(57)【要約】【課題】  路面プロファイルを迅速かつ簡便に測定することを可能にする装置及び方法並びにそのコンピュータプログラムを提供することを課題とする。【解決手段】  自転車に取り付けられた速度センサー、加速度センサー、角速度センサーが計測した速度データ、加速度データ、角速度データに基づいて、基準サンプリング周波数でサンプリングしたときの自転車の走行距離データ及び鉛直方向変位データを求め、走行距離データと加速度データに基づく鉛直方向変位データを互いに関連づけるか、或いは、加速度データに基づく鉛直方向変位データ及び角速度データに基づく鉛直方向変位データを組み合わせ、これを走行距離データと関連ずけることによって、路面プロファイルを求める測定装置並びに測定方法及びそのための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。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車に取り付けられたセンサーが計測したデータを受け付けるデータ受付部と、前記データ受付部が受け付けたデータを処理するデータ処理部とを有する自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置であって、
Ａ）前記データ受付部は、前記自転車に取り付けられた速度センサー又は距離センサーが計測した速度に関するデータ又は距離に関するデータを受け付ける速度／距離データ受付部と、前記自転車に取り付けられた加速度センサーが計測した加速度に関するデータを受け付ける加速度データ受付部を備え、
Ａ１）前記速度センサーが計測した速度に関するデータは、サンプリング周波数ｆ１でサンプリングされた速度データｖｆ１（ｍ）（但し、ｍは整数）と、各々の速度データｖｆ１（ｍ）が計測された時刻に関する時刻データｔｖｆ１（ｍ）とを含み、
Ａ２）前記距離センサーが計測した距離に関するデータは、サンプリング周波数ｆ２でサンプリングされた距離データｄｆ２（ｎ）（但し、ｎは整数）と、各々の距離データｄｆ２（ｎ）が計測された時刻に関する時刻データｔｄｆ２（ｎ）とを含み、
Ａ３）前記加速度センサーが計測した加速度に関するデータは、サンプリング周波数ｆ３でサンプリングされた鉛直方向の加速度データαｆ３（ｏ）（但し、ｏは整数）と、各々の加速度データαｆ３（ｏ）が計測された時刻に関する時刻データｔαｆ３（ｏ）とを含み、
Ｂ）前記データ処理部は、速度／距離データ処理部と、加速度データ処理部と、プロファイル算出部と、プロファイル出力部を備え、
Ｂ１）前記速度／距離データ処理部は、受け付けた前記速度に関するデータに含まれる前記速度データｖｆ１（ｍ）及び前記時刻データｔｖｆ１（ｍ）、又は前記距離に関するデータに含まれる前記距離データｄｆ２（ｎ）及び前記時刻データｔｄｆ２（ｎ）に基づいて、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの前記自転車の走行距離を表す走行距離データｄｆＳ（ｐ）（但し、ｐは整数）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とを求める走行距離データ取得手段を備え、
Ｂ２）前記加速度データ処理部は、受け付けた前記加速度に関するデータに含まれる前記加速度データαｆ３（ｏ）及び前記時刻データｔαｆ３（ｏ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの前記自転車の鉛直方向の変位を表す変位データγｆＳ（ｑ）（但し、ｑは整数）と対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）を求める変位データ取得手段を備え、
Ｂ３）前記プロファイル算出部は、前記変位データγｆＳ（ｑ）及び対応する前記時刻データｔγｆＳ（ｑ）と、前記走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び対応する前記時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とに基づいて、前記自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｙ（ｒ）（但し、ｒは整数）と、これに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）とを求める変位／走行距離データ取得手段を備え、
Ｂ４）前記プロファイル出力部は、求められた前記変位データγｙ（ｒ）を対応する前記走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力する路面プロファイル出力手段を備えている、
自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置。
【請求項２】
前記Ｂ１）の前記速度／距離データ処理部が備える前記走行距離データ取得手段が、速度・走行距離変換手段とサンプリング周波数変換手段とを備えており、
Ｂ１ａ）前記速度・走行距離変換手段が、
Ｂ１ａ１）前記速度データｖｆ１（ｍ）及び対応する前記時刻データｔｖｆ１（ｍ）に基づいて、前記サンプリング周波数ｆ１でサンプリングしたときの走行距離を表す走行距離データｄｆ１（ｍ）と、これに対応する時刻データｔｄｆ１（ｍ）とを求める手段であるか、又は、
Ｂ１ａ２）下記Ｂ１ｂ１）のサンプリング周波数変換手段で求められた速度データｖｆＳ（ｐ）及び対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離を表す走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とを求める手段であり、
Ｂ１ｂ）前記サンプリング周波数変換手段が、
Ｂ１ｂ１）前記速度データｖｆ１（ｍ）のサンプリング周波数ｆ１が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記速度データｖｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データに相当する速度データｖｆＳ（ｐ）（但し、ｐは整数）と、これに対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ１が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記速度データｖｆ１（ｍ）及び対応する前記時刻データｔｖｆ１（ｍ）を、それぞれ、前記速度データｖｆＳ（ｐ）及び前記時刻データｔｖｆＳ（ｐ）とする手段であるか、又は、
Ｂ１ｂ２）前記Ｂ１ａ１）の速度・速度走行距離変換手段で求められた前記走行距離データｄｆ１（ｍ）のサンプリング周波数ｆ１が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記走行距離データｄｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｄｆ１（ｍ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データに相当する走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ１が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記走行距離データｄｆ１（ｍ）及び対応する前記時刻データｔｄｆ１（ｍ）を、それぞれ、前記走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び前記時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とする手段であるか、又は、
Ｂ１ｂ３）前記速度／距離データ受付部が受け付けた前記距離データｄｆ２（ｎ）のサンプリング周波数ｆ２が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記距離データｄｆ２（ｎ）及び前記時刻データｔｄｆ２（ｎ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データに相当する走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ２が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記走行距離データｄｆ２（ｎ）及び対応する前記時刻データｔｄｆ２（ｎ）を、それぞれ、前記走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び前記時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とする手段である、
請求項１記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置。
【請求項３】
前記Ｂ２）の前記加速度データ処理部が備える前記変位データ取得手段が、加速度・速度変換手段と、速度・変位変換手段と、サンプリング周波数変換手段とを備えており、
Ｂ２ａ）前記加速度・速度変換手段が、
Ｂ２ａ１）前記加速度データαｆ３（ｏ）を、前記サンプリング周波数ｆ３でサンプリングしたときの速度データβｆ３（ｏ）に変換し、これを対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）と関連づける手段であるか、又は、
Ｂ２ａ２）下記Ｂ２ｃ１）のサンプリング周波数変換手段で求められた加速度データαｆＳ（ｑ）を、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データβｆＳ（ｑ）に変換し、これを対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）と関連づける手段であり、
Ｂ２ｂ）前記速度・変位変換手段が、
Ｂ２ｂ１）前記Ｂ２ａ１）の加速度・速度変換手段で求められた前記速度データβｆ３（ｏ）を、前記サンプリング周波数ｆ３でサンプリングしたときの変位を表す変位データγｆ３（ｏ）に変換し、これを対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）と関連づける手段であるか、又は、
Ｂ２ｂ２）前記Ｂ２ａ２）の加速度・速度変換手段で求められた前記速度データβｆＳ（ｑ）を、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの変位を表す変位データγｆＳ（ｑ）に変換し、これを対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）と関連づける手段であり、
Ｂ２ｃ）前記サンプリング周波数変換手段が、
Ｂ２ｃ１）前記加速度データαｆ３（ｏ）のサンプリング周波数ｆ３が予め定められた前記基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記加速度データαｆ３（ｏ）とそれに対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データに相当する加速度データαｆＳ（ｑ）とこれに対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）を求め、前記サンプリング周波数ｆ３が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記加速度データαｆ３（ｏ）と対応する前記時刻データｔαｆ３（ｏ）を、前記加速度データαｆＳ（ｑ）及び前記時刻データｔαｆＳ（ｑ）とする手段であるか、又は、
Ｂ２ｃ２）前記Ｂ２ａ１）の加速度・速度変換手段で求められた前記速度データβｆ３（ｏ）のサンプリング周波数ｆ３が予め定められた前記基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記速度データβｆ３（ｏ）とそれに対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データに相当する速度データβｆＳ（ｑ）とこれに対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ３が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記速度データβｆ３（ｏ）と対応する前記時刻データｔβｆ３（ｏ）を、前記速度データβｆＳ（ｑ）及び前記時刻データｔβｆＳ（ｑ）とする手段であるか、又は、
Ｂ２ｃ３）前記Ｂ２ｂ１）の速度・変位変換手段で求められた前記変位データγｆ３（ｏ）のサンプリング周波数ｆ３が予め定められた前記基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記変位データγｆ３（ｏ）とそれに対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｆＳ（ｑ）と、これに対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ３が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記変位データγｆ３（ｏ）と対応する前記時刻データｔγｆ３（ｏ）を、前記変位データγｆＳ（ｑ）及び前記時刻データｔγｆＳ（ｑ）とする手段である、
請求項１又は２に記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置。
【請求項４】
前記Ｂ２）の前記加速度データ処理部がさらに以下のいずれかの重力加速度補正手段を備えている請求項３に記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置；
Ｂ２ｄ１）前記加速度データαｆ３（ｏ）の平均値から重力加速度を求め、これを前記加速度データαｆ３（ｏ）から減算し、減算後の加速度データを加速度データαｆ３（ｏ）とする手段、又は、
Ｂ２ｄ２）前記加速度データαｆＳ（ｑ）の平均値から重力加速度を求め、これを前記加速度データαｆＳ（ｑ）から減算し、減算後の加速度データを加速度データαｆＳ（ｑ）とする手段。
【請求項５】
前記Ｂ２）の前記加速度データ処理部がさらに以下のいずれかの基線補正手段を備えている請求項３又は４に記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置；
Ｂ２ｅ１）前記加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）に基づいて基線補正を行い、基線補正後の加速度データを加速度データαｆ３（ｏ）とする手段、又は、
Ｂ２ｅ２）前記加速度データαｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）に基づいて基線補正を行い、基線補正後の加速度データを加速度データαｆＳ（ｑ）とする手段、又は、
Ｂ２ｅ３）前記速度データβｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）に基づいて基線補正を行い、基線補正後の速度データを速度データβｆ３（ｏ）とする手段、又は、
Ｂ２ｅ４）前記速度データβｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）に基づいて基線補正を行い、基線補正後の速度データを速度データβｆＳ（ｑ）とする手段、又は、
Ｂ２ｅ５）前記変位データγｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）に基づいて基線補正を行い、基線補正後の変位データを変位データγｆ３（ｏ）とする手段、又は、
Ｂ２ｅ６）前記速度データγｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）に基づいて基線補正を行い、基線補正後の変位データを変位データγｆＳ（ｑ）とする手段。
【請求項６】
前記Ｂ２）の前記加速度データ処理部がさらに以下のいずれかのノイズ除去手段を備えている請求項３〜５のいずれかに記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置；
Ｂ２ｆ１）前記加速度データαｆ３（ｏ）、又は前記加速度データαｆＳ（ｑ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去する手段、又は、
Ｂ２ｆ２）前記速度データβｆ３（ｏ）、又は前記速度データβｆＳ（ｑ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去する手段、又は、
Ｂ２ｆ３）前記変位データγｆ３（ｏ）、又は前記変位データγｆＳ（ｑ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去する手段。
【請求項７】
前記プロファイル算出部及び前記プロファイル出力部が、それぞれ、さらに以下の手段を備えている請求項１〜６のいずれかに記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置；
Ｂ３ａ）前記加速度センサーの前記自転車上での取付位置と前記自転車の諸元に基づいて、前記変位・走行距離データ取得手段が求めた前記変位データγｙ（ｒ）を、前記自転車の前輪又は後輪位置での変位データγｙＣ（ｒ）に補正するセンサー取付位置補正手段、及び、
Ｂ４ａ）補正後の前記変位データγｙＣ（ｒ）を対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力する手段。
【請求項８】
前記プロファイル算出部及び前記プロファイル出力部が、それぞれ、さらに以下の手段を備えている請求項１〜７のいずれかに記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置；
Ｂ３ｂ）予め求められた、同一自転車道についての前記プロファイル算出部から出力される路面プロファイルと他の路面プロファイル測定装置から出力される路面プロファイルとの差に基づいて、前記変位データγｙ（ｒ）又はγｙＣ（ｒ）を変位データγｙＤ（ｒ）又はγｙＣＤ（ｒ）に補正する整合性調整手段、及び、
Ｂ４ｂ）補正後の前記変位データγｙＤ（ｒ）又はγｙＣＤ（ｒ）を対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力する手段。
【請求項９】
Ａ）前記データ受付部は、さらに、前記自転車に取り付けられた角速度センサーが計測した角速度に関するデータを受け付ける角速度データ受付部を備え、
Ａ４）前記角速度センサーが計測した角速度に関するデータは、サンプリング周波数ｆ４でサンプリングされた前記自転車の車軸回りの角速度データωｆ４（ｈ）（但し、ｈは整数）と、各々の角速度データωｆ４（ｈ）が計測された時刻に関する時刻データｔωｆ４（ｈ）を含み、
Ｂ）前記データ処理部は、さらに、角速度データ処理部を備え、
Ｂ５）前記角速度データ処理部は、角速度データωｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角度を表す角度データθｆＳ（ｉ）（但し、ｉは整数）と対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）を求める角速データ取得手段を備え、
前記Ｂ３）の前記プロファイル算出部は、さらに、
Ｂ３ｃ）前記角度データθｆＳ（ｉ）及び対応する前記時刻データｔθｆＳ（ｉ）と、前記走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び対応する前記時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とに基づいて、前記自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの角度データに相当する角度データθｙ（ｒ）を、前記角度データθｙ（ｒ）の各々に対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて求める手段、
Ｂ３ｄ）求められた前記角度データθｙ（ｒ）と、記加角速度センサーが取り付けられている前記自転車の前後輪間距離ｚとに基づいて、前記自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データδｙ（ｒ）を求め、これを対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づける手段、
Ｂ３ｅ）求められた変位データδｙ（ｒ）から、前記走行距離ｘ／前記前後輪間距離ｚで求められる前記角速度センサーの一次不感周波数ｆＵ以上の高周波成分を除去する手段、
Ｂ３ｆ）前記変位データγｙ（ｒ）、γｙＣ（ｒ）、γｙＤ（ｒ）、又はγｙＣＤ（ｒ）から、前記一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分を除去する手段、及び、
Ｂ３ｇ）前記一次不感周波数ｆＵ以上の周波数成分が除去された前記変位データδｙ（ｒ）と前記一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分が除去された前記変位データγｙ（ｒ）、γｙＣ（ｒ）、γｙＤ（ｒ）、又はγｙＣＤ（ｒ）を加算し、加算した変位データγδｙ（ｒ）を、前記走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づける手段を備え、
前記Ｂ４）の前記プロファイル出力部は、
Ｂ４ｃ）前記変位データγδｙ（ｒ）を前記走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力する手段、
を備えている請求項１〜８のいずれかに記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置。
【請求項１０】
前記Ｂ５）の前記角速度データ処理部が備える前記角度データ取得手段が、角速度・角度変換手段とサンプリング周波数変換手段とを備えており、
Ｂ５ａ）前記角速度・角度変換手段が、
Ｂ５ａ１）前記角速度データωｆ４（ｈ）を、前記サンプリング周波数ｆ４でサンプリングしたときの角度データθｆ４（ｈ）に換算し、これを対応する時刻データｔθｆ４（ｈ）と関連づける手段であるか、又は、
Ｂ５ａ２）下記Ｂ５ｂ１）のサンプリング周波数変換手段で求められた角速度データωｆＳ（ｉ）を、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角度データθｆＳ（ｉ）に換算し、これを対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）と関連づける手段であり、
Ｂ５ｂ）前記サンプリング周波数変換手段が、
Ｂ５ｂ１）前記角速度データωｆ４（ｈ）のサンプリング周波数ｆ４が予め定められた前記基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記角速度データωｆ４（ｈ）と対応する前記時刻データｔωｆ４（ｈ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度データに相当する角速度データωｆＳ（ｉ）とこれに対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ４が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記角速度データωｆ４（ｈ）及び対応する前記時刻データｔωｆ４（ｈ）を、前記角速度データωｆＳ（ｉ）及び前記時刻データｔωｆＳ（ｉ）とする手段であるか、又は、
Ｂ５ｂ２）前記Ｂ５ａ１）の角速度・角度変換手段で求められた前記角度データθｆ４（ｈ）のサンプリング周波数ｆ４が予め定められた前記基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記角度データθｆ４（ｈ）と対応する前記時刻データｔθｆ４（ｈ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角度データに相当する角度データθｆＳ（ｉ）とこれに対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ４が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記角度データθｆ４（ｈ）及び対応する前記時刻データｔθｆ４（ｈ）を、前記角度データθｆＳ（ｉ）及び前記時刻データｔθｆＳ（ｉ）とする手段である、
請求項９に記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置。
【請求項１１】
前記Ｂ５）の前記角速度データ処理部がさらに以下のいずれかの基線補正手段を備えている請求項９又は１０に記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置；
Ｂ５ｃ１）前記角速度データωｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）に基づいて基線補正を行い、補正後の角速度データを角速度データωｆ４（ｈ）とする手段、又は、
Ｂ５ｃ２）前記角速度データωｆＳ（ｉ）と対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）に基づいて基線補正を行い、補正後の角速度データを角速度データωｆＳ（ｉ）とする手段、又は、
Ｂ５ｃ３）前記角度データθｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔθｆ４（ｈ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の加速度データを角度データθｆ４（ｈ）とする手段、又は、
Ｂ５ｃ４）前記角度データθｆＳ（ｉ）と対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の角度データを角度データθｆＳ（ｉ）とする手段。
【請求項１２】
前記Ｂ５）の前記角速度データ処理部がさらに以下のいずれかのノイズ除去手段を備えている請求項９〜１１のいずれかに記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置；
Ｂ５ｄ１）前記角速度データωｆ４（ｈ）、又は前記角速度データωｆＳ（ｉ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去する手段、又は、
Ｂ５ｄ２）前記角度データθｆ４（ｈ）、又は前記角度データθｆＳ（ｉ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去する手段。
