JP2003215230A - Position detection system for underwater moving body and its method - Google Patents

Position detection system for underwater moving body and its method

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JP2003215230A
JP2003215230A JP2002011834A JP2002011834A JP2003215230A JP 2003215230 A JP2003215230 A JP 2003215230A JP 2002011834 A JP2002011834 A JP 2002011834A JP 2002011834 A JP2002011834 A JP 2002011834A JP 2003215230 A JP2003215230 A JP 2003215230A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detection system capable of determining in real time three-dimensional position of moving body underwater easily and accurately. <P>SOLUTION: The system is constituted of a buoy 40 placed on the sea in a diving sea area, a submersible 20 and a ground station 60. The geographic position of the buoy 40 itself is specified by GPS 42 installed in the buoy 40. The submersible 20 specifies relative position on the basis of the buoy 40 using: (i) a depth value obtained with an installed depth meter 21, (ii) a distance from the buoy specified from the time of ultrasonic transmission/reception (back and forth) with the buoy 40, and (iii) azimuth from the buoy 40 specified based on ultrasonic wave emitted from the buoy to all directions and indicating the due north and the ultrasonic wave emitted later at every certain time interval to the azimuth increasing a certain angle. From the relative position and the geographic position of the buoy 40 which is informed from the buoy 40, the geographic three-dimensional position of the submersible is determined. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水中における移動
体の位置検知システムに関し、特に、移動体の3次元位
置を検知するシステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for detecting the position of a moving body in water, and more particularly to a system for detecting the three-dimensional position of a moving body.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、潜水艇のような水中(海中を含
む)を移動する移動体の位置を決定する方法として、慣
性航法システムやドップラーソナー航法システムのよう
な推測航法装置を用いる方法がある。これは、例えば、
潜水艇が海面又は海面に近い位置にいるときにGPS
(Global Positioning System)等による無線情報で位
置リセットをしておき、その後の移動量をジャイロコン
パス等の慣性を用いた計測によって特定し、潜水艇の位
置を決定するというものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a method of using a dead reckoning device such as an inertial navigation system or a Doppler sonar navigation system as a method for determining the position of a moving body that moves underwater (including undersea) such as a submersible. . This is, for example,
GPS when the submarine is at or near the sea level
The position of the submersible is determined by resetting the position by wireless information such as (Global Positioning System) and then specifying the amount of movement thereafter by measurement using inertia such as a gyrocompass.

【0003】しかしながら、このような推測航法装置に
よる方法は、時間とともに誤差が蓄積され、位置精度が
劣化していくために、適当な頻度で位置リセットをする
ことが必要とされる。ところが、無線電波は海中では著
しく減衰するために、移動体(潜水艇)は位置リセット
のたびに、多大な時間とエネルギーを費やして深い海中
から海面まで浮上しなければならない。そのために、潜
水艇が海面に浮上することなく、海中にいたまま、自分
の位置を特定する技術が必要とされる。
However, in the method using such a dead reckoning device, errors are accumulated with time, and the position accuracy is deteriorated. Therefore, it is necessary to reset the position at an appropriate frequency. However, since radio waves are significantly attenuated in the sea, the mobile body (submersible) must spend a great deal of time and energy every time it resets its position to float from the deep sea to the sea surface. For this reason, a technique for identifying the position of the submarine without leaving the surface of the sea and staying underwater is required.

【0004】その従来技術の1つとして、海底に設置さ
れた複数の音響トランスポンダからの信号に基づいて、
三角測量の原理により、潜水艇の位置を決定する方法が
ある。しかしながら、この方法では、潜水艇の3次元位
置を決定するために、正確な位置が判明している海底の
所定位置に3つのトランスポンダが設置されていること
が必要とされる。つまり、少なくとも3つのトランスポ
ンダを深い海の底に設置したり、海底の正確な位置を特
定し、その位置に各トランスポンダを設置するという時
間のかかる作業が必要とされる。
As one of the conventional techniques, based on signals from a plurality of acoustic transponders installed on the seabed,
There is a method of determining the position of a submersible by the principle of triangulation. However, this method requires that three transponders be installed at predetermined positions on the seabed where the exact position is known, in order to determine the three-dimensional position of the submersible. In other words, it is necessary to install at least three transponders on the bottom of the deep sea, to specify the exact position of the seabed, and to install each transponder at that position.

【0005】また、潜水艇の位置を決定する他の従来技
術として、特開平6−323865号公報に記載された
「磁気マーカーを用いる潜水艇の位置決定装置」があ
る。これは、海底に永久磁石等の磁気マーカーを設置し
ておき、潜水艇に設けられた3次元方向の磁気を検知す
る磁力計によって、磁気マーカーに対する潜水艇の相対
位置を決定するものである。
As another conventional technique for determining the position of a submersible boat, there is a "submersible boat position determining device using a magnetic marker" described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-323865. In this method, a magnetic marker such as a permanent magnet is installed on the seabed, and a magnetometer for detecting magnetism in three dimensions provided on the submersible determines the relative position of the submersible to the magnetic marker.

