(57)【要約】【課題】地中探査用のセンサとなるアンテナを車両底面の所定範囲に移動可能に配置して、地中探査データとして高精度で正確なデータを、容易・迅速かつ確実に取得する。【解決手段】前輪及び後輪を含む複数の車輪を備えた、路面を走行可能な探査車両１０に搭載され、探査車両１０が走行する路面下の地中三次元情報を生成する地中探査装置２０であって、探査車両１０の底面に配置される面状のアンテナ２１と、探査車両１０の荷台側に備えられた荷台側アンテナ格納部３１と、探査車両１０の底面側に備えられた底面側アンテナ格納部３２とが一体的に組み立てられてなるアンテナ格納ユニット３０とを備え、底面側アンテナ格納部３２に格納されたアンテナ２１が、探査車両１０の底面の、前輪と後輪を含む複数の車輪の車軸間において、探査車両１０の車長方向及び車幅方向の所定範囲に移動可能に配置される。【選択図】図３
2019020161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪及び後輪を含む複数の車輪を備えた、路面を走行可能な探査車両に搭載され、当該探査車両が走行する路面下の地中三次元情報を生成する地中探査装置であって、
前記探査車両の底面に配置される、面状のアンテナを備え、
前記アンテナが、
前記探査車両の底面の、前記前輪と後輪を含む複数の車輪の車軸間において、当該探査車両の車長方向及び車幅方向の所定範囲に移動可能に配置される
ことを特徴とする地中探査装置。
【請求項２】
前記探査車両の底面側に備えられ、前記アンテナを、前記車幅方向にスライドさせて着脱可能に格納する底面側アンテナ格納部を備え、
前記アンテナが、前記底面側アンテナ格納部に格納されることにより、前記所定範囲に移動可能に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の地中探査装置。
【請求項３】
前記底面側アンテナ格納部を、前記探査車両の車高方向に昇降移動させる昇降手段を備え、
前記底面側アンテナ格納部に格納された前記アンテナが、前記探査車両が走行する路面に対して移動可能に配置される
ことを特徴とする請求項２記載の地中探査装置。
【請求項４】
前記探査車両の荷台側に備えられ、前記アンテナを、前記車幅方向にスライドさせて着脱可能に格納する荷台側アンテナ格納部と、
前記荷台側アンテナ格納部と、前記底面側アンテナ格納部と、前記昇降手段とが、一体的に組み立てられてなるアンテナ格納ユニットを備え、
前記アンテナ格納ユニットが、前記探査車両のフレームに着脱可能に取りつけられる
ことを特徴とする請求項３記載の地中探査装置。
【請求項５】
前輪及び後輪を含む複数の車輪を備えた、路面を走行可能な車両からなり、搭載された地中探査装置によって、当該車両が走行する路面下の地中三次元情報を生成する地中探査装置であって、
前記地中探査装置が、請求項１〜４のいずれかに記載された地中探査装置からなる
ことを特徴とする地中探査車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中レーダ探査に代表される、地震波や電気比抵抗，電磁波，超音波等に対する地盤の物理的性質を利用して、地中（地下）の状況を非破壊で間接的に探査・調査する地中探査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、道路やトンネル，橋梁，港湾施設などの社会インフラの老朽化に伴い、それらの施設を補修して寿命を延ばし、安全な社会環境を維持することが求められており、そのために道路等の構造物の調査・診断を行うための地中探査技術が極めて重要となっている。
特に、地震や異常気象，老朽化等による地中や構造物の異常が増加しており、例えばコンクリート内部の劣化状況や道路路面下などの空洞調査を正確・迅速に行うことが急務となっている。
このため、地中探査技術の重要性は益々高まっている。
【０００３】
地中探査は、例えば舗装道路下における空洞探査の場合は、地中に向けて電磁波を投射して地中からの反射波を受信する地中レーダ等のセンサを搭載した探査車両を用意し、探査車両を一般車両と同様に道路を走行させながらセンサで得られた探査データを記録し、記録した探査データを解析することで、地中に存在する空洞や亀裂，埋設管などの存在や位置を特定する一次調査が行われる。
【０００４】
そして、一次調査で得られた探査データの解析の結果、地中に例えば空洞が生じていると思われる箇所があれば、その周辺領域を詳細に調査し、空洞の位置や大きさ，規模等を正確に把握するための二次調査が行われ、陥没の危険性等が判定・評価される。その後、道路管理者等によって、空洞の補修等の必要な措置が取られることになる。
このような地中探査データを取得・生成する技術としては、例えば特許文献１に開示されている「地中探査方法」などに提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３５２２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されているように、従来の地中探査技術では、地中レーダ等の地中探査データを取得するためのセンサが、探査車両の前方や後方に大きく突き出た形態や、レーダ等を搭載した荷台等をけん引する形態（エア型）となっていた。
このような形態では、地中レーダ等のセンサから路面・地表までの距離が大きく、また、探査車両の移動や振動等にセンサが追従することができず、正確なデータを取得するのには一定の限界があった。
【０００７】
