JP2001091254A - 位置算出装置および位置算出方法 - Google Patents

位置算出装置および位置算出方法

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JP2001091254A
JP2001091254A JP27322499A JP27322499A JP2001091254A JP 2001091254 A JP2001091254 A JP 2001091254A JP 27322499 A JP27322499 A JP 27322499A JP 27322499 A JP27322499 A JP 27322499A JP 2001091254 A JP2001091254 A JP 2001091254A
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JP
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time
sea
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vtn
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Yuichi Shinagawa
祐一 品川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】海上を漂流する物体の位置を簡易に算出する。 【解決手段】海上の各地点における海流速度ベクトルを
その位置座標に対応付けてデータベース化したデータベ
ース部3を備える。投下物を投下した際の対地速度<V
G>、対気速度<VA>、高度hおよび風速<VW>を
もとに投下物の着水位置座標<P0>および着水時刻t0
を算出する。<P0>に対応する海流速度ベクトル<V
T0>をデータベース部3から読み出し、着水から時間
t1経過後の位置<P1>を<P1>=<P0>=<VT0
>×t1として求める。以下同様に、位置<Pn-1>にお
ける海流速度ベクトル<VTn-1>をデータベース部3
から読み出し、一般式<Pn>=<Pn-1>+<VTn-1
>×(tn−tn-1)により任意の経過時刻tnにおける
位置<Pn>を順次求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば海上に投下
されたブイなど、時間の経過とともに海流もしくは潮流
によって流されて移動する物体の位置を算出する位置算
出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば海洋観測などに供するため、海上
に投下されたブイなど(以下、投下物と称する)の時々
刻々の位置を算出する必要が生じることがある。この種
の位置算出方法には、従来は次のようなものがあった。
【0003】(1)複数の投下物のそれぞれにGPS
(Global Positioning System)のような自律的測位手
段を備え、投下物自身が位置の算出を行って無線により
観測所または観測用航空機に通知する。 (2)まず、投下物がそれぞれ投下された位置を正確に
求める。そのうえで、航空機により各投下物の真上を飛
行して時間あたりの移動量を計測し、その移動速度を算
出する。これらの情報および投下時点から経過した時間
をもとに、現時点での各投下物の位置を求める。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら(1)の
方法では、投下物自体にGPS受信機、GPSアンテ
ナ、データ送信機などを装備し、投下物と観測所との間
に無線による通信手段を設ける必要がある。このため投
下物自体のコスト、ひいてはシステム全体としてのコス
トが大きくかかり、煩雑なシステムとなる。さらに、波
のある洋上ではGPSによる位置検出が途切れ途切れに
なる可能性が大きく、GPS精度が劣化してしまう。ま
た洋上の気象環境によっては、GPS受信機自体に破損
の虞がある。
【0005】また(2)の方法では、時間当たりの移動
量を求めるために、同じ投下物の真上を少なくとも2度
に渡り飛行する必要がある。このため運用面でのインパ
クトが大きいという難点があった。また、投下物の数が
多い場合には対応しきれなくなるという不具合もあっ
た。
【0006】本発明は上記事情によりなされたもので、
その目的は、海上を漂流する物体の位置を簡易に算出す
ることが可能な位置算出装置および位置算出方法を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係わる位置算出装置および位置算出方法は、
海上における異なる位置にその位置の海流速度ベクトル
<VT>をそれぞれ対応付けてデータベース化した海流
データベースを備え、海上を漂流する物体の位置ベクト
ルを時間の経過順に<P0>,<P1>,<P2>,…,
<Pn>としたとき、初期時刻t0における初期位置ベク
トル<P0>が与えられた場合に、位置ベクトル<Pn-1
>(n=1,2,3,…)における海流速度ベクトル<
VTn-1>を前記海流データベースから取得し、任意の
時刻tnにおける前記物体の位置ベクトル<Pn>を、 <Pn>=<Pn-1>+<VTn-1>×(tn−tn-1) なる式により順次算出するようにしたものである。
【0008】特に、航空機から海上に投下された物体の
位置を算出する場合、前記航空機から前記物体が投下さ
れた時点における少なくとも航空機の速度、高度および
風速から前記物体の着水位置ベクトル<P0>および着
水時刻t0を算出することが可能で、これをもとに<Pn
>を算出することができる。なお、海流とは局地的な潮
流も含む概念である。また海上の物体とはブイ、流木、
遭難者が乗るゴムボートなど、海流の流れに任せて移動
するものであればなんでも良い。
【0009】このような手段を講じたことにより、初期