【0006】しかしながら、この方法では、3次元方向
の磁界を高精度に検知する磁力計が必要とされる。つま
り、潜水艇が発生する磁気ノイズの影響を排除すること
が必要とされ、潜水艇の内部に設けられた磁力計では正
確な位置決定が困難となる。そのために、この位置決定
装置では、潜水艇の艇体から外に延びるブームを設け、
そのブームの端部にサーチコイル等を取り付けることで
精度を向上しようとしているが、このようなブームは、
潜水艇の艇体から大きく突起するために、航行の妨げと
なり、他の物体と衝突してしまう危険性がある。
However, this method requires a magnetometer which can detect a magnetic field in a three-dimensional direction with high accuracy. In other words, it is necessary to eliminate the influence of the magnetic noise generated by the submersible, and it becomes difficult to accurately determine the position with the magnetometer provided inside the submersible. Therefore, in this position determining device, a boom extending outward from the hull of the submersible is provided,
We are trying to improve the accuracy by attaching a search coil etc. to the end of the boom, but such a boom is
The large protrusion from the hull of the submersible hinders navigation and may cause collision with other objects.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、こ
のような状況に鑑みてなされたものであり、海底の複数
の所定位置にトランスポンダ等を設置するような煩雑な
手間を必要とすることなく、かつ、潜水艇の艇体から突
起した箇所に磁気センサ等を設けることなく、水中にお
ける移動体の3次元位置を決定する、つまり、簡易かつ
高精度に水中における移動体の3次元位置をリアルタイ
ムに決定することができる位置検知システム及びその方
法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention has been made in view of such a situation, and requires the troublesome work of installing transponders or the like at a plurality of predetermined positions on the seabed. Without, and without providing a magnetic sensor or the like at a portion protruding from the hull of the submersible, the three-dimensional position of the moving body in water is determined, that is, the three-dimensional position of the moving body in water is easily and accurately determined. An object of the present invention is to provide a position detection system and a method therefor capable of making a real-time determination.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る位置検知システムは、潜水海域の海上
に設置された1個のブイ等の浮体と潜水艇等の移動体と
陸上の基地局とから構成される。ブイ自体の地理的位置
はブイに内蔵されたGPSにより特定される。潜水艇
は、(i)装備している水深計で得た水深値と、(ii)ブイ
との超音波による送受信(往復)の時間から特定したブ
イからの距離と、(iii)ブイから全方向に発信される真
北を示す超音波及びその後に一定時間間隔で一定角度だ
け増加する方位に向けて発信される超音波に基づいて特
定したブイからの方位とから、ブイを基点とする相対位
置を特定する。この相対位置と、ブイから通知されるブ
イの地理的位置とから、潜水艇の地理的3次元位置を決
定する。
In order to achieve the above object, a position detecting system according to the present invention comprises a floating body such as a buoy, a moving body such as a submersible boat, and a land which are installed above the sea in a submersible area. And the base station of The geographical location of the buoy itself is specified by the GPS built into the buoy. The submersible is equipped with (i) the depth value obtained from the equipped depth gauge, (ii) the distance from the buoy specified by the time of ultrasonic transmission / reception (round trip) to / from the buoy, and (iii) the entire buoy. Relative to the buoy as the base point, from the ultrasonic wave indicating the true north transmitted in the direction and the azimuth from the buoy specified based on the ultrasonic wave transmitted toward the azimuth that increases by a certain angle at a certain time interval thereafter. Identify the location. From this relative position and the geographical position of the buoy notified from the buoy, the geographical three-dimensional position of the submarine is determined.

【0009】潜水艇の相対位置やブイの地理的位置は、
ブイからの電波で陸上の基地局に送信され、基地局にお
ける潜水艇の監視に用いられる。
The relative position of the submersible and the geographical position of the buoy are
Radio waves from buoys are transmitted to land-based base stations and are used to monitor submersibles at the base stations.

【0010】より具体的には、海上に設置した1つのブ
イと海中の潜水艇システムとの間の距離の測定は、潜水
艇から自船を識別できるコード化した超音波を全方向に
送信し、その信号を受信したブイは即時に、潜水艇の識
別信号にブイの識別信号を織り込んだ信号を超音波で全
方向に送信する。そのブイからの信号を受信した潜水艇
は、発信した時刻から受信した時刻までの時間と超音波
の海中でのスピードとからブイと潜水艇の間の距離を求
めることができる。
More specifically, the distance between one buoy installed on the sea and the submersible system in the sea is measured by transmitting a coded ultrasonic wave capable of identifying the ship from the submersible in all directions. , The buoy that receives the signal immediately transmits an ultrasonic signal in which the identification signal of the submersible is mixed with the identification signal of the buoy in all directions. The submersible boat that has received the signal from the buoy can determine the distance between the buoy and the submersible boat from the time from the transmission time to the reception time and the speed of the ultrasonic waves in the sea.

【0011】また、ブイを基点とする潜水艇の方位の検
知は、ブイの超音波スキャナから、まず、真北を表すコ
ードを含む超音波信号を全方位に送信する。その後、超
音波スキャナの基点から時計回りに、一定の角度だけ増
加している方位に向けて、その方位を表すコードを含む
超音波信号を指向性を持たせて発信させていく。真北を
示すコードを送信するときには、GPSによるブイの位
置情報(経度、緯度)も含めておく。
In order to detect the direction of the submarine using the buoy as a base point, the ultrasonic scanner of the buoy first transmits an ultrasonic signal containing a code indicating true north to all directions. After that, in the clockwise direction from the base point of the ultrasonic scanner, toward an azimuth increasing by a certain angle, an ultrasonic signal including a code indicating the azimuth is transmitted with directivity. When transmitting the code indicating true north, the buoy position information (longitude, latitude) by GPS is also included.

【0012】これらの信号を受信した潜水艇では、それ
らのコードを解読し、基点(真北)のコードを受け取っ
てから次のコートを受け取るまでの時間から、自船の方
位を知ることができる。また、受け取ったコード自体か
らも自船の方位を知ることができるので、前記時間から
求めた方位と相互比較することにより、正確な方位を求
めることができる。
The submarine receiving these signals can determine the bearing of its own ship from the time it takes to decode the codes and receive the code of the base point (true north) until the next coat is received. . Further, since the bearing of the ship itself can be known from the received code itself, an accurate bearing can be obtained by mutual comparison with the bearing obtained from the time.

【0013】このようにして、潜水艇は、水深、ブイか
らの距離及びブイからの方位によってブイを基点とする
自船の相対位置(3次元位置)を特定する。そして、こ
の相対位置とブイから通知されるブイの地理的位置とか
ら、自船の地理的位置を特定することができる。
In this way, the submersible specifies the relative position (three-dimensional position) of its own ship with the buoy as the base point, based on the water depth, the distance from the buoy, and the bearing from the buoy. Then, the geographical position of the own ship can be specified from the relative position and the geographical position of the buoy notified from the buoy.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る「水中におけ
る移動体の位置検知システム」の実施の形態について図
面を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、水上に設
けられる浮体をブイとし、水中を移動する移動体を潜水
艇とし、説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a "position detection system for a moving body in water" according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, the floating body provided above the water is a buoy and the moving body moving underwater is a submersible boat.

【0015】図1は、本実施の形態における潜水艇の位
置検知システム10の構成要素を示す図である。この位
置検知システム10は、位置検知の対象物である潜水艇
20と、その位置検知に用いられる海上に設置された浮
体であるブイ40と、潜水艇20の位置に関してブイ4
0から送信されてくる情報を収集し、潜水艇20の位置
を監視する基地局60とから構成される。
FIG. 1 is a diagram showing the components of a position detecting system 10 for a submersible boat in the present embodiment. The position detection system 10 includes a submersible boat 20 which is an object of position detection, a buoy 40 which is a floating body installed on the sea used for the position detection, and a buoy 4 with respect to the position of the submersible boat 20.
The base station 60 collects information transmitted from 0 and monitors the position of the submersible boat 20.

