(57)【要約】【課題】従来の１つのセンサによる磁気測定では、必要とする測定範囲での磁気測定を効率的に行えない。【解決手段】小型磁気センサを設置するセンサ面に対し、複数の小型磁気センサをマトリックス状に配置する。そして、複数の小型磁気センサより測定信号を得られるように複眼式磁気センサ３を構成する。【選択図】　図１
2004101230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の小型磁気センサと、
小型磁気センサを設置するセンサ面と、を備え、
前記複数の小型磁気センサは前記センサ面にマトリックス状に配置され、前記複数の小型磁気センサより測定値を得られるようにした
ことを特徴とする複眼式磁気センサ。
【請求項２】
小型磁気センサがセンサ面に複数配置された複眼式磁気センサと、
車両の駆動を行う駆動手段と、
前記複眼式磁気センサ、駆動手段の制御を行う制御手段と
を備えたことを特徴とする探査車両。
【請求項３】
前記制御手段は、
定められた位置に移動するように前記駆動手段の制御を行い、
前記定められた位置において、前記複眼式磁気センサのセンサ面に配置された複数の小型磁気センサより測定値が得られるよう前記複眼式磁気センサの制御を行う
ことを特徴とする請求項２記載の探査車両。
【請求項４】
前記探査車両は、全地球測位システム用の測位装置を備え、
前記制御手段は、前記測位装置より得られる位置も利用して、定められた位置へ移動するために前記駆動手段の制御を行う
ことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の探査車両。
【請求項５】
前記探査車両は、無線通信を行うための通信手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記通信手段を介して取得した情報に基づき、定められた位置へ移動するための前記駆動手段の制御、また、前記通信手段を介して前記複眼式磁気センサより得られた測定結果を送信するための制御のうち、少なくともいずれか一方の制御を行う
ことを特徴とする請求項２から請求項４に記載の探査車両
【請求項６】
前記駆動手段として風船タイヤまたはゴムローラ式無端帯を含む
ことを特徴とする請求項２から請求項５に記載の探査車両。
【請求項７】
磁気を利用して地表あるいは地中の探査を行う探査車両と、該探査車両を制御するコントローラとからなる探査システムにおいて、
前記探査車両は、
小型磁気センサがセンサ面に複数配置された複眼式磁気センサと、
車両の駆動を行う駆動手段と、
無線通信を行うための第１の通信手段と、
前記複眼式磁気センサ、駆動手段、第１の通信手段の制御を行う第１の制御手段と、
を備え、
前記コントローラは、
無線通信を行うための第２の通信手段と、
前記第２の通信手段を介して前記探査車両を制御する第２の制御手段と、
を備える
ことを特徴とする探査システム。
【請求項８】
前記コントローラの第２の制御手段は、前記探査車両による探査領域を、前記探査車両における複眼式磁気センサのセンサ面の広さを考慮して、メッシュ状に分割し、該メッシュ状に分割された各領域において磁気による探査を行うように前記探査車両を制御する
ことを特徴とする請求項７記載の探査システム。
【請求項９】
探査システムは、前記探査車両が探査領域を測定するために１次磁場を発生するためのコイル型の送信機をさらに備える
ことを特徴とする請求項７または請求項８のいずれかに記載の探査システム。
【請求項１０】
前記コントローラの第２の制御手段は、前記探査車両により測定された測定結果を解析するデータ解析手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の探査システム。
【請求項１１】
前記データ解析手段は、探査車両で測定された１次磁場、２次磁場のうち、測定された１次磁場の変化を利用した金属地雷の探知解析を行い、測定された２次磁場の変化を利用したプラスチック地雷の探知解析を行う
ことを特長とする請求項１０に記載の探査システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数位置での測定を容易に得られる複眼式磁気センサ、および、それを用いた探査車両、探査システムに関する。また、本発明は、特に地雷の探査に適した複眼式磁気センサ、および、それを用いた探査車両、探査システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまで多くの地域で埋設された地雷の撤去が、世界的な課題となっている。地雷撤去のために、各種の技術が応用され、地雷探知器が開発されている。現在実用化されている地雷探知器としては、渦電流方式の金属探知器、接触式の地雷探知器等がある（例えば、非特許文献１参照）。渦電流方式の金属探知器は、コイルに電流を流して周辺に磁界を作り、その磁界が金属によって乱される現象を電気的に認識して金属物体の有無を判別する。この金属探知器は、地雷内にある発火用信管等の金属部分を探すことで探知を行う。また、接触式の地雷探知器は、プロッダーと呼ばれる３０センチメートル程度の先端が尖った金属棒を地中に入れて、接触物体の感触を判断して地雷を探知する。これら金属探知器および接触式の地雷探知器を用いた地雷探知作業では、作業者がこれら探知器を所持して、地雷埋設地帯を逐次移動しつつ探知する手法がとられている。
【０００３】
【非特許文献１】
“地雷撲滅をめざす技術　人道的地雷探知・除去の現状”、下井信浩著、森北出版、２００２年４月出版
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、金属探知器および接触式の地雷探知器を用いた地雷探知において、作業者は探知器を所持して、地雷埋設地帯で作業を行う。そのため、作業者は、常に地雷の爆発という危険にさらされながら作業を行わなければならない。さらに、作業者は探知器を所持して地雷埋設地帯を逐次移動しつつ探知するため、地雷探知に多くの時間が費やされ、効率的な地雷探知が行えない。
