(57)【要約】【課題】車両の運動の影響を排除して、小さな凹凸や、起伏、うねり等があるような一般的に考えられる路面に対して、絶対的路面形状を正確に計測できるようにすることを目的とする。【解決手段】車両１２が計測対象路面を走行することにより、検出部支持体１４がボデーと共に傾いても、水平制御装置が駆動機構を制御し、検出部支持体１４を常に水平に維持する。このため、路面形状計測時に車両１２の運動の影響を排除することができ、小さな凹凸や、起伏、うねり等があるような一般的に考えられる路面に対して、絶対的路面形状を正確に計測することが可能である。【選択図】        図１
2007101383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象路面を走行する車両に搭載され、該車両の走行方向と交差する方向に路面との距離を検出する検出部が複数設けられた検出部支持体と、
該検出部支持体の姿勢角を調節可能に構成された駆動機構と、
前記車両に取り付けられたジャイロセンサからの信号に基づき前記駆動機構に対して前記検出部支持体を一定姿勢に維持するための指令信号を送出する水平制御装置と、
を有することを特徴とする路面形状計測装置。
【請求項２】
前記検出部支持体は、前記車両の進行中における検出部支持体設置部の上下方向の加速度を検出する加速度センサを有することを特徴とする請求項１に記載の路面形状計測装置。
【請求項３】
前記検出部からのデータ及び前記加速度センサからの信号を解析して、前記計測対象路面の絶対的路面形状データを算出する解析装置を有することを特徴とする請求項２に記載の路面形状計測装置。
【請求項４】
前記計測対象路面の第１地点に配置され、直線状の光を発することが可能な発光装置と、
前記第１地点から離間した前記計測対象路面の第２地点に配置され、前記発光装置から発せられた前記光を受光して、水準器に基づく水平方向と該光の進行方向とがなす路面傾斜角度を計測する受光装置と、
前記第１地点から前記第２地点までの離間距離の水平方向成分及び前記路面傾斜角度に基づき、前記第１地点と前記第２地点との高低差を算出する高低差計測装置と、を有し、
前記解析装置は、該高低差も含めた前記第１地点と前記第２地点との間の絶対的路面形状データをも算出することを特徴とする請求項３に記載の路面形状計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路面形状計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測対象路面を走行する車両に搭載される路面形状計測装置としては、路面／車両間測定装置と、車両位置検出装置と、データ処理装置とを設けて、路面形状の絶対座標変換を行い、路面形状データを得る装置（特許文献１参照）や、３軸ジャイロセンサと車両位置認知手段と車両方位センサと、該３種のセンサの情報に基づいて走行路面の路面地形を連続的に解析する情報処理手段とを用いる装置が開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−２９１６４号公報
【特許文献２】特開２００３−３１５０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した従来例に係る路面形状計測装置の車両における取付け位置は、通常車輪及びサスペンションに支えられたボデー側、所謂車両のばね上であるため、車両の運動の影響を受け易く、小さな凹凸や、起伏、うねり等があるような一般的に考えられる路面に対しては、絶対的路面形状を正確に計測することが難しかった。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、車両の運動の影響を排除して、小さな凹凸や、起伏、うねり等があるような一般的に考えられる路面に対して、絶対的路面形状を正確に計測できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、計測対象路面を走行する車両に搭載され、該車両の走行方向と交差する方向に路面との距離を検出する検出部が複数設けられた検出部支持体と、該検出部支持体の姿勢角を調節可能に構成された駆動機構と、前記車両に取り付けられたジャイロセンサからの信号に基づき前記駆動機構に対して前記検出部支持体を一定姿勢に支持するための指令信号を送出する水平制御装置と、を有することを特徴としている。
