JPH10318748A - Method and system for measuring position - Google Patents

Method and system for measuring position

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JPH10318748A
JPH10318748A JP2014298A JP2014298A JPH10318748A JP H10318748 A JPH10318748 A JP H10318748A JP 2014298 A JP2014298 A JP 2014298A JP 2014298 A JP2014298 A JP 2014298A JP H10318748 A JPH10318748 A JP H10318748A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
position measuring
axis
oscillator
sonde
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2014298A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Asakawa
賢一 浅川
Shigeki Matsumoto
重貴 松本
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KDDI Corp
Original Assignee
Kokusai Denshin Denwa KK
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Publication date
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Publication of JPH10318748A publication Critical patent/JPH10318748A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the position at the forward end of a drill pipe quickly and accurately. SOLUTION: A sonde 10 is set at the forward end of a drill pipe 51 being employed in horizontal drilling method and the sonde 10 incorporates a triaxial orthogonal AC magnetic sensor, an angle meter for measuring rotation and inclination of the sonde 10, and means for transmitting the measurement data. A parallel line 31 is laid on the ground surface and fed with an AC current generated from an oscillator 30. An AC field generated by the AC current flowing through the parallel line 31 is detected by the triaxial orthogonal AC magnetic sensor in the sonde 10 and a field data thus detected is transmitted along with a rotation and inclination angle data from the angle meter. The data is received by a computer 41 and processed to determine the relative position of the sonde 10 to the parallel line 31.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は位置測定方法および
装置に関し、特に、地中や海底に管路を非開削で建設す
るときなどに、掘削先端のビットの位置を測定するため
に用いて好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position measuring method and apparatus, and more particularly to a method and apparatus suitable for measuring the position of a bit at the tip of an excavation when constructing a pipeline in the ground or on the sea floor without excavation. It is something.

【0002】[0002]

【従来の技術】地中や海底に管路を非開削で建設する方
法として、水平ドリリング工法が知られている。この水
平ドリリング工法では、掘削装置により直径数インチ程
度のドリルパイプを押し込むことにより孔を掘削する。
図15はこのドリルパイプの先端の形状を示す図であ
り、この図に示すようにドリル100の先端は斜めにカ
ットされており、ドリル100を回転させながら押し込
むとドリルパイプは直進し、回転を止めて押し込むと曲
進するようになっている。これにより、掘削の方向や経
路を制御することができる。通常は、発進側と到達側に
縦坑を掘り、ドリルパイプの先端が到達側の縦坑に達し
たあと、ドリルの代わりにプロダクトパイプと呼ばれる
管路をドリルパイプに接続し、発進抗側から引き込む。
プロダクトパイプの径が大きい場合には、ドリルパイプ
とプロダクトパイプの間にリーマを挿入して孔を拡大す
ることが行われる。
2. Description of the Related Art A horizontal drilling method is known as a method of constructing a pipeline in the ground or on the sea floor without excavation. In this horizontal drilling method, a hole is drilled by pushing a drill pipe having a diameter of about several inches with a drilling device.
FIG. 15 is a diagram showing the shape of the tip of this drill pipe. As shown in this figure, the tip of the drill 100 is cut diagonally, and when the drill 100 is pushed in while being rotated, the drill pipe goes straight and rotates. Stop and push in to turn. Thereby, the direction and route of excavation can be controlled. Normally, shafts are dug on the starting side and the arrival side, and after the tip of the drill pipe reaches the shaft on the arrival side, a pipe called a product pipe is connected to the drill pipe instead of the drill, and from the starting counter side Pull in.
When the diameter of the product pipe is large, a hole is enlarged by inserting a reamer between the drill pipe and the product pipe.

【0003】このような水平ドリリング工法において
は、掘削の経路を知るために地中にあるドリルパイプの
先端の位置を測定することが必要である。この位置を測
定する方法として、次の3通りの方法が知られている。 (1)ドリルパイプの先端に設けたトランスミッタから
電磁波を送出し、その電磁波を陸上のレシーバで検出す
ることによりトランスミッタの位置を測定する方法。 (2)陸上にループ状の電線を張り巡らして、この電線
に直流電流を流し、これにより発生する直流磁界をドリ
ルパイプ先端に取り付けたゾンデ110(図15)で測
定し、該測定した磁界から演算処理によって該ゾンデの
位置を求める方法。 (3)方位を測定するマグネットコンパスとドリルパイ
プの傾斜を測定するセンサを内蔵したゾンデ110をド
リルの先端に設けておき、ゾンデの方位と傾斜と、ドリ
ルパイプの長さから推定できる掘削長を用いてゾンデの
位置と軌跡を測定する方法。
[0003] In such a horizontal drilling method, it is necessary to measure the position of the tip of a drill pipe underground in order to know the path of drilling. The following three methods are known as methods for measuring this position. (1) A method in which an electromagnetic wave is transmitted from a transmitter provided at the tip of a drill pipe, and the electromagnetic wave is detected by a land-based receiver to measure the position of the transmitter. (2) A loop-shaped electric wire is stretched around the land, a DC current is passed through the electric wire, and a DC magnetic field generated by the electric current is measured by a sonde 110 (FIG. 15) attached to a tip of a drill pipe. A method of calculating the position of the sonde by arithmetic processing. (3) A sonde 110 having a magnet compass for measuring the azimuth and a sensor for measuring the inclination of the drill pipe is provided at the tip of the drill, and the drilling length that can be estimated from the azimuth and inclination of the sonde and the length of the drill pipe is provided. Method to measure the position and trajectory of the sound using

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前記(1)の方法にお
いては、通常、測定者がレシーバをトランスミッタの直
上まで運び、トランスミッタの深さと水平位置を測定し
ている。したがって、精密に位置を測定するためには、
測定者はレシーバを置く場所を変えて複数回の測定を行
うことが必要となり、迅速な測定ができず、作業時間の
短縮ができないという問題点があった。また、前記
(2)の方法の場合には、周囲の磁性体や地磁気の影響
を取り除くために、直流電流の方向を変えて2回の測定
を行うことが必要となり、やはり、迅速な測定を行うこ
とが困難であった。さらに、前記(3)の方法の場合に
は、方位の測定にマグネットコンパスを用いているた
め、周囲に磁性体がある場所や地磁気が一様でない場所
では正確な測定が困難となる。また、ドリルパイプの先
端が進んだ距離を積分してその先端の位置を求めている
ため、測定誤差が加算され、掘削長が長くなる場合には
測定精度が劣化するという問題点があった。
In the method (1), a measurer usually carries a receiver to a position directly above a transmitter and measures the depth and horizontal position of the transmitter. Therefore, in order to measure the position precisely,
It is necessary for the measurer to change the place where the receiver is placed, and to perform the measurement a plurality of times, so that the measurement cannot be performed quickly and the working time cannot be reduced. In the case of the above method (2), it is necessary to perform two measurements by changing the direction of the direct current in order to remove the influence of the surrounding magnetic material and the geomagnetism. It was difficult to do. Furthermore, in the case of the method (3), since the magnet compass is used for measuring the azimuth, it is difficult to perform accurate measurement in a place where a magnetic material is located around or where geomagnetism is not uniform. Further, since the position of the tip of the drill pipe is calculated by integrating the distance traveled by the tip of the drill pipe, a measurement error is added, and when the drilling length is long, the measurement accuracy is deteriorated.

【0005】そこで、本発明は、上述した問題点を解決
し、迅速かつ高精度にドリルパイプ先端の位置を測定す
ることができる位置測定方法および装置を提供すること
を目的としている。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a position measuring method and apparatus capable of quickly and accurately measuring the position of the tip of a drill pipe.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の位置測定方法は、位置測定用ゾンデを用い
て物体の位置を測定する方法であって、交流磁界発生源
により既知の交流磁界を発生させるステップ、前記物体
に取り付けられた前記位置測定用ゾンデにより、該位置
測定用ゾンデの長軸方向に一致したX3軸と該X3軸と鉛
直方向を含む平面内に位置するZ3軸により定められる
直交座標系X333における各軸方向の交流磁界、前
記Y3軸周りの回転角および前記X3軸周りの回転角を測
定するステップ、および、前記位置測定用ゾンデからの
前記各測定データに基づいて、前記位置測定用ゾンデの
前記交流磁界発生源からの相対位置を算出するステップ
を含むものである。
In order to achieve the above object, a position measuring method according to the present invention is a method for measuring the position of an object using a position measuring probe, which is known by an AC magnetic field generating source. step of generating an alternating magnetic field, by the position measuring probe which is attached to the object, located in a plane containing the X 3 axis and the X 3 axis and the vertical direction coincides with the long axis direction of the position measurement probe Measuring an alternating magnetic field in each axis direction in the orthogonal coordinate system X 3 Y 3 Z 3 defined by the Z 3 axis, a rotation angle around the Y 3 axis, and a rotation angle around the X 3 axis, and the position measurement Calculating the relative position of the position measurement sonde from the AC magnetic field generation source based on the measurement data from the measurement sonde.

【0007】また、本発明の他の位置測定方法は、水平
ドリリング工法におけるドリルの位置を測定する位置測
定方法であって、当該掘削予定位置の直上に交流磁界発
生源を配置し、該交流磁界発生源により既知の交流磁界
を発生させるステップ、前記ドリルの先端近傍に取り付
けられた位置測定用ゾンデにより、該位置測定用ゾンデ
の長軸方向に一致したX3軸と該X3軸と鉛直方向を含む
平面内に位置するZ3軸により定められる直交座標系X3
33における各軸方向の交流磁界、前記Y3軸周りの
回転角および前記X3軸周りの回転角である傾斜角を測
定するステップ、および、前記位置測定用ゾンデからの
前記各測定データに基づいて、前記ドリルの位置を算出
するステップを含むものである。
Another position measuring method of the present invention is a position measuring method for measuring a position of a drill in a horizontal drilling method, wherein an AC magnetic field generating source is arranged immediately above the planned drilling position, and step of generating a known AC magnetic field by the source, the position measurement probe which is attached near the tip of the drill, vertical and X 3 axis and the X 3 axis coincides with the long axis direction of the position measurement probe direction Coordinate system X 3 defined by the Z 3 axis located in the plane including
Measuring an alternating magnetic field in each axis direction in Y 3 Z 3, a rotation angle around the Y 3 axis, and a tilt angle that is a rotation angle around the X 3 axis, and the measurement from the position measuring probe. Calculating a position of the drill based on the data.

