特許 6331259 位置検出方法、位置検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6331259

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】位置検出方法、位置検出システム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/74 20060101AFI20180521BHJP

   G01C 15/00 20060101ALI20180521BHJP

   E21D 9/06 20060101ALN20180521BHJP

【ＦＩ】

   G01S13/74

   G01C15/00 104D

   !E21D9/06 301E

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-86826(P2013-86826)

(22)【出願日】2013年4月17日

(65)【公開番号】特開2014-211331(P2014-211331A)

(43)【公開日】2014年11月13日

【審査請求日】2016年3月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】三木 慶造

(72)【発明者】

【氏名】山元 寛哲

(72)【発明者】

【氏名】上田 潤

(72)【発明者】

【氏名】阪本 公明

(72)【発明者】

【氏名】寺園 浩武

(72)【発明者】

【氏名】松浦 亮

【審査官】 安井 英己

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０４４１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２７０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１１０９６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１８３１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９９３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１１８８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００３６１９８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ５／００− ５／１４，

Ｇ０１Ｓ １３／００−１３／９５，

Ｅ２１Ｄ ９／０６，

Ｇ０１Ｃ １５／００，

Ｇ０６Ｆ ３／０４６，

Ｈ０４Ｗ ６４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定物の面上における各箇所の位置情報と、前記各箇所に設置された無線ＩＣタグのＩＤとを対応付けて記憶部に保持するタグリーダーが、
前記面上の無線ＩＣタグに対する読み取り動作を、全ての無線ＩＣタグに対して複数回実行し、当該読み取り動作によりＩＤを識別できた各無線ＩＣタグの識別回数をカウントする第１処理と、
前記各無線ＩＣタグのＩＤに対応する位置情報を記憶部より読み出し、当該位置情報に対して、当該位置情報を示す座標値に該当ＩＤに関してカウントした前記識別回数の値を乗ずることにより重み付けを行い、当該重み付け後の各位置情報に基づいてタグリーダーの位置を算定し、当該算定した位置情報を出力部に出力する第２処理と、
を実行する位置検出方法であって、
前記所定物が、互いに対向するシールドマシンのうち一方のシールドマシンの先端部に備わっており、前記タグリーダーが他方のシールドマシンの先端部に備わっており、
前記タグリーダーが、前記第１処理および前記第２処理を実行することにより得た当該タグリーダーの位置情報を、前記シールドマシン同士の対向位置の情報として出力部に出力することを特徴とする位置検出方法。

【請求項2】

前記タグリーダーが、
互いに離間する複数のアンテナを備えており、
前記第１処理において、前記読み取り動作を各アンテナにより複数回実行し、当該読み取り動作によりＩＤを識別できた各無線ＩＣタグの識別回数をアンテナ毎にカウントし、
前記第２処理において、前記アンテナ毎にカウントした識別回数の値で、前記該当ＩＤに対応する位置情報の重み付けを行って、当該重み付け後の各位置情報に基づいてアンテナの位置情報を算定し、当該算定で得た各アンテナの位置情報に基づいてタグリーダーの位置情報を算定し、当該算定した位置情報を出力部に出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出方法。

【請求項3】

所定物の面上における各箇所の位置情報と、前記各箇所に設置された無線ＩＣタグのＩＤとを対応付けて格納した記憶部と、
前記面上の無線ＩＣタグに対する読み取り動作を、全ての無線ＩＣタグに対して複数回実行し、当該読み取り動作によりＩＤを識別できた各無線ＩＣタグの識別回数をカウントする第１処理と、
前記各無線ＩＣタグのＩＤに対応する位置情報を記憶部より読み出し、当該位置情報に対して、当該位置情報を示す座標値に該当ＩＤに関してカウントした前記識別回数の値を乗ずることにより重み付けを行い、当該重み付け後の各位置情報に基づいてタグリーダーの位置を算定し、当該算定した位置情報を出力部に出力する第２処理を実行する演算部と、
を備える位置検出システムであって、
前記所定物が、互いに対向するシールドマシンのうち一方のシールドマシンの先端部に備わっており、前記タグリーダーが他方のシールドマシンの先端部に備わっており、
前記タグリーダーが、前記第１処理および前記第２処理を実行することにより得た当該タグリーダーの位置情報を、前記シールドマシン同士の対向位置の情報として出力する出力部を更に備えることを特徴とする位置検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、位置検出方法、及び位置検出システムに関するものであり、具体的には、対向する物体同士の位置関係を良好な精度で検出可能とする技術に関する。

