(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両と、前記車両に搭載された距離センサと、記憶装置と、制御装置とを備える路面プロファイル測定装置であって；
（ア）前記距離センサは、１回の測定によって、前記距離センサから前記車両の走行方向に沿った路面上のｎ個の地点Ｑ１〜Ｑｎ（但し、ｎは整数でｎ≧３）までの距離Ｌ１〜Ｌｎを計測する距離センサであり；
（イ）前記記憶装置は、路面上の各地点の鉛直方向位置と車両の走行方向に沿った走行方向位置とをそれぞれの地点のプロファイルデータとして記憶する記憶装置であり；
（ウ）前記制御装置は、
（ａ）ｍ回目（但し、ｍは整数でｍ≧１）の測定で計測された距離Ｌ（ｍ，１）〜Ｌ（ｍ，ｎ）に基づいて、対応する地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ，１）〜Ｚ（ｍ，ｎ）を求める手段；
（ｂ）前記地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の走行方向位置Ｘ（ｍ，１）〜Ｘ（ｍ，ｎ）を求める手段；
（ｃ）（ｍ＋１）回目の測定によって計測されるｎ個の地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち前記車両の走行方向に沿った後端側からｒ個（但し、ｒは整数で２≦ｒ≦（ｎ−１））の地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）が、ｍ回目の測定によって計測された地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の区間内に入るように、前記車両の走行速度に合わせて前記距離センサによる測定のタイミングを制御する手段；
（ｄ）１回目の測定で計測された地点Ｑ（１，１）〜Ｑ（１，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（１，１）〜Ｚ（１，ｎ）と走行方向位置Ｘ（１，１）〜Ｘ（１，ｎ）とを、それぞれの地点のプロファイルデータＰ（１，１）〜Ｐ（１，ｎ）として前記記憶装置に記憶する手段；
（ｅ）（ｍ＋１）回目の測定で計測された地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち、前記記憶装置に既にプロファイルデータが記憶されている地点の区間外に位置する地点Ｑ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｎ）と走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｎ）とを、それぞれの地点のプロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）として前記記憶装置に記憶する手段；及び、
（ｆ）前記プロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を前記記憶装置に記憶するに際し、（ｍ＋１）回目の測定で計測された地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち、前記記憶装置に既にプロファイルデータが記憶されている地点の区間内に位置する地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｒ）及び走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｒ）と、前記記憶装置に既に記憶されている前記地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）を包含する区間のプロファイルデータとに基づいて、前記プロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を補正する補正手段；
を備えている制御装置であり、
前記補正手段（ｆ）が、地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｒ）と前記鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｒ）とから求められる地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の区間の路面プロファイルと、前記記憶装置に記憶されているプロファイルデータから求められる対応区間の路面プロファイルとが重なりあうように、地点Ｑ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のプロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を鉛直方向移動及び／又は鉛直面内で回転移動させる補正手段である、路面プロファイル測定装置。
【請求項２】
前記制御装置が、ｍ回目の測定で求められた連続する３地点Ｑ（ｍ，ｓ）〜Ｑ（ｍ，ｓ＋２）の距離Ｌ（ｍ，ｓ）〜Ｌ（ｍ，ｓ＋２）又は鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ）〜Ｚ（ｍ，ｓ＋２）を比較して、いずれか１つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚと他の２つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚとの差が予め定められた一定値以上である場合に、前記１つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚの値を前記他の２つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚに基づいて補正するフィルタリング手段を備えている請求項１記載の路面プロファイル測定装置。
【請求項３】
さらに前記車両の走行方向に沿った勾配を計測する勾配計を備え、前記制御装置が前記勾配計からの信号に基づいて、前記記憶装置に記憶されているプロファイルデータを修正する修正手段を備えている請求項１又は２記載の路面プロファイル測定装置。
【請求項４】
前記距離センサが前記車両の走行方向と直交する方向に移動可能に取り付けられているか、前記車両の走行方向と直交する方向に沿って２組以上設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の路面プロファイル測定装置。
【請求項５】
前記距離センサがレーザスキャナーである請求項１〜４のいずれかに記載の路面プロファイル測定装置。
【請求項６】
前記距離センサが前記車両の走行方向に沿って配置された複数個の距離センサである請求項１〜５のいずれかに記載の路面プロファイル測定装置。
【請求項７】
車両と、前記車両に搭載された距離センサとを用いて実行される路面プロファイル測定方法であって；
（ア）前記距離センサによって、前記距離センサから前記車両の走行方向に沿った路面上のｎ個の地点Ｑ１〜Ｑｎ（但し、ｎは整数でｎ≧３）までの距離Ｌ１〜Ｌｎを前記車両を走行させながらｍ回（但し、ｍは整数でｍ≧１）測定する工程であって、（ｍ＋１）回目の測定によって計測されるｎ個の地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち前記車両の走行方向に沿った後端側からｒ個（但し、ｒは整数で２≦ｒ≦（ｎ−１））の地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）が、ｍ回目の測定によって計測された地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の区間内に入るタイミングで測定する工程；
（イ）ｍ回目の測定で計測された距離Ｌ（ｍ，１）〜Ｌ（ｍ，ｎ）に基づいて、対応する地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ，１）〜Ｚ（ｍ，ｎ）を求める工程；
（ウ）前記地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の走行方向位置Ｘ（ｍ，１）〜Ｘ（ｍ，ｎ）を求める工程；
（エ）１回目の測定で計測された地点Ｑ（１，１）〜Ｑ（１，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（１，１）〜Ｚ（１，ｎ）と走行方向位置Ｘ（１，１）〜Ｘ（１，ｎ）とを、それぞれの地点のプロファイルデータＰ（１，１）〜Ｐ（１，ｎ）として記憶装置に記憶する工程；
（オ）（ｍ＋１）回目の測定で計測された地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち、前記記憶装置に既にプロファイルデータが記憶されている地点の区間外に位置する地点Ｑ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｎ）と走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｎ）とを、それぞれの地点のプロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）として前記記憶装置に記憶する工程；及び、