【０００５】
また、最近の対人地雷は、弾体にプラスチック材料が多く使用されているために、対人地雷に含まれる金属量は非常に少ない。そのため上述の渦電流方式の金属探知器では、このようなプラスチック製の地雷の探知が非常に困難である。なお、接触式の地雷探知器では、プラスチック製、金属製に関わらず地雷の探知が可能であるが、前述の通り作業者の感触に頼った探知方式であるため、効率的な探知が行えない。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、地雷探知を効率的に行える地雷探知用のセンサ、このセンサを用いた探査車両、探査システムを提供することを目的とする。また、本発明は、プラスチック地雷の探知も効率的に行える地雷探知用のセンサ、このセンサを用いた探査車両、探査システムを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、センサによる磁気測定を効率的に行える面型の複眼式磁気センサ、あるいは、この複眼式磁気センサを応用した走行車両等の装置、システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の小型磁気センサと、小型磁気センサを設置するセンサ面と、を備え、前記複数の小型磁気センサは前記センサ面にマトリックス状に配置され、前記複数の小型磁気センサより測定値を得られるようにした複眼式磁気センサを提供する。これにより、センサ面に配置された各小型磁気センサから測定値を得ることができ、測定効率を高めることができる。また、センサ面で測定された複数の測定結果を解析する装置と合わせて利用することで、測定結果を即時に視覚化することも可能となる。
【０００９】
さらに、本発明は、小型磁気センサがセンサ面に複数配置された複眼式磁気センサと、車両の駆動を行う駆動手段と、前記複眼式磁気センサ、駆動手段の制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする探査車両を提供する。探査車両は、複眼式磁気センサを備えるので、複眼式磁気センサのセンサ面における面積の範囲で、複数の小型磁気センサからの測定値を得ることができる。よって、探査車両を用いることで、地下あるいは地表面の磁気測定を効率的に行え、結果として、地雷の探査や、地下に埋設された物体、地下の空洞探査等を効率的に行えるようになる。なお、前記制御手段は、前記駆動手段と前記複眼式磁気センサとをそれぞれ別の制御手段で制御してもよい。
【００１０】
また、本願発明は、上記の探査車両において、前記制御手段が、定められた位置に移動するように前記駆動手段の制御を行い、前記定められた位置において、前記複眼式磁気センサのセンサ面に配置された複数の小型磁気センサより測定値が得られるよう前記複眼式磁気センサの制御を行うことを特徴とする。これにより、探査すべき領域を自動的に移動しながら効率的に探査可能となる。また、地雷探査においては、探査車両が自動走行するので、作業者を危険にさらすことなく地雷の探知を行えるようになる。
【００１１】
また、本願発明は、上記の探査車両において、全地球測位システム用の測位装置を備え、前記制御手段が、前記測位装置より得られる位置も利用して、定められた位置へ移動するために前記駆動手段の制御を行う。これにより、探査装置による探査地点へ移動をより精度よく行えるようになる。
【００１２】
また、本願発明は、上記の探査車両において、無線通信を行うための通信手段をさらに備え、制御手段が、前記通信手段を介して取得した情報に基づき、定められた位置へ移動するための前記駆動手段の制御、また、前記通信手段を介して前記複眼式磁気センサより得られた測定結果を送信するための制御のうち、少なくともいずれか一方の制御を行うことを特徴とする。これにより、探査車両の遠隔操作が行えるようになり、より効率的な探査を行えるようになる。
【００１３】
また、本願発明は、上記の探査車両において、前記駆動手段として風船タイヤまたはゴムローラ式無端帯を含むとを特徴とする。これにより、駆動手段の軽量化が図れかつ接地面積を大きくすることができる。よって、探査車両を地雷探査に用いる場合、探査車両の駆動手段における接地圧を低くすることができるので、誤って探査車両が地雷上を走行しても地雷の爆発を防止でき、探査車両の地雷による破損を未然に防止することができる。
【００１４】
さらに、本願発明は、磁気を利用して地表あるいは地中の探査を行う探査車両と、該探査車両を制御するコントローラとからなる探査システムにおいて、前記探査車両が、小型磁気センサがセンサ面に複数配置された複眼式磁気センサと、車両の駆動を行う駆動手段と、無線通信を行うための第１の通信手段と、前記複眼式磁気センサ、駆動手段、第１の通信手段の制御を行う第１の制御手段と、を備え、前記コントローラが、無線通信を行うための第２の通信手段と、前記第２の通信手段を介して前記探査車両を制御する第２の制御手段とを備えた探査システムを提供する。これにより、探査すべき領域を自動的に移動しながら効率的に探査可能なシステムを提供することができる。また、地雷探査においては、探査車両が自動走行するので、作業者を危険にさらすことなく地雷の探査を行えるようになる。
【００１５】
また、本願発明は、上記の探査システムにおいて、前記コントローラの第２の制御手段が、前記探査車両による探査領域を、前記探査車両における複眼式磁気センサのセンサ面の広さを考慮して、メッシュ状に分割し、該メッシュ状に分割された各領域において磁気による探査を行うように前記探査車両を制御することを特徴とする。これにより、探査領域を漏れなく探査することができるようになる。
【００１６】
また、本願発明は、上記の探査システムが、前記探査車両により探査領域を測定するために１次磁場を発生するためのコイル型の送信機をさらに備えることを特徴とする。コイル型の送信機では、探査に用いる１次磁場の周波数を高めることができる。よって、複眼式磁気センサに設置された小型磁気センサの間隔より定まる解像度が高い場合、そのセンサの解像度や、探査深度に応じて必要となる高い周波数の磁界を発生することができるようになる。なお、コイル型の送信機は、広域に１次磁場を発生させるために探査車両とは離れた場所に設置しても良いし、探査車両に備え付けてもよい。