【０００６】
請求項１に記載の路面形状計測装置では、車両が計測対象路面を走行することにより、検出部支持体がボデーと共に傾いても、水平制御装置により駆動機構を制御して、検出部支持体を常に一定姿勢に支持することができる。このため、路面形状計測時に車両の運動の影響を排除することができ、小さな凹凸や、起伏、うねり等があるような一般的に考えられる路面に対して、絶対的路面形状を正確に計測することが可能である。
【０００７】
請求項２の発明は、前記検出部支持体は、請求項１に記載の路面形状計測装置において、前記車両の進行中における検出部支持体設置部の上下方向の加速度を検出する加速度センサを有することを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の路面形状計測装置では、検出部支持体に、車両の進行中における検出部支持体設置部の上下方向の加速度を検出する加速度センサを設けているので、該加速度センサにより得られる加速度データを二重積分することにより、計測中に加速度センサが通った高さ位置を求めることができる。加速度センサの高さ位置から、該加速度センサと検出部との高低差、及び各検出部により得られたばね上変位成分を含む検出距離を除くことで、絶対的路面形状を得ることが可能である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載の路面形状計測装置において、前記検出部からのデータ及び前記加速度センサからの信号を解析して、前記計測対象路面の絶対的路面形状データを算出する解析装置を有することを特徴としている。
【００１０】
請求項３に記載の路面形状計測装置では、解析装置により、検出部からのデータ及び加速度センサからの信号の解析及び計測対象路面の絶対的路面形状データの算出を行うことができる。このため、絶対的路面形状の計測を簡便かつ効率的に行うことができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３に記載の路面形状計測装置において、前記計測対象路面の第１地点に配置され、直線状の光を発することが可能な発光装置と、前記第１地点から離間した前記計測対象路面の第２地点に配置され、前記発光装置から発せられた前記光を受光して、水準器に基づく水平方向と該光の進行方向とがなす路面傾斜角度を計測する受光装置と、前記第１地点から前記第２地点までの離間距離の水平方向成分及び前記路面傾斜角度に基づき、前記第１地点と前記第２地点との高低差を算出する高低差計測装置と、を有し、前記解析装置は、該高低差も含めた前記第１地点と前記第２地点との間の絶対的路面形状データをも算出することを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載の路面形状計測装置では、まず、計測対象路面の第１地点に配置される発光装置と、計測対象路面の第２地点に配置される受光装置とにより、第１地点から第２地点までの路面傾斜角度が計測される。次に、第１地点から第２地点までの離間距離の水平方向成分及び路面傾斜角度に基づき、高低差計測装置により第１地点と第２地点との高低差が算出される。そして、解析装置が第１地点から第２地点までの路面形状データを算出する際には、該高低差もデータの１種として用いられる。このため、計測対象路面の第１地点から第２地点までの高低差をも考慮した絶対的路面形状を正確に計測することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の路面形状計測装置によれば、路面形状計測時に車両の運動の影響を排除することができ、小さな凹凸や、起伏、うねり等があるような一般的に考えられる路面に対して、絶対的路面形状を正確に計測することができる、という優れた効果が得られる。
【００１４】
請求項２に記載の路面形状計測装置によれば、計測中に加速度センサが通った高さ位置を求めることができ、加速度センサの高さ位置から、該加速度センサと検出部との高低差、及び各検出部により得られたばね上変位成分を含む検出距離を除くことで、絶対的路面形状を得ることができる、という優れた効果が得られる。
【００１５】
請求項３に記載の路面形状計測装置によれば、絶対的路面形状の計測を簡便かつ効率的に行うことができる、という優れた効果が得られる。
【００１６】