（カ）前記プロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を前記記憶装置に記憶するに際し、（ｍ＋１）回目の測定で計測された地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち、前記記憶装置に既にプロファイルデータが記憶されている地点の区間内に位置する地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｒ）及び走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｒ）と、前記記憶装置に既に記憶されている前記地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）を包含する区間のプロファイルデータとに基づいて、前記プロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を補正する工程；
を有しており、前記補正する工程（カ）が、地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｒ）と前記鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｒ）とから求められる地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の区間の路面プロファイルと、前記記憶装置に記憶されているプロファイルデータから求められる対応区間の路面プロファイルとが重なり合うように、地点Ｑ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のプロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を鉛直方向移動及び／又は回転移動させる工程である路面プロファイル測定方法。
【請求項８】
ｍ回目の測定で求められた連続する３地点Ｑ（ｍ，ｓ）〜Ｑ（ｍ，ｓ＋２）の距離Ｌ（ｍ，ｓ）〜Ｌ（ｍ，ｓ＋２）又は鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ）〜Ｚ（ｍ，ｓ＋２）を比較して、いずれか１つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚと他の２つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚとの差が予め定められた一定値以上である場合に、前記１つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚの値を前記他の２つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚに基づいて補正するフィルタリング工程を備えている請求項７記載の路面プロファイル測定方法。
【請求項９】
さらに前記車両の走行方向に沿った勾配を計測する工程と、計測された勾配に基づいて、前記路面プロファイルデータ記憶装置に記憶されているプロファイルデータを修正する修正工程を備えている請求項７又は８記載の路面プロファイル測定方法。
【請求項１０】
コンピュータに請求項７〜９のいずれかに記載の路面プロファイル測定方法を実行させる手順を記載したコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は路面プロファイル測定装置と測定方法に関し、より詳細には、車両を走行させながら、当該車両に搭載された距離センサを用いて路面までの距離を計測することによって、路面のプロファイルを連続して精度良く測定する路面プロファイル測定装置と測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から路面のプロファイルを測定する装置は種々提案されている。例えば、特許文献１、２には、車両の前後方向に離間して配置された２個の変位計を用いて路面上の同一地点の鉛直方向変位を逐次計測することによって路面の縦断方向のプロファイルを求めるようにした逐次２点方式と呼ばれるプロファイル測定装置が開示されている。しかし、特許文献１、２に開示されたプロファイル測定装置においては、路面上の正確に同一地点までの距離を２個の変位計で順次計測する必要があり、勾配部などにおいて変位計の間隔に応じて計測のタイミングを正確に合わせないと求められるプロファイルの精度が低下するという不都合がある。
【０００３】
一方、特許文献３には、車両に搭載された距離センサによって車両から路面までの距離を計測するとともに、傾斜計によって車両の左右及び前後方向の傾斜角度を測定することにより、車両が左右方向に傾いた場合でも左右轍部における縦断プロファイルを測定できるようにしたプロファイル測定装置が開示されている。しかし、特許文献３に開示されたプロファイル測定装置においては、路面上の各地点までの距離が距離センサによって直線状に一度だけ計測されるだけであるので、例えば、路面に凹凸の大きな粗い部分やひび割れなどの特異部分が存在する場合には、それら特異部分の凹凸がそのまま縦断方向プロファイルに反映され、累積誤差が生じるという欠点がある。
【０００４】
また、特許文献４には、車両に路面までの距離を測定する距離センサと、車両の鉛直方向の加速度を測定する加速度計を搭載するとともに、この加速度計からの信号を積分して車両の鉛直方向の変位を求めることによって、路面のうねりや傾斜も含めて、路面の縦断プロファイルを測定するようにしたプロファイル測定装置が開示されている。しかしながら、加速度計は、通常、車両の走行速度が２０ｋｍ／ｈ程度以上にならないと有効でないので、特許文献４に開示されたプロファイル測定装置によっては、低速での測定ができないという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−９４４４５号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０１４８号公報
【特許文献３】特開平１０−３０９１９号公報
【特許文献４】特開平１０−１６８８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の路面プロファイル測定装置が有する欠点を解決するために為されたもので、路面上の正確に同一地点までの距離を２個の変位計で順次計測する必要がなく、かつ、車両が低速度で走行する場合でも、路面プロファイルを精度良く測定することができる路面プロファイル測定装置と路面プロファイル測定方法、並びにコンピュータに前記路面プロファイル測定方法を実行させる手順を記載したコンピュータプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究努力を重ねた結果、車両に搭載した距離センサによって路面までの距離を計測して路面プロファイルを求めるに際し、距離センサによる測定区間を一部重複させながら少しずつずらしていくとともに、新たな測定区間について求められた路面プロファイルが既に得られている路面プロファイルと重なり合うように前記新たな測定区間について求められた路面プロファイルを補正して、既に求められている路面プロファイルと連結していくことにより、路面上の正確に同一地点までの距離を２個の変位計で順次計測する必要がなく、かつ、車両が低速度で走行する場合でも路面プロファイルを精度良く測定することができることを見出して本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、車両と、前記車両に搭載された距離センサと、記憶装置と、制御装置とを備える路面プロファイル測定装置であって；
（ア）前記距離センサは、１回の測定によって、前記距離センサから前記車両の走行方向に沿った路面上のｎ個の地点Ｑ１〜Ｑｎ（但し、ｎは整数でｎ≧３）までの距離Ｌ１〜Ｌｎを計測する距離センサであり；
（イ）前記記憶装置は、路面上の各地点の鉛直方向位置と車両の走行方向に沿った走行方向位置とをそれぞれの地点のプロファイルデータとして記憶する記憶装置であり；
（ウ）前記制御装置は、
（ａ）ｍ回目（但し、ｍは整数でｍ≧１）の測定で計測された距離Ｌ（ｍ，１）〜Ｌ（ｍ，ｎ）に基づいて、対応する地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ，１）〜Ｚ（ｍ，ｎ）を求める手段；
（ｂ）前記地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の走行方向位置Ｘ（ｍ，１）〜Ｘ（ｍ，ｎ）を求める手段；