【0016】図2は、潜水艇20が備える位置検知装置
の構成を示すブロック図である。潜水艇20は、水深計
21、潮流計22、ジャイロコンパス23、海中表示部
24、GPSアンテナ25、GPS水平表示部26、コ
ントローラ27、送受信部28、超音波送波器29、超
音波受波器30a、30b及び送受信部31を備える。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the position detecting device provided in the submersible boat 20. The submersible 20 includes a depth gauge 21, a tide gauge 22, a gyro compass 23, an underwater display unit 24, a GPS antenna 25, a GPS horizontal display unit 26, a controller 27, a transmission / reception unit 28, an ultrasonic wave transmitter 29, and an ultrasonic wave receiver. It is provided with vessels 30a and 30b and a transceiver 31.

【0017】水深計21は、この潜水艇20の水深を検
出する測定器であり、潮流計22は、潮流の方向及び速
度を検出する測定器である。ジャイロコンパス23は、
慣性に基づいて潜水艇20の方位や移動距離等を検出す
る装置であり、本システムでは、潜水艇20の位置決定
のために、補足的に用いられる。
The water depth gauge 21 is a measuring instrument for detecting the water depth of the submersible boat 20, and the tidal current gauge 22 is a measuring instrument for detecting the direction and speed of the tidal current. The gyro compass 23 is
It is a device that detects the direction, movement distance, and the like of the submersible boat 20 based on inertia, and is used supplementarily for determining the position of the submersible boat 20 in this system.

【0018】コントローラ27は、送受信部28、超音
波送波器29及び超音波受波器30aを介してブイ40
と一定コードの超音波信号を送受信することによってブ
イ40からの距離を算出したり、超音波受波器30b及
び送受信部31を介して受信したブイ40からの超音波
信号のタイミング及びコードに基づいてブイ40を基点
とする自船の方位を特定する演算制御装置であり、特定
したブイ40からの距離及び方位を、潮流計22及びジ
ャイロコンパス23で得られたデータとともに海中表示
部24に出力する。
The controller 27 is provided with a buoy 40 via a transmitting / receiving section 28, an ultrasonic wave transmitter 29 and an ultrasonic wave receiver 30a.
Based on the timing and the code of the ultrasonic signal from the buoy 40 received via the ultrasonic receiver 30b and the transmitting / receiving unit 31. It is an arithmetic and control unit that specifies the bearing of the ship based on the buoy 40, and outputs the specified distance and bearing from the buoy 40 to the underwater display unit 24 together with the data obtained by the tidal current meter 22 and the gyro compass 23. To do.

【0019】送受信部28は、コントローラ27から出
力されるデータを一定の搬送波で変調し電力増幅した後
に超音波送波器29に印加したり、超音波受波器30a
からの受信信号を復調したりする。送受信部31は、超
音波受波器30bからの受信信号を復調する。超音波送
波器29は、電気信号を超音波に変換して出力する無指
向性の送波器であり、超音波受波器30a、30bは、
超音波を電気信号に変換する無指向性の受波器である。
The transmission / reception unit 28 modulates the data output from the controller 27 with a constant carrier wave, amplifies the power, and then applies the power to the ultrasonic wave transmitter 29 or the ultrasonic wave receiver 30a.
Demodulates the received signal from. The transmission / reception unit 31 demodulates the reception signal from the ultrasonic wave receiver 30b. The ultrasonic wave transmitter 29 is an omnidirectional wave transmitter that converts an electric signal into an ultrasonic wave and outputs the ultrasonic wave. The ultrasonic wave receivers 30a and 30b are
It is an omnidirectional receiver that converts ultrasonic waves into electrical signals.

【0020】海中表示部24は、水深計21から送られ
てくる水深を示すデータとコントローラ27から送られ
てくるブイ40からの距離及び方位を示すデータとか
ら、この潜水艇20の海中での位置を示す図(例えば、
海面に垂直で、かつ、ブイ40及び潜水艇20を通る海
中の断面図におけるブイ40及び潜水艇20の位置を示
す図)を生成し、LCD等の画面に表示する画像表示装
置である。このとき、潮流計22及びジャイロコンパス
23で得られたデータや、ブイ40から超音波受波器3
0aを介して得られたブイ40の識別コード及びその識
別コードに対応して記憶されているブイ40の地理的位
置等も併せて表示する。
The underwater display unit 24 displays the depth of the submersible boat 20 in the sea based on the data indicating the water depth sent from the depth gauge 21 and the data sent from the controller 27 indicating the distance and direction from the buoy 40. Diagram showing position (eg,
It is an image display device that generates a diagram (showing the positions of the buoy 40 and the submersible boat 20 in a sectional view in the sea that is perpendicular to the sea surface and passes through the buoy 40 and the submersible boat 20) and displays it on a screen such as an LCD. At this time, the data obtained by the tidal current meter 22 and the gyro compass 23 and the ultrasonic wave receiver 3 from the buoy 40 are received.
The identification code of the buoy 40 obtained through 0a and the geographical position of the buoy 40 stored corresponding to the identification code are also displayed.

【0021】GPS水平表示部26は、この潜水艇20
が海上又は海上付近に位置するときに、GPSアンテナ
25で受信したGPSの信号に基づいて、この潜水艇2
0の地理的位置を特定し、その結果を周辺の地図や海図
とともに画面に表示する画像表示装置である。なお、潜
水艇20が海中にいるときは、GPS信号に代えて、ジ
ャイロコンパス23で得られた潜水艇20の地理的位置
を確認のために表示する。
The GPS horizontal display section 26 is used for the submersible boat 20.
When the submarine is located at or near the sea, based on the GPS signal received by the GPS antenna 25, the submersible 2
It is an image display device that specifies a geographical position of 0 and displays the result on a screen together with surrounding maps and nautical charts. When the submersible 20 is underwater, the geographical position of the submersible 20 obtained by the gyro compass 23 is displayed for confirmation instead of the GPS signal.