請求項４に記載の路面形状計測装置によれば、計測対象路面の第１地点から第２地点までの高低差をも考慮した絶対的路面形状を正確に計測することができる、という優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１，図２において、本実施の形態に係る路面形状計測装置１０は、車両１２に搭載される検出部支持体１４と、駆動機構１６と、水平制御装置１８（図５）と、加速度センサ２０と、解析装置２２とを有している。
【００１８】
図１に示されるように、検出部支持体１４は、計測対象路面３０を走行する車両１２に、該車両１２の走行方向と交差する方向、例えば車幅方向に配設された棒状の部材であって、図２に示されるように、その長手方向の中央部において、駆動機構１６の支持部材２４に支持され、車両１２のロール方向に揺動自在に構成されている。また、図３に示されるように、検出部支持体１４の長手方向に沿って、計測対象路面３０との距離を検出する検出部２６が複数設けられている。検出部２６の番号を添え字ｉで表すと、ｉ＝１〜Ｎ番目までの検出部２６が検出部支持体１４に支持されている。
【００１９】
図４に示されるように、検出部２６は、例えばレーザを用いた非接触式の距離検出センサであって、発光部２６Ａ及び受光部２６Ｂを有している。図３，図４において、各発光部２６Ａは、レーザ発射装置２８からレーザを供給されて、該レーザを計測対象路面３０に対して照射し、受光部２６Ｂは、該計測対象路面３０に反射して戻って来たレーザを受光するようになっている。各検出部２６における計測対象路面３０との距離は、テレメータ３２により算出されるようになっている。なお、検出部２６は、レーザ式のものに限られず、他の光学式の距離センサであってもよい。レーザ発射装置２８及びテレメータ３２の設置位置は、検出部支持体１４内に限られない。
【００２０】
図２において、駆動機構１６は、検出部支持体１４の姿勢角θ，φを調節可能に構成されたものであり、水平制御装置１８からの指令信号により、第１モータ４１及び第２モータ４２を夫々作動させて、支持部材２４のピッチ方向の姿勢角θ、及び検出部支持体１４のロール方向の姿勢角φを夫々調節できるようになっている。
【００２１】
具体的には、支持部材２４は、例えば支点３４及びガイド部３６により、該支点３４を中心としてピッチ方向に揺動可能に支持されており、支点３４と反対側の端部には扇形のセクターギヤ３８が設けられている。第１モータ４１には、歯車４０が取り付けられており、該歯車４０がセクターギヤ３８と噛合している。なお、図２では、セクターギヤ３８のピッチ円直径が小さいように描かれているが、支点３４を中心として支持部材２４を揺動させるためには、セクターギヤ３８のピッチ円直径の中心を支点３４とするか、又は扇形のセクターギヤ３８の代わりにラック（図示せず）を用いることが必要である（以下に記載のセクターギヤについても同様）。支持部材２４の姿勢角θを調整する際における、該支持部材２４の車両前後方向の位置ずれを少なくするためには、支持部材２４の揺動中心は、検出部支持体１４の車両前後方向の中央とすることが望ましい。
【００２２】
また、検出部支持体１４における長手方向の中央部の両側には、例えばベルト４４の両端が夫々連結されており、該ベルト４４は、第２モータ４２に取り付けられたプーリ４６に巻き掛けられている。第２モータ４２を正逆転させることにより、検出部支持体１４をロール方向に揺動させ、姿勢角φを調節できるようになっている。
【００２３】
駆動機構１６は、検出部支持体設置部の一例たるケース５０内に収容され、検出部支持体１４は該ケース５０から車幅方向両側に突出している（図１）。ケース５０における検出部支持体１４の長手方向に中央部付近には、該中央部付近における車両上下方向の加速度を検出する加速度センサ２０が取り付けられている。検出部２６の下方には遮蔽物がないことが必要であり、このためフロアパネル４８には、計測対象路面３０に対して検出部２６からレーザ光線を発射し、その反射光を受けることができるように、貫通孔４８Ａが形成されている。なお、検出部支持体１４を車外に取り付ける場合には、このような貫通孔４８Ａは不要である。また、上記した駆動機構１６の構成は一例に過ぎず、検出部支持体１４の姿勢角θ，φを調節できるものであれば、どのような構成であってもよい。
【００２４】