【0008】さらに、本発明の位置測定装置は、既知の
交流磁界を発生させる交流磁界発生源と、3軸直交型の
交流磁気センサ、傾斜計および回転計を有する位置測定
用ゾンデであって、前記3軸直交型の交流磁気センサは
該位置測定用ゾンデの長軸方向に一致したX3軸と該X3
軸と鉛直方向を含む平面内に位置するZ3軸により定め
られる直交座標系X333における各軸方向の交流磁
界を測定し、前記回転計は前記Y3軸周りの回転角を測
定し、前記傾斜計は前記X3軸周りの回転角を測定する
ようになされている位置測定用ゾンデと、該位置測定用
ゾンデからの前記各測定データと前記既知の交流磁界と
に基づいて該位置測定用ゾンデの位置を算出する演算手
段とを有するものである。さらにまた、前記位置測定用
ゾンデは、水平ドリリング工法におけるドリルの先端部
近傍に取り付けられているものである。
Further, the position measuring device of the present invention is a position measuring probe having an AC magnetic field generating source for generating a known AC magnetic field, a three-axis orthogonal type AC magnetic sensor, an inclinometer, and a tachometer. the 3 AC magnetic sensor of the axis orthogonal was consistent with the long axis direction of the position measurement probe X 3 axis and the X 3
An AC magnetic field in each axis direction in a rectangular coordinate system X 3 Y 3 Z 3 defined by a Z 3 axis located in a plane including the axis and the vertical direction is measured, and the tachometer measures a rotation angle around the Y 3 axis. measured, the inclinometer based position measuring sonde that is adapted to measure a rotation angle about the X 3 axis and to the said known alternating magnetic field and the measurement data from the position measurement probe Calculating means for calculating the position of the position measuring sonde. Further, the position measuring sonde is mounted near the tip of a drill in the horizontal drilling method.

【0009】さらにまた、前記位置測定用ゾンデは、電
源電池と、前記各センサからの測定出力をディジタルデ
ータに変換するアナログデジタル変換器と、該アナログ
デジタル変換器の出力が入力される変調器と、該変調器
の出力に基づいて変調された交流磁界を放出するコイル
とを有しており、該コイルから放出された交流磁界が第
2のコイルにより検知されて電気信号に変換され、復調
器を介して前記演算手段内に取り込まれようになされて
いるものである。さらにまた、前記位置測定用ゾンデ
は、地上の装置から電源供給線を介して電源が供給され
るようになされているとともに、前記各測定データをデ
ジタルデータに変換するアナログデジタル変換器と、該
アナログデジタル変換器の出力が入力される変調器と、
該変調器の出力を前記電源供給線に出力する送信手段と
を有しており、前記電源供給線を介して送信された前記
測定データが前記演算手段に入力されるようになされて
いるものである。
Further, the position measuring sonde includes a power supply battery, an analog-to-digital converter for converting a measurement output from each of the sensors into digital data, and a modulator to which an output of the analog-to-digital converter is input. A coil for emitting an AC magnetic field modulated based on the output of the modulator, wherein the AC magnetic field emitted from the coil is detected by the second coil and converted into an electric signal, Through the processing means. Further, the position measuring sonde is configured to be supplied with power from a device on the ground via a power supply line, and to convert the measurement data into digital data. A modulator to which the output of the digital converter is input,
Transmitting means for outputting an output of the modulator to the power supply line, wherein the measurement data transmitted via the power supply line is input to the arithmetic means. is there.

【0010】さらにまた、前記他の位置測定方法および
前記位置測定装置において、前記交流磁界発生源は、発
振器と該発振器からの交流電流が供給される当該掘削予
定位置の直上に配置された平行線路とされているもので
ある。さらにまた、前記交流磁界発生源は、発振器と該
発振器からの交流電流が供給される当該掘削予定位置の
直上を含むように任意の多角形形状に配置された線路と
されているものである。さらにまた、前記交流磁界発生
源は、発振器と該発振器からの交流電流が供給される2
本の線路を有し、該2本の線路のうちの1本の線路は当
該掘削予定位置の直上に配置され、他の線路はそれより
も十分に離れた位置に配置されているものである。さら
にまた、前記交流磁界発生源は、発振器と該発振器から
の交流電流が供給される当該掘削予定位置の直上に配置
されその先端が接地された1本の線路により構成されて
おり、当該交流電流の帰路は大地または海水とされてい
るものである。
Still further, in the other position measuring method and the position measuring device, the AC magnetic field generating source may include an oscillator and a parallel line disposed just above the planned excavation position to which the AC current from the oscillator is supplied. It is said that. Further, the AC magnetic field generating source is a line arranged in an arbitrary polygonal shape so as to include the oscillator and the position immediately above the planned excavation position to which the AC current from the oscillator is supplied. Furthermore, the AC magnetic field generating source is provided with an oscillator and an AC current supplied from the oscillator.
One of the two lines is disposed immediately above the planned excavation position, and the other line is disposed at a position sufficiently farther away than that. . Furthermore, the AC magnetic field generation source is constituted by an oscillator and a single line which is disposed immediately above the excavation scheduled position to which the AC current from the oscillator is supplied and whose tip is grounded. Return routes are those that are considered ground or seawater.

【0011】既知の交流磁界を3軸直交交流磁気センサ
を用いて測定しているので、周囲の磁性体や地磁気の影
響を受けること無く、高精度の測定を迅速に行うことが
可能となる。
Since a known AC magnetic field is measured using a three-axis orthogonal AC magnetic sensor, high-accuracy measurement can be quickly performed without being affected by surrounding magnetic materials or terrestrial magnetism.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の位置測定方法および装置
は、既知の交流磁界内であればどのような場合でも適用
することができるものであるが、ここでは、水平ドリリ
ング工法のドリル位置の測定に適用した場合を例にとっ
て説明する。 [第1の測定方法]図1は、本発明の第1の位置測定方
法が適用された水平ドリリング工法における地上の装置
とドリルパイプおよび位置測定用ゾンデの関係を示す図
である。この図において50は水平ドリリング装置であ
り、図示するように、該水平ドリリング装置50から地
中にドリルパイプ51を延伸しつつ掘削が行われる。こ
のドリルパイプ51の先端近くには位置測定用ゾンデ1
0が取り付けられており、後述するように、この位置測
定用ゾンデ10の内部には交流磁界を測定するための3
軸直交磁気センサ、該位置測定用ゾンデ10の傾斜角お
よび回転角を測定するための傾斜センサ(傾斜計)およ
び回転センサ(回転計)、ならびに、前記各センサから
の測定データを送信するための手段等が設けられてい
る。なお、この実施の形態においては、前記送信するた
めの手段として、前記測定データにより変調された交流
磁界を放出する手段が設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The position measuring method and apparatus of the present invention can be applied in any case within a known alternating magnetic field. An example in which the present invention is applied to measurement will be described. [First Measurement Method] FIG. 1 is a diagram showing the relationship between a ground apparatus, a drill pipe, and a position measurement sonde in a horizontal drilling method to which a first position measurement method of the present invention is applied. In this figure, reference numeral 50 denotes a horizontal drilling device. As shown in the figure, drilling is performed while extending a drill pipe 51 from the horizontal drilling device 50 into the ground. Near the tip of this drill pipe 51 is a position measuring sonde 1
0 is attached, and as described later, inside the position measuring sonde 10, 3 for measuring an AC magnetic field is provided.
An axis orthogonal magnetic sensor, an inclination sensor (inclinometer) and a rotation sensor (rotometer) for measuring the inclination angle and the rotation angle of the position measuring probe 10, and transmission of measurement data from each of the sensors. Means and the like are provided. In this embodiment, means for emitting an AC magnetic field modulated by the measurement data is provided as the means for transmitting.

【0013】また、前記水平ドリリング装置50による
掘削予定経路の直上の地表面には、図示するように、2
本の平行電線(平行線路)31が張られている。この平
行線路31には交流電流を供給する発振器30が接続さ
れており、掘削に先だって、前記平行線路31に前記発
振器30により発生させた交流電流を流しておく。そし
て、前記位置測定用ゾンデ10の近くの地上にはレシー
バ40が置かれている。このレシーバ40の内部構成は
図示していないが、前記位置測定用ゾンデ10からの前
記測定データにより変調された交流磁界を検出するコイ
ル、フィルタ、アンプ、復調器、マイクロプロセッサ、
電源等から構成されており、前記コイルで受信された交
流磁界は、フィルタとアンプを介して復調器に入力さ
れ、該復調器により復調される。この復調された測定デ
ータはレシーバ40内のマイクロプロセッサを介して演
算手段となる計算機41に入力され、該計算機41では
後述する方法により演算処理をして、前記位置測定用ゾ
ンデ10の位置を計算し、該位置がそのディスプレイに
表示されることとなる。
As shown in the figure, the ground surface immediately above the route to be excavated by the horizontal drilling device 50
Two parallel electric wires (parallel lines) 31 are stretched. An oscillator 30 for supplying an alternating current is connected to the parallel line 31, and an alternating current generated by the oscillator 30 is supplied to the parallel line 31 before excavation. A receiver 40 is placed on the ground near the position measuring probe 10. Although an internal configuration of the receiver 40 is not shown, a coil, a filter, an amplifier, a demodulator, a microprocessor, and a coil for detecting an AC magnetic field modulated by the measurement data from the position measurement probe 10 are provided.
The AC magnetic field received from the coil is input to a demodulator via a filter and an amplifier, and demodulated by the demodulator. The demodulated measurement data is input to a computer 41 serving as arithmetic means via a microprocessor in the receiver 40, and the computer 41 performs arithmetic processing by a method described later to calculate the position of the position measuring probe 10. Then, the position is displayed on the display.