また、レーダ等が車両の前方や後方に突出したりけん引される形態では、路側や障害物等と干渉・衝突するおそれがあり、また、むき出しのレーダ等は、路面や路面からの異物などの跳ね返りなどによって破損等する危険性もあった。
さらに、センサを搭載した荷台等をけん引するエア型の場合には、車両自体の車体長とけん引する荷台等の長さがあるため、道路の幅や形状等によっては走行できない場合もあり、例えば都市部などの狭小な道路などでは、地中探査が行えないという問題があった。
このため、探査車両やセンサの構成や配置等に更なる改善が望まれたが、現在までに有効な解決手段等は実現されていない。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の技術が有する課題を解決するために提案されたものであり、車両の大きさや形状等を問わず、地中探査用のセンサを車両と一体的に構成することができ、車両が走行できる限りどのような路面・道路であっても、通常の車両と同様の走行動作や速度によって地中探査データを取得でき、簡易かつ迅速に、低コストで地中探査の作業を実行することができる地中探査装置及び地中探査車両の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の地中探査装置は、前輪及び後輪を含む複数の車輪を備えた、路面を走行可能な探査車両に搭載され、当該探査車両が走行する路面下の地中三次元情報を生成する地中探査装置であって、前記探査車両の底面に配置される、面状のアンテナを備え、前記アンテナが、前記探査車両の底面の、前記前輪と後輪を含む複数の車輪の車軸間において、当該探査車両の車長方向及び車幅方向の所定範囲に移動可能に配置される構成としてある。
【００１０】
また、本発明の地中探査車両は、前輪及び後輪を含む複数の車輪を備えた、路面を走行可能な車両からなり、搭載された地中探査装置によって、当該車両が走行する路面下の地中三次元情報を生成する地中探査装置であって、前記地中探査装置が、本願発明に係る地中探査装置からなる構成としてある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、車両の大きさや形状等を問わず、地中探査用のセンサを車両と一体的に構成することができ、車両が走行できる限りどのような路面・道路であっても、通常の車両と同様の走行動作や速度によって地中探査データを取得することができる。
したがって、本発明によれば、従来の地中探査技術にはない、簡易かつ迅速に、低コストで地中探査の作業を実行・実現することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る地中探査装置の地中探査データを取得・生成する探査車両の動作イメージを模式的に示す説明図であり、（ａ）は探査車両及び探査車両が走行する路面の断面図、（ｂ）は同じく探査車両が走行する路面の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る地中探査装置の探査車両とセンサの位置関係を模式的に示す説明図であり、（ａ）及び（ｂ）は探査車両の底面図、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）に対応するセンサの探査範囲を示す路面の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る地中探査装置を備える探査車両の構成を模式的に示す概略側面図であり、（ａ）は地中探査装置を搭載する前の状態、（ｂ）は地中探査装置のアンテナ格納ユニットを搭載した状態、（ｃ）は地中探査装置のアンテナ格納ユニット及び計測・解析室を搭載した状態を示している。
【図４】本発明の一実施形態に係る地中探査装置を備える探査車両の構成を模式的に示す概略平面図であり、（ａ）は地中探査装置を搭載する前の状態、（ｂ）は地中探査装置を搭載した場合のアンテナの配置位置を、（ｃ）は同じくアンテナの移動可能な所定範囲を示している。
【図５】本発明の一実施形態に係る地中探査装置のアンテナ格納ユニットの内部構成を模式的に示す説明図であり、（ａ）は車両の左（右）側面から視た概略斜視図、（ｂ）は車両の背面（正面）から視た概略斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る地中探査装置のアンテナ格納ユニットの内部構成を模式的に示す説明図であり、（ａ）は車両の左（右）側面から視た概略側面図、（ｂ）は車両の背面（正面）から視た概略背面（正面）図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る地中探査装置のアンテナ格納ユニットの内部構成を模式的に示す説明図であり、（ａ）はアンテナを荷台側アンテナ格納部に格納した状態を車両の上方から視た概略平面図、（ｂ）はアンテナを荷台側アンテナ格納部から取り出した状態を車両の上方から視た概略平面図、（ｃ）はアンテナを底面側アンテナ格納部に格納した状態を車両の底面から視た概略底面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る地中探査装置のアンテナ格納ユニットへのアンテナの格納及び取り出し・移動の動作を模式的に示す説明図であり、（ａ）はアンテナを荷台側アンテナ格納部に格納した状態、（ｂ）はアンテナを荷台側アンテナ格納部から取り出している途中の状態、（ｃ）は荷台側アンテナ格納部から取り出したアンテナを底面側アンテナ格納部に格納するために位置合わせをした状態の、それぞれ車両の背面（正面）から視た概略背面（正面）図である。
