JP7323698B2 - 構造物評価システム、構造物評価装置及び構造物評価方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、構造物評価システム、構造物評価装置及び構造物評価方法に関する。

橋梁のような構造物の表面にセンサを設置することで、構造物内部で発生する弾性波を検出することができる。さらに、複数のセンサを構造物の表面に設置することで、複数のセンサそれぞれで検出した弾性波の到達時刻の差に基づいて、弾性波の発生源（以下「弾性波源」という）の位置を標定することができる。外部から構造物の表面に衝撃を与えた場合にも構造物内部で弾性波が発生する。そのため、弾性波源の位置を標定することができる。

弾性波の伝搬経路に損傷がある場合、弾性波の伝搬が妨げられる。このような場合、弾性波源の標定結果の精度が低下してしまう。降雨時の雨滴による路面への衝突のように空間的に一様に付与される衝撃を構造物の表面に与えて対面に設置されたセンサによって弾性波を検出した場合、内部に損傷を有する領域では弾性波源の密度が低下して観測される。このような特性を利用して、構造物内部の損傷を検出することができる。一様に付与される衝撃を構造物の表面に与える手法を用いた場合、構造物内部に損傷がなければ弾性波源の分布は一様となる。この手法では、一様に付与される衝撃を構造物の表面に与えることを前提としている。そのため、構造物の表面に与えられる衝撃が一様ではない場合には評価精度が低下してしまう場合があった。

国際公開第２０１７／２１７０３４号

本発明が解決しようとする課題は、構造物の表面に与えられる衝撃が一様ではない場合であっても、構造物の評価精度を向上させることができる構造物評価システム、構造物評価装置及び構造物評価方法を提供することである。

実施形態の構造物評価システムは、複数のセンサと、位置標定部と、補正部と、評価部とを持つ。複数のセンサは、構造物から発生した弾性波を検出する。位置標定部は、前記複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記複数の弾性波の発生源の位置を標定する。補正部は、衝撃に応じて定まる補正値を用いて、前記位置標定部による位置標定に基づく情報である、評価対象領域における前記発生源の密度の分布又は評価対象領域における前記弾性波の平均振幅の分布の値を補正する。評価部は、補正された前記情報に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する。

実施形態における構造物評価システムの概要を説明するための図。 走行部の通過に起因する衝撃により発生した弾性波の検出結果に基づいて生成された弾性波源密度分布の一例を表す図。 第１の実施形態における構造物評価システムの構成を示す図。 第１の実施形態における信号処理部の機能を表す概略ブロック図。 第１の実施形態における構造物評価システムによる劣化状態の評価処理の流れを示すシーケンス図。 第１の実施形態における補正値の一例を示す図。 第１の実施形態における補正後の弾性波源密度分布の一例を表す図。 第１の実施形態における補正値の別例を示す図。 第２の実施形態における構造物評価システムの構成を示す図。 第３の実施形態における構造物評価システムの構成を示す図。 非一様対象が散水車両である場合の説明図。

以下、実施形態の構造物評価システム、構造物評価装置及び構造物評価方法を、図面を参照して説明する。
（概要）
実施形態における構造物評価システムは、構造物の表面（以下「路面」という。）に与えられる衝撃が空間的に一様ではない場合であっても、構造物の評価精度を向上させることができるシステムである。路面に与えられる衝撃が空間的に一様ではない場合とは、所定の空間内で付与される衝撃の位置が偏っている場合である。例えば、路面に与えられる衝撃が空間的に一様ではない場合とは、図１に示すように路面（構造物５０の表面）を車両１０が通行する場合が想定される。

図１は、実施形態における構造物評価システムの概要を説明するための図である。図１に示すような状況下では、車両１０の走行部（例えば、タイヤ）と路面との接触により、路面に対して荷重がかかる。路面に対する荷重は、車両１０の走行部によって引き起こされる。このように、車両１０の走行部は、路面に衝撃を与える。その結果、構造物５０内で弾性波１１が発生する。一方で、路面の領域のうち車両１０の走行部が通過していない領域には衝撃が与えられない。

弾性波１１は、車両１０の走行部が通過した位置１２を中心に発生する。弾性波１１は、位置１２を起点として構造物５０内を伝搬していく。構造物５０内を伝搬した弾性波１１は、複数のセンサ２０－１～２０－ｎ（ｎは３以上の整数）によって検出される。車両１０の通行する位置は１台ごとに異なることが考えられる。ただし、道路の幅によっては、多くの車両１０はある程度定まった位置を通行すると考えられる。

したがって、多数の車両１０の走行部の通過に起因する衝撃の付与位置の頻度分布は、例えば図１の下に示す分布１３のように表すことができる。分布１３において、横軸は道路幅の距離を表し、縦軸は衝撃が付与される頻度を表す。分布１３に示すように、衝撃が付与される頻度が最も高くなるのは、車両１０の走行部が通行すると想定される位置１２である。一方で、位置１２から離れるほど、衝撃が付与される頻度が低くなる。

図１に示す状況下で得られた弾性波１１の検出結果に基づいて、弾性波源の密度を表す分布（以下「弾性波源密度分布」という。）を従来の手法により生成したとする。この場合に得られる弾性波源密度分布は、車両１０の走行部の通過頻度が多い位置で弾性波源の密度が閾値以上（例えば、密な状態）、車両１０の走行部の通過頻度が少ない位置で密度が閾値未満（例えば、疎な状態）といった偏りを持った分布になる。

このように、路面に与えられる衝撃が空間的に一様ではない場合に得られる弾性波源密度分布は、衝撃が付与されていない領域において損傷がない場合であっても弾性波源の密度が低くなり、衝撃が付与された領域に損傷がある場合であっても弾性波源の密度が高くなる傾向がある。すなわち、衝撃が付与されていない領域は、損傷がない場合であっても弾性波源の密度が閾値未満となる可能性が高く、衝撃が付与された領域は、損傷がある場合であっても弾性波源の密度が閾値以上となる可能性が高い。したがって、路面に与えられる衝撃が空間的に一様ではない場合に、従来の評価手法により構造物５０の劣化状態を評価すると、構造物５０内に損傷がない領域が損傷領域と評価され、構造物５０内に損傷がある領域が健全な領域と評価されることがある。

損傷領域とは、構造物５０内部に劣化が発生している領域である。劣化が発生している領域は、構造物５０内部の一部に損傷が発生している領域である。健全な領域とは、損傷がない、又は、損傷はあるが損傷による影響が少ないと想定される領域である。従来評価手法では、上記のように構造物５０の劣化状態の評価精度が低下してしまうことになる。従来評価手法は、弾性波源の密度が閾値未満の領域を損傷領域とみなす評価手法である。例えば、従来評価手法は、例えば国際公開第２０１７／２１７０３４号に公開されている手法である。

図２は、走行部の通過に起因する衝撃により発生した弾性波１１の検出結果に基づいて生成された弾性波源密度分布Ｄの一例を表す図である。図２において横軸は車両の通行方向の距離を表し、縦軸は幅方向の距離を表す。弾性波源密度分布Ｄ上に示された点線１４は、車両１０の走行部の通過位置を表す。従来評価手法により弾性波源密度分布Ｄにおいて設定された閾値１５よりも密度が低い領域を損傷領域として評価した場合、領域１６が損傷領域と評価される。実際の損傷領域は、図２の領域１７に示した縦方向に広い領域となっている。このように評価精度が低下した原因は、車両１０の走行部の通過位置が図２に示した位置にあり、車両１０の走行部の通過により弾性波源の密度に偏りが生じたことによると考えられる。

そこで、実施形態における構造物評価システムでは、構造物５０内部で発生した弾性波１１を検出する複数のセンサと、複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波１１に基づいて複数の弾性波源の位置を標定する位置標定部と、衝撃に応じて定まる補正値を用いて、位置標定部による位置標定に基づく情報（例えば、弾性波源密度分布）を補正する補正部と、補正された情報に基づいて構造物５０の劣化状態を評価する評価部とを備えている。

実施形態における構造物評価システムでは、衝撃に応じて定まる補正値を用いて、位置標定部による位置標定に基づく情報の偏りを軽減するように補正する。これにより、誤診断を軽減することができる。そのため、路面に与えられる衝撃が一様ではない場合であっても、構造物５０の評価精度を向上させることが可能になる。
以下、実施形態における構造物評価システム１００の詳細について説明する。

