JPS6326526A - 独立状地中掘削装置の位置を確認する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般に地上の装置を用いて地中掘削装置の位置
を確認する技術に関し、より詳しくは特に迅速で信頼で
き、しかも掘削装置の位置を予定の移動コースに対し同
じく迅速且つ高信頼で連続的にモニター可能とする技術
に関する。

（従来の技術） 本発明は特に、１９８６年５月２２日に提出された審理
中の米国特許第８６６．２４０号、名称「動力式掘削装
置を用いて地中トンネルを掘る技術」及び１９８６年５
月２２日に提出された審理中の米国特許第８６６．２４
１号、名称「動力式地中掘削装置の向きを操縦及びモニ
ターする技術」と関連している。参照によってこ＼に含
まれるこれらの特許出願には、連続的な地中トンネルを
掘る全体的システムが藺示されている。このシステムは
、上記した第１の審理中の米国特許出願に記された方法
で地中を物理的に移動し、第２の審理中の米国特許出願
に記された方法で操縦される独立状の細長い掘削装置を
使用する。

はとんどの場合、掘削装置は所望のコースに沿って地中
を移動させるのが望ましい。こ＼では、掘削装置の位置
を予定の移動コースに対してモニターし、そのズレを補
償する必要がある。これを達成するため従来使われてい
る装置を第１図に示し、全体を参照番号１０で示す。ロ
ーケータ（位置確認装置）とも呼ばれる該装置は、Ｍｅ
　ｔｒｏ　ｔｅｃｈ社製のものと（文字通りにではない
が）はソ゛対応しており、以下説明する。

第１図に示したローケータ１０を詳しく参照すると、ま
ずこのツールは独立状の掘削装置の位置でなく、例えば
電話や電力ライン等連続的な地中の導電ケーブルの位置
を、ライン全体を付勢して円筒状の電磁放射パターンを
発生する放射体として機能せしめモニターするものであ
ることに注意されたい。ローケータは、電磁放射パター
ンの場強度を感知し、その強度に対応した電気信号を発
生する４つのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４を含む。

第１図に示すように、センサＳ１と８２は線図的に１４
で示した共通の水平面内に位置する支持フレーム１２上
に、線図的に１６で示した垂直面の両側に等しい距離で
取り付けられている。

残り２つのセンサＳ３と８４は、水平面１４の両側に等
しい距離で垂直面１６内のフレーム１２上に取り付けら
れている。これらのセンサは、同じくフレーム１２で支
持された制御パネル１８内に含まれている制御回路へ電
気的に接続されている。

次に第２及び３図を参照して、装置１０が概略的に２０
で示した地中の電源、電話、その他同様のラインの位置
をＴｌ！　認する方法に注目する。波状の線が、付勢さ
れたラインから発生される電磁放射を表わす。まずロー
ケータがこの電磁放射を検知し、ライン２０を含む垂直
面の位置をｕｌｌｉＪする。

これは第２図に示しである。尚このステップを実施する
には、センサＳ１とＳ２だけが使われる。

つまり、両センサがその位置における電磁場の強度を検
知して対応した信号を各々発生し、その信号がパネル１
８内の電子回路によって処理され、パネル前面の計器（
不図示）上に目視表示される。

従って、垂直面１６がライン２０の垂直面内にあれば、
２つのセンサＳ１と３２における電磁場の強度が等しく
なり、等しい電気信号を発生する。

オペレータがライン２０を含む垂直面を求めた後、地中
内におけるラインの深さを求めるため残りのセンサＳ３
と３４が使われる。こ＼で、垂直面１６がラインの垂直
面内に含まれるとき、ラインとセンサＳ４の間の距離は
未知の距離ＤＩ、ラインとセンサＳ３の間の距離は未知
の距離Ｄ２である。また、Ｓ３と３４間の距離は未知の
距離りである。同時に、円筒状電磁場の強度はその発生
源からの距離に反比例して変化することが知られている
。従って、次の３つの式が成り立ち、各式中Ｓは特定セ
ンサにおける電磁場の強度、ＤＩ、Ｄ２、Ｄ３は上記し
たそれぞれの距離、及びＫは定数である。３式とは次の
通り： Ｓ３＝に／Ｄ２・・・・・・＋１１ Ｓ４＝に／ＤＩ・・・・・・（２） Ｄ＝Ｄ２−ＤＩ・・・・・・（３） 上記の３式において、場強度Ｓ３と８４はそれぞれ対応
するセンサで求められ、Ｄは既知である。

