JP2000121720A - 音響測位装置 - Google Patents

音響測位装置

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JP2000121720A
JP2000121720A JP10294057A JP29405798A JP2000121720A JP 2000121720 A JP2000121720 A JP 2000121720A JP 10294057 A JP10294057 A JP 10294057A JP 29405798 A JP29405798 A JP 29405798A JP 2000121720 A JP2000121720 A JP 2000121720A
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JP
Japan
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ship
measured
receiver
pinger
positions
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JP10294057A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Takahashi
秀幸 高橋
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音響測位装置によるピンガの測位作業の簡略
化、高速化を実現することを目的とする。 【構成】 SSBL方式の音響測位装置において、GP
S衛星からの電波を受信して船の位置情報を得るGPS
受信器13を具備し、走行体に取り付けたピンガの測位
時、前記音響測位装置を搭載する船を移動させて2つ以
上の位置より音波の到来方向を測定するとともに、各位
置にて前記GPS受信器13で船の位置情報を得てこれ
に従って前記船の位置を測定し、これらの位置をXY座
標上にプロットし、これらの位置から測定した音源の方
位の延長線を書き、これら延長線の交点を求めることに
より、ピンガ12の位置を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、音波を用いて水中
の物体を測位する音響測位装置、特にSSBL(=Su
per Short Base−Line)方式の音響
測位装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4はこの種の音響測位装置の従来例の
装置構成を示すブロック図である。図において、1は制
御演算部、2は送信制御回路、3は送信回路、4は送波
器、5はトランスポンダ、6は水中、7は海底、8は受
波器アレイ、9は受信回路、10はSSBL受信器、1
1は表示器、12はピンガである。
【0003】以下に、上記構成の従来例の動作を説明す
る。制御演算部1で送信のタイミングが作成され、送信
制御回路2でバースト波が形成される。送信回路3にて
増幅され、送波器4に送られ、電気信号が超音波信号に
換えられて、質問信号として水中6に送出される。海底
7上に設置されているトランスポンダ5は質問信号を受
信後、一定時間後に応答信号を送出する。応答信号を受
信した受波器アレイ8は超音波信号を電気信号に変換
し、受信回路9に入力する。受信回路9で一定レベルで
増幅後、SSBL受信器10に送る。SSBL受信器1
0は送波器4から音波が送出された時点から、トランス
ポンダ5を経由し、受波器アレイ8に受信されるまでの
時間を計測し、スラントレンジ(=slant ran
ge)を測定する。また受波器アレイ8の各素子の受波
器で受信される信号の位相差を測定することにより、音
波の到来方向を計測する。得られたデータは制御演算部
1に送られ、トランスポンダ5を基準とする位置情報と
して演算される。結果は表示器11によって表示され
る。
【0004】ここで、トランスポンダ5の測位において
は、トランスポンダ5自体が受信回路を持っているため
に、海中雑音の多い場所では使用できない。また、トラ
ンスポンダ5が誤応答してしまうため、走行体の発生す
る雑音が大きい場合、トランスポンダ5を走行体に取り
付けて使用することができない。この様な場合に、受信
機能を持たず一定時間毎に音波を発信するピンガ12を
使用する。ピンガ12は、トランスポンダ5と違い、音
波を発信するタイミングが受信器側には判らないため音
源の方向しか測定できない。従って、ピンガ12の測位
の場合、船を移動させ、異なる場所で測位を行い、船の
位置を別途計測し、これを海図に書き込み、さらにここ
から測定したピンガ12の方位を書き込み、交点をピン
ガ12の位置として求めていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した如く、ピンガ
は構造が簡単で小型化が可能であり、かつ受信部が無い
ために、周囲の雑音に影響を受けない特性があり、走行
体のように雑音発生源を持つものの測位には最適のもの
である。しかしながら、上記構成の従来技術では、ピン
