(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
爆発物埋設エリアに浸透液を散布し、前記浸透液が地中に浸透する時間を計測するとともに、前記浸透液散布後のエリア内の地表の温度の変化を赤外線カメラで撮影し、前記計測時間を用いて埋設爆発物の埋設深さを測定するとともにし、同エリア内の不発弾や対戦車地雷等の埋設爆発物を測定し、それらの情報に基づいて同エリア内において爆発物が埋設されている位置を探知することを特徴とする埋設爆発物探知方法。
【請求項２】
前記浸透液は外気温にあった浸透液を使用することを特徴とする請求項１に記載の埋設爆発物探知方法。
【請求項３】
前記浸透液には冷却及び加熱効果のある化学物質及び薬剤を添加したことを特徴とする請求項２に記載の埋設爆発物探知方法。
【請求項４】
前記赤外線カメラからの画像情報、およびＧＰＳからの情報をもとに電子地図上に埋設爆発物を表示することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の埋設爆発物探知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地雷および不発弾等の埋設爆発物を探知する爆発物探知方法に関するものであり、さらに詳細には、赤外線カメラと冷却または加熱効果のある浸透液を用いて埋設爆発物の形状および埋設深さを探知することができる赤外線カメラを用いた埋設爆発物探知方法に関するものである。また、赤外線カメラ、マイクロ波レーダ探知器、磁気探知器からなる複合センサを用い、所定のエリア内に埋設されている地雷、不発弾、プラスチック地雷および爆弾等に設けてある金属を検知することができる埋設爆発物探知方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
世界中の紛争地域には戦闘が終了した現在でも約八千万個以上の未処理地雷が埋設されたまま放置されている。
戦闘終了後の平和時においてもっとも非人道的な兵器として問題視されているのがプラスチック製の埋設対人地雷と罠線を使用した散弾式の対人地雷である。
プラスチック地雷は少量の金属のみ使用しているため金属探知器による探知は非常に困難であり危険である。
【０００３】
また、罠線にある一定以上の張力がかかると信管の安全ピンが抜けて爆発し約５０メートル四方に飛び人間を殺傷する機能を有している施工性散弾地雷がある。この罠線式の対人地雷は釣り糸及び金属の罠線を草木などで隠しているために金属探知器などで探知する場合はこの罠線に探知機が掛かり爆発する危険性があるが、これらの罠線を発見することは非常に困難な作業とされている。
【０００４】
ところで、上述したような地雷等の埋設爆発物を有人によって探知し処理しようとした際、オペレータが直接地雷埋設地帯に入って探知を実施するので大きな危険が伴う。また、有人による地雷探知では、オペレータの作業量が数平方メートル程度であり作業効率が非常に悪い。
【０００５】
また、金属探知器を使用した地雷探知機の場合、地雷以外の金属（砲弾の破片など）を探知し地雷の発見率は１／５００以下であり、さらに、プラスチック製の対人地雷を探知することは、従来の磁気センサによる探知技術では分解能の関係から非常に困難であり危険である。
【０００６】
こうしたことから、現在使用されている地雷探知機はアクティブ磁気センサが主流であり、これらの探知機は埋設対人地雷内にある一グラム以下の信管金属を探知し発見できる。しかしながら、探知エリア内には地雷以外の金属片が多数混入しているために地雷と他の物質との区別が付きにくく、地雷形状と埋設深さを的確に計測し地雷のみを探知することは非常に困難である。またプラスチック地雷を探知することも難しい。
また、地雷のみならず、地下数十センチ〜数メートルの範囲に埋まっている埋設不発弾、プラスチック地雷および爆弾等に取付けてある金属片などの検出も困難である。なお、地雷は人間の体重を感知できるように地表から数センチの範囲、対戦車用の地雷は人間の体重では感知せず戦車の重量を感知できるように数十センチの範囲、さらに航空機等から投下された不発弾は１〜数ｍの範囲に埋まっていると言われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこられの問題を解決するために、赤外線カメラと冷却または加熱効果のある浸透液を用いて、浸透液が地中に浸透する時間を計測し、この計測時間を用いて地雷及び不発弾などの埋設爆発物の深さを計測するとともに、浸透液が埋設爆発物に到達したときに生じる温度差を利用してその形状を探知できる、埋設爆発物探知方法を提供することにより、上記問題点を解決することを目的とする。