（ｃ）（ｍ＋１）回目の測定によって計測されるｎ個の地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち前記車両の走行方向に沿った後端側からｒ個（但し、ｒは整数で２≦ｒ≦（ｎ−１））の地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）が、ｍ回目の測定によって計測された地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の区間内に入るように、前記車両の走行速度に合わせて前記距離センサによる測定のタイミングを制御する手段；
（ｄ）１回目の測定で計測された地点Ｑ（１，１）〜Ｑ（１，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（１，１）〜Ｚ（１，ｎ）と走行方向位置Ｘ（１，１）〜Ｘ（１，ｎ）とを、それぞれの地点のプロファイルデータＰ（１，１）〜Ｐ（１，ｎ）として前記記憶装置に記憶する手段；
（ｅ）（ｍ＋１）回目の測定で計測された地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち、前記記憶装置に既にプロファイルデータが記憶されている地点の区間外に位置する地点Ｑ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｎ）と走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｎ）とを、それぞれの地点のプロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）として前記記憶装置に記憶する手段；及び、
（ｆ）前記プロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を前記記憶装置に記憶するに際し、（ｍ＋１）回目の測定で計測された地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち、前記記憶装置に既にプロファイルデータが記憶されている地点の区間内に位置する地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｒ）及び走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，１）〜ＸＺ（ｍ＋１，ｒ）と、前記記憶装置に既に記憶されている前記地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）を包含する区間のプロファイルデータとに基づいて、前記プロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を補正する補正手段；
を備えている制御装置である、路面プロファイル測定装置を提供することによって、上記の課題を解決するものである。
【０００９】
また、本発明は、車両と、前記車両に搭載された距離センサとを用いて実行される路面プロファイル測定方法であって；
（ア）前記距離センサによって、前記距離センサから前記車両の走行方向に沿った路面上のｎ個の地点Ｑ１〜Ｑｎ（但し、ｎは整数でｎ≧３）までの距離Ｌ１〜Ｌｎを前記車両を走行させながらｍ回（但し、ｍは整数でｍ≧１）測定する工程であって、（ｍ＋１）回目の測定によって計測されるｎ個の地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち前記車両の走行方向に沿った後端側からｒ個（但し、ｒは整数で２≦ｒ≦（ｎ−１））の地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）が、ｍ回目の測定によって計測された地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の区間内に入るタイミングで測定する工程；
（イ）ｍ回目の測定で計測された距離Ｌ（ｍ，１）〜Ｌ（ｍ，ｎ）に基づいて、対応する地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ，１）〜Ｚ（ｍ，ｎ）を求める工程；
（ウ）前記地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の走行方向位置Ｘ（ｍ，１）〜Ｘ（ｍ，ｎ）を求める工程；
（エ）１回目の測定で計測された地点Ｑ（１，１）〜Ｑ（１，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（１，１）〜Ｚ（１，ｎ）と走行方向位置Ｘ（１，１）〜Ｘ（１，ｎ）とを、それぞれの地点のプロファイルデータＰ（１，１）〜Ｐ（１，ｎ）として記憶装置に記憶する工程；
（オ）（ｍ＋１）回目の測定で計測された地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち、前記記憶装置に既にプロファイルデータが記憶されている地点の区間外に位置する地点Ｑ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｎ）と走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｎ）とを、それぞれの地点のプロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）として前記記憶装置に記憶する工程；及び、
（カ）前記プロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を前記記憶装置に記憶するに際し、（ｍ＋１）回目の測定で計測された地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうち、前記記憶装置に既にプロファイルデータが記憶されている地点の区間内に位置する地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｒ）及び走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｒ）と、前記記憶装置に既に記憶されている前記地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）を包含する区間のプロファイルデータとに基づいて、前記プロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を補正する工程；
を有している路面プロファイル測定方法を提供することによって、上記の課題を解決するものである。
【００１０】
さらに、本発明は、コンピュータに本発明の路面プロファイル測定方法を実行させる手順を記載したコンピュータプログラムを提供することによって、上記の課題を解決するものである。
【００１１】
上記のとおり、本発明の路面プロファイル測定装置又は測定方法においては、（ｍ＋１）回目の測定で得られた新たな測定区間についてのプロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を記憶装置に記憶するに際し、ｍ回目の測定区間内に位置する地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｒ）及び鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｒ）と、前記記憶装置に既に記憶されているプロファイルデータに基づいて、（ｍ＋１）回目の測定で得られた新たな測定区間についてのプロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）が補正されるので、ｍ回目の測定時と（ｍ＋１）回目の測定時とで車両の走行方向に沿った傾斜角度が変化しても、路面のプロファイルが正確にトレースされ、精度の良い路面プロファイルの測定が可能となるものである。
【００１２】
本発明の路面プロファイル測定装置又は測定方法は、その好適な一態様において、前記補正手段（ｆ）又は補正する工程（カ）が、地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｒ）と鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｒ）とから求められる地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の区間の路面プロファイルと、前記記憶装置に記憶されているプロファイルデータから求められる対応区間の路面プロファイルとが重なりあうように、地点Ｑ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のプロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）を鉛直方向移動及び／又は鉛直面内で回転移動させる補正手段又は補正する工程である。
【００１３】
垂直移動としては、例えば、（ｍ＋１）回目の測定における車両の走行方向後端の地点Ｑ（ｍ＋１，１）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）が、前記記憶装置に記憶されているプロファイルデータから求められる路面プロファイル上に位置するように、（ｍ＋１）回目の測定で得られた鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｎ）を、互いの相対的な位置関係を保持したまま垂直移動させれば良い。