【図９】図８から引き続いて、本発明の一実施形態に係る地中探査装置のアンテナ格納ユニットへのアンテナの格納及び取り出し・移動の動作を模式的に示す説明図であり、（ａ）はアンテナを底面側アンテナ格納部に格納している途中の状態、（ｂ）はアンテナを底面側アンテナ格納部に格納した状態、（ｃ）はアンテナを格納した底面側アンテナ格納部を昇降手段により路面方向に降下させた状態の、それぞれ車両の背面（正面）から視た概略背面（正面）図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る探査車両の構成を模式的に示す概略側面図であり、（ａ）は地中探査装置のアンテナを搭載する前の状態、（ｂ）は地中探査装置のアンテナを搭載した状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る地中探査装置及び地中探査装置を備えた探査車両（地中探査車両）の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１に、本発明の一実施形態に係る地中探査装置を搭載した探査車両の構成を示す。
同図に示す本発明の一実施形態に係る地中探査装置は、探査車両１０と、探査車両１０に搭載される地中探査装置（三次元地中レーダ）２０を備える構成となっている。
そして、図１に示すように、探査車両１０が探査対象となる任意の路面を走行しながら、地中探査装置２０の三次元地中レーダによって路面下の地中三次元情報を取得・生成するようになっている。生成された地中三次元情報は、図示しない全方位カメラ等によって取得された路面上の地上三次元映像と同期・合成等することにより、一元化された単一の三次元情報として生成・出力することができる。
以下、探査車両１０及び地中探査装置２０の各構成を具体的に説明する。
【００１４】
［探査車両１０］
探査車両１０は、地中探査の対象・範囲となる道路や地面などの路面を走行可能な車両であり、例えば乗用車やトラック，ライトバン，各種作業車，軽自動車などの自動車で構成される（図１及び図１０参照）。なお、探査対象・目的となる所望の路面を走行可能である限り、探査車両１０の具体的な構成は特に限定されるものではない。
図１（ａ）に示すように、探査車両１０には、車両の荷台部分に地中探査装置２０が搭載され、車両底面に三次元地中レーダのアンテナ２１が配置されるようになっている。
【００１５】
［地中探査装置２０］
探査車両１０に備えられる地中探査装置２０は、探査車両１０が走行する路面下の地中三次元情報を生成するための地中探査手段（センサ）であり、図１（ａ）に示すように、探査車両１０の荷台部分に搭載されるアンテナ格納ユニット３０及び計測・解析室４０（図３（ｃ）参照）を備えており、アンテナ格納ユニット３０に格納されたアンテナ２１が、探査車両１０の底面に着脱可能・移動可能に配置されるようになっている。
本実施形態に係る地中探査装置２０は、地中の物理的境界面で電磁波が反射する現象を利用して地中の空洞や埋設管等の存在を探査・検出する物理探査レーダであり、レーダ本体の制御によってアンテナ２１から電磁波を送受信させながら探査車両１０を所定速度（例えば時速６０ｋｍ）で走行させることで、例えば地下２ｍまでの情報を三次元で簡単にマッピングすることが可能となっている。
【００１６】
具体的には、地中探査装置２０のアンテナ２１は、電磁波を利用した走る地下ＣＴスキャナーとして、ノルウェーの３ｄ−Ｒａｄａｒ社製の最大４１チャンネルの地中レーダアンテナ（マルチチャンネル）を使用し、探査車両１０を走行させながら地中のイメージを３Ｄで可視化することができるようになっている。
ここで、従来技術の手押し型のセンサ等で使用されていた地中レーダは１チャンネル（シングルチャンネル）であった。シングルチャンネルは、電磁波の発信と受信のセンサが一対となっているアンテナ方式である。
【００１７】
これに対して、本実施形態の地中探査装置２０のアンテナ２１で採用されているマルチチャンネルは、アンテナ内に複数の発信部と受信部からなるセンサ（受発信手段）が備えられ、二次元断面を複数取得できることから、地中の状態を三次元の情報として探査・生成することができるものである。
従来はシングルチャンネルのアンテナを複数並べて、例えば約０．５ｍピッチで二次元断面の情報を取得していたのに対して、本実施形態に係るマルチチャンネルのアンテナ２１は、例えば７．５ｃｍピッチで高密度に配置することで、地中の状態を高精細な三次元情報として取得できる。
【００１８】
そして、本実施形態では、上記のような地中探査装置２０のアンテナ２１が、図１（ａ）に示すように、探査車両１０の底面の前輪と後輪の間、あるいは複数の車輪の車軸間に配置されるようになっている。
このように地中探査装置２０のアンテナ２１を探査車両１０の底面に配置することにより、図１（ｂ）に示すように、探査対象となる路面を複数回（例えば同じ道路を２回）、車幅方向にずらして走行させることで、アンテナ２１の電磁波の照射範囲（照射幅）を超える道路であっても、路面の全幅にわたる地中探査データを取得することができる。図１（ｂ）では、探査車両１０を同一路面で２回走行させることにより、７．５ｃｍ間隔の地中探査データを、道路幅２．５ｍの全範囲で取得できる場合を示している。
【００１９】
ここで、車両の底面にアンテナを配置する形態は、「グランド型」と呼ばれ、従来のアンテナが車両の前方や後方に大きく突き出たり、アンテナを搭載した荷台等をけん引する形態の「エア型」と比較して多くの利点を有する。