【請求項１３】
自転車に取り付けられたセンサーが計測したデータに基づいて、道路の路面プロファイルを求める路面プロファイル測定方法であって、コンピュータが所定のプログラムの下に動作することによって実現される下記ステップＡ〜Ｆを含む自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法；
Ａ：前記自転車に取り付けられた速度センサー又は距離センサーが計測した速度に関するデータ又は距離に関するデータの入力を受け付ける速度／距離データ受付ステップであって、
Ａ１：前記ステップにおいて、前記速度に関するデータは、サンプリング周波数ｆ１でサンプリングされた速度データｖｆ１（ｍ）と、各々の速度データｖｆ１（ｍ）が計測された時刻に関する時刻データｔｖｆ１（ｍ）とを含み、
Ａ２：前記距離に関するデータは、サンプリング周波数ｆ２でサンプリングされた距離データｄｆ２（ｎ）と、各々の距離データｄｆ２（ｎ）が計測された時刻に関する時刻データｔｄｆ２（ｎ）とを含むステップ、
Ｂ：前記自転車に取り付けられた加速度センサーが計測した加速度に関するデータであって、サンプリング周波数ｆ３でサンプリングされた前記自転車の鉛直方向の加速度データαｆ３（ｏ）と、各々の加速度データαｆ３（ｏ）が計測された時刻に関する時刻データｔαｆ３（ｏ）とを含むデータの入力を受け付ける加速度データ受付ステップ、
Ｃ：受け付けた前記速度に関するデータに含まれる前記速度データｖｆ１（ｍ）及び前記時刻データｔｖｆ１（ｍ）、又は受け付けた前記距離に関するデータに含まれる前記距離データｄｆ２（ｎ）及び前記時刻データｔｄｆ２（ｎ）に基づいて、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの前記自転車の走行距離を表す走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とを求める走行距離データ取得ステップ、
Ｄ：受け付けた前記加速度に関するデータに含まれる前記加速度データαｆ３（ｏ）及び前記時刻データｔαｆ３（ｏ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの前記自転車の鉛直方向の変位を表す変位データγｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）を求める変位データ取得ステップ、
Ｅ：前記変位データγｆＳ（ｑ）及び対応する前記時刻データｔγｆＳ（ｑ）と、前記走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び対応する前記時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とに基づいて、前記自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｙ（ｒ）と、これに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）とを求める変位・走行距離データ取得ステップ、
Ｆ：求められた前記変位データγｙ（ｒ）を対応する前記走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力する路面プロファイル出力ステップ。
【請求項１４】
前記走行距離データ取得ステップＣが、速度・走行距離変換ステップとサンプリング周波数変換ステップを備えており、
Ｃａ：前記速度・走行距離変換ステップが、
Ｃａ１：前記速度データｖｆ１（ｍ）及び対応する前記時刻データｔｖｆ１（ｍ）に基づいて、前記サンプリング周波数ｆ１でサンプリングしたときの走行距離を表す走行距離データｄｆ１（ｍ）と、これに対応する時刻データｔｄｆ１（ｍ）とを求めるステップであるか、又は、
Ｃａ２：下記ステップＣｂ１で求められた速度データｖｆＳ（ｐ）及び対応する前記時刻データｔｖｆＳ（ｐ）とに基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離を表す走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とを求めるステップであり、
Ｃｂ：前記サンプリング周波数変換ステップが、
Ｃｂ１：前記速度データｖｆ１（ｍ）のサンプリング周波数ｆ１が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記速度データｖｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データに相当する速度データｖｆＳ（ｐ）とこれに対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ１が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記速度データｖｆ１（ｍ）及び対応する前記時刻データｔｖｆ１（ｍ）を、それぞれ、前記速度データｖｆＳ（ｐ）及び前記時刻データｔｖｆＳ（ｐ）とするステップであるか、又は、
Ｃｂ２：前記ステップＣａ１で求められた前記走行距離データｄｆ１（ｍ）のサンプリング周波数ｆ１が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記走行距離データｄｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｄｆ１（ｍ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データに相当する走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ１が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記走行距離データｄｆ１（ｍ）及び対応する前記時刻データｔｄｆ１（ｍ）を、それぞれ、前記走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び前記時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とするステップであるか、又は、
Ｃｂ３：前記速度／距離データ受付ステップＡで受け付けた前記距離データｄｆ２（ｎ）のサンプリング周波数ｆ２が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記距離データｄｆ２（ｎ）及び前記時刻データｔｄｆ２（ｎ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データに相当する走行距離データｄｆＳ（ｐ）とこれに対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ２が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記走行距離データｄｆ２（ｎ）及び対応する前記時刻データｔｄｆ２（ｎ）を、それぞれ、前記走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び前記時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とするステップである、
請求項１３記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法。
【請求項１５】
前記変位データ取得ステップＤが、加速度・速度変換ステップと、速度・変位変換ステップと、サンプリング周波数変換ステップを備えており、
Ｄａ：前記加速度・速度変換ステップが、
Ｄａ１：前記加速度データαｆ３（ｏ）を前記サンプリング周波数ｆ３でサンプリングしたときの速度データβｆ３（ｏ）に換算し、これを対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）と関連づけるステップであるか、又は、
Ｄａ２：下記ステップＤｃ１で求められた加速度データαｆＳ（ｑ）を前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データβｆＳ（ｑ）に換算し、これを対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）と関連づけるステップであり、
Ｄｂ：前記速度・変位変換ステップが、
Ｄｂ１：前記ステップＤａ１で求められた前記速度データβｆ３（ｏ）を、前記サンプリング周波数ｆ３でサンプリングしたときの変位を表す変位データγｆ３（ｏ）に換算し、これを対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）と関連づけるステップであるか、又は、
Ｄｂ１：前記ステップＤａ２で求められた前記速度データβｆＳ（ｑ）を、前記サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの変位を表す変位データγｆＳ（ｑ）に換算し、これを対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）と関連づけるステップであり、
Ｄｃ：前記サンプリング周波数変換ステップが、
Ｄｃ１：前記加速度データαｆ３（ｏ）のサンプリング周波数ｆ３が予め定められた前記基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）とに基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データに相当する加速度データαｆＳ（ｑ）とこれに対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ３が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記加速度データαｆ３（ｏ）と対応する前記時刻データｔαｆ３（ｏ）を前記加速度データαｆＳ（ｑ）及び前記時刻データｔαｆＳ（ｑ）とするステップであるか、又は、
Ｄｃ２：前記ステップＤａ１で求められた前記速度データβｆ３（ｏ）のサンプリング周波数ｆ３が予め定められた前記基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記速度データβｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）とに基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データに相当する速度データβｆＳ（ｑ）とこれに対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ３が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記速度データβｆ３（ｏ）と対応する前記時刻データｔβｆ３（ｏ）を前記速度データβｆＳ（ｑ）及び前記時刻データｔβｆＳ（ｑ）とするステップであるか、又は、
Ｄｃ３：前記ステップＤｂ１で求められた前記変位データγｆ３（ｏ）のサンプリング周波数ｆ３が予め定められた前記基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記変位データγｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）とに基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｆＳ（ｑ）とこれに対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ３が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記変位データγｆ３（ｏ）と対応する前記時刻データｔγｆ３（ｏ）を前記変位データγｆＳ（ｑ）及び前記時刻データｔγｆＳ（ｑ）とするステップである、
請求項１３又は１４記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法。
【請求項１６】
前記変位データ取得ステップＤがさらに以下のいずれかの重力加速度補正ステップを備えている請求項１５に記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法；
Ｄｄ１：前記加速度データαｆ３（ｏ）の平均値から重力加速度を求め、これを前記加速度データαｆ３（ｏ）から減算し、減算後の加速度データを加速度データαｆ３（ｏ）とするステップ、又は、
Ｄｄ２：前記加速度データαｆＳ（ｑ）の平均値から重力加速度を求め、これを前記加速度データαｆＳ（ｑ）から減算し、減算後の加速度データを加速度データαｆＳ（ｑ）とするステップ。
【請求項１７】
前記変位データ取得ステップＤがさらに以下のいずれかの基線補正ステップを備えている請求項１５又は１６に記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法；
Ｄｅ１：前記加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の加速度データを加速度データαｆ３（ｏ）とするステップ、又は、
Ｄｅ２：前記加速度データαｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の加速度データを加速度データαｆＳ（ｑ）とするステップ、又は、
Ｄｅ３：前記速度データβｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の速度データを速度データβｆ３（ｏ）とするステップ、又は、
Ｄｅ４：前記速度データβｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の速度データを速度データβｆＳ（ｑ）とするステップ、又は、
Ｄｅ５：前記変位データγｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の変位データを変位データγｆ３（ｏ）とするステップ、又は、
Ｄｅ６：前記速度データγｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の変位データを変位データγｆＳ（ｑ）とするステップ。
【請求項１８】
前記変位データ取得ステップＤがさらに以下のいずれかのノイズ除去ステップを備えている請求項１５〜１７のいずれかに記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法；
Ｄｆ１：前記加速度データαｆ３（ｏ）、又は前記加速度データαｆＳ（ｑ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去するステップ、又は、
Ｄｆ２：前記速度データβｆ３（ｏ）、又は前記速度データβｆＳ（ｑ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去するステップ、又は、
Ｄｆ３：前記変位データγｆ３（ｏ）、又は前記変位データγｆＳ（ｑ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去するステップ。
【請求項１９】
前記変位・走行距離データ取得ステップＥ及び路面プロファイル出力ステップＦが、それぞれさらに以下のステップＥａ及びＦａを備えている請求項１３〜１８のいずれかに記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法；
Ｅａ：前記加速度センサーの前記自転車上での取付位置に関する情報及び前記自転車の諸元に関する情報に基づいて、前記変位・走行距離データ取得ステップＥにおいて求められた前記変位データγｙ（ｒ）を、前記自転車の前輪又は後輪位置での変位データγｙＣ（ｒ）に補正するセンサー取付位置補正ステップ、
Ｆａ：前記変位データγｙ（ｒ）の代わりに、補正後の変位データγｙＣ（ｒ）を対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力するステップ。
【請求項２０】
前記変位・走行距離データ取得ステップＥ及び路面プロファイル出力ステップＦが、それぞれさらに以下のステップＥｂ及びＦｂを備えている請求項１３〜１９のいずれかに記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法；
Ｅｂ：同一自転車道についての前記変位データγｙ（ｒ）又はγｙＣ（ｒ）に基づいて出力される路面プロファイルと他の路面プロファイル測定装置から出力される路面プロファイルとの予め求められた差に基づいて、前記変位データγｙ（ｒ）又はγｙＣ（ｒ）を変位データγｙＤ（ｒ）又はγｙＣＤ（ｒ）に補正する整合性調整ステップ、
Ｆｂ：前記変位データγｙ（ｒ）又はγｙＣ（ｒ）の代わりに、補正後の変位データγｙＤ（ｒ）又はγｙＣＤ（ｒ）を対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力するステップ。
【請求項２１】
さらに下記のステップを備えている請求項１３〜２０のいずれかに記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法；
Ｇ：前記自転車に取り付けられた角速度センサーが計測した角速度に関するデータであって、サンプリング周波数ｆ３でサンプリングされた前記自転車の車軸回りの角速度データωｆ３（ｈ）と、各々の角速度データωｆ３（ｈ）が計測された時刻に関する時刻データｔωｆ３（ｈ）とを含むデータの入力を受け付ける角速度データ受付ステップ、
Ｈ：受け付けた角速度に関するデータに含まれる前記角速度データωｆ３（ｈ）及び前記時刻データｔωｆ３（ｈ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角度を表す角度データθｆＳ（ｉ）及び時刻データｔθｆＳ（ｉ）を求める角速度データ取得ステップ、
Ｉ：前記角度データθｆＳ（ｉ）及び対応する前記時刻データｔθｆＳ（ｉ）と、前記走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び対応する前記時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とに基づいて、前記自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの角度データに相当する角度データθｙ（ｒ）を、前記角度データθｙ（ｒ）の各々に対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて求めるステップ、
Ｊ：求められた前記角度データθｙ（ｒ）と、記加角速度センサーが取り付けられている前記自転車の前後輪間距離ｚとに基づいて、前記自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データδｙ（ｒ）を求め、これを対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけるステップ、
Ｋ：求められた変位データδｙ（ｒ）から、前記走行距離ｘ／前記前後輪間距離ｚで求められる前記角速度センサーの一次不感周波数ｆＵ以上の高周波成分を除去するステップ、
Ｌ：前記変位データγｙ（ｒ）、γｙＣ（ｒ）、γｙＤ（ｒ）、又はγｙＣＤ（ｒ）から、前記一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分を除去するステップ、
Ｍ：前記一次不感周波数ｆＵ以上の周波数成分が除去された前記変位データδｙ（ｒ）と前記一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分が除去された前記変位データγｙ（ｒ）、γｙＣ（ｒ）、γｙＤ（ｒ）、又はγｙＣＤ（ｒ）を加算し、加算した変位データγδｙ（ｒ）を、前記走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけるステップ、
Ｎ：前記変位データγδｙ（ｒ）を前記走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力するステップ。
【請求項２２】
前記角度データ取得ステップＨが、角速度・角度変換ステップとサンプリング周波数変換ステップを備えており、
Ｈａ：前記角速度・角度変換ステップが、
Ｈａ１）前記角速度データωｆ４（ｈ）を、前記サンプリング周波数ｆ４でサンプリングしたときの角度データθｆ４（ｈ）に換算し、これを対応する時刻データｔθｆ４（ｈ）と関連づけるステップであるか、又は、
Ｈａ２）下記ステップＨｂ１で求められた角速度データωｆＳ（ｉ）を、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角度データθｆＳ（ｉ）に換算し、これを対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）と関連づけるステップであり、
Ｈｂ）前記サンプリング周波数変換ステップが、
Ｈｂ１）前記角速度データωｆ４（ｈ）のサンプリング周波数ｆ４が予め定められた前記基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記角速度データωｆ４（ｈ）と対応する前記時刻データｔωｆ４（ｈ）とに基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度データに相当する角速度データωｆＳ（ｉ）とこれに対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ４が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記角速度データωｆ４（ｈ）及び対応する前記時刻データｔωｆ４（ｈ）を、前記角速度データωｆＳ（ｉ）及び前記時刻データｔωｆＳ（ｉ）とするステップであるか、又は、
Ｈｂ２）前記ステップＨａ１で求められた前記角度データθｆ４（ｈ）のサンプリング周波数ｆ４が予め定められた前記基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記角度データθｆ４（ｈ）と対応する前記時刻データｔθｆ４（ｈ）とに基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角度データに相当する角度データθｆＳ（ｉ）とこれに対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ４が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記角度データθｆ４（ｈ）及び対応する前記時刻データｔθｆ４（ｈ）を、前記角度データθｆＳ（ｉ）及び前記時刻データｔθｆＳ（ｉ）とするステップである、
請求項２１に記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法。
【請求項２３】
前記角度データ取得ステップＨが、さらに以下のいずれかの基線補正ステップを備えている請求項２１又は２２に記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法；
Ｈｃ１：前記角速度データωｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）に基づいて基線補正を行い、補正後の角速度データを角速度データωｆ４（ｈ）とするステップ、又は、
Ｈｃ２：前記角速度データωｆＳ（ｉ）と対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）に基づいて基線補正を行い、補正後の角速度データを角速度データωｆＳ（ｉ）とするステップ、又は、
Ｈｃ３：前記角度データθｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔθｆ４（ｈ）に基づいて基線補正を行い、基線補正後の加速度データを角度データθｆ４（ｈ）とするステップ、又は、
Ｈｃ４：前記角度データθｆＳ（ｉ）と対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）に基づいて基線補正を行い、基線補正後の角度データを角度データθｆＳ（ｉ）とするステップ。
【請求項２４】
前記角度データ取得ステップＨが、さらに以下のいずれかのノイズ除去ステップを備えている請求項２１〜２３のいずれかに記載の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法；
Ｈｄ１：前記角速度データωｆ４（ｈ）、又は前記角速度データωｆＳ（ｉ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去するステップ、又は、
Ｈｄ２：前記角度データθｆ４（ｈ）、又は前記角度データθｆＳ（ｉ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去するステップ。
【請求項２５】
１又は複数のコンピュータに、請求項１３〜２４のいずれかに記載の自転車の振動応答を利用した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。
【請求項２６】
請求項２５に記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置並びに測定方法に関し、詳細には、自転車の振動応答を利用して主として自転車道の道路縦断方向の路面プロファイルを迅速かつ簡便に測定することを可能に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】
近年、我が国においては、自転車交通に対する需要が急速に高まりつつある。自転車は、周知のとおり、１〜５ｋｍ程度の近距離の移動に最も適した交通手段であり、クリーンで低コストであるので、ポストモータリゼーション時代の交通手段として期待され、現に、自動車保有台数が横ばいなのに対し、自転車保有台数は大幅に増加傾向にある。これに呼応して、自転車道の総延長も堅調に増加しており、全国で平成８年からの１０年間で２４％近く増え、さらなる自転車道の建設、整備が求められている。しかしながら、自転車道に関しては、その維持管理のためのモニタリングや評価はほとんど行われていないのが現状である。
【０００３】
これに対し、自動車道については、従来から多数の路面性状測定装置が提案されているが、これら従来の路面性状測定装置は、例えば特許文献１、２に示すとおり、専ら、種々の測定機器を搭載した測定自動車であり、自動車道よりは一般的に幅の狭い自転車道を走行させることがまずもって困難である上に、測定される路面性状が往々にして測定自動車の懸架装置の振動応答性を加味したものとなり、一般に懸架装置を持たない自転車が走行する自転車道の路面性状評価に適したものとはいえない。