【００１７】
また、本願発明は、上記の探査システムにおいて、前記コントローラの第２の制御手段が、前記探査車両により測定された測定結果を解析するデータ解析手段をさらに備えることを特徴とする。これにより、リアルタイムで、測定結果を解析することができ、探査対象である地雷や空洞等を迅速に探知できるようになる。
【００１８】
また、本願発明は、上記の探査システムにおいて、前記データ解析手段が、探査車両で測定された１次磁場、２次磁場のうち、測定された１次磁場の変化を利用した金属地雷の探知解析を行い、測定された２次磁場の変化を利用したプラスチック地雷の探知解析を行うことを特長とする。ここで、１次磁場の変化を利用した金属地雷の探知解析とは、例えば、パラメータＨｎを利用した解析であり、２次磁場の変化を利用したプラスチック地雷の探知解析とは、例えば、パラメータＲＰＳ，ＰＦＥを利用した解析である。これにより、地雷探査において、従来探知困難であったプラスチック製の地雷も探知可能となる。
【００１９】
なお、以上の発明の概要は、本発明に必要なすべての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた特許となり得る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。ただし、以下の実施の形態は特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必要であるとは限らない。以下、本発明の一実施形態として地雷探知に応用した場合の地雷探知用のセンサ、このセンサを用いた探査車両、探査システムについて図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、地中に埋設あるいは地表に設置された地雷を探知するための探査システムを構成する探査車両、および、探査車両のコントローラの外観例を示した図である。探査システムにおいて、地雷の探知を行う探査領域に電磁場を発生させるための送信機が必要となるが、図１においては図示を省略している。図１において、２は磁気を利用して地表あるいは地中の探査を行う探査車両であり、１は探査車両２を制御するコントローラである。
【００２２】
探査車両２は、小型磁気センサがセンサ面に複数配置された複眼式磁気センサ３と、車両の駆動を行う駆動装置と、複眼式磁気センサ３や駆動装置の制御を行う制御ユニット等により構成される。探査車両２は、さらに、コントローラ１と無線通信をおこなうため、アンテナ２２等を含む通信部も備える。ここで、探査車両２を構成する駆動装置は、エンジンあるいはモータ等の駆動機構や、無端帯（キャタピラ［登録商標］）やタイヤなどの走行部等から構成される。
【００２３】
また、探査車両２は、探査領域の探査において、車両の位置を特定するために、全地球測位システム用の測位装置（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）をさらに備える。
【００２４】
探査車両２の走行部としては、誤って埋設された地雷上を探査車両２が走行しても地雷が爆発しないしないように、走行部の接地圧を低くすることがこの好ましい。そのために、走行部は、地面への設置面積を大きくでき、かつ、重量の軽い風船型のタイヤである風船タイヤ２１とすると良い。また、走行部として風船タイヤ２１を含むタイヤを用いる場合、探査領域の凹凸に対しても安定して走行できるように３点支援の３輪車とすることが好ましい。なお、探査車両２を用いた地雷探査では、複眼式磁気センサ３で地雷の探査を行ない、地雷が探知された時点で地雷の除去を行うことで、より地雷による探査車両２の破損を防ぐことができる。そのため、探査車両２の走行方向は、複眼式磁気センサ３を先頭として走行することが好ましい。さらに、走行部の走行方向に対し直行する方向の幅は、複眼式磁気センサ３の走行方向に対し直行する方向の幅より狭くすることが好ましい。これにより、複眼式磁気センサ３を先頭として走行し、地雷が検知されるとすぐに地雷の除去をする場合、地雷による探査車両２の破損をより防ぐことが可能となる。
【００２５】
さらに、走行中、あるいは、複眼式磁気センサ３による測定において、走行方向に対して先端にある複眼式磁気センサ３が地雷により破損されることを防ぐために、探査車両２は、複眼式磁気センサ３が地表に接触しないように保持する機構あるいは複眼式磁気センサ３を地表に対して上下に移動させる可動機構を備えることが好ましい。なお、探査車両２が可動機構を備える場合において、複眼式磁気センサ３を用いて磁気の測定する場合、複眼式磁気センサ３は、地表に対し可能な限り接地圧を低くし、かつ、地表と複眼式磁気センサ３とが密接するように、可動機構を利用して地表に設置されることが好ましい。
【００２６】
次に、コントローラ１は、探査車両２と無線通信を行うための通信装置１２と、通信装置１２を介して探査車両２を制御する制御装置としてのコンピュータ１１により構成される。また、コントローラ１を構成するコンピュータ１１は、探査車両２で測定された磁気に関するデータを解析して、地雷の埋設位置を求めるデータ解析も行う。
【００２７】
次に、探査車両２の制御ユニットについて説明する。図２は、探査車両２の制御ユニット２３に関するブロック図である。制御ユニット２３は、アンテナ２２を介してコントローラ１と無線通信を行うために通信部２３１、複眼式磁気センサ３の測定制御を行うセンサ制御部２３２、探査車両２における探査位置への移動のために駆動装置２６の制御を行う駆動制御部２３３を含む。さらに、制御ユニット２３は、測位装置２４、測定値等を一時的に記録する記録装置２５、通信部２３１、センサ制御部２３２、駆動制御部２３３を統合的に制御する制御部２３４を含む。
【００２８】