【００１４】
また、回転移動としては、例えば、（ｍ＋１）回目の測定で得られた地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｒ）の走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，１）〜Ｘ（ｍ＋１，ｒ）と鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｒ）との関係を一次式で近似し、この一次式の傾きが前記記憶装置に記憶されているプロファイルデータから求められる対応する区間における各点の走行方向位置と鉛直方向位置との関係を近似した一次式の傾きと同じになるように、（ｍ＋１）回目の測定で得られたプロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｚ（ｍ＋１，ｎ）を鉛直面内で回転移動させれば良い。
【００１５】
さらに、本発明の路面プロファイル測定装置又は測定方法は、その好適な一態様において、ｍ回目の測定で求められた連続する３地点Ｑ（ｍ，ｓ）〜Ｑ（ｍ，ｓ＋２）の距離Ｌ（ｍ，ｓ）〜Ｌ（ｍ，ｓ＋２）又は鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ）〜Ｚ（ｍ，ｓ＋２）を比較して、いずれか１つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚと他の２つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚとの差が予め定められた一定値以上である場合に、前記１つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚの値を前記他の２つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚに基づいて補正するフィルタリング手段又はフィルタリング工程を備えている。
【００１６】
前記１つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚの値を前記他の２つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚに基づいて補正する方法に特段の制限はないが、例えば、前記他の２つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚを直線で結び、前記１つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚがその直線上に位置するように前記１つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚの値を補正するか、或いは、前記直線に代えて、通常路面上を走行する車両のタイヤの半径に相当する半径を有する円弧によって前記他の２つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚを結び、前記１つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚがその円弧上に位置するように前記１つの距離Ｌ又は鉛直方向位置Ｚの値を補正すれば良い。
【００１７】
また、本発明の路面プロファイル測定装置又は測定方法は、その好適な一態様において、前記車両の走行方向に沿った勾配を計測する勾配計と、前記勾配計からの信号に基づいて、前記記憶装置に記憶されているプロファイルデータを修正する修正手段を備えているか、前記車両の走行方向に沿った勾配を計測する工程と、計測された勾配に基づいて、前記記憶装置に記憶されているプロファイルデータを修正する修正工程を備えている。
【００１８】
前述したとおり、本発明の路面プロファイル測定装置又は測定方法においては、新たに求められた路面プロファイルが、先に求められている対応区間の路面プロファイルと重なり合うように、新たに求められた路面プロファイルデータを補正しているので、基本的には、車両の走行方向前後の傾斜に関係なく路面プロファイルを精度良く測定することが可能である。しかし、路面プロファイルデータの補正における僅かな誤差が累積して無視できない大きさになることも想定されるので、勾配計からの信号と前記記憶装置に記憶されているプロファイルデータとを適宜比較して、両者の間に無視できない差異が存在する場合には、勾配計からの信号に基づいて前記記憶装置に記憶されているプロファイルデータを修正すれば良い。
【００１９】
本発明の路面プロファイル測定装置の好適な一態様において、前記距離センサは前記車両の走行方向と直交する方向に移動可能に取り付けられているか、前記車両の走行方向と直交する方向に沿って２組以上設けられている。距離センサが前記車両の走行方向と直交する方向に移動可能に取り付けられている場合には、例えば、距離センサを車両の走行方向と直交する方向に移動させて車両のタイヤよりも外側に位置させることにより、縁石や中央分離帯に近接した路面のプロファイルを測定することが可能となる。また、距離センサを車両の走行方向と直交する方向に沿って２組以上設けられている場合には、複数の走行ラインに沿った路面プロファイルを１回の車両の走行で同時に測定することが可能である。
【００２０】
本発明の路面プロファイル測定装置の好適な一態様において、前記距離センサはレーザスキャナーであり、又、本発明の路面プロファイル測定装置の好適な他の一態様においては、前記距離センサは前記車両の走行方向に沿って配置された複数個の距離センサである。いずれにせよ、距離センサは非接触式であるのが望ましく、レーザや赤外線或いは超音波などを用いるものが好適である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の路面プロファイル測定装置及び路面プロファイル測定方法によれば、簡単な構造で精度良く、かつ連続的に路面プロファイルを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の路面プロファイル測定装置の一例を示す図である。
【図２】距離センサによって路面上のｎ個の点までの距離が計測される様子を示す図である。
【図３】計測された路面上の地点までの距離と当該地点の鉛直方向位置との関係を示す図である。
【図４】距離センサによる１回の測定状況を示す図である。
【図５】記憶装置に記憶されるデータの一例を示す図である。
【図６】距離センサによる測定のタイミングの一例を示す図である。
【図７】記憶装置に記憶されているプロファイルデータと新たに求められたプロファイルデータの関係の一例を示す図である。
【図８】鉛直方向移動によってプロファイルデータを補正する状況を示す図である。
【図９】回転移動によってプロファイルデータを補正する状況を示す図である。
【図１０】記憶装置に記憶されるプロファイルデータの模式図である。
【図１１】フィルタリング処理の一例を図である。
【図１２】フィルタリング処理の他の一例を示す図である。
【図１３】路面プロファイルと路面のうねりを表す図である。
【図１４】本発明の路面プロファイル測定装置の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明が図示のものに限られないことは勿論である。
【００２４】
図１は本発明の路面プロファイル測定装置の一例を示す図である。図１において、１は路面プロファイル測定装置であり、２は路面プロファイル測定装置１を構成する車両、３は車両２に搭載された距離センサ、４は距離センサ３を取り付ける台座、５は台座４の傾きを検知する勾配計、６ａ、６ｂは、それぞれ車両２の前輪タイヤ及び後輪タイヤ、７は距離計、８はＧＰＳ用アンテナ、９はＧＰＳ装置、１０は制御装置、１１は記憶装置である。距離センサ３、勾配計５、距離計７、ＧＰＳ装置９、及び記憶装置１１は、制御装置１０と接続されており、相互間で信号や情報のやり取りができるようになっている。
【００２５】
距離センサ３としては、１回の測定で、車両２の走行方向に沿った路面上のｎ個の地点までの距離を計測できるセンサであればどのようなものを用いても良く、例えば、赤外線やレーザ、超音波などを対象物に向かって照射して戻ってくるまでの時間や位相のズレに基づいて対象物までの距離を計測する非接触式のものが好ましい。距離センサ３としては、好適には、レーザスキャナーを用いることができる。距離センサ３が計測した車両２の走行方向に沿った路面上のｎ個の地点までの距離を表す信号は制御装置１０に送信される。
【００２６】
上記ｎは整数であり、ｎ≧３である。ｎが２以下の場合には、距離センサ３によって１回の測定で距離が計測される路面上の地点が２個以下となり、後述する鉛直方向位置の補正を行うことが難しくなるので好ましくない。路面のプロファイルの測定精度が高まるのでｎは大きい程好ましく、通常は５０以上であり、より好ましくは１００以上、さらに好ましくは２００以上である。ｎの上限には特段の制限はないが、車両２に搭載される距離センサ３の路面からの高さを考慮すると、４００以下とするのが現実的で好ましい。