【０００４】
一方、比較的小型で、自動車搭載型でない路面形状測定装置としては、Ｄｕａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｋｉｔ（「ＤＡＭ」  株式会社サントップテクノ製造、大和建工株式会社販売）が市販されている。この路面形状測定装置は、対象路面上をセンサーを取り付けた測定輪を手押し式で走行させ、路面の凹凸に関するデータを取得する装置であり、路面プロファイルを比較的高精度に測定することが可能であるものの、手押し式であることに加えて、１（メートル／秒）程度の速度で測定する必要があり、長距離の路面を測定するには時間が掛かりすぎるという欠点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９４１５２号公報
【特許文献２】特開２０１５−２８４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑み為されたもので、主として自転車道の路面プロファイルを迅速かつ簡便に測定することができる路面プロファイル測定装置及び測定方法並びにその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】
上記課題を解決すべく、本発明者らは、自転車道の路面プロファイルを測定するには自転車を走行させて測定するのが最善であろうとの発想の下、基本的に自身の懸架装置を持たない自転車の振動応答を利用して自転車道の路面プロファイルを測定することに思い至り、種々試行錯誤を重ねた結果、自転車に速度計、加速度計などの測定に必要なセンサーを搭載して実際に自転車道を走行させ、得られる計測データに様々なデータ処理を施すことによって、自転車道などの路面プロファイルを迅速かつ簡便に測定することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、自転車に取り付けられたセンサーが計測したデータを受け付けるデータ受付部と、前記データ受付部が受け付けたデータを処理するデータ処理部とを有する自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置であって、
Ａ）前記データ受付部は、前記自転車に取り付けられた速度センサー又は距離センサーが計測した速度に関するデータ又は距離に関するデータを受け付ける速度／距離データ受付部と、前記自転車に取り付けられた加速度センサーが計測した加速度に関するデータを受け付ける加速度データ受付部を備え、
Ａ１）前記速度センサーが計測した速度に関するデータは、サンプリング周波数ｆ１でサンプリングされた速度データｖｆ１（ｍ）（但し、ｍは整数）と、各々の速度データｖｆ１（ｍ）が計測された時刻に関する時刻データｔｖｆ１（ｍ）とを含み、
Ａ２）前記距離センサーが計測した距離に関するデータは、サンプリング周波数ｆ２でサンプリングされた距離データｄｆ２（ｎ）（但し、ｎは整数）と、各々の距離データｄｆ２（ｎ）が計測された時刻に関する時刻データｔｄｆ２（ｎ）とを含み、
Ａ３）前記加速度センサーが計測した加速度に関するデータは、サンプリング周波数ｆ３でサンプリングされた鉛直方向の加速度データαｆ３（ｏ）（但し、ｏは整数）と、各々の加速度データαｆ３（ｏ）が計測された時刻に関する時刻データｔαｆ３（ｏ）とを含み、
Ｂ）前記データ処理部は、速度／距離データ処理部と、加速度データ処理部と、プロファイル算出部と、プロファイル出力部を備え、
Ｂ１）前記速度／距離データ処理部は、受け付けた前記速度に関するデータに含まれる前記速度データｖｆ１（ｍ）及び前記時刻データｔｖｆ１（ｍ）、又は前記距離に関するデータに含まれる前記距離データｄｆ２（ｎ）及び前記時刻データｔｄｆ２（ｎ）に基づいて、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの前記自転車の走行距離を表す走行距離データｄｆＳ（ｐ）（但し、ｐは整数）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とを求める走行距離データ取得手段を備え、
Ｂ２）前記加速度データ処理部は、受け付けた前記加速度に関するデータに含まれる前記加速度データαｆ３（ｏ）及び前記時刻データｔαｆ３（ｏ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの前記自転車の鉛直方向の変位を表す変位データγｆＳ（ｑ）（但し、ｑは整数）と対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）を求める変位データ取得手段を備え、
Ｂ３）前記プロファイル算出部は、前記変位データγｆＳ（ｑ）及び対応する前記時刻データｔγｆＳ（ｑ）と、前記走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び対応する前記時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とに基づいて、前記自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｙ（ｒ）（但し、ｒは整数）と、これに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）とを求める変位／走行距離データ取得手段を備え、
Ｂ４）前記プロファイル出力部は、求められた前記変位データγｙ（ｒ）を対応する前記走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力する路面プロファイル出力手段を備えている、
自転車の振動応答を利用した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】
本発明は、また、自転車に取り付けられたセンサーが計測したデータに基づいて、路面のプロファイルを求める路面プロファイル測定方法であって、コンピュータが所定のプログラムの下に動作することによって実現される下記ステップＡ〜Ｆを含む自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定方法を提供することによって、上記課題を解決するものである；
Ａ：前記自転車に取り付けられた速度センサー又は距離センサーが計測した速度に関するデータ又は距離に関するデータの入力を受け付ける速度／距離データ受付ステップであって、
Ａ１：前記ステップにおいて、前記速度に関するデータは、サンプリング周波数ｆ１でサンプリングされた速度データｖｆ１（ｍ）と、各々の速度データｖｆ１（ｍ）が計測された時刻に関する時刻データｔｖｆ１（ｍ）とを含み、
Ａ２：前記距離に関するデータは、サンプリング周波数ｆ２でサンプリングされた距離データｄｆ２（ｎ）と、各々の距離データｄｆ２（ｎ）が計測された時刻に関する時刻データｔｄｆ２（ｎ）とを含むステップ、
Ｂ：前記自転車に取り付けられた加速度センサーが計測した加速度に関するデータであって、サンプリング周波数ｆ３でサンプリングされた前記自転車の鉛直方向の加速度データαｆ３（ｏ）と、各々の加速度データαｆ３（ｏ）が計測された時刻に関する時刻データｔαｆ３（ｏ）とを含むデータの入力を受け付ける加速度データ受付ステップ、
Ｃ：受け付けた前記速度に関するデータに含まれる前記速度データｖｆ１（ｍ）及び前記時刻データｔｖｆ１（ｍ）、又は受け付けた前記距離に関するデータに含まれる前記距離データｄｆ２（ｎ）及び前記時刻データｔｄｆ２（ｎ）に基づいて、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの前記自転車の走行距離を表す走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とを求める走行距離データ取得ステップ、
Ｄ：受け付けた前記加速度に関するデータに含まれる前記加速度データαｆ３（ｏ）及び前記時刻データｔαｆ３（ｏ）に基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの前記自転車の鉛直方向の変位を表す変位データγｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）を求める変位データ取得ステップ、
Ｅ：前記変位データγｆＳ（ｑ）及び対応する前記時刻データｔγｆＳ（ｑ）と、前記走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び対応する前記時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とに基づいて、前記自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｙ（ｒ）と、これに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）とを求める変位・走行距離データ取得ステップ、
Ｆ：求められた前記変位データγｙ（ｒ）を対応する前記走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力する路面プロファイル出力ステップ。
【００１０】
上記のとおり、本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法は、自転車に取り付けられた速度センサー又は距離センサーと加速度センサーが計測した速度データ又は距離データと加速度データに基づいて、路面プロファイルを算出するものであり、本来、各センサーに固有の別々のサンプリング周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３でサンプリングされた速度データｖｆ１（ｍ）又は距離データｄｆ２（ｎ）と加速度データαｆ３（ｏ）とを、予め定められた共通する基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングされた速度データ又は距離データ及び加速度データ又はこれらから導かれる速度データ又は変位データに換算することによって互いに対応づけ、さらに、前記速度データ又は距離データからは前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データｄｆＳ（ｐ）を求め、前記加速度データからは、同じく前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの鉛直方向変位データγｆＳ（ｑ）を求める手段又はステップを有しているので、自転車の鉛直方向変位を自転車の走行距離、すなわち路面上の位置と対応づけて求めることができ、これを前記自転車が走行した道路の路面プロファイルとして出力することができる。
【００１１】
また、速度センサー又は距離センサーで計測された速度データｖｆ１（ｍ）から基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データｄｆＳ（ｐ）を求める手段又はステップは、まず、速度データｖｆ１（ｍ）を基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データｖｆＳ（ｐ）に変換し、その後、前記速度データｖｆＳ（ｐ）に基づいて基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データｄｆＳ（ｐ）を求める手段又はステップであっても良いし、さきに前記速度データｖｆ１（ｍ）に基づいてサンプリング周波数ｆ１でサンプリングしたときの走行距離データｄｆ１（ｍ）を求め、次に、これを基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データｄｆＳ（ｐ）に変換する手段又はステップであっても良い。なお、自転車に距離センサーが搭載され、サンプリング周波数ｆ２で計測された距離データｄｆ２（ｎ）が直ちに得られる場合には、これを基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データｄｆＳ（ｐ）に変換すれば良い。
【００１２】
同様に、加速度データαｆ３（ｏ）から前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの鉛直方向変位データγｆＳ（ｑ）を求める手段又はステップは、まず、加速度データαｆ３（ｏ）を基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データαｆＳ（ｑ）に変換し、その後、これを速度データβｆＳ（ｑ）を経て前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの変位データγｆＳ（ｑ）に変換する手段又はステップであっても良いし、まず、加速度データαｆ３（ｏ）を前記サンプリング周波数ｆ３でサンプリングしたときの速度データβｆ３（ｏ）に変換し、これを基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データβｆＳ（ｑ）に変換した後、さらに変位データγｆＳ（ｑ）に変換する手段又はステップであっても良いし、さらには、まず、加速度データαｆ３（ｏ）を速度データβｆ３（ｏ）を経て前記サンプリング周波数ｆ３でサンプリングしたときの変位データγｆ３（ｏ）に変換し、これを基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの変位データγｆＳ（ｑ）に変換する手段又はステップであっても良い。
【００１３】
本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法は、その好適な一態様において、自転車に取り付けられた加速度センサーによって計測された鉛直方向の加速度データαｆ３（ｏ）から重力加速度の影響を除去する重力加速度補正手段又は重力加速度補正ステップを有している。重力加速度の補正は、加速度センサーによって計測された加速度データαｆ３（ｏ）に対して行っても良いし、前記加速度データαｆ３（ｏ）を基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データαｆＳ（ｑ）に変換した後に行っても良い。本発明に係る測定装置又は測定方法が、斯かる手段又はステップを備えている場合には、加速度データに及ぼす重力加速度の影響を排除することができ、より正確な路面プロファイルの測定が可能となる。
【００１４】
また、本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法は、その好適な一態様において、自転車に取り付けられた加速度センサーによって計測された鉛直方向の加速度データαｆ３（ｏ）から、路面の勾配などに起因する全体的なずれを取り除く基線（ベースライン）補正手段又は基線補正ステップを有している。基線補正は、加速度データαｆ３（ｏ）、速度データβｆ３（ｏ）、変位データγｆ３（ｏ）のいずれに対して行っても良く、また、これら加速度データαｆ３（ｏ）、速度データβｆ３（ｏ）、又は変位データγｆ３（ｏ）を基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データ、速度データ、又は変位データに変換した後に行うようにしても良い。
【００１５】
さらに、本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法は、その好適な一態様において、加速度センサーによって計測された前記加速度データαｆ３（ｏ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去する手段又はステップを有している。ノイズ域に相当する低周波成分の除去は、加速度データαｆ３（ｏ）、速度データβｆ３（ｏ）、変位データγｆ３（ｏ）のいずれに対して行っても良く、また、これら加速度データαｆ３（ｏ）、速度データβｆ３（ｏ）、又は変位データγｆ３（ｏ）を基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データ、速度データ、又は変位データに変換した後に行うようにしても良い。
【００１６】
因みに、ノイズ域に相当する低周波成分としては、例えば、気象庁が公表している「速度波形・変位波形の求め方」（ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｄａｔａ．ｊｍａ．ｇｏ．ｊｐ／ｓｖｄ／ｅｑｅｖ／ｄａｔａ／ｋｙｏｓｈｉｎ／ｋａｉｓｅｔｓｕ／ｃａｌｃ＿ｗａｖｅ．ｈｔｍ）においてカットオフされている０．２Ｈｚ以下の周波数成分が挙げられる。
【００１７】
さらに、本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法は、その好適な一態様において、前記加速度センサーの自転車への取付位置と当該自転車の前後輪間距離などの諸元に基づいて、算出された変位データγｙ（ｒ）を前記自転車の前輪又は後輪位置での変位データγｙＣ（ｒ）に補正するセンサー取付位置補正手段又はセンサー取付位置補正ステップを有している。本発明の路面プロファイル測定装置又は測定方法が斯かる手段又はステップを有している場合には、加速度センサーの自転車への取付位置を自由に選択することができるとともに、より精度の高い路面プロファイルの測定が可能になるという利点が得られる。
【００１８】
加えて、本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法は、そのさらに好適な一態様において、同一の道路について、本発明の測定装置又は測定方法で得られる路面プロファイルと、本発明以外の他の路面プロファイル測定装置又は測定方法で得られる路面プロファイルとの予め求められた差に基づいて、本発明の路面プロファイル測定装置又は測定方法で得られる路面の鉛直方向の前記変位データを補する整合性調整手段又は整合性調整ステップを有している。本発明の測定装置又は測定方法が斯かる手段又はステップを有している場合には、本発明の測定装置又は測定方法によって得られる路面プロファイルを、例えば前述したＤＡＭなどの他の測定装置で得られる路面プロファイルとほぼ等しいものに調整することができるので、本発明の測定装置又は測定方法によって得られる路面プロファイルを、過去、現在、又は未来にＤＡＭなどの他の測定装置を用いて測定された路面プロファイルとの比較が可能となり、測定される路面プロファイルデータの汎用性が著しく拡大するという利点が得られる。
【００１９】
さらに、本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法は、そのさらに好適な一態様において、速度センサー、加速度センサーに加えて、前記自転車に角速度センサーを取り付け、その角速度センサーが計測したデータを組み合わせることによって、より高い精度の路面プロファイルを測定する手段又はステップを有している。
【００２０】
具体的には、本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法は、そのさらに好適な一態様において、前記角速度センサーが計測したサンプリング周波数ｆ４でサンプリングされた角速度データωｆ４（ｈ）を基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角度データθｆＳ（ｉ）に換算する手段又はステップと、前記角度データθｆＳ（ｉ）を自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの角度データθｙ（ｒ）に変換する手段又はステップと、前記角度データθｙ（ｒ）と自転車の前後輪間距離ｚに基づいて、自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データδｙ（ｒ）を求める手段又はステップと、求められた変位データδｙ（ｒ）から、前記走行距離ｘ／前記前後輪間距離ｚで求められる前記角速度センサーの一次不感周波数ｆＵ以上の高周波成分を除去する手段又はステップと、他方、前記速度データ又は距離データと前記加速度データに基づいて求められた前記変位データγｙ（ｒ）から、前記一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分を除去する手段又はステップと、さらに、前記一次不感周波数ｆＵ以上の周波数成分が除去された前記変位データδｙ（ｒ）と前記一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分が除去された前記変位データγｙ（ｒ）を加算し、前記走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力する手段又はステップを有している。
【００２１】
本発明者らが得た知見によれば、前記速度データ又は距離データと前記加速度データに基づいて求められる変位データγｙ（ｒ）には、比較的低周波域において含まれる誤差が大きくなる傾向がある。これに対し、角速度データに基づいて求められる前記変位データδｙ（ｒ）には、比較的低周波域においても含まれる誤差は比較的小さい。斯かる知見に基づき、前記一次不感周波数ｆＵを境に、低周波域では精度の高い角速度データに基づいて求められる変位データδｙ（ｒ）を用い、高周波域では、基本的に不感周波数のない速度データ又は距離データと加速度データに基づいて求められる変位データγｙ（ｒ）を用いることによって、路面プロファイルをより精度高く測定することが可能となる。
【００２２】
因みに、前記走行距離ｘ／前記前後輪間距離ｚで求められる前記角速度センサーの一次不感周波数ｆＵとは、角速度センサーを搭載した自転車の前輪と後輪とが共に上下動して、自転車の上下方向の変位が角速度として検出されない路面上の最長の凹凸間隔に相当する空間周波数を意味する。例えば、前記走行距離ｘを１ｍ、自転車の前輪と後輪との距離を１．１ｍとすると、路面上にちょうど１．１ｍの間隔で存在する凹凸は、自転車の前輪と後輪とが共に同様に上下動するので、自転車に取り付けられた角速度センサーによっては角速度の変化としては検出されず、このときの空間周波数＝１ｍ／１．１ｍ＝０．９（ｃｙｃｌｅ／ｍ）が一次不感周波数ｆＵとなる。なお、路面上に１．１ｍの１／２である０．５５ｍの間隔で存在する凹凸も前記自転車に取り付けられた角速度センサーによっては検出されず、このときの空間周波数＝１ｍ／０．５５ｍ＝１．８（ｃｙｃｌｅ／ｍ）が二次不感周波数となり、次数が上がるに連れて、不感周波数は飛び飛びの値をとりつつ増加する。したがって、角速度データに基づいて求められる変位データδｙ（ｒ）を用いる場合には、前記一次不感周波数ｆＵ以上のデータを除去し、前記一次不感周波数ｆＵ未満の帯域のデータを用いるのが好ましい。
【００２３】
さらに、本発明の測定装置及び測定方法は、先に加速度データαｆ３（ｏ）について述べたと同様に、自転車に取り付けられた角速度センサーによって計測された前記角速度データωｆ４（ｈ）から、路面の勾配などに起因する全体的なずれを取り除く基線（ベースライン）補正手段又は基線補正ステップを有している。基線補正は、角速度データωｆ４（ｈ）又は角度データθｆ４（ｈ）のいずれに対して行っても良く、また、これら角速度データωｆ４（ｈ）又は角度データθｆ４（ｔ）を基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度データ又は角度データに変換した後に行うようにしても良い。
【００２４】
加えて、本発明の測定装置及び測定方法は、その好適な一態様において、角速度センサーによって計測された前記角速度データωｆ４（ｈ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去する手段又はステップを有している。ノイズ域に相当する低周波成分の除去は、角速度データωｆ４（ｈ）又は角度データθｆ４（ｈ）のいずれに対して行っても良く、また、これら角速度データωｆ４（ｈ）又は角度データθｆ４（ｈ）を基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度データ又は角度データに変換した後に行うようにしても良い。
【００２５】
本発明は、また、１又は複数のコンピュータに、上述した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、又は、前記コンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体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。
【００２６】
なお、本発明の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置及び測定方法が対象とする道路は、主として自転車道であり、自転車道である場合、専ら自転車が走行するために自転車専用として構築又は区画された自転車道であっても良いし、自転車が走行する可能性のある車道又は歩道の一部であっても良く、或いは、自転車が走行することが比較的多いと想定される道路、通路、駐輪場などであっても良い。ただし、本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法が対象とする道路は上記の自転車道に限られるものではなく、その他、自動車用道路であっても、人用の道路、通路などであっても良い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の自転車の振動応答を利用した路面プロファイル測定装置及び測定方法によれば、自転車に速度センサー又は距離センサー、加速度センサー、さらには必要に応じて角速度センサーを取り付け、測定対象となる道路上を走行させるだけで、路面プロファイルを精度良く測定することができるという利点が得られる。また、測定は自転車の通常の速度（例えば、１０ｋｍ／ｈ）で行うことができるので、比較的長い道路であっても迅速にその路面プロファイルを測定することができるという利点が得られる。本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法は、本発明に係るコンピュータプログラムを搭載したコンピュータ端末、携帯端末、タブレット端末等を用いて、或いは、本発明に係るコンピュータプログラムを格納したサーバ装置と通信回線を介して接続することができるコンピュータ端末、携帯端末、タブレット端末等を用いて、容易に実現、実行することができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る路面プロファイル測定装置の一例を示す全体構成図である。