エア型は、未舗装地帯の地雷撤去での使用を想定しており、アンテナを地表より約２０〜３０ｃｍ浮かせて測定を行うようになっている。このため、車両の前方に大きく突出するように取り付けたり、車両でけん引するなど、車両への装着等は簡単にできるが、アンテナと地表の距離が大きいことから、電磁波が減衰して探査深度が浅くなるという欠点がある。
このように、従来のエア型は、地表から２０〜３０ｃｍ浮かせる必要があるアンテナ特性と、アンテナ自体の高さも約２０ｃｍと厚さがあるため、アンテナを直接車両に配置する車載型（グランド型）としては使用できなかった。
【００２０】
これに対して、グランド型は、レーダのアンテナを路面から近距離での使用を前提とするもので、具体的には地表より約３〜１０ｃｍで測定することができる。
このため、電磁波が減衰しにくく、探査深度はエア型と比較して約１．５〜２倍程度深くなる。
また、グランド型は、可能な限りアンテナを地表に近接させることができ、また、車両に直接配置するために、アンテナ高さも１０ｃｍ程度と薄いため、地中探査における測定の安定性及び安全性に優れる。
【００２１】
本実施形態では、上記のようなメリットの大きいグランド型を採用し、地中探査装置２０のアンテナ２１を探査車両１０の底面に配置している。
具体的には、上述したノルウェーの３ｄ−Ｒａｄａｒ社製のグランド型アンテナを採用し、面状（板状）のアンテナ２１を、探査車両１０の前後輪の車軸間（ホイルベース間）に取り付けることができるようになっている。
３ｄ−Ｒａｄａｒ社のグランド型アンテナは、従来製品のエア型アンテナや他社のグランド型アンテナに比べて、アンテナ高さが半分以上薄く、自動車等の前後輪車軸間の最も安定した位置に設置することが可能となる。
【００２２】
ここで、地中探査装置（三次元地中レーダ）２０のアンテナ２１を探査車両１０のホイルベース間に設置することで、以下のようなメリットがある。
・探査車両１０の車両全長を短くすることにより内輪差を小さくできる。
・探査車両１０の車両全長を短くすることにより小回りがきく。
・けん引型のように後方を気にする必要がない。
・けん引型に比べて後進が容易になる。
・後輪後方設置型よりアンテナが路面に対して一定の高さになり、安定したデータが取得できる。
【００２３】
地中レーダ探査にとって、アンテナの高さが一定であることはデータの精度上きわめて重要であり、地中探査装置２０のアンテナ２１を探査車両１０のホイルベース間に配置できることのメリットは非常に大きなものとなる。
なお、探査車両１０のホイルベース間に配置されるアンテナ２１の位置は、探査車両１０の前輪と後輪の間、あるいは複数の車輪の間において、車長方向の最適な位置に配置される。すなわち、探査車両１０の車長や前後輪の配置，レーダの出力や特性などに応じて、探査車両１０の車長方向（車両進行方向の前後）の適切・最適な位置にアンテナ２１を配置することが好ましい。
そこで、本実施形態では、アンテナ２１は、探査車両１０の車長方向に移動可能・調整可能となるように構成されている。
【００２４】
また、本実施形態では、上記のような地中探査装置２０のアンテナ２１を、探査車両１０のホイルベース間において、車幅方向（車両進行方向の左右）に移動可能・調整可能に構成してある。
具体的には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、地中探査装置２０のアンテナ２１を、探査車両１０の車幅方向の左右にスライド移動できるようになっており、車幅方向の所望の位置で固定可能となっている。これによって、探査対象となる路面の大きさ（道路幅）に応じて、アンテナ２１を移動・調整することができ、様々な大きさ（幅）の路面に対応することができる。
【００２５】
図２に示す例では、探査幅１．８ｍのアンテナ２１を、探査車両１０の左右側面からそれぞれ１５ｃｍ突出させるように移動させることで、道路幅３．５ｍの路面について、ｂ）では、２回の走行により地中探査データを取得することができる場合を示している。
このように、地中探査装置２０のアンテナ２１を探査車両１０のホイルベース間において車幅方向に移動可能とすることで、アンテナ幅（例えば１．８ｍ）のアンテナ１台を探査車両の左右寄りにスライドさせて複数回（例えば２回）走行することで、アンテナ幅を超える範囲（例えば最大３．５ｍ）の幅でデータを取得することができる（図２参照）。
また、図２に示すように、探査車両１０の側面左右への飛び出しは、片側１５ｃｍ程度とすることで、例えば従来のエア型アンテナで使用されている２．５ｍ幅のアンテナに比べて、路側の障害物や第三者等との接触事故の危険性を抑制乃至回避することできる。
【００２６】
なお、以上のようなアンテナ２１の車幅方向への移動可能な範囲は、アンテナ幅や探査車両１０の車幅等に応じて任意に設定することができる。
また、アンテナ２１の移動構造も、スライド構造や、ボルト等による固定位置を複数設ける段階構造など、アンテナ２１を車長方向・車幅方向に移動できる限り、特に限定されるものではない。
また、アンテナ２１は、探査車両１０の底面に露出した剥き出しの状態で配置することもできるが、異物の跳ね返りや衝突、地面や障害物との接触等による破損などに備えて、アンテナ２１の全部又は一部をカバー等で覆うこともできる。例えばアンテナ２１の電磁波の送受信に影響のないプラスチック製のカバーを備えることができる。
【００２７】
以上のように、地中探査装置２０のアンテナ２１は、探査車両１０の底面の車軸間において、車長方向及び車幅方向の所定範囲に移動可能に配置されるようになっている。