【0014】図2に、前記位置測定用ゾンデ10の一構
成例を示す。この位置測定用ゾンデ10は非磁性体で作
られた円柱状の水密容器を有しており、前記ドリルパイ
プ51の先端部分に内蔵されている。この位置測定用ゾ
ンデ10において、図示するように、直交座標系X33
3を、X3軸が位置測定用ゾンデ10の長軸方向に一致
し、Z3軸がX3軸と鉛直方向を含む平面内に位置するよ
うに定める。なお、X3軸はドリルの先端が進む方向と
一致している。
FIG. 2 shows an example of the configuration of the position measuring probe 10. As shown in FIG. The position measuring sonde 10 has a cylindrical watertight container made of a non-magnetic material, and is built in a tip portion of the drill pipe 51. In this position measuring sonde 10, as shown in the figure, a rectangular coordinate system X 3 Y 3
Z 3 is determined such that the X 3 axis coincides with the long axis direction of the position measuring probe 10 and the Z 3 axis is located in a plane including the X 3 axis and the vertical direction. Incidentally, X 3 axis coincides with the direction in which the tip of the drill advances.

【0015】位置測定用ゾンデ10の内部には、3軸直
交型の交流磁気センサ(以下、「3軸磁気センサ」とい
う)11、位置測定用ゾンデ10のY3軸周りの回転角
を測定する傾斜計12、位置測定用ゾンデ10のX3
周りの回転角を測定する角度計13、電源電池14、制
御回路15と信号変調器16からなる電子回路、およ
び、コイル17が内蔵されている。
Inside the probe for position measurement 10, a three-axis orthogonal type AC magnetic sensor (hereinafter referred to as “three-axis magnetic sensor”) 11 measures the rotation angle of the probe for position measurement 10 around the Y 3 axis. inclinometer 12, the angle meter 13, the power supply battery 14, electronic circuitry and a control circuit 15 and the signal modulator 16 for measuring the rotation angle around the X 3 axis position measurement sonde 10, and the coil 17 is built .

【0016】この3軸磁気センサ11は、図示していな
いが、お互いに直交するように配置された3個の1軸磁
気センサから構成されており、各1軸磁気センサは、特
定の一方向の磁界のみに感度を有している。この1軸磁
気センサとしてフラックスゲート磁気センサを使用する
ことができ、市販されている直流から1kHz程度まで
の周波数帯域を持つ3軸直交型フラックスゲート磁気セ
ンサを使用することができる。なお、この3軸磁気セン
サ11は、おのおのの1軸磁気センサの感度の方向がそ
れぞれ前記X3軸、Y3軸およびZ3軸に一致するように
配置されている。
Although not shown, the three-axis magnetic sensor 11 is composed of three one-axis magnetic sensors arranged orthogonally to each other. Has sensitivity only to the magnetic field of. A fluxgate magnetic sensor can be used as the one-axis magnetic sensor, and a commercially available three-axis orthogonal fluxgate magnetic sensor having a frequency band from DC to about 1 kHz can be used. Incidentally, the three-axis magnetic sensor 11, the direction of sensitivity of each of the one-axis magnetic sensor is arranged so as to coincide with each of the X 3 axis, Y 3 axis and Z 3 axes.

【0017】次に、図3を参照して、前記傾斜計12と
角度計13により測定される角度について説明する。こ
の図において、座標系X333は前述した位置測定用
ゾンデ10に固定された座標系である。また、X11
1は地面に固定された座標系であり、Z1軸が鉛直方向
に、X1軸がZ1軸とX3軸を含む平面内に配置されるよ
うに定義されている。さらに、座標系X222は、X2
軸がX3軸に、Y2軸がY 1軸に一致するように定義され
ている。ΘとΦはオイラー角を表しており、前記傾斜計
12は位置測定用ゾンデ10のY3軸周りの傾斜角Θを
測定し、前記角度計13は位置測定用ゾンデ10のX3
軸まわりの回転角Φを測定するようになされている。な
お、これら傾斜計12と角度計13としては、小型の重
力加速度計であるサーボ加速度計などを利用することが
できる。
Next, referring to FIG.
The angle measured by the goniometer 13 will be described. This
In the figure, the coordinate system XThreeYThreeZThreeIs for the position measurement described above
The coordinate system is fixed to the sonde 10. Also, X1Y1Z
1Is a coordinate system fixed to the ground, and Z1The axis is vertical
And X1Axis is Z1Axis and XThreeIt will be placed in the plane containing the axis
Is defined as Further, the coordinate system XTwoYTwoZTwoIs XTwo
Axis is XThreeY axisTwoAxis is Y 1Defined to match the axis
ing. Θ and Φ represent Euler angles.
12 is Y of the position measuring sonde 10ThreeTilt angle Θ around the axis
The goniometer 13 measures the X of the position measuring probe 10.Three
The rotation angle Φ around the axis is measured. What
The inclinometer 12 and the angle meter 13 are small weights.
It is possible to use a servo accelerometer, which is a force accelerometer, etc.
it can.

【0018】図4は前記位置測定用ゾンデ10の電気的
な構成を示す図である。この図に示すように、前記制御
回路15の内部には、前記3軸磁気センサ11、傾斜計
12および角度計13からの出力がそれぞれ入力される
ように接続されたフィルタおよび増幅器21〜23、前
記各フィルタおよび増幅器21〜23からの出力を選択
して出力するマルチプレクサ24、該マルチプレクサ2
4により選択された信号をデジタルデータに変換するア
ナログデジタル変換器(A/D変換器)25、および、
前記A/D変換器25の出力が入力されるマイクロプロ
セッサ26が設けられている。そして、前記マイクロプ
ロセッサ26の出力は信号変調器16に接続され、該信
号変調器16の出力はコイル17に接続されている。
FIG. 4 is a diagram showing the electrical configuration of the position measuring probe 10. As shown in FIG. As shown in the figure, inside the control circuit 15, filters and amplifiers 21 to 23 connected so that outputs from the three-axis magnetic sensor 11, the inclinometer 12 and the goniometer 13 are respectively inputted, A multiplexer 24 for selecting and outputting the output from each of the filters and the amplifiers 21 to 23;
An analog-to-digital converter (A / D converter) 25 for converting the signal selected by 4 into digital data, and
A microprocessor 26 to which the output of the A / D converter 25 is input is provided. The output of the microprocessor 26 is connected to the signal modulator 16, and the output of the signal modulator 16 is connected to the coil 17.

【0019】このように構成された位置測定用ゾンデ1
0において、前記各センサ11〜13からの測定信号
は、それぞれ前記フィルタおよび増幅器21〜23に入
力され、フィルタにより必要な信号が抽出されたのち、
増幅されて、マルチプレクサ24に印加される。マルチ
プレクサ24には、マイクロプロセッサ26の制御のも
とに、前記フィルタおよび増幅器21〜23の出力を選
択して、A/D変換器25に出力する。A/D変換器2
5は、前記マルチプレクサ24から出力されるアナログ
測定信号をデジタルデータに変換する。マイクロプロセ
ッサ26は、このA/D変換器25においてデジタル信
号に変換された測定データを取り込み、信号変調器16
に出力する。このマイクロプロセッサ26からの出力は
信号変調器16において、例えば周波数シフトキーイン
グ(FSK)などの変調信号に変換されたのち、電気信
号としてコイル17の両端に加えられ、コイル17から
該変調信号によって変調された交流磁界が放出される。
このようにしてコイル17から、前記3軸磁気センサ1
1によって検知した交流磁界の3方向成分の振幅と相対
的な位相関係を含む測定信号、傾斜計12および角度計
13による測定信号が伝送される。
The position measuring probe 1 constructed as described above.
At 0, the measurement signals from the sensors 11 to 13 are respectively input to the filters and the amplifiers 21 to 23, and after necessary signals are extracted by the filters,
It is amplified and applied to the multiplexer 24. The multiplexer 24 selects the output of the filter and the amplifiers 21 to 23 under the control of the microprocessor 26 and outputs the selected output to the A / D converter 25. A / D converter 2
5 converts the analog measurement signal output from the multiplexer 24 into digital data. The microprocessor 26 takes in the measurement data converted into a digital signal by the A / D converter 25 and
Output to The output from the microprocessor 26 is converted into a modulation signal such as frequency shift keying (FSK) in the signal modulator 16 and then applied to both ends of the coil 17 as an electric signal. The generated alternating magnetic field is emitted.
Thus, the three-axis magnetic sensor 1
The measurement signal including the amplitude and the relative phase relationship of the three-directional components of the AC magnetic field detected by 1 and the measurement signals by the inclinometer 12 and the angle meter 13 are transmitted.