従って、２つの未知数と２つの式が残る。パネル１８内
に含まれた電子回路が、これら２つの未知数について２
つの式を解き、ライン２０の深さを求めることができる
。

（発明が解決しようとする問題点） 前述したように、ローケータ１０は連続した固定地中ラ
インの位置を確認するように設計されている。掘削装置
等独立状部材の位置確認は意図されてないが、その目的
のためにも使えないことはない。しかし、連続状ライン
の場合と同じようにそうするためには、まずローケータ
が８１と８２に対応した回路を用いて、掘削装置の真上
に位置されねばならない。その後、Ｓ４における信号強
度等側の手段を用いて他の方向でのサーチを行わねばな
らない。従って、予定の移動コースに対する掘削装置の
位置を連続的にモニターしたい場合、ローケータ１０は
予定コースの真上の経路をそのまま辿ることができない
。つまりエレクトロニクス系が予定のコースラインに対
する掘削装置の位置を求められるまでには、掘削装置を
周期的に見い出し、その真上に移動して深さを測定して
から、掘削装置真上の地上地点と予定コースライン真上
の地上経路との間の距離を手作業で測定しなければなら
ない。これらのステップは極めて時間がかかり、比較的
多量の手作業測定を必要とする結果、不正確にもなる。

上記に照らし本発明の目的は、地中を移動する独立状掘
削装置の位置をモニターする複雑でなくしかも高信頼の
技術を提供することにある。

本発明の更に特の目的は、上記掘削装置の予定の移動コ
ース真上の地上経路を離れることなく、予定の移動コー
スに対する掘削装置の位置をモニターすることにある。

（問題点を解決するための手段） 以下詳述するように、こ＼に開示する特定の位置確認用
装置は、地上の可搬式ローケータと、掘削装置内に含ま
れて所定の放射パターンを持つ電磁場を発する手段とを
用いる。ローケータは、電磁場放射パターン内の等しい
複数の地点における電磁場の強度を検知して対応した電
気入力信号を発生する複数の離間センサを含む放射検出
網を備えている。またローケータは、電磁場内における
それぞれの位置を考慮に入れた各々の入力信号の強度に
応じて、掘削装置に対する検知地点の位置ひいては地上
の特定位置に対する掘削装置の位置を求める信号処理手
段も含む。本発明によれば、地上の位置がローケータ１
０の場合のごとく掘削装置と垂直方向に一致しなくても
よく、掘削装置の片側または他側にきてもよいように、
検知点は充分な数存在し且つ相対的に位置決めされる。

すなわち本装置は、オペレータが掘削装置の予定の移動
コース真上の経路に沿ってローケータを移行でき、掘削
装置がその予定のコースから外れてもその経路から離れ
ることなく、予定の移動コースに対する掘削装置の位置
を確認できるように本発明に従って構成される。

以下、こ＼に開示の装置を図面を参照して詳述する。

（実施例） 次に図面を参照するが、第１〜３図についてはすでに論
じたので、第４図から参照する。第４図は本発明に従っ
て構成されたローケータを示す。

２２で示したローケータは、４脚弐ベース２６と直立ポ
スト２８から成るフレーム２４を含む。５個の電磁放射
センサＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ及びＳｅが、後述する特
定の位置マトリックスに基づきフレーム２４上に適切に
取り付けられる。前述したセンサＳ１〜Ｓ４と同様なこ
れらの各センサが電磁場の強度を検知し、対応した電気
信号を発生する。実用的な実施例において、各センサ５
ａ＝Ｓｅはループアンテナである。

さらに第４図を参照すると、ローケータ２２は直立ポス
ト２８上に支持された制御モジュール３０内に組み入れ
られた適切な電子回路も含む。

本発明の実用的な実施例において、電子回路は以下述べ
る方法で機能するように容易に与えられる搭載コンピュ
ータを含む。一対のハンドル３２が制御モジュール３０
の真下で直立ポスト２８に取り付けられているので、実
施例では重量約６ポンド（約２．７　ｋｇ）と高さ４０
インチ（約１０２ｃｍ）のローケータ全体を１人のオペ
レータで容易に移動できる。