（第１の実施形態）
図３は、第１の実施形態における構造物評価システム１００の構成を示す図である。
構造物評価システム１００は、構造物５０の健全性の評価に用いられる。以下の説明において、評価とは、ある基準に基づいて構造物５０の健全性の度合い、すなわち構造物５０の劣化状態を決定することを意味する。

以下の説明では、構造物５０の一例としてコンクリートで構成された橋梁を例に説明するが、構造物５０は橋梁に限定される必要はない。構造物５０は、亀裂の発生または進展、あるいは外的衝撃（例えば雨、人工雨など）に伴い弾性波１１が発生する構造物であればどのようなものであってもよい。例えば、構造物５０は、岩盤であってもよい。なお、橋梁は、河川や渓谷等の上に架設される構造物に限らず、地面よりも上方に設けられる種々の構造物（例えば高速道路の高架橋）なども含む。構造物５０の厚さは、例えば１５ｃｍ以上である。

構造物５０の劣化状態の評価に影響を及ぼす損傷としては、例えば亀裂、空洞、土砂化等の弾性波１１の伝搬を妨害する構造物内部の損傷がある。ここで、亀裂には、縦方向の亀裂、横方向の亀裂及び斜め方向の亀裂等が含まれる。縦方向の亀裂とは、路面に対して垂直な方向に生じている亀裂である。横方向の亀裂とは、路面に対して水平な方向に生じている亀裂である。斜め方向の亀裂とは、路面に対して水平及び垂直以外の方向に生じている亀裂である。土砂化とは、主にアスファルトとコンクリート床版の境界部でコンクリートが土砂状に変化する劣化である。

構造物評価システム１００は、複数のセンサ２０－１～２０－ｎ、信号処理部３０及び構造物評価装置４０を備える。複数のセンサ２０－１～２０－ｎそれぞれと信号処理部３０とは、有線により通信可能に接続される。信号処理部３０と構造物評価装置４０とは、有線又は無線により通信可能に接続される。なお、以下の説明では、センサ２０－１～２０－ｎを区別しない場合にはセンサ２０と記載する。

センサ２０は、圧電素子を有し、構造物５０内部から発生する弾性波１１を検出する。センサ２０は、構造物５０の面上における弾性波１１を検出することが可能な位置に設置される。例えば、センサ２０は、路面、側面及び底面のいずれかの面上に設置される。センサ２０は、検出した弾性波１１を電気信号に変換する。以下の説明では、センサ２０が、構造物５０の底面に設置されている場合を例に説明する。

センサ２０には、例えば１０ｋＨｚ～１ＭＨｚの範囲に感度を有する圧電素子が用いられる。センサ２０は、周波数範囲内に共振ピークをもつ共振型、共振を抑えた広帯域型等の種類があるが、センサ２０の種類はいずれでもよい。センサ２０が弾性波１１を検出する方法は、電圧出力型、抵抗変化型及び静電容量型等があるが、いずれの検出方法でもよい。

センサ２０に代えて加速度センサが用いられてもよい。この場合、加速度センサは、構造物５０内部で発生する弾性波１１を検出する。そして、加速度センサは、センサ２０と同様の処理を行うことによって、検出した弾性波１１を電気信号に変換する。

センサ２０と信号処理部３０との間には、例えば不図示の増幅器及びＡ／Ｄ変換器が設けられる。
増幅器は、センサ２０から出力された電気信号を増幅する。増幅器は、増幅後の電気信号をＡ／Ｄ変換器に出力する。増幅器は、例えばＡ／Ｄ変換器において処理ができる程度に電気信号を増幅する。
Ａ／Ｄ変換器は、増幅された電気信号を量子化してデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器は、デジタル信号を信号処理部３０に出力する。

信号処理部３０は、Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号を入力とする。信号処理部３０は、入力したデジタル信号に対して信号処理を行う。信号処理部３０が行う信号処理は、例えば、ノイズ除去、パラメータ抽出等である。信号処理部３０は、信号処理後のデジタル信号を含む送信データを生成する。信号処理部３０は、生成した送信データを構造物評価装置４０に出力する。

信号処理部３０は、アナログ回路又はデジタル回路を用いて構成される。デジタル回路は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やマイクロコンピュータにより実現される。デジタル回路は、専用のＬＳＩ（Large-Scale Integration）により実現されてもいい。また信号処理部３０は、フラッシュメモリ等の不揮発メモリや、取り外し可能なメモリを搭載してもよい。

図４は、第１の実施形態における信号処理部３０の機能を表す概略ブロック図である。信号処理部３０は、波形整形フィルタ３０１、ゲート生成回路３０２、到達時刻決定部３０３、特徴量抽出部３０４、送信データ生成部３０５、メモリ３０６及び出力部３０７を備える。

波形整形フィルタ３０１は、入力されたデジタル信号から所定の帯域外のノイズ成分を除去する。波形整形フィルタ３０１は、例えばデジタルバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。波形整形フィルタ３０１は、ノイズ成分除去後のデジタル信号（以下「ノイズ除去信号」という。）をゲート生成回路３０２、到達時刻決定部３０３及び特徴量抽出部３０４に出力する。

ゲート生成回路３０２は、波形整形フィルタ３０１から出力されたノイズ除去信号を入力とする。ゲート生成回路３０２は、入力したノイズ除去信号に基づいてゲート信号を生成する。ゲート信号は、ノイズ除去信号の波形が持続しているか否かを示す信号である。

ゲート生成回路３０２は、例えばエンベロープ検出器及びコンパレータにより実現される。エンベロープ検出器は、ノイズ除去信号のエンベロープを検出する。エンベロープは、例えばノイズ除去信号を二乗し、二乗した出力値に対して所定の処理（例えばローパスフィルタを用いた処理やヒルベルト変換）を行うことで抽出される。コンパレータは、ノイズ除去信号のエンベロープが所定の閾値以上であるか否かを判定する。

ゲート生成回路３０２は、ノイズ除去信号のエンベロープが所定の閾値以上となった場合、ノイズ除去信号の波形が持続していることを示す第１のゲート信号を到達時刻決定部３０３及び特徴量抽出部３０４に出力する。一方、ゲート生成回路３０２は、ノイズ除去信号のエンベロープが所定の閾値未満になった場合、ノイズ除去信号の波形が持続していないことを示す第２のゲート信号を到達時刻決定部３０３及び特徴量抽出部３０４に出力する。

到達時刻決定部３０３は、波形整形フィルタ３０１から出力されたノイズ除去信号と、ゲート生成回路３０２から出力されたゲート信号とを入力とする。到達時刻決定部３０３は、第１のゲート信号が入力されている間に入力されたノイズ除去信号を用いて、弾性波到達時刻を決定する。到達時刻決定部３０３は、決定した弾性波到達時刻を時刻情報として送信データ生成部３０５に出力する。到達時刻決定部３０３は、第２のゲート信号が入力されている間に処理を行わない。

特徴量抽出部３０４は、波形整形フィルタ３０１から出力されたノイズ除去信号と、ゲート生成回路３０２から出力されたゲート信号とを入力とする。特徴量抽出部３０４は、第１のゲート信号が入力されている間に入力されたノイズ除去信号を用いて、ノイズ除去信号の特徴量を抽出する。特徴量抽出部３０４は、第２のゲート信号が入力されている間に処理を行わない。特徴量は、ノイズ除去信号の特徴を示す情報である。

特徴量は、例えば波形の振幅［ｍＶ］、波形の立ち上がり時間［ｕｓｅｃ］、ゲート信号の持続時間［ｕｓｅｃ］、ゼロクロスカウント数［ｔｉｍｅｓ］、波形のエネルギー［ａｒｂ．］、周波数［Ｈｚ］及びＲＭＳ（Root Mean Square：二乗平均平方根）値等である。特徴量抽出部３０４は、抽出した特徴量に関するパラメータを送信データ生成部３０５に出力する。特徴量抽出部３０４は、特徴量に関するパラメータを出力する際に、特徴量に関するパラメータにセンサＩＤを対応付ける。センサＩＤは、構造物５０の健全性の評価対象となる領域（以下「評価領域」という。）に設置されているセンサ２０を識別するための識別情報を表す。