【0020】なお、上述した実施の形態においては、位
置測定用ゾンデ10による測定信号の伝送を変調した交
流磁界で行っているが、位置測定用ゾンデ10と地上の
計算機41との間に信号用電線を引くことができる場合
には、有線方式で信号を伝送することも可能である。図
5は、位置測定用ゾンデ10と地上の計算機41との間
に有線方式で信号を伝送するようにした実施の形態にお
ける前記地上の装置とドリルパイプおよび位置測定用ゾ
ンデの関係を示す図である。この図において、前記図1
と同一の構成要素には同一の番号を付して、説明の重複
を避けることとする。60は前記位置測定用ゾンデ10
と同様に3軸磁気センサ、回転角センサおよび傾斜各セ
ンサを有する位置測定用ゾンデである。この実施の形態
においては、前記位置測定用ゾンデ60は前記水平ドリ
リング装置50から電源供給線を介して動作用電源が供
給されるようになされており、該電源供給線を介して前
記各センサによる測定データを伝送するようになされて
いる。したがって、前記位置測定用ゾンデ60からの測
定データは、前記電源供給線を介して前記水平ドリリン
グ装置50に伝送され、該水平ドリリング装置50にお
いて、測定データが分離されて信号線42を介して前記
計算機41に入力されるようになされている。この実施
の形態によれば、前述したレシーバ40を設置すること
が不要となり、測定の実施が容易となる。
In the above-described embodiment, the transmission of the measurement signal by the position measuring sonde 10 is performed by a modulated AC magnetic field, but the signal measuring signal is transmitted between the position measuring sonde 10 and the computer 41 on the ground. If an electric wire can be drawn, it is also possible to transmit a signal by a wired method. FIG. 5 is a diagram showing a relationship between the ground apparatus, the drill pipe, and the position measurement sonde in the embodiment in which a signal is transmitted between the position measurement sonde 10 and the computer 41 on the ground in a wired manner. is there. In this figure, FIG.
The same components as those described above are assigned the same reference numerals to avoid duplication of description. 60 is the position measuring sonde 10
This is a position measuring sonde having a three-axis magnetic sensor, a rotation angle sensor, and a tilt sensor as in the case of the first embodiment. In this embodiment, the position measuring probe 60 is supplied with power for operation from the horizontal drilling device 50 via a power supply line, and the sensors are connected via the power supply line. It is adapted to transmit measurement data. Therefore, the measurement data from the position measuring sonde 60 is transmitted to the horizontal drilling device 50 via the power supply line, where the measurement data is separated and the data is separated via the signal line 42. The data is input to the computer 41. According to this embodiment, it is not necessary to install the above-described receiver 40, and the measurement can be easily performed.

【0021】図6は、前記位置測定用ゾンデ60の内部
構成を示す図である。この図に示すように、この位置測
定用ゾンデ60においても水密容器が用いられており、
該水密容器内に、3軸磁気センサ11、傾斜計12、角
度計13、制御回路と信号変調器61および電力分離回
路70が封入されている。前記電力分離回路70には前
記水平ドリリング装置50に接続された電力供給線71
が接続されており、この電力分離回路70において、電
源電圧と信号変調器から出力される測定データにより変
調された信号との分離が行われる。
FIG. 6 is a view showing the internal configuration of the position measuring probe 60. As shown in FIG. As shown in this figure, a watertight container is also used in the position measuring sonde 60,
A three-axis magnetic sensor 11, an inclinometer 12, an angle meter 13, a control circuit, a signal modulator 61, and a power separation circuit 70 are sealed in the watertight container. The power separation circuit 70 has a power supply line 71 connected to the horizontal drilling device 50.
The power separation circuit 70 separates the power supply voltage from the signal modulated by the measurement data output from the signal modulator.

【0022】図7は、前記位置測定用ゾンデ60の電気
的構成を示すブロック図である。この図において、前記
図4と同一の構成要素には同一の番号を付し、説明を省
略することとする。図7と前記図4とを比較して明らか
なように、この実施の形態における位置測定用ゾンデ6
0においては、前記信号変調器16の出力が電力分離回
路70に接続されており、該電力分離回路70を介し
て、前記信号変調器16の出力が電力供給線71を介し
て前記水平ドリリング装置50に供給され、さらに、前
述のように、信号線42を介して前記計算機41に入力
されるようになされている。なお、前記信号変調器16
における変調方式としては、前述の場合と同様にFSK
方式等を用いることができる。
FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of the position measuring probe 60. As shown in FIG. In this figure, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As is apparent from a comparison between FIG. 7 and FIG. 4 described above, the position measuring probe 6 in this embodiment is shown.
0, the output of the signal modulator 16 is connected to a power separation circuit 70, and the output of the signal modulator 16 is connected to the horizontal drilling device via a power supply line 71 via the power separation circuit 70. The data is supplied to the computer 41 via the signal line 42 as described above. The signal modulator 16
As a modulation method in FSK, as in the case described above, FSK
A method or the like can be used.

【0023】次に、上述のように掘削予定経路の直上に
平行線路31を配置する本発明の第1の位置測定方法に
おいて、前記計算機41において位置測定のために実行
される演算について詳細に説明する。まず、この位置測
定方法による測定の分解能について検討する。 (測定の分解能)前述したように、周波数帯域が直流か
ら1kHz程度のフラックスゲート型磁気センサは市販
されているので、前記発振器30から前記平行線路31
に流す交流電流の周波数は、直流から1kHz程度まで
の周波数を使用することができる。また、前記平行線路
31の間隔を20cm、掘削深さを1.5メートル、前
記交流電流の電流値を1Aと仮定して、後述する近似式
を用いて磁界の大きさを計算すると、深さ方向の磁界は
Bz=18[nT(nano Tesla)]、横方向の磁界はB
y=24y[nT](ここで、yは平行電線の中心と3
軸磁気センサの間の水平面内での距離を表している)と
なる。なお、単位はMKS単位系を使っている。仮に、
位置測定用ゾンデ10が横方向に1cm移動すると、磁
界が24/100=0.24[nT]変化する。市販さ
れているフラックスゲート磁気センサのノイズレベルの
代表的なものは 0.03[nT/√Hz]であるの
で、帯域1Hz程度のフィルタを使用すれば、1cm程
度の分解能を実現することは容易である。また、電流値
を大きくしたり、平行電線の間隔を広げることにより、
さらに分解能を高めることも可能である。
Next, in the first position measuring method of the present invention in which the parallel line 31 is disposed immediately above the planned excavation route as described above, the calculation executed for position measurement in the computer 41 will be described in detail. I do. First, the resolution of measurement by this position measurement method will be examined. (Measurement Resolution) As described above, a flux gate type magnetic sensor having a frequency band of about 1 kHz from DC is commercially available.
The frequency of the alternating current to be supplied can be from DC to about 1 kHz. Assuming that the interval between the parallel lines 31 is 20 cm, the excavation depth is 1.5 m, and the current value of the alternating current is 1 A, the magnitude of the magnetic field is calculated using an approximate expression described later. The magnetic field in the direction is Bz = 18 [nT (nano Tesla)], and the magnetic field in the lateral direction is Bz
y = 24y [nT] (where y is the center of the parallel wire and 3
It represents the distance in the horizontal plane between the axial magnetic sensors). The unit uses the MKS unit system. what if,
When the position measuring probe 10 moves 1 cm in the lateral direction, the magnetic field changes by 24/100 = 0.24 [nT]. Since the typical noise level of a commercially available fluxgate magnetic sensor is 0.03 [nT / √Hz], it is easy to achieve a resolution of about 1 cm by using a filter having a band of about 1 Hz. It is. Also, by increasing the current value or increasing the distance between parallel wires,
It is also possible to further increase the resolution.

【0024】(第1の方法の測定の原理)以下に、本実
施の形態における測定原理について説明する。 a.座標系の変換。 図8はこの演算に用いる座標系を表した図である。この
図において、P(y,z)は前記3軸磁気センサ11の
位置を示している。また、XYZは平行線路31に固定
された座標系、X000は前記3軸磁気センサ11の
位置を原点としXYZに平行な座標系、X333は前
記3軸磁気センサ11に固定された座標系、Ψ、Θ、Φ
はオイラー角である。これらオイラー角Ψ、ΘおよびΦ
は、それぞれ、水平面内の3軸磁気センサ11の方向、
ピッチングおよび回転角に相当する。
(Principle of Measurement by First Method) The principle of measurement in the present embodiment will be described below. a. Coordinate system transformation. FIG. 8 is a diagram showing a coordinate system used for this calculation. In this figure, P (y, z) indicates the position of the three-axis magnetic sensor 11. Further, XYZ coordinate system fixed to the parallel line 31, X 0 Y 0 Z 0 is the 3 position of the axis magnetic sensor 11 as an origin parallel coordinate system XYZ, X 3 Y 3 Z 3 is the 3-axis magnetic Coordinate system fixed to sensor 11, Ψ, Θ, Φ
Is the Euler angle. These Euler angles Ψ, Θ and Φ
Are the directions of the three-axis magnetic sensor 11 in the horizontal plane, respectively.
Corresponds to pitching and rotation angle.

【0025】前記3軸磁気センサ11において検知され
た磁界ベクトルBhat(3)
The magnetic field vector Bhat (3) detected by the three-axis magnetic sensor 11 is

【数1】 とする。ここで、上付の(3)はX333座標系で表
されていることを示している。また、式中に、アルファ
ベットの上に山形の記号が付されている文字について
は、文中では、「Bhat」のように、当該アルファベッ
トにhatという文字を付加して表現することとする。
(Equation 1) And Here, the superscript (3) indicates that the superscript is represented by the X 3 Y 3 Z 3 coordinate system. In addition, in a formula, a character in which a chevron symbol is added to an alphabet is expressed by adding a character "hat" to the alphabet, such as "Bhat", in the sentence.

