JPH01229987A

JPH01229987A - 水中センサ

Info

Publication number: JPH01229987A
Application number: JP5500888A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Kobayashi; 一三小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1989-09-13

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、水中の様々な物体を検知する水中センサに
関する。

（従来の技術）従来より、潜水艦や魚群等の海中の物体を検知する装置
として、音響や磁気等を利用した水中センサが用いられ
ている。−例としてソノブイがある。このような水中セ
ンサは、例えば航空機（母態）から投下展開され、水中
の物体を検知し、その検知した情報を！８１に知らせる
機能を持つ。

しかし、この水中センサの位置を検知するためには、母
機側で水中センサを目視によって視認するか、またはレ
ータ等の手段によって探知し、その位置を識別しなけれ
ばならない。位置確認の精度をあげるなめには、［１が
水中センサの真上を通過することも要求されている。し
たがって、従来の水中センサを用いると、母機の行動範
囲が挟まり、飛行パターン等ら限定され、捜索域も制約
されてしまう。また、レータでら水中センサの位置検知
精度には限界があり、ｆｌｌ！１物体との識別も困難て
゛ある。

（発明か解決しようとする課題）以上述べたように従来の水中センサでは、位置確認を目
視、あるいはレーダによって行なわなければならす、遠
距離からその位置を高精度で検知することは困難であっ
た。

この発明は上記課Ｕを解決するためになされたらので、
レータを使用せずとも、ま７′−目視に頼ることなく、
を機側で容易にかつ高精度で位置を検知することができ
る水中センサを提供することを目的とする。

「発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するためにこの発明に係る水中センサは
、人工衛星から送られてくる信号を受信する受信部と、
この受信部で受信される信号を周波数変換する周波数変
換部と、この周波数変換部で周波数変換された変換信号
を送出する送信部とを具備して構成される。特に前記送
信部は、物体検知情報が得られたとき変換信号及び物体
検知情報を同時に送出したり、周波数変換部の変換情報
を周波数変換された信号の周波数からややすらして送信
したり、周波数変換部で周波数変換された信号を所定の
情報に基づいて変調したつ、この変調を周波数変換部で
周波数変換された信号の周波数からややずれた周波数の
搬送波を使用して施しなりするものである。

（牛用）上記構成による水中センサでは、人工衛星から送られて
くる信号を受信して周波数変換部シ、この周波数変換さ
れた変換信号を送出するようにしているので、母機側に
おいて衛星がらの信号と区別して識別でき、これによっ
て得られた信号がら位置を計算させることができる。こ
の際、物体検知情報が得られたとき周波数変換された変
換信号及び物体検知情報を同時に送出するようにすれば
、電力的に効率のよいものとなる。まな、周波数変換部
の変換情報を周波数変換された信号の周波数からややず
らして送信したり、周波数変換部で周波数変換された信
号を所定の情報に基づいて変調したり、この変調を周波
数変換部で周波数変換された信号の周波数からややすれ
た周波数の搬送波を使用して施したりすることによって
、目標検知情報やその他の情報をも同時に送信すること
ができる。

（実施例）この発明では位置検出システムとしてグローバル・ボジ
ショニング・システム（ＧＰＳ）を利用することができ
る。勿論、他の位置−検出システムを利用することもで
きる。ここではＧＰＳを利用した場合について図面を参
照して説明する。

ＧＰＳは移動体にＧＰＳ受信礪をＩｎ載し、このＧＰＳ
受信機によって複数（少なくとも３個以上）の人工衛星
から送られてくるＰＮコード情報、衛星自身の位置情報
及びこの位置情報の送出時刻等を含む送信信号を受信し
、予め用意されているＰＮコードと送信ＰＮコードとの
相関をとり、送信信号中のデータを復調する。そして、
ＰＮコードの遅延量及び復調データから移動体と各衛星
との距離情報を算出して、幾何学的に移動体の位！情報
を得るものである。

すなわち、１夏調データには衛星の信号送出時刻データ
か含まれているので・、このデータに受信機のＰＮコー
ドの相関をとるのに必要な遅延時間データを加算して受
信時刻を算出し、これによって衛星から移動体までの電
波伝搬時間つまり衛星から移動体までの距離を検出する
。この距離情報と復調データ中の衛星自身の位置情報と
を各衛星毎に取得し、各収得データから移動体のα１！
情報を算出するようになっている。