以下明らかとなるように、掘削装置がその移動コースか
ら外れた場合でも、ローケータ２２は掘削装置の予定の
移動コース真上の経路に沿ってローケータを移動させる
だけで、予定の移動コースに対する地中掘削装置の位置
をモニター可能である。これは、各センサ間の位置関係
の結果として得られる。すなわち、センサＳａ、　Ｓｂ
、　Ｓｃ、が共通の垂直面３１内に配置され、センサＳ
ａとｓｂは垂直面３２と直交する別の垂直面３２の両側
に等しい距離だけ離れて位置する。またセンサＳｃは、
両センサＳａとｓｂは垂直上方で、上記２つの垂直面が
交差する地点に位置する。センサＳｄｓ　Ｓｅは垂直面
３２内で、垂直面３１の両側に等しい距離だけ離れて配
置されている。図示の特定実施例において、センサ５ａ
ＳＳｂＳＳｄ及びＳｅは共通の水平面３４上に位置する
０図示してないが、これら５個のセンサは全てフレーム
２４内に収納されるのが好ましい適切なリード線によっ
て、制御モジュール３０内に含まれた電気回路へ接続さ
れている。制御モジュールは多数の制御装置とスイッチ
（不図示）、及び３５で概略的に示した続出ディスプレ
イを含む。

次に第４図と関連させて第５．６及び７図を参照して、
本発明に基づくローケータ２２の動作方法に注目する。

初めに、掘削装置が電磁放射場、特に前記ローケータ１
０で使われた円筒状基と対照的に双極場を発生する適切
な手段を含むことが理解されるべきである。説明の目的
上、掘削装置の予定の移動コースは３６で示し、矢印３
７で概略的に示した地上の歩行経路下方にそれと垂直に
一致して延び、両方共始点３８から始まっている。

また、オペレータは所望のコースライン３６と地上の歩
行経路３７の間の後者上における任意の地点での垂直距
離を予じめ知っているか、あるいは容易に計算できるも
のとする。さらに、４０で示した掘削装置は、その予定
コースの片側へ横方向にズレでいるものとする。しかも
、掘削装置は点源で、横及び縦揺れ角の変化は無視でき
るものとする。

上記の仮定を考慮して、ローケータ２２が歩行経路３７
を離れることなく掘削装置をその予定コースに対する位
置を確認する方法を次に説明する。

すなわち、オペレータは始点３８から出発して、（曲が
っている場合でも）歩行経路３７に対して垂直面３１が
垂直に維持されるようにローケータ２２を歩行経路３７
に沿って移行させる。この移行中、垂直面３１が第５図
及び第６図に示すように掘削装置４０と交差する。この
交差が生じるとき、第６図に明示するごと＜ＳｄとＳｅ
の検知地点における電磁場の強度が等しいため、両セン
サＳｄとＳｅからの信号が等しくなる。こ＼で、これら
２つのセンサは掘削装置から放射方向に等距離に位置す
ることに留意されたい。従ってオペレータは、両センサ
ＳｄとＳｅが等しい信号を発生するまで、ローケータ２
２を上記のように位置させ歩行経路３７に沿って移動す
るだけでよい。等しい信号の発生は、制御モジュール３
０内に含まれた回路によって容易に処理され、インジケ
ータ３５上に続出可能である。

掘削装置４０を垂直面３１内に位置させる歩行経路３７
上の地点をオペレータが見い出した後、ローケータ２２
及び歩行経路３７に対する、ひいては掘削装置の予定移
動経路３６に対する実際の掘削装置の位置を求めるのに
センサＳａｓ　Ｓｂｓ　Ｓｃが使われる。これを、以下
の式と関連させて第７図に示す。尚、第７図中の波線は
掘削装置からの電磁放射と対応する。また各波線は、掘
削装置と３個のセンサとの間のそれぞれの距離とも対応
している。ΔＹとΔＺは掘削装置と歩行経路３７の間の
水平及び垂直距離にそれぞれ対応する。前述したように
、掘削装置から発せられる放射パターンは双極パターン
であるため、その場強度は発生源からの距離の立方に反
比例して、つまり１／Ｒ３（但しＲは距離）の関係で変
化する。従って、以下の３つの式が成り立ち、Ｓは場強
度、Ｋは定数、Ｒは距離である： Ｓ　ａ　＝　Ｋ　／　Ｒａ−・−１４）Ｓｂ＝に／Ｒ’
ｂ・・・・・・（５） Ｓｃ＝　Ｋ／Ｒ”ｃ・−（６１ 上記３式中には、４つの未知数と、距離Ｒａｓ　Ｒｂ、
Ｒｃ及び定数Ｋが存在する。しかし、距離Ｒａ、　Ｒｂ
、Ｒｃは第８及び９図を参照して後述するようにΔＹと
ΔＺで簡単に表わせる。