【0026】さて、前述のように、3軸磁気センサ11
のピッチングΘと回転角Φは傾斜計12および角度計1
3により測定される。このようにピッチングΘと回転角
Φが既知の場合には、次の式(2)を用いて、前記
(1)式の磁界ベクトルBhat(3)をX111座標系で
表すことができる。
As described above, the three-axis magnetic sensor 11
Pitch Θ and rotation angle Φ are inclinometer 12 and goniometer 1
3 measured. When the pitching Θ and the rotation angle Φ are known as described above, the magnetic field vector Bhat (3) of the above equation (1) is expressed in the X 1 Y 1 Z 1 coordinate system using the following equation (2). Can be.

【数2】 ここで、(Equation 2) here,

【数3】 (Equation 3)

【数4】 である。(Equation 4) It is.

【0027】さらに、上記式(2)のX111座標系
で表わされた磁界ベクトルBhat(1)を次の式(5)を用
いることによりX000座標系で表わすことができ
る。
Further, the magnetic field vector Bhat (1) expressed in the X 1 Y 1 Z 1 coordinate system of the above equation (2) is converted into the X 0 Y 0 Z 0 coordinate system by using the following equation (5). Can be represented.

【数5】 したがって、X000座標系で表わされた磁界ベクト
ルBhat(0)は、式(6)で表わされる。
(Equation 5) Therefore, X 0 Y 0 Z 0 magnetic field represented by the coordinate system vector Bhat (0) is represented by the formula (6).

【数6】 (Equation 6)

【0028】磁気ベクトルの方向は、平行線路31に直
交するので、前記式(6)におけるベクトルのx成分B
(1) x=0である。従って、前記次の式(7)を導くこと
ができる。
Since the direction of the magnetic vector is orthogonal to the parallel line 31, the x component B of the vector in the above equation (6)
(1) x = 0. Therefore, the following equation (7) can be derived.

【数7】 この式(7)より、水平面内の3軸磁気センサの方向Ψ
を求めることができる。
(Equation 7) From this equation (7), the direction of the three-axis magnetic sensor in the horizontal plane Ψ
Can be requested.

【0029】以上により、オイラー角Θ,Φ,Ψがすべ
て既知となり、前記3軸磁気センサ11により検知した
磁界は、式(2)と式(5)によりX000座標系で
表すことが可能になった。また、X000座標系とX
YZ座標系は平行なので、ベクトルB(0)=ベクトルB
である。結局、3軸磁気センサ11で検知した交流磁界
はXYZ座標系で表すことができる。そこで、以下の説
明においては、図9に示すXYZ座標系を用いて説明を
行うこととする。
As described above, the Euler angles Θ, Φ, and Ψ are all known, and the magnetic field detected by the three-axis magnetic sensor 11 is represented by the X 0 Y 0 Z 0 coordinate system by the equations (2) and (5). It became possible. Also, the X 0 Y 0 Z 0 coordinate system and the X
Since the YZ coordinate system is parallel, vector B (0) = vector B
It is. After all, the AC magnetic field detected by the three-axis magnetic sensor 11 can be represented by an XYZ coordinate system. Therefore, in the following description, description will be made using the XYZ coordinate system shown in FIG.

【0030】b.磁界の記述。 図9において、任意の点P(x,y)における磁界は次
の式(8)および式(9)で表される。
B. Description of the magnetic field. In FIG. 9, the magnetic field at an arbitrary point P (x, y) is represented by the following equations (8) and (9).

【数8】 (Equation 8)

【数9】 (Equation 9)

【0031】c.近似解。 まず、近似解を求める。次の式(10)の条件が成立す
るものと仮定すると、式(11)の近似が成立し、前記
式(8)のByは式(12)のように変形される。
C. Approximate solution. First, an approximate solution is obtained. If the condition of the following equation (10) is assumed to be established, established the approximation of formula (11), B y of the equation (8) is modified as equation (12).

【数10】 (Equation 10)

【数11】 [Equation 11]

【数12】 (Equation 12)

【0032】同様に、式(11)の近似を用いると、前
記式(9)のBzは次式(13)のように変形される。
Similarly, when the approximation of the equation (11) is used, B z in the equation (9) is transformed into the following equation (13).

【数13】 さらに、次の式(14)の近似が成立すると仮定する
と、式(15)が得られる。
(Equation 13) Further, if it is assumed that the following equation (14) is approximated, equation (15) is obtained.

【数14】 [Equation 14]

【数15】 (Equation 15)

【0033】したがって、前記式(12)と式(15)
から次の式(16)と式(17)を得ることができる。
Therefore, the above equations (12) and (15)
Equations (16) and (17) below can be obtained from

【数16】 (Equation 16)

【数17】 ベクトルB=ベクトルBhatとして以上の手順を用いる
ことにより、3軸磁気センサ11が置かれている点P
(x,y)の近似的な位置を知ることができる。すなわ
ち、前記位置測定用ゾンデ10あるいは60の前記平行
線路31からの相対位置を算出することができる。
[Equation 17] By using the above procedure as vector B = vector Bhat, the point P where the three-axis magnetic sensor 11 is placed
The approximate position of (x, y) can be known. That is, the relative position of the position measuring sonde 10 or 60 from the parallel line 31 can be calculated.

【0034】d.ニュートン法による数値計算手順。 次に、ニュートン法を用いて、より正確な位置の計算を
行う手順を示す。ベクトルt、f(t)、行列J(t)
を次の式(18)〜(22)のように定義する。また、
yとBzは前記式(8)と式(9)で表される。なお、
ΔyとΔzとしては十分小さい値を採用するものとす
る。
D. Numerical calculation procedure by Newton method. Next, a procedure for calculating a more accurate position using the Newton method will be described. Vector t, f (t), matrix J (t)
Is defined as in the following equations (18) to (22). Also,
B y and B z is represented the formula (8) in equation (9). In addition,
It is assumed that Δy and Δz adopt sufficiently small values.

【数18】 (Equation 18)

【数19】 [Equation 19]

【数20】 (Equation 20)

【数21】 (Equation 21)

【数22】 (Equation 22)

【0035】まず、前記式(16)および式(17)を
用いて、ベクトルtの初期値ベクトルt(1)=(y(1)
(1)tを求める。次に、式(23)を用いて、
(2),t(3),t(4),・・・を順次計算する。
First, using the equations (16) and (17), the initial value vector t (1) = (y (1) ,
z (1) ) Find t . Next, using equation (23),
t (2) , t (3) , t (4) ,... are sequentially calculated.

【数23】 εを十分小さい正数として、|t(v+1)−t(v)|<εと
なるまで、前記式(23)の計算を繰り返し、ベクトル
(v+1)を求める解とする。このようにして、より正確
な3軸磁気センサ11の位置P(x,y)を求めること
ができる。
(Equation 23) Assuming that ε is a sufficiently small positive number, the calculation of Expression (23) is repeated until | t (v + 1) −t (v) | <ε, and a solution for obtaining the vector t (v + 1) is obtained. In this way, a more accurate position P (x, y) of the three-axis magnetic sensor 11 can be obtained.

【0036】[第2の測定方法]上述した第1の測定方
法においては、平行線路31に交流電流を流し、この交
流電流により発生する交流磁界を測定するようにした
が、この第2の方法においては、任意の多角形状に張っ
た電線に交流電流を流し、この交流電流から発生する交
流磁界を前記位置測定用ゾンデを用いて計測することに
より位置測定用ゾンデの相対位置を測定する。
[Second Measurement Method] In the first measurement method described above, an alternating current is supplied to the parallel line 31 and an alternating magnetic field generated by the alternating current is measured. In the method, an AC current is applied to an electric wire stretched in an arbitrary polygonal shape, and an AC magnetic field generated from the AC current is measured using the position measuring sonde to measure a relative position of the position measuring sonde.

【0037】図10に、この第2の位置測定方法が適用
された場合における、地上の装置とドリルパイプおよび
位置測定装置用ゾンデの関係の一実施の形態を示す。こ
の実施の形態では、掘削に先だって、予定されている経
路の真上の一部分に任意の形状に線路(電線)32を張
り、発振器30により発生される交流電流を流してお
く。位置測定用ゾンデやレシーバ、計算機等の構成およ
び配置、および地上の計算機との間の信号伝送方法等は
前記図1に示した第1の実施の形態の場合と同様であ
る。
FIG. 10 shows an embodiment of the relationship between the ground equipment, the drill pipe, and the probe for the position measuring device when the second position measuring method is applied. In this embodiment, prior to excavation, a line (wire) 32 is formed in an arbitrary shape directly above a planned route, and an alternating current generated by the oscillator 30 is allowed to flow. The configuration and arrangement of the position measuring sonde, receiver, computer, etc., and the method of transmitting signals to and from the ground computer are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

【0038】また、前記図5に示した第2の実施の形態
のように、測定信号を有線伝送する位置測定用ゾンデを
用いた場合における、地上の装置とドリルパイプおよび
位置測定用ゾンデの関係を図11に示す。この図に示す
ように、この場合には、前記図6および図7に示した位
置測定用ゾンデ60を用いている点が前記図10の場合
と相違している。
In the case where a position measuring sonde for transmitting a measurement signal by wire is used as in the second embodiment shown in FIG. 5, the relationship between the ground equipment, the drill pipe and the position measuring sonde is described. Is shown in FIG. As shown in this figure, this case differs from the case of FIG. 10 in that the position measuring probe 60 shown in FIGS. 6 and 7 is used.