【0022】図3は、ブイ40の外観図である。このブ
イ40は、予め定められた海上の一定位置に留まりなが
ら、海中(及び海中の潜水艇20)に対して超音波での
送受信を行うとともに、陸上の基地局60に対して無線
電波による送信を行う浮子であり、GPS信号の受信及
び基地局60への送信を兼ねたアンテナ41、内蔵の各
回路に供給する電源の電力源となる太陽電池55、潮流
に抗して一定位置を維持するためのスラスタ(推進装
置)45、海中における超音波による送受信のための超
音波送波器48及び超音波受波器51、おもり57等を
備える。
FIG. 3 is an external view of the buoy 40. The buoy 40 transmits / receives ultrasonic waves to / from the sea (and the submersible 20 in the sea) while staying at a predetermined position on the sea, and also transmits to the base station 60 on land by radio waves. An antenna 41 that also receives a GPS signal and transmits to a base station 60, a solar cell 55 that serves as a power source of a power source to supply each built-in circuit, and maintains a fixed position against a tidal current. A thruster (propulsion device) 45, an ultrasonic wave transmitter 48 for transmitting and receiving ultrasonic waves in the sea, an ultrasonic wave receiver 51, a weight 57 and the like.

【0023】なお、アンテナ41及び超音波受波器51
は、水平面での指向性を有していない(無指向)。一
方、超音波送波器48は、図示されるように、放射状に
並べられた36個の振動子の集まり(アレイ)であり、
これらの振動子を選択的に動作させることで、図4
(a)の水平面での指向特性及び図4(b)の垂直面で
の指向特性に示されるように、10度の方位ごとに、高
い指向性の超音波を海中に向けて発信することができ
る。
The antenna 41 and the ultrasonic wave receiver 51
Has no directivity in the horizontal plane (non-directional). On the other hand, the ultrasonic transmitter 48 is a group (array) of 36 transducers arranged radially as shown in the figure,
By selectively operating these oscillators, as shown in FIG.
As shown in the directional characteristic on the horizontal plane of (a) and the directional characteristic on the vertical plane of FIG. 4 (b), it is possible to transmit ultrasonic waves of high directivity into the sea for each azimuth of 10 degrees. it can.

【0024】図5は、ブイ40が備える装置の構成を示
すブロック図である。ブイ40は、アンテナ41、GP
S42、メインコントローラ43、送信装置44、スラ
スタ45、方位計46、スキャナコントローラ47、超
音波送波器(超音波スキャナ)48、距離・情報コント
ローラ49、超音波送波器50、超音波受波器51、太
陽電池55及び電源部56等を備える。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an apparatus included in the buoy 40. The buoy 40 is an antenna 41, GP
S42, main controller 43, transmitting device 44, thruster 45, azimuth meter 46, scanner controller 47, ultrasonic wave transmitter (ultrasonic scanner) 48, distance / information controller 49, ultrasonic wave transmitter 50, ultrasonic wave reception The container 51, the solar cell 55, the power supply unit 56 and the like are provided.

【0025】GPS42は、アンテナ41で受信された
GPS信号に基づいて、このブイ40の地理的位置を特
定し、メインコントローラ43に出力する。方位計46
は、このブイ40の方位を計測する装置であり、例え
ば、超音波送波器48を構成する36個の振動子のう
ち、予め定められた特定の1つ(真北を向く振動子)が
指す方位を検知する。
The GPS 42 identifies the geographical position of the buoy 40 based on the GPS signal received by the antenna 41 and outputs it to the main controller 43. Compass 46
Is a device for measuring the azimuth of the buoy 40. For example, among the 36 transducers forming the ultrasonic wave transmitter 48, one predetermined one (the transducer facing the true north) is Detect the pointing direction.

【0026】スキャナコントローラ47は、方位計46
から得られる方位情報をメインコントローラ43に伝達
するとともに、その方位情報から、このブイ40が所定
の方位に向いていることを確認したうえで、超音波送波
器48に一定の信号を送ることで、全方位をスキャンす
る超音波を送信する。具体的には、まず、超音波送波器
48の全ての振動子を用いることで、全方位に真北を示
すコード等を含ませた超音波(以下、「真北信号」とも
いう。)を送信し、続いて、一定時間間隔で、時計回り
に、36個の振動子を順次用いながら、各振動子に対応
する方位(北からの時計回り角度:10度、20度、・
・・、350度)を示すコード等を含ませた超音波(以
下、「方位信号」ともいう。)を順次送信(スキャン)
していく。これによって、潜水艇20は、ブイ40を基
点とする方位の特定が可能となる。
The scanner controller 47 includes an azimuth meter 46.
Transmitting the azimuth information obtained from the main controller 43, and confirming that the buoy 40 is oriented in a predetermined azimuth from the azimuth information, and then sending a constant signal to the ultrasonic transmitter 48. Then, an ultrasonic wave that scans in all directions is transmitted. Specifically, first, by using all the transducers of the ultrasonic wave transmitter 48, an ultrasonic wave including a code indicating true north in all directions (hereinafter, also referred to as “true north signal”). Then, at a fixed time interval, while sequentially using 36 transducers clockwise, the azimuth (clockwise angle from north: 10 degrees, 20 degrees, ...
.., ultrasonic waves (hereinafter, also referred to as "azimuth signal") including a code indicating 350 degrees are sequentially transmitted (scanned)
I will do it. As a result, the submersible boat 20 can specify the azimuth with the buoy 40 as the base point.

【0027】距離・情報コントローラ49は、潜水艇2
0から超音波受波器51を介して潜水艇20の識別コー
ドを含む超音波を受信すると、一定時間後に、無指向性
の超音波送波器50を介して(又は、超音波送波器48
の全ての振動子を用いて)、受信した潜水艇20の識別
コードとこのブイ40の識別コードとを含む超音波を返
信する。これによって、潜水艇20におけるブイ40か
らの距離の検出が可能となる。なお、この距離・情報コ
ントローラ49は、ブイ40を基点とする潜水艇20の
方位を示す方位情報、ブイ40から潜水艇20までの距
離を示す距離情報及び潜水艇20の水深を示す水深情報
についても、潜水艇20から超音波受波器51を介して
受信する。
The distance / information controller 49 is used for the submersible boat 2
When an ultrasonic wave including the identification code of the submersible boat 20 is received from 0 through the ultrasonic wave receiver 51, after a certain time, the ultrasonic wave is transmitted through the omnidirectional ultrasonic wave transmitter 50 (or the ultrasonic wave transmitter). 48
Ultrasonic wave including the received identification code of the submersible 20 and the identification code of the buoy 40 is returned. As a result, the distance from the buoy 40 in the submersible 20 can be detected. It should be noted that the distance / information controller 49 relates to the azimuth information indicating the azimuth of the submersible 20 from the buoy 40, the distance information indicating the distance from the buoy 40 to the submersible 20, and the water depth information indicating the water depth of the submersible 20. Is also received from the submersible boat 20 via the ultrasonic wave receiver 51.