なお、記録装置２５、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＲ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記録媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせによるコンピュータ読み取り、書き込み可能な記録媒体より構成されるもとのする。また、制御ユニット２３は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この制御ユニット２３はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）等により構成され、制御ユニット２３の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００２９】
次に、コントローラ１の構成について説明する。図３は、コントローラ１の構成に関する機能ブロック図である。制御ユニット１６として機能するコンピュータ１１は、出力装置１３、入力装置１４、記録装置１５をさらに備え、通信装置１２が接続される。ここで、出力装置１３とは、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）や液晶パネル、あるいは、印刷機等を示す。入力装置１４は、キーボード、マウスなどのポインティング等を示す。記録装置１５は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＲ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記録媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせによるコンピュータ読み取り、書き込み可能な記録媒体等を示す。
【００３０】
制御ユニット１６は、処理メッシュ決定部１６１、車両制御部１６２、データ解析部１６３を含む。ここで、処理メッシュ決定部１６１は、設定された探査領域域を、探査車両２における複眼式磁気センサ３のセンサ面の広さを考慮して、メッシュ状に分割する処理を行う。車両制御部１６２は、処理メッシュ決定部１６１によって決定されたメッシュに基づき、探査車両２の走行ルートに関する情報を生成すとともに、探査車両２がメッシュ状に分割された各領域において磁気による探査を行うための制御データを生成する。データ解析部１６３は、探査車両２により測定された測定結果を解析することで地雷の埋設位置を特定するための処理を行う。また、制御ユニット１６は、通信装置１２、出力装置１３、入力装置１４、記録装置１５の制御も行うことで、制御ユニット１６に含まれる各処理部１６１，１６２，１６３で必要となるデータや、各処理部で算出されたデータの入出力制御を行う。なお、制御ユニット１６は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）等により構成され、制御ユニット１６の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させる。
【００３１】
次に、複眼式磁気センサ３の構成について説明する。図４には、複眼式磁気センサ３のセンサ面４の外観例を示した図である。このセンサ面４が探査領域の地表に設置され、磁気の測定が行われる。センサ面３には、複数の小型磁気センサがマトリックス状に配置される。センサ面３に設置される小型磁気センサとしては、コルビッツ発振型、ハートレー型、あるいは、マルチバイブレータ型のＭＩ（Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）センサ回路を用いる。また、使用するＭＩセンサ回路は、探査対象となる地雷の応答磁界に応じて、その応答磁界を検出できる精度を有する必要がある。なお、地雷の応答磁界は、１０−５から１０−４ガウス（Ｇ）と想定されるので、ＭＩセンサ回路は、これを検出できる高感度センサとする。
【００３２】
センサ面４に配置される小型磁気センサの大きさとして、およそ１０［ｃｍ］×５［ｃｍ］のサイズのものがある。センサ面３の大きさを１［ｍ］×２［ｍ］とし、縦方向、横方向の測定解像度が同じくなるようにすると、縦方向に１０行（＝１［ｍ］／１０［ｃｍ］）、横方向に２０列（＝２［ｍ］／（５＋５）［ｃｍ］）の小型磁気センサが配置できる。この場合、複眼式磁気センサ３により、１［ｍ］×２［ｍ］の測定範囲内において、小型磁気センサの配置間隔である１０［ｃｍ］の解像度での磁気の測定が可能となる。
【００３３】
なお、センサ面４に設置される小型磁気センサは、マトリックス状に設置することにより、コントローラ１によるデータ解析を容易にすることができるが、これに限定されるものではない。例えば、データ解析において擬似的に磁気測定結果の解像度を高める処理を行うのであれば、センサ面４に小型磁気センサを千鳥状に配置してもよい。また、センサ面３に、他の配置パターンに従い小型磁気センサを配置してもよい。
【００３４】
次に、複眼式磁気センサ３に組み込まれる制御ユニットについて説明する。図５は、複眼式磁気センサに設けられる制御ユニットの機能ブロックの一例を示した図である。図より、制御ユニット３１は、信号処理部３１１、クロック３１２、行対応シフトレジスタ３１３、センサ制御部３１４を含む。
【００３５】
信号処理部３１１は、探査車両２の制御ユニット２３に設けられたセンサ制御部１２２と信号の送信・受信の制御を行う。クロック３１２は、各小型磁気センサを結ぶための回路部である複眼式磁気センサ部３２から各小型磁気センサで測定された測定値を取り込むタイミングを決定するためのクロック信号を生成する。行対応シフトレジスタ３１３は、マトリックス状に設けられた小型磁気センサのうち、各列方向に対応した小型磁気センサ群の各測定値を一時的に保持する記憶装置である。センサ制御部３１４は、各小型磁気センサによる磁気の測定制御を行うと共に、各小型磁気センサで測定された測定値をクロック３１２からのクロック信号を利用して、行対応シフトレジスタ３１３に順次一時的に取り込む制御を行う。さらに、センサ制御部３１４は、行対応シフトレジスタ３１３に取り込んだ測定値を、信号処理部３１１を介して、探査車両２内のセンサ制御部２３２に送信するための制御を行う。