【背景技術】

【0002】

別々の作業空間から発進し、トンネル掘進中であるシールドマシン同士について、トンネルの地中接合部等で各々のカッターフェイスの位置を検知し、各シールドマシンにより掘削したトンネル同士を精度良く接合させる必要がある。こうしたシールドマシン同士の位置関係を特定する技術としては、以下のような技術が提案されている。すなわち、ＩＤタグを複数取り付けたカッターフェイスに向かって、アンテナ挿入用のボーリング孔を形成し、カッターフェイスの回動とともに、ボーリング孔のアンテナによるＩＤタグの読み取り動作を行い、得られたＩＤに基づいてカッターフェイスの先端位置を検出する方法（特許文献１）などが提案されている。なお、本出願人も、こうした無線ＩＣタグに対する読み取り動作に基づく、シールドマシン同士の位置関係を特定する技術（特許文献２）について特許出願を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３２２１３２０号公報

【特許文献2】特開２０１３−４４１３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、上述のアンテナによるＩＤタグの読み取り結果は、ＩＤタグの所在がアンテナ直近であるか、或いは通信範囲の限界付近であるかに無関係なもので、アンテナと通信可能なＩＤタグから得た読み取り結果は全て同列に取り扱っている。したがって、各ＩＤタグとアンテナとの距離を考慮することなく、各ＩＤの読み取り結果に基づいて位置検出を行う状況となっており、位置検出精度は良好と言えなかった。

【0005】

そこで本発明は、対向する物体同士の位置関係を良好な精度で検出可能とする技術の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する位置検出方法は、所定物の面上における各箇所の位置情報と、前記各箇所に設置された無線ＩＣタグのＩＤとを対応付けて記憶部に保持するタグリーダーが、前記面上の無線ＩＣタグに対する読み取り動作を、全ての無線ＩＣタグに対して複数回実行し、当該読み取り動作によりＩＤを識別できた各無線ＩＣタグの識別回数をカウントする第１処理と、前記各無線ＩＣタグのＩＤに対応する位置情報を記憶部より読み出し、当該位置情報に対して、当該位置情報を示す座標値に該当ＩＤに関してカウントした前記識別回数の値を乗ずることにより重み付けを行い、当該重み付け後の各位置情報に基づいてタグリーダーの位置を算定し、当該算定した位置情報を出力部に出力する第２処理と、を実行する位置検出方法であって、前記所定物が、互いに対向するシールドマシンのうち一方のシールドマシンの先端部に備わっており、前記タグリーダーが他方のシールドマシンの先端部に備わっており、前記タグリーダーが、前記第１処理および前記第２処理を実行することにより得た当該タグリーダーの位置情報を、前記シールドマシン同士の対向位置の情報として出力部に出力することを特徴とする。
これによれば、無線ＩＣタグとタグリーダーのアンテナとの距離に応じ、各無線ＩＣタグの位置情報を重み付けした上で位置検出の処理に用いることが可能となり、位置検出精度が良好なものとなる。したがって、対向する物体同士の位置関係を良好な精度で検出可能となる。
また、対向するシールドマシン同士の位置関係、すなわち一方のシールドマシンに対する他方のシールドマシンの相対位置を良好な精度で検出可能となる。

【0007】

また、上述の位置検出方法において、前記タグリーダーが、互いに離間する複数のアンテナを備えており、前記第１処理において、前記読み取り動作を各アンテナにより複数回実行し、当該読み取り動作によりＩＤを識別できた各無線ＩＣタグの識別回数をアンテナ毎にカウントし、前記第２処理において、前記アンテナ毎にカウントした識別回数の値で、前記該当ＩＤに対応する位置情報の重み付けを行って、当該重み付け後の各位置情報に基づいてアンテナの位置情報を算定し、当該算定で得た各アンテナの位置情報に基づいてタグリーダーの位置情報を算定し、当該算定した位置情報を出力部に出力するとしてもよい。
これによれば、タグリーダーのアンテナ特性や電波環境などにより、１つのアンテナについて得た位置情報に所定誤差が含まれる状況であっても、複数のアンテナの位置情報の間で重心位置を求めることでお互いの誤差を相殺し、タグリーダーないし当該タグリーダーの設置物の位置検出精度が更に向上する。