【0039】(第2方法の測定の原理)図10および図
11に示したような、掘削予定経路の直上の一部分に任
意の多角形形状に線路32を設けた場合における位置測
定用ゾンデの位置の計算方法について説明する。 a.座標系の定義 地面に固定した直交座標系XYZと球座標系rαβを図
12のように定める。2つの座標系の原点Oは、電流ル
ープ33のほぼ重心に一致するように定義する。また、
X軸とY軸は水平面内に、Z軸を鉛直方向に定義する。
3軸磁気センサ11は点Pにあるものとする。また、図
示していないが、座標系X111、X222およびX
333を前述した第1の実施の形態と同様に定義す
る。これらの座標系の原点は点Pに固定されている。X
333は3軸磁気センサ11に固定された座標系であ
り、おのおのの軸は各1軸磁気センサの感度を有する方
向と一致している。X111はXYZと平行な座標系
である。
(Measurement Principle of the Second Method) As shown in FIGS. 10 and 11, the position of the position measuring sonde in the case where the line 32 is provided in an arbitrary polygonal shape at a part immediately above the planned excavation route. The calculation method of will be described. a. Definition of Coordinate System An orthogonal coordinate system XYZ fixed to the ground and a spherical coordinate system rαβ are determined as shown in FIG. The origin O of the two coordinate systems is defined so as to substantially coincide with the center of gravity of the current loop 33. Also,
The X axis and the Y axis define a horizontal plane, and the Z axis defines a vertical direction.
It is assumed that the three-axis magnetic sensor 11 is at the point P. Although not shown, the coordinate systems X 1 Y 1 Z 1 , X 2 Y 2 Z 2 and X
3 Y 3 and Z 3 are defined as in the first embodiment described above. The origin of these coordinate systems is fixed at point P. X
3 Y 3 Z 3 is a coordinate system fixed to the 3-axis magnetic sensor 11, each of the axis coincides with the direction having a sensitivity of each single-axis magnetic sensor. X 1 Y 1 Z 1 is a coordinate system parallel to XYZ.

【0040】前述した第1の実施の形態の場合と同様
に、傾斜計12と角度計13とを内蔵することにより、
位置測定用ゾンデ10あるいは60のピッチングΘと回
転角Φを測定することができるので、X333座標系
で表現された3軸磁気センサ11の出力ベクトルBhat
(3)をX111座標系に変換し、ベクトルBhat(1)とす
ることができる。また、X111とXYZは平行な座
標系であるので、ベクトルBhat(1)=ベクトルBhatで
ある。従って、X333座標系で表現された3軸磁気
センサ11の出力ベクトルBhat(3)はベクトルBhatに
変換することができ、以下の解析においては、点P
(x,y)における磁界の測定値はベクトルBhatで表
すこととする。
As in the case of the first embodiment, the inclinometer 12 and the goniometer 13 are built in,
Since the pitching Θ and the rotation angle Φ of the position measuring sonde 10 or 60 can be measured, the output vector Bhat of the three-axis magnetic sensor 11 expressed in the X 3 Y 3 Z 3 coordinate system can be measured.
(3) can be transformed into an X 1 Y 1 Z 1 coordinate system to obtain a vector Bhat (1) . Further, since X 1 Y 1 Z 1 and XYZ are parallel coordinate systems, the vector Bhat (1) = the vector Bhat. Therefore, the output vector Bhat (3) of the three-axis magnetic sensor 11 expressed in the X 3 Y 3 Z 3 coordinate system can be converted into the vector Bhat, and in the following analysis, the point P
The measured value of the magnetic field at (x, y) is represented by a vector Bhat.

【0041】b.近似解 まず近似解を求め、次のニュートン法による数値計算の
初期値として使用する。電流ループを原点Oに存在する
微少電流ループ33で置き換え、その磁気モーメントを
mとする。電流ループの面積をSとすると、
B. Approximate solution First, an approximate solution is obtained and used as an initial value for numerical calculation by the following Newton method. The current loop is replaced by a minute current loop 33 existing at the origin O, and its magnetic moment is set to m. Assuming that the area of the current loop is S,

【数24】 が成立する。なお、mの方向は、Z軸に一致する。(Equation 24) Holds. Note that the direction of m coincides with the Z axis.

【0042】磁気モーメントmによる磁界は、XYZ座
標系で次のように表される。
The magnetic field due to the magnetic moment m is expressed as follows in the XYZ coordinate system.

【数25】 (Equation 25)

【数26】 (Equation 26)

【数27】 上記式(25)と(26)より、βは次のように表され
る。
[Equation 27] From the above equations (25) and (26), β is expressed as follows.

【数28】 [Equation 28]

【0043】BX-Yを式(29)のように定義する。B XY is defined as in equation (29).

【数29】 したがって、BX-Y/BZの符号に応じて、αは式(3
0)または式(31)のように表すことができる。
(Equation 29) Therefore, according to the sign of B XY / B Z , α is given by equation (3)
0) or Equation (31).

【数30】 [Equation 30]

【数31】 (Equation 31)

【0044】このようにして求められたαとβを、前記
式(25)または(26)または(27)に代入するこ
とにより、rを計算することができる。ベクトルB=ベ
クトルBhatとして以上の手順を用いることにより、3
軸磁気センサ11が置かれている点Pの近似的な位置を
知ることができる。
By substituting α and β obtained in this way into the above equation (25) or (26) or (27), r can be calculated. By using the above procedure as vector B = vector Bhat, 3
The approximate position of the point P where the axial magnetic sensor 11 is placed can be known.

【0045】c.ニュートン法による数値計算手順。 次に、ニュートン法を用いた、より正確な計算法につい
て説明する。ビオサバールの法則により、点P(xp,
yp)の磁界ベクトルB(Bx,By,Bz)は、次の式
(32)〜(34)で表される。
C. Numerical calculation procedure by Newton method. Next, a more accurate calculation method using the Newton method will be described. According to Biot-Savart's law, the point P (xp,
magnetic field vector B of yp) (B x, B y, B z) is expressed by the following equation (32) to (34).

【数32】 (Equation 32)

【数33】 [Equation 33]

【数34】 ここで、積分は電流ループ33に沿って行う。(Equation 34) Here, the integration is performed along the current loop 33.

【0046】ベクトルt、f(t)、行列J(t)を、
それぞれ次の式(35)〜(40)のように定義する。
ここで、ΔyとΔzは十分小さい値を採用する。また、
x、By、Bzは前記式(32)〜(34)により計算
される磁界である。
The vectors t, f (t) and matrix J (t) are
Each is defined as in the following equations (35) to (40).
Here, Δy and Δz adopt sufficiently small values. Also,
B x, B y, the B z is the magnetic field which is calculated by the equation (32) to (34).

【数35】 (Equation 35)

【数36】 [Equation 36]

【数37】 (37)

【数38】 (38)

【数39】 [Equation 39]

【数40】 (Equation 40)

【0047】まず、前節において算出された近似解を用
いて、ベクトルtの初期値ベクトルt(1)を求める。次
に、式(41)により、t(2),t(3),t(4),・・・
を順次計算する。
First, using the approximate solution calculated in the previous section, an initial value vector t (1) of the vector t is obtained. Next, according to equation (41), t (2) , t (3) , t (4) ,.
Are sequentially calculated.

【数41】 εを十分小さい正数として、|ベクトルt(v+1)−ベク
トルt(v)|<εとなるまで、前記式(41)の計算を
繰り返し、該ベクトルt(v+1)を求める解とする。この
ようにして、3軸磁気センサ11の正確な位置を算出す
ることができる。
[Equation 41] Assuming that ε is a sufficiently small positive number, the calculation of the above equation (41) is repeated until | vector t (v + 1) −vector t (v) | <ε, and a solution for obtaining the vector t (v + 1) is obtained. And Thus, the accurate position of the three-axis magnetic sensor 11 can be calculated.

【0048】[第3の測定方法]次に、本発明のさらに
他の測定方法について説明する。図13はこの測定方法
における前記地上の装置、ドリルパイプおよび位置測定
用ゾンデの関係を示す図である。なお、この図において
は、前記図6および図7に関して説明した測定データを
有線伝送により送信するタイプの位置測定用ゾンデ60
を使用する場合を例にとって記載してあるが、前記図2
および図4に示した電池を内蔵するタイプの位置測定用
ゾンデ10を用いてもよい。
[Third Measurement Method] Next, still another measurement method of the present invention will be described. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the above-mentioned equipment on the ground, a drill pipe and a sonde for position measurement in this measurement method. In this figure, a position measuring sonde 60 of a type for transmitting the measurement data described with reference to FIGS.
Although FIG. 2 is used as an example, FIG.
Alternatively, a position measuring sonde 10 incorporating a battery shown in FIG. 4 may be used.

【0049】図13に示すように、この実施の形態にお
いては、前記発振器30から交流信号が供給される2本
の線路のうちの1本は掘削予定経路の直上、すなわち位
置測定用ゾンデ60のほぼ直上に直線上に配置し、他の
電線を十分に離れた位置となるように線路34を配置し
ている。なお、その他の構成は前述した実施の形態の場
合と同様である。
As shown in FIG. 13, in this embodiment, one of the two lines to which the AC signal is supplied from the oscillator 30 is located just above the path to be excavated, that is, the position measuring sonde 60. The line 34 is arranged almost straight on the straight line, and the other electric wires are located at a sufficiently distant position. Other configurations are the same as those in the above-described embodiment.

【0050】(第3の方法の測定の原理)このように線
路34が配置された場合において、図13に示すよう
に、前記掘削予定経路の直上の線路と一致する方向をX
軸とし、鉛直方向をZ軸とするように地上のXYZ座標
系を定める。ゾンデ60の位置を(X,Y)とすると、
該ゾンデの位置における交流磁界は、次の式(42)お
よび式(43)により近似することができる。
(Principle of Measurement by Third Method) In the case where the tracks 34 are arranged in this way, as shown in FIG.
The XYZ coordinate system on the ground is determined so that the axis is the axis and the vertical direction is the Z axis. If the position of the sonde 60 is (X, Y),
The AC magnetic field at the position of the sonde can be approximated by the following equations (42) and (43).