【００３６】
センサ制御部３１４の動作をより詳細に説明すると以下のようになる。始めに、複眼式磁気センサ３での磁気の測定を命じる信号が探査車両２のセンサ制御部２３２より信号処理部３１１を介して得られると、センサ制御部３１４は、各小型磁気センサに対し、磁気の測定を行うための信号を送る。
【００３７】
次に、各小型磁気センサで測定された測定値を取り込むために、センサ制御部３１４は、クロック３１２から供給されるクロック信号を利用して、複眼式磁気センサ部３２の列方向の小型磁気センサ列を順次選択する。それとともに、センサ制御部３１４は、選択された小型磁気センサ列の各測定値をそれらの行に対応するシフトレジスタに取り込む制御を行う。センサ制御部３１４は、この制御を各小型磁気センサ列に対して順次行ない、全ての小型磁気センサから測定値が行対応シフトレジスタに取り込まれるようにする。また、センサ制御部３１４は、全ての小型磁気センサから測定値の取り込みを、行対応シフトレジスタ３１３を用いて短時間で行うと共に、誘導される磁場の周波数に応じて決定される所定の周波数で、所定の期間繰り返し行うように制御する。
【００３８】
また、センサ制御部３１４は、行対応シフトレジスタ３１３に取り込まれた測定値をＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　Ｏｕｔ）により信号処理部３１１を介して、探査車両２内のセンサ制御部２３２にパラレル送信するための制御を行う。なお、探査車両２内のセンサ制御部２３２に送信される測定値は、各小型磁気センサにおいて測定された磁場の強度（振幅）と位相である。
【００３９】
以上のように、センサ制御部３１４は、動作する。複眼式磁気センサ３の制御ユニット３１に行対応シフトレジスタ３１３を設けることで、短時間で各小型磁気センサでの測定値を取り込むことができるようになる。
【００４０】
なお、探査車両２の本体に設けられた制御ユニット２３では、複眼式磁気センサ３で計測された測定値を各小型磁気センサに対応させて、記録装置２５に順次蓄積する。また、制御部２３４は、複眼式磁気センサ３で測定値した測定値の情報処理部（情報処理回路）としても機能する。すわち、制御部２３４は、蓄積された各小型磁気センサの測定値を利用して、小型磁気センサ毎に正規化１次磁場Ｈｎ、相対位相シフトＲＰＳ（Ｒｅｌａｔｉｖｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ）、周波数効果比率ＰＦＥ（Ｐｅｒｃｅｎｔ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｅｆｆｅｃｔ）をパラメータとして算出する。また、制御部２３４は、算出した各パラメータを各小型磁気センサに対応付けて記録装置２５に一時的に記録する。これらパラメータについて簡単に説明する。
【００４１】
正規化１次磁場Ｈｎは、式（１）に示されるように実際に測定された１次磁場Ｈｐを、分極性物質が無く均一であると仮定し送信機と測定地点との位置関係等より計算で求められる論理１次磁場Ｈｎｏｒｍで正規化した値である。
Ｈｎ＝（Ｈｐ／Ｈｎｏｒｍ）×１００　［％］　　　　　　（１）
【００４２】
相対位相シフトＲＰＳは、式（２）に示すように磁場の位相から次式により求められる値である。ここで、θｆは基本周波数における磁場の位相［°］である。θ３ｆは第３高調波における磁場の位相［°］で計算により求められた値である。
ＲＰＳ＝３θｆ−　θ３ｆ　［°］　　　　　　　　　　　（２）
【００４３】
周波数効果比率ＰＦＥは、式（３）より求められる値で、磁場の強度の変化から求められる。ここで、Ｈｐｆは１次磁場の強度変化を示す。Ｈｐ３ｆは第３次高調波の強度変化であり計算により求められた値である。
ＰＦＥ＝（Ｈｐｆ−３Ｈｐ３ｆ）／３Ｈｐ３ｆ　×１００［％］　　（３）
【００４４】
次に、探査システムを用いた地雷の探査手順について説明する。始めに、送信機と探査領域との関係、および、探査車両による探査領域の走行経路の一例について図６を用いて説明する。探査システムにおいて、磁気の測定により地雷を探知する場合、コイルに交流電流を流して１次磁場を地中に送る方法と、２つの電極を地表に設置して地中に電流を流す方法がある。ここで、地雷は地表面付近に設置されることが多いことから、地表付近における磁場を探査対象の大きさに応じた解像度で測定できるようにする必要がある。２つの電極を設置して地中に電流を流す方法では、接地抵抗の関係で周波数がほぼ２０ｋＨｚを超えると電流が流れにくくなり、地表付近あるいは浅層において必要とする解像度での測定が困難となる。そこで、送信機５としてループ型のコイルアンテナ、あるいは、矩形型のコイルアンテナを用いることが好ましい。また、アンテナの大きさとしては、電磁場の及ぶ範囲ができるだけ広範囲となり、かつ、送信機５の一回のセットで広範囲の探査領域の探査が行えるように、できる限り大きな径、例えば１０［ｍ］の径とすることが好ましい。送信機５のアンテナの径を１０［ｍ］程度とした場合、探査領域６と送信機５との位置関係にもよるが、探査領域として１辺が５０［ｍ］〜１００［ｍ］四方の探査領域を設定することができる。
【００４５】
また、送信機５の設置位置は、作業者の安全を確保するために、地雷の無いことが確認された安全領域とすることが好ましい。なお、探査領域としては、地雷の除去のなされていない領域が選択されることから、送信機５は、探査領域６以外の領域に設置されることになる。
【００４６】
続いて、コントローラ１および探査車両２による地雷探知の処理フローについて図７を用いて説明する。図７において、ステップＳ１１〜Ｓ１６は、コントローラ１での処理を示す。また、ステップＳ２１〜Ｓ２８は、探査車両２での処理を示す。
