置１１に応答データＳ
２を送出する。尚、受信電界レべル（ＲＳＳＩ）が規定
値以下の場合は、応答データＳ２は送信されない。

【００２４】そして、地上側装置１１は、アンテナ２２
が受信した応答データＳ２を送受信部１７に入力する。
さらに、ＭＯＤＥ部１４によって受信モードに切り換え
られ、応答データＳ２は受信部１６に入力される。そし
て、受信部１６は、受信電界レベル（ＲＳＳＩ）に基づ
いて、受信した応答データＳ２の受信電波のレベルが規
定値以上であるか否かを判断する。ここで、受信電波が
規定値レべル以上の場合は、地上側装置１１は、送られ
てきた応答データＳ２の内容を判断して、視覚や聴覚な
どで体感できるように地上側装置１１上で表示し、地中
に埋設された地中側装置３１ａが近くにあることを通知
する。例えば、ブザー２１の鳴動によって地中側装置３
１ａが近くにあることを知らせる。尚、受信電波が規定
値レべル以下の場合は、何の応答も行わない。また、地
中側装置３１ａ…３１ｎのそれぞれには、予めＩＤ番号
が決められているので、ＩＤ表示部２０には探知された
地中側装置３１ａに対応するＩＤ番号が表示され、どの
地中側装置を探知したかが解るようになっている。

【００２５】次に、地上側装置１１が、アンテナ２２の
指向性や電波の届く範囲を調整し、地中側装置を絞り込
みながら探知して行く動作について説明する。地上側装
置１１は、指向性調整部１９のボリューム調整または切
換えスイッチにより、先ず、強い電波を出力して広範囲
な探知を行い、次第に電波を弱めて狭い範囲の絞り込み
を行う。図３は、地上側装置のアンテナから放射される
電波放射領域の模式図である。同図に示すように、先
ず、（ａ）のように強い電波出力で広範囲な地中側装置
の探知を行う。このとき、電波の指向性は必ずしも地中
側装置の方向に一致していないので、アンテナ２２の方
向を３６０度回転させて全域に電波が届くようにして地
中側装置の方向を特定する。そして、ある方向に地中側
装置が探知されたら、その方向に地上側装置１１を近付
けながら、指向性調整部１９によって図３の（ｂ）のよ
うに弱い電波出力に切換えて地中側装置に接近する。こ
れによって地中側装置を絞り込んで探知することができ
る。

【００２６】すなわち、図３に示すように、地上側装置
の電波出力を強／弱に切換えることにより、「強」の電
波出力を利用することで広い範囲にわたって地中側装置
の探知を実施する。そして、電波放射領域の範囲内に複
数の地中側装置を感知したら、「弱」の電波出力に切換
えることで、探知範囲の紋込みを行い、１個の地中側装
置を探知することができる。このようにして、地中側装
置を、例えば１ｍ程度の範囲内に絞り込むことができ
る。

【００２７】次に、複数の地中側装置を同時に探知した
場合の動作について説明する。図４は、個数の異なる地
中側装置を探知する状態を示す模式図であり、また、図
５は、地中側装置の探知個数が異なる場合の探知動作を
比較した図表である。すなわち、図４において、近接し
た場所に地中側装置３ａと地中側装置３ｂが存在し、地
中側装置３ａの電界エリア４ａと地中側装置３ｂの電界
エリア４ｂとが、図に示すように一部で重なっている。
一方、地上側装置は、地中側装置３ａの電界エリア４ａ
又は地中側装置３ｂの電界エリア４ｂに存在する地上側
装置と、電界エリア４ａと電界エリア４ｂの重なるエ
リアに存在する地上側装置と、何れのエリアからも外
れた場所に存在する地上側装置との３通りがある。

【００２８】図５の図表に基づいて説明すると、先ず、
地上側装置の近くに一つの地中側装置が存在する場合、
すなわち、電界エリア４ａ又は電界エリア４ｂの何れか
に地上側装置が存在する場合は、電界レベルは「規定
内」にあり、地上側装置の地中側装置３ａ又は地中側
装置３ｂから受ける応答データの認識状態は「認識」で
ある。このときは、地上側装置の表示は、ブザー音と
して「連続音」を鳴動する。このとき、前述したよう
に、地上側装置のＩＤ表示部には、地上側装置のＩＤ
番号が表示されるので探知した地上側装置を特定する
ことができる。

【００２９】次に、地上側装置の近くに二つの地中側装
置が存在する場合、すなわち、電界エリア４ａと電界エ
リア４ｂの重なるエリアに地上側装置が存在する場合
は、電界レベルは「規定内」にあるが、地上側装置が
地中側装置３ａ及び地中側装置３ｂから受ける応答デー
タの認識状態は、データの重なりにより「不認識」とな
る。このときは、地上側装置の表示は、ブザー音とし
て「長間隔の断続音」を鳴動する。