そして、地中探査装置２０は、上記のようなアンテナ２１を出し入れ可能に格納・配置することができるアンテナ格納ユニット３０と、アンテナ２１による地中探査データの取得・計測や取得されたデータの解析などを行う計測・解析室４０を備えるようになっている。具体的には、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、地中探査装置２０を構成するアンテナ格納ユニット３０及び計測・解析室４０が、探査車両１０のフレーム１１の所定位置に搭載されて、固定されるようになっている。
なお、計測・解析室４０については、詳細な説明は割愛するが、アンテナ２１の動作の制御やアンテナ２１で取得されるデータの解析や加工・出力などを行うための機器やコンピュータ、周辺装置等が設置される空間を構成している。
【００２８】
［アンテナ格納ユニット３０］
アンテナ格納ユニット３０は、上述したアンテナ２１を探査車両１０の底面において、ホイルベース間の所定範囲において車長方向と車幅方向に移動可能に配置・格納するためのアンテナ保持手段であり、内部にアンテナ２１を格納するための空間を構成した中空矩形状・箱状に構成されている。
そして、このアンテナ格納ユニット３０と、同様に中空矩形状・箱状に構成された計測・解析室４０が、図３及び図４に示すように、探査車両１０のフレーム１１（フレーム１１ａ，１１ｂ及びクランクシャフト１１ｃ）の上方の荷台スペースの所定位置に搭載・固定されるようになっている。
【００２９】
これによって、図４に示すように、アンテナ格納ユニット３０によって格納・保持されるアンテナ２１は、探査車両１０の底面の車軸間において、車長方向及び車幅方向の所定範囲（図４（ｃ）に示すハッチ部分）に移動可能に配置されるようになる。
そして、このようなアンテナ格納ユニット３０は、本実施形態では、図５〜７に示すように、中空の内部空間に、荷台側アンテナ格納部３１・底面側アンテナ格納部３２・昇降手段３３の各部が備えられるようになっている。
【００３０】
図５〜７は、本実施形態に係るアンテナ格納ユニット３０の内部構成を模式的に示す図である。
これらの図に示すように、中空箱状のアンテナ格納ユニット３０は、複数の棒状部材からなるユニット枠３０ｂが矩形・直方体形状に組み立てられ、外面の上面及び前後左右の側面に板状部材が配置されて、内部空間が外部から遮蔽・密閉された部屋状に構成される。
また、アンテナ格納ユニット３０の底面側は開放されており、底面側アンテナ格納部３２に格納されたアンテナ２１が、探査車両１０の底面側において外部に露出して、路面に対向できるようになっている。
【００３１】
また、アンテナ格納ユニット３０の探査車両１０の左右側面側には、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、開閉可能なシャッター３０ａが備えられており、シャッター３０ａを開閉することで、内部空間へのアクセス及び遮蔽ができるようになっており、このシャッター３０ａによって開閉される開口部からアンテナ２２の出し入れが行えるようになっている。
このアンテナ格納ユニット３０の外形寸法は、図３，４に示すように、計測・解析室４０とともに、搭載される探査車両１０の車幅とほぼ一致するように形成され、また、所定の車高となるように形成される。
そして、このようなアンテナ格納ユニット３０の内部空間に、荷台側アンテナ格納部３１・底面側アンテナ格納部３２・昇降手段３３が備えられている。
【００３２】
荷台側アンテナ格納部３１は、探査車両１０のフレーム１１の上方の荷台側に備えられ、アンテナ２１を、探査車両１０の車幅方向にスライドさせて着脱可能に格納する格納手段である。
底面側アンテナ格納部３２は、探査車両１０のフレーム１１の下方の底面側に備えられ、アンテナ２１を、探査車両１０の車幅方向にスライドさせて着脱可能に格納する格納手段である。
昇降手段３３は、底面側アンテナ格納部３２を、探査車両１０の車高方向に昇降移動させるための手段である。
これら荷台側アンテナ格納部３１と底面側アンテナ格納部３２と昇降手段３３とが、アンテナ格納ユニット３０の内部空間に一体的に組み立てられて収納・設置され、探査車両１０に搭載されるようになっている。
【００３３】
［荷台側／底面側アンテナ格納部３１／３２］
荷台側アンテナ格納部３１と底面側アンテナ格納部３２とは、ほぼ同様の構成となっており、図５〜７に示すように、アンテナ２１の外縁（図６に示すフランジ２１ａ参照）が搭載される一対のガイドローラー３１ａ／３２ａを備えている。
荷台側アンテナ格納部３１のガイドローラー３１ａは、図５〜７に示すように、車長方向に所定距離で離間する一対のローラ（ガイドレール）であり、車幅方向に沿ってアンテナ格納ユニット３０の内部空間とほぼ同じ長さに設けられている。
同様に、底面側アンテナ格納部３２のガイドローラー３２ａは、車長方向に所定距離で離間する一対のローラ（ガイドレール）が、車幅方向に沿ってアンテナ格納ユニット３０の内部空間とほぼ同じ長さに設けられている。
【００３４】
各一対のガイドローラー３１ａ，３２ａは、それぞれ、アンテナ２１の車幅方向に沿って延びる外縁（フランジ２１ａ）の底面が搭載可能となっており、これによって、アンテナ２１は、各一対のガイドローラー３１ａ，３２ａの上面に搭載され、車幅方向に沿って探査車両１０の左右の側面方向に移動可能となっている。
そして、荷台側アンテナ格納部３１は、アンテナ格納ユニット３０の内部空間の、探査車両１０のフレーム１１の上方の所定位置に配置されている。
また、底面側アンテナ格納部３２は、アンテナ格納ユニット３０の内部空間の、探査車両１０のフレーム１１の下方の所定位置に配置されている。
【００３５】