【0009】

また、本発明の位置検出システムは、所定物の面上における各箇所の位置情報と、前記各箇所に設置された無線ＩＣタグのＩＤとを対応付けて格納した記憶部と、前記面上の無線ＩＣタグに対する読み取り動作を、全ての無線ＩＣタグに対して複数回実行し、当該読み取り動作によりＩＤを識別できた各無線ＩＣタグの識別回数をカウントする第１処理と、前記各無線ＩＣタグのＩＤに対応する位置情報を記憶部より読み出し、当該位置情報に対して、当該位置情報を示す座標値に該当ＩＤに関してカウントした前記識別回数の値を乗ずることにより重み付けを行い、当該重み付け後の各位置情報に基づいてタグリーダーの位置を算定し、当該算定した位置情報を出力部に出力する第２処理を実行する演算部と、を備える位置検出システムであって、前記所定物が、互いに対向するシールドマシンのうち一方のシールドマシンの先端部に備わっており、前記タグリーダーが他方のシールドマシンの先端部に備わっており、前記タグリーダーが、前記第１処理および前記第２処理を実行することにより得た当該タグリーダーの位置情報を、前記シールドマシン同士の対向位置の情報として出力する出力部を更に備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、対向する物体同士の位置関係を良好な精度で検出可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態の位置検出システムを適用したシールドマシンの概念図である。

【図2】本実施形態の位置検出システムを含む構造を示す側断面図である。

【図3】本実施形態の位置検出システムを含む構造におけるＡ−Ａ’面の断面図である。

【図4】本実施形態におけるＲＦＩＤ（無線ＩＣタグ）の設置形態を示す図である。

【図5】本実施形態における位置検出システムの構成例を示す図である。

【図6】本実施形態におけるタグテーブルのデータ構造例を示す図である。

【図7】本実施形態における検知結果テーブルのデータ構造例を示す図である。

【図8】本実施形態における位置検出方法の処理手順例を示すフロー図である。

【図9】本実施形態における位置検出概念を示す図である。

【図10】本実施形態における表示画面例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

−−−全体構造について−−−
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態の位置検出システムを適用したシールドマシンの概念図であり、図２は本実施形態の位置検出システムを含む構造を示す側断面図、図３は本実施形態の位置検出システムを含む構造におけるＡ−Ａ’面の断面図である。

【0014】

本実施形態における２台のシールドマシン１０、１１は、掘削対象の地盤１をそれぞれ掘進してトンネル７、８を形成した結果、地中接合部５で対向し、当該地中接合部５にて互いの位置ずれを確認し適宜整合させた上で、各トンネル７、８の接合作業を行うものである。

【0015】

こうしたシールドマシン１０、１１のうち、シールドマシン１１においては、そのガーダ部（不図示）に一端を固定し、カッターヘッド１３より前方に掘進可能なボーリングロッド３０が設置されている。ボーリングロッド３０は、直径が３００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度の円筒状をしており、先端にはカッター３２が備わっている。ボーリングロッド３０は、フード部とガーダ部の境界にあたる隔壁（いずれも不図示）に設けられた所定の孔を通じて、シールドマシン１１の掘進方向の前方に繰り出される。

【0016】

なお、上述のボーリングロッド３０による掘進距離は３０ｍ〜５０ｍ程度である。この距離は、シールドマシン１０、１１の間で互いの位置ずれが確認された場合に、確認後の掘進で位置ずれを修正可能な距離として定められている。この距離を直線状に掘削するべく、ボーリングロッド３０には、レーザー発信器や掘進方向の調整機構が設けられている。すなわちボーリングロッド３０は、レーザー発信器から照射されたレーザー光線に沿うように掘進方向を調節しつつ地盤を掘削することで、掘進予定方向に沿って直線状に掘削を進めることができる。

【0017】

また、ボーリングロッド３０の先端部分には、地中接合部５にて対向するシールドマシン１０の凹状体２０に備わるＲＦＩＤ（後述）に対する読み取り動作を行うタグリーダー１００が設けられている（図２）。このタグリーダー１００は、３つのアンテナ３３〜３５と、このアンテナ３３〜３５とケーブル３６を介して結ばれた制御部８０を備えている。タグリーダー１００においては、制御部８０の制御により、所定の発振回路を介して各アンテナ３３〜３５を駆動し、上述のＲＦＩＤに向けた電波を発振させるとともに、ＲＦＩＤから返信された電波を各アンテナ３３〜３５を介して受信し、これを所定の復調回路で復調してタグＩＤの値を得る。なお、タグリーダー１００における、ＲＦＩＤのリーダ装置としての基本的な機能は既存装置と同様である。