図５において、水平制御装置１８は、車両１２（図１）に取り付けられたジャイロセンサ５４からの信号、具体的にはジャイロセンサ５４が検出した車両１２の少なくともピッチ方向及びロール方向の角速度に基づき、駆動機構１６に対して検出部支持体１４（図１）を一定姿勢、例えば水平に支持するための指令信号を送出する装置である。なお、車両１２の姿勢角を検出する手段は、ジャイロセンサ５４には限られない。
【００２５】
解析装置２２は、検出部２６からのデータ及び加速度センサ５２からの信号を解析して、計測対象路面３０の絶対的路面形状データを算出する、例えばコンピュータである。また、解析装置２２は、図９に示される計測対象路面３０の高低差ＨＬ~も含めた第１地点３０Ｓと第２地点３０Ｅとの間の絶対的路面形状データをも算出できるようになっている。
【００２６】
水平制御装置１８や、検出部支持体１４に設けられている各検出部２６からのデータを記録する記録装置５６は、解析装置２２と共に、例えば車両１２内に設置された制御ユニット６０内に収容されている（図１）。
【００２７】
図９において、路面形状の計測の際に、第１地点３０Ｓと第２地点３０Ｅとの高低差ＨＬ~を測定する場合には、車両１２を２台使用する場合と１台使用する場合が考えられる。車両１２と車両７２を２台使用する場合には、例えば第１地点３０Ｓ側の車両１２に発光装置６２を設置し、第２地点３０Ｅ側の車両７２に受光装置６４を設置して、路面傾斜角度λを計測し、第１地点３０Ｓから第２地点３０Ｅまでの離間距離の水平方向成分Ｌと路面傾斜角度λに基づき、高低差計測装置（図示せず）が高低差ＨＬ~を算出するようになっている。高低差ＨＬ~は、ＨＬ~＝Ｌ・ｔａｎλにより求めることが可能である。高低差計測装置は、例えば図１に示される解析装置２２内に組み込まれている。車両１２を１台使用して路面形状を計測する場合には、高低差ＨＬ~は測量等の他の手段を用いて測定する。高低差ＨＬ~の値は、解析装置２２による絶対的路面形状データの算出に用いられる。
【００２８】
ここで、図９において、発光装置６２は、計測対象路面３０の第１地点３０Ｓ、具体的には該第１地点３０Ｓに配置される車両１２に設置して用いられ、直線状の光を発することが可能な装置である。発光装置６２は、例えば車両１２の前部に取り付けられ、車両前方の任意の角度方向に、例えばレーザ光線を発することができるように構成されている。
【００２９】
受光装置６４は、第１地点３０Ｓから離間した計測対象路面３０の第２地点３０Ｅ、例えば該第２地点３０Ｅに配置される車両７２に設置して用いられ、発光装置６２から発せられた光を受光して、水準器６８に基づく水平方向と該光の進行方向とがなす路面傾斜角度λを計測できるようになっている。
【００３０】
具体的には、図６に示されるように、発光装置６２では、先端から矢印Ａ方向にレーザ光線を発することが可能な発光部７０が支点７４により上下方向に揺動可能に支持されている。発光部７０の後端には、例えばセクターギヤ７６が取り付けられ、該セクターギヤ７６には、歯車７８が噛合している。歯車７８は、支点８０により回動可能に支持された軸８２に固定され、該軸８２の端部には例えばハンドル８４が取り付けられている。即ち、ハンドル８４を操作することにより、発光部７０からのレーザ光線の発射角度を調節することができるようになっている。
【００３１】
また、図７に示されるように、受光装置６４では、矢印Ａ方向に進んできたレーザ光線を先端から受けることが可能な受光部８６が、基準軸８８に対して上下方向に揺動可能に取り付けられると共に、該基準軸８８に対する受光部８６の相対的な角度を計測可能な角度計９０が設けられている。基準軸８８は、支点９２により支持されており、該支点９２を中心として上下方向に揺動可能に構成されている。基準軸８８の端部には、例えばセクターギヤ９４が取り付けられ、該セクターギヤ９４には歯車９６が噛合している。歯車９６は、支点９８により回動可能に支持された軸１００に固定され、該軸１００の端部には例えばハンドル１０２が取り付けられている。
【００３２】
基準軸８８には、例えば水準器６８が取り付けられており、該水準器６８を用いながら、ハンドル１０２を操作することにより、基準軸８８を水平状態に調節できるようになっている。角度計９０は、基準軸８８に対する受光部８６の相対的な角度を計測できるので、基準軸８８を水平にすることで、受光部８６の絶対的な角度、即ち発光装置６２からのレーザ光線の絶対的な入力角度を計測することが可能である。
【００３３】
なお、本実施形態では、発光装置６２を車両１２に設置し、受光装置６４を車両７２に設置するものとしたが、設置位置はこれに限られるものではなく、発光装置６２を例えば第１地点３０Ｓの地上に固定し、受光装置６４を第２地点３０Ｅの地上に固定するようにしてもよい。