波形の振幅は、例えばノイズ除去信号の中で最大振幅の値である。波形の立ち上がり時間は、例えばゲート信号の立ち上がり開始からノイズ除去信号が最大値に達するまでの時間Ｔ１である。ゲート信号の持続時間は、例えばゲート信号の立ち上がり開始から振幅が予め設定される値よりも小さくなるまでの時間である。ゼロクロスカウント数は、例えばゼロ値を通る基準線をノイズ除去信号が横切る回数である。

波形のエネルギーは、例えば各時点においてノイズ除去信号の振幅を二乗したものを時間積分した値である。なお、エネルギーの定義は、上記例に限定されず、例えば波形の包絡線を用いて近似されたものでもよい。周波数は、ノイズ除去信号の周波数である。ＲＭＳ値は、例えば各時点においてノイズ除去信号の振幅を二乗して平方根により求めた値である。

送信データ生成部３０５は、センサＩＤと、時刻情報と、特徴量に関するパラメータとを入力とする。送信データ生成部３０５は、入力したセンサＩＤと、時刻情報と、特徴量に関するパラメータとを含む送信データを生成する。

メモリ３０６は、送信データを記憶する。メモリ３０６は、例えばデュアルポートＲＡＭ（Random Access Memory）である。
出力部３０７は、メモリ３０６に記憶されている送信データを構造物評価装置４０に逐次出力する。

図３に戻って説明を続ける。
構造物評価装置４０は、通信部４１、制御部４２、記憶部４３及び表示部４４を備える。
通信部４１は、信号処理部３０から出力された送信データを受信する。
制御部４２は、構造物評価装置４０全体を制御する。制御部４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサやメモリを用いて構成される。制御部４２は、プログラムを実行することによって、取得部４２１、イベント抽出部４２２、位置標定部４２３、分布生成部４２４、補正部４２５及び評価部４２６として機能する。

取得部４２１、イベント抽出部４２２、位置標定部４２３、分布生成部４２４、補正部４２５及び評価部４２６の機能部のうち一部または全部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡなどのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置などの非一時的な記憶媒体である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

取得部４２１、イベント抽出部４２２、位置標定部４２３、分布生成部４２４、補正部４２５及び評価部４２６の機能の一部は、予め構造物評価装置４０に搭載されている必要はなく、追加のアプリケーションプログラムが構造物評価装置４０にインストールされることで実現されてもよい。

取得部４２１は、各種情報を取得する。例えば、取得部４２１は、通信部４１によって受信された送信データを取得する。取得部４２１は、取得した送信データを記憶部４３に保存する。第１の実施形態において取得部４２１は、評価対象となる構造物５０を走行した車両１０に関する情報（以下「車両情報」という。）を所定期間分取得する。

車両情報は、例えば所定の期間に構造物５０を走行した車両１０の車種情報と、構造物５０の車両１０の通行量情報である。車両１０の車種情報には、少なくとも車両１０のトレッド幅の情報が含まれる。車両１０の通行量情報は、所定の期間に構造物５０をどの車種の車両１０が何台通過したかを示す情報である。取得部４２１は、車両情報を、ユーザの入力によって取得してもよいし、交通情報を記憶しているサーバから取得してもよい。

イベント抽出部４２２は、記憶部４３に記憶されている送信データの中から１イベントにおける送信データを抽出する。イベントとは、構造物５０で起こった弾性波発生事象を表す。本実施形態における弾性波発生事象は、車両１０による路面の通過である。１回のイベントが発生した場合、複数のセンサ２０で略同時刻に弾性波１１が検出されることになる。すなわち、記憶部４３には、略同時刻に検出された弾性波１１に関する送信データが記憶されていることになる。そこで、イベント抽出部４２２は、所定の時間窓を設け、到達時刻が時間窓の範囲内に存在する全ての送信データを１イベントにおける送信データとして抽出する。イベント抽出部４２２は、抽出した１イベントにおける送信データを位置標定部４２３に出力する。

時間窓の範囲Ｔｗは、対象とする構造物５０における弾性波伝搬速度ｖと、最大のセンサ間隔ｄｍａｘを用いて、Ｔｗ≧ｄｍａｘ／ｖの範囲になるように決定してもよい。誤検出を避けるためには、Ｔｗをできるだけ小さい値に設定することが望ましいため、実質的にはＴｗ＝ｄｍａｘ／ｖとすることができる。弾性波伝搬速度ｖは、予め求められていてもよい。

位置標定部４２３は、センサ位置情報と、イベント抽出部４２２によって抽出された複数の送信データそれぞれに含まれるセンサＩＤ及び時刻情報とに基づいて弾性波源の位置標定を行う。

センサ位置情報には、センサＩＤに対応付けてセンサ２０の設置位置に関する情報が含まれる。センサ位置情報は、例えば緯度および経度、あるいは構造物５０の基準となる位置からの水平方向および垂直方向の距離などのセンサ２０の設置位置に関する情報を含む。位置標定部４２３は、センサ位置情報を予め保持している。センサ位置情報は、位置標定部４２３が弾性波源の位置標定を行う前であればどのタイミングで位置標定部４２３に記憶されてもよい。

センサ位置情報は、記憶部４３に記憶されていてもよい。この場合、位置標定部４２３は、位置標定を行うタイミングで記憶部４３からセンサ位置情報を取得する。弾性波源の位置の標定には、カルマンフィルタ、最小二乗法などが用いられてもよい。位置標定部４２３は、計測期間中に得られた弾性波源の位置情報を分布生成部４２４に出力する。

分布生成部４２４は、位置標定部４２３から出力された複数の弾性波源の位置情報を入力とする。分布生成部４２４は、入力した複数の弾性波源の位置情報を用いて、弾性波源分布を生成する。弾性波源分布は、弾性波源の位置が示された分布を表す。より具体的には、弾性波源分布は、横軸を通行方向の距離とし、縦軸を幅方向の距離として、評価対象となる構造物５０を表した仮想的なデータ上において弾性波源の位置を示す点が示された分布である。分布生成部４２４は、弾性波源分布を用いて弾性波源密度分布を生成する。例えば、分布生成部４２４は、弾性波源の位置を図２に示すようなコンター図で表すことによって弾性波源密度分布を生成する。

補正部４２５は、衝撃に応じて定まる補正値を用いて、位置標定部４２３による位置標定に基づく情報を補正する。第１の実施形態において衝撃に応じて定まる補正値とは、取得部４２１によって取得された車両情報により得られる補正値である。補正値は、車両１０の走行部の通過位置に極値を持つ。位置標定に基づく情報は、位置標定する前（例えば、弾性波の振幅）又は標定結果を用いて得られる情報である。例えば、位置標定に基づく情報は、弾性波源密度分布である。以下の説明では、位置標定に基づく情報が、弾性波源密度分布である場合を例に説明する。

評価部４２６は、補正された情報に基づいて構造物５０の劣化状態を評価する。具体的には、評価部４２６は、補正された弾性波源密度分布を用いて構造物５０の劣化状態を評価する。例えば、評価部４２６は、弾性波源の密度が閾値以上の領域を健全な領域と評価し、弾性波源の密度が閾値未満の領域を損傷領域と評価する。

記憶部４３は、取得部４２１によって取得された送信データ及び車両情報を記憶する。記憶部４３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。

表示部４４は、評価部４２６の制御に従って評価結果を表示する。表示部４４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の画像表示装置である。表示部４４は、画像表示装置を構造物評価装置４０に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部４４は、評価結果を表示するための映像信号を生成し、自身に接続されている画像表示装置に映像信号を出力する。

図５は、第１の実施形態における構造物評価システム１００による劣化状態の評価処理の流れを示すシーケンス図である。図５の処理は、評価対象となる構造物５０を車両１０が走行したことに応じて実行される。
評価対象となる構造物５０を車両１０が走行すると、車両１０の走行部が路面に接触する。これにより、構造物５０内で弾性波１１が発生する。複数のセンサ２０それぞれは、構造物５０内で発生した弾性波１１を検出する（ステップＳ１０１）。複数のセンサ２０それぞれは、検出した弾性波１１を電気信号に変換して信号処理部３０に出力する（ステップＳ１０２）。複数のセンサ２０それぞれから出力された電気信号は、不図示の増幅器に増幅される。増幅後の電気信号は、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換される。