第１図はこの発明の一実施例において水中センサ、への
位置を母機（航空機、船舶等）Ｂで検知する場合の構成
を示すものである。図中Ｃ１、Ｃ２。

・・はＧＰＳ衛星で、各ＧＰＳ衛星Ｃ１、Ｃ２、・・・
はスペクトラム拡散技術を利用し、信号コードをＣ７・
Ａコード及びＰコードと呼ばれる擬似ランダムコードで
変調し、Ｌバンドの１５７５．４２　［ＨＨ２］と１２
２７．６０　［８１（Ｚ］　を搬送波として送信してい
るものとする。

まず、水中センサＡは音響や磁気等を利用した目標検知
センサ１１を搭載し、この目標検知センサ１１によって
水中の目標物体Ｔを探査する。目標物体を検知すると、
その情報は制御器１２により送信機１３に送られ、送信
アンテナ１４を通じて外部へ送出さｔ七る。また、この
水中センサＡは複数のＧＰＳ衛星ＣＩ　、　Ｃ２、・・
・からのＧＰＳ信号（Ｌバンド）を受信する受信アンテ
ナ１５を備えている。

この受信アンテナ１５で得られなＧＰＳ信号は周波数変
換器１６で例えば異なった周波数帯（例えばＳバンド）
に変換され、送信機１３及び送信アンテナ１４を通じて
外部に送出される。

母ｔｌｌＢは水中センサＡからの送信信号を受信する受
信アンテナ２１及び受信機２２と、複数のＧＰＳ衛星Ｃ
Ｉ　、　Ｃ２、・・・からの送信信号を受信する受信ア
ンテナ２３及び受信機２４を備え、各受信＠２２゜２４
で得られた受信信号は共に位置計Ｘ機２５に入力される
０位置計３Ｌ機２５は水中センサＡ側の受信信号から周
波数変換されたＧＰＳ信号を抽出し、該ＧＰＳ信号から
水中センサＡの絶対位置を計算し、同時に受信信号から
目標探知情報を抽出する。また、直接ＧＰＳ衛星ＣＩ　
、　Ｃ２、・・・側で受信したＧＰＳ信号からシュート
レンジ、シュートレンジレートと称される相対距Ａ竿、
相対速度情報を得て、自己の絶対位置及び速度を計算す
るものである。

尚、この位置及び速度計１は受ｔ＝　ｔｓ　２４内で行
なってもよい。

上記構成において、以下第２図を参照してその位置検出
手段を説明する。

第２図において、楕円体３１は母機ＢとＧＰＳ衛星Ｃ１
を焦点とし、水中センサＡを表面上の１点としたもので
・ある、を機ＢとＧＰＳｉ星Ｃ１の１立１は母機Ｂ内の
位置計Ｘ機２５で計算できるので、図中線分Ｃ（母機Ｂ
とＧＰＳ衛星Ｃ１との距離）はこの計算によって決定さ
れる。また、ＧＰＳ衛星Ｃ１からＬハンドで送信される
ＧＰＳ信号は線分ａ　（ＧＰＳ衛星Ｃ１と水中センサＡ
との距離）を伝撤し、水中センサＡ内で周波数変換され
た後、線分Ｘ（水中センサＡと母機Ｂとの距離）を伝搬
する。このａとＸを合計した距離は母ｔｆｉＢで受信し
た水中センサＡからの信号を解析することによって求め
ることができる。よって、楕円体３１は絶対空間内で・
形状と位置が決定される。同様に別のＧＰＳｗ１星Ｃ２
を用いて楕円体３２が決定される。

すなわち、水中センサＡの空間座標とクロックエラーを
求めるためには４個のＧ　Ｐ　Ｓ衛星が必要であるが、
所定の変数を既知とすれば最低２個以上の衛星で位置を
決定することができる２母１Ｂの位置計Ｘ態２５は以上
の手法によりＧＰＳ衛星Ｃ４、Ｃ２、・・・による複数
の楕円体の交点とｊ−で水中センサＡの位置を求めるこ
とかて゛きる。

南、周波数変換器１６の発振器（クロック）情報を周波
数変換されたＧＰＳ信号の周波数からややずらして送信
し、母機Ｂの受信８１２２または位置計算機２５て・周
波数変換器１６の発振器誤差を補正すれば測定精度を向
上させることができる。また、受信機２４で得られたＧ
ＰＳ衛星ＣＩ　、　Ｃ２、・・・及び母ｆｉＢの位置情
報を利用して、水中センサＡからのＧＰＳ情報を推測し
たつ、受信機２２による水中センサＡからの信号のトラ
ンキングを容易にすることら有効である。