【００４７】
まず、送信機５の設置が行われ、探査車両２の探査開始のためのセットアップが完了すると、コントローラ１において、入力手段１４を介して、測定条件が入力される（ステップＳ１１）。ここで、測定条件としては、探査領域を特定する情報（例えば、緯度・軽度情報）、探査領域に対する送信機５の位置関係、同一測定地点での測定回数、地雷が埋設されていないことが予め確認された安全領域の位置などである。
【００４８】
測定条件が入力されると、コントローラ１内の制御ユニット１６に含まれる処理メッシュ決定部１６１により、探査領域内での探査車両２による各測定地点が演算され、車両制御部１６２により、例えば図６に示すような探査車両２の探査経路６１が決定される（ステップＳ１２）。ここで、処理メッシュ決定部１６１は、予め設定されている複眼式磁気センサ３のセンサ面の有効測定面積に基づき、各測定地点で測定される測定面積が、センサ面の有効測定面積と同じか、それより狭くなるように各測定地点を決定する。また、車両制御部１６２は、処理メッシュ決定部１６１により決定された各測定地点を、探査車両２が効率的に移動するように、探査車両２の走行経路を決定する。
【００４９】
次に、コントローラ１は、地雷探知のために必要となる測定条件データを、通信装置１２を介して、探査車両２に送信する（ステップＳ１３）。ここで、測定条件データとしては、ステップＳ１１で入力された測定条件、ステップＳ１２で算出された各測定地点や探査車両２の走行経路などである。
【００５０】
探査車両２は、通信部２３１を介して、測定条件データ受信すると（ステップＳ２１）、最初の測定地点へ移動するために、制御ユニット２３内の駆動制御部２３３が、走行経路、測定地点情報を利用して、駆動装置２６の制御を行う。なお、測定地点への移動の際に、測位装置２４より得られる緯度・経度情報も利用して、測定地点への移動制御を行う。
【００５１】
測定地点への移動が終了すると、その測定地点での測定を開始するために、センサ制御部２３２は、測定開始命令を複眼式磁気センサ３に送る（ステップＳ２３）。測定開始命令に基づく複眼式磁気センサ３の動作、および、測定値を利用したパラメータＨｎ等の算出は前述の通りである。ステップＳ１１で、同一測定地点での測定回数が複数回に設定されている場合、探査車両２は、ステップＳ２３に示す測定を指定された回数繰り返す（ステップＳ２４）。制御部２３４は、複数回の測定により得られる各パラメータを小型磁気センサ毎に加算平均する。これにより、各パラメータのＳ／Ｎ比の向上が図れる。
【００５２】
同一測定地点で、所定回数の測定が終了すると、制御ユニット２３の制御部２３４は、各小型磁気センサに対応付けて得られた各パラメータＨｎ、ＲＰＳ、ＰＦＥおよび測定地点に関する情報を測定結果として通信部２３１を介してコントローラ１に送信する（ステップＳ２５）。
【００５３】
次に、制御ユニット２３の制御部２３４は、ステップＳ２１で受信した測定条件データを参照することにより、全測定地点での測定が終了したかを判断する（ステップＳ２６）。全ての測定地点での測定が終了している場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、探査車両２は、安全領域への移動を行うための駆動制御を行い（ステップＳ２８）、設定された探査領域での探査を終了する。一方、全ての測定地点での測定が終了していない場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、探査車両２は、次の測定地点へ移動するための駆動制御を行い（ステップＳ２７）、次の測定地点への移動後、ステップＳ２３に示す処理を開始する。
【００５４】
一方、コントローラ１が探査車両２より測定結果を受信すると（ステップＳ１４）、コントローラ１の制御ユニット１６は、測定地点およびその測定地点での各小型磁気センサと対応付けて各パラメータを記録装置１５に記録させる。
【００５５】
次に、制御ユニット１６内のデータ解析部１６３により、測定地点で得られた各パラメータの解析処理が行われる（ステップＳ１５）。解析処理については別途説明する。解析処理の終了後、解析結果は出力装置１４に出力される（Ｓ１６）。データ解析部１６３は、ステップＳ１４で各測定地点での測定結果が得られる毎に測定地点でのパラメータの解析を行い、解析結果を表示等することで、リアルタイムで地雷の探知を行う。なお、リアルタイムで地雷の探知を行なう過程で、地雷が探知された場合、コントローラ１より探査車両２へ次の測定地点への移動の停止信号を送り、次の測定地点への探査車両２の移動を停止させ、地雷の探知された地点での地雷の撤去後に、探査車両２を次の測定地点へ移動させ測定を開始させるようにしてもよい。これにより、探査車両２の地雷により破損防止を高めることができる。
【００５６】
次に、コントローラ１における地雷探知のための解析処理（図６のステップＳ１５）について説明する。図８は、コントローラ１のデータ解析部１６３における解析処理の詳細を示したフローチャートである。
【００５７】
まず、データ解析部１６３は、記録装置１５を記録された測定結果を、測定地点、測定地点における各小型磁気センサ、各小型磁気センサにおける各パラメータを対応付けて読み取る（ステップＳ１４１）。
【００５８】
次に、データ解析部１６３は、現在の測定地点あるいは既に測定された測定地点での各小型磁気センサにおける正規化１次磁場Ｈｎの値の値を比較することにより、現在の測定地点での地表、地中で周辺に比べて異常に電磁応答が強い場所、局部的に電磁誘導率の高い個所の検出を行う（ステップＳ１４２）。また、データ解析部１６３は、電磁応答が強い場所、局部的に電磁誘導率の高い個所が検出されるとその地点の位置を特定するための位置情報の算出、あるいは、その位置がわかるように探査領域を示す地図にプロットする画像処理を行う。なお、正規化１次磁場Ｈｎは、金属があるとその値が大きく変化する。よって、正規化１次磁場Ｈｎを利用したデータ解析により金属製の地雷の探知を行える。
【００５９】