【数42】 (Equation 42)

【数43】 [Equation 43]

【0051】上記式(42)および式(43)より、
(X,Y)は次の式(44)および式(45)のように
表される。
From the above equations (42) and (43),
(X, Y) is represented by the following equations (44) and (45).

【数44】 [Equation 44]

【数45】 [Equation 45]

【0052】前述のように、傾斜計12と角度計13と
を用いることにより、前記3軸磁気センサ11により検
知した磁界(X333座標系)は、XYZ座標系に変
換することができる。すなわち、前記ByとBzを求める
ことができ、これに基づいて前記式(44)および式
(45)によりゾンデの位置(X,Y)を求めることが
できる。このように、この実施の形態においても、前記
3軸磁気センサ11、傾斜計12および角度計13の測
定データから当該ゾンデの位置を算出することができ
る。
As described above, by using the inclinometer 12 and the goniometer 13, the magnetic field (X 3 Y 3 Z 3 coordinate system) detected by the three-axis magnetic sensor 11 can be converted into an XYZ coordinate system. Can be. That is, it is possible to obtain the B y and B z, the equation (44) and the position of the sonde by the equation (45) based on this (X, Y) can be determined. Thus, also in this embodiment, the position of the probe can be calculated from the measurement data of the three-axis magnetic sensor 11, the inclinometer 12, and the goniometer 13.

【0053】[第4の測定方法]本発明のさらに他の位
置測定方法について、図14を参照して説明する。この
方法は、前記発振器30の出力の一方をアースに接続す
るとともに、発振器30の他の出力端に接続した電線
(線路)35を前記掘削予定位置の直上、すなわち、ゾ
ンデ60のほぼ直上に直線上に配置し、その先端をアー
スに接続している。この場合、交流電流の帰路は大地と
なる。このような配置は、特に海底面下を掘削する場合
に有効である。なお、このときには前記交流電流の帰路
は海水となる。
[Fourth Measurement Method] Still another position measurement method of the present invention will be described with reference to FIG. According to this method, one of the outputs of the oscillator 30 is connected to the ground, and a wire (line) 35 connected to the other output terminal of the oscillator 30 is placed straight above the expected excavation position, that is, almost directly above the sonde 60. It is placed on the top and its tip is connected to ground. In this case, the return path of the alternating current is ground. Such an arrangement is particularly effective when excavating below the sea floor. At this time, the return path of the alternating current is seawater.

【0054】図14において、XYZ座標系を前記図1
3の場合と同様に定義し、ゾンデの位置を(X,Y)と
すると、この実施の形態においても、ゾンデの位置にお
ける交流磁界は上記式(42)および式(43)により
近似することができる。したがって、前記図13に示し
た実施の形態と同様にしてゾンデの位置(X,Y)を算
出することができる。なお、この実施の形態において
も、前記図2および図3に示した電池を内蔵したタイプ
の位置測定用ゾンデを採用することができる。
In FIG. 14, the XYZ coordinate system is shown in FIG.
3 and the position of the sound is (X, Y), the AC magnetic field at the position of the sound can be approximated by the above formulas (42) and (43) in this embodiment as well. it can. Therefore, the position (X, Y) of the sound can be calculated in the same manner as in the embodiment shown in FIG. It should be noted that also in this embodiment, the position measuring sonde incorporating the battery shown in FIGS. 2 and 3 can be employed.

【0055】なお、以上においては、水平ドリリング工
法における掘削先端部の位置を測定する場合を例にとっ
て説明したが、本発明の位置測定装置はこれに限られる
ことなく、既知の交流磁界中の位置の測定であれば、同
様に適用することができる。
In the above description, the case of measuring the position of the excavation tip in the horizontal drilling method has been described as an example. However, the position measuring device of the present invention is not limited to this, and the position in the known AC magnetic field is not limited to this. The measurement can be applied in the same manner.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置測定
方法および装置によれば、非常に高精度の位置測定を行
なうことができる。また、交流磁界を利用しているため
周囲の磁性体や地磁気の影響を受けることがなく、ま
た、レシーバを置く場所を変更して測定を繰り返す必要
がないので、迅速に測定を行なうことができる。さら
に、測定データにより変調された交流磁界を用いて、レ
シーバに測定データを送信する本発明によれば、ドリル
パイプの接続作業時間を短縮することが可能となる。そ
のため、掘削工事の効率が向上し、工事に要する時間を
短縮することが可能となる。
As described above, according to the position measuring method and apparatus of the present invention, extremely accurate position measurement can be performed. In addition, since an AC magnetic field is used, there is no influence from surrounding magnetic materials or terrestrial magnetism, and since it is not necessary to change the place where the receiver is placed and repeat the measurement, the measurement can be performed quickly. . Further, according to the present invention, in which the measurement data is transmitted to the receiver using the AC magnetic field modulated by the measurement data, it is possible to reduce the connection pipe connection work time. Therefore, the efficiency of the excavation work is improved, and the time required for the work can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 水平ドリリング工法に本発明の第1の位置測
定方法を適用した実施の形態における各装置の関係を説
明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a relationship between respective devices in an embodiment in which a first position measuring method of the present invention is applied to a horizontal drilling method.

【図2】 本発明の位置測定方法および装置に使用され
る位置測定用ゾンデの構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a position measuring probe used in the position measuring method and device of the present invention.

【図3】 本発明に使用される位置測定用ゾンデに搭載
された傾斜計12および角度計13により測定される角
度を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining angles measured by an inclinometer 12 and a goniometer 13 mounted on a position measuring sonde used in the present invention.

【図4】 本発明に使用される位置測定用ゾンデの一構
成例の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of a configuration example of a position measuring probe used in the present invention.

【図5】 水平ドリリング工法に本発明の第1の位置測
定方法を適用した場合の他の実施の形態における各装置
の関係を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship among devices in another embodiment when the first position measuring method of the present invention is applied to a horizontal drilling method.

【図6】 図5に示した位置測定方法および装置におい
て使用される位置測定用ゾンデの構成例を示す図であ
る。
6 is a diagram showing a configuration example of a position measuring sonde used in the position measuring method and device shown in FIG. 5;

【図7】 図6に示した位置測定用ゾンデの電気的構成
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an electrical configuration of the position measuring sonde shown in FIG. 6;

【図8】 本発明の第1の位置測定方法における座標系
を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a coordinate system in the first position measurement method of the present invention.

【図9】 本発明の第1の位置測定方法におけるXYZ
座標系を説明するための図である。
FIG. 9 shows XYZ in the first position measuring method of the present invention.
It is a figure for explaining a coordinate system.

【図10】 水平ドリリング工法に本発明の第2の位置
測定方法を適用した場合の各装置の関係を説明するため
の図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between the respective devices when the second position measuring method of the present invention is applied to the horizontal drilling method.

【図11】 水平ドリリング工法に本発明の第2の位置
測定方法を適用した場合の他の実施の形態における各装
置の関係を説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship among devices in another embodiment when the second position measuring method of the present invention is applied to a horizontal drilling method.

【図12】 本発明の第2の位置測定方法における座標
系を説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a coordinate system in a second position measurement method of the present invention.

【図13】 水平ドリリング工法に本発明の第3の位置
測定方法を適用した場合の各装置の関係を説明するため
の図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the respective devices when the third position measuring method of the present invention is applied to the horizontal drilling method.

【図14】 水平ドリリング工法に本発明の第4の位置
測定方法を適用した場合の各装置の関係を説明するため
の図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship among the devices when the fourth position measuring method of the present invention is applied to the horizontal drilling method.

【図15】 水平ドリリング工法に用いられるドリルの
構成を説明するための図である。
FIG. 15 is a view for explaining a configuration of a drill used in the horizontal drilling method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、60、110 位置測定用ゾンデ 11 3軸磁気センサ 12 傾斜計 13 角度計 14 電池 15 制御回路 16 信号変調器 17 コイル 21〜23 フィルタおよび増幅器 24 マルチプレクサ 25 A/D変換器 26 マイクロプロセッサ 30 発振器 31 平行線路 32、34、35 線路 33 電流ループ 40 レシーバ 41 計算機 42 信号線 50 水平ドリリング装置 51 ドリルパイプ 61 制御回路と信号変調器 70 電力分離回路 71 電力供給線 100 ドリル 10, 60, 110 Position measuring sonde 11 3-axis magnetic sensor 12 Inclinometer 13 Angle meter 14 Battery 15 Control circuit 16 Signal modulator 17 Coil 21-23 Filter and amplifier 24 Multiplexer 25 A / D converter 26 Microprocessor 30 Oscillator DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 Parallel line 32, 34, 35 Line 33 Current loop 40 Receiver 41 Computer 42 Signal line 50 Horizontal drilling device 51 Drill pipe 61 Control circuit and signal modulator 70 Power separation circuit 71 Power supply line 100 Drill