また、赤外線カメラ、マイクロ波レーダ探知器、磁気探知器からなる複合センサを用い、所定のエリア内に埋設されている地雷、不発弾、金属を検知することができる埋設爆発物探知方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明では、探知された画像の位置はリアルタイムにＧＰＳ等による位置計測手段により測定され電子化された地図上に記録される。記録されたデータは処理システム車両などに伝達され埋設爆発物処理を実施させることができる。さらに、地雷のみならず、地下数十センチ〜数メートルの範囲の深さに埋まっている埋設不発弾、プラスチック地雷および設置されている金属信管等に設けてある金属片なども確実に検出することができる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明が採用した技術解決手段は、
爆発物埋設エリアに浸透液を散布し、前記浸透液が地中に浸透する時間を計測するとともに、前記浸透液散布後のエリア内の地表の温度の変化を赤外線カメラで撮影し、前記計測時間を用いて埋設爆発物の埋設深さを測定するとともにし、同エリア内の不発弾や対戦車地雷等の埋設爆発物を測定し、それらの情報に基づいて同エリア内において爆発物が埋設されている位置を探知することを特徴とする埋設爆発物探知方法である。
また、前記浸透液は外気温にあった浸透液を使用することを特徴とする埋設爆発物探知方法である。
また、前記浸透液には冷却及び加熱効果のある化学物質及び薬剤を添加したことを特徴とする埋設爆発物探知方法である。
また、前記赤外線カメラからの画像情報、およびＧＰＳからの情報をもとに電子地図上に埋設爆発物を表示することを特徴とする埋設爆発物探知方法である。
【００１０】
【実施の形態】
以下図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
図１は浸透液を用いた埋設爆発物探知装置の説明図、図２は浸透液を用いた赤外線埋設爆発物探知状況の説明図、図３は浸透液が浸透して行く状況を説明するグラフ、図４は埋設爆発物探知のフローチャート図である。
【００１１】
図１、図２において、１は埋設爆発物の探知エリアを設定するレーザーマーカーであり、図示の場合には５ｍ四方の範囲を設定するためにコーナー部に立設されている。レーザーマーカー１は地形等により適宜の範囲を自由に設定することができる。
２は探知エリアに埋設されている埋設爆発物（たとえば地雷）であり、３は同範囲に埋設されている他の埋設爆発物（たとえば散布地雷）である。
【００１２】
４は探知エリアに浸透液を散布する手段としての浸透液散布機械であり、この機械は後述する性質を有する浸透液を探知エリアに均等に散布できるノズル４ａを備えており、このノズル４ａは適宜支持手段によって保持されている。また、前記ノズル４ａはできるだけ広い範囲に均一に浸透液を散布できるように図２に示すように長いノズル形状として形成されており、また、ノズル４ａは必要に応じて浸透液散布機械に対して適宜手段で揺動自在に保持されるとともに、浸透液散布機械も必要に応じて自走式など移動可能な機械として構成されている。
【００１３】
５は浸透液を所定の温度に冷却または加熱することができる浸透液冷却・加熱装置であり、この冷却・加熱装置は公知の冷却・加熱装置を使用する。６は埋設爆発物（地雷等）を探知するために使用する公知の赤外線カメラであり、このカメラには、同カメラによって撮影し、その情報あるいは図示せぬ演算手段で処理された画像情報を無線によって図２に示す位置計測車両１０に送信するためのアンテナ８が設けられている。
【００１４】
赤外線カメラ６のアンテナ８から送信された画像情報は図２に示す位置計測車両１０に設けたアンテナ９によって受信され、ＧＰＳなどからの情報と併せて車両１０内に配置したパソコン等からなる位置計測手段内で解析され探知エリア内のどの位置に埋設爆発物などが存在しているかを判定する。浸透液計測ユニット７は探知エリアに散布した浸透液が地中に浸透してゆく速さを計測する機能を備え、このユニット７によって得られた浸透液の浸透速さ情報を利用して埋設爆発物の埋設深さを知ることができる。図３に砂地に水と浸透液とが浸透してゆく測定したグラフを示す。
【００１５】