【図２】速度データｖｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）に基づいて速度データｖｆS（ｐ）と時刻データｔｖｆS（ｐ）を求める手順の説明のための概念図である。
【図３】速度データｖｆS（ｐ）と対応する時刻データｔｖｆS（ｐ）から走行距離データｄｆS（ｐ）を求める手順の説明のための概念図である。
【図４】加速度データαｆS（ｑ）と対応する時刻データｔαｆS（ｑ）から速度データβｆS（ｑ）を求める手順の説明のための概念図である。
【図５】走行距離データｄｆS（ｐ）と対応する変位データγｆS（ｑ）に基づいて、走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データγｙ（ｒ）を求める手順の説明のための概念図である。
【図６】自転車の前後輪間距離と加速度センサーの取付位置との関係を示す図である。
【図７】本発明に係る路面プロファイル測定装置の他の一例を示す全体構成図である。
【図８】自転車の前後輪接地高さと角度θの幾何学的関係を示す図である。
【図９】加速度に基づく路面プロファイルと角速度に基づく路面プロファイルを比較する図である。
【図１０】道路Ａについての加速度に基づく路面プロファイルと、加速度と角速度の組み合わせに基づく路面プロファイルを比較する図である。
【図１１】道路Ｂについての加速度に基づく路面プロファイルと、加速度と角速度の組み合わせに基づく路面プロファイルを比較する図である。
【図１２】道路Ｃについての加速度に基づく路面プロファイルと、加速度と角速度の組み合わせに基づく路面プロファイルを比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明を説明するが、本発明が図示されたものに限られないことは勿論である。
【００３０】
〈全体構成−その１〉
図１は、本発明に係る路面プロファイル測定装置の一例を示す全体構成図である。図１において、１は本発明に係る路面プロファイル測定装置、２はデータ受付部、３はデータ処理部である。データ受付部２は、速度／距離データ受付部２１、加速度データ受付部２２を備えており、２３は、これら各受付部と外部を接続する入力インターフェースである。一方、データ処理部３は、速度／距離データ処理部４、加速度データ処理部５、プロファイル算出部６、及びプロファイル出力部７を備えている。
【００３１】
速度／距離データ処理部４は、サンプリング周波数変換手段４１、速度・走行距離変換手段４２を有しており、これらサンプリング周波数変換手段４１と速度・走行距離変換手段４２とで、走行距離データ取得手段を構成している。
【００３２】
加速度データ処理部５は、サンプリング周波数変換手段５１、加速度・速度変換手段５２、及び速度・変位変換手段５３を備えており、これらサンプリング周波数変換手段５１、加速度・速度変換手段５２、及び速度・変位変換手段５３とで変位データ取得手段を構成している。５Ｇは重力加速度補正手段、５Ｂは基線補正手段、５Ｎはノイズ除去手段である。
【００３３】
プロファイル算出部６は、変位／走行距離データ取得手段６１、センサー取付位置補正手段６２、は整合性調整手段６３を備えており、プロファイル出力部７は、路面プロファイル出力手段７１を備えている。
【００３４】
路面プロファイル測定装置１が有する上記の各部及び各手段は、１又は２以上のコンピュータが独立して又は互いに連携して所定のプログラムの下に動作することによって実現されるものである。なお、路面プロファイル測定装置１が、上記の各部及び各手段に加えて、図示しない適宜の記憶装置を有していることはいうまでもない。
【００３５】
９は自転車であり、自転車９には速度センサー９１及び加速度センサー９３が取り付けられる。速度センサー９１に代えて、距離センサー９２を取り付けるようにしても良い。速度センサー９１又は距離センサー９２としては、自転車９の走行速度又は走行距離を計測し、外部にデータとして出力することができるものであれば、どのような計測原理に基づくどのような種類の速度センサー又は距離センサーであっても良い。市販されており容易に入手できる速度センサー又は距離センサーとしては、サイクルメーター（サイクルコンピュータ）（ＧＡＲＭＩＮ社製、Ｅｄｇｅ５１０Ｊ）が挙げられる。このサイクルメーターによれば、速度及び距離の双方を計測することができるので、必要に応じて、速度又は距離のいずれかの計測信号を使用すれば良い。なお、正確に速度又は距離を計測することができる限り速度センサー９１又は距離センサー９２の自転車９への取り付け位置には特段の制限はないが、市販のサイクルメーター（サイクルコンピュータ）を用いる場合には、商品付属の説明書に従い、指定された場所に取り付けるのが好ましい。
【００３６】
また、加速度センサー９３も、自転車９の鉛直方向の加速度を計測し、外部にデータとして出力することができるものであれば、どのような計測原理に基づくどのような種類のものであっても良いが、入手の容易性を考えると、例えば、アップル社が販売するスマートフォン（商品名「ｉＰｏｄ  ｔｏｕｃｈ」）に内蔵されている加速度センサーを用いるのが望ましい。
【００３７】
鉛直方向の加速度を正確に計測することができる限り加速度センサー９３の自転車９への取り付け位置には特段の制限はないが、通常はハンドル部分に適宜の治具を介して取り付けるのが好ましい。なお、加速度センサー９３として、上記スマートフォンを用いる場合、スマートフォン内蔵の加速度センサーのＸ、Ｙ、Ｚ軸がそれぞれ自転車９の車軸方向、前後方向、及び上下方向と一致するように自転車９に取り付けるのが好ましい。
【００３８】
図１において、１１は通信ネットワーク、１２は携帯可能な記憶装置、１３は有線での接続手段、１４は無線での接続手段であり、自転車９に取り付けられた速度センサー９１又は距離センサー９２、及び加速度センサー９３と、路面プロファイル測定装置１の入力インターフェース２３とは、これら適宜の通信手段又は記憶装置を介して接続される。
【００３９】
＜動作＞
以下、図１に示す路面プロファイル測定装置１の動作を説明する。
【００４０】
１．計測開始時
少なくとも速度センサー９１と加速度センサー９３が取り付けられている自転車９を対象とする道路を走行させ、速度センサー９１及び加速度センサー９３によって、それぞれ、自転車９の速度及び自転車９が受ける鉛直方向の加速度を計測する。自転車９の走行速度は、基本的に、本発明に係る路面プロファイル測定装置１の測定精度には影響しないので、自転車９の走行速度に特段の制限はないけれども、走行距離軸上での現実の測定点数を一定にするという観点からは、自転車９はなるべく一定速度（例えば、１０ｋｍ／ｈ程度の一定速度）で走行させるのが望ましい。なお、速度センサー９１に代えて、距離センサー９２を自転車９に取り付けて走行する場合においても同様である。
【００４１】
計測開始に際しては、速度センサー９１又は距離センサー９２による速度又は距離の計測と加速度センサー９３による加速度の計測とが時間軸上で同期するように、それらセンサーを同時にスタート（計測開始）させる。それらセンサーのスタートは、自転車９の走行開始前であっても良いし、走行開始後であっても良いし、一定の安定した速度に達してからであっても良い。
【００４２】
２．速度に関するデータ
速度センサー９１が計測する速度データは、通常、当該速度センサー９１に固有のサンプリング周波数ｆ１でサンプリングされた速度データｖｆ１（ｍ）（但し、ｍは整数）である。速度センサー９１が計測する速度データｖｆ１（ｍ）には、通常、それぞれの速度データｖｆ１（ｍ）が計測された時刻に関する時刻データｔｖｆ１（ｍ）が対応づけられている。本明細書では速度センサー９１が計測し出力する速度データｖｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）を併せて速度に関するデータと呼ぶ。なお、速度に関するデータには速度データｖｆ１（ｍ）及び対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）に加えて、適宜の他のデータを含めても良い。因みに、速度センサー９１として、上述したサイクルメーターを使用する場合、そのサンプリング周波数ｆ１は、通常、１Ｈｚである。速度に関するデータの一例を示せば以下のとおりである。
【００４３】
（速度に関するデータ）
｛  ｖｆ１（１）        ｔｖｆ１（１）｝
｛  ｖｆ１（２）        ｔｖｆ１（２）｝
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
｛  ｖｆ１（ｍ）        ｔｖｆ１（ｍ）｝
｛  ｖｆ１（ｍ＋１）    ｔｖｆ１（ｍ＋１）｝
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
【００４４】
３．距離に関するデータ
距離センサー９２が計測する距離データは、通常、当該距離センサー９２に固有のサンプリング周波数ｆ２でサンプリングされた距離データｄｆ２（ｎ）（但し、ｎは整数）である。距離センサー９２が計測する距離データｄｆ２（ｎ）には、通常、それぞれの距離データｄｆ２（ｎ）が計測された時刻に関する時刻データｔｄｆ２（ｎ）が対応づけられている。本明細書では距離センサー９２が計測し出力する距離データｄｆ２（ｎ）と対応する時刻データｔｄｆ２（ｎ）を併せて距離に関するデータと呼ぶ。なお、距離センサー９２が計測し出力する距離データｄｆ２（ｎ）は、サンプリング間隔である（１／ｆ２）秒間に自転車９が走行した距離であり、これを含む距離に関するデータには、距離データｄｆ２（ｎ）及び対応する時刻データｔｄｆ２（ｎ）に加えて、適宜の他のデータを含めても良い。因みに、距離センサー９２として、上述したサイクルメーターを使用する場合、そのサンプリング周波数ｆ２は、通常、１Ｈｚである。距離に関するデータの一例を示せば以下のとおりである。
【００４５】
（距離に関するデータ）
｛  ｄｆ２（１）        ｔｄｆ２（１）｝
｛  ｄｆ２（２）        ｔｄｆ２（２）｝
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
｛  ｄｆ２（ｎ）        ｔｄｆ２（ｎ）｝
｛  ｄｆ２（ｎ＋１）    ｔｄｆ２（ｎ＋１）｝
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
【００４６】
４．加速度に関するデータ
加速度センサー９３が計測する速度データは、通常、当該加速度センサー９３に固有のサンプリング周波数ｆ３でサンプリングされた加速度データαｆ３（ｏ）（但し、ｏは整数）である。加速度センサー９３が計測する加速度データαｆ３（ｏ）には、通常、それぞれの加速度データαｆ３（ｏ）が計測された時刻に関する時刻データｔαｆ３（ｏ）が対応づけられている。本明細書では加速度センサー９３が計測し出力する加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）を併せて加速度に関するデータと呼ぶことにする。なお、加速度に関するデータには加速度データαｆ３（ｏ）及び対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）に加えて、適宜の他のデータを含めても良い。因みに、加速度センサー９３として、上述したスマートフォンに内蔵された加速度センサーを使用する場合、そのサンプリング周波数ｆ３は、通常、約１００Ｈｚである。加速度に関するデータの一例を示せば以下のとおりである。
【００４７】
（加速度に関するデータ）
｛  αｆ３（１）        ｔαｆ３（１）｝
｛  αｆ３（２）        ｔαｆ３（２）｝
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
｛  αｆ３（ｏ）        ｔαｆ３（ｏ）｝
｛  αｆ３（ｏ＋１）    ｔαｆ３（ｏ＋１）｝
・・・・・・・・・・・・・・・・・
【００４８】
５．データ受付部２による各データの受付
速度センサー９１が計測した速度データｖｆ１（ｍ）及び対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）を含む速度に関するデータ、又は距離センサー９２が計測した距離データｄｆ２（ｎ）及び対応する時刻データｔｄｆ２（ｎ）を含む速度に関するデータ、及び加速度センサー９３が計測した加速度データαｆ３（ｏ）及び対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）を含む加速度に関するデータは、通常、一旦各センサー内蔵の記憶装置に記憶され、計測終了後、各センサーと図１に示す路面プロファイル測定装置１の入力インターフェース２３とを有線での接続手段１３又は無線での接続手段１４で接続して、各センサー内蔵の記憶装置から路面プロファイル測定装置１の入力インターフェース２３に出力することによって、データ受付部２の速度／距離データ受付部２１又は加速度データ受付部２２に入力される。
【００４９】
各センサーと入力インターフェース２３とを有線での接続手段１３又は無線での接続手段１４で接続する代わりに、各センサー内蔵の記憶装置から一旦携帯可能な他の記憶装置１２に出力して、その携帯可能な他の記憶装置１２を入力インターフェース２３に接続して、速度に関するデータ又は距離に関するデータをデータ受付部２の速度／距離データ受付部２１に、加速度に関するデータをデータ受付部２の加速度データ受付部２２に入力するようにしても良い。さらには、速度センサー９１又距離センサー９２、及び加速度センサー９３が通信手段を備えている場合には、計測した速度に関するデータ又は距離に関するデータ及び／又は加速度に関するデータを、インターネットなどの適宜のネットワーク１１を介して、データ受付部２の速度／距離データ受付部２１又は加速度データ受付部２２に入力するようにしても良い。
【００５０】
なお、速度センサー９１又は距離センサー９２、又は加速度センサー９３と入力インターフェース２３とを有線での接続手段１３又は無線での接続手段１４又はネットワーク１１を介して接続する場合、それら各センサーが計測した速度に関するデータ又は距離に関するデータ、又は加速度に関するデータは、計測とほぼ同時にリアルタイムでデータ受付部２の速度／距離データ受付部２１又は加速度データ受付部２２に入力するようにしても良い。
【００５１】
本発明の路面プロファイル測定方法に即していえば、上述したデータ受付部２の速度／距離データ受付部２１が、速度センサー９１又は距離センサー９２が計測した速度に関するデータ又は距離に関するデータの入力を受け付ける段階が、速度／距離データ受付ステップに相当し、加速度センサー９３が計測した加速度に関するデータの入力を受け付ける段階が、加速度データ受付ステップに相当する。なお、速度／距離データ受付部２１及び加速度データ受付部２２は、受け付けた速度に関するデータ又は距離に関するデータ、及び加速度に関するデータを適宜、図示しない記憶装置に記憶する。
【００５２】
６．速度／距離データ処理部４での処理
６−１．サンプリング周波数変換手段４１での処理−その１−
速度／距離データ受付部２１が速度に関するデータを受け付けたとき、速度／距離データ受付部２１は、速度に関するデータに含まれる速度データｖｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）を、速度／距離データ処理部４のサンプリング周波数変換手段４１に送り、サンプリング周波数変換手段４１は、以下のように動作して、速度センサー９１に固有のサンプリング周波数ｆ１でサンプリングされた速度データｖｆ１（ｍ）を、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データｖｆＳ（ｐ）（但し、ｐは整数）と、これに対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）に変換する。
【００５３】
すなわち、サンプリング周波数変換手段４１は、まず、送られてきた時刻データｔｖｆ１（ｍ）に基づいて、速度データｖｆ１（ｍ）のサンプリング周波数ｆ１と予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳとが一致しているか否かを判別し、一致している場合には、送られてきた速度データｖｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）を、そのまま、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングされた速度データｖｆＳ（ｐ）及び対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）として、次の速度・走行距離変換手段４２へと出力する。
【００５４】
一方、サンプリング周波数ｆ１と予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳとが一致していない場合には、サンプリング周波数変換手段４１は、速度データｖｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）とに基づいて、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データｖｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）を求める。
【００５５】
例えば、図２に示すように、横軸が時間、縦軸が速度を表すグラフにおいて、サンプリング周波数ｆ１で時刻ｔｖｆ１（ｍ）に計測された速度がｖｆ１（ｍ）、時刻ｔｖｆ１（ｍ）から（１／ｆ１）秒後の時刻ｔｖｆ１（ｍ＋１）に計測された速度がｖｆ１（ｍ＋１）であるとき、基準サンプリング周波数ｆＳのタイミングで時刻ｔｖｆＳ（ｐ）に計測したときの速度ｖｆＳ（ｐ）は、時刻ｔｖｆ１（ｍ）に計測された速度ｖｆ１（ｍ）と時刻ｔｖｆ１（ｍ＋１）に計測された速度ｖｆ１（ｍ＋１）の間を、例えば線形内挿することによって、以下の式で求めることができる。
【数１】
2017040486.tif 000003
【００５６】
基準サンプリング周波数ｆＳでの計測タイミングに相当するそれぞれの時刻ｔｖｆＳ（ｐ）における速度ｖｆＳ（ｐ）を、その両側に位置する時刻ｔｖｆ１（ｍ）とｔｖｆ１（ｍ＋１）に計測された速度ｖｆ１（ｍ）とｖｆ１（ｍ＋１）とに基づいて、上記の式１で求め、これと対応するぞれぞれの時刻ｔｖｆＳ（ｐ）とを関連づけることによって、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データｖｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）を求めることができる。なお、時刻ｔｖｆ１（ｍ）に計測された速度ｖｆ１（ｍ）と時刻ｔｖｆ１（ｍ＋１）に計測された速度ｖｆ１（ｍ＋１）とに基づいて、その間に位置する時刻ｔｖｆＳ（ｐ）における速度ｖｆＳ（ｐ）を求める方法は、上述した線形内挿に限られず、他の適宜の内挿法を用いても良いが、時刻ｔｖｆ１（ｍ）と時刻ｔｖｆ１（ｍ＋１）との間の速度の変化を一次式で近似する線形内挿が、最も簡単であり、好ましい。
【００５７】
因みに、速度センサー９１として、上述したサイクルメーターを使用する場合、そのサンプリング周波数ｆ１は、通常、１Ｈｚであるので、基準サンプリング周波数ｆＳを例えば１００Ｈｚに設定すると、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときには、速度センサー９１が計測した速度データｖｆ１（ｍ）と隣接する速度データｖｆ１（ｍ＋１）との間に９９個の速度データが必要となる。サンプリング周波数変換手段４１は、速度センサー９１が計測した速度データｖｆ１（ｍ）とその計測時刻ｔｖｆ１（ｍ）を基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データｖｆＳ（ｐ）とその計測時刻ｔｖｆＳ（ｐ）とし、速度センサー９１が計測した速度データｖｆ１（ｍ＋１）とその計測時刻ｔｖｆ１（ｍ＋１）を速度データｖｆＳ（ｐ＋１００）とその計測時刻ｔｖｆＳ（ｐ＋１００）にするとともに、速度データｖｆ１（ｍ）とｖｆ１（ｍ＋１）との間を（１／１００）秒の間隔で補間して、ｖｆＳ（ｐ＋１）、ｖｆＳ（ｐ＋１）・・・ｖｆＳ（ｐ＋９９）を求めることになる。
【００５８】
サンプリング周波数変換手段４１は、これらの操作を速度センサー９１の全計測時間又は指定された計測時間について行い、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データｖｆＳ（ｐ）及び対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）として、速度・走行距離変換手段４２に出力する。このとき、出力される速度データｖｆＳ（ｐ）及び対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）を、路面プロファイル測定装置１が備える適宜の記憶装置に記憶させても良いことは勿論である。
【００５９】
路面プロファイル測定方法に即していえば、サンプリング周波数変換手段４１における上述のデータ処理が、速度データｖｆ１（ｍ）のサンプリング周波数ｆ１が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、速度データｖｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）とに基づいて、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データに相当する速度データｖｆＳ（ｐ）とこれに対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）とを求め、サンプリング周波数ｆ１が基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、速度データｖｆ１（ｍ）及び対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）を、それぞれ、速度データｖｆＳ（ｐ）及び時刻データｔｖｆＳ（ｐ）とするステップに相当する。
【００６０】
６−２．サンプリング周波数変換手段４１での処理−その２−
速度／距離データ受付部２１が距離に関するデータを受け付けたとき、速度／距離データ受付部２１は、距離に関するデータに含まれる距離データｄｆ２（ｎ）と対応する時刻データｔｄｆ２（ｎ）を、速度／距離データ処理部４のサンプリング周波数変換手段４１に送り、サンプリング周波数変換手段４１は、先に速度データｖｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）について述べたと同様に動作して、距離センサー９２に固有のサンプリング周波数ｆ２でサンプリングされた距離データｄｆ２（ｎ）を、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）に変換する。
【００６１】
すなわち、サンプリング周波数変換手段４１は、まず、送られてきた時刻データｔｄｆ２（ｎ）に基づいて、距離データｄｆ２（ｎ）のサンプリング周波数ｆ２と予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳとが一致しているか否かを判別し、一致している場合には、送られてきた距離データｄｆ２（ｎ）と対応する時刻データｔｄｆ２（ｎ）を、そのまま、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）として出力する。この場合、出力されたデータは、速度・走行距離変換手段４２ではなく、後続するプロファイル算出部６へと送られる。
【００６２】
一方、サンプリング周波数ｆ２と予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳとが一致していない場合には、サンプリング周波数変換手段４１は、距離データｄｆ２（ｎ）と対応する時刻データｔｄｆ２（ｎ）に基づいて、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）を求める。このやり方は、速度データｖｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）とが、それぞれ、距離データｄｆ２（ｎ）と対応する時刻データｔｄｆ２（ｎ）に置き換わっただけで、先に述べた速度データｖｆ１（ｍ）のサンプリング周波数の変換操作と同じである。すなわち、サンプリング周波数ｆ２で時刻ｔｄｆ２（ｎ）に計測された距離がｄｆ２（ｎ）、時刻ｔｄｆ２（ｎ）から（１／ｆ２）秒後の時刻ｔｄｆ２（ｎ＋１）に計測された距離がｄｆ２（ｎ＋１）であるとき、基準サンプリング周波数ｆＳのタイミングで時刻ｔｄｆＳ（ｐ）に計測したときの距離ｄｆＳ（ｐ）は、時刻ｔｄｆ２（ｎ）のときの距離ｄｆ２（ｎ）と時刻ｔｄｆ２（ｎ＋１）のときの距離ｔｄｆ２（ｎ＋１）との間を、例えば線形内挿することによって、以下の式で求めることができる。
【数２】
2017040486.tif 000004
【００６３】
基準サンプリング周波数ｆＳでの計測タイミングに相当するそれぞれの時刻ｔｄｆＳ（ｐ）における距離ｄｆＳ（ｐ）を、その両側に位置する時刻ｔｄｆ２（ｎ）と時刻ｔｄｆ２（ｎ＋１）に計測された距離ｄｆ２（ｎ）とｄｆ２（ｎ＋１）とに基づいて、上記の式２で求め、これとそれぞれ対応する時刻ｔｄｆＳ（ｐ）とを関連づけることによって、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）を求めることができる。なお、時刻ｔｄｆ２（ｎ）に計測された距離ｄｆ２（ｎ）と時刻ｔｄｆ２（ｎ＋１）に計測された距離ｄｆ２（ｎ＋１）とに基づいて、その間に位置する時刻ｔｄｆＳ（ｐ）における距離ｄｆＳ（ｐ）を求める方法は、上述した線形内挿に限られないが、時刻ｔｄｆ２（ｎ）と時刻ｔｄｆ２（ｎ＋１）との間の距離の変化を一次式で近似する線形内挿が、最も簡単であり、好ましい。
【００６４】
因みに、距離センサー９２として、上述したサイクルメーターを使用する場合、そのサンプリング周波数ｆ２は、通常、１Ｈｚであるので、基準サンプリング周波数ｆＳを例えば１００Ｈｚに設定すると、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときには、距離センサー９２が計測した距離データｄｆ２（ｎ）と隣接する距離データｄｆ２（ｎ＋１）との間に９９個の距離データが必要となる。サンプリング周波数変換手段４１は、距離センサー９２が計測した距離データｄｆ２（ｎ）とその計測時刻ｔｄｆ２（ｎ）を、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの距離データｄｆＳ（ｐ）とその計測時刻ｔｄｆＳ（ｐ）とし、距離センサー９２が計測した距離データｄｆ２（ｎ＋１）とその計測時刻ｔｄｆ２（ｎ＋１）を距離データｄｆＳ（ｐ＋１００）とその計測時刻ｔｄｆＳ（ｐ＋１００）にするとともに、距離データｄｆ２（ｎ）とｄｆ２（ｎ＋１）との間を（１／１００）秒の間隔で補間して、ｄｆＳ（ｐ＋１）、ｄｆＳ（ｐ＋１）・・・ｄｆＳ（ｐ＋９９）を求めることになる。