上記水中センサＡに十分な電源を搭載して帛にＧＰＳ信
号を周波数変換して送信するようにすれば、母機Ｂで常
時水中センサＡをモニタすることかできる。しかし、第
３図（ａ）に示すように、水中センサＡが目標を検知し
たときだけ送信するように制御器１２によって制御すれ
ば、世話Ｂ側でＦ！Ｊ数の水中センサの中から目標を検
知した水中センサのみを追尾できるようになり、さらに
水中センサ、八にとっても常に送信する必要かなくなり
、電力的に有利になる。

また、目標を検知した二とや目標検知に関しての特別な
情報を送出したい場合には、周波数変換器１Ｇで周波数
変換されたＧＰＳ信号を送信機１３でさらに例えは第３
図（ｂ）に示すような符号変調を施しなり強度変調を行
なうことにより、容易に検知目標についての情報を付加
して送出することらできる。この際、各水中センサの変
調度をそれぞれ異なるものとすれば、複数の水中センサ
を同時に管理することができる。さらにまた、第３図（
ｃ）に示すように周波数変換されたＧＰＳ信号の周波数
からややすれた周波数の搬送波を使用すれば、同一の送
信アンテナで目標検知に関する情報を送信することかで
き、この方法によっても複数の水中センサを同時に管理
することができる。

これは第３図（Ｃ）に示すように水中センサ毎に送信周
波数をわずかにシフトさせたり、同−搬送波内で変調方
法を変えたりすることによって容易に達成することがで
きる。

ところで、水中センサＡに受信機２４のようなＧＰＳ受
信撮を搭載し、水中センサ入内でその位１を計算し、計
算した位置情報を送信することも考えられる。しかし、
この場合には周波数変換器１５に比べて計ｘｉ荷が大き
い、容積・１ｆＬ量か大きい、コストの高いという受信
機を搭載することになるので、水中センサ、へは大きさ
、重量の面で不具合を生じてしまう。特に水中センサは
数多く１吏用されるものであるから、その運用費らかさ
む二とになる。したかってこの発明のように単に周波数
変換する構成は優めで有効であるといえる。

したかって、上記構成による水中センサを用いれば、航
空機や船舶等の母機から水中センサが遠く離れていてら
、当該水中センサの位置を高精度で検知することができ
る。また、水中センサを小型、軽量のままで、しから小
さなコスｌ〜で実現することができる。

：発明の効果１以上のようにこの発明によれば、レーダを１吏用せずと
ら、また目視に顆ることなく、世態側て゛容易にかつ高
精度で位１を検知することができる水中センサを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に（系る水中センサの一実施例を示すも
ので、第１図は水中センサの構成及び該水中センサの位
置を検出する母機の構成を示す構成図、第２図は同実施
例の位置検出手段を説明するための模式図、第３図は同
実施のｊの水中センサ送信方式を説明するための波形図
である。Ａ・・・水中センサ、Ｂ・・・母機、ＣＩ　、　Ｃ２、
−０ＧＰＳ衛星、１１・・・目標検知センサ、１２・・
・制御機、１３・・・送信機、１４・・・送信アンテナ
、１５・・・受信アンテナ、１６・・・周波数変換器、
２１．２３・・・受信アシ・テナ、２２、２４・・・受
信機、２５・・・位置計算礪。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水中の物体を検知し、その物体検知情報を送出す
る水中センサにおいて、人工衛星から送られてくる信号
を受信する受信部と、この受信部で受信される信号を周
波数変換する周波数変換部と、この周波数変換部で周波
数変換された変換信号を送出する送信部とを具備する水
中センサ。
（２）前記送信部は、前記物体検知情報が得られたとき
前記変換信号及び物体検知情報を同時に送出するように
したことを特徴とする請求項（１）記載の水中センサ。
（３）前記送信部は、前記周波数変換部の変換情報を周
波数変換された信号の周波数からややずらして送信する
ようにしたことを特徴とする請求項（１）記載の水中セ
ンサ。
（４）前記送信部は、前記周波数変換部で周波数変換さ
れた信号を所定の情報に基づいて変調する変調手段を具
備するを特徴とする請求項（１）記載の水中センサ。
（５）前記変調手段は、前記周波数変換部で周波数変換
された信号の周波数からややずれた周波数の搬送波を使
用して変調するようにしたことを特徴とする請求項（４
）記載の水中センサ。