このような荷台側／底面側アンテナ格納部３１／３２を備えることで、まず、アンテナ２１が荷台側アンテナ格納部３１に格納されると、アンテナ２１は、アンテナ格納ユニット３０の内部空間内の探査車両１０のフレーム１１の上方の所定位置に格納・保持されるようになる。これによって、アンテナ２１は、アンテナ格納ユニット３０の内部空間によって外部から遮断・遮蔽され、天候などの外部環境から保護されることになる。
また、アンテナ２１が底面側アンテナ格納部３２に格納されると、アンテナ２１は、アンテナ格納ユニット３０の内部空間の開放された底面から露出して、探査車両１０のフレーム１１（フレーム１１ａ，１１ｂ及びクランクシャフト１１ｃ）の下方の底面側の所定位置に格納・保持されるようになる。これによって、アンテナ２１は、アンテナ格納ユニット３０の内部空間から車両底面側に露出して、地中探査装置２０のアンテナ（センサ）として、路面に対して電磁波の照射・送受信が行えるようになる。
【００３６】
また、荷台側／底面側アンテナ格納部３１／３２は、それぞれ、格納したアンテナ２１が、所定位置で固定されるように固定手段を備えることができる。
このような固定手段としては、特に図示はしないが、例えば所定位置に格納されたアンテナ２１を固定するための位置決めピンや固定用のボルトなどで構成することができる。
これによって、荷台側／底面側アンテナ格納部３１／３２に格納されたアンテナ２１は、ガイドローラー３１ａ／３２ａによってスライド移動可能でありつつ、所定位置において移動不能に保持・固定されることになり、探査車両１０の移動・走行などによっても、荷台側／底面側アンテナ格納部３１／３２から位置ズレしたり脱落したりすることがなくなる。
なお、このようなアンテナ２１の固定位置としては、荷台側／底面側アンテナ格納部３１／３２における所定の格納位置や、底面側アンテナ格納部３２において、図２（ａ），（ｂ）に示したような、探査車両１０の車幅方向の左右にスライド移動させた所定の探査位置などがある。
【００３７】
［昇降手段３３］
昇降手段３３は、アンテナ格納ユニット３０の内部空間の、底面側アンテナ格納部３２の上方に配置され、底面側アンテナ格納部３２を、探査車両１０の車高方向に昇降移動させることができるようになっている。
具体的には、昇降手段３３は、図５〜７に示すように、駆動源となるモータ３３aと、モータ３３ａの駆動力により回転する駆動シャフト３３ｂと、駆動シャフト３３ｂに連結した一対のスプロケット３３ｃ，３３ｃ、各スプロケット３３ｃに固定される一対の昇降チェーン３３ｄ，３３ｄ、底面側アンテナ格納部３２に固定されて、車高方向に昇降移動可能な、昇降チェーン３３ｄが連結された移動フレーム３３ｅ、昇降手段３３の動作のＯＮ／ＯＦＦなどの動作・制御を行うコントロールパネル３３ｆなどを備えている。
【００３８】
このような昇降手段３３を備えることにより、モータ３３ａが駆動されると、駆動シャフト３３ｂが回転して一対のスプロケット３３ｃが昇降チェーン３３ｄの巻き上げ／巻き下げを行い、昇降チェーン３３ｄが連結・固定された移動フレーム３３ｅが、車高方向に昇降移動されることになる。
これによって、移動フレーム３３ｅに支持・固定された底面側アンテナ格納部３２が車高方向に昇降移動することになり、底面側アンテナ格納部３２に格納されているアンテナ２１も車高方向に昇降移動して、路面に対向する距離が変更・調整されるようになる。
【００３９】
したがって、例えば舗装されて凹凸などがほとんどない路面の場合には、底面側アンテナ格納部３２を路面付近まで降下させて、アンテナ２１を可能な限り路面に近づけて地中探査を行うことができる。
一方、未舗装の路面や悪路などの場合には、底面側アンテナ格納部３２を上昇させて、アンテナ２１を路面から遠ざけるようにして、アンテナ２１と未舗装路面や異物などとの衝突・干渉等を回避させて、アンテナ２１を保護することができるようになる。
ここで、昇降手段３３の昇降駆動は、図５〜７に示すように、アンテナ格納ユニット３０の内部に備えられるコントロールパネル３３ｆを操作することにより行える他、例えば探査車両１０の運転席や計測・解析室４０などに、昇降手段３３と有線／無線によって接続された操作部・コントロールパネル等を備えることで、運転席や計測・解析室４０の中から底面側アンテナ格納部３２・アンテナ２１を昇降移動させるようにすることもできる。
【００４０】
なお、以上のような本実施形態に係る昇降手段３３の構成は、底面側アンテナ格納部３２を昇降移動させるための手段の一例であり、他の構成や形態を採用することも勿論可能である。
例えば、図５〜７では、モータ３３ａの駆動力を、スプロケット３３ｃ及び昇降チェーン３３ｄによって移動フレーム３３ｅ・底面側アンテナ格納部３２に伝達しているが、これを複数のスプロケット（ギア）によって構成することもできる。
また、図５〜７の例では、駆動源となるモータ３３ａを一つだけ設けて、その駆動力を、駆動シャフト３３ｂを介して車両左右側に伝達しているが、例えば、車両左右の両側にモータを設けて、各モータを同期させて底面側アンテナ格納部３２を昇降移動させることも可能である。
【００４１】
［動作］
次に、以上のような構成からなる本実施形態の地中探査装置２０における動作（アンテナ２１の格納・移動）について、図８及び図９を参照して説明する。
図８，９は、本実施形態に係るアンテナ格納ユニット３０へのアンテナ２１の格納及び取り出し・移動の動作を模式的に示す説明図である。
まず、地中探査を行っていない場合には、アンテナ２１は、図８（ａ）に示すように、荷台側アンテナ格納部３１において格納・保持されている。このとき、アンテナ２１は、上述した図示しない固定手段によって、荷台側アンテナ格納部３１の所定の格納位置においてスライド移動しないように固定されている。また、この格納状態においては、アンテナ格納ユニット３０のシャッター３０ａは閉じられている（図１（ａ），図３（ｂ）参照）。