【００６５】
サンプリング周波数変換手段４１は、これらの操作を距離センサー９２の全計測時間又は指定された計測時間について行い、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの距離データｄｆＳ（ｐ）及び対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）として後続するプロファイル算出部６へと出力する。このとき、出力される距離データｄｆＳ（ｐ）及び対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）を、路面プロファイル測定装置１が備える適宜の記憶装置に記憶させても良いことは勿論である。
【００６６】
路面プロファイル測定方法に即していえば、サンプリング周波数変換手段４１における上述のデータ処理が、距離データｄｆ２（ｎ）のサンプリング周波数ｆ２が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、距離データｄｆ２（ｎ）及び時刻データｔｄｆ２（ｎ）に基づいて、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データに相当する走行距離データｄｆＳ（ｐ）とこれに対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）とを求め、サンプリング周波数ｆ２が基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、走行距離データｄｆ２（ｎ）及び対応する時刻データｔｄｆ２（ｎ）を、それぞれ、走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とするステップに相当する。
【００６７】
６−３．速度・走行距離変換手段４２での処理
サンプリング周波数変換手段４１において求められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データｖｆＳ（ｐ）とこれに対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）は、続いて、速度・走行距離変換手段４２に送られ、そこで、走行距離データｄｆＳ（ｐ）とこれに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）に変換される。
【００６８】
例えば、図３に示すように、横軸が時間、縦軸が速度を表すグラフにおいて、基準サンプリング周波数ｆＳで計測したときに時刻ｔｖｆＳ（ｐ−１）に計測された速度がｖｆＳ（ｐ−１）、時刻ｔｖｆＳ（ｐ−１）から（１／ｆＳ）秒後の時刻ｔｖｆＳ（ｐ）に計測された速度がｖｆＳ（ｐ）であるとき、時刻ｔｖｆＳ（ｐ−１）から時刻ｔｖｆＳ（ｐ）までの間に自転車９が走行した走行距離ΔｄｆＳ（ｐ）は、図３においてハッチングで示した台形の面積に相当し、下記式で求めることができる。
【数３】
2017040486.tif 000005
【００６９】
時刻ｔｖｆＳ（ｐ）における走行距離ｄｆＳ（ｐ）は、一つ前のサンプリング点における走行距離ｄｆＳ（ｐ−１）に時刻ｔｖｆＳ（ｐ−１）から時刻ｔｖｆＳ（ｐ）までの間に自転車９が走行した走行距離ΔｄｆＳ（ｐ）を加算することによって求められる。この計算をそれぞれのサンプリング間隔について行い、各サンプリング点における自転車９の走行距離ｄｆＳ（ｐ）を求め、これとそれぞれ対応する時刻ｔｄｆＳ（ｐ）とを関連づけることによって、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離を表す走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）を求めることができる。
【００７０】
このようにして求められた走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）は速度・走行距離変換手段４２から出力され、後続するプロファイル算出部６へと送られる。
【００７１】
本発明に係る路面プロファイル測定方法に即していえば、速度・走行距離変換手段４２における上述のデータ処理が、サンプリング周波数変換手段４１で求められた速度データｖｆＳ（ｐ）及び対応する前記時刻データｔｖｆＳ（ｐ）に基づいて、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離を表す走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とを求めるステップに相当する。
【００７２】
なお、図１に示す路面プロファイル測定装置１においては、速度／距離データ受付部２１が受け付けた速度データｖｆ１（ｍ）及び時刻データｔｖｆ１（ｍ）は、サンプリング周波数変換手段４１において、まず基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データｖｆＳ（ｐ）と対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）に変換され、その後、速度・走行距離変換手段４２において、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離を表す走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）に変換されているが、サンプリング周波数変換手段４１におけるデータ処理と、速度・走行距離変換手段４２におけるデータ処理とは、その順序を逆にしても良い。
【００７３】
すなわち、速度／距離データ受付部２１が受け付けた速度データｖｆ１（ｍ）と時刻データｔｖｆ１（ｍ）を、まず速度・走行距離変換手段４２に送り、上述したと同様の方法で、サンプリング周波数ｆ１でサンプリングしたときの走行距離を表す走行距離データｄｆ１（ｍ）と、これに対応する時刻データｔｄｆ１（ｍ）に変換し、その後、変換された走行距離データｄｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｄｆ１（ｍ）とをサンプリング周波数変換手段４１に送って、先に基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データｖｆＳ（ｐ）と対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）を求めたのと同様のやり方で、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データｖｆＳ（ｐ）と対応する時刻データｔｖｆＳ（ｐ）に変換するようにしても良い。
【００７４】
路面プロファイル測定方法に即していえば、速度・走行距離変換手段４２において速度データｖｆ１（ｍ）と時刻データｔｖｆ１（ｍ）に対して行われる上述のデータ処理が、速度データｖｆ１（ｍ）及び対応する時刻データｔｖｆ１（ｍ）に基づいて、サンプリング周波数ｆ１でサンプリングしたときの走行距離を表す走行距離データｄｆ１（ｍ）と、これに対応する時刻データｔｄｆ１（ｍ）とを求めるステップに相当する。また、サンプリング周波数変換手段４１において走行距離データｄｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｄｆ１（ｍ）に対して行われる上述のデータ処理が、走行距離データｄｆ１（ｍ）のサンプリング周波数ｆ１が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記走行距離データｄｆ１（ｍ）と対応する時刻データｔｄｆ１（ｍ）とに基づいて、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データに相当する走行距離データｄｆＳ（ｐ）と、これに対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とを求め、サンプリング周波数ｆ１が基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、走行距離データｄｆ１（ｍ）及び対応する時刻データｔｄｆ１（ｍ）を、それぞれ、走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とするステップに相当する。
【００７５】
７．加速度データ処理部５での処理
７−１．重力加速度補正手段５Ｇでの処理
加速度データ受付部２２が受け付けた加速度に関するデータに含まれる加速度データαｆ３（ｏ）及び対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）は、まず加速度データ処理部５の重力加速度補正手段５Ｇに送られ、重力加速度の影響を除去する補正が行われる。
【００７６】
すなわち、重力加速度補正手段５Ｇは、送られてきた加速度データαｆ３（ｏ）の平均値を算出し、この平均値を加速度センサー９３によって計測された重力加速度として、各加速度データαｆ３（ｏ）から減算して重力加速度の影響を除去し、除去後の加速度データを加速度データαｆ３（ｏ）として出力する。
【００７７】
路面プロファイル測定方法に即していえば、重力加速度補正手段５Ｇにおいて行われるこの処理が、加速度データαｆ３（ｏ）の平均値から重力加速度を求め、これを加速度データαｆ３（ｏ）から減算し、減算後の加速度データを加速度データαｆ３（ｏ）とするステップに相当する。
【００７８】
なお、重力加速度補正手段５Ｇによる上記の重力加速度の影響を除去する補正は、必ずしも行わなければならないものではないが、行った方が求められる路面プロファイルの精度が高まるので好ましい。また、重力加速度補正手段５Ｇによる上記の重力加速度の影響を除去する補正は、後述する基線補正手段５Ｂによる補正、又はノイズ除去手段５Ｎによるノイズ除去の後に行っても良く、さらには、後述するサンプリング周波数変換手段５１での処理の後に行っても良い。重力加速度補正手段５Ｇがサンプリング周波数変換手段５１での処理の後に重力加速度の補正を行う場合には、重力加速度補正手段５Ｇは、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データαｆＳ（ｑ）の平均値から重力加速度を求め、これを前記加速度データαｆＳ（ｑ）から減算し、減算後の加速度データを加速度データαｆＳ（ｑ）とする処理を行うことになる。
【００７９】
路面プロファイル測定方法に即していえば、サンプリング周波数変換手段５１での処理の後に行われる重力加速度補正手段５Ｇによるこの処理が、加速度データαｆＳ（ｑ）の平均値から重力加速度を求め、これを加速度データαｆＳ（ｑ）から減算し、減算後の加速度データを加速度データαｆＳ（ｑ）とするステップに相当する。
【００８０】
７−２．基線補正手段５Ｂでの処理
重力加速度補正手段５Ｇで重力加速度の影響が除去された加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）とは、次に基線補正手段５Ｂに送られ、測定対象路面の勾配が加速度データに及ぼす影響を除去すべく、基線（ベースライン）の補正が行われる。
【００８１】
基線補正は、送られてきた加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）とに基づいて、横軸を時間（ｔ）、縦軸を加速度（α）とするグラフ上に加速度データαｆ３（ｏ）をプロットし、その分布傾向を、プロットされた複数の測定点に最もフィットする直線で近似して、この近似値を全加速度データαｆ３（ｏ）から減算することによって行われる。最もフィットする直線は例えば最小二乗法によって求めることができる。
【００８２】
この基線補正を行うことによって、測定対象道路が全体的に登り勾配又は下り勾配にある場合でも、それら勾配の影響を除去して、正確な路面プロファイルの測定が可能になる。したがって、基線補正手段５Ｂはあった方が好ましいが、例えば、対象とする道路が平坦な場合など不要な場合には、基線補正手段５Ｂは特になくても良い。
【００８３】
路面プロファイル測定方法に即していえば、基線補正手段５Ｂにおいて行われるこの基線補正が、加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の加速度データを加速度データαｆ３（ｏ）とするステップに相当する。
【００８４】
なお、この基線補正手段５Ｂによる基線補正は、後述するノイズ除去手段５Ｎによる低周波ノイズの除去後に行うようにしても良いが、基線補正は超低周波のノイズ補正に相当し、後述するノイズ除去手段５Ｎによる低周波ノイズの除去の前に行う方がよくノイズを除去することができるので好ましい。
【００８５】
さらに、基線補正手段５Ｂによる基線補正は、後述するサンプリング周波数変換手段５１での処理の後に行っても良く、その場合には、基線補正手段５Ｂは、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データαｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）とから、加速度データαｆＳ（ｑ）の変化傾向にフィットする直線を求め、これを前記加速度データαｆＳ（ｑ）から減算し、減算後の加速度データを加速度データαｆＳ（ｑ）とする処理を行うことになる。
【００８６】
路面プロファイル測定方法に即していえば、サンプリング周波数変換手段５１での処理の後に基線補正手段５Ｂにおいて行われるこの基線補正が、加速度データαｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の加速度データを加速度データαｆＳ（ｑ）とするステップに相当する。
【００８７】
さらに、基線補正手段５Ｂによる基線補正は、後述する加速度・速度変換手段５２による処理、又は速度・変位変換手段５３による処理の後に行っても良い。基線補正手段５Ｂによる基線補正を後述する加速度・速度変換手段５２による処理の後に行う場合には、基線補正手段５Ｂは、加速度・速度変換手段５２によって求められた速度データβｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）とから、速度データβｆ３（ｏ）の変化傾向にフィットする直線を求め、これを前記速度データβｆ３（ｏ）から減算し、減算後の速度データを速度データβｆ３（ｏ）とする処理を行うことになる。また、速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）とが、加速度・速度変換手段５２に送られる前に、サンプリング周波数変換手段５１での処理を受けている場合には、基線補正手段５Ｂは、サンプリング周波数変換手段５１を通過し、さらに加速度・速度変換手段５２によって求められた速度データβｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）とから、速度データβｆＳ（ｑ）の変化傾向にフィットする直線を求め、これを前記速度データβｆＳ（ｑ）から減算し、減算後の速度データを速度データβｆＳ（ｑ）とする処理を行うことになる。
【００８８】
路面プロファイル測定方法に即していえば、基線補正手段５Ｂにおいて行われる上記の基線補正が、速度データβｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の速度データを速度データβｆ３（ｏ）とするステップ、又は、速度データβｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の速度データを速度データβｆＳ（ｑ）とするステップに相当する。
【００８９】
基線補正手段５Ｂによる基線補正を後述する速度・変位変換手段５３による処理の後に行う場合には、基線補正手段５Ｂは、速度・変位変換手段５３によって求められた変位データγｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）とから、変位データγｆ３（ｏ）の変化傾向にフィットする直線を求め、これを前記変位データγｆ３（ｏ）から減算し、減算後の変位データを変位データγｆ３（ｏ）とする処理を行うことになる。また、速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）とが、速度・変位変換手段５３に送られる前に、サンプリング周波数変換手段５１での処理を受けている場合には、基線補正手段５Ｂは、サンプリング周波数変換手段５１を通過し、さらに速度・変位変換手段５３によって求められた変位データγｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）とから、変位データγｆＳ（ｑ）の変化傾向にフィットする直線を求め、これを前記変位データγｆＳ（ｑ）から減算し、減算後の変位データを変位データγｆＳ（ｑ）とする処理を行うことになる。
【００９０】
路面プロファイル測定方法に即していえば、基線補正手段５Ｂにおいて行われる上記の基線補正が、変位データγｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の変位データを変位データγｆ３（ｏ）とするステップ、又は、速度データγｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の変位データを変位データγｆＳ（ｑ）とするステップに相当する。
【００９１】
７−３．ノイズ除去手段５Ｎでの処理
基線補正手段５Ｂで基線補正を受けた加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）とは、続いてノイズ除去手段５Ｎに送られ、ノイズ域に相当する低周波成分が除去される。
【００９２】
ノイズ域に相当する低周波成分としては、例えば、気象庁が公表している「速度波形・変位波形の求め方」（ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｄａｔａ．ｊｍａ．ｇｏ．ｊｐ／ｓｖｄ／ｅｑｅｖ／ｄａｔａ／ｋｙｏｓｈｉｎ／ｋａｉｓｅｔｓｕ／ｃａｌｃ＿ｗａｖｅ．ｈｔｍ）においてカットオフされている０．２Ｈｚ以下の周波数成分が挙げられるが、これに限られるものではなく、試行錯誤によって除去すべき周波数域を求め、これを除去する低周波成分として設定しても良い。
【００９３】
加速度データαｆ３（ｏ）から０．２Ｈｚ以下の低周波成分を除去するには、加速度データαｆ３（ｏ）を０．２Ｈｚ超を通過させるハイパスフィルターに掛けても良く、或いは、加速度データαｆ３（ｏ）を一旦フーリエ変換し、周波数領域で０．２Ｈｚ以下に０を掛け、再び逆フーリエ変換することによって、０．２Ｈｚ以下の低周波成分が除去された加速度データαｆ３（ｏ）を得るようにしても良い。
【００９４】
ノイズ除去手段５Ｎによるノイズ域に相当する低周波成分の除去は、行った方が路面プロファイルをより正確に求めることができるので望ましいが、それほど低周波成分が大きな測定誤差をもたらさない場合には、行わなくても良い。また、ノイズ除去手段５Ｎによるノイズ域に相当する低周波成分の除去は、後述するサンプリング周波数変換手段５１、又は加速度・速度変換手段５２、又は速度・変位変換手段の後に行っても良い。
【００９５】
路面プロファイル測定方法に即していえば、ノイズ除去手段５Ｎにおいて行われる上記の処理が、加速度データαｆ３（ｏ）又は加速度データαｆＳ（ｑ）からノイズ域に相当する低周波成分を除去するステップ、又は、速度データβｆ３（ｏ）又は前記速度データβｆＳ（ｑ）からノイズ域に相当する低周波成分を除去するステップ、又は、変位データγｆ３（ｏ）又は変位データγｆＳ（ｑ）からノイズ域に相当する低周波成分を除去するステップに相当する。
【００９６】
７−４．サンプリング周波数変換手段５１での処理
ノイズ除去手段５Ｎを通過し、ノイズ域に相当する低周波成分が除去された加速度データαｆ３（ｏ）及び対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）は、続いてサンプリング周波数変換手段５１に送られ、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データαｆＳ（ｑ）（但し、ｑは整数）及び対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）に変換される。この変換処理は、先にサンプリング周波数変換手段４１ついて述べたのと基本的に同じ処理である。
【００９７】
すなわち、サンプリング周波数変換手段５１は、まず、送られてきた時刻データｔαｆ３（ｏ）に基づいて、加速度データαｆ３（ｏ）のサンプリング周波数ｆ３と予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳとが一致しているか否かを判別し、一致している場合には、送られてきた加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）を、そのまま、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングされた加速度データαｆＳ（ｑ）及び対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）として、次の加速度・速度変換手段５２へと出力する。
【００９８】
一方、サンプリング周波数ｆ３と予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳとが一致していない場合には、サンプリング周波数変換手段５１は、加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）とに基づいて、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データαｆＳ（ｑ）と、これに対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）を求める。この求め方は、先に図２に基づいて説明したものと基本的に同じであり、サンプリング周波数ｆ３で時刻ｔαｆ３（ｏ）に計測された加速度がαｆ３（ｏ）、時刻ｔαｆ３（ｏ）から（１／ｆ３）秒後の時刻ｔαｆ３（ｏ＋１）に計測された加速度がαｆ３（ｏ＋１）であるとき、基準サンプリング周波数ｆＳのタイミングで時刻ｔαｆＳ（ｑ）に計測したときの加速度αｆＳ（ｑ）は、時刻ｔαｆ３（ｏ）に計測された加速度αｆ３（ｏ）と時刻ｔαｆ３（ｏ＋１）に計測された加速度αｆ３（ｏ＋１）の間を、例えば線形内挿することによって、以下の式で求めることができる。
【数４】
2017040486.tif 000006
【００９９】
基準サンプリング周波数ｆＳでの計測タイミングに相当するそれぞれの時刻ｔαｆＳ（ｑ）における加速度αｆＳ（ｑ）を、その両側に位置する時刻ｔαｆ３（ｏ）とｔαｆ３（ｏ＋１）に計測された加速度αｆ３（ｏ）とαｆ３（ｏ＋１）とに基づいて、上記の式４で求め、これと対応するぞれぞれの時刻ｔαｆＳ（ｑ）とを関連づけることによって、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データαｆＳ（ｑ）と、これに対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）を求めることができる。なお、時刻ｔαｆ３（ｏ）に計測された加速度αｆ３（ｏ）と時刻ｔαｆ３（ｏ＋１）に計測された加速度αｆ３（ｏ＋１）とに基づいて、その間に位置する時刻ｔαｆＳ（ｑ）における加速度αｆＳ（ｑ）を求める方法は、上述した線形内挿に限られず、他の適宜の内挿法を用いても良い。他の内挿法としては、例えば「土木学会論文集Ａ」、Ｖｏｌ．６５、Ｎｏ．２、５２３−５３５、２００９．６の５３０〜５３１頁に記載されたリサンプリング理論によるサンプリングレートの変更を適用した補間法を挙げることができる。対象が加速度である場合には、上記リサンプリング理論によるサンプリングレートの変更を適用した補間法を用いる方が、より高い精度が得られる。
【０１００】
因みに、加速度センサー９３として、上述したスマートフォンに内蔵された加速度センサーを使用する場合、そのサンプリング周波数ｆ３は、通常、約１００Ｈｚであり、基準サンプリング周波数ｆＳを例えば１００Ｈｚに設定すると、両者はほぼ一致するものの、サンプリング周波数ｆ３には若干のゆらぎがあるので、サンプリング周波数変換手段５１による変換は必要である。サンプリング周波数変換手段５１は、上記のサンプリング周波数の変換処理を加速度センサー９３の全計測時間又は指定された計測時間について行い、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データαｆＳ（ｑ）及び対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）として、後続する加速度・速度変換手段５２に出力する。このとき、出力される加速度データαｆＳ（ｑ）及び対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）を、路面プロファイル測定装置１が備える適宜の記憶装置に記憶させても良いことは勿論である。
【０１０１】
路面プロファイル測定方法に即していえば、サンプリング周波数変換手段５１における上述のデータ処理が、加速度データαｆ３（ｏ）のサンプリング周波数ｆ３が予め定められた前記基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、前記加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）とに基づいて、前記基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データに相当する加速度データαｆＳ（ｑ）とこれに対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）とを求め、前記サンプリング周波数ｆ３が前記基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、前記加速度データαｆ３（ｏ）と対応する前記時刻データｔαｆ３（ｏ）を前記加速度データαｆＳ（ｑ）及び前記時刻データｔαｆＳ（ｑ）とするステップに相当する。
【０１０２】
なお、図１に示す路面プロファイル測定装置１においては、サンプリング周波数変換手段５１によるサンプリング周波数の変換処理は、加速度・速度変換手段５２及び速度・変位変換手段５３における処理の前に行われているが、サンプリング周波数変換手段５１によるサンプリング周波数の変換処理は、加速度・速度変換手段５２における処理の後、又は速度・変位変換手段５３における処理の後に行うようにしても良い。