上記の３式（４）、（５）、（６）は３つの未知数Ｋ、
ΔＹ１ΔＺで表わせるので、これら３つの未知数につい
て簡単に解くことができる。従ってΔＹとΔＺが解れば
、掘削装置とその予定の移動コースとの間の実際の距離
が簡単に求められる。これらは全て、制御モジュール３
０内に含まれた回路によって実行可能である。実用的な
実施例において、該回路はこ＼での教示を考慮に入れて
上記の手順を実行するように容易に与えられ且つ容易に
プログラム可能な搭載コンピュータを含む。容易に理解
されようが、実際に用いる回路を第１０〜１２図を参照
し後で簡単に説明する。また搭載コンピュータは、所定
の経路に対する掘削装置の位置を記録するようにも構成
し得る。土中における掘削装置の操縦応答は予測できる
ので、コンピュータは操縦コマンドをオペレータに発し
て、過剰操縦を避けられるように最適の操縦補正を与え
ることも可能である。過剰操縦は掘削装置をジグザグ動
させるだけでなく、掘削ツールの前方推進力及び引張戻
し力の損を生じる。

ローケータ２２は予定の移動経路に対する掘削装置４０
の位置を連続的にモニターできる他、掘削装置を自動的
に操縦してその予定の移動経路に戻すフィードバック装
置の発信器形成部を含むこともできる。上記のフィード
バック装置と電子回路はいずれも本発明のローケータ形
成部を動作するのに必要ないので、第１０〜１２図に関
連して以下簡単に触れる以外は説明しない。また第１３
図は、全体を２２′で示した実用的なローケータ（対応
部分はプライム付）を示す。

以下、ΔＹとΔＺ（第７図）の計算方法に注目する。

地点Ｐ（第８図）の位置を各地点Ａ、Ｂ、Ｃ（第９図）
における信号の振巾から計算するアルゴリズムが、次の
ように得られる。　Ｓａ、　Ｓｂ、　ＳｃがそれぞれＡ
、Ｂ、Ｃにおける信号の振巾である。

Ａ、Ｂ、Ｃの座標はそれぞれ（−１，０）、（工、０）
、（０、旧である。Ａ、Ｂ、Ｃにおける信号は： Ｓａ＝に／Ｒ３ｚ、Ｓｂ＝に／Ｒ３ｂ及びＳｃ＝に／Ｒ
’（但しＫは定数 更に　Ｒａ＝　（（Ｙ＋Ｌ）２＋Ｚ２）電／２Ｒｂ＝　
（（Ｙ−Ｌ）２＋Ｚ”）”” Ｒｃ＝　（Ｙ”＋　（Ｚ−Ｈ）２）””従って 及び 残りの作業は、式（７）と（８）を満たすようにＹとＺ
を解くことである。

式（７）を書き直すと、 同じく、 目標は、ａ、ｂ、Ｌ及びＨについてＹとＺを解くことで
ある。

Ｙ”＋　（Ｚ−Ｈ）２≠０　とすれば、式（９）から（
Ｙ４−Ｌ）２＋Ｚ２−ａ（Ｙ２＋（Ｚ−ｔ（）２）−〇
　　　　　　−（１１）上式は円の一族の式なので、平
方を整えれば式（１１）から： 弐（１１Ａ）は、中心が（−Ｌ／１−ａ　、−ａＨ／１
−ａ）、半径がａ　（）１２＋　Ｌ２）／　（Ｌａ）　
”の円の弐であることを意味する。

弐（１１Ａ）で表わされた円の半径をｒｌとすれば、ｒ
’＝ａ（Ｌ”＋Ｈ”）／（１−ａ）２となる。

同じように弐ＱＯ）から Ｙ”　＝　２ＹＬ／ｌ−ｂ　＋　（Ｌ／１−ｂ）　”　
＋　Ｚ”　＋　２ｂ）ＩＺ／１−ｂ　＋　（ｂＨ／１−
ｂ）　”　＝−Ｌ”　＋　ｂｈ”／１−ｂ　＋　（Ｌ／
１−ｂ）　”　＋　（ｂｈ／１−ｂ）　”　：従ッテ（
Ｙ＋Ｌ／１−’ｂ）”＋　（Ｚ＋ｂＨ／１−ｂ）”＝ｂ
／（１−ｂ）２（Ｌ”＋Ｈ２）　　・・・（１２）式（
１２）は、中心（＋　Ｌ／１−ｂ、−ｂＨ／１−ｂ）　
、半径ｒ２＝ｂ／（１−ｂ）”（Ｌ”＋Ｈ２）を有する
円（第９図）である。