【００３０】すなわち、地上側装置が複数の地中側装
置から応答データを受信した時は、受信電界レべルは規
定値以上の値が入力されているが、送信されてきた応答
データの信号が重なるので、そのデータ内容が正確であ
るか否かの判断を行うことができない。しかしながら、
電界レべルが規定値以上ということから、複数の地中側
装置から電波を受信していると認識できるので、表示
（すなわちブザー音）に変化を持たせることで、複数の
地中側装置の応答データを受信して探知を行うことがで
きるようにする。さらに、地上側装置のＩＤ表示部に
は地中側装置３ａ及び地中側装置３ｂのＩＤ番号が表示
されるので、探知した複数の地中側装置をそれぞれ特定
することができる。

【００３１】次に、地上側装置の近くには何れの地中側
装置も存在していない場合、すなわち、電界エリア４ａ
及び電界エリア４ｂの外に地上側装置が存在する場合
は、電界レベルは「規定外」であり、何れの地中側装置
３ａ，３ｂからの応答データの認識状態も「不認識」で
ある。そして、このときは、地上側装置の表示は、ブ
ザー音として「短間隔の断続音」を鳴動し、地上側装置
の近傍には何れの地中側装置も存在していないことを
知らせる。

【００３２】以上述べた実施の形態は本発明を説明する
ための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定
されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が
可能である。例えば、上記の実施の形態は２個の地中側
装置の応答データを受信した場合について述べたが、こ
れに限ることはなく、３個以上の地中側装置のエリアが
重なる場合も、前述と同様の動作によって複数の地中側
装置の存在を探知することができる。また、前述の実施
の形態では、搬送波としてＭＦ帯を使用する場合につい
て述べたが、電波妨害を起こす虞がなく、且つ電波法に
違反しない搬送波であればＭＦ帯に限ることはない。さ
らに、上記の実施の形態では２個の地中側装置を探知し
て判別する場合について述べたが、これに限ることはな
く、各々の地中側装置に個別のＩＤ番号を決めておけ
ば、Ｎ個の地中側装置を探知してこれらをそれぞれ特定
することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の物体探知
システムによれば、目印のない埋設物でも、探知装置と
埋設物との間で規定のデータ通信を行うことができるの
で、かなりの短時間で埋設物を探知し、しかもその埋設
物を特定することができる。また、複数の埋設物の探知
においても、地上側装置における無線機の電波送信出力
の強さを切換えたり変更したりして、放射電波の強弱を
調整することにより、埋設物の場所の絞り込みを行っ
て、個別の埋設物毎に探知を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の物体探知システムの基本シーケンスを
示す構成図である。

【図２】本発明における物体探知システムの詳細なブロ
ック図である。

【図３】地上側装置のアンテナから放射される電波放射
領域の模式図である。

【図４】個数の異なる地中側装置を探知する状態を示す
模式図である。

【図５】地中側装置の探知個数が異なる場合の探知動作
を比較した図表である。

【符号の説明】

１、１１地上側装置２、３１ａ…３１ｎ地中側装置１２、３２制御部１３、３３Ｉ／Ｏ部１４、４４ＭＯＤＥ部１５、３５送信部１６、３６受信部１７、３７送受信部１８操作部１９指向性調整部２０ＩＤ表示部２１ブザー２２、４０ａ、…４０ｎアンテナ３８磁気反応部３９感圧反応部、、地上側装置３ａ、３ｂ地中側装置４ａ、４ｂ電界エリアＳ１指示データＳ２応答データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤博英東京都中野区東中野三丁目14番20号国際電気株式会社内 (72)発明者田中宏明東京都中野区東中野三丁目14番20号国際電気株式会社内Ｆターム(参考） 5J070 AB01 AB30 AE11 AF03 AF10 AH14 AK13 BC06 BC07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不特定の場所に存在する物体を、電波信
号に基づいて探知する物体探知システムにおいて、前記物体を探知する探知装置及び該物体は、それぞれ、
電波信号を送受信する送受信手段を備え、前記探知装置の送受信手段が、前記物体を探知するため
の電波信号を送信したとき、前記物体の送受信手段は、受信した電波信号の電界レベ
ルが所定値以上のとき、前記探知装置へ応答情報を示す
電波信号を送信し、前記探知装置は、受信した電波信号の電界レベルと応答
情報の内容を判断し、前記物体の存在を探知することを
特徴とする物体探知システム。
【請求項２】前記探知装置は、送信する電波信号の強
弱及び指向性を調整する指向性調整手段を備え、前記指向性調整手段により、電波信号の強弱及び指向性
を変更して前記物体に電波信号を送信し、該物体の存在
場所を絞り込むことを特徴とする請求項１に記載の物体
探知システム。
【請求項３】前記探知装置は、前記物体を探知したこ
とを表示する表示手段を備え、前記探知装置が、前記物体の存在を電界レベルの大きさ
によって判断したとき、前記表示手段は、探知された物体の個数によって表示状
態を変更することを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の物体探知システム。
【請求項４】前記物体には、各々を特定するためのＩ
Ｄ番号が付加され、前記探知装置は、前記物体を特定するためのＩＤ表示手
段を備え、前記ＩＤ表示手段が、探知された物体のＩＤ番号を表示
することにより、探知された複数の物体を個別に特定す
ることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載
の物体探知システム。
【請求項５】前記探知装置と前記物体との間で送受信
される電波信号は、電波法施行規則に定めるＭＦ帯の周
波数であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れ
かに記載の物体探知システム。