【０１０３】
サンプリング周波数変換手段５１によるサンプリング周波数の変換処理が、加速度・速度変換手段５２における処理の後に行われる場合には、サンプリング周波数変換手段５１は、加速度・速度変換手段５２において求められた速度データβｆ３（ｏ）及び時刻データｔβｆ３（ｏ）に対して上記と同様の処理を行い、サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データに相当する速度データβｆＳ（ｑ）とこれに対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）とを求めることになる。
【０１０４】
路面プロファイル測定方法に即していえば、サンプリング周波数変換手段５１において速度データβｆ３（ｏ）及び時刻データｔβｆ３（ｏ）に対して行われる上記のデータ処理が、速度データβｆ３（ｏ）のサンプリング周波数ｆ３が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、速度データβｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）とに基づいて、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データに相当する速度データβｆＳ（ｑ）とこれに対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）とを求め、サンプリング周波数ｆ３が基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、速度データβｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）を速度データβｆＳ（ｑ）及び時刻データｔβｆＳ（ｑ）とするステップｎ相当する。
【０１０５】
また、サンプリング周波数変換手段５１によるサンプリング周波数の変換処理が、速度・変位変換手段５３における処理の後に行われる場合には、サンプリング周波数変換手段５１は、速度・変位変換手段５３において求められた変位データγｆ３（ｏ）及び時刻データｔγｆ３（ｏ）に対して上記と同様の処理を行い、サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｆＳ（ｑ）とこれに対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）とを求めることになる。
【０１０６】
路面プロファイル測定方法に即していえば、サンプリング周波数変換手段５１において変位データγｆ３（ｏ）及び時刻データｔγｆ３（ｏ）に対して行われる上記のデータ処理が、変位データγｆ３（ｏ）のサンプリング周波数ｆ３が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、変位データγｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）とに基づいて、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｆＳ（ｑ）とこれに対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）とを求め、サンプリング周波数ｆ３が基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、変位データγｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）を変位データγｆＳ（ｑ）及び時刻データｔγｆＳ（ｑ）とするステップに相当する。
【０１０７】
７−５．加速度・速度変換手段５２での処理
サンプリング周波数変換手段５１で得られた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度データαｆＳ（ｑ）及び対応する時刻データｔαｆＳ（ｑ）は、次いで、加速度・速度変換手段５２に送られ、速度データβｆＳ（ｑ）及び対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）に変換される。この変換処理は、上述した速度・走行距離変換手段４２での処理と基本的に同じである。
【０１０８】
すなわち、例えば、図４に示すように、横軸が時間、縦軸が速度を表すグラフにおいて、基準サンプリング周波数ｆＳで計測したときに時刻ｔαｆＳ（ｑ−１）に計測された加速度がαｆＳ（ｑ−１）、時刻ｔαｆＳ（ｑ−１）から（１／ｆＳ）秒後の時刻ｔαｆＳ（ｑ）に計測された加速度がαｆＳ（ｑ）であるとき、時刻ｔαｆＳ（ｑ−１）から時刻ｔαｆＳ（ｑ）までの速度の変化ΔβｆＳ（ｑ）は、図４においてハッチングで示した台形の面積に相当し、下記式５で求めることができる。
【数５】
2017040486.tif 000007
【０１０９】
時刻ｔαｆＳ（ｑ）における速度βｆＳ（ｑ）は、一つ前のサンプリング点における速度βｆＳ（ｑ−１）に時刻ｔαｆＳ（ｑ−１）から時刻ｔαｆＳ（ｑ）までの間に変化した自転車９の速度ΔβｆＳ（ｑ）を加算することによって求められる。この計算をそれぞれのサンプリング間隔について行い、各時刻ｔβｆＳ（ｑ）における鉛直方向の速度βｆＳ（ｑ）を求め、これと対応する時刻ｔβｆＳ（ｑ）とを関連づけることによって、速度データβｆＳ（ｑ）と、これに対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）を求めることができる。このようにして求められた速度データβｆＳ（ｑ）と、これに対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）は加速度・速度変換手段５２から出力され、後続する速度・変位変換手段５３へと送られる。
【０１１０】
路面プロファイル測定方法に即していえば、加速度・速度変換手段５２における上述のデータ処理が、加速度データαｆＳ（ｑ）を基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データβｆＳ（ｑ）に換算し、これを対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）と関連づけるステップに相当する。
【０１１１】
なお、加速度・速度変換手段５２における加速度データから速度データへの変換は、サンプリング周波数変換手段５１による処理の前に行っても良く、その場合には、加速度・速度変換手段５２は、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの加速度に変換されていない加速度データαｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔαｆ３（ｏ）を、サンプリング周波数ｆ３でサンプリングしたときの速度データβｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）に変換する処理を行うことになる。
【０１１２】
路面プロファイル測定方法に即していえば、サンプリング周波数変換手段５１による処理の前に加速度・速度変換手段５２において行われる上記データ処理が、加速度データαｆ３（ｏ）をサンプリング周波数ｆ３でサンプリングしたときの速度データβｆ３（ｏ）に換算し、これを対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）と関連づけるステップに相当する。
【０１１３】
７−６．速度・変位変換手段５３での処理
加速度・速度変換手段５２で得られた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度データβｆＳ（ｑ）及び対応する時刻データｔβｆＳ（ｑ）は、次いで、速度・変位変換手段５３に送られ、変位データγｆＳ（ｑ）及び対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）に変換される。この変換処理は、上述した加速度・速度変換手段５２での処理と基本的に同じである。
【０１１４】
すなわち、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときに時刻ｔβｆＳ（ｑ−１）における速度がβｆＳ（ｑ−１）、時刻ｔβｆＳ（ｑ−１）から（１／ｆＳ）秒後の時刻ｔβｆＳ（ｑ）における速度がβｆＳ（ｑ）であるとき、時刻ｔβｆＳ（ｑ−１）から時刻ｔβｆＳ（ｑ）までの変位の変化分ΔγｆＳ（ｑ）は、下記式６で求めることができる。
【数６】
2017040486.tif 000008
【０１１５】
時刻ｔβｆＳ（ｑ）における変位γｆＳ（ｑ）は、一つ前のサンプリング点における変位γｆＳ（ｑ−１）に時刻ｔβｆＳ（ｑ−１）から時刻ｔβｆＳ（ｑ）までの間に変化した自転車９の変位ΔγｆＳ（ｑ）を加算することによって求められる。この計算をそれぞれのサンプリング間隔について行い、各時刻ｔγｆＳ（ｑ）における鉛直方向の変位γｆＳ（ｑ）を求め、これと対応する時刻ｔγｆＳ（ｑ）とを関連づけることによって、変位データγｆＳ（ｑ）と、これに対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）を求めることができる。このようにして求められた変位データγｆＳ（ｑ）と、これに対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）は速度・変位変換手段５３から出力され、後続するプロファイル算出部６へと送られる。
【０１１６】
路面プロファイル測定方法に即していえば、速度・変位変換手段５３における上述のデータ処理が、速度データβｆＳ（ｑ）を、サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの変位を表す変位データγｆＳ（ｑ）に換算し、これを対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）と関連づけるステップに相当する。
【０１１７】
なお、速度・変位変換手段５３における速度データから変位データへの変換は、サンプリング周波数変換手段５１による処理の前に行っても良く、その場合には、速度・変位変換４手段５３は、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの速度に変換されていない速度データβｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔβｆ３（ｏ）を、サンプリング周波数ｆ３でサンプリングしたときの変位データγｆ３（ｏ）と対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）に変換する処理を行うことになる。
【０１１８】
路面プロファイル測定方法に即していえば、サンプリング周波数変換手段５１による処理の前に速度・変位変換手段５３において行われる上記データ処理が、速度データβｆ３（ｏ）を、サンプリング周波数ｆ３でサンプリングしたときの変位を表す変位データγｆ３（ｏ）に換算し、これを対応する時刻データｔγｆ３（ｏ）と関連づけるステップに相当する。
【０１１９】
８．プロファイル算出部６での処理
８−１．変位／走行距離データ取得手段６１での処理
速度／距離データ処理部４から出力される走行距離データｄｆＳ（ｐ）と対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）、及び、加速度データ処理部５から出力される変位データγｆＳ（ｑ）と対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）とは、共にプロファイル算出部６の変位／走行距離データ取得手段６１に送られ、そこで、自転車９の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｙ（ｒ）（但し、ｒは整数）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）に変換される。この処理は以下のようにして実行される。
【０１２０】
加速度データ処理部５から出力される変位データγｆＳ（ｑ）と速度／距離データ処理部４から出力される走行距離データｄｆＳ（ｐ）とは、いずれも基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときのデータであり、かつ両者のサンプリングのタイミングも同期しているので、同一時刻にサンプリングされた変位データγｆＳ（ｑ）と走行距離データｄｆＳ（ｐ）が存在する。変位／走行距離データ取得手段６１は、時刻データｔγｆＳ（ｑ）と時刻データｔｄｆＳ（ｐ）を比べて、同一時刻の変位データと走行距離データを互いに対応づける処理を行う。時刻データを介して互いに対応づけられた変位データγｆＳ（ｑ）と走距離データｄｆＳ（ｐ）との対応関係の一例を示せば下記表１のとおりである（但し、ｔγｆＳ（ｑ）＝ｔｄｆＳ（ｐ）とした）。
【０１２１】
【表１】
2017040486.tif 000009
【０１２２】
しかしながら、自転車９の走行速度は必ずしも一定ではないので、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データｄｆＳ（ｐ−１）、ｄｆＳ（ｐ）、ｄｆＳ（ｐ＋１）・・・は一定ではなく、上記の変位データγｆＳ（ｑ）と走行距離データｄｆＳ（ｐ）との関係を、横軸に走行距離、縦軸に変位をとってプロットしてグラフ化すると、各データの横軸方向の間隔は不揃いとなる。この不都合を解消するために、変位／走行距離データ取得手段６１は、さらに以下の処理を行う。
【０１２３】
すなわち、変位／走行距離データ取得手段６１は、上記変位データγｆＳ（ｑ）と、これに対応づけられた走行距離データｄｆＳ（ｐ）とに基づいて、予め定められた走行距離ｘあたり、予め定められたｙ回サンプリングしたときの変位データγｙ（ｒ）（但し、ｒは整数）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）を求める。この処理は、基本的にサンプリング周波数の変換処理と同じである。例えば、図５に示すように、横軸が走行距離ｄ、縦軸が変位γを表すグラフにおいて、走行距離ｄｆＳ（ｐ）のときの変位がγｆＳ（ｑ）、走行距離ｄｆＳ（ｐ＋１）のときの変位がγｆＳ（ｑ＋１）であり、走行距離ｘあたりｙ回サンプリングするサンプリング点の一つであるｄｙ（ｒ）が走行距離ｄｆＳ（ｐ）と走行距離ｄｆＳ（ｐ＋１）の間に位置する場合、走行距離ｄｙ（ｒ）における変位γｙ（ｒ）は、走行距離ｄｆＳ（ｐ）における変位γｆＳ（ｑ）と走行距離ｄｆＳ（ｐ＋１）における変位γｆＳ（ｑ＋１）との間を、例えば線形内挿することによって、以下の式で求めることができる。
【数７】
2017040486.tif 000010
【０１２４】
走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの各走行距離ｄｙ（ｒ）について、それぞれその両側に位置する走行距離ｄｆＳ（ｐ）とｄｆＳ（ｐ＋１）における変位γｆＳ（ｑ）とγｆＳ（ｑ＋１）とに基づいて、走行距離ｄｙ（ｒ）のときの変位γｙ（ｒ）を上記の式７で求め、これと対応するぞれぞれの走行距離ｄｙ（ｒ）とを関連づけることによって、変位／走行距離データ取得手段６１は、自転車９の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｙ（ｒ）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）を求めることができる。なお、ｙ回のサンプリングは走行距離上のどこをサンプリング開始基準点として選んでも良いが、走行距離データデータｄｆＳ（ｐ）のいずれかと一致する点を選ぶのが望ましい。
【０１２５】
因みに、前記走行距離ｘとしては、通常、１ｍが選ばれ、サンプリング回数ｙとしては、通常、１００回が選ばれる。走行距離ｘが１ｍ、走行距離ｘあたりのサンプリング回数ｙが１００回のとき、走行距離データｄｙ（ｒ）の間隔は１ｍ／１００＝１ｃｍとなる。
【０１２６】
変位／走行距離データ取得手段６１は上記の処理を実行し、求められた変位データγｙ（ｒ）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）を出力する。このとき、出力される変位データγｙ（ｒ）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）を、路面プロファイル測定装置１が備える適宜の記憶装置に記憶させても良いことは勿論である。
【０１２７】
路面プロファイル測定方法に即していえば、変位／走行距離データ取得手段６１によって行われる上記データ処理が、変位データγｆＳ（ｑ）及び対応する時刻データｔγｆＳ（ｑ）と、走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とに基づいて、自転車９の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｙ（ｒ）と、これに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）とを求める変位・走行距離データ取得ステップに相当する。
【０１２８】
８−２．センサー取付位置補正手段６２での処理
プロファイル算出部６の変位／走行距離データ取得手段６１で、自転車９の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｙ（ｒ）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）に変換されたデータは、続いて、路面プロファイル出力手段７１に送られる前に、必要に応じて、センサー取付位置補正手段６２においてセンサー取付位置補正処理を施される。
【０１２９】
すなわち、加速度センサー９３を、例えば自転車９のハンドル部分に取り付けた場合には、その位置は、わずかではあるものの自転車９の前輪の接地位置からは自転車９の進行方向後方にずれているので、加速度センサー９３は、自転車９の走行時、前後輪の振動に伴う回転運動の影響を受けることになり、この影響を補正するため行われるのがセンサー取付位置補正手段６２によるセンサー取付位置補正処理である。この処理は以下のようにして実行される。
【０１３０】
例えば、図６に示すように、自転車９の前後輪間距離をｚ、前輪と加速度センサー９３との水平方向距離をＤ、前輪が受ける加速度をαｆ、後輪が受ける加速度をαｂとすると、加速度センサー９１が受ける加速度αｓは、近似的に下記式で表される。
【数８】
2017040486.tif 000011
【０１３１】
加速度センサー９３によって計測される加速度はαｓであるが、路面プロファイルを正確に反映しているのは加速度αｆ又はαｂである。加速度αｆと加速度αｂとは互いに独立ではなく、空間周波数上で位相が前後輪間距離ｚだけずれているので、ある空間周波数ｆに対して、加速度αｆと加速度αｂとは、Ａを振幅、ｘを自転車９の走行方向位置、ｖを自転車９の走行速度として、それぞれ下記式で表すことができる。
【数９】
2017040486.tif 000012
【数１０】
2017040486.tif 000013
【０１３２】
式９と式１０を式８に代入すると、加速度αｆ（或いは加速度αｂ）の振幅Ａと加速度αｓの振幅ＡＳとの関係は下記式で表される。
【数１１】
2017040486.tif 000014
ただし、ｋ（ｆ）は下記式で表される空間周波数ｆに依存するセンサー取付位置補正関数である。
【数１２】
2017040486.tif 000015
【０１３３】
式１２のｚ、Ｄ、ｖに具体的な数値を代入し、自転車９の走行方向位置ｘを変化させたときにｍａｘ｛  ｝の｛  ｝内の値の最大値を求めることによって、空間周波数ｆの関数としてセンサー取付位置補正関数ｋ（ｆ）を求めることができる。すなわち、空間周波数ｆの波長１／ｆが前後輪間距離ｚの整数分の１に近い場合、前後輪は同位相で運動するので、自転車９のすべての位置で加速度は等しく、ｋ＝１となる。一方、波長１／ｆが前後輪間距離ｚの１／２の整数分の１に近い場合、前後輪が逆位相で運動するので、ｋが最大となり、加速度センサー９３が取り付けられている箇所の加速度は最も小さくなると予想される。因みに、自転車９における前後輪間距離ｚを１．１ｍ、前輪と加速度センサー９１と前輪との水平方向距離Ｄを０．１５ｍ、自転車９の走行速度ｖを１０ｋｍ／ｈとした場合、ｘが１／ｚ＝１／１．１ｍ＝０．９１の倍数のとき、ｋは最小値を取り、このときのｋの値を１とすると、ｘが０．９１／２＝０．４６の倍数のとき、ｋは最大値１．５７となり、この間でｋはｆの関数として周期的に変化する。
【０１３４】
このセンサー取付位置補正関数ｋ（ｆ）は、加速度について求められたものであるが、式１２の両辺を２回積分することによって加速度センサー９３によって計測された加速度に基づいて求められた変位データγｙ（ｒ）と、自転車９の前輪の接地点における変位との間にも成り立つ。センサー取付位置補正手段６２は、変位／走行距離データ取得手段６１から送られてくる変位データγｙ（ｒ）を一旦フーリエ変換し、これに、周波数領域で、上記センサー位置補正関数ｋ（ｆ）を掛け、再び逆フーリエ変換することによって、変位データγｙ（ｒ）を、自転車９の前輪又は後輪位置での変位データγｙＣ（ｒ）に補正する。補正後の変位データγｙ（ｒ）は、対応する走行距離データｄｙ（ｒ）とともに、プロファイル出力部７の路面プロファイル出力手段７１に送られ、適宜、路面プロファイルとして出力される。
【０１３５】
路面プロファイル測定方法に即していえば、センサー取付位置補正手段６２において行われる上記処理が、加速度センサーの自転車上での取付位置に関する情報及び前記自転車の諸元に関する情報に基づいて、前記変位・走行距離データ取得ステップＥにおいて求められた前記変位データγｙ（ｒ）を、前記自転車の前輪又は後輪位置での変位データγｙＣ（ｒ）に補正するセンサー取付位置補正ステップに相当し、路面プロファイル出力手段７１において行われる上記処理が、変位データγｙ（ｒ）の代わりに、補正後の変位データγｙＣ（ｒ）を対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力するステップに相当することになる。
【０１３６】
８−３．整合性調整手段６３での処理
プロファイル算出部６の変位／走行距離データ取得手段６１で、自転車９の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データに相当する変位データγｙ（ｒ）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）に変換されたデータは、続いて、路面プロファイル出力手段７１に送られる前に、必要に応じて、整合性調整手段６３において整合性調整処理を施される。
【０１３７】
この処理は、本発明に係る路面プロファイル測定装置１において求められた路面プロファイルを、例えば、上述した「ＤＡＭ」などの他の路面プロファイル測定装置で求められた路面プロファイルと比較することを可能にするために行われる処理である。
【０１３８】
すなわち、予め、同一の道路について、その路面プロファイルを本発明に係る路面プロファイル測定装置１と他の路面プロファイル測定装置を用いて測定し、両者の結果を比較することによって両者の差を求めておき、この予め求められ、適宜の記憶装置に記憶されている差に基づいて、整合性調整手段６３は変位／走行距離データ取得手段６１から送られてくる変位データγｙ（ｒ）を調整する。
【０１３９】
因みに、本発明者らが確認したところによれば、同一道路の路面プロファイルを本発明に係る路面プロファイル測定装置１で測定した結果Ｐと、「ＤＡＭ」を用いて測定した結果ＰＤＡＭとの間には、以下の関係がある。
【数１３】
2017040486.tif 000016
【０１４０】
ただし、ｊ（ｆ）は空間周波数ｆに依存する整合性調整関数であり、下記式で表される。
【数１４】
2017040486.tif 000017
【０１４１】
整合性調整手段６３は、変位／走行距離データ取得手段６１から送られてくる変位データγｙ（ｒ）をフーリエ変換し、これに、周波数領域で、上記整合性調整関数ｊ（ｆ）を掛け、再び逆フーリエ変換することによって、変位データγｙ（ｒ）を、他の測定装置で測定された路面プロファイルと比較可能な変位データγｙＤ（ｒ）に調整する。
【０１４２】
この調整は、センサー取付位置補正手段６２において行われる上記のセンサー取付位置補正処理の後に行っても良く、その場合には、整合性調整手段６３は、センサー取付位置補正手段６２においてセンサー取付位置補正が行われた変位データγｙＣ（ｒ）をフーリエ変換し、これに周波数領域で上記整合性調整関数ｊ（ｆ）を掛け、再び逆フーリエ変換することによって、変位データγｙＣ（ｒ）を、他の測定装置で測定された路面プロファイルと比較可能な変位データγｙＣＤ（ｒ）に調整することになる。
【０１４３】
いずれにせよ、整合性調整手段６３によって調整された変位データγｙＣ（ｒ）又はγｙＣＤ（ｒ）は、対応する対応する走行距離データｄｙ（ｒ）とともに、プロファイル出力部７の路面プロファイル出力手段７１に送られ、適宜、路面プロファイルとして出力される。
【０１４４】
路面プロファイル測定方法に即していえば、整合性調整手段６３において行われる上記の処理が、同一自転車道についての前記変位データγｙ（ｒ）又はγｙＣ（ｒ）に基づいて出力される路面プロファイルと他の路面プロファイル測定装置から出力される路面プロファイルとの予め求められた差に基づいて、前記変位データγｙ（ｒ）又はγｙＣ（ｒ）を変位データγｙＤ（ｒ）又はγｙＣＤ（ｒ）に補正する整合性調整ステップに相当し、路面プロファイル出力手段７１において行われる上記の処理が、前記変位データγｙ（ｒ）又はγｙＣ（ｒ）の代わりに、補正後の変位データγｙＤ（ｒ）又はγｙＣＤ（ｒ）を対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力するステップに相当する。
【０１４５】
本発明の路面プロファイル測定装置１が上記処理を行う整合性調整手段６３を備えている場合には、本発明の路面プロファイル測定装置１で得られた路面プロファイルを、他の道路について他の測定装置で測定された結果と比較したり、また、同じ道路について過去に他の測定装置で測定された結果又は未来に他の測定装置で測定される結果と照らし合わせたりして、道路の路面プロファイルの変化を調査、比較検討することができるので、得られた測定データの汎用性が増し、極めて有用である。
【０１４６】
９．プロファイル出力部７での処理