信号処理部３０は、Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号を入力する。信号処理部３０の到達時刻決定部３０３は、入力したデジタル信号を用いて各弾性波１１の到達時刻を決定する（ステップＳ１０３）。具体的には、到達時刻決定部３０３は、第１のゲート信号が入力されている間に入力されたデジタル信号であるノイズ除去信号を用いて弾性波到達時刻を決定する。到達時刻決定部３０３は、決定した弾性波到達時刻を時刻情報として送信データ生成部３０５に出力する。到達時刻決定部３０３は、この処理を、入力した全てのデジタル信号に対して行う。

信号処理部３０の特徴量抽出部３０４は、第１のゲート信号が入力されている間に入力されたデジタル信号であるノイズ除去信号を用いて、ノイズ除去信号の特徴量を抽出する（ステップＳ１０４）。特徴量抽出部３０４は、抽出した特徴量に関するパラメータを送信データ生成部３０５に出力する。送信データ生成部３０５は、センサＩＤと、時刻情報と、特徴量に関するパラメータとを含む送信データを生成する（ステップＳ１０５）。出力部３０７は、送信データを構造物評価装置４０に逐次出力する（ステップＳ１０６）。

構造物評価装置４０の通信部４１は、信号処理部３０から出力された送信データを受信する。取得部４２１は、通信部４１によって受信された送信データを取得する。取得部４２１は、取得した送信データを記憶部４３に記録する（ステップＳ１０７）。イベント抽出部４２２は、記憶部４３に記憶されている送信データの中から１イベントにおける送信データを抽出する。イベント抽出部４２２は、抽出した１イベントにおける送信データを位置標定部４２３及び分布生成部４２４に出力する。

位置標定部４２３は、イベント抽出部４２２から出力された送信データに含まれるセンサＩＤ及び時刻情報と、予め保持しているセンサ位置情報とに基づいて弾性波源の位置を標定する（ステップＳ１０８）。具体的には、まず位置標定部４２３は、複数のセンサ２０それぞれへの弾性波１１の到達時刻の差を算出する。次に、位置標定部４２３は、センサ位置情報と、到達時刻の差の情報とを用いて弾性波源の位置を標定する。

位置標定部４２３は、計測期間中にイベント抽出部４２２から１イベントの送信データが出力される度にステップＳ１０８の処理を実行する。これにより、位置標定部４２３は、複数の弾性波源の位置を標定する。位置標定部４２３は、複数の弾性波源の位置情報を分布生成部４２４に出力する。

分布生成部４２４は、位置標定部４２３から出力された複数の弾性波源の位置情報を用いて弾性波源分布を生成する。具体的には、分布生成部４２４は、得られた複数の弾性波源の位置情報で示される弾性波源の位置を、仮想的なデータ上にプロットすることによって弾性波源分布を生成する。分布生成部４２４は、生成した弾性波源分布をコンター図で表すことによって弾性波源密度分布を生成する（ステップＳ１０９）。分布生成部４２４は、生成した弾性波源密度分布を補正部４２５に出力する。

補正部４２５は、分布生成部４２４から出力された弾性波源密度分布と、記憶部４３に記憶されている車両情報とを入力する。補正部４２５は、入力した車両情報を用いて得られる補正値で弾性波源密度分布を補正する（ステップＳ１１０）。

具体的には、まず補正部４２５は、車両情報を用いて下記式（１）に基づいて補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する。

式（１）においてｙは道路の幅方向の距離、ｋは係数、ａは走行部位置、ｗは通行位置のばらつき度合いを表す。式（１）により得られる補正値は、ｙ方向の走行部の通過位置にピークを持ち、ｘ方向の通行方向には一定の値を持つ分布となる。補正の際に使用する走行部位置としては、車両情報に含まれる車両１０のトレッド幅を参照することができる。

弾性波１１の発生が多いと考えられる大型車両の場合、１０ｔトラックでトレッド幅が１９００ｍｍ程度である。このため、走行部位置aは、車線の中央より±９５０ｍｍの位置に設定することができる。普通車両の場合、トレッド幅が１５００ｍｍ程度である。このため、走行部位置aは、車線の中央より±７５０ｍｍに設定することができる。

評価対象となる構造物５０の交通事情に応じて、走行部位置を決めることもできる。評価対象となる構造物５０が大型車両の通らない道路である場合、トレッド幅として例えば普通車の１５００ｍｍ程度を採用し、車線の中央より±７５０ｍｍに設定することもできる。構造物５０の交通事情の情報は、外部から構造物評価装置４０に入力されてもよいし、車両情報に含まれていてもよい。

補正部４２５は、車両情報に含まれる車種の情報の統計値に基づいて走行部位置aを決定してもよい。例えば、補正部４２５は、車両情報に含まれる車種の情報の統計結果から、通行数が最多の車種のトレッド幅を走行部位置aとしてもよい。例えば、補正部４２５は、車両情報に含まれる車種の情報の統計結果から、トレッド幅が最大の車種のトレッド幅を走行部位置aとしてもよいし、平均のトレッド幅を走行部位置aとしてもよい。

通行位置のばらつきに関しては、評価対象となる構造物５０の状況により定めることができる。例えば、高速道路や道幅の広い道路においては、各車両１０の通行位置のばらつきは大きくなる。一方で、車両１０が一台しか通行できないような狭い道路においては、どの車両も略同じ位置を通行するためばらつきは小さくなる。したがって、補正部４２５は、通行量情報、道路幅や車線変更の頻度等を参照することで、通行位置のばらつき度合に関するパラメータを適切に設定する。

上記の式（１）に基づいて算出された補正値の一例を図６に示す。図６において横軸は幅方向の距離を表し、縦軸は補正値ｆ（ｘ、ｙ）を表す。図６に示すように、補正値ｆ（ｘ、ｙ）は、少なくとも車両１０の走行部の通過位置に対応する弾性波源密度分布上の位置の値（例えば、密度）を減少させるような値を有する分布で表される。すなわち、補正値ｆ（ｘ、ｙ）は、車両１０の走行部の通過位置に対応する弾性波源密度分布上の位置の値を最も減少させ、通過位置から離れる位置ほど減少させないような値を有する分布で表される。

図６では、車両１０の走行部の通過位置が２つある場合の補正値ｆ（ｘ、ｙ）を例に示している。そのため、図６に示す補正値ｆ（ｘ、ｙ）では、車両１０の走行部の通過位置に対応する弾性波源密度分布上の位置の値を最も減少させるような値を２つ有する。評価領域によっては、車両１０の走行部の通過位置が１つの場合もある。そのため、補正値ｆ（ｘ、ｙ）では、車両１０の走行部の通過位置に対応する弾性波源密度分布上の位置の値を最も減少させるような値を１つ以上有していればよい。

補正部４２５は、算出した補正値ｆ（ｘ、ｙ）を、弾性波源密度分布に掛け合わせることによって弾性波源密度分布を補正する。具体的には、補正部４２５は、弾性波源密度分布の幅方向に対して、算出した補正値ｆ（ｘ、ｙ）の幅方向の距離に応じた補正値ｆ（ｘ、ｙ）をそれぞれ乗算する。

例えば、補正部４２５は、弾性波源密度分布の幅方向の距離“５００”の位置の密度の値に対して、算出した補正値ｆ（ｘ、ｙ）の幅方向の距離“５００”の位置に応じた補正値ｆ（ｘ、ｙ）を乗算する。補正部４２５は、弾性波源密度分布の通行方向に対しても同様に、幅方向の距離に応じた補正値ｆ（ｘ、ｙ）をそれぞれ乗算する。例えば、補正部４２５は、弾性波源密度分布の幅方向の距離“５００”の位置に対応する通行方向の距離“０～３０００”の位置の密度の値全てに対して、算出した補正値ｆ（ｘ、ｙ）の幅方向の距離“５００”の位置に応じた補正値ｆ（ｘ、ｙ）を乗算する。