【００３４】
（作用）
次に、本実施形態に係る路面形状計測装置１０の作用、及び該路面形状計測装置１０を使用した路面形状の計測手順について説明する。図８は、横軸に時間ｔを取り、縦軸に車両１２の速度Ｖを取ったタイミングチャート図である。車両１２が走行を始める前には、計測開始時点での車両状態における、各検出部２６と計測対象路面３０との距離（検出距離）ｌｉ~（０）が計測され（図３）、その平均を取ることにより平均検出距離の初期値ｚ0が計算される。ここで、ｉ＝１〜Ｎ番目まで検出部２６が設けられているものとし、各検出部２６での検出距離をｌｉ~（０）とすると、平均検出距離の初期値ｚ0は数式１により算出される。
【００３５】
【数１】
2007101383.tif 000003
【００３６】
図８においては、高低差ＨＬ~の計測区間が計測終了後、即ちｔ＝Ｔ以後となっているが、高低差ＨＬ~の計測区間は、計測開始前、即ちｔ＝０以前であってもよい。ここでは、図９を参照して、計測開始前に高低差ＨＬ~を計測する手順について説明する。図９において、まず発光装置６２を備えた車両１２を計測対象路面３０の第１地点３０Ｓに配置し、受光装置６４を備えた車両７２を第２地点３０Ｅに配置する。次に発光装置６２から受光装置６４に向けて矢印Ａ方向にレーザ光線を発射し、該レーザ光線を受光装置６４で受光することにより、第１地点３０Ｓから第２地点３０Ｅまでの区間における路面傾斜角度λが求められる。
【００３７】
具体的には、図６に示されるように、発光装置６２では、ハンドル８４を回すと、歯車７８が回転し、該歯車７８と噛合しているセクターギヤ７６が回動することで、発光部７０が支点７４を中心として揺動するようになっているので、該ハンドル８４を操作して発光部７０を上下方向に揺動させることで、レーザ光線の発射方向を調節することができる。
【００３８】
また、図７に示されるように、受光装置６４では、ハンドル１０２を回すと、歯車９６が回転し、該歯車９６と噛合しているセクターギヤ９４が回動することで、基準軸８８が支点９２を中心として揺動するようになっているので、水準器６８で水平状態を確認しながらハンドル１０２を操作することで、基準軸８８を水平状態に設定することができる。
【００３９】
そして、発光部７０及び受光部８６の角度を夫々調節しながら、最も強くレーザ光線が入力されるようにする。図１０において、横軸に角度計９０による角度を取り、縦軸に受光したレーザ光線の光の強さを取ると、光の強さが極大になる角度が路面傾斜角度λである。
【００４０】
第１地点３０Ｓと第２地点３０Ｅとの離間距離の水平方向成分Ｌは、例えば測量や、衛星データを受信することにより現在位置を把握できるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等を用いて求めることができる。高低差計測装置は、路面傾斜角度λと、離間距離の水平方向成分Ｌとを用い、ＨＬ~＝Ｌ・ｔａｎλの式により高低差ＨＬ~を算出する。
【００４１】
なお、路面傾斜角度λを正確に求めるためには、図６における発光部７０の揺動中心と、図７における受光部８６の揺動中心とが、図９における車両１２，７２において、互いに等しい高さ位置に設けられることが望ましい。車両前後方向における発光装置６２及び受光装置６４の設置位置により、発光部７０と受光部８６との離間距離の水平方向成分が、第１地点３０Ｓから第２地点３０Ｅまでの離間距離の水平方向成分Ｌと異なる場合には、適宜補正して計算が行われる。もっとも、離間距離の水平方向成分Ｌが十分に大きい場合には、これらの誤差は無視することが可能である。
【００４２】
高低差ＨＬ~を別途測量等により求める場合には、上記手順により高低差ＨＬ~を計測する必要はなく、車両７２や発光装置６２、受光装置６４も不要である。
【００４３】
図１１において、計測対象路面３０に対する路面形状の計測は、車両１２が第１地点３０Ｓから第２地点３０Ｅまでを走行して、図３に示されるように、各検出部２６における検出距離ｌｉ~（ｔ）及び加速度センサ２０からの信号を連続的又は所定の単位時間毎に記録装置５６（図５）に記録して行く。このとき、図１１に示される車両１２のピッチ方向の姿勢角θ（図１１）や、ロール方向の姿勢角φは、計測対象路面３０の状態によって時々刻々と変化するが、本実施形態では、図５に示されるように、ジャイロセンサ５４が検出した姿勢角θ，φに基づいて、水平制御装置１８が駆動機構１６に対して検出部支持体１４を水平に維持するための指令信号を送出し、駆動機構１６が該指令信号に基づいて第１モータ４１及び第２モータ４２を作動させて、検出部支持体１４を水平に制御する（図２）。