【００４２】
そして、地中探査を行う場合には、アンテナ２１を探査車両１０の底面の所定位置に移動・配置させることになる。
この場合、まず、アンテナ格納ユニット３０のシャッター３０ａを開き（図３（ｃ）参照）、図８（ａ）に示す状態のアンテナ２１に対して、上述した固定手段による固定を解除する。これにより、アンテナ２１は、車幅方向の左右いずれの方向にもスライド移動が可能な状態となる。
この状態において、図８（ｂ）に示すように、アンテナ２１をいずれかの方向（図８（ｂ）では図面右方向）にスライド移動させ、アンテナ格納ユニット３０の外部に取り出す。
その後、アンテナ２１を車両下方に移動させて、図８（ｃ）に示すように、探査車両１０の底面側に位置する底面側アンテナ格納部３２に格納させるように、アンテナ２１を位置合わせする。
【００４３】
位置合わせしたアンテナ２１は、車幅方向に延びる外縁（フランジ２１ａ）の底面を、底面側アンテナ格納部３２のガイドローラー３２ａの上面に搭載させながら、図９（ａ）に示すように、アンテナ格納ユニット３０の内部にスライド移動させる。
そして、図９（ｂ）に示すように、アンテナ２１が底面側アンテナ格納部３２の所定の格納位置までスライド移動させ、図示しない固定手段によって固定することにより、アンテナ２１の移動・格納が完了する。
したがって、この状態で、アンテナ２１は、探査車両１０の底面の所定位置に配置・固定され、探査車両１０を走行させて所定の地中探査を行うことができる。
【００４４】
また、このようにアンテナ２１を底面側アンテナ格納部３２に格納・保持させて状態において、図９（ｃ）に示すように、昇降手段３３を駆動・動作させることによって、底面側アンテナ格納部３２を車高方向に昇降移動させることができる。
これによって、例えば舗装された路面では、底面側アンテナ格納部３２を路面付近まで降下させて、アンテナ２１を可能な限り路面に近づけて地中探査を行うことができる。
また、未舗装の路面や悪路などの場合には、底面側アンテナ格納部３２を上昇させて、アンテナ２１を路面から遠ざけることにより、アンテナ２１を路面から保護することができる。
【００４５】
アンテナ２１による地中探査が終了した場合には、上述した手順を逆に行うことで、アンテナ２１を底面側アンテナ格納部３２から荷台側アンテナ格納部３１に移動・格納させることができ、これによって、使用しないアンテナ２１はアンテナ格納ユニット３０の内部空間において安全に保管・保護することができる。
なお、以上のような図８〜９に示すアンテナ２１の格納・移動は、例えば一人又は二人の作業者の手作業によって、簡単かつ迅速に行うことができる。
【００４６】
［乗用車・軽自動車］
以上のような図１〜９に示した本実施形態では、探査車両１０として、トラックなどの比較的大型の車両を用いる場合を説明したが、本発明に係る地中探査装置及び地中探査車両は、トラックなどの大型車両のみに限らず、例えば乗用車や軽自動車などの中型・小型の車両に適用することも可能である。
図１０は、本発明を乗用車・軽自動車に適用する場合の実施形態の構成を模式的に示した説明図である。
同図に示すように、本発明に係る地中探査装置を構成するアンテナ２１は、乗用車・軽自動車からなる探査車両１０に配置・搭載することもできる。
すなわち、本発明では、探査車両の底面の、前輪と後輪を含む複数の車輪の車軸間（ホイルベース）において、アンテナを、当該探査車両の車長方向及び車幅方向の所定範囲に移動可能に配置させることができるものであれば、車両の種類や構成・大きさなどは、特に限定されるものではない。
【００４７】
なお、図１０では、詳細な図示は割愛しているが、アンテナ２１を探査車両１０の底面に格納・保持するための構成として、図５〜９で示した底面側アンテナ格納部３２と同様の構成を備えることができる。
また、図１０に示すような乗用車・軽自動車からなる探査車両１０の場合には、図５〜９で示した荷台側アンテナ格納部３１や昇降手段３３を含むアンテナ格納ユニット３０のような構成を備えることはできない。
しかし、その場合でも、アンテナ２１は、探査車両１０の車長方向及び車幅方向の所定範囲（図４（ｃ）参照）に移動可能に配置させることができるものであれば、本発明に係る地中探査装置及び地中探査車両としての基本的な構成は満たしており、それによって奏される本発明の優れた効果についても実現することができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の地中探査装置によれば、地中探査用のアンテナ２１を、探査車両１０の底面のホイルベース間のスペースにおいて、車長方向及び車幅方向の所定範囲に移動可能に配置させることができる。
また、アンテナ２１を保持・格納することができる底面側アンテナ格納部３２や荷台側アンテナ格納部３１を備えることで、アンテナ２１を簡単に所定の使用位置や格納位置に配置させることができる。
また、探査車両１０の底面に配置されたアンテナ２１は、昇降手段３３によって昇降移動させることができ、路面の種類や状態・状況等に応じて、アンテナ２１を昇降移動させて対応することができる。
【００４９】
さらに、荷台側アンテナ格納部３１・底面側アンテナ格納部３２・昇降手段３３を、一体的に組み立てたアンテナ格納ユニット３０を備えることで、どのような車両であっても、車両のフレームにアンテナ格納ユニット３０を搭載・設置するだけで、本実施形態に係る地中探査装置２０・探査車両１０を構成することができ、汎用性・拡張性・柔軟性など富む、優れた地中探査手段を実現することができる。
