JPS61262674A - 水中測位装置 - Google Patents

水中測位装置

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JPS61262674A
JPS61262674A JP60104619A JP10461985A JPS61262674A JP S61262674 A JPS61262674 A JP S61262674A JP 60104619 A JP60104619 A JP 60104619A JP 10461985 A JP10461985 A JP 10461985A JP S61262674 A JPS61262674 A JP S61262674A
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JP
Japan
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image
image acquisition
time
sea bottom
measuring
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Application number
JP60104619A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kojima
弘 小島
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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) 本発明は水中測位装置に関し、特に連続して海底地形の
凸凹を計測した画像のそれぞnのずれから水中測位装置
を搭載した航走体の位置を計測す水中測位装置に関する
(従来の技術) 従来、水中を航走する航走体などの位置を計測するとき
は、音響の伝搬を利用した位置計測装置を使用している
この方法の一つは、海底に複数個のトランスポンダを設
置し、航走体に位置計測装置を搭載し、その装置からト
ランスポンダまでの距離を音波で計測し航走体の位置を
計測することが多い。
しかし、トランスポンダを目的の場所に設置することは
潮流などによりずれを生ずることがあり、そのため目的
の範囲よりかなり離れた箇所に設置せざるを得ないこと
が多く、航走体からトランスポンダまでの直距離が長く
なる。従って音波の巾らぎが増加するなど精度が落ち、
音波の屈折のためシャドラゾーンが現われて音波の届か
ない範囲を生じる。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明が解決しようとする従来の技術の問題点は上述の
ように、水中測位を行うにあたり複数個のトランスポン
ダを設置した上、音波伝搬距離が長いためにゆらぎを生
じて精度が落ち音波の屈折によりシャドウゾーンを生じ
計測が不能になるという点にある。
従って本発明の目的は、上記欠点を解決した水中測位装
置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明の水中測位装置は、 あらかじめ指定され九輪郭内の海底地形の凸凹を計測し
九1枚分の画像信号を間欠的に取得する画像取得手段と
、 前記画像取得手段から1枚分の画像信号を間欠的に入力
し、相前後している2枚分の1儂のうち少なくともそれ
ぞれの一部分の間の相関係数を求めこれが最大となる前
記画像の間の相対位置の差から前記画像取得手段の置か
れている位置の差を求め、前記位置の差をベクトル的に
順次■算して前記画像取得手段の位置信号を出力する画
像処理装置とを備えて構成される。
(実施例) 次に本発明について実施例を示す図面を参照して詳細に
説明する。第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図、第2図は画像取得位置と画像取得面との関係を
示す説明図、第3図(a)は画像取得面と特徴点取得面
との関係を示す説明図、第3図伽)は特徴点取得帯から
得らnる特徴点信号を示す図表、第4図は画像取得面と
音響ビームとの位置関係を示す説明図、第4図(a)は
海底地形を平面に投影して等深線を示す平面図、第5図
(b)は海底地形と等深線を示す斜視図である。
本発明の実施例の概要について説明する。
第2図・第5図(a)および伽)を参照するに、本発明
の水中測位装置を例えば潜水船に搭載して潜水船が通過
する海中の画像取得位置A−B−Cから短時間の間に(