続いて、データ解析部１６３は、現在の測定地点や既に測定された測定地点での各小型磁気センサにおけるパラメータＰＲＳやＰＦＥの値を比較することにより、現在の測定地点において地表、地中で周辺に比べて異常な値を示す個所の検出を行う（ステップＳ１４３、Ｓ１４４）。また、データ解析部１６３は、ステップＳ１４２の処理と同様に、異常な値を示す個所が検出されるとその地点の位置を特定するための位置情報の算出、あるいは、その位置がわかるように探査領域を示す地図にプロットする画像処理を行う。送信機５により１次磁場を発生させると、金属でなくても誘電率の大きい物質が地中あるいは地表にあれば、誘電分解現象で２次的な磁界あるいは電界が発生する。火薬の主成分であるニトログリセリンは、高い誘電率を持つので、たとえプラスチック製の地雷であっても１次磁界により誘電分極を起こす。よって、第３次高調波における磁場の位相（ＲＰＳ）あるいは磁場の変化（ＰＦＥ）を利用することで、プラスチック製の地雷も検出することができる。なお、金属製の地雷についても誘電分極を起こすのでパラメータＲＰＳ、ＰＦＥを利用した場合、金属製の地雷についても検出が可能である。
【００６０】
最後に、データ解析部１６３は、ステップＳ１４２〜Ｓ１４４で解析した結果を記録装置１５に蓄積する。以上のようにして、データ解析部１６３は、測定により得られたパラメータを用いた地雷探知のための解析処理を行う。
以上が、探査システムの動作である。
【００６１】
なお、本実施の形態において、図１における探査車両２の走行方向は、地雷による探査車両２の破損を防止するという観点から複眼式磁気センサ３を先頭として走行することが好ましいと説明した。しかし、これに限定されるものではなく、走行部の接地圧を地雷が爆発しない程度に十分に低くすることができれば、探査車両２は、図１に示す走行方向と逆の方向に走行するようにしてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態において、探査車両２の接地圧を低くするために、探査車両２は、駆動装置の走行部として、風船タイヤ２１を備えるものとして説明した。風船タイヤは、樹木の比較的少ない平坦な場所を探査する際に都合がよい。しかし、接地圧を低くするための走行部は、これに限定されるものではない。例えば、探査車両２の走行部として、探査車両の底部に設けられた２以上のゴムローラにより走行するように、ゴムローラ式無端帯（キャタピラ［登録商標］）を備えてもよい。
【００６３】
また、本実施の形態において複眼式磁気センサ３を構成する小型磁気センサとして、ＭＩセンサを例示したがこれに限定するものではなく、たとえばＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサであってもよい。
【００６４】
また、図５において、各小型磁気センサの測定値は、高速に転送できるように信号処理部３１１を介してパラレル転送されると説明した。しかし、これに限定されるものではなく、遅延無く送信できるようであれば、シリアル転送としてもよい。
【００６５】
また、図６において、探査システムは、送信機５を、探査車両２とは独立に備えて、広域に１次磁場を発生させるために探査車両２とは離れた場所に設置されるとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、送信機５を探査車両２に設置しても良い。この場合、１次磁場の強さは、複眼式磁気センサ３で測定する範囲に及べばよいことから、探査車両２に設置される送信機（ループ型コイル）のサイズを小型化することが可能となる。さらに、複眼式磁気センサ３近傍において、パラメータＨｎを算出する際に必要となる地表あるいは地下に埋設物等がない場合における論理的な１次磁場の強さをほぼ固定値とみなすことが可能となることから、パラメータの算出が容易になる。
【００６６】
また、図７において、探査車両２は、各測定地点での測定が終了すると、測定結果をコントローラ１に送信すると説明した。これは、コントローラ１で地雷探知のためのデータ解析がリアルタイム処理で行えるという点で好ましいが、これに限定されるものではない。たとえば、探査装置２の走行部の接地圧を地雷が爆発しない程度に十分に低ければ、探査領域における各測定地点での測定結果を記録装置２５にそれぞれ蓄積し、探査領域の探査終了後に、コントローラ１に各測定地点での測定結果をアップロードするようにしても良い。
【００６７】
また、図７において、探査車両２は、各測定地点に移動した後、その地点で測定を行うものとして説明をしたがこれに限定されるものではない。例えば、探査車両２走行速度が、複眼式磁気センサ３で必要とする測定時間に対し十分に遅いようであれば、探査車両２は、走行しつつ探査領域の探査を行っても良い。
【００６８】
また、複眼式磁気センサ３の各小型磁気センサで得られた測定値に基づくパラメータの演算は、走行車両２の本体側の制御部２３４で行うとして説明した。これは、複眼式磁気センサ３の制御ユニット３１に比べ、処理能力を高くする必要のある走行車両２の本体側の制御部２３４で行うことにより効率的に演算でき、かつ、各小型磁気センサにこれらパラメータ演算のための情報処理回路をそれぞれ設ける必要が無く、かつ、コントローラ１に送信する測定結果のデータ量を減らすことができるという点で好ましいが、これに限定されるものではない。たとえば、複眼式磁気センサ３の制御ユニット３１の処理能力が十分に高く、各小型磁気センサで測定された測定値の処理に必要なメモリを搭載できれば、制御ユニット３１で各パラメータの演算を行なう、あるいは、各小型磁気センサに情報処理回路を設けて各小型磁気センサでパラメータの演算を行うようにし、演算されたパラメータを走行車両２の本体側に送信してもよい。さらに、コントローラ１と探査車両２との間の無線でのデータ送信能力が十分に高ければ、コントローラ１の制御ユニット１６が各小型磁気センサで測定された測定値に基づき各パラメータの演算を行ってもよい。
【００６９】