上記構成からなる埋設爆発物探知装置の作用について説明する。
まず、埋設爆発物を探知する範囲を設定し、たとえば図１に示すようにレーザーマーカーを設置し、測定場所の土をＪＩＳ（土木）土質工学測定方法に従い、計測用に必要な深さまでの土砂を採集し、浸透液計測ユニット７を使用して浸透液の浸透時間を計測し、その情報を位置計測手段に入力する。ついで定めた探知エリアにおいて、外気温が１０°から３５°程度の場合は浸透性の高い溶剤に氷及び冷却触媒を添加して、浸透液散布機械により浸透液を地中に均一に散布する（位置平方メートルあたり約５リットル）。なお、外気温が１０°以下の場合には加熱用の触媒および溶剤を添加下液を浸透液とする。
【００１６】
このように浸透液をエリア内に散布した状態で赤外線カメラ６により探知エリアを撮影し、その画像情報をアンテナ８を介して位置計測車両１０内に位置計測手段に送信し、位置計測手段では予め計測してある浸透液の浸透時間をもとに、リアルタイムに選定される探知画像から地表面および地中１センチから５センチまでのデータを選別する。得られた画像データは、公知の形状認識技術により円形及び四角形に類似したもののみを選別してエッジの協調などの画像処理を実施する。探知された画像の位置はリアルタイムにＧＰＳなどによる公知の位置計測手段により測定され電子化された地図（出力手段）上に記録される。記録されたデータは図示せぬ処理システム車両に伝達され埋設爆発物の処理が実施される。
【００１７】
上記探知作業について図４のフローチャートを参照して説明する。
ステップ１においてまず探知エリアを設定しレーザーマーカーを設置する。ステップ２に進み、計測用に必要な深さまでの土砂を採集し浸透液計測ユニットを使用して浸透液の浸透時間を予め計測しておく。ステップ３では外気温度にあわて浸透液冷却・加熱装置により種類、温度を設定する。ステップ４においてステップ３で選定され所定の温度となった浸透液を浸透液散布機械４により探知エリアに均一になるように散布する。浸透液が探知エリアに散布されると一定の早さで地中に浸透してゆき、埋設物があるときにはその部分で温度が変化する。この温度が変化した状態をステップ５において赤外線カメラにより撮影し、その画像情報を基にステップ６において位置計測手段により埋設爆発物情報を選別し、さらに画像解析、画像処理を行って埋設物の形状、深さなどを解析し、ステップ７においてＧＰＳ情報から概略位置計測をおこない、さらにステップ８においてレーザーマーカーからの位置情報をもとに詳細位置を計測する。こうして計測された計測情報および地雷探知情報をステップ９において出力手段としての電子地図上に記入し、ステップ１０において埋設爆発物を処理する処理システムにその情報を送信し、これらの情報に基づいて埋設爆発物の処理を行う。なお、ステップ６〜ステップ１０の処理は上記した位置計測車両１０に設けた位置計測手段内で行われるが、夫々の処理は適宜分離して他の制御機器によって処理することも可能であり、最終的にステップ１０における電子地図情報が得られれば、他の処理手段を使用することも可能である。
【００１８】
つづいて、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は埋設物探知手段として第１実施形態の赤外線カメラに加えて、マイクロ波レーザ探知器６Ａ、磁気探知器６Ｂを組み合わせた複合センサを使用し、エリア内に地下数十ｃｍ〜数ｍの範囲に埋設されている地雷以外の、不発弾２０、危険な金属体２１などを探知できるようにした点に特徴がある。即ち、赤外線カメラは、埋設深さが数１０センチ以内のものを検知することはできるが、地下数十センチ〜数メートルの範囲の深さにある不発弾、また、金属体を検知することが困難である。このため、本実施形態では赤外線カメラ６に加えて、マイクロ波レーザ探知器６Ａ、磁気探知器６Ｂを組み合わせることで、こうした不発弾、金属を確実に検知するようにしている。
【００１９】