画像取得位置A−B−Cのそれぞれを潜水船が通過する
時間内に計測が完了することを示す)に海底面の画像取
得面PA−PCで凸凹または深度を計測する。短時間に
凸凹または深度を取得して1面の地形図を作成する映倫
ソーナーは、後述する第4図の説明のように複数個の音
響ビームを有しているものであ秒、NxM個の画素に対
応する凸凹または深度であられされた地形図を海底地形
の特徴点として画像取得面PA−PCごとに作成する。
この画像取得面のうち相隣る2面の地形図を移動させつ
つ重ね合わせてその特長点が最本よく重なったときの2
面の地形図の移動量すなわち画像取得面の移動量が潜水
船の移動量203A・203Bとなる。このときの第2
図の参照付号NA〜NCは画像取得位置A、Cの直下の
点である。具体的に特長点の重なりを求めるには、二つ
の画像取得面の特徴点をおのおのの場所について重ね合
った二つの画像取得面の間で相関処理をして二つの画像
取得面をずらしながらその間で相関係数が最大となるよ
うなときの二つの画像取得面のずれの量を求めれば潜水
船の移動量203人・203Bが得られる。この移動量
をベクトル的に加算して最初の位置からの全移動量を算
出するものである・また海底地形の特徴点として第5図
(a)および(b)に示すように等深@2118〜21
1eを求め、これに基〈等深線212&〜212eを含
む第2図に示す地形図を画像取得面PA−PCごとに作
成してもよい。
この場合最初の位置が地球上の絶対位置として別の方法
で計測して与えらnてお1ば、現時点および経過時点で
の潜水船の位置が計算できる。とくに潜水船の移動範囲
のみの音波の伝搬状況のみを考慮して位置の算出ができ
るので、せまい範囲で相対誤差の少ない測位が可能であ
る。
また相関処理は必らずしも画像取得面全体で実施する必
要はなく、凸凹の多い海底では一部のみでも大きな相関
係数が得られる。ここでは特徴点として海底の凸凹また
は深度を検出しているが、海底の音波反射係数などを用
いることもできる。
ここで本発明の実施例の構成と動作について説明する。
まず画像取得装置1から説明する。第1図および第4図
を参照するに、画像取得装置1は画像処理装置2ととも
に潜水船等に搭載され、海底の画像取得面の深度または
高度を計測するための測深用の映像ソーナー11と動揺
発信器12とを備えている。潜水船61に搭載された映
像ソーナー11から相異なる周波数f、〜fNのN個扇
状の送波音響ビームT1〜TNが形成され、それぞれ同
時に短パルス状の音波を送出する。海底で反射した音波
は、送波音響ビームT、〜TNと直交するM個の受信音
響ビーム81〜RMで受信される。
受波音響ビームR1〜RMに対応する受波器のM個の出
力はそれぞれが周波数f1〜f、の信号を含んでいるの
で、M個の出力の一つ一つに対して周波数f、〜fMを
中心とする帯域p波器に導き全部でNxM個の出力が得
られる。かようにして送波音響ビームとの交点にあるN
xM個の画素X1.〜XMMの信号を得る。つぎに送信
時刻から各画素ごとに受信時刻までの時間と音波の伝搬
速度から海底の凸凹または深度を求めて、その結果を画
像信号101として画像処理装置2へ出力する。
また動揺発振器12は、画像取得装置1を搭載している
潜水船61の動揺を探知し、送波音響ビームおよび受波
音響ビームの方位角度を補正するため、動揺信号103
として映像ンーナー11へ出力する。
つぎに画像処理装置2について説明する。第1図・第3
図(a)および(b)を参照するに、画像処理装置2は
特徴点設定器21と、移動量検出器22と、位置算出器
23とを備えている。
画像処理装置lに入力し九画儂取得面の各画素ごとに深
度i九は凸凹を示す画像信号101は、画像取得面P、
に対応し特徴点設定器21および移動量検出器22に加
えられる。
特徴点設定器21では、画像取得面P、のうち進行方向
の端面に近い処に一定の方向(例えば東西方向)に特徴
点取得帯51を設定し、この中に人の画像信号を第3図
(b)に示すような画像信号55として取込んで記憶す
る。この画像信号55は、海底の凸凹をあられす等保線
201に対応するものであるが、この場合は画素ごとに
測定された値となっている。このとき潜水船に搭載した
映像ソーナー11の直下の地点Nl(画像取得面のほぼ
中心となる)と特徴点取得帯51との距WaDと、地点
N、から特徴点取得帯51に下ろした垂線の足に相当す
る画素の画像信号も合わせて記憶される。
移動量検出器22では画像取得面P2に対する画像信号
を特徴点取得帯51と同一方向に特徴点取得帯52を画
像取得装置面にわたり分割して複数個設定する。従って