【0018】

図３にて示すように、ボーリングロッド３０に備わるアンテナ３３〜３５は、ボーリングロッド３０の外周付近に、１２０度間隔で離間して設けられている。このため、ＲＦＩＤの識別を各アンテナ３３〜３５ごと、つまり３箇所について実行することができる。また、タグリーダー１００で処理したデータは、ケーブル３９を介して、ディスプレイやスピーカー等の外部装置に送られる。

【0019】

一方、シールドマシン１０においては、そのフード部とガーダ部の境界にあたる隔壁（いずれも不図示）に、凹状体２０が設けられている。この凹状体２０は、隔壁の表面から後方側（掘進方向と反対側）に窪ませた有底の筒状構造によって構成されている。凹状体２０は、上述のシールドマシン１１から繰り出されたボーリングロッド３０の先端部分（つまり、タグリーダー１００のアンテナ３３〜３５）を、外周部２２で囲まれた領域にて奥部２１まで受け入れる。この凹状体２０は、シールドマシン１１のボーリングロッド３０に対応する位置（詳しくはシールドマシン１０のカッターヘッド１２とシールドマシン１１のカッターヘッド１３とが地中接合部５にて対向した際に、ボーリングロッド３０と面対称となる位置）に、隔壁と一体に設けられている。

【0020】

凹状体２０は、円筒状の外周部２２と、円板状の奥部２１とから構成される。外周部２２の開口径すなわち奥部２１の直径は、ボーリングロッド３０と凹状体２０の相対的な位置ずれを考慮してボーリングロッド３０の直径よりも十分大きく定められている。本実施形態では、ボーリングロッド３０の直径よりも２倍以上大きな直径９００ｍｍに定められている。また、外周部２２の奥行き長は、ボーリングロッド３０の先端部分を収納できる長さ（例：１０００ｍｍ〜１２００ｍｍ程度）に定められている。

【0021】

また、凹状体２０には地盤１の掘削で生じた土砂６が充填されている。充填された土砂６は、シールドマシン１０のカッターヘッド１２が回転しても流動せずに凹状体２０の内部空間に留まる。このため、凹状体２０内の土砂６は、シールドマシン１０における地盤１の掘削時においてカッターヘッド１２で流動する切羽２の土砂から基板４０を保護する充填物として機能する。したがってボーリングロッド３０は、その前端に設けられたカッター３２により、凹状体２０に充填された土砂６を掻き分けて前進することになる。凹状体２０において、土砂６に代えて適宜な樹脂を充填するとしてもよい。

【0022】

なお、上述したボーリングロッド３０および凹状体２０に関する各構造、およびそれらのシールドマシンに対する取り付け構造などについては、本願の発明者らによる既存の出願内容（特許文献２参照）と同様である。

【0023】

また、図２に示すように、凹状体２０における奥部２１の内側表面には、当該奥部２１の中心位置４６を基点として、円形状の基板４０が取り付けられている。この基板４０は、図４に拡大して示すように、複数のＲＦＩＤ４１が、例えばマトリクス状（行列状）に所定ピッチ（例：５０〜７０ｍｍピッチ）で設置された板状部材である。図４にて示す例では、基板４０上に、「０」〜「２４０」のすなわち２４１個のＲＦＩＤ４１が設置されている。

【0024】

なお、説明の便宜上、各ＲＦＩＤ４１を中心にした、基板４０上での所定の矩形領域を単位区画４２として図示している。この単位区画４２はあくまで概念的なものであり、中心にあるＲＦＩＤ４１に関し、タグリーダー１００により識別可能であったか否かを領域別にわかりやすく示すためのものである。

【0025】

図４の例であれば、基板４０に対して接近したボーリングロッド３０に備わるアンテナ３３〜３５のうち、アンテナ３３は、「７４」、「７５」、「９１」〜「９３」、「１０８」、「１０９」の各ＲＦＩＤ４１の単位区画を通信範囲４３におさめて識別可能、アンテナ３４は、「６９」〜「７１」、「８６」〜「８８」、「１０４」の各ＲＦＩＤ４１の単位区画を通信範囲４４におさめて識別可能、アンテナ３５は、「１５６」〜「１５８」、「１７３」〜「１７５」の各ＲＦＩＤ４１の単位区画を通信範囲４５におさめて識別可能である。