補正部４２５は、上記の処理により弾性波源密度分布を補正することで、図７に示す補正後の弾性波源密度分布ＡＤを生成する。補正部４２５は、補正後の弾性波源密度分布ＡＤを評価部４２６に出力する。

図７は、補正後の弾性波源密度分布ＡＤの一例を表す図である。図７において、横軸は車両の通行方向の距離を表し、縦軸は幅方向の距離を表す。図７に示す補正後の弾性波源密度分布ＡＤは、図２に示した弾性波源密度分布Ｄに比べて、車両１０の走行部の通行による影響が軽減されていることがわかる。車両１０の走行部の通行による影響とは、車両１０の走行部が通行した位置の弾性波源の密度が高くなることである。評価部４２６は、補正部４２５から出力された補正後の弾性波源密度分布ＡＤを用いて、構造物５０の劣化状態を評価する（ステップＳ１１１）。

評価部４２６は、従来評価手法により補正後の弾性波源密度分布ＡＤで設定された閾値１５よりも密度が低い領域を損傷領域として評価する。この場合、図７に示す領域１６が損傷領域として評価される。評価部４２６は、評価結果を表示部４４に出力する。表示部４４は、評価部４２６から出力された評価結果を表示する（ステップＳ１１２）。例えば、表示部４４は、評価結果として、補正後の弾性波源密度分布を表示してもよいし、損傷領域とみられる領域を他の領域と表示態様を変えて表示してもよい。

以上のように構成された構造物評価システム１００では、衝撃に応じて定まる補正値ｆ（ｘ、ｙ）を用いて、位置標定部による位置標定に基づく情報の偏りを軽減するように補正する。より具体的には、構造物評価装置４０は、評価対象となる構造物５０を走行した車両１０の車両情報から将来の衝撃に対する補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する。そして、構造物評価装置４０は、算出した補正値ｆ（ｘ、ｙ）を用いて、位置標定に基づく情報である弾性波源密度分布における車両１０の走行部の通過に起因する衝撃の影響を補正する。これにより、誤診断を軽減することができる。そのため、路面に与えられる衝撃が一様ではない場合であっても、構造物５０の評価精度を向上させることが可能になる。

補正部４２５は、少なくとも衝撃が付与される位置における情報を補正するための極値部分を１つ以上有する補正値ｆ（ｘ、ｙ）で、弾性波源密度分布を補正する。衝撃が付与される位置における情報は、例えば、車両１０の走行部の通行により影響を受ける位置における情報である。上記のように、車両１０の走行部が通行する位置は、車両１０の走行部が通行しない位置に比べて密度が高くなる傾向がある。そこで、補正部４２５では、車両１０の走行部の通行により生じる影響を軽減するために極値部分を１つ以上有する補正値ｆ（ｘ、ｙ）で補正を行う。これにより、車両１０の走行部の通行により生じる影響を軽減することができる。その結果、路面に与えられる衝撃が一様ではない場合であっても、構造物５０の評価精度を向上させることが可能になる。

補正部４２５は、道路の幅方向の距離毎に定められた補正値ｆ（ｘ、ｙ）を用いて、車両１０の通行方向における弾性波源密度分布を補正する。１つの車両１０は、同じトレッド幅で道路を走行する。したがって、車両１０の通行方向で見ると図２に示すように路面に対して直線状に衝撃（点線１４）が付与されることになる。そこで、補正部４２５は、幅方向の距離毎に補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出し、１つの幅方向の距離の位置から見た通行方向で同一の補正値ｆ（ｘ、ｙ）を用いる。例えば、補正部４２５は、幅方向の距離の位置“５００”から見た通行方向の距離“０～３０００”の位置における値に対して同一の補正値ｆ（ｘ、ｙ）を用いる。これにより、幅方向の距離が同じであって通行方向の距離が異なる位置における補正値を全て算出する必要がない。そのため、簡便に補正を行うことができる。

補正部４２５は、車両１０の走行部と路面との接触により生じる衝撃の発生位置に基づいて補正値を算出する。これにより、補正部４２５は、車両１０の走行部の通行による影響をより軽減させる位置を加味して補正値を算出することができる。例えば、補正部４２５は、車両１０の走行部の通行による影響が大きい位置における値を最も減少させるような補正値を算出することができる。これにより、誤診断を軽減することができる。そのため、路面に与えられる衝撃が一様ではない場合であっても、構造物５０の評価精度を向上させることが可能になる。

以下、構造物評価システム１００の変形例について説明する。
補正値は、式（１）で得られる形に限定されない。例えば、補正値は、図８に示すように、矩形あるいは矩形に近い形状の関数によって表される分布であってもよい。

補正部４２５は、車両情報から得られる車両１０の車種の割合に応じて、車種ごとのトレッド幅に対して重み付けした分布を重ね合わせることで、より実際に近い補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出してもよい。

道幅が非常に細いといった状況により、どの車両１０も略同じ位置を走行する場合、轍以外の領域ではほとんど弾性波１１を発生するような衝撃が付与されない場合も起こり得る。そこで、評価部４２６は、評価対象領域のうち衝撃が付与された頻度が閾値以上と想定される領域の劣化状態を評価するように構成されてもよい。

上記の実施形態では、補正部４２５が、車両情報における車両１０のトレッド幅と、通行量情報とを用いて補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する構成を示したが、補正部４２５は車両１０のトレッド幅に基づいて補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出してもよい。このように構成される場合、例えば補正部４２５は、上記の式（１）において通行位置のばらつき度合いｗを１として補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する。走行部位置ａは、上記の実施形態と同様に求められてもよい。
これにより、補正部４２５は、通行量情報が得られなかったとしてもトレッド幅の情報により補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出することができる。そのため、少ない情報量で補正を行うことが可能になる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、補正部４２５が車両情報を用いて補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する構成を示した。第２の実施形態では、センサ２０から得られる電気信号に基づいて車両１０の通過した位置を推定して補正値ｆ（ｘ、ｙ）を取得する構成について説明する。

図９は、第２の実施形態における構造物評価システム１００ａの構成を示す図である。第２の実施形態における構造物評価システム１００ａでは、構造物評価装置４０に代えて構造物評価装置４０ａが備えられる点以外は第１の実施形態と同様である。以下、相違点に係る構造物評価装置４０ａの構成について説明する。

構造物評価装置４０ａは、通信部４１、制御部４２ａ、記憶部４３ａ及び表示部４４を備える。制御部４２ａは、構造物評価装置４０ａ全体を制御する。制御部４２ａは、ＣＰＵ等のプロセッサやメモリを用いて構成される。制御部４２ａは、プログラムを実行することによって、取得部４２１ａ、イベント抽出部４２２、位置標定部４２３、分布生成部４２４、補正部４２５ａ及び評価部４２６として機能する。

取得部４２１ａ、イベント抽出部４２２、位置標定部４２３、分布生成部４２４、補正部４２５ａ及び評価部４２６の機能部のうち一部または全部は、ＡＳＩＣやＰＬＤ、ＦＰＧＡなどのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置などの非一時的な記憶媒体である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

取得部４２１ａ、イベント抽出部４２２、位置標定部４２３、分布生成部４２４、補正部４２５ａ及び評価部４２６の機能の一部は、予め構造物評価装置４０ａに搭載されている必要はなく、追加のアプリケーションプログラムが構造物評価装置４０ａにインストールされることで実現されてもよい。

制御部４２ａは、取得部４２１及び補正部４２５に代えて取得部４２１ａ及び補正部４２５ａを備える点で制御部４２と構成が異なる。以下、相違点について説明する。
取得部４２１ａは、各種情報を取得する。例えば、取得部４２１ａは、通信部４１によって受信された送信データを取得する。取得部４２１ａは、取得した送信データを記憶部４３に保存する。第２の実施形態において取得部４２１ａは、評価対象となる構造物５０において健全な領域の位置を示す情報（以下「健全位置情報」という。）を取得する。取得部４２１ａは、ユーザの入力によって健全位置情報を取得する。

補正部４２５ａは、衝撃に応じて定まる補正値ｆ（ｘ、ｙ）を用いて、位置標定部４２３による位置標定に基づく情報を補正する。第２の実施形態において衝撃に応じて定まる補正値とは、センサ２０から得られる電気信号に基づいて得られる補正値である。例えば、第２の実施形態において衝撃に応じて定まる補正値は、センサ２０から得られる電気信号に基づいてトレッド幅を算出して得られる補正値である。