【0028】メインコントローラ43は、方位計46か
らスキャナコントローラ47を介して送られてくる方位
の情報、及び、GPS42から送られてくる地理的位置
の情報に基づいて、このブイ40が一定の地理的位置に
停留し、かつ、一定の方位を向くようにスラスタ45を
制御したり、この地理的位置の情報とともに、距離・情
報コントローラ49から送られてくる潜水艇20の位置
情報(方位情報、距離情報及び水深情報等の相対位置を
示す情報)を送信装置44及びアンテナ41を介して一
定時間間隔で基地局60に送信する。
The main controller 43 determines that the buoy 40 has a fixed geography based on the azimuth information sent from the azimuth meter 46 via the scanner controller 47 and the geographical position information sent from the GPS 42. The thruster 45 is controlled so as to stop at the target position and face a certain direction, and the position information (direction information, direction information, of the submersible 20 sent from the distance / information controller 49 together with the information of this geographical position. Information indicating a relative position such as distance information and water depth information) is transmitted to the base station 60 via the transmission device 44 and the antenna 41 at regular time intervals.

【0029】送信装置44は、基地局60への無線送信
のための変調・増幅器等であり、電源部56は、太陽電
池55で得られた電力を蓄電したり、各電子回路に電力
を供給する回路である。
The transmitter 44 is a modulator / amplifier for wireless transmission to the base station 60, and the power supply unit 56 stores the electric power obtained by the solar battery 55 and supplies the electric power to each electronic circuit. It is a circuit to do.

【0030】図6は、基地局60に備えられる船位測定
システムの構成を示すブロック図である。基地局60
は、ブイ40から送られてくるブイ40及び潜水艇20
の位置情報を含む信号を受信するためのアンテナ61及
び受信装置62と、その信号からブイ40及び潜水艇2
0の位置情報に復調する信号変換装置63と、復調され
た位置情報に基づいて、ブイ40及び潜水艇20の海中
での位置を示す図を表示する海中表示部64と、ブイ4
0及び潜水艇20の水平面での位置を周辺の地図等とと
もに表示する水平表示部65とから構成される。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the ship position measuring system provided in the base station 60. Base station 60
Is the buoy 40 and submersible boat 20 sent from the buoy 40.
Antenna 61 and receiving device 62 for receiving a signal including the position information of the buoy 40 and the submersible 2
A signal conversion device 63 that demodulates the position information of 0, an underwater display unit 64 that displays a diagram showing the positions of the buoy 40 and the submersible 20 in the sea based on the demodulated position information, and the buoy 4
0 and the horizontal position of the submersible 20 along with a map of the surrounding area and the like, and a horizontal display section 65.

【0031】次に、以上のように構成された本実施の形
態の位置検知システム10における潜水艇20の海中に
おける3次元位置の具体的な検知方法について説明す
る。
Next, a specific method of detecting the three-dimensional position of the submersible boat 20 in the sea in the position detecting system 10 of the present embodiment configured as described above will be described.

【0032】潜水艇20は、図7に示されるように、随
時取得する3つの位置情報、即ち、(1)自船の水深、
(2)ブイ40から自船までの直線距離、(3)ブイ4
0を基点とする自船の方位に基づいて、海中におけるブ
イ40を基点とする自船の3次元位置を特定する。な
お、潜水艇20は、ブイ40自体の地理的位置について
は、ブイ40から送信されてくるブイ40の識別コード
やGPS42で得られた位置情報(緯度及び経度)によ
って、知ることができる。また、このような位置の特定
は、一定時間間隔で繰り返される。これによって、リア
ルタイムな位置特定が可能となる。
As shown in FIG. 7, the submersible boat 20 has three pieces of position information to be acquired at any time, that is, (1) the water depth of its own ship,
(2) Straight distance from buoy 40 to own ship, (3) buoy 4
The three-dimensional position of the own ship based on the buoy 40 is specified in the sea based on the direction of the own ship based on 0. The submersible boat 20 can know the geographical position of the buoy 40 itself from the identification code of the buoy 40 transmitted from the buoy 40 and the position information (latitude and longitude) obtained by the GPS 42. Further, such position identification is repeated at regular time intervals. This enables real-time position specification.

【0033】以下、上記3つの位置情報の取得方法につ
いて、より詳細に説明する。 (1)自船の水深 潜水艇20は、装備している水深計21により、自船の
水深を取得する。 (2)ブイ40から自船までの直線距離 潜水艇20は、自ら発した超音波がブイ40に到達し、
ブイ40から返信されてくるまでの往復時間に基づい
て、ブイ40からの距離を算出する。具体的には、図8
(a)の通信シーケンス図、図8(b)の潜水艇20に
おける送受信のタイミング図及び図8(c)のブイ40
における送受信のタイミング図に示されるように、ま
ず、潜水艇20は、自船を識別できるコード化した超音
波を全方向に送信する(ステップS1)。その信号を受
信し、潜水艇20からの信号であると確認したブイ40
は、即時に(一定の処理時間tp後に)、いま受信した
潜水艇20の識別コードに自らの識別コードを付加して
得られる信号(超音波)を全方向に送信する(ステップ
S2)。
Hereinafter, a method of acquiring the above three position information will be described in more detail. (1) Water depth of own ship The water depth gauge 21 installed in the submersible boat 20 acquires the water depth of the own ship. (2) The direct distance submersible boat 20 from the buoy 40 to the ship itself receives the ultrasonic waves emitted by itself and reaches the buoy 40.
The distance from the buoy 40 is calculated based on the round-trip time until the buoy 40 returns. Specifically, FIG.
8A is a communication sequence diagram, FIG. 8B is a transmission / reception timing diagram in the submersible boat 20, and FIG. 8C is a buoy 40.
As shown in the timing chart of transmission / reception in FIG. 1, first, the submersible boat 20 transmits a coded ultrasonic wave capable of identifying its own boat in all directions (step S1). The buoy 40 that received the signal and confirmed that it was the signal from the submersible 20
Immediately (after a certain processing time tp) transmits in all directions a signal (ultrasonic wave) obtained by adding its own identification code to the identification code of the submarine 20 just received (step S2).