【0026】

なお、基盤４０上に取り付けられたＲＦＩＤ４１は、既存のＲＦＩＤであり、それぞれに固有のタグＩＤをメモリに記憶し、タグリーダー１００のアンテナ３３〜３５からの電波により電力を得て動作して、タグＩＤの値を返信する機能を備えている。

【0027】

−−−位置検出システムの構成−−−
続いて、位置検出システムたるタグリーダー１００の構成例について説明する。図５は、本実施形態のタグリーダー１００を含む全体構成図である。図１に示すタグリーダー１００は、対向する物体同士の位置関係を良好な精度で検出可能とする情報処理装置である。既に述べたように、タグリーダー１００には、制御部８０と、アンテナ３３〜３５が備わっている。このうち、制御部８０のハードウェア構成は以下の如くとなる。

【0028】

制御部８０は、ハードディスクドライブなど適宜な不揮発性記憶装置で構成される記憶部１０１、ＲＡＭなど揮発性記憶装置で構成されるメモリ１０３、記憶部１０１に保持されるプログラム１０２をメモリ１０３に読み出すなどして実行することにより装置自体の制御を行なうとともに各種判定、演算及び制御処理を行なうＣＰＵ１０４（演算部）、ユーザの入力装置１４０からのキー入力や音声入力をケーブル３９を経て受け付ける入力インターフェイス１０５、ディスプレイ等の出力装置１５０にケーブル３９を経て処理データを出力する出力インターフェイス１０６、ケーブル３６を介してアンテナ３３〜３５との通信処理を担う通信部１０７を備える。なお、記憶部１０１内には、本実施形態のタグリーダー１００として必要な機能を実装する為のプログラム１０２と、タグテーブル１２５、および検知結果テーブル１２６が少なくとも記憶されている。

【0029】

続いて、本実施形態のタグリーダー１００が備える機能部について説明する。以下に説明する機能部は、タグリーダー１００がプログラム１０２を実行することで実装される機能部である。タグリーダー１００は、以下に説明する第１処理部１１０および第２処理部１１１を備えている。そのうち第１処理部１１０は、基板４０上のＲＦＩＤ４１に対する読み取り動作を複数回実行し、当該読み取り動作によりタグＩＤを識別できた各ＲＦＩＤ４１の識別回数をカウントするものとなる。また、この第１処理部１１０は、上述の読み取り動作によりタグＩＤを識別できた各ＲＦＩＤ４１の識別回数をアンテナ３３〜３５毎にカウントし、このカウント値を記憶部１０１における検知結果テーブル１２６に格納する機能を備えている。

【0030】

一方、上述の第２処理部１１１は、各ＲＦＩＤ４１のタグＩＤに対応する座標値（位置情報）を、記憶部１０１のタグテーブル１２５より読み出し、当該座標値に対して、該当タグＩＤに関してカウントした識別回数の値を乗算して重み付けし、当該重み付け後の各座標値の間における重心位置を算定し、当該重心位置の情報を、当該タグリーダー１００が設置されたボーリングロッド３０の中心位置の座標値として出力インターフェイス１０６を介して出力装置１５０に出力するものとなる。また、この第２処理部１１１は、上述のように第１処理部１１０がアンテナ３３〜３５毎にカウントした識別回数の値を、該当タグＩＤに対応する座標値に乗算して上述同様の重み付けを行って、当該重み付け後の各座標値の間における重心位置を該当アンテナの位置として算定し、当該算定で得た各アンテナの位置の間の重心位置を算定して、当該算定した重心位置を、ボーリングロッド３０の中心位置の座標値として出力インターフェイス１０６を介して出力装置１５０に出力する機能を備えている。

【0031】

−−−タグリーダーが利用するテーブル類−−−
次に、本実施形態のタグリーダー１００が用いるテーブルにおけるデータ構造例について説明する。図６は、本実施形態におけるタグテーブル１２５のデータ構造例を示す図である。タグテーブル１２５は、基板４０上に設置された各ＲＦＩＤ４１のタグＩＤ１２５１と、基板４０上における該当ＲＦＩＤ４１の設置箇所の座標値１２５２とを対応付けたレコードの集合体となっている。このタグテーブル１２５における各ＲＦＩＤ４１の座標値１２５２は、基板４０上をｘｙの座標平面とみなし、所定箇所を原点とした場合の座標値となる。図６に示すタグテーブル１２５の例では、図２に例示した基板４０におけるＲＦＩＤ４１のうちタグＩＤ「１１２」のＲＦＩＤ４１の位置を原点座標として、紙面上を右に水平なｘ軸が延び、紙面上を上下に垂直なｙ軸が延びているものとする。