変位／走行距離データ取得手段６１から出力された変位データγｙ（ｒ）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）とは、プロファイル出力部７が有する路面プロファイル出力手段７１に送られ、路面プロファイル出力部７１は、これを自動的に、又は外部からの出力要請を待って、路面プロファイルとして出力する。路面プルファイルはプリンター、表示装置、記憶装置、他の端末、ネットワーク上のサーバ等、適宜の出力先に出力することができる。
【０１４７】
路面プロファイル測定方法に即していえば、路面プロファイル出力手段７１が行う上記のデータ処理が、求められた前記変位データγｙ（ｒ）を対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて、路面プロファイルとして出力する路面プロファイル出力ステップに相当する。
【０１４８】
〈全体構成−その２〉
図７は、本発明に係る路面プロファイル測定装置１の他の一例を示す全体構成図である。図１におけると同じ部、手段には同じ符号を付してある。図１に示した全体構成図と図７に示す全体構成図との違いは、自転車９に角速度センサー９４が取り付けられている点、データ受付部２に角速度データ受付部２４が設けられている点、サンプリング周波数変換手段５４及び角速度・角度変換手段５５を備える角速度データ処理部８がデータ処理部３に設けられている点、プロファイル算出部６に、角度／走行距離データ取得手段６４、角度・変位変換手段６５、不感周波数域除去手段６６、低周波域除去手段６７、及び加算手段６８が設けられている点にある。なお、基線補正手段５Ｂとノイズ除去手段５Ｎは、加速度データ処理部５と角速度データ処理部８とで共用である。
【０１４９】
本例の路面プロファイル測定装置１が新たに有する上記の各部及び各手段は、１又は２以上のコンピュータが独立して又は互いに連携して所定のプログラムの下に動作することによって実現されるものである。なお、図７に示す路面プロファイル測定装置１も、図１に示した路面プロファイル測定装置１と同様に、上記の各部及び各手段に加えて、図示しない適宜の記憶装置を有している。
【０１５０】
なお、角速度センサー９４としては、自転車９に取り付けることができ、自転車９の車軸の回りの角速度を計測し、外部にデータとして出力することができるものであれば、どのような計測原理に基づくどのような種類のものであっても良いが、入手の容易性を考えると、例えば、アップル社が販売するスマートフォン（商品名「ｉＰｏｄ  ｔｏｕｃｈ」）に内蔵されている角速度センサーを用いるのが望ましい。
【０１５１】
車軸回りの角速度を正確に計測することができる限り角速度センサー９４の自転車９への取り付け位置には特段の制限はないが、通常はハンドル部分に適宜の治具を介して取り付けるのが好ましい。なお、角速度センサー９４として、上記スマートフォンを用いる場合、スマートフォン内蔵の角速度センサーのＸ、Ｙ、Ｚ軸がそれぞれ自転車９の車軸方向、前後方向、及び上下方向と一致するように自転車９に取り付けるのが好ましい。
【０１５２】
＜動作＞
以下、図７に示す路面プロファイル測定装置１の動作を説明する。
【０１５３】
１０．計測開始時
自転車９に、速度センサー９１又は距離センサー９２、加速度センサー９３に加えて角速度センサー９４が取り付けられており、速度又は距離、加速度に加えて、角速度センサー９４によって角速度が計測される点を除けば、図７に示す路面プロファイル測定装置１の計測開始時の動作は先に説明した図１の路面プロファイル測定装置と基本的に同じである。
【０１５４】
すなわち、対象とする道路上を、速度センサー９１又は距離センサー９２と加速度センサー９３及び角速度センサー９４が取り付けられている自転車９を走行させ、各センサーによって計測される自転車９の速度又は走行距離、及び鉛直方向の加速度並びに車軸回りの角速度を計測する。自転車９の走行速度は、基本的に、本発明に係る路面プロファイル測定装置１の測定精度には影響しないので、自転車９の走行速度に特段の制限はないけれども、走行距離軸上での現実の測定点数を一定にするという観点からは、自転車９はなるべく一定速度（例えば、１０ｋｍ／ｈ程度の一定速度）で走行させるのが望ましい。
【０１５５】
計測開始に際しては、速度センサー９１又は距離センサー９２による速度又は距離の計測と加速度センサー９３による加速度の計測、さらには角速度センサー９４による角速度の計測とが時間軸上で同期するように、それらセンサーを同時にスタート（計測開始）させる。それらセンサーのスタートは、自転車９の走行開始前であっても良いし、走行開始後であっても良いし、一定の安定した速度に達してからであっても良い。
【０１５６】
１１．角速度に関するデータ
角速度センサー９４が計測する角速度データは、通常、使用する角速度センサー９４に固有のサンプリング周波数ｆ４でサンプリングされた角速度データωｆ４（ｈ）（但し、ｈは整数）である。角速度センサー９４が計測する角速度データωｆ４（ｈ）には、通常、それぞれの角速度データが計測された時刻に関する時刻データｔωｆ４（ｈ）が対応づけられており、角速度データωｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）を併せて、本明細書では角速度センサー９４が計測する角速度に関するデータと呼ぶ。なお、角速度に関するデータには角速度データωｆ４（ｈ）及び対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）に加えて、適宜の他のデータを含めても良い。因みに、角速度センサー９４として、上述したスマートフォンに内蔵された角速度センサーを使用する場合、そのサンプリング周波数ｆ４は、通常、約１００Ｈｚである。角速度に関するデータの一例を示せば以下のとおりである。
【０１５７】
（角速度に関するデータ）
｛ωｆ４（１）          ｔωｆ４（１）｝
｛ωｆ４（２）          ｔωｆ４（２）｝
・・・・・・・・・・・・・・・・・
｛ωｆ４（ｈ）          ｔωｆ４（ｈ）｝
｛ωｆ４（ｈ＋１）      ｔωｆ４（ｈ＋１）｝
・・・・・・・・・・・・・・・・・
【０１５８】
１２．角速度データ受付部２４による角速度に関するデータの受付
角速度センサー９４が計測した角速度データωｆ４（ｈ）及び対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）を含む角速度に関するデータは、先に説明した加速度に関するデータなどと同様に、通常、一旦角速度センサー内の記憶装置に記憶され、計測終了後、角速度センサー９４と図７に示す路面プロファイル測定装置１の入力インターフェース２３とを有線での接続手段１３又は無線での接続手段１４で接続するか、ネットワーク１１を介して接続するか、或いは携帯可能な記憶装置１２を介して、入力インターフェース２３からデータ受付部２の角速度データ受付部２４に入力される。
【０１５９】
なお、ネットワーク１１を介するか、有線での接続手段１３又は無線での接続手段１４で角速度センサー９４と入力インターフェース２３とが接続される場合には、角速度センサー９４が計測した角速度に関するデータは、リアルタイムで入力インターフェース２３を介してデータ受付部２の角速度データ受付部２４に入力するようにしても良い。
【０１６０】
本発明に係る路面プロファイル測定方法に関していえば、データ受付部２の角速度データ受付部２４が、角速度センサー９４が計測した角速度に関するデータの入力を受け付ける段階が、角速度データ受付ステップに相当する。
【０１６１】
１３．角速度データ処理部８での処理
１３−１．基線補正手段５Ｂでの処理
基線補正手段５Ｂでの角速度に関するデータの処理は、先に説明した基線補正手段５Ｂが加速度に関するデータについて行う処理と基本的に同じである。
【０１６２】
すなわち、基線補正手段５Ｂは、角速度データ受付部２４から送られてきた角速度データωｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）とに基づいて、横軸を時間（ｔ）、縦軸を角速度（ω）とするグラフ上に角速度データωｆｈ（ｈ）をプロットし、その分布傾向を、プロットされた複数の測定点に最もフィットする直線で近似して、この近似値を全角速度データωｆ４（ｈ）から減算する。最もフィットする直線は例えば最小二乗法によって求めることができる。
【０１６３】
この基線補正を角速度データωｆ４（ｈ）についても行うことによって、測定対象道路が全体的に登り勾配又は下り勾配にある場合でも、それら勾配の影響を除去して、正確な路面プロファイルの測定が可能になる。したがって、角速度データωｆ４（ｈ）に関しても基線補正手段５Ｂはあった方が好ましいが、例えば、対象とする道路が平坦な場合など不要な場合には、基線補正手段５Ｂはなくても良い。
【０１６４】
路面プロファイル測定方法に即していえば、基線補正手段５Ｂにおいて角速度データについて行われるこの基線補正が、角速度データωｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）とに基づいて基線補正を行い、補正後の角速度データを角速度データωｆ４（ｈ）とするステップに相当する。
【０１６５】
なお、この基線補正手段５Ｂによる角速度データについての基線補正は、後述するノイズ除去手段５Ｎによる低周波ノイズの除去後に行うようにしても良いが、基線補正は超低周波のノイズ補正に相当し、後述するノイズ除去手段５Ｎによる低周波ノイズの除去の前に行う方がノイズを良く除去することができるので好ましい。
【０１６６】
さらに、基線補正手段５Ｂによる角速度データについての基線補正は、後述するサンプリング周波数変換手段５４での処理の後に行っても良く、その場合には、基線補正手段５Ｂは、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度データωｆＳ（ｉ）と対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）とから、角速度データωｆＳ（ｉ）の変化傾向にフィットする直線を求め、これを前記角速度データωｆＳ（ｉ）から減算し、減算後の角速度データを角速度データωｆＳ（ｉ）とする処理を行うことになる。
【０１６７】
路面プロファイル測定方法に即していえば、基線補正手段５Ｂにおいてサンプリング周波数変換手段５４での処理の後の角速度データについて行われるこの基線補正が、角速度データωｆＳ（ｉ）と対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）とに基づいて基線補正を行い、補正後の角速度データを角速度データωｆＳ（ｉ）とするステップに相当する。
【０１６８】
さらに、基線補正手段５Ｂによる角速度データについての基線補正は、後述する角速度・角度変換手段５５におけるデータ処理の後に行っても良い。基線補正手段５Ｂによる基線補正を後述する角速度・角度変換手段５５におけるデータ処理の後に行う場合には、基線補正手段５Ｂは、角速度・角度変換手段５５によって求められた角度データθｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔθｆ４（ｈ）とから、角度データθｆ４（ｈ）の変化傾向にフィットする直線を求め、これを前記角度データθｆ４（ｈ）から減算し、減算後の角度データを角度データθｆ４（ｈ）とする処理を行うことになる。また、角速度データωｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）とが、角速度・角度変換手段５５に送られる前に、サンプリング周波数変換手段５４での処理を受けている場合には、基線補正手段５Ｂは、サンプリング周波数変換手段５４を通過し、さらに角速度・角度変換手段５５によって求められた角度データθｆＳ（ｉ）と対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）とから、角度データθｆＳ（ｉ）の変化傾向にフィットする直線を求め、これを前記角度データθｆＳ（ｉ）から減算し、減算後の角度データを角度データθｆＳ（ｉ）とする処理を行うことになる。
【０１６９】
路面プロファイル測定方法に即していえば、基線補正手段５Ｂにおいて角速度・角度変換手段５５におけるデータ処理の後の角度データについて行われる上記の基線補正が、角度データθｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔθｆ４（ｈ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の加速度データを角度データθｆ４（ｈ）とするステップに相当し、サンプリング周波数変換手段５４での処理を受けている角度データについて基線補正手段５Ｂにおいて行われる上記の基線補正が、角度データθｆＳ（ｉ）と対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）とに基づいて基線補正を行い、基線補正後の角度データを角度データθｆＳ（ｉ）とするステップに相当する。
【０１７０】
１３−２．ノイズ除去手段５Ｎでの処理
ノイズ除去手段５Ｎでの角速度に関するデータの処理は、先に説明したノイズ除去手段５Ｎが加速度に関するデータについて行う処理と基本的に同じである。すなわち、ノイズ除去手段５Ｎは、送られてきた角速度データωｆ４（ｈ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去する。ノイズ域に相当する低周波成分としては、先に述べたと同様に、例えば、気象庁が公表している「速度波形・変位波形の求め方」（ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｄａｔａ．ｊｍａ．ｇｏ．ｊｐ／ｓｖｄ／ｅｑｅｖ／ｄａｔａ／ｋｙｏｓｈｉｎ／ｋａｉｓｅｔｓｕ／ｃａｌｃ＿ｗａｖｅ．ｈｔｍ）においてカットオフされている０．２Ｈｚ以下の周波数成分が挙げられるが、これに限られるものではなく、試行錯誤によって除去すべき周波数域を求め、これを除去する低周波成分として設定しても良い。
【０１７１】
角速度データωｆ４（ｈ）から、例えば０．２Ｈｚ以下の低周波成分を除去するには、角速度データωｆ４（ｈ）を０．２Ｈｚ超を通過させるハイパスフィルターに掛けても良く、或いは、角速度データωｆ４（ｈ）を一旦フーリエ変換し、周波数領域で０．２Ｈｚ以下に０を掛け、再び逆フーリエ変換することによって、０．２Ｈｚ以下の低周波成分が除去された角速度データωｆ４（ｈ）を得るようにしても良い。
【０１７２】
角速度データωｆ４（ｈ）に対しても、ノイズ除去手段５Ｎによるノイズ域に相当する低周波成分の除去は実施した方が路面プロファイルをより正確に求めることができるので望ましいが、それほど低周波成分が大きな測定誤差をもたらさない場合には、行わなくても良い。また、ノイズ除去手段５Ｎによるノイズ域に相当する低周波成分の除去は、後述するサンプリング周波数変換手段５４、又は角速度・角度変換手段５５の後に行っても良い。
【０１７３】
路面プロファイル測定方法に即していえば、ノイズ除去手段５Ｎにおいて角速度データについて行われる上記の処理が、角速度データωｆ４（ｈ）又は角速度データωｆＳ（ｉ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去するステップに相当し、角度データについて行われる上記の処理が、角度データθｆ４（ｈ）又は角度データθｆＳ（ｉ）から、ノイズ域に相当する低周波成分を除去するステップに相当する。
【０１７４】
１３−３．サンプリング周波数変換手段５４での処理
ノイズ除去手段５Ｎを通過し、ノイズ域に相当する低周波成分が除去された角速度データωｆ４（ｈ）及び対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）は、続いてサンプリング周波数変換手段５４に送られ、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度データωｆＳ（ｉ）（但し、ｉは整数）及び対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）に変換される。この変換処理は、先にサンプリング周波数変換手段４１、５１ついて述べたのと基本的に同じ処理である。
【０１７５】
すなわち、サンプリング周波数変換手段５４は、まず、送られてきた時刻データｔωｆ４（ｈ）に基づいて、角速度データωｆ４（ｈ）のサンプリング周波数ｆ４と予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳとが一致しているか否かを判別し、一致している場合には、送られてきた角速度データωｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）を、そのまま、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングされた角速度データωｆＳ（ｉ）及び対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）として、次の角速度・角度変換手段５５へと出力する。
【０１７６】
一方、サンプリング周波数ｆ４と予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳとが一致していない場合には、サンプリング周波数変換手段５４は、角速度データωｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）とに基づいて、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度データωｆＳ（ｉ）と、これに対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）を求める。この求め方は、先に図２に基づいて説明したものと基本的に同じであり、サンプリング周波数ｆ４で時刻ｔωｆ４（ｈ）に計測された角速度がωｆ４（ｈ）、時刻ｔωｆ４（ｈ）から（１／ｆ４）秒後の時刻ｔωｆ４（ｈ＋１）に計測された角速度がωｆ４（ｈ＋１）であるとき、基準サンプリング周波数ｆＳの計測タイミングで時刻ｔωｆＳ（ｉ）に計測したときの角速度ωｆＳ（ｉ）は、角速度ωｆ４（ｈ）と角速度ωｆ４（ｈ＋１）の間を例えば線形内挿することによって、以下の式で求めることができる。
【数１５】
2017040486.tif 000018
【０１７７】
基準サンプリング周波数ｆＳでの計測タイミングに相当するそれぞれの時刻ｔωｆＳ（ｉ）における角速度ωｆＳ（ｉ）を、その両側に位置する時刻ｔωｆ４（ｈ）に計測された角速度ωｆ４（ｈ）と時刻ｔωｆ４（ｈ＋１）に計測された角速度ωｆ４（ｈ＋１）とに基づいて、上記の式１５で求め、これと対応するぞれぞれの時刻ｔωｆＳ（ｉ）とを関連づけることによって、予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度データωｆＳ（ｉ）と、これに対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）を求めることができる。なお、線形内挿は好適な内挿法の一例であり、他の内挿法を適用しても良いことは勿論である。他の内挿法としては、例えば上述した「土木学会論文集Ａ」、Ｖｏｌ．６５、Ｎｏ．２、５２３−５３５、２００９．６の５３０〜５３１頁に記載されたリサンプリング理論によるサンプリングレートの変更を適用した補間法を挙げることができる。対象が角速度である場合には、上記リサンプリング理論によるサンプリングレートの変更を適用した補間法を用いる方が、より高い精度が得られる。
【０１７８】
因みに、角速度センサー９４として、上述したスマートフォンに内蔵された角速度センサーを使用する場合、そのサンプリング周波数ｆ４は、通常、約１００Ｈｚであり、基準サンプリング周波数ｆＳを例えば１００Ｈｚに設定すると、両者はほぼ一致するものの、スマートフォン搭載の角速度センサーのサンプリング周波数ｆ４には若干のゆらぎがあるので、サンプリング周波数変換手段５４による変換は必要である。サンプリング周波数変換手段５４は、上記のサンプリング周波数の変換処理を角速度センサー９４の全計測時間又は指定された計測時間について行い、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度データωｆＳ（ｉ）及び対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）として出力する。このとき、出力される角速度データωｆＳ（ｉ）及び対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）を、路面プロファイル測定装置１が備える適宜の記憶装置に記憶させても良いことは勿論である。
【０１７９】
路面プロファイル測定方法に即していえば、サンプリング周波数変換手段５４における上述のデータ処理が、角速度データωｆ４（ｈ）のサンプリング周波数ｆ４が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、角速度データωｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）とに基づいて、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度データに相当する角速度データωｆＳ（ｉ）とこれに対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）とを求め、サンプリング周波数ｆ４が基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、角速度データωｆ４（ｈ）及び対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）を、角速度データωｆＳ（ｉ）及び時刻データｔωｆＳ（ｉ）とするステップに相当する。
【０１８０】
なお、図７に示す路面プロファイル測定装置１においては、サンプリング周波数変換手段５４によるサンプリング周波数の変換処理は、角速度・角度変換手段５５における処理の前に行われているが、サンプリング周波数変換手段５４によるサンプリング周波数の変換処理は、角速度・角度変換手段５５における処理の後に行うようにしても良い。
【０１８１】
サンプリング周波数変換手段５４によるサンプリング周波数の変換処理が、角速度・角度変換手段５５における処理の後に行われる場合には、サンプリング周波数変換手段５４は、角速度・角度変換手段５５において求められた角度データθｆ４（ｈ）及び時刻データｔθｆ４（ｈ）に対して上記と同様の処理を行い、サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角度データに相当する角度データθｆＳ（ｉ）とこれに対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）とを求めることになる。
【０１８２】
路面プロファイル測定方法に即していえば、角速度・角度変換手段５５における処理の後にサンプリング周波数変換手段５４において行われる上述のデータ処理が、角度データθｆ４（ｈ）のサンプリング周波数ｆ４が予め定められた基準サンプリング周波数ｆＳと異なるときには、角度データθｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔθｆ４（ｈ）とに基づいて、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角度データに相当する角度データθｆＳ（ｉ）とこれに対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）とを求め、サンプリング周波数ｆ４が基準サンプリング周波数ｆＳと同じであるときには、角度データθｆ４（ｈ）及び対応する時刻データｔθｆ４（ｈ）を、角度データθｆＳ（ｉ）及び時刻データｔθｆＳ（ｉ）とするステップに相当する。
【０１８３】
１３−４．角速度・角度変換手段５５での処理
サンプリング周波数変換手段５４で得られた基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度データωｆＳ（ｉ）及び対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）は、次いで、角速度・角度変換手段５５に送られ、角度データθｆＳ（ｉ）及び対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）に変換される。この変換処理は、基本的に上述した加速度・速度変換手段５２での処理と同じである。
【０１８４】
すなわち、基準サンプリング周波数ｆＳで計測したときに時刻ｔωｆＳ（ｉ−１）に計測された角速度がωｆＳ（ｉ−１）、時刻ｔωｆＳ（ｉ−１）から（１／ｆＳ）秒後の時刻ｔωｆＳ（ｉ）に計測された角速度がωｆＳ（ｉ）であるとき、時刻ｔωｆＳ（ｉ−１）から時刻ｔωｆＳ（ｉ）までの角度θの変化分ΔθｆＳ（ｉ）は、下記式で求めることができる。
【数１６】
2017040486.tif 000019
【０１８５】
時刻ｔωｆＳ（ｉ）における角度θｆＳ（ｉ）は、一つ前のサンプリング点における角度θｆＳ（ｉ−１）に時刻ｔωｆＳ（ｉ−１）から時刻ｔωｆＳ（ｉ）までの間に変化した角度ΔθｆＳ（ｉ）を加算することによって求められる。この計算をそれぞれのサンプリング間隔について行い、各時刻ｔθｆＳ（ｉ）における角度θｆＳ（ｉ）を求め、これと対応する時刻ｔθｆＳ（ｉ）とを関連づけることによって、角度データθｆＳ（ｉ）と、これに対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）を求めることができる。このようにして求められた角度データθｆＳ（ｉ）と、これに対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）は角速度・角度変換手段５５から出力され、後続するプロファイル算出部６の角度／走行距離データ取得手段６４へと送られる。
【０１８６】
路面プロファイル測定方法に即していえば、角速度・角度変換手段５５における上述のデータ処理が、角速度データωｆＳ（ｉ）を、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角度データθｆＳ（ｉ）に換算し、これを対応する時刻データｔωｆＳ（ｉ）と関連づけるステップに相当する。
【０１８７】
なお、角速度・角度変換手段５５における角速度データから角度データへの変換は、サンプリング周波数変換手段５４による処理の前に行っても良く、その場合には、角速度・角度変換手段５５は、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの角速度に変換されていない角速度データωｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔωｆ４（ｈ）を、角度データθｆ４（ｈ）と対応する時刻データｔθｆ４（ｈ）に変換する処理を行うことになる。