それぞれの特徴点取得帯52に対応する映像装置11の
直下の地点Ntと特徴点取得帯52との距離D1〜DJ
−DNと、垂線の足に相当する画素G、〜G、−,−Q
Hの画像信号H1〜H,−HNとが合わせて記憶される
。特徴点設定器21に記憶されている特徴点取得帯51
の画像信号55と、複数個の特徴点取得帯52のそれぞ
れの画像信号との相関処理を、特徴点取得帯を長手方向
に移動しつつ実施する。その結果相関係数の最大となる
ときの画素Gに対するG、の位置が特徴点取得帯方向の
移動量E、となり、距離D−D。
が特徴点取得帯と直角方向の移動量となる。
以上のような方法により画像取得装置1を搭載している
潜水船61の移動量は、特徴点取得帯方向については移
動量EJs こ1と直角方向については距離D−D、と
なるので移動距離はベクトル移動量V、となる。このよ
うにして画像取得装置1によって得られた特徴点のある
画像信号を処理することにより、潜水船61の移動距離
の計測ができることを説明した。
従ってこれらの移動距離を次々に加算すれば測定開始時
点を基準とした相対位置が測定できるのでこれを測位信
号102として出力する。また適当な方法(例えば、位
置の既知な目標を相対位置で求めて、目標が絶対位置と
なるように補正する方法、または相対位置の測定中に水
上船舶から潜水船の位置を絶対計測して潜水船に水中通
信で送って補正する方法など)により潜水船の絶対位置
を計測して出力することもできる。
上述の実施例では特徴点取得帯の方向を一定方向(例え
ば東西方向)にするように説明されている。磁気コンパ
スまたはジャイロコンパスを用いて特徴点取得帯の方向
を東西方向に制御すnば、第3図(JL)に示す移動量
E、が緯線方向の移動量であり、距離D−D、が経線方
向の移動量となり、潜水船の移動経路作図の場合にも極
めて便利である。
また特徴点取得帯を互いに直交するように設け゛ て特
徴点取得借方向の2個の移動i−(移動量EJに相当す
るもの)のみを計測して位置計測することもできるし、
特徴点取得帯と直角方向の2個の移動距離(距離D−D
、に相当するもの)のみで位置計測をすることもできる
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明は海底地形の特徴点
を海底に比較的近い点から測定することにより、音響伝
搬距離が短かくなり音波のゆらぎによるばらつきやシャ
ドウゾーンが消失するので、計測がいつでもできるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
第4図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図は画像取得位置と画像取得面との関係を示す説明図
、第3図(JL)は画像取得面と特徴点取得帯との関係
を示す説明図、第3図(b)は特徴点取得帯から得らn
る特徴点信号を示す図表、第4図は画像取得面と音響ビ
ームとの関係を示す説明図、第5図(a)は海底地形を
平面に投影して等深線を示す平面図、第5図(b)は海
底地形と等深線を示す斜視図。 l・・・・・・i!ii像取得装蓋、2・・・・・・画
像処理装置、11・・・・・・映像ンーナー、12・・
・・・・動揺発振器、21・・・・・・特徴点設定器、
22・・・・・・移動量検出器、23・・・・・位置算
出器。 代理人 弁理士  内 原   竺 τ、ニ ー+1 101 :  画イゑイ言号 702:  、;lリイ立イ言号 第1図 Vl・へ”クトルオf、 m Hli m55.1う、
イノ〔イ1「ヤ夛 61:j替水船

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 あらかじめ指定された輪郭内の海底地形の凸凹を計測し
    た1枚分の画像信号を間欠的に取得する画像取得手段と
    、 前記画像取得手段から1枚分の画像信号を間欠的に入力
    し、相前後している2枚分の画像のうち少なくともそれ
    ぞれの一部分の間の相関係数を求めこれが最大となる前
    記画像の間の相対位置の差から前記画像取得手段の置か
    れている位置の差を求め、前記位置の差をベクトル的に
    順次加算して前記画像取得手段の位置信号を出力する画
    像処理装置とを備えてなる水中測位装置。
JP60104619A 1985-05-16 1985-05-16 水中測位装置 Pending JPS61262674A (ja)

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