次の作業は、式（ＩＩＡ）と式（１２）で表われる２つ
の円の交差点を求めることである。２つの交差点の一方
が、我々の捜している解である。こ＼で、２つの円の中
心間の距離をＤとする。

ｒ２とＤの間の角度をφとすれば： 式（９）から Ｄ　　　　　　　　　Ｄ 従って、Ｐの座標は次式で容易に計算される二Ｐ＝（Ｌ
／１−ｂ−ｒ”　ｃｏｓ（φ−θ）、−ｂｈ／１−ｂ−
ｒ”　５ｉｎ（φ−θ））・・・（１６） 掘削ツールはローケータより下方の地中にあるので、他
方の交差点Ｐ′は放棄できる。

尚ｃｏｓ　（φ−θ）　＝ｃｏｓθ＋ｓｉｎθｓｉｎφ
ｃｏｓθは式（１５）から評価できる。

ｓｉｎθ”　１−ｃｏｓ２θ ｓｉｎφ”’　１−ｃｏｓ”φ　だが、ｃｏｓ　”φは
式（１４）から評価できる。

次に特に第１０〜１２図を参照して、ローケータ２４用
の回路に注目する。尚、各電磁放射センサＳａ、、Ｓｂ
、、５ＣＳＳｄ及びＳｅに対応して回路が存在する。第
１０図は電気系全体の実際のブロック図；第１１図（詳
しくは１１Ａ〜ＩＩＤ図）はそのアナログ回路の概略図
；及び第１２（１２Ａ〜１２Ｄ）図はそのデジタル回路
の概略図である。

前述したように、回路自体は本発明の一部を形成しない
ので、個々の構成部品は以下で触れる以外こ＼では説明
しない。図示の電子回路及び変形の電子回路は、こ＼で
の教示と以下の議論から容易に与えられる。

こ＼に開示のローケータは、１〜１０フイート（約０．
３〜３ｍ）の範囲（深さ）をカバーするように設計され
る。双極磁場の強度は次式で表わされる： Ｓ＝に／ｒ’　　　　　　　　　＝（１７）但しＳは信
号の振巾、Ｋは比例定数、ｒは双極発信器と受信アンテ
ナの間の距離である。Ｓをｒについて微分すれば； 式（１７）と（１８）から 式（１９）から、ｒの測定誤差１％以内に保つ、つまり
Δｒ／ｒ〜１％を得たいとすれば、信号振巾Ｓの測定誤
差は３％以下でなければならないことが理解されよう。

発信器の位置を計算するため、３つの異なるアンテナか
らの信号振巾の比を用いたことを想起されたい。比を取
ると、ΔＳの誤差は２ΔＳに増加する。このため、ΔＳ
／Ｓをできる限り小さく保つことが重要である。さら、
ローケータは１〜１０フイート（約０．３〜３ｍ）の範
囲をカバーするのが好ましく、これは１から１００’　
ＯまでのＳの変化つまりグイナミソクレンジを意味する
。

次に成すべき作業は、この１０００〜１の範囲内のＳを
上記３％／２〜１．５％以内で解像することである。こ
れには、ｌ０００Ｘ１００／１．５二６７．０００（つ
まり＞２１６）の系解像度を必要とする。これは、１６
ビツトのアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器が扱える
以上の解像度である。

現在の技術水準において、ハラフリ作動式機器に好適な
Ａ／Ｄ変換器は１４ビツトである。約８’０．０００Ｈ
ｚの信号の振巾測定を高い解像度で行うためには、回路
部品のりミントの慎重な解析を必要とする。

上記の作業を成就するため、以下のアルゴリズムを用い
る。第１１図に示すように、同調コンデンサＣＡｌ０Ｌ
、固定コンデンサＣ１０１及びアンテナ１のインダクタ
ンス（Ｓａ）が並列の共振ＬＣ％を形成し、８３．０７
５ＫＨｚ　（発信器の周波数）に共振同調される。次い
で、信号はＵｌｏｌとＣ１０２で増巾されＣ１０３の入
力に至る。