ガの測位の場合、船を移動させ、異なる場所で測位を行
い、船の位置を別途計測し海図に書き込み、さらにここ
から測定したピンガの方位を書き込み、交点をピンガの
位置として求めるので、この作業に多数の工数がかかる
という問題があった。
【0006】本発明は、以上の問題点に鑑み、船の位置
の測定を装置自身が行いピンガの位置の算出時の演算情
報とする構成を得て、ピンガの測位作業の簡略化、高速
化を実現することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ピンガの測位時の演算情報として必要な
船の位置情報を、装置がGPS(=Global Po
sitioning System)を利用して入手
し、これを算出時の演算情報とするようにする。すなわ
ち、本発明は、SSBL方式の音響測位装置において、
GPS衛星からの電波を受信して船の位置情報を得るG
PS受信器を具備し、走行体に取り付けたピンガの測位
時、前記音響測位装置を搭載する船を移動させて2つ以
上の位置より音波の到来方向を測定するとともに、各位
置にて前記GPS受信器で船の位置情報を得てこれに従
って前記船の位置を測定し、これらの位置をXY座標上
にプロットし、これらの位置から測定した音源の方位の
延長線を書き、これら延長線の交点を求めることによ
り、ピンガの位置を算出することを特徴とする。
【0008】さらに、この時、海底に固定したトランス
ポンダの位置を測定し、該トランスポンダのキャリブレ
ーションの位置と測定点とのずれを角度誤差で求め、算
出した前記ピンガの位置を前記角度ぶん補正することを
特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面に従って実施の形態を
説明する。図1は本発明の第1の実施の形態の装置構成
を示すブロック図である。図において、1は制御演算
部、2は送信制御回路、3は送信回路、4は送波器、5
はトランスポンダ、6は水中、7は海底、8は受波器ア
レイ、9は受信回路、10はSSBL受信器、11は表
示回路、12はピンガである。
【0010】13はGPS衛星からの電波を受信して船
の位置情報を得るGPS受信器、14はGPSアンテナ
である。上記構成の本実施の形態の動作を以下に説明す
る。本実施の形態において、トランスポンダ5の測位の
動作は従来と同様である。すなわち、図1において、制
御演算部1で送信のタイミングが作成され、送信制御回
路2でバースト波が形成される。送信回路3にて増幅さ
れ、送波器4に送られ、電気信号が超音波信号に変換さ
れて、質問信号として水中6に送出される。海底7上に
設置されているトランスポンダ5は質問信号を受信後、
一定時間後に応答信号を送出する。応答信号を受信した
受波器アレイ8は超音波信号を電気信号に変換し、受信
回路9に入力する。受信回路9で一定レベルで増幅後、
SSBL受信器10に送る。SSBL受信器10は送波
器4から音波が送出された時点から、トランスポンダ5
を経由し、受波器アレイ8に受信されるまでの時間を計
測し、スラントレンジを測定する。また受波器アレイ8
の各素子の受波器で受信される信号の位相差を測定する
ことにより、音波の到来方向を計測する。得られたデー
タは制御演算部1に送られ、トランスポンダ5を基準と
する位置情報として演算される。結果は表示器11によ
って表示される。
【0011】次に、走行体に取り付けたピンガ12の測
位の動作を詳細に説明する。ピンガ12からの信号を受
信した受波器アレイ8は超音波信号を電気信号に変換
し、受信回路9に入力する。受信回路9で一定レベルで
増幅後、SSBL受信器10に送る。SSBL受信器1
0は音波が送出された時点を知る手段がないため、スラ
ントレンジを測定することは不可能である。そのため、
受波器アレイ8の各素子の受波器で受信される信号の位
相差を測定することにより、音波の到来方向を計測す
る。トランスポンダと違い、音波を発信するタイミング
が受信器側には、わからないため音源の方向しか測定で
きない。
【0012】一方、GPSアンテナ14は少なくとも3
つのGPS衛星からの電波を受信して、GPS受信器1
3に信号を供給する。GPS受信器13はこの信号より
船の位置情報を得て、これを制御演算部1に供給する。
制御演算部1はGPS受信器13から供給される船の位
置情報とSSBL受信器10から供給される前記ピンガ
の方位情報の演算情報を得ると、以下の手順でピンガの
位置を算出し、表示器11に表示する。
【0013】図2は本実施の形態の位置測定の概要説明
図である。まず、XY座標上に船の位置P1をプロット
する。そこから得たピンガの方位の延長線を書く。次
に、船を移動させ、そこで再度ピンガの測位を行い、船
の位置とピンガの方位を得る。XY座標上に船の位置P
2を書き、そこから方位の延長線を書く。P1からの延
長線とP2からの延長線との交点を求めると、その交点
がピンガの位置となる。
【0014】なお、船の位置を順次変えて同様の測定を
行うと、より正確なピンガの位置を計測することができ
る。図3は、本発明の第2の実施の形態の位置測定の概
要説明図である。これは、トランスポンダが海底に設置