【００２７】
勾配計５は、少なくとも、距離センサ３が取り付けられている台座４の車両２の走行方向に直交する水平軸の回りの回転（傾き）を検知できるものであれば良く、台座４の車両２の走行方向に沿った水平軸の回りの回転（傾き）や、台座４の垂直軸の回りの回転を検知することができればより好ましい。勾配計５としては、好適には、例えばジャイロスコープを用いることができる。勾配計５で検知された信号は制御装置１０に送信される。なお、本例においては、距離センサ３は台座４に取り付けられているが、車両２の車台に直接取り付けるようにしても良く、その場合には、勾配計５は車両２の車台に固定され、車台の傾きを検知することになる。
【００２８】
距離計７は、例えば車両２の後輪タイヤ６ｂの車軸に取り付けられたロータリーエンコーダで構成され、後輪タイヤ６ｂの車軸の回転角度を検出して、その回転角度と後輪タイヤ６ｂの直径とから、車両２の走行距離を計測し、距離センサ３の車両２の走行方向に沿った位置である走行方向位置Ｘを表す信号として制御装置１０に送信する。また、距離計７としては、例えばレーザドップラ速度計を用いる非接触型の距離計を用いても良い。この場合には、レーザドップラ速度計によって後輪タイヤ６ｂの車軸又は後輪タイヤ６ｂ自体の回転速度を検出し、検出した回転速度を時間に対して積分して、その積分値と後輪タイヤ６ｂの直径とから車両２の走行距離を計測して、走行方向位置Ｘを表す信号として制御装置１０に送信すれば良い。距離計７としては、後輪タイヤ６ｂの磨り減りによる直径の変化に対応できるように、直径の設定値を変更できるものが望ましい。なお、後輪タイヤ６ｂの車軸の回転角度又は回転速度と後輪タイヤ６ｂの直径とに基づく車両２の走行距離の計算は距離計７において行っても良いし、制御装置１０において行うようにしても良い。車両２の走行距離の計算を制御装置１０において行う場合には、距離計７は後輪タイヤ６ｂの車軸の回転角度又は回転速度だけを検出して、その信号を制御装置１０に送信すれば良い。一方、ＧＰＳ用アンテナ８で受信されたＧＰＳ信号はＧＰＳ装置９で解析され、車両２の現在位置を表す信号として制御装置１０に送信される。
【００２９】
図２は、距離センサ３がレーザスキャナーである場合を例に、距離センサ３によって１回の測定で路面上のｎ個の地点までの距離が計測される状態を示す図である。図２において、１２は距離センサ３から照射されるレーザ光、１３は路面である。距離センサ３は、図中矢印で示す車両２の走行方向に沿った路面上のｎ個の地点Ｑ１〜Ｑｎが順次走査されるように路面１３に向かってレーザ光１２を照射し、距離センサ３から路面上の各地点Ｑ１〜Ｑｎまでの距離を計測する。図２に示すとおり、地点Ｑ１〜Ｑｎの中では、地点Ｑ１が車両２の走行方向に沿った後端に位置しており、地点Ｑｎが前端に位置している。レーザ光１２は地点Ｑ１〜Ｑｎを順次走査できれば良く、走査方向に特段の制限はない。車両２の前方から後方に向かって走査しても良いし、後方から前方に向かって走査しても良く、測定の回ごとに逆方向に走査するようにしても良い。
【００３０】
図２において、αはレーザ光１２の全走査角度を示している。距離センサ３は、レーザ光１２を車両２の走行方向に沿って角度αの範囲で移動させて路面１３上を走査し、角度βごとに路面１３までの距離を計測する。結果として、距離センサ３は１回の走査、すなわち１回の測定で路面１３上のｎ個の地点Ｑ１〜Ｑｎまでの距離Ｌ１〜Ｌｎを計測する。つまり、ｎ個の地点Ｑ１〜Ｑｎのうち任意の１地点ＱＳ（但し、ｓは整数で、１≦ｓ≦ｎ）に当たるレーザ光１２と、隣接する地点ＱＳ＋１に当たるレーザ光１２の間の角度は図に示すとおりβであり、α≧β×（ｎ−１）の関係にある。全走査角度α、角度β、及び個数ｎは、作業者が図示しない入出力装置を介して制御装置１０に指令することによって、適宜設定、変更が可能である。
【００３１】
Ｗ１−２は地点Ｑ１と地点Ｑ２間の水平距離を示し、ＷＳ−（Ｓ＋１）は任意の地点ＱＳと隣接する地点ＱＳ＋１間の水平距離を示している。角度βが同じであっても、レーザ光１２の鉛直方向からの角度が異なると隣接する２地点間の水平距離ＷＳ−（Ｓ＋１）は異なる。水平距離ＷＳ−（Ｓ＋１）は距離センサ３の直下が最も狭く、距離センサ３の直下から離れるにつれて順次大きくなる。一例として、角度αを１２０度、角度βを０．５度、距離センサ３と路面１３までの垂直距離を３０ｃｍとした場合には、レーザ光１２によって照射される隣接する２地点間の水平距離ＷＳ−（Ｓ＋１）は、距離センサ３の直下では約２．４ｍｍであるが、距離センサ３の直下から最も遠い位置では約４．８ｍｍと約２倍になる。このときのｎは、ｎ＝１２０度／０．５度＝２４０であり、１回のレーザ光１２の走査によって測定される路面１３上の測定区間の長さは約１０４ｃｍとなる。
【００３２】
図３は、距離センサ３によって計測された路面１３上のｎ個の地点Ｑ１〜Ｑｎまでの距離Ｌ１〜Ｌｎと、各地点Ｑ１〜Ｑｎの鉛直方向位置Ｚ１〜Ｚｎとの関係を示す図である。図３に示すとおり、距離センサ３から地点ＱＳまでの距離がＬＳと計測され、そのときのレーザ光１２の鉛直方向からの角度がγであるとすると、地点ＱＳの鉛直方向位置ＺＳは、ＺＳ＝ＬＳ×ｃｏｓγ  で求められる。なお、Ｈは鉛直方向位置の基準線である。基準線Ｈは台座４と平行であればその位置はどこに設定しても良く、例えば図示の例においては、距離センサ３の下面上を通過する台座４と平行な線が基準線として設定されている。
【００３３】
なお、距離センサ３としては、レーザスキャナーに代えて、車両２の走行方向に沿って台座４に取り付けられた少なくともｎ個の非接触式距離センサを用いても良い。距離センサ３として、台座４に取り付けられたｎ個の非接触式距離センサを用いる場合には、車両２の走行方向に沿った路面１３上のｎ個の地点までの距離は、対応するｎ個の距離センサによって、同時に或いは逐次に計測されることになる。この場合には、ｎ個の距離センサによって求められた路面上のｎ個の地点までの距離Ｌ１〜Ｌｎを各地点Ｑ１〜Ｑｎの鉛直方向位置Ｚ１〜Ｚｎとして採用することができる。
【００３４】
再び距離センサ３としてレーザスキャナーを用いる場合に戻って、図４は、距離センサ３による１回の測定状況を示す図である。説明と図示の便宜上、ｎ＝７として、α＝６×βの場合を想定している。距離センサ３は、例えばｍ回目（ｍは整数で、ｍ≧１）の測定において、路面１３上の７個の地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，７）を走査し、距離センサ３から地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，７）までの距離Ｌ（ｍ，１）〜Ｌ（ｍ，７）を計測する。計測された距離Ｌ（ｍ，１）〜Ｌ（ｍ，７）を表す信号は制御装置１０に送信され、制御装置１０は、距離センサ３から送信されてきた距離Ｌ（ｍ，１）〜Ｌ（ｍ，７）と、対応する地点を走査したときのレーザ光１２の角度とから各地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，７）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ，１）〜Ｚ（ｍ，７）を算出する。制御装置１０は、算出した地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，７）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ，１）〜Ｚ（ｍ，７）を、距離Ｌ（ｍ，１）〜Ｌ（ｍ，７）とともに記憶装置１１に送信し、記憶装置１１はそれらを記憶する。
【００３５】
一方、地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，７）の走行方向位置Ｘ（ｍ，１）〜Ｘ（ｍ，７）は距離計７からの信号に基づいて制御装置１０によって求められ、それぞれ対応する距離Ｌ（ｍ，１）〜Ｌ（ｍ，７）及び鉛直方向位置Ｚ（ｍ，１）〜Ｚ（ｍ，７）と関連づけられて、記憶装置１１に送信される。記憶装置１１は、送信されてきた走行方向位置Ｘ（ｍ，１）〜Ｘ（ｍ，７）、距離Ｌ（ｍ，１）〜Ｌ（ｍ，７）、及び鉛直方向位置Ｚ（ｍ，１）〜Ｚ（ｍ，７）を、例えば図５に示すようなテーブルとして記憶する。
【００３６】
図６は、図４に示したｎ＝７の場合を例に、距離センサ３による測定のタイミングの一例を示す図である。便宜上、図６においてはｍ回目の測定における地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，７）と（ｍ＋１）回目の測定における地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，７）とを上下にずらして描いてあるが、本来、両者はいずれも路面１３上に位置している。Ｄは測定区間を表し、ｍ回目の測定における測定区間Ｄｍは路面１３上の地点Ｑ（ｍ，１）から地点Ｑ（ｍ，７）との間の区間となる。Ｍは距離センサ３の移動距離である。制御装置１０は、ｍ回目の測定後、車両２の走行に伴い距離センサ３が距離Ｍだけ移動した時点で（ｍ＋１）回目の測定の指示を距離センサ３に対して与え、距離センサ３は（ｍ＋１）回目の測定としてレーザ光１２を走査して、地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，７）までの距離を計測する。