【0034】ブイ40からの信号を受信した潜水艇20
は、発信した時刻から受信した時刻までの時間tdを求
め、予め記憶している上記ブイ40での処理時間tp及
び超音波の海中での伝播速度sから、以下の式に基づい
て、ブイ40からの距離Lを算出する。 L=(td−tp)/s
The submarine 20 that received the signal from the buoy 40
Calculates the time td from the time of transmission to the time of reception, and based on the following equation from the processing time tp stored in the buoy 40 and the propagation velocity s of ultrasonic waves in the sea, which are stored in advance, The distance L from is calculated. L = (td-tp) / s

【0035】なお、上記ブイ40での処理時間tpは、
上記信号の往復時間tdに比べて極めて小さい場合には
必ずしも考慮しなくてもよい。また、超音波の伝播速度
sは、固定値(例えば、1480m/sec)であって
もよいし、そのときの海中の温度に依存して決定される
値であってもよい。これらのことは、求められる3次元
位置の精度に応じて決定すればよい。
The processing time tp of the buoy 40 is
If it is extremely smaller than the round-trip time td of the signal, it need not be considered. The ultrasonic wave propagation velocity s may be a fixed value (for example, 1480 m / sec) or a value determined depending on the temperature in the sea at that time. These may be determined according to the required accuracy of the three-dimensional position.

【0036】図9は、潜水艇20とブイ40間でやりと
りされる信号の詳細な内容を示す図であり、図9(a)
は、潜水艇20から送信される信号のデータ構造を示
し、図9(b)は、ブイ40から送信される信号のデー
タ構造を示す。なお、ここでは、これらの双方向通信に
おいて、200kHz(波長は5μsec)程度の搬送
波(超音波)が使用され、1パルス(1ビット)幅を2
00μsec程度とするデジタル変調によって、情報が
送受信される。
FIG. 9 is a view showing the detailed contents of signals exchanged between the submersible boat 20 and the buoy 40, and FIG.
Shows the data structure of the signal transmitted from the submersible 20, and FIG. 9 (b) shows the data structure of the signal transmitted from the buoy 40. Here, in these two-way communication, a carrier wave (ultrasonic wave) of about 200 kHz (wavelength is 5 μsec) is used, and one pulse (1 bit) width is 2
Information is transmitted and received by digital modulation of about 00 μsec.

【0037】図9(a)に示されるように、潜水艇20
は、1秒間隔程度で全方向に、以下のコードを含むを超
音波を発信する(図8(a)におけるステップS1)。 (i)スタート信号(2パルス幅) (ii)自船を表す識別コード(8パルス) (iii)ブイ40を基点とする自船の方位を表すデータ
(8パルス) (iv)ブイ40から自船までの距離を表すデータ(10パ
ルス) (v)自船の水深を表すデータ(10パルス) (vi)ストップ信号(3パルス幅)
As shown in FIG. 9A, the submarine 20
Transmits ultrasonic waves including the following code in all directions at intervals of about 1 second (step S1 in FIG. 8A). (i) Start signal (2 pulse width) (ii) Identification code indicating own ship (8 pulses) (iii) Data indicating the direction of own ship based on buoy 40 (8 pulses) (iv) From buoy 40 Data showing distance to ship (10 pulses) (v) Data showing water depth of own ship (10 pulses) (vi) Stop signal (3 pulse width)

【0038】ただし、上記(iii)〜(v)のデータは、ブイ
40との直前の交信、ブイ40からの方位データの取得
及び水深計21による計測によって既に判明している場
合に、直前のデータがこの信号中に含められるものであ
り、潜水艇20の位置をリアルタイムにブイ40経由で
基地局60に通知するためのものである。
However, if the data of (iii) to (v) above are already known by the communication immediately before with the buoy 40, the acquisition of the direction data from the buoy 40, and the measurement by the water depth gauge 21, the data immediately before The data is included in this signal, and is for notifying the position of the submersible 20 in real time to the base station 60 via the buoy 40.

【0039】この信号を受信したブイ40は、図9
(b)に示されるように、即時に、以下のコードを含む
超音波を全方向に返信する(図8(a)におけるステッ
プS2)。 (i)スタート信号(2パルス幅) (ii)いま受信した潜水艇20の識別コード(8パルス) (iii)ブイ40の識別コード(8パルス) (iv)ストップ信号(3パルス幅)
The buoy 40 receiving this signal is shown in FIG.
As shown in (b), an ultrasonic wave including the following code is immediately returned in all directions (step S2 in FIG. 8A). (i) Start signal (2 pulse width) (ii) Received identification code of submersible boat 20 (8 pulses) (iii) Identification code of buoy 40 (8 pulses) (iv) Stop signal (3 pulse width)

【0040】つまり、潜水艇20から送られてきた信号
に含まれる方位及び距離を表すデータを省いたものと同
じ信号に、自分(ブイ40)を表す識別データを付加し
た信号を全方向に発信する。
That is, a signal obtained by adding identification data representing the self (buoy 40) to the same signal as the one obtained by omitting the data representing the azimuth and distance included in the signal sent from the submersible boat 20 is transmitted in all directions. To do.

【0041】このように、潜水艇20は、ブイ40と一
定の超音波信号のやりとりをすることで、その往復時間
から、ブイ40からの距離を特定することができる。距
離が特定できた場合には、次(1秒後)の超音波の送信
においては、図9(a)に示されるように、特定した距
離を表すデータを含めた超音波を送信する。 (3)ブイ40を基点とする自船の方位
As described above, the submersible boat 20 can identify the distance from the buoy 40 from the round trip time by exchanging a constant ultrasonic signal with the buoy 40. When the distance can be specified, in the next (after 1 second) ultrasonic wave transmission, as shown in FIG. 9A, an ultrasonic wave including data indicating the specified distance is transmitted. (3) Bearing direction of own ship based on buoy 40