Ｃ１０３は復調器として構成され、局部発振器Ｕ１から
の信号が標準となる。Ｕｌの出力周波数は８３．０８０
ＫＨｚに設定されている。Ｃ１０３の出力は２つの周波
数（＋ノイズ）、すなわち（８３，０８０−８３，０７
５）ＫＨｚと（８３，０７５＋　８３．０８０）　ＫＨ
ｚを有する。次いでこの出力はＲ１０６、Ｃ１１２、Ｒ
１０７及びＣ１１３によって濾波され、低い方の周波数
成分だけが残る。

低域通過フィルタ後の出力はサイン波で、信号振巾（高
周波）に等しいが約５Ｈｚの周波数の振巾を持つ。従っ
て、Ｃ１０４から成る通常のピーク検出回路が、ピーク
振巾を記録するのに使える。こ＼で、現在の技術水準で
のピーク検出器は１０００）１ｚ以下でのみ良好に動作
することに留意されたい。

この他、回転速度と整定時間のリミットが、高速・高精
度のピーク検出器として演算増１１器を使うことを妨げ
ている。次いで、信号は乗算器Ｕｌｌに供給された後、
０１４と０１６から成るプログラマブル利得制御増中器
に供給される。０１４とＵｌ６の利得量は一２５６／Ｄ
、但しＤはＯ〜２５５の範囲の利得定数である。尚、Ｕ
ｌ４はラッチ式Ｄ／Ａ変換器で、Ｄはマイクロプロセッ
サがＵｌ４のレジスタに書込むデジタル語であることに
注意されたい。Ｕｌ６の出力は反転され、反転増巾器に
供給された後、Ｕｌ７（Ａ／Ｄ変換器）によってデジタ
ル化される。尚、Ｕｌ７は８ビツトのＡ／Ｄ変換器でプ
ログラマブルな利得を持ち、１６ビツト（６５５３６）
のダイナミックレンジ及び０．４％の解像度との等価体
を形成する。他の種類の利得制御も使えるが、上記の手
法は他の従来の方式に共通な利得誤差、非線形性または
ドリフトを除去できる。より優れた解像度が必要なら、
Ｕｌ７の代りに１４ビ・ノドのＡ／Ｄ変換器も使える。