【００４４】
このとき、具体的には、第１モータ４１が作動すると、歯車４０が回転し、該歯車４０と噛合しているセクターギヤ３８が回動し、これによって支持部材２４が支点３４を中心としてピッチ方向（姿勢角θの方向）に揺動する。また、第２モータ４２が作動すると、プーリ４６が回転し、該プーリ４６に巻き掛けられているベルト４４が動き、これによって検出部支持体１４がロール方向（姿勢角φの方向）に揺動する。
【００４５】
従来は、検出部が車両に固定されてしまっていたため、計測対象路面３０に対する距離の計測方向が車両の傾斜に伴って時々刻々と変化してしまい、図１２に距離ｌｉ’（ｔ）として示されているように、鉛直方向に計測した場合とは異なるデータしか得ることができなかった。仮にジャイロセンサを用いて姿勢角の補正を行ったとしても、鉛直方向の距離に換算することはできず、誤差が大きくなってしまっていた。
【００４６】
本実施形態では、上記のように、計測中に検出部支持体１４が水平状態に維持されるので、図１２に示されるように、計測対象路面３０の状態によって車両１２の傾きが時々刻々と変化しても、常に鉛直方向で距離ｌｉ~（ｔ）を正確に計測することができる。
【００４７】
上記のようにして、車両１２が第２地点３０Ｅに至るまで計測した後、記録装置５６に蓄積された検出距離ｌｉ~（ｔ）、加速度信号データ、高低差ＨＬ~、計測開始前に求めておいた平均検出距離の初期値ｚ0から、解析装置２２により絶対的路面形状ｈｉ（ｔ）が算出される。ここで、その算出の仕方について説明する。
【００４８】
加速度センサ２０により得られた信号にはＤＣ成分が混入しているので、これを除去する必要がある。加速度センサ２０の取付け部分における真の絶対変位ｚ（ｔ）は、数式２により表される。
【００４９】
【数２】
2007101383.tif 000004
【００５０】
数式２の右辺における第１項は、加速度の計測値を二重積分しており、ＤＣ成分を含んだ状態の変位を示す項であり、第２項は該変位からＤＣ成分を除去して真の絶対変位を得るための補正項である。ここでＤＣは数式３により表される。
【００５１】
【数３】
2007101383.tif 000005
【００５２】
数式３において、ＨＬ~は計測した高低差である。該数式３を数式２に代入することで、加速度センサ２０の取付け部における真の絶対変位ｚ（ｔ）が算出される。
【００５３】
図１３において、第１地点３０Ｓの路面（ｈ＝０）を基準とした、車載された加速度センサ２０の絶対的高さ位置は、真の絶対変位ｚ（ｔ）、平均検出距離の初期値ｚ0、加速度センサ２０と検出部２６との取付け上の高低差Δｌ0（図３参照）を用いると、ｚ（ｔ）＋ｚ0＋Δｌ0で表される。また、図１３において、ｌ0~（ｔ）は、加速度センサ２０の直下にある検出部２６により検出された検出距離である。従って、加速度センサの位置における絶対的路面形状データｈ0（ｔ）は、数式４により求められる。
【００５４】
【数４】
2007101383.tif 000006
【００５５】
同様にして、各検出部２６における絶対的路面形状データｈｉ（ｔ）は、数式５により求められる。
【００５６】
【数５】
2007101383.tif 000007
【００５７】
数式５では、絶対的路面形状データが時間ｔの関数になっているので、図１４に示されるように、これを距離ｘの関数に置き換えると便利である。時間ｔから距離ｘへの変換は、車両１２の走行速度Ｖ（ｔ）（図８参照）を用いて、数式６により行われる。路面傾斜角度λが例えば１０°を超える場合には、ｘ（ｔ）の代わりにｘｓ（ｔ）を用いてもよい。
【００５８】
【数６】
2007101383.tif 000008
【００５９】
なお、図１３において、ｚ（ｔ）をローパスフィルタ（図示せず）に通すことにより、計測対象路面３０の大きな起伏、即ちその上を車両１２が通ったときに所謂ばね上が上下に揺れないような想定路面形状ｈ0￣（ｔ）を得ることができる。このとき用いるローパスフィルタは、ばね上の共振周波数である例えば１乃至２Ｈｚよりもはるかに小さい、例えば０．１Ｈｚ程度のカットオフ周波数を有する線形位相フィルタである。この線形位相フィルタは、時間軸遅れの補正が可能である。