【0032】

図７は本実施形態における検知結果テーブル１２６のデータ構造例を示す図である。また、タグリーダー１００が利用するテーブルのうち、検知結果テーブル１２６は、ＲＦＩＤ４１に対する読み取り動作によりタグＩＤを識別できた各ＲＦＩＤ４１の識別回数（いずれかのアンテナ３３〜３５により識別した）の値を、該当ＲＦＩＤ４１からの応答を受信したアンテナ３３〜３５の識別情報と共に上述の第１処理部１１０が格納したテーブルである。この検知結果テーブル１２６は、タグＩＤ１２６１をキーとして、該当するＲＦＩＤ４１に関する識別回数１２６２、および、該当タグＩＤを含む応答をＲＦＩＤ４１から受信したアンテナの識別情報１２６３が対応付けされたレコードの集合体となっている。

【0033】

−−−位置検出方法の実行手順−−−
以下、本実施形態における位置検出方法の実際手順について図に基づき説明する。以下で説明する位置検出方法に対応する各種動作は、位置検出システムたるタグリーダー１００が実行するプログラム１０２により実装される各機能部１１０、１１１が担う。プログラム１０２は、以下に説明される各種の動作を行うためのコードから構成されている。

【0034】

図８は本実施形態における位置検出方法の処理手順例を示すフロー図である。ここで、シールドマシン１０、１１が地中接合部５にて互いに接近し、互いの相対位置確認と位置ずれ調整動作のため一定距離で対向して掘進を停止しているものとする。また、シールドマシン１１内の後方或いは地上施設など所定場所に所在する担当者が、入力装置１４０を操作して本実施形態の位置検出処理の実行をタグリーダー１００に指示してきたとする。

【0035】

この場合、タグリーダー１００における第１処理部１１０は、上述の入力装置１４０からの指示を入力インターフェイス１０５で受信し（ｓ１００：ｙ）、これを受けてＲＦＩＤ４１に対する所定回数の読み取り動作を開始する。ここでは読み取り動作を５回行うものとする。

【0036】

また、タグリーダー１００の第１処理部１１０は、基板４０上の各ＲＦＩＤ４１に対する読み取り動作が１回終了する毎に、メモリ１０３ないし記憶部１０１に読み取り動作の実施回数を記憶するものとする。そこで第１処理部１１０は、自身で記憶している読み取り動作の実施回数が５回に達しているか判定する（ｓ１０１）。

【0037】

読み取り動作の実施回数が５回に達している、すなわち全５回の読み取り動作が全て完了している場合（ｓ１０１：ｙ）、第１処理部１１０は処理をステップｓ１０５に進める。一方、読み取り動作の実施回数が５回に達していない、すなわち全５回の読み取り動作がまだ完了していない場合（ｓ１０１：ｎ）、第１処理部１１０は、制御部８０に指示を出し、各アンテナ３３〜３５から電波を発振して、基板４０上の各ＲＦＩＤ４１に対する読み取り動作を実行する（ｓ１０２）。

【0038】

このＲＦＩＤ４１に対する読み取り動作は、タグテーブル１２５におけるタグＩＤ１２５１のリスト順に行う。例えば、タグテーブル１２５における最初のレコードが含むタグＩＤ「０」のＲＦＩＤ４１に対し、各アンテナ３３〜３５から読み取り電波を発振して読み取り動作を実行し、次に、タグテーブル１２５における次のレコードが含むタグＩＤ「１」のＲＦＩＤ４１に対し同様に読み取り動作を実行し、といった具合にタグテーブル１２５の全レコードに対応して読み取り動作を繰り返す。タグテーブル１２５の全レコード、すなわち基板４０上の各ＲＦＩＤ４１の全てに対する読み取り動作を１回行った時点で、ステップｓ１０１での判定対象である読み取り動作の実施回数は「１」回となる。