時刻t0における初期位置ベクトル<P0>が与えられる
と、次の時刻t1における位置ベクトル<P1>は、位置
ベクトル<P0>における海流速度ベクトル<VT0>よ
り <P1>=<P0>+<VT0>×(t1−t0) として算出される。同様に、この次の時刻t2における
位置ベクトル<P2>は、上記算出された位置ベクトル
<P1>における海流速度ベクトル<VT1>より <P2>=<P1>+<VT1>×(t2−t1) として算出される。以下、任意の時刻tnにおける位置
ベクトルを上記斬化式により順次計算することができ
る。
【0010】このようにしたので、自律的な測位手段を
備えない漂流物の位置を演算により求めることができ
る。しかも、海上の位置による海流速度をデータベース
として備えているため、物体の移動速度を算出するため
に、航空機により物体の上空を2度に渡り飛行する必要
も無くなる。したがって、海上を漂流する物体の位置を
簡易に算出することが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0012】図1は、本発明に係わる位置算出装置の構
成を示すブロック図である。この位置算出装置は例えば
航空機に搭載して使用されるもので、航法装置1と、タ
イマー部2と、データベース部3と、処理部4とを備え
ている。
【0013】航法装置1は、高度、対気速度、対地速度
などの情報を取得する。タイマー部2は時刻の計測を行
うもので、投下物が投下された時点からの時間を計測す
る。処理部4は、航法装置1、タイマー部2、データベ
ース部3から取得したデータを用いて位置算出処理を実
行する。
【0014】上記構成に特徴的なのは、データベース部
3を設けていることにある。データベース部3は、海上
の各地点における海流速度ベクトルをその位置座標に対
応付けてデータベース化したもので、例えば1箇月単位
で公表されているものである。なお海流の状態は比較的
安定しているので、データベース部3の更新を頻繁に行
う必要は無く、1箇月単位で更新すれば十分実用に耐え
ることができる。
【0015】次に、上記構成における動作を説明する。
【0016】図2は、図1の位置算出装置における処理
部4の処理手順を示すフローチャートである。この手順
は複数の投下物のそれぞれにつき個別に実行されるもの
で、例えばソフトウェア処理により実現される。
【0017】図2において、処理部4はステップST1
でn←0として初期化処理を行う。nは各データに便宜
的に付す符号で、計測順序に相当する。次のステップS
T2で処理部4は、航法装置1で計測された航空機の対
地速度<VG>、対気速度<VA>、高度hを読み込
む。なお<>で挟まれた量はベクトル量であることを示
す。
【0018】続くステップST3で、処理部4は機体周
囲の風速<VW>を演算する。次にステップST4で、
処理部4はタイマー部2から提供される時刻基準をもと
に、投下時の高度h、投下時の初速度<VG>、風速<
VW>などのデータを用いて、既知のCARP計算など
により着水位置座標(位置ベクトル)<P0>および着
水時刻t0を算出する。ここで<P0>およびt0は、
h,<VG>,<VW>などの関数として表される。
【0019】次に処理部4は、ステップST5およびS
T6で位置算出処理を継続するか否かを判定し、ステッ
プST5でno、かつステップST6でYesの場合に
はステップST7でn←n+1としたのちステップST
8に移る。なお現段階ではn=1であり、また<P>は
投下物の位置ベクトルである。
【0020】ステップST8で処理部4は、ステップS
T4で算出した位置<P0>に対応する海流速度ベクト
ル<VT0>をデータベース部3から読み出す。ここで
は<VT0>は<P0>の関数として表される。
【0021】次のステップST9では、処理部4は現時
点時刻t1での海流による位置オフセット量<ΔP0>を
計算する。すなわち<ΔP0>=<VT0>×t1であ
る。次のステップST10で、処理部4は時刻t1での
投下物の算出位置<P1>を算出する。すなわち<P1>
=<P0>+<ΔP0>である。
【0022】以下、ステップST7〜ステップST10
で同様の手順を踏み、処理部4は時間の経過とともに投
下物の位置を順次算出する。その際、任意の時刻tnに
おける投下物の算出位置<Pn>は、以下の式で表され
る。 <ΔPn-1>=<VTn-1>×(tn−tn-1) …… (1) <Pn>=<Pn-1>+<ΔPn-1> …… (2) 以上のように本実施形態では、海上の各地点における海
流速度ベクトルをその位置座標に対応付けてデータベー
ス化したデータベース部3を備える。そして、投下物を
投下した際の対地速度<VG>、対気速度<VA>、高
度hおよび風速<VW>をもとに投下物の着水位置座標
<P0>および着水時刻t0を算出する。そして、<P0
>に対応する海流速度ベクトル<VT0>をデータベー
ス部3から読み出し、着水から時間t1経過後の位置ベ
クトル<P1>を<P1>=<P0>=<VT0>×t1と
して求める。以下同様に、位置ベクトル<Pn-1>にお
ける海流速度ベクトル<VTn-1>をデータベース部3
から読み出し、一般式<Pn>=<Pn-1>+<VTn-1
>×(tn−tn-1)により任意の経過時刻tnにおける
位置ベクトル<Pn>を順次求めるようにしている。
【0023】このようにしたので、海上に投下された物
体の位置を、初期位置さえ正確に判ればあとは演算によ
り求めることが可能となる。しかも、初期位置は航法装
置1により取得されたデータから簡単な演算(例えばC
ARP(Computed Air Release Point)計算)により算
出可能である。したがって、航空機により漂流物の上空
を2度に渡り飛行する必要が無くなり、手間を大幅に削
減することができる。特に海流の速度が大きく、投下物
の移動速度が速い場合に効果が大きい。
【0024】また、特に処理能力の問題で、GPSなど