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 位置測定用ゾンデを用いて物体の位置
を測定する方法であって、 交流磁界発生源により既知の交流磁界を発生させるステ
ップ、 前記物体に取り付けられた前記位置測定用ゾンデによ
り、該位置測定用ゾンデの長軸方向に一致したX3軸と
該X3軸と鉛直方向を含む平面内に位置するZ3軸により
定められる直交座標系X333における各軸方向の交
流磁界、前記Y3軸周りの回転角および前記X3軸周りの
回転角を測定するステップ、 および、 前記位置測定用ゾンデからの前記各測定データに基づい
て、前記位置測定用ゾンデの前記交流磁界発生源からの
相対位置を算出するステップを含むことを特徴とする位
置測定方法。
1. A method for measuring the position of an object using a position measuring sonde, the method comprising: generating a known AC magnetic field by an AC magnetic field generating source; Each of the directions of the respective axes in an orthogonal coordinate system X 3 Y 3 Z 3 defined by an X 3 axis coincident with the major axis direction of the position measuring sonde and a Z 3 axis located in a plane including the X 3 axis and the vertical direction. AC magnetic field, the step of measuring the rotation angle of the rotation angle and the X 3 about the axis around the Y 3 axis, and, on the basis of the respective measured data from the position measuring probe, the alternating of the position measurement probe A position measuring method comprising calculating a relative position from a magnetic field source.
【請求項2】 水平ドリリング工法におけるドリルの
位置を測定する位置測定方法であって、 当該掘削予定位置の直上に交流磁界発生源を配置し、該
交流磁界発生源により既知の交流磁界を発生させるステ
ップ、 前記ドリルの先端近傍に取り付けられた位置測定用ゾン
デにより、該位置測定用ゾンデの長軸方向に一致したX
3軸と該X3軸と鉛直方向を含む平面内に位置するZ3
により定められる直交座標系X333における各軸方
向の交流磁界、前記Y3軸周りの回転角および前記X3
周りの回転角を測定するステップ、および、 前記位置測定用ゾンデからの前記各測定データに基づい
て、前記ドリルの位置を算出するステップを含むことを
特徴とする位置測定方法。
2. A position measuring method for measuring a position of a drill in a horizontal drilling method, wherein an AC magnetic field generating source is disposed immediately above a planned drilling position, and a known AC magnetic field is generated by the AC magnetic field generating source. Step: The position measuring sonde attached near the tip of the drill has an X that matches the longitudinal direction of the position measuring sound.
3 axis and the X 3 axis and located in a plane containing the vertical direction Z 3 orthogonal coordinate defined by the axis system X 3 Y 3 AC magnetic fields in the respective axial direction of Z 3, rotation angle and the around the Y 3 axis measuring a rotational angle around X 3 axis, and, on the basis of the respective measured data from the position measuring probe position measuring method characterized by comprising the step of calculating the position of the drill.
【請求項3】 前記交流磁界発生源は、発振器と該発
振器からの交流電流が供給される当該掘削予定位置の直
上に配置された平行線路とされていることを特徴とする
前記請求項2記載の位置測定方法。
3. The AC magnetic field generating source according to claim 2, wherein the AC magnetic field generating source is an oscillator and a parallel line disposed just above the planned excavation position to which the AC current from the oscillator is supplied. Position measurement method.
【請求項4】 前記交流磁界発生源は、発振器と該発
振器からの交流電流が供給される当該掘削予定位置の直
上を含むように任意の多角形形状に配置された線路とさ
れていることを特徴とする前記請求項2記載の位置測定
方法。
4. The method according to claim 1, wherein the AC magnetic field generating source is a line arranged in an arbitrary polygonal shape so as to include an oscillator and a position directly above the planned excavation position to which the AC current from the oscillator is supplied. The position measuring method according to claim 2, wherein the position measuring method is characterized in that:
【請求項5】 前記交流磁界発生源は、発振器と該発
振器からの交流電流が供給される2本の線路を有し、該
2本の線路のうちの1本の線路は当該掘削予定位置の直
上に配置され、他の線路はそれよりも十分に離れた位置
に配置されていることを特徴とする前記請求項2記載の
位置測定方法。
5. The AC magnetic field generating source has an oscillator and two lines to which AC current from the oscillator is supplied, and one of the two lines is located at the position to be excavated. 3. The position measuring method according to claim 2, wherein the line is disposed immediately above, and the other lines are disposed at positions farther away from the line.
【請求項6】 前記交流磁界発生源は、発振器と該発
振器からの交流電流が供給される当該掘削予定位置の直
上に配置されその先端が接地された1本の線路により構
成されており、当該交流電流の帰路は大地または海水と
されていることを特徴とする前記請求項2記載の位置測
定方法。
6. The AC magnetic field generating source is constituted by an oscillator and a single line which is disposed immediately above the planned excavation position to which an AC current from the oscillator is supplied and whose tip is grounded. 3. The position measuring method according to claim 2, wherein the return path of the alternating current is ground or seawater.
【請求項7】 既知の交流磁界を発生させる交流磁界
発生源と、 3軸直交型の交流磁気センサ、傾斜計および回転計を有
する位置測定用ゾンデであって、前記3軸直交型の交流
磁気センサは該位置測定用ゾンデの長軸方向に一致した
3軸と該X3軸と鉛直方向を含む平面内に位置するZ3
軸により定められる直交座標系X333における各軸
方向の交流磁界を測定し、前記回転計は前記Y3軸周り
の回転角を測定し、前記傾斜計は前記X3軸周りの回転
を測定するようになされている位置測定用ゾンデと、 該位置測定用ゾンデからの前記各測定データと前記既知
の交流磁界とに基づいて該位置測定用ゾンデの位置を算
出する演算手段とを有することを特徴とする位置測定装
置。
7. A position measuring probe having an AC magnetic field generating source for generating a known AC magnetic field, a three-axis orthogonal type AC magnetic sensor, an inclinometer and a tachometer, wherein the three-axis orthogonal type AC magnetic field is provided. sensor Z 3 located in the plane containing the major axis X 3 axis and the X 3 axis and the vertical direction coincides with the direction of the position measurement probe
An alternating magnetic field in each axis direction in a rectangular coordinate system X 3 Y 3 Z 3 defined by the axes is measured, the tachometer measures a rotation angle around the Y3 axis, and the inclinometer measures a rotation around the X 3 axis. And a calculating means for calculating the position of the position measuring sonde based on the measurement data from the position measuring sonde and the known AC magnetic field. A position measuring device characterized by the above-mentioned.
【請求項8】 前記位置測定用ゾンデは、水平ドリリ
ング工法におけるドリルの先端部近傍に取り付けられて
いることを特徴とする前記請求項7に記載の位置測定装
置。
8. The position measuring apparatus according to claim 7, wherein the position measuring sonde is mounted near a tip of a drill in a horizontal drilling method.
【請求項9】 前記位置測定用ゾンデは、電源電池
と、前記各測定データをディジタルデータに変換するア
ナログデジタル変換器と、該アナログデジタル変換器の
出力が入力される変調器と、該変調器の出力に基づいて
変調された交流磁界を放出するコイルとを有しており、 該コイルから放出された交流磁界が第2のコイルにより
検知されて電気信号に変換され、復調器を介して前記演
算手段内に取り込まれようになされていることを特徴と
する前記請求項7あるいは8に記載の位置測定装置。
9. The position measuring probe includes a power supply battery, an analog-to-digital converter that converts the measurement data into digital data, a modulator to which an output of the analog-to-digital converter is input, and the modulator. And a coil that emits an AC magnetic field modulated based on the output of the AC coil. The AC magnetic field emitted from the coil is detected by a second coil, converted into an electric signal, and the electric signal is output through a demodulator. 9. The position measuring device according to claim 7, wherein the position measuring device is adapted to be taken into a calculating means.
【請求項10】 前記位置測定用ゾンデは、地上の装
置から電源供給線を介して電源が供給されるようになさ
れているとともに、前記各測定データをデジタルデータ
に変換するアナログデジタル変換器と、該アナログデジ
タル変換器の出力が入力される変調器と、該変調器の出
力を前記電源供給線に出力する送信手段とを有してお
り、 前記電源供給線を介して送信された前記測定データが前
記演算手段に入力されるようになされていることを特徴
とする前記請求項7あるいは8に記載の位置測定装置。
10. An analog-to-digital converter configured to receive power from a device on the ground via a power supply line, and to convert each of the measurement data into digital data. A modulator to which an output of the analog-to-digital converter is input, and a transmission unit that outputs an output of the modulator to the power supply line, wherein the measurement data transmitted through the power supply line 9. The position measuring apparatus according to claim 7, wherein the position information is input to the calculating means.
【請求項11】 前記交流磁界発生源は、発振器と該
発振器からの交流電流が供給される当該掘削予定位置の
直上に配置された平行線路とされていることを特徴とす
る前記請求項8記載の位置測定装置。
11. The AC magnetic field generating source according to claim 8, wherein the AC magnetic field generating source is an oscillator and a parallel line disposed immediately above the planned excavation position to which the AC current from the oscillator is supplied. Position measuring device.
【請求項12】 前記交流磁界発生源は、発振器と該
発振器からの交流電流が供給される当該掘削予定位置の
直上を含むように任意の多角形形状に配置された線路と
されていることを特徴とする前記請求項8記載の位置測
定装置。
12. The AC magnetic field generating source may be a line arranged in an arbitrary polygonal shape so as to include an oscillator and a position directly above the planned excavation position to which an AC current from the oscillator is supplied. 9. The position measuring device according to claim 8, wherein the position measuring device is characterized in that:
【請求項13】 前記交流磁界発生源は、発振器と該
発振器からの交流電流が供給される2本の線路を有し、
該2本の線路のうちの1本の線路は掘削予定位置の直上
に配置され、他方の線路はそれよりも十分に離れた位置
に配置されていることを特徴とする前記請求項8記載の
位置測定装置。
13. The AC magnetic field generating source has an oscillator and two lines to which AC current from the oscillator is supplied,
9. The method according to claim 8, wherein one of the two tracks is disposed immediately above the planned excavation position, and the other track is disposed at a position sufficiently farther than the one. Position measuring device.
【請求項14】 前記交流磁界発生源は、発振器と該
発振器からの交流電流が供給される当該掘削予定位置の
直上に配置されその先端が接地された1本の線路により
構成されており、当該交流電流の帰路は大地または海水
とされていることを特徴とする前記請求項8記載の位置
測定装置。
14. The AC magnetic field generating source is constituted by an oscillator and a single line that is disposed immediately above the planned excavation position to which an AC current from the oscillator is supplied and whose tip is grounded. 9. The position measuring device according to claim 8, wherein the return path of the alternating current is ground or seawater.
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