【0039】

各アンテナ３３〜３５が発振した読み取り電波は、対向する基板４０上に向かい、各アンテナ３３〜３５の各通信範囲４３〜４５にあるＲＦＩＤ４１に到達する。読み取り電波は、ＲＦＩＤ４１毎に応答を求めて発振されるものであるため、通信範囲４３〜４５のいずれかの内に、該当するＲＦＩＤ４１が無い場合、ＲＦＩＤ４１からの応答は無い。他方、該当するＲＦＩＤ４１が通信範囲４３〜４５のいずれかの内に存在した場合、該当ＲＦＩＤ４１からタグＩＤを含む応答電波が返信されることになる。

【0040】

こうしてタグリーダー１００の第１処理部１１０は、上述の読み取り動作の結果として、ＲＦＩＤ４１が応答したタグＩＤの値を、各アンテナ３３〜３５を介して取得し、タグＩＤの応答を得た各ＲＦＩＤ４１の識別回数をアンテナ３３〜３５毎にカウントする（ｓ１０３）。第１処理部１１０は、このカウント値を対応アンテナの識別情報と対応付けて記憶部１０１の検知結果テーブル１２６に格納（ｓ１０４）すると共に、処理を上述のステップｓ１０１に戻し、全５回の読み取り動作が完了するまでステップｓ１０２〜ｓ１０４を繰り返し実行する。

【0041】

図７に示す検知結果テーブル１２６の例では、タグＩＤ「６９」についてアンテナ３４により「１」回、タグＩＤ「７０」についてアンテナ３４により「４」回、タグＩＤ「７１」についてアンテナ３４により「１」回、タグＩＤ「７４」についてアンテナ３３により「２」回、タグＩＤ「７５」についてアンテナ３３により「３」回、識別できたことが示されている。

【0042】

上述のように、第１処理部１１０によるステップｓ１０２〜ｓ１０４が全５回分完了したならば（ｓ１０１：ｙ）、タグリーダー１００の第２処理部１１１は、検知結果テーブル１２６における、アンテナ３３〜３５毎にカウントした各ＲＦＩＤ４１の識別回数の値を、タグテーブル１２５における該当タグＩＤに対応する座標値に乗算して重み付けを行う（ｓ１０５）。

【0043】

例えば、アンテナ３４で検知された、タグＩＤ「６９」に関する識別回数「１」を、タグＩＤ「６９」に対応する座標値（４５、１５）に乗算し、重み付け後の座標値を（４５、１５）と算定する。同様に、タグＩＤ「７０」に関する識別回数「４」を、タグＩＤ「７０」に対応する座標値（５０、１５）に乗算し、重み付け後の座標値を（２００、６０）と算定する。同様に、タグＩＤ「７１」に関する識別回数「１」を、タグＩＤ「７１」に対応する座標値（５５、１５）に乗算し、重み付け後の座標値を（５５、１５）と算定する。同様に、タグＩＤ「８６」に関する識別回数「３」を、タグＩＤ「８６」に対応する座標値（４５、１０）に乗算し、重み付け後の座標値を（１３５、３０）と算定する。同様に、タグＩＤ「８７」に関する識別回数「５」を、タグＩＤ「８７」に対応する座標値（５０、１０）に乗算し、重み付け後の座標値を（２５０、５０）と算定する。同様に、タグＩＤ「８８」に関する識別回数「２」を、タグＩＤ「８８」に対応する座標値（５５、１０）に乗算し、重み付け後の座標値を（１１０、２０）と算定する。同様に、タグＩＤ「１０４」に関する識別回数「１」を、タグＩＤ「１０４」に対応する座標値（５０、５）に乗算し、重み付け後の座標値を（５０、５）と算定する。

【0044】

第２処理部１１１は、こうした重み付け後の各座標値の間における重心位置を算定し、該当アンテナの位置を特定する（ｓ１０６）。上述のアンテナ３４に関して得た重み付け後の座標値の例であれば、各重み付け後の座標値のｘ座標値の合算値を、“（４５＋２００＋５５＋１３５＋２５０＋１１０＋５０）＝８４５”と算定し、これを、該当タグＩＤらの総識別回数“１＋４＋１＋３＋５＋２＋１＝１７”で除算して、“８４５／１７＝４９．７１”と重心位置のｘ座標を算定する。また、各重み付け後の座標値のｙ座標値の合算値を、“（１５＋６０＋１５＋３０＋５０＋２０＋５）＝１９５”と算定し、これを上述の総識別回数“１７”で除算して、“１９５／１７＝１１．４７”と重心位置のｙ座標を算定する。こうしてアンテナ３４に関して重心位置の座標値（４９．７１、１１．４７）を、アンテナ位置の情報と特定する。