上記の議論は、対応する構成部品について残りのアンテ
ナ２　（Ｓｂ）３　　（Ｓｃ）についても同様に当ては
まる。

最後に、系の信号／ノイズ比は１／Δｆ、但しΔｆはハ
ンド巾、に比例することに注意すべきである。何故なら
こ＼では、アンテナでの８３．０７５Ｈｚの信号を正確
な振巾測定のため数Ｈｚへと変換したいからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に基づき構成された位置確認用装置の
概略斜視図； 第２図及び第３図は第１図の装置がいかに動作するかを
説明するための模式図； 第４図は本発明に基づき構成されたローケータの概略斜
視図； 第５図〜第７図は第４図のローケータがいかに動作し、
予定の移動コースに対する地中掘削装置の位置をモニタ
ーするかを説明するための模式図；第８図及び第９図は
第４図のローケータの動作形態をグラフの形で示す； 第１０図、第１１図、第１１Ａ図〜第１１Ｄ図、第１２
図及び第１２Ａ図〜第１２Ｄ図は第４図のローケータの
実用的な回路形成部をブロック図の形で概略図に示す； 及び 第１３図は本発明に基づく実用的なローケータを示す。 Ｓａ”Ｓｅ・・・・・・第１〜第５センサ（検知地点）
、２２・・・・・・位置確認装置（ローケータ）、３０
・・・・・・信号処理手段（制御モジュール）、３１．
３２・・・・・・第１、第２垂直面（平面）３４・・・
・・・共通水平面、 ３６・・・・・・予定の移動コース、 ３７・・・・・・地上走行経路、 ４０・・・・・・掘削装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、地上の特定標準位置に対する地中内の掘削装置の位
   置を確認する装置であって： （ａ）上記掘削装置から所定の放射パターンを持つ電磁
   場を発する手段； （ｂ）複数の離間したセンサを含み、電磁場内における
   該センサの位置に対応した電磁場放射パターン内の等し
   い複数の地点における電磁場の強度を検知し、該各地点
   における電磁場の強度に振巾が対応した等しい複数の電
   気入力信号を発生する検出手段；及び （ｃ）上記複数の入力信号に作用し、上記掘削装置及び
   特定の地上位置に対する検知地点の位置を求める信号処
   理手段で、上記地上位置が掘削装置と垂直方向に一致し
   なくてもよく、掘削装置の片側または他側にきてもよい
   ように、検知地点が充分な数存在し且つ相対的に位置決
   めされている；を備えて成る装置。 ２、前記センサを含む前記検出手段を収容及び支持する
   可搬式ハウジングを含む特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３、前記複数の検知地点が第１、第２、第３、第４及び
   第５地点と、該５地点にそれぞれ位置した５個のセンサ
   とを含む特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４、前記第１、第２、第３及び第４検知地点が共通の水
   平面内に位置し、第１及び第２検知地点が第１の共通垂
   直面を占め、第３及び第４検知地点が該第１の垂直面と
   直交する第２の共通垂直面を占め、さらに第５検知地点
   が他の４つの検知地点より上方で上記２つの垂直面の交
   差線上に位置する特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、前記可搬式ハウジングが前記信号処理手段を収容す
   る特許請求の範囲第３項記載の装置。 ６、前記電磁場が双極場である特許請求の範囲第５項記
   載の装置。 ７、前記第１、第２及び第３検知地点が第１の平面を限
   定し、前記第４及び第５検知地点が該第１平面の両側に
   等しい距離だけ離れて、該第１平面と直交する第２の平
   面内に位置する特許請求の範囲第３項記載の装置。 ８、前記第１及び第２検知地点が上記第２平面の両側に
   等しい距離だけ離れて位置し、前記第３検知地点が第１
   及び第２検知地点から等しい距離に位置する特許請求の
   範囲第７項記載の装置。 ９、掘削装置が移動していく予定の地中コース真上の地
   上経路に沿った特定位置に対する地中内の独立状掘削装
   置の位置を確認する装置であって： （ａ）所定の放射パターンを持つ電磁場を上記掘削装置
   から発する手段； （ｂ）可搬式ハウジング；及び （ｃ）全体が上記可搬式ハウジング内または上に位置し
   、可搬式ハウジングが上記特定位置にあるとき、上記放
   射パターン内の複数の個別地点における電磁場の強度を
   同時に検知し、上記掘削装置がその所望の移動コースか
   ら横方向に外れていても、上記特定位置に対する掘削装
   置の位置を求め得る手段；を備えて成る装置。 １０、地上の特定標準位置に対する地中内の掘削装置の
   位置を確認する方法であって： （ａ）所定の放射パターンを持つ電磁場を上記掘削装置
   から発生させるステップ； （ｂ）上記電磁場放射パターン内の等しい複数の検知地
   点における電磁場の強度を検知し、該各地点における電
   磁場の強度に振巾が対応した等しい複数の電気入力信号
   を発生するステップ；及び （ｃ）上記複数の入力信号に作用し、上記掘削装置に対
   する検知地点の位置及び上記特定の地上位置に対する掘
   削装置の位置を求めるステップで、上記地上位置が掘削
   装置と垂直方向に一致しなくてもよく、掘削装置の片側
   または他側にきてもよいように検知地点が相対的に選定
   されている；を含んで成る方法。 １１、掘削装置が移動していく予定の地中コース真上の
   地上経路に沿った特定位置に対する地中内の独立状掘削
   装置の位置を確認する方法であって： （ａ）双極放射パターンを持つ電磁場を上記掘削装置か
   ら発生させるステップ；及び （ｂ）可搬式ハウジングが上記特定位置にあるとき、上
   記放射パターン内の複数の個別地点における電磁場の強
   度を検知し、上記掘削装置がその所望の移動コースから
   横方向に外れていても、上記特定位置に対する掘削装置
   の位置を求め得るステップ、を含んで成る方法。 １２、所望の移動コースに対する地中内の堀削装置の位
   置をモニターする方法であって：（ａ）掘削装置がいか
   なる時点で所望の移動コースから片側へ横方向に外れて
   位置していても、所望のコースライン真上の経路に沿っ
   て該経路から横方向に移動させる必要なくそのまま移動
   していくことで、所望のコースラインに対する掘削装置
   の位置を確認する自立式装置を与えるステップ；及び （ｂ）掘削装置が地中を移動するのつれ上記装置を上記
   経路に沿って移動し、所望の移動コースに対する掘削装
   置の位置をモニターするステップ；を含んで成る方法。