【0042】潜水艇20は、(i)ブイ40によるスキャ
ンの開始時に発せられる真北を示すコードを含む超音波
(真北信号)を受信してから、10度単位の方位を示す
コードが含まれた超音波(方位信号)を受信するまでの
時間、及び、(ii)受信した方位信号に含まれる方位を示
すコードに基づいて、ブイ40を基点とする自船の方位
を特定する。具体的には、図10(a)の通信シーケン
ス図、図10(b)のブイ40における送受信(ここで
は、送信のみ)のタイミング図及び図10(b)の潜水
艇20における送受信(ここでは、受信のみ)のタイミ
ング図に示されるように、ブイ40は、まず、超音波送
波器48を構成する36個の全ての振動子を用いて、真
北を示すコード等を含ませた超音波を全方位に送信する
(ステップS11)。続いて、一定時間間隔tsで、時
計回りに、超音波送波器48を構成する36個の振動子
を順次用いることで、10度刻みに増加していく角度を
表すコード等を含ませた超音波を送信していく(ステッ
プS12〜S13〜S14)。具体的には、まず、10
度に対応する振動子だけを用いて方位10度を示すコー
ドを送信し、次に、その振動子と時計回りに隣接する2
0度に対応する振動子だけを用いて方位20度を示すコ
ードを送信する、というスキャンを10度〜350度の
方位について繰り返す。このような1回転のスキャンを
終えたら、再び、同じスキャンを繰り返す。これによっ
て、図4に示される指向特性のように、真北を開始と
し、時計回りに、一定時間間隔及び10度刻みの方位
で、海中に向けて、鋭い水平面指向特性を持った超音波
が順次、送信されていく。
The submersible boat 20 includes (i) a code indicating an azimuth in units of 10 degrees after receiving an ultrasonic wave (true north signal) including a code indicating true north emitted at the start of scanning by the buoy 40. Based on the time until the received ultrasonic wave (azimuth signal) is received, and (ii) the code indicating the azimuth included in the received azimuth signal, the azimuth of the ship based on the buoy 40 is specified. Specifically, the communication sequence diagram of FIG. 10A, the transmission / reception (here, transmission only) timing diagram of the buoy 40 of FIG. 10B, and the transmission / reception of the submersible boat 20 of FIG. 10B (here , Reception only), the buoy 40 first uses all 36 transducers that make up the ultrasonic transmitter 48 and includes a code indicating the true north. Sound waves are transmitted in all directions (step S11). Subsequently, at constant time intervals ts, by sequentially using the 36 transducers constituting the ultrasonic wave transmitter 48 in a clockwise direction, a code or the like indicating an angle increasing in 10 degree increments is included. Ultrasonic waves are transmitted (steps S12 to S13 to S14). Specifically, first, 10
Transmit the code indicating the azimuth of 10 degrees using only the transducer corresponding to the degree, and
The scan of transmitting the code indicating the azimuth of 20 degrees using only the transducer corresponding to 0 degrees is repeated for the azimuth of 10 degrees to 350 degrees. When the scan of one rotation is completed, the same scan is repeated again. As a result, as shown in the directional pattern shown in FIG. 4, an ultrasonic wave having a sharp horizontal directional pattern starting from true north and turning clockwise toward the sea at fixed time intervals and azimuths of 10 degrees is generated. It is transmitted sequentially.

【0043】一方、潜水艇20は、全方位に発せられた
真北信号を受信すると(ステップ11)、タイマーをス
タートさせ、次に方位信号を受信する(ステップS1
3)までの時間Trを計測する。そして、その時間tc
と、予め分かっている上記時間間隔Tdとから、以下の
式に従って、ブイ40を基点とする自船の方位θ(度)
を特定する。 θ=(tc/ts)・10
On the other hand, when the submersible boat 20 receives the true north signal emitted in all directions (step 11), it starts the timer and then receives the direction signal (step S1).
Measure time Tr until 3). And that time tc
And the previously known time interval Td, the bearing θ of the ship from the buoy 40 as a base point (degree) according to the following formula:
Specify. θ = (tc / ts) · 10

【0044】このとき、潜水艇20は、受信した方位信
号に含まれる方位を示すコードからも、直接、自船の方
位を知ることができる。したがって、潜水艇20は、こ
れら2つの方法で得られた方位を相互比較し、一致して
いることを確認したうえで、その方位を自船の方位と確
定する。
At this time, the submersible craft 20 can directly know the bearing of the own boat from the code indicating the bearing included in the received bearing signal. Therefore, the submersible boat 20 mutually compares the azimuths obtained by these two methods, and after confirming that they match each other, determines the azimuth as the azimuth of the own ship.

【0045】なお、ブイ40から送信される方位信号の
水平面指向特性における広がり、潜水艇20の位置、潜
水艇20が備える超音波受波器30bの感度等により、
潜水艇20は、必ずしも、1種類の方位信号だけを受信
するとは限らない。したがって、潜水艇20は、複数の
連続する方位コードを含む超音波を受信した場合には、
信号強度が最も大きい超音波(及び、そこに含まれてい
た方位を示すコード)を採用することにより、1つの方
位コードを特定する。
Depending on the spread of the azimuth signal transmitted from the buoy 40 in the horizontal directional characteristic, the position of the submersible 20, the sensitivity of the ultrasonic receiver 30b provided in the submersible 20, and the like,
The submersible 20 does not always receive only one type of heading signal. Therefore, when the submarine 20 receives an ultrasonic wave including a plurality of consecutive heading codes,
One azimuth code is specified by adopting the ultrasonic wave having the highest signal strength (and the code indicating the azimuth contained therein).

【0046】ただし、より高精度の位置検知が求められ
る場合には、潜水艇20は、受信した複数の方位信号を
用いることで、計算処理によって、より細かい方位を特
定することもできる。例えば、受信した方位信号の中
で、信号強度が最も大きいものと次に大きいものとを信
号強度に応じて比例配分等することで、得られた計算上
の超音波(及び、計算上の方位)を自船が受信したもの
と扱う。例えば、方位130度のコードを含む超音波と
方位140度のコードを含む超音波とを略同じ強度で受
信した場合には、それら2つの超音波を受信した時刻の
中間に位置する時刻に、方位135度を示すコードが含
まれた超音波を受信したものとして、上記方位の確認と
確定処理を行う。
However, when more accurate position detection is required, the submersible boat 20 can specify a finer azimuth by a calculation process by using a plurality of received azimuth signals. For example, among the received azimuth signals, the one having the largest signal strength and the one having the next largest signal strength are proportionally distributed in accordance with the signal strength, and the like. ) Is treated as received by the ship. For example, when an ultrasonic wave including a code with an azimuth of 130 degrees and an ultrasonic wave including a code with an azimuth of 140 degrees are received with substantially the same intensity, at a time located in the middle of the time when the two ultrasonic waves are received, Assuming that the ultrasonic wave including the code indicating the azimuth of 135 degrees is received, the above azimuth confirmation and confirmation processing is performed.