【００３７】
（ｍ＋１）回目の測定を行うタイミングは、（ｍ＋１）回目の測定で計測される地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，７）のうち、地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，４）がｍ回目の測定区間Ｄｍの区間内にあり、地点Ｑ（ｍ＋１，５）〜Ｑ（ｍ＋１，７）がｍ回目の測定区間Ｄｍの区間外にあるように選ばれている。すなわち、（ｍ＋１）回目の測定で計測される地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，７）のうち、車両２の走行方向に沿った後端側から４個の地点が測定区間Ｄｍ内にあり、先端側から３個が測定区間Ｄｍ外に位置している。後述する鉛直方向位置の補正を行うには、（ｍ＋１）回目の測定で計測される地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，７）のうち、後端側から少なくとも２個の地点がｍ回目の測定区間Ｄｍ内にある必要がある。一方、路面プロファイルの測定範囲を拡張していくには、先端側から少なくとも１個の地点は測定区間Ｄｍ外に位置している必要がある。したがって、一般的に（ｍ＋１）回目の測定で計測される地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，ｎ）のうちｒ個の地点が測定区間Ｄｍ内に位置しているとすると、ｒを整数として、２≦ｒ≦（ｎ−１）であることが必要である。ｒはこの範囲内であれば幾つであっても良いが、ｎに比べてｒが小さすぎると路面プロファイルの測定精度が低下し、逆にｎに比べてｒが大きすぎると測定精度は良いが、測定される路面プロファイルの範囲がなかなか伸びていかず、測定効率が低下する。したがって、（１／３）ｎ≦ｒ≦（２／３）ｎの範囲にあるのが好ましい。
【００３８】
個数ｒは、個数ｎと同様に、作業者が図示しない入出力装置を介して制御装置１０に指令することによって、適宜設定、変更が可能である。制御装置１０は、各回の測定における地点Ｑ（ｍ，１）〜Ｑ（ｍ，ｎ）の間隔に基づいて、指定されたｒ個の地点が前回の測定における測定区間内に位置するに必要な距離センサ３の移動距離Ｍを求め、距離計７から送信されてくる車両２の走行速度を勘案して、適宜のタイミングで距離センサ３に測定命令を与える。車両２の走行速度が変化した場合には、距離センサ３による測定のタイミングも変化することになる。このように、本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法においては、ｍ回目の測定区間と（ｍ＋１）回目の測定区間とを一部重複させれば良く、路面上の正確に同一地点までの距離を複数の距離センサによって計測する必要がないので、装置の構成が簡単になり、安価に構築することができるという利点が得られる。
【００３９】
次に図７〜図９を用いて、プロファイルデータの補正方法について説明する。図７は、記憶装置１１に記憶されているプロファイルデータと、新たに求められたプロファイルデータとの関係の一例を示す図であり、横軸が走行方向位置Ｘ、縦軸が鉛直方向位置Ｚを示している。図中、黒丸で示す点が、ｍ回目までの測定で既に得られている地点Ｑ（ｍ，７）までのプロファイルデータであり、記憶装置１１にプロファイルデータとして既に記憶されているデータである。一方、図中、白丸で示す点は（ｍ＋１）回目の測定で得られたプロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）〜Ｐ（ｍ＋１，７）であり、未だ補正がされていないプロファイルデータである。
【００４０】
図７に示すとおり、（ｍ＋１）回目の測定で得られた地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，７）のうち、地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，４）が既に記憶装置１１に記憶されている地点の区域内に位置しており、地点Ｑ（ｍ＋１，５）〜Ｑ（ｍ＋１，７）は区域外に位置している。前述したとおり、地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，７）の間隔はレーザ光１２の角度によって異なるので、地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，４）の走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，１）〜Ｘ（ｍ＋１，４）は、既に記憶装置１１に記憶されている地点Ｑ（ｍ−１，５）〜Ｑ（ｍ，７）との走行方向位置Ｘ（ｍ−１，５）〜Ｘ（ｍ，７）とは一般的に異なっている。また、図示の例では、地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，４）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，４）は、既に記憶装置１１に記憶されている地点Ｑ（ｍ−１，５）〜Ｑ（ｍ，７）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ−１，５）〜Ｚ（ｍ，７）よりも全体的に上に位置している。
【００４１】
図８は、記憶装置１１に既に記憶されている地点Ｑ（ｍ−１，５）及びＱ（ｍ−１，６）のプロファイルデータＰ（ｍ−１，５）及びＰ（ｍ−１，６）と、（ｍ＋１）回目の測定で得られた地点Ｑ（ｍ＋１，１）のプロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）だけを取り出して示す拡大図である。図に示すように、（ｍ＋１）回目の測定で求められた地点Ｑ（ｍ＋１，１）のプロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）が、既に記憶装置１１に記憶されているプロファイルデータＰ（ｍ−１，５）とＰ（ｍ−１，６）とを結ぶ直線からずれている場合には、制御装置１０は以下のようにして、（ｍ＋１）回目の測定で得られたプロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）〜Ｐ（ｍ＋１，７）を補正する。
【００４２】
すなわち、制御装置１０は、予め設定されているプログラムに従って、走行方向位置Ｘ（ｍ＋１，１）と、走行方向位置Ｘ（ｍ−１，５）及びＸ（ｍ−１，６）との関係から、プロファイルデータＰ（ｍ−１，５）とＰ（ｍ−１，６）とを結ぶ直線上で走行方向位置がＸ（ｍ＋１，１）にある点ｔの鉛直方向位置Ｚｔを求める。次に、制御装置１０は、プロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）と鉛直方向位置Ｚｔとの差分ｄ（ｄ＝Ｚ（ｍ＋１，１）−Ｚｔ）を求め、（ｍ＋１）回目の測定で得られたプロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）〜Ｐ（ｍ＋１，７）における鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，７）の各々から等しく差分ｄだけ減算し、プロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）〜Ｐ（ｍ＋１，７）を鉛直方向（Ｚ方向）に差分ｄだけ移動させる。このようにして制御装置１０はプロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）〜Ｐ（ｍ＋１，７）を補正し、鉛直方向移動補正後のプロファイルデータＰ’（ｍ＋１，１）〜Ｐ’（ｍ＋１，７）を得る。
【００４３】
なお、以上の説明では、差分ｄを求めるに際して、（ｍ＋１）回目の測定で得られたプロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）〜Ｐ（ｍ＋１，７）のうち、プロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）を用いたが、既に記憶装置１１にプロファイルデータが記憶されている地点の区間内の地点についてのプロファイルデータであればどのプロファイルデータを用いても良く、本例の場合でいえば、プロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）〜Ｐ（ｍ＋１，４）のうちのどのプロファイルデータを用いても良い。また、２又は３以上のプロファイルデータのそれぞれについて差分ｄを求め、それらの間に差異がある場合には、それらを平均して平均差分ｄ’を求めて、鉛直方向（Ｚ方向）に移動させる差分ｄとして採用するようにしても良い。