されている場合、固定点として利用して、より正確にピ
ンガの位置を計測するものである。なお、装置の構成は
図1に示した第1の実施の形態と同様である。
【0015】今、トランスポンダとピンガを同時に測位
したとする。なお、ピンガの測位は図2に示した手順に
よる。ここで、トランスポンダの測位位置P11がキャ
リブレーションで求めた位置P10とずれが生ずる可能
性があり、このずれは船の方位測位誤差及び音響による
測定誤差と考えられる。そこで、トランスポンダのキャ
リブレーション位置と測位点とのなす角度θ3ぶんピン
ガの位置も補正する。
【0016】これにより、ピンガの測位をより正確に行
うことができる。なお、上記第1および第2の実施の形
態では、GPSの測位方法として単に衛星からの電波を
受信する方法について説明したが、陸上の固定した点の
測位を行い、誤差を伝送してより正確な位置測定を行う
DGPS(=Differential Global
Positioning System)を使用して
も同様の効果を生ずる。
【0017】
【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、SSBL方式の音響測位装置において、GPS衛
星からの電波を受信して船の位置情報を得るGPS受信
器を具備し、走行体に取り付けたピンガの測位時、前記
音響測位装置を搭載する船を移動させて2つ以上の位置
より音波の到来方向を測定するとともに、各位置にて前
記GPS受信器で船の位置情報を得てこれに従って前記
船の位置を測定し、これらの位置をXY座標上にプロッ
トし、これらの位置から測定した音源の方位の延長線を
書き、これら延長線の交点を求めることにより、ピンガ
の位置を算出するので、ピンガの測位時の演算情報とし
て必要な船の位置情報を、装置がGPSを利用して入手
し、これを算出時の演算情報とすることができる。
【0018】これにより、船の位置の測定を装置自身が
行いピンガの位置の算出時の演算情報とすることが可能
となり、ピンガの測位作業の簡略化、高速化を実現する
という効果がある。さらに、この時、海底に固定したト
ランスポンダの位置を測定し、該トランスポンダのキャ
リブレーションの位置と測定点とのずれを角度誤差で求
め、算出した前記ピンガの位置を前記角度ぶん補正すれ
ば、より正確なピンガの測位が実施できるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の装置構成を示すブ
ロック図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の位置測定の概要説
明図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の位置測定の概要説
明図である。
【図4】従来例の装置構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 制御演算部 2 送信制御回路 3 送信回路 4 送波器 8 受波器アレイ 9 受信回路 10 SSBL受信器 11 表示器 13 GPS受信部 14 GPSアンテナ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SSBL方式の音響測位装置において、 GPS衛星からの電波を受信して船の位置情報を得るG
    PS受信器を具備し、 走行体に取り付けたピンガの測位時、前記音響測位装置
    を搭載する船を移動させて2つ以上の位置より音波の到
    来方向を測定するとともに、各位置にて前記GPS受信
    器で船の位置情報を得てこれに従って前記船の位置を測
    定し、これらの位置をXY座標上にプロットし、これら
    の位置から測定した音源の方位の延長線を書き、これら
    延長線の交点を求めることにより、ピンガの位置を算出
    することを特徴とする音響測位装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の音響測位装置において、
    海底に固定したトランスポンダの位置を測定し、該トラ
    ンスポンダのキャリブレーションの位置と測定点とのず
    れを角度誤差で求め、算出した前記ピンガの位置を前記
    角度ぶん補正することを特徴とする音響測位装置。
JP10294057A 1998-10-15 1998-10-15 音響測位装置 Pending JP2000121720A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014511476A (ja) * 2011-02-10 2014-05-15 アトラス・コプコ・インダストリアル・テクニーク・アクチボラグ 物体の位置を求める位置決めシステム
KR101408211B1 (ko) * 2013-03-26 2014-06-16 박원철 수중로봇의 위치 측정장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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