記憶部４３ａは、取得部４２１ａによって取得された送信データ及び健全位置情報を記憶する。記憶部４３ａは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。

第２の実施形態における構造物評価システム１００ａによる劣化状態の評価処理の流れについて説明する。第２の実施形態における構造物評価システム１００ａでは、図５に示したステップＳ１１０の処理が第１の実施形態と異なる。以下、その点について説明する。
補正部４２５ａは、分布生成部４２４から出力された弾性波源密度分布と、記憶部４３ａに記憶されている健全位置情報とを入力する。補正部４２５ａは、入力した弾性波源密度分布と、健全位置情報とに基づいて弾性波源密度分布を補正する（ステップＳ１１０）。具体的には、まず補正部４２５ａは、弾性波源密度分布を用いて車両１０の走行部の通過位置を推定する。

上述したように、車両１０が路面を通過した場合には、弾性波源密度分布の通行方向の密度が連続して高くなる傾向がある。より具体的には、車両１０の走行部の通過位置に対応する弾性波源密度分布上の位置の密度が通行方向に連続して高くなる傾向がある。これは、車両１０が路面を走行することによって、車両１０の通行方向に対して連続して衝撃が付与されるためである。そこで、補正部４２５ａは、第１の条件及び第２の条件に基づいて車両１０の走行部の通過位置を推定する。

第１の条件は、弾性波源密度分布の通行方向において密度が第１の閾値以上となっている領域が第１の距離以上連続していることである。第２の条件は、第１の条件を満たす領域が幅方向に２つ以上存在することである。補正部４２５ａは、第２の条件を満たす場合に、第１の条件を満たす領域それぞれを車両１０の走行部の通過位置と推定する。

次に、補正部４２５ａは、推定した車両１０の走行部の通過位置に対応する弾性波源密度分布上の位置の値を閾値以上減少させるような補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する。例えば、補正部４２５ａは、推定した車両１０の走行部の通過位置に対応する弾性波源密度分布上の位置の値を最も減少させるような補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する。補正部４２５ａは、補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する際、健全位置情報を用いる。例えば、補正部４２５ａは、健全位置情報で示される領域の密度の値（以下「基準値」という。）を基準として補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する。補正部４２５ａは、推定した車両１０の走行部の通過位置に対応する弾性波源密度分布上の位置の値を基準値に合わせるように補正値の最低値を決定する。補正部４２５ａは、算出した補正値ｆ（ｘ、ｙ）を、弾性波源密度分布に掛け合わせることによって弾性波源密度分布を補正する。

以上のように構成された構造物評価システム１００ａでは、衝撃に応じて定まる補正値ｆ（ｘ、ｙ）を弾性波源密度分布から取得する。より具体的には、構造物評価装置４０ａは、車両１０が評価対象となる構造物５０を走行したことによって得られる弾性波源密度分布から過去の衝撃に対する補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する。そして、構造物評価装置４０ａは、算出した補正値ｆ（ｘ、ｙ）を用いて、位置標定に基づく情報である弾性波源密度分布における車両１０の走行部の通過に起因する衝撃の影響を補正する。これにより、誤診断を軽減することができる。そのため、路面に与えられる衝撃が一様ではない場合であっても、構造物５０の評価精度を向上させることが可能になる。

以下、構造物評価システム１００ａの変形例について説明する。
評価領域によっては、車両１０の走行部の通過位置が１つの場合もある。そこで、補正部４２５ａは、以下のように車両１０の走行部の通過位置を推定してもよい。補正部４２５ａは、第１の条件を満たし、第２の条件を満たさない場合には、第１の条件を満たす１つの領域を車両１０の走行部の通過位置と推定する。この場合、補正部４２５ａは、推定した車両１０の走行部の通過位置に対応する弾性波源密度分布上の位置の値を最も減少させるような補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する。
このように構成されることによって、評価領域内において車両１０の通過位置が１つしかない場合であっても、車両１０の走行部の通過に起因する衝撃の影響を補正することができる。その結果、構造物５０の評価精度を向上させることが可能になる。

上記の実施形態では、補正部４２５ａが、弾性波源密度分布から車両１０の通過位置を推定して補正値ｆ（ｘ、ｙ）を取得する構成を示した。これに対し、補正部４２５ａは、ユーザによって生成された補正値ｆ（ｘ、ｙ）を用いて弾性波源密度分布を補正するように構成されてもよい。このように構成される場合、ステップＳ１０９の処理において分布生成部４２４は、生成した弾性波源密度分布を表示部４４に出力する。表示部４４は、弾性波源密度分布を表示する。

ユーザは、表示部４４に表示された弾性波源密度分布を参照して、車両１０の走行部が通過した位置を把握する。そしてユーザは、車両１０の走行部が通過したことにより生じる影響を抑制可能な補正値ｆ（ｘ、ｙ）を生成して構造物評価装置４０ａに入力する。影響を抑制可能な補正値ｆ（ｘ、ｙ）とは、車両１０の走行部が通過したことで高くなった弾性波源の密度に相当する値を減少させることが可能な値である。例えば、影響を抑制可能な補正値ｆ（ｘ、ｙ）は、車両１０の走行部が通過したことにより生じる影響を打ち消すことができるような値であることが望ましい。補正部４２５ａは、入力された補正値ｆ（ｘ、ｙ）を用いて弾性波源密度分布を補正する。

このように構成されることによって、ユーザの視認により車両１０の走行部が通過した位置を把握している。これにより、大まかに車両１０の走行部が通過した位置を推定することができる。そして、ユーザが、車両１０の走行部が通過したことにより生じる影響を抑制可能な補正値ｆ（ｘ、ｙ）を生成して構造物評価装置４０ａに入力する。これにより、構造物評価装置４０ａでは、補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する必要がない。そのため、処理負荷を軽減することができるとともに、路面に与えられる衝撃が一様ではない場合であっても、構造物５０の評価精度を向上させることが可能になる。

道幅が非常に細いといった状況により、どの車両１０も略同じ位置を走行する場合、轍以外の領域ではほとんど弾性波１１を発生するような衝撃が付与されない場合も起こり得る。そこで、評価部４２６ａは、評価対象領域のうち衝撃が付与された頻度が閾値以上と想定される領域の劣化状態を評価するように構成されてもよい。
このように構成されることによって、処理負荷を軽減することができるとともに、誤診断を抑制することができる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態及び第２の実施形態では、補正値ｆ（ｘ、ｙ）を用いて弾性波源密度分布を補正する構成を示した。道幅が非常に細いといった状況により、どの車両１０も略同じ位置を走行する場合、轍以外の領域ではほとんど弾性波１１を発生するような衝撃が付与されない場合も起こり得る。この場合、衝撃の付与頻度が閾値未満の領域に対して補正を行ってもより顕著な効果は得られないこともある。そこで、第３の実施形態では、弾性波源密度分布の補正を行わず、評価対象領域のうち衝撃が付与された頻度が閾値以上と想定される領域の劣化状態を評価し、衝撃が付与された頻度が閾値未満と想定される領域の劣化状態を評価しない構成について説明する。

図１０は、第３の実施形態における構造物評価システム１００ｂの構成を示す図である。第３の実施形態における構造物評価システム１００ｂでは、構造物評価装置４０に代えて構造物評価装置４０ｂが備えられる点以外は第１の実施形態と同様である。以下、相違点に係る構造物評価装置４０ｂの構成について説明する。

構造物評価装置４０ｂは、通信部４１、制御部４２ｂ、記憶部４３ｂ及び表示部４４を備える。制御部４２ｂは、構造物評価装置４０ｂ全体を制御する。制御部４２ｂは、ＣＰＵ等のプロセッサやメモリを用いて構成される。制御部４２ｂは、プログラムを実行することによって、取得部４２１ｂ、イベント抽出部４２２、位置標定部４２３、分布生成部４２４及び評価部４２６ｂとして機能する。

取得部４２１ｂ、イベント抽出部４２２、位置標定部４２３、分布生成部４２４及び評価部４２６ｂの機能部のうち一部または全部は、ＡＳＩＣやＰＬＤ、ＦＰＧＡなどのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置などの非一時的な記憶媒体である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