【００４４】
図９は、上記のようにして、鉛直方向に差分ｄだけ移動させた後のプロファイルデータＰ’（ｍ＋１，１）〜Ｐ’（ｍ＋１，４）と、それらのプロファイルデータに対応する地点Ｑ（ｍ＋１，１）〜Ｑ（ｍ＋１，４）を包含する区間のプロファイルデータＰ（ｍ−１，５）〜Ｐ（ｍ，７）との関係の一例を示す図である。図９に示すように、鉛直方向に差分ｄだけ移動させた後でも、プロファイルデータＰ’（ｍ＋１，１）〜Ｐ’（ｍ＋１，４）が既に記憶装置１１に記憶されている対応区間のプロファイルデータＰ（ｍ−１，５）〜Ｐ（ｍ，７）と一致しない場合には、制御装置１０は以下のようにして、鉛直方向移動補正後のプロファイルデータＰ’（ｍ＋１，１）〜Ｐ’（ｍ＋１，７）をさらに補正する。
【００４５】
すなわち、制御装置１０は、予め設定されているプログラムに従って、プロファイルデータＰ’（ｍ＋１，１）〜Ｐ’（ｍ＋１，４）の関係を例えば一次式で近似して近似式Ｚ＝ａＸ＋Ｃ１を求める。同様に、制御装置１０は、プロファイルデータＰ’（ｍ＋１，１）〜Ｐ’（ｍ＋１，４）を包含する区間のプロファイルデータＰ（ｍ−１，５）〜Ｐ（ｍ，７）についても一次式で近似して近似式Ｚ＝ｂＸ＋Ｃ２を求める。これらの近似式を求めるに際しては、例えば、最小二乗法を適用することができる。次に、制御装置１０は、上記近似式Ｚ＝ａＸ＋Ｃ１の傾きが、上記近似式Ｚ＝ｂＸ＋Ｃ２の傾きと同じになるように、例えば、プロファイルデータＰ’（ｍ＋１，１）を中心にして、Ｐ’（ｍ＋１，５）〜Ｐ’（ｍ＋１，７）を鉛直面内で回転させて補正し、補正されたプロファイルデータＰ’’（ｍ＋１，５）〜Ｐ’’（ｍ＋１，７）を得る。
【００４６】
なお、鉛直方向移動補正における差分ｄを求めるに際して、プロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）以外のプロファイルデータを用いた場合には、そのプロファイルデータを鉛直方向移動補正した後のプロファイルデータを中心にして、Ｐ’（ｍ＋１，５）〜Ｐ’（ｍ＋１，７）を鉛直面内で回転させれば良い。また、前記回転移動は厳密な回転移動でなくても良く、前記差分ｄを求めるに際して基準としたプロファイルデータにおける走行方向位置Ｘからの距離に、上記２つの近似式における傾きの比（ｂ／ａ）を乗じて、鉛直方向位置Ｚだけを補正し、走行方向位置としては元のＸ（ｍ＋１，５）〜Ｘ（ｍ＋１，７）後を採用するようにしても良い。
【００４７】
なお、上述した鉛直方向移動による補正は、（ｍ＋１）回目の測定で得られたプロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）〜Ｐ（ｍ＋１，４）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ＋１，１）〜Ｚ（ｍ＋１，４）が、既に記憶装置１１に記憶されている対応する区間のプロファイルデータにおける鉛直方向位置と良く一致している場合には行う必要はない。同様に、上述した鉛直面内での回転移動による補正も、プロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）〜Ｐ（ｍ＋１，４）の近似式における傾きと、既に記憶装置１１に記憶されている対応する区間のプロファイルデータについての近似式における傾きとが良く一致している場合には行う必要がない。上記鉛直方向移動による補正や回転移動による補正を行う必要があるか否かの判断は、例えば、差分ｄ及び／又は近似式の傾きの差について、予め許容限となる数値を制御装置１０又は記憶装置１１内に設定しておき、求められた差分ｄ及び近似式の傾きの差をこれら予め記憶された数値と比較することによって、制御装置１０が自動的に判断することができる。
【００４８】
いずれにせよ、制御装置１０は、（ｍ＋１）回目の測定で得られたプロファイルデータＰ（ｍ＋１，１）〜Ｐ（ｍ＋１，７）のうち記憶装置１１に既にプロファイルデータが記憶されている地点の区間外に位置する地点Ｑ（ｍ＋１，５）〜Ｑ（ｍ＋１，７）のプロファイルデータＰ（ｍ＋１，５）〜Ｐ（ｍ＋１，７）を上記のようにして補正し、補正後のプロファイルデータＰ’’（ｍ＋１，５）〜Ｐ’’（ｍ＋１，７）を地点Ｑ（ｍ＋１，５）〜Ｑ（ｍ＋１，７）のプロファイルデータとして記憶装置１１に送信し、記憶装置１１はこれを記憶する。
【００４９】
記憶装置１１には、上記のようにして距離センサ３による測定ごとに、新たな測定区間についてのプロファイルデータが追加されていくことになる。図１０は、記憶装置１１に記憶されるプロファイルデータの状態を模式的にテーブルとして示した図である。すなわち、１回目の測定においては、記憶装置１１にはプロファイルデータが記憶されている地点は存在しないので、地点Ｑ（１，１）〜Ｑ（１，ｎ）の全てが新たな測定区間内の点となり、地点Ｑ（１，１）〜Ｑ（１，ｎ）について求められたプロファイルデータＰ（１，１）〜Ｐ（１，ｎ）の全てがプロファイルデータとして記憶装置１１に記憶される。また、その際には、記憶装置１１に既に記憶されているプロファイルデータは存在しないので、１回目の測定で求められるプロファイルデータＰ（１，１）〜Ｐ（１，ｎ）については上述した補正は行われない。
【００５０】
次に２回目の測定では、地点Ｑ（２，１）〜Ｑ（２，ｒ）が既にプロファイルデータが記憶装置１１に記憶されている区間内の地点、地点Ｑ（２，ｒ＋１）〜Ｑ（２，ｎ）が区間外の地点になるので、新たな測定区間についてのプロファイルデータであるＰ（２，ｒ＋１）〜Ｐ（２，ｎ）だけが、必要に応じて補正された後、記憶装置１１内にあるプロファイルデータの表に追加されることになる。同様に、３回目の測定ではプロファイルデータＰ（３，ｒ＋１）〜Ｐ（３，ｎ）が、また、（ｍ＋１）回目の測定ではプロファイルデータＰ（ｍ＋１，ｒ＋１）〜Ｐ（ｍ＋１，ｎ）が、それぞれ補正された後、記憶装置１１内にあるプロファイルデータの表に追加されることになる。
【００５１】
制御装置１０は、記憶装置１１に記憶されているプロファイルデータを、外部からの指令に基づいて或いは自動的に外部に送信し、又は適宜の出力装置に出力する。
【００５２】
本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法においては、上記のような補正処理に加えて、必要に応じて、得られたデータのフィルタリング処理（スムージング処理）を行うことができる。すなわち、路面１３上には、通常、ひび割れなどの凹部や、石、ゴミなどの凸部が存在するので、これら特異的な地点についての測定値が求められる路面プロファイルに悪影響を及ぼさないように、距離センサ３によって測定される距離Ｌや、距離Ｌから求められる鉛直方向位置Ｚに関し、以下に説明するフィルタリング処理を施すのが好ましい。なお、フィルタリング処理は、プロファイルデータについての上述した鉛直方向移動補正や回転移動補正を行う前に実行するのが望ましい。
【００５３】
図１１はフィルタリング処理の一例を示す図であり、路面１３上の連続する３地点Ｑ（ｍ，ｓ）、Ｑ（ｍ，ｓ＋１）、Ｑ（ｍ，ｓ＋２）（但し、ｓは整数で、１≦ｓ≦ｎ）についての鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ）、Ｚ（ｍ，ｓ＋１）、Ｚ（ｍ，ｓ＋２）を走行方向位置Ｘに対してプロットした図である。制御装置１０は、距離Ｌが測定された路面上の連続する３地点Ｑ（ｍ，ｓ）、Ｑ（ｍ，ｓ＋１）、Ｑ（ｍ，ｓ＋２）について、それらの鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ）、Ｚ（ｍ，ｓ＋１）、Ｚ（ｍ，ｓ＋２）を比較して、例えば、図１１に示すように、地点Ｑ（ｍ，ｓ＋１）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ＋１）と他の２地点の鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ）及びＺ（ｍ，ｓ＋２）との差ｅ１又はｅ２が予め設定された値よりも大きい場合には、地点Ｑ（ｍ，ｓ＋１）は路面１３上のひび割れ、ゴミ、又は小石等の特異点であると判断し、図１１に示すＸ−Ｚ座標系において、地点Ｑ（ｍ，ｓ＋１）が地点Ｑ（ｍ，ｓ）とＱ（ｍ，ｓ＋２）とを結ぶ直線１４上に来るように、地点Ｑ（ｍ，ｓ＋１）について求められた鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ＋１）を修正する。なお、鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ）、Ｚ（ｍ，ｓ＋１）、Ｚ（ｍ，ｓ＋２）ではなく、距離Ｌ（ｍ，ｓ）、Ｌ（ｍ，ｓ＋１）、Ｌ（ｍ，ｓ＋２）に対して同様の処理を施してフィルタリング処理を行うようにしても良い。
【００５４】