【0045】

第２処理部１１１は、こうした処理を各アンテナ３３〜３５について実行して、図９に示すように、アンテナ毎に計算上のアンテナ位置３３Ａ〜３５Ａを特定できる。図９には、アンテナ３３〜３５が基板４０に対して読み取り電波を発振した際の通信範囲４３〜４５と、この通信範囲４３〜４５にあって応答を行ったＲＦＩＤ４１と、その該当単位区画４２（紙面上、グレーで着色してある）、並びに、識別回数の値（単位区画４２内で“（３）”などと括弧書きしてある）の関係を示している。図９の例であれば、各アンテナ３３〜３５の計算上求めた位置３３Ａ〜３５Ａは、実際のアンテナ位置３３Ｂ〜３５Ｂを少ない誤差で精度良く算出していることを示している。

【0046】

続いて、第２処理部１１１は、ステップｓ１０６で得た計算上の各アンテナ３３〜３５の位置、すなわち座標値から、各アンテナ３３〜３５の間の重心位置を算定して、ボーリングロッド３０の中心位置４６Ａ（図９）を特定する（ｓ１０７）。例えばステップｓ１０６において、アンテナ３３に関して得た座標値が（７３．１０、１１．２５）、アンテナ３４に関して得た座標値が（４９．７１、１１．４７）、アンテナ３５に関して得た座標値が（６２．９０、−１２．５１）、であったならば、ｘ座標に関しては、“（７３．１０＋４９．７１＋６２．９０）／３＝６１．９０”、ｙ座標に関しては、“（１１．２５＋１１．４７＋（−１２．５１））／３＝３．４０”と算定し、この（６１．９０、３．４０）を、ボーリングロッド３０の中心位置４６Ａの座標値と特定する。

【0047】

また、第２処理部１１１は、それまでの測量等で認識していたシールドマシン１０における凹状体奥部２１の中心位置４６と、ステップｓ１０７で求めた計算上のボーリングロッド３０の中心位置４６Ａとの差異を、シールドマシン１０、１１間の相対的な位置ずれ量として算定し、これを出力インターフェイス１０６を介して出力装置１５０に出力し（ｓ１０８）、処理を終了する。図９の例であれば、シールドマシン１０における凹状体奥部２１の中心位置４６と、ステップｓ１０７で算定したボーリングロッド３０の中心位置４６Ａとの間で相対的な位置のずれがあることがわかる。シールドマシン１０、１１間での相対的な位置ずれの量については、第２処理部１１１が、図１０に示す表示画面１０００のように、基準位置すなわち設計上の位置からのずれ量を、鉛直方向（ｙ軸方向）と水平方向（ｘ軸方向）とについてそれぞれ表示する。

【0048】

担当者は、この画面１０００を閲覧して位置ずれについて認識したならば、ボタン１０１２を押下して当該画面１０００を閉じ、上述の位置ずれを解消すべくシールドマシン１０、１１の掘進方向を設定し掘削工程を再開することとなる。

【0049】

本実施形態によれば、対向する物体同士の位置関係を良好な精度で検出可能となる。

【0050】

以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【符号の説明】

【0051】

１ 地盤
２、３ 切羽
５ 地中接合部
６ 充填材
７、８ トンネル
１０、１１ シールドマシン
１２、１３ カッターヘッド
２０ 凹状体
２１ 奥部
２２ 外周部
３０ ボーリングロッド
３１ ロッド部
３２ カッター
３３〜３５ アンテナ
３６、３９ ケーブル
４０ 基板
４１ ＲＦＩＤ（無線ＩＣタグ）
４２ 単位区画
４３〜４５ 通信範囲
４６ 凹状体中心位置
４６Ａ ボーリングロッド中心位置
１００ タグリーダー（位置検出システム）
１０１ 記憶部
１０２ プログラム
１０３ メモリ
１０４ ＣＰＵ（演算部）
１０５ 入力インターフェイス
１０６ 出力インターフェイス（出力部）
１０７ 通信部
１１０ 第１処理部
１１１ 第２処理部
１２５ タグテーブル
１２６ 検知結果テーブル
１４０ 入力装置
１５０ 出力装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】