取得部４２１ｂ、イベント抽出部４２２、位置標定部４２３、分布生成部４２４及び評価部４２６ｂの機能の一部は、予め構造物評価装置４０ｂに搭載されている必要はなく、追加のアプリケーションプログラムが構造物評価装置４０ｂにインストールされることで実現されてもよい。

制御部４２ｂは、取得部４２１及び評価部４２６に代えて取得部４２１ｂ及び評価部４２６ｂを備える点、補正部４２５を備えない点で制御部４２と構成が異なる。以下、相違点について説明する。
取得部４２１ｂは、各種情報を取得する。例えば、取得部４２１ｂは、通信部４１によって受信された送信データを取得する。取得部４２１ｂは、取得した送信データを記憶部４３ｂに保存する。第３の実施形態において取得部４２１ｂは、評価対象となる構造物５０に関する情報を取得する。評価対象となる構造物５０に関する情報は、少なくとも構造物５０の道幅の情報を含む。

評価部４２６ｂは、衝撃の付与頻度に基づいて構造物５０の劣化状態を評価する。具体的には、評価部４２６ｂは、衝撃の付与頻度が閾値以上と想定される領域の劣化状態を評価し、衝撃が付与された頻度が閾値未満と想定される領域の劣化状態を評価しない。例えば、評価部４２６ｂは、衝撃の付与頻度が閾値以上と想定される領域において弾性波源の密度が閾値以上の領域を健全な領域と評価し、衝撃の付与頻度が閾値以上と想定される領域において弾性波源の密度が閾値未満の領域を損傷領域と評価する。

記憶部４３ｂは、取得部４２１ｂによって取得された送信データ及び評価対象となる構造物５０に関する情報を記憶する。記憶部４３ｂは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。

第３の実施形態における構造物評価システム１００ｂによる劣化状態の評価処理の流れについて説明する。第３の実施形態における構造物評価システム１００ｂでは、評価部４２６ｂが、取得部４２１ｂによって取得された評価対象となる構造物５０に関する情報に含まれる道幅の情報に基づいて、評価対象となる構造物５０の道幅が非常に細いといった条件を満たすか否かを判定する。道幅が非常に細いといった条件は、予め設定されているものとする。例えば、道幅が非常に細いといった条件は、道幅が、特定の車両（例えば、普通車）のトレッド幅と同じ又は所定の幅分（例えば、＋１０ｍｍ等）だけ広いといった条件である。評価対象となる構造物５０の道幅が非常に細いといった条件を満たす場合に以下の処理が実行される。一方で、評価対象となる構造物５０の道幅が非常に細いといった条件を満たさない場合に以下の処理は実行されない。

評価対象となる構造物５０の道幅が非常に細いといった条件を満たす場合、構造物評価システム１００では、図５に示すステップＳ１０１からステップＳ１０９までの処理が実行される。その後、評価部４２６ｂは、評価対象領域のうち衝撃が付与された頻度が閾値以上と想定される領域の劣化状態を評価する。

以上のように構成された構造物評価システム１００ｃでは、衝撃が付与された頻度が閾値未満と想定される領域の劣化状態を評価しない。これにより、誤診断を軽減することができる。そのため、路面に与えられる衝撃が一様ではない場合であっても、構造物５０の評価精度を向上させることが可能になる。

以下、各実施形態に共通の変形例について説明する。
信号処理部３０は、構造物評価装置４０，４０ａ，４０ｂに備えられてもよい。
上記の各実施形態では、複数のセンサ２０－１～２０－ｎが、１台の信号処理部３０に接続されている構成を示した。構造物評価システム１００，１００ａ，１００ｂは、複数台の信号処理部３０を備え、各センサ２０それぞれが異なる信号処理部３０に接続されてもよい。

構造物評価装置４０，４０ａ，４０ｂが備える各機能部は、一部又は全てが他の装置に備えられてもよい。例えば、構造物評価装置４０，４０ａ，４０ｂが備える表示部４４が他の装置に備えられてもよい。このように構成される場合、構造物評価装置４０，４０ａ，４０ｂは、評価結果を、表示部４４を備える他の装置に送信する。表示部４４を備える他の装置は、受信した評価結果を表示する。

上記の各実施形態では、路面に対して空間的に一様ではない衝撃を与える対象（以下「非一様対象」という。）が車両１０の走行部である場合を例に説明した。上記の各実施形態において、非一様対象は、車両１０の走行部に限定される必要はない。例えば、非一様対象は、散水車両、人力による手押し車両及び固定スプリンクラー等が挙げられる。以下、詳細に説明する。

（非一様対象が散水車両である場合）
散水車両は、散水しながら路面を走行可能な車両である。例えば、散水車両は、車両の後方に散水するための散水装置が取り付けられた車両である。散水装置は、図１１の円形領域６１の中心をピークとした正規分布となるような分布で水滴（物体）を散布する。この場合、路面に付与される衝撃は、水滴である。図１１は、非一様対象が散水車両である場合の説明図である。

このような散水車両が定速で路面６２を通り過ぎた場合、水滴が散布された路面の位置をピークとする分布６３（例えば、弾性波源密度分布）が得られる。補正部４２５，４２５ａは、この分布６３の偏りを抑制可能な補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する。そして、補正部４２５，４２５ａは、算出した補正値ｆ（ｘ、ｙ）を、弾性波源密度分布に乗算することによって、弾性波源密度分布を補正する。

散水車両に限定されず、人が、水や氷等の複数の物体を所定の方法で散布することによって、路面に対して空間的に一様ではない衝撃を与えてもよい。所定の方法としては、人が散水装置を持ち歩いて散布する方法や、装置を介さずに水や氷等を路面に対して直接散布する方法（例えば、手に水や氷を持って、路面にばら撒く方法）等が挙げられる。

この構成により、車両１０の走行部以外で衝撃を付与する場面においても適用することができる。そのため、利便性を向上させることが可能になる。

（非一様対象が手押し車両である場合）
手押し車両は、人力で路面を走行することにより、一定の間隔で路面に対して衝撃を付与することが可能な車両である。例えば、手押し車両は、打撃機構を備える車両である。打撃機構は、例えば歯形の回転機構である。人力により手押し車両が路面を走行すると、歯形の回転機構が一定の間隔で路面に接触することにより、歯形の回転機構が路面に衝撃を与える。

このような手押し車両が路面を通り過ぎた場合、歯形の回転機構が接触した路面の位置をピークとする分布（例えば、弾性波源密度分布）が得られる。補正部４２５，４２５ａは、この分布の偏りを打ち消すような補正値ｆ（ｘ、ｙ）を算出する。そして、補正部４２５，４２５ａは、算出した補正値ｆ（ｘ、ｙ）を、弾性波源密度分布に乗算することによって、弾性波源密度分布を補正する。なお、打撃機構は、歯形の回転機構に限らず、路面に対して衝撃を付与することができればどのような機構であってもよい。

打撃機構で路面に衝撃を付与する方法は、手押し車両に限定されず、打撃機構を車両でけん引する方法であってもよい。

この構成により、車両１０の走行部以外で衝撃を付与する場面においても適用することができる。そのため、利便性を向上させることが可能になる。

（非一様対象が固定スプリンクラーである場合）
固定スプリンクラーは、一定の時間間隔で、路面の所定の範囲に水滴を散布することが可能な散布装置である。この場合、路面に付与される衝撃は、水滴である。固定スプリンクラーは、車両１０が走行可能な道路外に設置された複数の街頭それぞれに設置される。このような固定スプリンクラーにより水滴が路面に散布された場合、路面の所定の範囲に衝撃が付与されることになる。分布生成部４２４は、付与された衝撃に基づいて弾性波源密度分布を生成する。固定スプリンクラー毎に異なる水滴が路面に付与されるため、分布生成部４２４は各固定スプリンクラーから付与された水滴に応じた弾性波源密度分布を生成する。

補正部４２５，４２５ａは、各固定スプリンクラーから付与された水滴に応じた偏りを打ち消すような補正値ｆ（ｘ、ｙ）を固定スプリンクラー毎に算出する。そして、補正部４２５，４２５ａは、算出した補正値ｆ（ｘ、ｙ）それぞれを、各固定スプリンクラーに対応する弾性波源密度分布に乗算することによって、各弾性波源密度分布を補正する。