また、各小型磁気センサで測定された測定値に基づき３つのパラメータ（Ｈｎ、ＨＰＳ、ＰＦＥ）が演算され、これらのパラメータを用いて地雷の探知解析が行われると説明した。しかし、これに限定されるものではなく、必要に応じて、これら３つのパラメータのうち、１つあるいは２つのパラメータを演算するようにしてもよい。また、探査車両で測定された１次磁場、２次磁場を利用した金属地雷あるいはプラスチック地雷の探知解析が行われればよいことから、これら３つのパラメータ以外のパラメータを用いて地雷の探知解析を行ってもよく、さらには、小型磁気センサで測定された磁気強度等の測定値を直接利用して地雷の探知解析を行ってもよい。
【００７０】
なお、本実施の形態において、探査システムを地雷の探査に利用する例を示したが、他にも、地下の空洞、地雷以外の埋設物等にも利用可能である。この場合、探査車両２は、地雷による破損という点を考慮することなく構成できる。
【００７１】
複眼式磁気センサの地下探査における応用例として、路盤下の空洞等の探査への応用が可能である。例えば、車の幅とほぼ等しい幅の複眼式磁気センサを車体に取り付けて走行することにより、路盤下の空洞等の探査を走行しながら迅速に行えるようになる。
【００７２】
また、本実施の形態において、複眼式磁気センサ３を探査システムに応用する例を示したが、他への応用も可能である。例えば、複眼式磁気センサの解像度を十分に高めることにより脳腫瘍の位置検出等の医療分野への応用が可能である。従来の磁気測定による脳腫瘍位置の特定では、１つのセンサで複数回数の往復制御が必要である。しかし、面型の複眼式磁気センサを用いることで、磁気の測定が効率的にでき、さらにセンサ行列のまま空間フィルタ行列式の論理が適用できるようになる。よって、ノイズ除去等のフィルタリング処理をコンピュータで高速に行えるようになる。
【００７３】
また、複眼式磁気センサの他分野への応用として、人の所持する金属等の探査にも応用可能である。例えば、空港等における防犯のために、ナイフ等の金属武器を探知するために、幅１［ｍ］、高さ２［ｍ］ほどのゲートに複眼式磁気センサを設置することで、センサの側面を人が通過するだけで一度に全身のチェックができるようになる。
【００７４】
なお、上記は、複眼式磁気センサの他分野への応用の一例であって、さらに他の分野にも応用可能である。また、複眼式磁気センサは、応用する分野に応じて、必要となるセンサ面の広さ、センサ面に設置する小型磁気センサの設置間隔（解像度）を決定する。
【００７５】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による複眼式磁気センサ、探査車両、探査システムよれば、下記の効果を得ることができる。
【００７７】
本発明の複眼式磁気センサは、複数の小型磁気センサと、小型磁気センサを設置するセンサ面とを備える。また、複数の小型磁気センサはセンサ面にマトリックス状に配置され、複数の小型磁気センサより測定信号を得られるように構成される。これにより、センサ面に配置された各小型磁気センサから測定結果を得られることができ、測定効率を高められる。また、センサ面で測定された複数の測定結果を解析する装置と合わせて利用することで、測定結果を即時に視覚化することも可能となる。
【００７８】
また、本発明の探査車両は、小型磁気センサがセンサ面に複数配置された複眼式磁気センサと、車両の駆動を行う駆動装置と、複眼式磁気センサ、駆動装置の制御を行う制御ユニット２３とを備える。探査車両は、複眼式磁気センサを備えるので、地下あるいは地表面の磁気測定を効率的に行えるようになる。よって、地雷の探査や、地価に埋設された物体、地下の空洞探査をコイル率的に行えるようになる。また、探査車両の制御ユニットは、駆動装置の制御を行って自走するので、地雷探査に応用した場合、作業者を危険にさらすことなく地雷の探査が可能となる。
【００７９】
また、本願発明の探査システムは、磁気を利用して地表あるいは地中の探査を行う探査車両と、探査車両を制御するコントローラとからなる。探査車両は、小型磁気センサがセンサ面に複数配置された複眼式磁気センサと、車両の駆動を行う駆動装置と、無線通信を行うための通信部、複眼式磁気センサ、駆動装置、通信部の制御を行う制御部とを備える。コントローラは、無線通信を行うための通信装置と、通信装置を介して探査車両を制御する制御ユニットとを備える。これにより、探査すべき領域を自動的に移動しながら効率的に探査可能なシステムを提供することができる。また、地雷探査においては、探査車両が自動走行するので、作業者を危険にさらすことなく地雷の探査を行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複眼式磁気センサを備えた探査車両、および、探査車両のコントローラの外観例を示した図である。
【図２】探査車両の機能ブロックの一例を示した図である。
【図３】コントローラの機能ブロックの一例を示した図である。
【図４】複眼式磁気センサのセンサ面の外観例を示した図である。
【図５】複眼式磁気センサに設けられる制御ユニットの機能ブロックの一例を示した図である。
【図６】送信機と探査領域との関係、および、探査車両による探査領域の走行経路の一例を示した図である。
【図７】コントローラおよび探査車両の動作の一例を示したフローチャートである。
【図８】コントローラにおける解析処理の詳細を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１　コントローラ、　　２　探査車両、　　３　複眼式磁気センサ、　　４　センサ面、　　５　送信機
【図１】
2004101230.tif 000003
【図２】
2004101230.tif 000004
【図３】
2004101230.tif 000005
【図４】
2004101230.tif 000006
【図５】
2004101230.tif 000007
【図６】
2004101230.tif 000008
【図７】
2004101230.tif 000009
【図８】
2004101230.tif 000010