図５は複合センサを用いた探知装置の概念図、図６は同フローチャートであり、図１と同じ符号は同一部材を示しており、第２実施形態では図中の赤外線カメラ６に加えてマイクロ波レーザ探知器６Ａ、磁気探知器６Ｂがセットされている。これらの探知器６、６Ａ、６Ｂからの信号は第１実施形態と同様にアンテナ８から位置計測手段に送信され、適宜処理ソフトで処理され、不発弾、金属等の位置を測定することができる。第２実施形態のフローチャートでは第１実施形態のステップ５とステップ６との間に新たなステップ５Ａが追加されている。なお、複合センサとしてはマイクロ波レーザ探知器、磁気探知器のいずれか一つと赤外線カメラとの組み合わせ、あるいはマイクロ波レーザ探知器、磁気探知器のみの組み合わせなど種々の形態を採用することができることは当然である。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、赤外線カメラからの画像情報の処理方法については上述したものに限定することなく、現在広く行われている各種の画像処理技術などを利用できることは当然である。また浸透液は探知する土質にあわせて種々のものを選択することができる。また赤外線カメラ、浸透液散布機械等、本埋設爆発物探知装置に使用する機器を無人の車両に搭載し遠隔操作できるようにすることも可能である。また位置計測手段からの情報を出力する出力手段としては電子地図にかぎることなく他の形態の出力手段（プリンター等）を使用することもできる。さらに、本発明は上記実施形態に限定することなく、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述してきたように本発明によれば、
従来の磁気センサでは地中に埋設された爆発物及び爆発物（不発弾）と金属片（ゴミなど）を分類して探知することが困難であったが、赤外線カメラによって物体からの放射冷却温度と大気中の温度差で埋設物を測定するためにこれらの分離が可能である。また、有害ガスなどが充満した場合または散布爆発物などが敷設されて人間が近づけない危険地域において、遠隔からリモコンの車両に搭載して無人で埋設爆発物の存在を知ることが可能である。爆発物埋設国及び紛争終結国において人道的爆発物探知除去を実施する場合、地表面の散布爆発物、地中の爆発物及び不発弾などの位置及び状況を正確に判断することは困難であるが、赤外線カメラと特殊な浸透液により正確な位置などを画像化して表示できるため難しい操作方法及び認識技術等は不要となる。従来の爆発物探知では離れたところから主に爆発物信管部または弾体の金属反応のみを測定していたためその物体認識の形状などの認識の信頼性に欠けていたが、赤外線カメラにおいては、形状の認識も可能である。従来有人による危険な爆発物探知作業などを安全に遠隔から無人で実施することが可能である。特殊な浸透液を使用しているため、画像に表示された物体の埋設深さを浸透時間により判断できるので対人爆発物が埋設されている地表面近くの物体検出に適している。浸透液を冷却または加熱することにより探知場所の外気温度に適合したアクティブ赤外線探知が可能である。従来の磁気センサによる探知技術では、爆発物のみを探知することは非常に困難であるが、探知形状と埋設深さを的確に判断して爆発物のみを探知することを可能にしている。電気的原理を用いたレーダセンサなどは、地中の条件による含水率及び誘電率などに探知結果が非常に影響されるが赤外線カメラと浸透液を用いることによりこれらの問題を解決できる。さらに、赤外線カメラに加えて、マイクロ波レーザ探知器、磁気探知器を組み合わせて、複合的に埋設物を検知することができるため、赤外線カメラのみでは検出が困難な地下数十センチ〜数メートルの範囲の深さに埋設されている不発弾、プラスチック爆弾に設けてある金属等も確実に検知することができる、等の優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る浸透液を用いた埋設爆発物探知装置の説明図である。
【図２】  同浸透液を用いた赤外線埋設爆発物探知状況の説明図である。
【図３】  浸透液が浸透して行く状況を説明するグラフである。
【図４】  埋設爆発物探知のフローチャート図である。
【図５】  本発明に係る複合センサを用いた埋設爆発物探知装置の構成図である。
【図６】  図５に示す埋設爆発物探知のフローチャート図である。
【符号の説明】
１        レーザーマーカー
２        埋設爆発物（地雷）
３        埋設爆発物（散布地雷）
４        浸透液散布機械
５        浸透液冷却・加熱装置
６        赤外線カメラ
７        浸透液計測ユニット
８、９    アンテナ
１０        位置計測車両
２０        埋設爆発物（不発弾）
２１        金属
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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