【０１８８】
路面プロファイル測定方法に即していえば、サンプリング周波数変換手段５４による処理の前に角速度・角度変換手段５５において行われる上記のデータ処理が、角速度データωｆ４（ｈ）を、サンプリング周波数ｆ４でサンプリングしたときの角度データθｆ４（ｈ）に換算し、これを対応する時刻データｔθｆ４（ｈ）と関連づけるステップに相当する。
【０１８９】
１４．プロファイル算出部６での処理
１４−１．角度／走行距離データ取得手段６４での処理
角速度データ処理部８から送られてきた角度データθｆＳ（ｉ）及び時刻データｔｆＳ（ｉ）は、プロファイル算出部６の角度／走行距離データ取得手段６４に送られる。角度／走行距離データ取得手段６４は、送られてきた角度データθｆＳ（ｉ）及び時刻データｔｆＳ（ｉ）と、先に速度／距離データ処理部４で求められた走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び時刻データｔｄｆＳ（ｉ）とに基づいて、自転車９の予め定められた走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの角度データθｙ（ｒ）と、それに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）とを求める。角度／走行距離データ取得手段６４におけるこの処理は、先に説明した変位／走行距離データ取得手段６１における処理と基本的に同じである。
【０１９０】
すなわち、角速度データ処理部８から出力される角度データθｆＳ（ｉ）と速度／距離データ処理部４から出力される走行距離データｄｆＳ（ｐ）とは、いずれも基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときのデータであり、かつ両者のサンプリングのタイミングも同期しているので、同一時刻にサンプリングされた角度データθｆＳ（ｉ）と走行距離データｄｆＳ（ｐ）が存在する。角度／走行距離データ取得手段６４は、時刻データｔθｆＳ（ｉ）と時刻データｔｄｆＳ（ｐ）を比べて、同一時刻の角度データと走行距離データを互いに対応づける処理を行う。時刻データを介して互いに対応づけられた角度データθｆＳ（ｉ）と走距離データｄｆＳ（ｐ）との対応関係の一例を示せば下記表のとおりである（但し、ｔθｆＳ（ｉ）＝ｔｄｆＳ（ｐ）とした）。
【０１９１】
【表２】
2017040486.tif 000020
【０１９２】
ただし、自転車９の走行速度は必ずしも一定ではないので、基準サンプリング周波数ｆＳでサンプリングしたときの走行距離データｄｆＳ（ｐ−１）、ｄｆＳ（ｐ）、ｄｆＳ（ｐ＋１）・・・は一定ではなく、上記の角度データθｆＳ（ｉ）と走行距離データｄｆＳ（ｐ）との関係を、横軸に走行距離、縦軸に角度をとってプロットしてグラフ化すると、各データの横軸方向の間隔は不揃いとなる。この不都合を解消するために、角度／走行距離データ取得手段６４は、さらに以下の処理を行う。
【０１９３】
すなわち、角度／走行距離データ取得手段６４は、上記角度データθｆＳ（ｉ）と、これに対応づけられた走行距離データｄｆＳ（ｐ）とに基づいて、予め定められた走行距離ｘあたり、予め定められたｙ回サンプリングしたときの角度データθｙ（ｒ）（但し、ｒは整数）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）を求める。この処理は、基本的にサンプリング周波数の変換処理と同じである。走行距離ｄｆＳ（ｐ）のときの角度がθｆＳ（ｉ）、走行距離ｄｆＳ（ｐ＋１）のときの角度がθｆＳ（ｉ＋１）であり、走行距離ｘあたりｙ回サンプリングするサンプリング点の一つであるｄｙ（ｒ）が走行距離ｄｆＳ（ｐ）と走行距離ｄｆＳ（ｐ＋１）の間に位置する場合、走行距離ｄｙ（ｒ）における角度θｙ（ｒ）は、走行距離ｄｆＳ（ｐ）における角度θｆＳ（ｉ）と走行距離ｄｆＳ（ｐ＋１）における角度θｆＳ（ｉ＋１）との間を、例えば線形内挿することによって、以下の式で求めることができる。
【数１７】
2017040486.tif 000021
【０１９４】
走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの各走行距離ｄｙ（ｒ）のそれぞれについて、その両側に位置する走行距離ｄｆＳ（ｐ）と走行距離ｄｆＳ（ｐ＋１）における角度θｆＳ（ｑ）と角度θｆＳ（ｑ＋１）とに基づいて、そのときの角度θｙ（ｒ）を上記の式１７で求め、これと対応するぞれぞれの走行距離ｄｙ（ｒ）とを関連づけることによって、角度／走行距離データ取得手段６４は、自転車９の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの角度データに相当する角度データθｙ（ｒ）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）を求めることができる。なお、ｙ回のサンプリングは走行距離上のどこをサンプリング開始基準点として選んでも良いが、走行距離データデータｄｆＳ（ｐ）のいずれかと一致する点を選ぶのが望ましい。因みに、走行距離ｘが１ｍ、走行距離ｘあたりのサンプリング回数ｙが１００回のとき、走行距離データｄｙ（ｒ）の間隔は１ｍ／１００＝１ｃｍとなる。
【０１９５】
角度／走行距離データ取得手段６４は上記の処理を実行し、求められた角度データθｙ（ｒ）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）を出力する。このとき、出力される角度データθｙ（ｒ）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）を、路面プロファイル測定装置１が備える適宜の記憶装置に記憶させても良いことは勿論である。
【０１９６】
路面プロファイル測定方法に即していえば、角度／走行距離データ取得手段６４によって行われる上記データ処理が、角度データθｆＳ（ｉ）及び対応する時刻データｔθｆＳ（ｉ）と、走行距離データｄｆＳ（ｐ）及び対応する時刻データｔｄｆＳ（ｐ）とに基づいて、自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの角度データに相当する角度データθｙ（ｒ）を、角度データθｙ（ｒ）の各々に対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけて求めるステップに相当する。
【０１９７】
１４−２．角度・変位変換手段６５での処理
角度・変位変換手段６５は、角度／走行距離データ取得手段６４から送られてきた角度データθｙ（ｒ）と対応する走行距離データｄｙ（ｒ）、及び測定に使用した自転車９の前輪−後輪間距離ｚに基づいて、前記自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データδｙ（ｒ）を求める処理を行う。この処理は以下のようにして行われる。
【０１９８】
すなわち、角度／走行距離データ取得手段６４から送られてきた角度データθｙ（ｒ）は、例えば図８に示すように、測定に用いた自転車９の前輪及び後輪の接地点間を結ぶ直線と水平線との間の角度θに相当するので、自転車９の前輪の水平方向位置をｘ、位置ｘにおける接地点高さをＨ（ｘ）とすると、下記式が成り立つ。
Ｈ（ｘ）＝Ｈ（ｘ−ｚｃｏｓθ）＋ｚｓｉｎθ              (式１８）
【０１９９】
角度θは微少であるとすると、式１８は以下のように簡略化される。ただし、初期値を与えるため、０＜ｘ＜ｚのときにはＨ（ｘ）＝０とした。
Ｈ（ｘ）＝Ｈ（ｘ−ｚ）＋ｚθ    （ｚ≦ｘ）
０                    （０＜ｘ＜ｚ）            （式１９）
【０２００】
式１９において、Ｈ（ｘ）が前記自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときのサンプリング点ｒにおける変位δｙ（ｒ）に相当し、Ｈ（ｘ−ｚ）が、サンプリング点ｒから自転車の前後輪間距離ｚだけ後方のサンプリング点における変位δｙ（ｒ−ｚ）に相当する。また、θがサンプリング点ｒにおける角度θｙ（ｒ）に相当するので、自転車の走行距離ｘあたりのサンプリング回数ｙを１ｍあたり１００回、自転車の前後輪間距離ｚを１．１ｍとすると、上記変位δｙ（ｒ−ｚ）は、δｙ（ｒ−１１０）となり、サンプリング点ｒにおける変位δｙ（ｒ）は下記式で求めることができる。
δｙ（ｒ）＝δｙ（ｒ−１１０）＋１．１×θ                （式２０）
【０２０１】
角度・変位変換手段６５は、角度／走行距離データ取得手段６４から送られてきた角度データθｙ（ｒ）と対応する走行距離データｄｙ（ｒ）、及び測定に使用した自転車９の前輪−後輪間距離ｚに基づいて、上記式２０に基づいて、自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データδｙ（ｒ）を求め、これを出力する。このとき、出力される変位データδｙ（ｒ）とこれに対応する走行距離データｄｙ（ｒ）を、路面プロファイル測定装置１が備える適宜の記憶装置に記憶させても良いことは勿論である。
【０２０２】
路面プロファイル測定方法に即していえば、角度・変位変換手段６５によって行われる上記データ処理が、求められた前記角度データθｙ（ｒ）と、記加角速度センサーが取り付けられている前記自転車の前後輪間距離ｚとに基づいて、自転車の走行距離ｘあたりｙ回サンプリングしたときの変位データδｙ（ｒ）を求め、これを対応する走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけるステップに相当する。
【０２０３】
１４−３．不感周波数域除去手段６６での処理
不感周波数域除去手段６６は、角度・変位変換手段６５から送られてくる変位データδｙ（ｒ）から、走行距離ｘと使用する自転車９の前後輪間距離ｚから求められる角速度センサー９４の一次不感周波数ｆＵ以上の高周波成分を除去する処理を行う。この処理は、路面プロファイルの測定精度をより高めるために、加速度データと角速度データを組み合わせるに際し、角速度センサーを自転車９に取り付けることによって本来的に生まれる不感周波数成分を除去するために行う処理である。
【０２０４】
すなわち、本発明者らが得た知見によれば、図１に示した路面プロファイル測定装置を用いて求められる路面プロファイル、換言すれば、速度データｖｆ１（ｍ）又は距離データｄｆ２（ｎ）と加速度データαｆ３（ｏ）に基づいて求められる変位データγｙ（ｒ）には、空間周波数の比較的低周波域において含まれる誤差が大きくなる傾向がある。これに対し、速度データｖｆ１（ｍ）又は距離データｄｆ２（ｎ）と角速度データωｆ４（ｈ）に基づいて求められる変位データδｙ（ｒ）には、空間周波数の比較的低周波域においても含まれる誤差は比較的小さい。
【０２０５】
図９は、同一路面について、図１に示す路面プロファイル測定装置１を用いて速度データｖｆ１（ｍ）と加速度データαｆ３（ｏ）に基づいて求められた変位データγｙ（ｒ）と、図７に示す路面プロファイル測定装置１を用いて、速度データｖｆ１（ｍ）と角速度データωｆ４（ｈ）に基づいて求められた変位データδｙ（ｒ）（角度・変位変換手段６５から出力される変位データ）を、空間周波数の低周波成分同士（０．０７２〜０．８ｃｙｃｌｅ／ｍ）で比較したものである。対象として、同じ路面を市販されている路面プロファイル測定装置である「ＤＡＭ」  株式会社サントップテクノ製造、大和建工株式会社販売）を用いて測定した変位を併せて示している。図９に見られるとおり、空間周波数で比較的低周波域に相当する０．０７２〜０．８ｃｙｃｌｅ／ｍの帯域では、角速度に基づいて求められた変位データδｙ（ｒ）の方が、加速度に基づいて求められた変位データγｙ（ｒ）よりも「ＤＡＭ」による測定値に近い値が得られている。
【０２０６】
「ＤＡＭ」による測定値は、装置を約１ｍ／秒程度の速度でゆっくりと移動させながら測定した値であるので、一応真値に近い値として一般的に受け入れられている測定値であり、それにより近いということは、０．０７２〜０．８ｃｙｃｌｅ／ｍ程度の低周波域では、加速度に基づいて求められた変位データγｙ（ｒ）よりも角速度に基づいて求められた変位データδｙ（ｒ）の方がより正確であることを物語っている。したがって、より正確な路面プロファイルを求めるのであれば、空間周波数で比較的低周波域に相当する帯域においては、加速度に基づいて求められる変位データγｙ（ｒ）を使用する代わりに、角速度に基づいて求められる変位データδｙ（ｒ）を使用するのが良いことが分かる。なお、低周波域で、加速度に基づいて求められた変位データγｙ（ｒ）に誤差が多くふくまれてしまう理由は定かではないが、自転車９が走行中、ペダルを漕ぐ動作によって左右に振れてしまうことが原因の一つではないかと推測される。
【０２０７】
一方、角速度センサー９４は自転車９に取り付けて使用されるので、そのことによって本来的に生まれる不感周波数を有している。すなわち、自転車９がその前輪後輪間距離ｚと同じ周期の凹凸を有する路面上を走行しても、自転車９の前後輪は同様に上下動するので、搭載されている角速度センサー９４はその凹凸を角速度の変化としては感知しない。この角速度センサー９４が感知しない凹凸の周期を空間周波数で表したのが不感周波数であり、例えば、自転車９の前輪後輪間距離ｚが１．１ｍであるとすると、これを変位データγｙ（ｒ）及び変位データδｙ（ｒ）と同じ１ｍ当たりの空間周波数に換算すると、１ｍ／１．１ｍ＝０．９（ｃｙｃｌｅ／ｍ）が自転車９に角速度センサー９４を取り付けたときの角速度センサー９４の一次不感周波数ｆＵということになる。路面上の凹凸の周期が自転車９の前輪後輪間距離ｚの１／２である場合にも、そのような凹凸は角速度センサー９４によっては感知されず、例えば、１ｍ／０．５５ｍ＝１．８（ｃｙｃｌｅ／ｍ）が二次不感周波数となる。以下同様に三次以上の高次の不感周波数が存在する。
【０２０８】
したがって、加速度に基づいて求められる変位データγｙ（ｒ）と角速度に基づいて求められる変位データδｙ（ｒ）を組み合わせる場合には、角速度に基づいて求められる変位データδｙ（ｒ）に関しては、一次不感周波数ｆＵ以上の周波数成分は含めない方が好ましい。
【０２０９】
斯かる知見に基づき、不感周波数域除去手段６６では、角速度データに基づいて求められた変位デーデδｙ（ｒ）から、角速度センサー９４の一次不感周波数ｆＵ以上の周波数成分を除去する処置が行われる。この除去は、変位データδｙ（ｒ）を一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分を通過させるローパスフィルターを通すことによって行っても良いし、変位データδｙ（ｒ）をフーリエ変換し、次不感周波数ｆＵ以上の周波数成分に０を掛け、再び逆フーリエ変換することによって行っても良い。斯くして、不感周波数域除去手段６６において、一次不感周波数ｆＵ以上の周波数成分が除去された変位データδｙ（ｒ）は、加算手段６８へと送られる。
【０２１０】
路面プロファイル測定方法に即していえば、不感周波数域除去手段６６で行われる上記データ処理が、求められた変位データδｙ（ｒ）から、走行距離ｘ／前後輪間距離ｚで求められる角速度センサーの一次不感周波数ｆＵ以上の高周波成分を除去するステップに相当する。
【０２１１】
１４−４．低周波域除去手段６７での処理
低周波域除去手段６７においては、加速度データに基づいて求められた変位データγｙ（ｒ）から、比較的誤差が多い低周波成分のデータを除去する処理が行われる。除去される周波数帯域は、不感周波数域除去手段６６において角速度データに基づいて求められた変位データδｙ（ｒ）から除去される周波数帯域と相補的な関係にあるのが望ましい。すなわち、不感周波数域除去手段６６において変位データδｙ（ｒ）から角速度センサーの一次不感周波数ｆＵ以上の高周波成分を除去されるのであれば、低周波域除去手段６７は、加速度データに基づいて求められた変位データγｙ（ｒ）から一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分を除去する処理を行う。この処理は、変位データγｙ（ｒ）を一次不感周波数ｆＵ以上の周波数成分を通過させるハイパスフィルターを通すことによって行っても良いし、変位データγｙ（ｒ）をフーリエ変換し、次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分に０を掛け、再び逆フーリエ変換することによって行っても良い。斯くして、低周波域除去手段６７において、一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分が除去された変位データγｙ（ｒ）は、加算手段６８へと送られる。
【０２１２】
路面プロファイル測定方法に即していえば、低周波域除去手段６７において行われる上記の処理が、変位データγｙ（ｒ）から一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分を除去するステップに相当する。なお、低周波域除去手段６７において上記の処理を受ける変位データγｙ（ｒ）としては、センサー取付位置補正手段６２においてセンサー取付位置補正を受けた変位データγｙＣ（ｒ）であっても良いし、整合性調整手段６３において整合性調整処理を受けた変位データγｙＤ（ｒ）であっても良く、さらにはその両者による処理を経た変位データγｙＣＤ（ｒ）であっても良い。
【０２１３】
１４−５．加算手段６８での処理
不感周波数域除去手段６６において一次不感周波数ｆＵ以上の周波数成分が除去された角速度データに基づく変位データδｙ（ｒ）と、低周波域除去手段６７において一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分が除去された加速度データに基づく変位データγｙ（ｒ）とは、加算手段６８において加算され、変位データγδｙ（ｒ）となり、走行距離データｄｙ（ｒ）と対応づけられる。
【０２１４】
路面プロファイル測定方法に即していえば、加算手段６８において行われるこの処理が、一次不感周波数ｆＵ以上の周波数成分が除去された変位データδｙ（ｒ）と一次不感周波数ｆＵ未満の周波数成分が除去された変位データγｙ（ｒ）、γｙＣ（ｒ）、γｙＤ（ｒ）、又はγｙＣＤ（ｒ）を加算し、加算した変位データγδｙ（ｒ）を、走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけるステップに相当する。
【０２１５】
１５．プロファイル出力部７での処理
加算され、走行距離データｄｙ（ｒ）と関連づけられた変位データγδｙ（ｒ）は、プロファイル出力部７の路面プロファイル出力手段７１から外部へと適宜出力される。
【０２１６】
上に説明した路面プロファイル測定装置及び測定方法は、１又は２以上のコンピュータを所定のプログラムの下で独立に又は相互に関連させて動作させることによって実現される。１又は２以上のコンピュータを上述した路面プロファイル測定装置として動作させ、上述した路面プロファイル測定方法を実行させるコンピュータプログラムは、本発明の路面プロファイル測定装置を構成し、本発明の路面プロファイル測定方法を実行する１又は２以上のコンピュータに読み取り可能な形式で、コンピュータを構成する記憶装置又はネットワーク上に存在するサーバ装置に記憶されている。
【０２１７】
＜測定例１＞
図１に示す路面プロファイル測定装置１と図７に示す路面プロファイル測定装置１を用いて道路Ａの路面プロファイルを測定した。自転車９は共に、前後輪間距離ｚが１．１ｍ、前輪と加速度センサー９３との水平方向距離Ｄが０．１５ｍの自転車を用い、速度１０ｋｍ／ｈのほぼ一定速度で走行させて路面プロファイルを測定した。
【０２１８】
速度センサー９１としては、サイクルメーター（サイクルコンピュータ）（ＧＡＲＭＩＮ社製、Ｅｄｇｅ５１０Ｊ）を、加速度センサー９３も及び角速度センサー９４としては、アップル社が販売するスマートフォン（商品名「ｉＰｏｄ  ｔｏｕｃｈ」）に内蔵されている加速度センサー及び角速度センサーを使用した。また、基準サンプリング周波数ｆＳを１００Ｈｚとし、自転車の走行距離ｘを１ｍ、走行距離ｚあたりのサンプリング回数ｙを１００回とした。
【０２１９】
図１及び図７のいずれの測定装置においても、重力加速度補正手段５Ｇ、基線補正手段５Ｂ、及びノイズ除去手段５Ｎを作動させ、さらに、センサー取付位置補正手段６２を作動させたが、整合性調整手段６３は作動させずに行った。なお、ノイズ除去手段５Ｎでノイズ成分として除去したのは０．２Ｈｚ以下の低周波成分である。また、図７の測定装置において、不感周波数除去手段６６では、空間周波数で０．９（ｃｙｃｌｅ／ｍ）以上の周波数成分を除去し、低周波域除去手段６７では、空間周波数で０．９（ｃｙｃｌｅ／ｍ）未満の周波数成分を除去した。同じ道路Ａを前述した「ＤＡＭ」を約１ｍ／秒の速度で手押しで走行させ、路面プロファイルを測定し、対照とした。
【０２２０】
測定された路面プロファイルを図１０に示す。図１０において、「加速度」と表示された路面プロファイルは、図１の測定装置１を用いて求められた路面プロファイルであり、速度データと加速度データに基づいて求められた路面プロファイルである。「加速度と角速度の組み合わせ」と表示された路面プロファイルは、図７の測定装置１を用いて求められた路面プロファイルであり、速度データと加速度データと角速度データに基づいて求められた路面プロファイルである。また、「ＤＡＭ」と表示された路面プロファイルは、「ＤＡＭ」を用いて求められた路面プロファイルである。
【０２２１】
図だけからでは分かりづらいが、得られた３種類の路面プロファイルデータから空間周波数で０．０７２〜０．８（ｃｙｃｌｅ／ｍ）の周波数域のデータを取り出し、そのパワースペクトル面積Ｓを求めて対比すると、下記の表３に示すとおり、対照とした「ＤＡＭ」からのずれは、「加速度」の場合には−１８％であるが、「加速度と角速度の組み合わせ」の場合には＋２％しかなく、いずれも意味のある路面プロファイルは得られているものの、「加速度と角速度の組み合わせ」の方が「加速度」よりも、「ＤＡＭ」に近い路面プロファイルが得られた。
【０２２２】
【表３】
2017040486.tif 000022
【０２２３】
＜測定例２＞
道路Ａをそれとは異なる道路Ｂに代えた以外は上記測定例１と同様にして、「加速度」、「加速度と角速度の組み合わせ」、及び「ＤＡＭ」による道路Ｂについての３種類の路面プロファイルを求めた。結果を図１１及び表４に示す。
【０２２４】
【表４】
2017040486.tif 000023
【０２２５】
表４に示すとおり、対照とした「ＤＡＭ」からのずれは、「加速度」の場合には−３８％であるが、「加速度と角速度の組み合わせ」の場合には−２４％にとどまり、いずれも意味のある路面プロファイルは得られているものの、「加速度と角速度の組み合わせ」の方が「加速度」よりも、「ＤＡＭ」に近い路面プロファイルが得られた。
【０２２６】
＜測定例３＞
道路Ａをそれとは異なる道路Ｃに代えた以外は上記測定例１と同様にして、「加速度」、「加速度と角速度の組み合わせ」、及び「ＤＡＭ」による道路Ｂについての３種類の路面プロファイルを求めた。結果を図１２及び表５に示す。
【０２２７】
【表５】
2017040486.tif 000024
【０２２８】
表５に示すとおり、対照とした「ＤＡＭ」からのずれは、「加速度」の場合には−５０％であるが、「加速度と角速度の組み合わせ」の場合には−３５％にとどまり、いずれも意味のある路面プロファイルは得られているものの、「加速度と角速度の組み合わせ」の方が「加速度」よりも、「ＤＡＭ」に近い路面プロファイルが得られた。
【産業上の利用可能性】
【０２２９】
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によれば、自転車に速度センサー又は距離センサー、加速度センサー、さらには角速度センサーを取り付けて、路面プロファイルを測定したい道路上を走行させるという比較的簡単な方法で、かつ、効率良く自転車道を含む種々の道路の路面プロファイルを測定することができる。比較的近距離の交通手段として身近でかつ環境にも優しい自転車が益々注目されつつある現在、その自転車が走行する自転車道の維持管理は重大なテーマであり、主として自転車道を対象に、路面プロファイルを簡便かつ効率良く測定することを可能にする本発明の路面プロファイル測定装置及び測定方法がもたらす産業上の利用可能性には実に多大のものがある。
【符号の説明】
【０２３０】
１        路面プロファイル測定装置
２        データ受付部
３        データ処理部
４        速度／距離データ処理部
５        加速度データ処理部
６        プロファイル算出部
７        プロファイル出力部
８        角速度データ処理部
９        自転車
１１      通信ネットワーク
１２      携帯可能な記憶装置
１３      有線での接続手段
１４      無線での接続手段
２１      速度／距離データ受付部
２２      加速度データ受付部
２３      入力インターフェース
２４      角速度データ受付部
４１      サンプリング周波数変換手段
４２      速度・走行距離変換手段
５１      サンプリング周波数変換手段
５２      加速度・速度変換手段
５３      速度・変位変換手段
５４      サンプリング周波数変換手段
５５      角速度・角度変換手段
５Ｇ      重力加速度補正手段
５Ｂ      基線補正手段
５Ｎ      ノイズ除去手段
６１      変位／走行距離データ取得手段６１
６２      センサー取付位置補正手段
６３      整合性調整手段
６４      角度／走行距離データ取得手段
６５      角度・変位変換手段
６６      不感周波数域除去手段
６７      低周波域除去手段
６８      加算手段
７１      路面プロファイル出力手段７１
９１      速度センサー
９２      距離センサー
９３      加速度センサー
９４      角速度センサー
【図１】
2017040486.tif 000025
【図２】
2017040486.tif 000026
【図３】
2017040486.tif 000027
【図４】
2017040486.tif 000028
【図５】
2017040486.tif 000029
【図６】
2017040486.tif 000030
【図７】
2017040486.tif 000031
【図８】
2017040486.tif 000032
【図９】
2017040486.tif 000033
【図１０】
2017040486.tif 000034
【図１１】
2017040486.tif 000035
【図１２】
2017040486.tif 000036