この構成により、車両１０の走行部以外で衝撃を付与する場面においても適用することができる。そのため、利便性を向上させることが可能になる。

上記の各実施形態では、位置標定に基づく情報として弾性波源密度分布を例に説明した。位置標定に基づく情報は、標定結果を用いて得られる情報であればどのような情報であってもよい。例えば、位置標定に基づく情報は、平均振幅であってもよい。平均振幅は、衝撃毎にセンサ２０にて検出された第1ヒットの弾性波の振幅を、所定の領域毎に平均して算出されたものである。所定の領域は、予め定められた大きさを有する領域である。第1ヒットの弾性波の振幅は、第1ヒットの弾性波が生じた位置を含む所定の領域における平均の算出に用いられる。そのため、衝撃が付与されないために弾性波が発生しない所定の領域では、平均振幅が０に近い値となる。

そして、補正部４２５は、衝撃に応じて定まる補正値ｆ（ｘ、ｙ）を用いて所定の領域毎に平均振幅の値を補正する。例えば、補正部４２５は、車両１０の走行部の通過位置に対応する所定の領域における平均振幅の値を減少させるような補正値ｆ（ｘ、ｙ）で補正を行う。評価部４２６は、補正後の平均振幅の値に基づいて所定の領域毎に構造物５０の劣化状態を評価する。具体的には、評価部４２６は、車両１０の走行部の通過位置に対応する所定の領域であって、補正後の平均振幅の値が閾値未満の領域を損傷領域と評価する。車両１０の走行部の通過位置に対応する所定の領域であるか否かは、トレッド幅の情報に基づいて判定されてもよいし、外部から入力されてもよい。

評価部４２６は、従来評価手法の他に、以下のように評価してもよい。評価部４２６は、補正後の弾性波源密度分布ＡＤ上において、所定の範囲の複数の領域を設定する。これにより、評価部４２６は、補正後の弾性波源密度分布ＡＤ上で各領域を区分けする。評価部４２６は、区分けした領域（以下「分割領域」という。）毎に閾値１５との比較を行う。例えば、評価部４２６は、分割領域内の密度と、閾値１５とを比較する。評価部４２６は、比較の結果、閾値１５よりも密度が低い領域を損傷領域として評価する。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、複数のセンサと、位置標定部と、補正部と、評価部とを持つ。複数のセンサは、構造物から発生した弾性波を検出する。位置標定部は、複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、複数の弾性波の発生源の位置を標定する。補正部は、衝撃に応じて定まる補正値を用いて、位置標定部による位置標定に基づく情報を補正する。評価部は、補正された情報に基づいて構造物の劣化状態を評価する。これにより、構造物の表面に与えられる衝撃が一様ではない場合であっても、構造物の評価精度を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (16)

1. 構造物から発生した弾性波を検出する複数のセンサと、
   前記複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記複数の弾性波の発生源の位置を標定する位置標定部と、
   衝撃に応じて定まる補正値を用いて、前記位置標定部による位置標定に基づく情報である、評価対象領域における前記発生源の密度の分布又は評価対象領域における前記弾性波の平均振幅の分布の値を補正する補正部と、
   補正された前記情報に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する評価部と、
   を備え、
   前記補正部は、評価対象領域内の位置に対して前記衝撃が付与される位置で極値部分を１つ以上有する前記補正値で前記情報を補正する構造物評価システム。
2. 前記構造物は、車両が走行可能な道路を含み、
   前記補正部は、前記道路の幅方向の距離毎に定められた補正値を用いて、前記車両の通行方向における前記情報を補正する、
   請求項１に記載の構造物評価システム。
3. 前記構造物は、車両が走行可能な道路を含み、
   前記補正部は、前記車両の走行部と路面との接触により生じる衝撃の発生位置に基づいて前記補正値を算出する、
   請求項１又は２に記載の構造物評価システム。
4. 前記構造物は、車両が走行可能な道路を含み、
   前記補正部は、少なくとも前記道路を通過した車両のトレッド幅の情報を用いて前記補正値を算出する、
   請求項１又は２に記載の構造物評価システム。
5. 前記補正部は、前記道路を通過した車両のトレッド幅の情報と、前記構造物の車両の通行量の情報とを用いて前記補正値を算出する、
   請求項４に記載の構造物評価システム。
6. 前記補正部は、前記位置標定部による位置標定結果に基づいて得られる前記補正値で前記情報を補正する、
   請求項１又は２に記載の構造物評価システム。
7. 前記構造物は、車両が走行可能な道路を含み、
   前記補正部は、前記位置標定部による位置標定結果に基づいて、前記道路を通過した車両の通過位置を推定し、推定した前記通過位置に基づいて前記補正値を取得する、
   請求項６に記載の構造物評価システム。
8. 複数の物体を空間的に一様にならないように散布することにより路面に対して衝撃を付与し、
   前記補正部は、前記散布により付与される前記衝撃に応じて定まる補正値で前記情報を補正する、
   請求項１又は２に記載の構造物評価システム。
9. 路面に対して所定の間隔で衝撃を付与することが可能な打撃機構をさらに備え、
   前記補正部は、前記打撃機構により付与される前記衝撃に応じて定まる補正値で前記情報を補正する、
   請求項１又は２に記載の構造物評価システム。
10. 車両が走行可能な道路外に設置され、路面の所定に範囲に水滴を散布することが可能な散布装置をさらに備え、
    前記補正部は、前記散布装置により付与される前記衝撃に応じて定まる補正値で前記情報を補正する、
    請求項１に記載の構造物評価システム。
11. 前記評価部は、評価対象領域のうち、前記衝撃が付与された頻度が閾値以上と想定される領域の劣化状態を評価する、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の構造物評価システム。
12. 構造物から発生した弾性波を検出する複数のセンサと、
    前記複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記複数の弾性波の発生源の位置を標定する位置標定部と、
    前記位置標定部による標定結果に基づいて、評価対象領域のうち衝撃が付与された頻度が閾値以上と想定される領域の劣化状態を評価し、前記衝撃が付与された頻度が閾値未満と想定される領域の劣化状態を評価しない評価部と、
    を備える構造物評価システム。
13. 構造物から発生した弾性波を検出する複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記複数の弾性波の発生源の位置を標定する位置標定部と、
    衝撃に応じて定まる補正値を用いて、前記位置標定部による位置標定に基づく情報である、評価対象領域における前記発生源の密度の分布又は評価対象領域における前記弾性波の平均振幅の分布の値を補正する補正部と、
    補正された前記情報に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する評価部と、
    を備え、
    前記補正部は、評価対象領域内の位置に対して前記衝撃が付与される位置で極値部分を１つ以上有する前記補正値で前記情報を補正する構造物評価装置。
14. 構造物から発生した弾性波を検出する複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記複数の弾性波の発生源の位置を標定する位置標定部と、
    前記位置標定部による標定結果に基づいて、評価対象領域のうち衝撃が付与された頻度が閾値以上と想定される領域の劣化状態を評価し、前記衝撃が付与された頻度が閾値未満と想定される領域の劣化状態を評価しない評価部と、
    を備える構造物評価装置。
15. 構造物から発生した弾性波を検出する複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記複数の弾性波の発生源の位置を標定し、
    衝撃に応じて定まる補正値を用いて、前記位置標定部による位置標定に基づく情報である、評価対象領域における前記発生源の密度の分布又は評価対象領域における前記弾性波の平均振幅の分布の値を補正し、
    補正された前記情報に基づいて前記構造物の劣化状態を評価し、
    評価対象領域内の位置に対して前記衝撃が付与される位置で極値部分を１つ以上有する前記補正値で前記情報を補正する構造物評価方法。
16. 構造物から発生した弾性波を検出する複数のセンサそれぞれによって検出された複数の弾性波に基づいて、前記複数の弾性波の発生源の位置を標定し、
    標定結果に基づいて、評価対象領域のうち衝撃が付与された頻度が閾値以上と想定される領域の劣化状態を評価し、前記衝撃が付与された頻度が閾値未満と想定される領域の劣化状態を評価しない構造物評価方法。

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