したがって、本実施形態の地中探査装置２０は、車両の大きさや形状等を問わず、地中探査用のアンテナ２１を探査車両１０と一体的に構成することができ、車両が走行できる限りどのような路面・道路であっても、通常の車両と同様の走行動作や速度によって地中探査データを取得することが可能となり、簡易・迅速に、低コストで地中探査の作業を実施することができるようになる。
【００５０】
なお、本発明の地中探査装置及び地中探査車両について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態では、本発明に係る地中探査装置（センサ）として、電磁波を利用したレーダ（三次元地中レーダ）を例に取って説明したが、地中探査装置は、地中の三次元情報を取得・生成できる限り、電磁波を用いるレーダに限定されるものではない。具体的には、地中探査装置としては、電磁波を用いる場合の他、地震波や電気比抵抗，超音波，レーダなどを用いるセンサ等であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、地震波や電気比抵抗，電磁波，超音波等に対する地盤の物理的性質を利用して、地中（地下）の状況を非破壊で間接的に探査・調査する、地中レーダ探査等の地中探査技術に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  探査車両
１１（１１ａ，１１ｂ）  フレーム
１１ｃ  クランクシャフト
２０  地中探査装置（三次元地中レーダ）
２１  アンテナ
３０  アンテナ格納ユニット
３１  荷台側アンテナ格納部
３２  底面側アンテナ格納部
３３  昇降手段
４０  計測・解析室
【図１】
2019020161.tif 000003
【図２】
2019020161.tif 000004
【図３】
2019020161.tif 000005
【図４】
2019020161.tif 000006
【図５】
2019020161.tif 000007
【図６】
2019020161.tif 000008
【図７】
2019020161.tif 000009
【図８】
2019020161.tif 000010
【図９】
2019020161.tif 000011
【図１０】
2019020161.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月28日(2018.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪及び後輪を含む複数の車輪を備えた、路面を走行可能な探査車両に搭載され、当該探査車両が走行する路面下の地中三次元情報を生成する地中探査装置であって、
前記探査車両の底面に配置される、面状のアンテナと、
前記探査車両の底面側に備えられ、前記アンテナを、前記車幅方向にスライドさせて着脱可能に格納する底面側アンテナ格納部を備え、
前記アンテナが、
前記底面側アンテナ格納部に格納されることにより、前記探査車両の底面の、前記前輪と後輪を含む複数の車輪の車軸間において、当該探査車両の車長方向及び車幅方向の所定範囲に移動可能に配置される
ことを特徴とする地中探査装置。
【請求項２】
前記底面側アンテナ格納部を、前記探査車両の車高方向に昇降移動させる昇降手段を備え、
前記底面側アンテナ格納部に格納された前記アンテナが、前記探査車両が走行する路面に対して移動可能に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の地中探査装置。
【請求項３】
前記探査車両の荷台側に備えられ、前記アンテナを、前記車幅方向にスライドさせて着脱可能に格納する荷台側アンテナ格納部と、
前記荷台側アンテナ格納部と、前記底面側アンテナ格納部と、前記昇降手段とが、一体的に組み立てられてなるアンテナ格納ユニットを備え、
前記アンテナ格納ユニットが、前記探査車両のフレームに着脱可能に取りつけられる
ことを特徴とする請求項２記載の地中探査装置。
【請求項４】
前輪及び後輪を含む複数の車輪を備えた、路面を走行可能な車両からなり、搭載された地中探査装置によって、当該車両が走行する路面下の地中三次元情報を生成する地中探査車両であって、
前記地中探査装置が、請求項１〜３のいずれかに記載された地中探査装置からなる
ことを特徴とする地中探査車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の地中探査装置は、前輪及び後輪を含む複数の車輪を備えた、路面を走行可能な探査車両に搭載され、当該探査車両が走行する路面下の地中三次元情報を生成する地中探査装置であって、前記探査車両の底面に配置される、面状のアンテナと、前記探査車両の底面側に備えられ、前記アンテナを、前記車幅方向にスライドさせて着脱可能に格納する底面側アンテナ格納部を備え、前記アンテナが、前記底面側アンテナ格納部に格納されることにより、前記探査車両の底面の、前記前輪と後輪を含む複数の車輪の車軸間において、当該探査車両の車長方向及び車幅方向の所定範囲に移動可能に配置される構成としてある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明の地中探査車両は、前輪及び後輪を含む複数の車輪を備えた、路面を走行可能な車両からなり、搭載された地中探査装置によって、当該車両が走行する路面下の地中三次元情報を生成する地中探査車両であって、前記地中探査装置が、本願発明に係る地中探査装置からなる構成としてある。