【００６０】
上記のように、本実施形態に係る路面形状計測装置１０では、路面形状計測時に車両１２の運動の影響を排除することができ、小さな凹凸や、起伏、うねり等があるような一般的に考えられる路面に対して、絶対的路面形状を正確に計測することが可能である。
【００６１】
また、検出部支持体１４に、車両１２の進行中における検出部支持体設置部の上下方向の加速度を検出する加速度センサ２０を設けているので、該加速度センサ２０により得られる加速度データを二重積分することにより、計測中に加速度センサ２０が通った高さ位置ｚ（ｔ）＋ｚ0＋Δｌ0を求めることができる。該加速度センサ２０の高さ位置から、該加速度センサ２０と検出部２６との高低差Δｌ0、及び各検出部２６により得られたばね上変位成分を含む検出距離ｌ0~（ｔ）を除くことで、絶対的路面形状を得ることが可能である。
【００６２】
更に、計測対象路面３０の第１地点３０Ｓから第２地点３０Ｅまでの高低差ＨＬ~をも考慮した絶対的路面形状を正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】路面形状計測装置が設置された車両の斜視図である。
【図２】検出部支持体及び駆動機構を模式的に示す斜視図である。
【図３】検出部支持体に設けられた複数の検出部により計測対象路面との距離を検出している状態を示す正面図である。
【図４】検出部、レーザ発射装置及びテレメータにおけるレーザや信号の流れを示すブロック図である。
【図５】ジャイロセンサからの信号により水平制御装置が駆動機構を作動させて検出部支持体を水平状態に維持し、検出部による検出距離を記録装置に記録するという流れを示すブロック図である。
【図６】発光装置を模式的に示す斜視図である。
【図７】受光装置を模式的に示す斜視図である。
【図８】路面形状測定の流れを時系列的に示す線図である。
【図９】発光装置及び受光装置を用いて、計測対象路面の路面傾斜角度を計測し、第１地点と第２地点との高低差を求める状態を示す側面図である。
【図１０】横軸に受光部の角度を取り、縦軸に受光した光の強さを取って、最も強い光を受けた角度を路面傾斜角度とすることを示す線図である。
【図１１】第１地点から第２地点へ向かって車両が走行して行き、路面形状を計測して行く状態を示す側面図である。
【図１２】従来のように検出部が車両に固定されている場合と、本願のように検出部が水平に維持されている場合の、検出距離の違いを示す側面図である。
【図１３】横軸に計測対象路面の水平方向計測位置を取り、縦軸に第１地点からの高さを取り、加速度センサの高さ位置における変位ｚ（ｔ）＋ｚ0＋Δｌ0、検出部の位置での変位ｚ（ｔ）＋ｚ0、及び絶対的路面形状データｈ0（ｔ）の関係を示す線図である。
【図１４】路面傾斜角度λが小さい場合に用いるｘ（ｔ）と、λが大きい場合に用いるｘｓ（ｔ）の関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０    路面形状計測装置
１２    車両
１４    検出部支持体
１６    駆動機構
１８    水平制御装置
２０    加速度センサ
２２    解析装置
２６    検出部
３０    計測対象路面
３０Ｓ  第１地点
３０Ｅ  第２地点
５０    ケース（検出部支持体設置部）
５４    ジャイロセンサ
６２    発光装置
６４    受光装置
６８    水準器
７２    車両
ＨＬ~    高低差
θ      姿勢角
φ      姿勢角
λ      路面傾斜角度
【図１】
2007101383.tif 000009
【図２】
2007101383.tif 000010
【図３】
2007101383.tif 000011
【図４】
2007101383.tif 000012
【図５】
2007101383.tif 000013
【図６】
2007101383.tif 000014
【図７】
2007101383.tif 000015
【図８】
2007101383.tif 000016
【図９】
2007101383.tif 000017
【図１０】
2007101383.tif 000018
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2007101383.tif 000021
【図１４】
2007101383.tif 000022