のシステムでは困難な複数の物体に対しても有功であ
り、数が多くなればなるほどその効果の差は大きくな
る。
【0025】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、航空機から投下される物体に限らず、
要するに予め位置が既知であるものであれば如何なるも
のに対しても適用が可能である。例えば漂流者の救援な
どにも利用できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々の変形実施を行うことができる。
【0026】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、海
上を漂流する物体の位置を簡易に算出することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる位置算出装置の構成を示すブ
ロック図。
【図2】 図1の位置算出装置における処理部4の処理
手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…航法装置 2…タイマー部 3…データベース部 4…処理部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 海上における異なる位置にその位置の海
    流速度ベクトル<VT>をそれぞれ対応付けてデータベ
    ース化した海流データベースと、 海上を漂流する物体の位置ベクトルを時間の経過順に<
    P0>,<P1>,<P2>,…,<Pn>としたとき、初
    期時刻t0における初期位置ベクトル<P0>が与えられ
    た場合に、位置ベクトル<Pn-1>(n=1,2,3,
    …)における海流速度ベクトル<VTn-1>を前記海流
    データベースから取得し、任意の時刻tnにおける前記
    物体の位置ベクトル<Pn>を、 <Pn>=<Pn-1>+<VTn-1>×(tn−tn-1) なる式により順次算出する算出手段とを具備することを
    特徴とする位置算出装置。
  2. 【請求項2】 航空機から海上に投下された物体の位置
    を算出する位置算出装置であって、 海上における異なる位置にその位置の海流速度ベクトル
    <VT>をそれぞれ対応付けてデータベース化した海流
    データベースと、 前記航空機から前記物体が投下された時点における少な
    くとも航空機の速度、高度および風速から前記物体の着
    水位置ベクトル<P0>および着水時刻t0を算出する初
    期位置算出手段と、 海上を漂流する前記物体の位置ベクトルを時間の経過順
    に<P0>,<P1>,<P2>,…,<Pn>としたと
    き、位置<Pn-1>(n=1,2,3,…)における海
    流速度ベクトル<VTn-1>を前記海流データベースか
    ら取得し、前記算出された<P0>およびt0をもとに任
    意の時刻tnにおける前記物体の位置ベクトル<Pn>
    を、 <Pn>=<Pn-1>+<VTn-1>×(tn−tn-1) なる式により順次算出する算出手段とを具備することを
    特徴とする位置算出装置。
  3. 【請求項3】 海上における異なる位置にその位置の海
    流速度ベクトル<VT>をそれぞれ対応付けてデータベ
    ース化した海流データベースを備える位置算出装置にお
    ける位置算出方法であって、 海上を漂流する物体の位置ベクトルを時間の経過順に<
    P0>,<P1>,<P2>,…,<Pn>としたとき、初
    期時刻t0における初期位置ベクトル<P0>を取得する
    第1のステップと、 現時点で最新の位置ベクトル<Pn-1>(n=1,2,
    3,…)における海流速度ベクトル<VTn-1>を前記
    海流データベースから取得する第2のステップと、 時刻tnにおける前記物体の位置ベクトル<Pn>を、 <Pn>=<Pn-1>+<VTn-1>×(tn−tn-1) なる式により順次算出する第3のステップとを具備する
    ことを特徴とする位置算出方法。
  4. 【請求項4】 海上における異なる位置にその位置の海
    流速度ベクトル<VT>をそれぞれ対応付けてデータベ
    ース化した海流データベースを備え、航空機から海上に
    投下された物体の位置を算出する位置算出装置における
    位置算出方法であって、 前記航空機から前記物体が投下された時点の航空機の速
    度、高度および風速から前記物体の着水位置ベクトル<
    P0>および着水時刻t0を算出する第1のステップと、 海上を漂流する前記物体の位置ベクトルを時間の経過順
    に<P0>,<P1>,<P2>,…,<Pn>としたと
    き、位置ベクトル<Pn-1>(n=1,2,3,…)に
    おける海流速度ベクトル<VTn-1>を前記海流データ
    ベースから取得する第2のステップと、 時刻tnにおける前記物体の位置ベクトル<Pn>を、前
    記第1のステップで算出された<P0>、t0および前記
    第2のステップで取得された<VTn-1>をもとに <Pn>=<Pn-1>+<VTn-1>×(tn−tn-1) なる式により順次算出する第3のステップとを具備する
    ことを特徴とする位置算出方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012159344A (ja) * 2011-01-31 2012-08-23 Mitsubishi Electric Corp 計算装置
CN110954108A (zh) * 2019-12-04 2020-04-03 宁波羽声海洋科技有限公司 一种基于海流的水下匹配导航定位方法、装置及电子设备

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