図１２はフィルタリング処理の他の一例を示す図であり、図１１におけると同様に路面１３上の連続する３地点Ｑ（ｍ，ｓ）、Ｑ（ｍ，ｓ＋１）、Ｑ（ｍ，ｓ＋２）についての鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ）、Ｚ（ｍ，ｓ＋１）、Ｚ（ｍ，ｓ＋２）を走行方向位置Ｘに対してプロットした図である。制御装置１０は、連続する３地点Ｑ（ｍ，ｓ）、Ｑ（ｍ，ｓ＋１）、Ｑ（ｍ，ｓ＋２）について、それらの鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ）、Ｚ（ｍ，ｓ＋１）、Ｚ（ｍ，ｓ＋２）を比較して、例えば、図１２に示すように、地点Ｑ（ｍ，ｓ＋１）の鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ＋１）と他の２地点の鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ）及びＺ（ｍ，ｓ＋２）との差ｅ１又はｅ２が予め設定された値よりも大きい場合には、地点Ｑ（ｍ，ｓ＋１）は路面１３上のひび割れ、ゴミ、又は小石等の特異点であると判断し、図１２に示すＸ−Ｚ座標系において、地点Ｑ（ｍ，ｓ＋１）が地点Ｑ（ｍ，ｓ）とＱ（ｍ，ｓ＋２）とを結ぶ円弧１５上に来るように、地点Ｑ（ｍ，ｓ＋１）について求められた鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ＋１）を修正する。円弧１５の半径は、例えば、路面１３上を走行する通常の車両のタイヤの半径が選ばれる。なお、鉛直方向位置Ｚ（ｍ，ｓ）、Ｚ（ｍ，ｓ＋１）、Ｚ（ｍ，ｓ＋２）ではなく、距離Ｌ（ｍ，ｓ）、Ｌ（ｍ，ｓ＋１）、Ｌ（ｍ，ｓ＋２）に対して同様の処理を施してフィルタリング処理を行うようにしても良いのは図１１の例におけると同様である。
【００５５】
本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法においては、上記のような補正処理やフィルタリング処理に加えて、必要に応じて、勾配計５からの信号に基づいてプロファイルデータＰについて累積誤差の修正を行うのが望ましい。すなわち、図１３は、記憶装置１１に記憶されている路面プロファイル１６の一例を、横軸を走行方向位置Ｘ、縦軸を鉛直方向位置ＺとするＸ−Ｚ座標系にプロットした図である。図１３において、１７は勾配計５からの信号に基づいて算出された路面１３のうねりを表している。路面１３のうねり１７は、車両２の前輪タイヤ６ａと後輪タイヤ６ｂとの間の距離をＦとすると、ある地点から車両２が距離Ｆだけ走行した各時点における車両２の傾斜角、すなわち、台座４に取り付けられた勾配計５が示す車両２の走行方向に直交する水平軸の回りの傾斜角Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３・・・を順次計測し、上記Ｘ−Ｚ座標系において、Ｘ軸方向に距離Ｆずつ離れた各点を傾斜角Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３・・・の直線で結ぶことによって求めることができる。うねり１７の鉛直方向位置Ｚには基準点がないけれども、例えば、路面プロファイル測定開始時の地点Ｑ（１，１）におけるプロファイルデータＰの鉛直方向位置Ｚ（１，１）を、同じく路面プロファイル測定開始時の地点Ｑ（１，１）におけるうねり１７の鉛直方向位置とすることによって、路面プロファイル１６とうねり１７とを比較することが可能となる。（なお、図１３では、図示の便宜上、地点Ｑ（１，１）における路面プロファイル１６とうねり１７とは上下にずらして描いてある。）
【００５６】
図１３に示すように、路面プロファイル１６とうねり１７とは、本来、ほぼ一致した傾向で変化していくが、時として、路面プロファイル１６とうねり１７との間に差異Ｅが生じた場合、制御装置１０は、これを累積誤差によるものであると判断し、プロファイルデータＰを修正する。すなわち、制御装置１０は、適宜のタイミングで同じ走行方向位置Ｘにおける路面プロファイル１６とうねり１７との鉛直方向位置Ｚの差Ｅを求め、その差Ｅが予め定められた一定値を超えた場合には、これをプロファイルデータＰの累積誤差によるものであると判断し、プロファイルデータＰを修正する。
【００５７】
プロファイルデータＰの修正は、例えば、差Ｅが予め定められた上記一定値を超えた時点からＸ軸方向に遡って差Ｅが最小となる直近の地点のプロファイルデータＰを基準にして、それ以降のプロファイルデータＰを、上記プロファイルデータＰの鉛直面内での回転移動による補正時と同様に、うねり１６と重なるように鉛直面内で回転移動させれば良い。このような修正は、制御装置１０を予めプログラムしておくことによって、制御装置１０が自動的に行うことができる。制御装置１０は、上記のようにして修正された一定区間のプロファイルデータＰを記憶装置１１に送信し、記憶装置１１に記憶されているプロファイルデータを書き換える。以降は、書き換えられたプロファイルデータＰに基づいて、新たな測定区間についてのプロファイルデータＰの補正と追加が継続される。
【００５８】
本発明の路面プロファイル測定方法は、本発明の路面プロファイル測定装置を用いて実行されるものであり、具体的には、制御装置１０による制御の下で、本発明の路面プロファイル測定装置を構成する各部材並びに装置が動作して、上述した各工程を含む本発明の路面プロファイル測定方法が実行されるものである。制御装置１０は、通常、コンピュータで構成され、本発明の路面プロファイル測定装置を構成する各部材並びに装置に上述したような動作を実行させるようにプログラムされており、本発明は、制御装置１０を構成するコンピュータに本発明の路面プロファイル測定方法を実行させる手順を記載したコンピュータプログラムも対象とするものである。また、プログラムに基づいて本発明の路面プロファイル測定方法を実行する制御装置１０は、本発明の路面プロファイル測定方法を構成する各工程を実行する手段を備えているものである。
【００５９】
図１４は、本発明の路面プロファイル測定装置１の他の一例を示す図である。これまでと同じ部材には同じ符号を付してある。図１４において、１８ａ、１８ｂはスライド部材であり、スライド部材１８ａ、１８ｂは、それぞれ独立して車両２の走行方向と直交する方向、すなわち、車両２の車幅方向に移動自在に台座４に取り付けられている。３ａ、３ｂ、３ｃはスライド部材１８ａに取り付けられた距離センサ、３ｄ、３ｅ、３ｆはスライド部材１８ｂに取り付けられた距離センサである。距離センサ３ａ〜３ｆとしては、先の例におけると同様に、各種タイプの非接触式の距離センサが用いられ、例えばレーザスキャナーが好適に用いられる。１９は縁石、２０は中央分離帯である。
【００６０】
図１４に示すとおり、本例の路面プロファイル測定装置１においては、距離センサ３ａ〜３ｆが車両２の幅方向に移動自在に取り付けられているので、最外側に位置する距離センサ３ａを車両２の車幅よりも外側に位置させることにより、縁石１９に沿ったぎりぎりの位置における路面プロファイルを測定することができる。また、反対側の最外側に位置する距離センサ３ｆを車両２の車幅よりも外側に位置させることにより、中央分離帯２０に沿ったぎりぎりの位置における路面プロファイルを測定することも可能である。スライド部材１８ａ、１８ｂの移動は、図示しない入出力装置を介して作業者が制御装置１０に指令を与えることによって行うようにしても良いし、作業者が手動で行うようにしても良い。
【００６１】
また、本例の路面プロファイル測定装置１においては、車両２の車幅方向に沿って複数の距離センサ３ａ〜３ｆが設けられているので、路面１３の横断方向に沿った種々の位置における複数の縦断方向路面プロファイルを同時に測定することができるという利点が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したとおり、本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法、さらにはコンピュータプログラムによれば、車両を走行させることにより、路面のプロファイル、特に縦断方向のプロファイルを精度良く連続的に測定することができる。路面のプロファイルは道路の状態や性能を表す指標として極めて重要であり、本発明は、舗装の評価上並びに道路管理上、極めて有用な産業上の利用可能性を備えるものである。
【符号の説明】
【００６３】
１            路面プロファイル測定装置
２            車両
３            距離センサ
４            台座
５            勾配計
６ａ、６ｂ    タイヤ
７            距離計
８            ＧＰＳ用アンテナ
９            ＧＰＳ装置
１０          制御装置
１１          記憶装置
１２          レーザ光
１３          路面
１６          プロファイル
１７          うねり
１８ａ、１８ｂ    スライド部材
１９          縁石
２０          中央分離帯
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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