【0047】図11は、ブイ40から送信される方位検
知用の信号の詳細な内容を示す図であり、図11(a)
は、スキャンの開始時(及び、再度のスキャンの開始
時)に全方位に送信される真北信号のデータ構造を示
し、図11(b)は、スキャン中における1つの方位に
送信される方位信号のデータ構造を示す。なお、この送
信においては、上述の距離測定における通信と区別する
ために、距離測定に用いられた搬送波の周波数とは異な
る周波数の搬送波、例えば、250kHz(波長は4μ
sec)程度の搬送波(超音波)が使用され、1パルス
(1ビット)幅を200μsec程度とするデジタル変
調によって、情報が送受信される。
FIG. 11 is a diagram showing the detailed contents of the azimuth detection signal transmitted from the buoy 40, and FIG.
Shows the data structure of the true north signal transmitted in all directions at the start of scanning (and at the start of another scanning), and FIG. 11B shows the direction transmitted in one direction during scanning. The data structure of a signal is shown. In this transmission, in order to distinguish it from the communication in the above distance measurement, a carrier having a frequency different from the frequency of the carrier used in the distance measurement, for example, 250 kHz (wavelength is 4 μm).
sec) is used as a carrier wave (ultrasonic wave), and information is transmitted and received by digital modulation in which one pulse (1 bit) width is set to about 200 μsec.

【0048】図11(a)に示されるように、ブイ40
は、スキャンの開始点において、全方向に、以下のコー
ドを含むを超音波を送信する(図10(a)におけるス
テップS1)。 (i)スタート信号(3パルス幅) (ii)ブイ40の識別コード(8パルス) (iii)真北(0度)を表すコード(10パルス) (iv)GPS42で特定したブイ40の位置(緯度)を表
すデータ(各10パルス) (v)GPS42で特定したブイ40の位置(経度)を表
すデータ(各10パルス) (vi)ストップ信号(4パルス幅)
As shown in FIG. 11A, the buoy 40
Transmits ultrasonic waves including the following codes in all directions at the scanning start point (step S1 in FIG. 10A). (i) Start signal (3 pulse width) (ii) Buoy 40 identification code (8 pulses) (iii) True north (0 degree) code (10 pulses) (iv) Buoy 40 position specified by GPS 42 ( Data representing latitude) (10 pulses each) (v) Data representing position (longitude) of buoy 40 identified by GPS 42 (10 pulses each) (vi) Stop signal (4 pulse width)

【0049】また、ブイ40は、図11(b)に示され
るように、スキャン中においては、各方位ごとに、以下
のコードを含む超音波を送信する(図10(a)におけ
るステップS2〜S3〜S4)。 (i)スタート信号(3パルス幅) (ii)ブイ40の識別コード(8パルス) (iii)方位(角度)を表すコード(10パルス) (iv)ストップ信号(4パルス幅)
Further, as shown in FIG. 11B, the buoy 40 transmits ultrasonic waves including the following codes for each azimuth during scanning (steps S2 to S2 in FIG. 10A). S3 to S4). (i) Start signal (3 pulse width) (ii) Buoy 40 identification code (8 pulses) (iii) Direction (angle) code (10 pulses) (iv) Stop signal (4 pulse width)

【0050】このように、潜水艇20は、ブイ40から
送信される真北を示す信号と方位(角度)を示す信号と
を受信することで、ブイ40を基点とする方位を特定す
ることができる。方位が特定できた場合には、距離測定
のためのブイ40への送信において、図9(a)に示さ
れるように、特定した方位を表すデータを含めた超音波
を送信する。
As described above, the submersible craft 20 can specify the bearing with respect to the buoy 40 by receiving the signal indicating the true north and the signal indicating the bearing (angle) transmitted from the buoy 40. it can. When the azimuth can be identified, in the transmission to the buoy 40 for distance measurement, as shown in FIG. 9A, an ultrasonic wave including data representing the identified azimuth is transmitted.

【0051】以上のようにして、本位置検知システム1
0における潜水艇20は、(1)自船の水深、(2)ブ
イ40から自船までの直線距離、(3)ブイ40を基点
とする自船の方位に基づいて、海中におけるブイ40を
基点とする自船の3次元位置(相対位置)を知ることが
できる。そして、ブイ40の地理的位置については、ブ
イ40から送信された真北信号に含まれている緯度及び
経度のデータから知ることができるので、ブイ40の地
理的位置とブイ40からの相対位置(3次元位置)とを
加算して計算することで、自船の3次元的地理的位置を
知ることができる。
As described above, the present position detection system 1
The submarine 20 at 0 is based on (1) the water depth of its own ship, (2) the straight distance from the buoy 40 to its own ship, and (3) the bearing of the own ship with the buoy 40 as the base point. It is possible to know the three-dimensional position (relative position) of the own ship as the base point. Since the geographical position of the buoy 40 can be known from the latitude and longitude data included in the true north signal transmitted from the buoy 40, the geographical position of the buoy 40 and the relative position from the buoy 40. By adding (3D position) and calculating, the 3D geographical position of the ship can be known.

【0052】また、潜水艇20の相対位置は、潜水艇2
0からブイ40を経由し、ブイ40の地理的位置ととも
に基地局60に通報される。したがって、このようなブ
イ40の地理的位置、海中における潜水艇20の3次元
的な相対位置や地理的位置は、潜水艇20の海中表示部
24やGPS水平表示部26に表示されるだけでなく、
基地局60の海中表示部64及び水平表示部65にも表
示され、監視される。
Further, the relative position of the submersible boat 20 is the same as the submersible boat 2
The base station 60 is notified from 0 through the buoy 40 together with the geographical position of the buoy 40. Therefore, the geographical position of the buoy 40, the three-dimensional relative position and the geographical position of the submersible boat 20 in the sea are merely displayed on the underwater display unit 24 and the GPS horizontal display unit 26 of the submersible boat 20. Without
It is also displayed and monitored on the underwater display unit 64 and the horizontal display unit 65 of the base station 60.

【0053】以上、本発明に係る位置検知システムにつ
いて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、こ
の実施の形態に限定されるものではない。例えば、本実
施の形態では、浮体としてブイ40が用いられたが、こ
れに代えて、ブイ40と同等の機能を有する装置を搭載
した海上の船舶としたり、海底又は陸に固定された海面
又は海中の固定通信局とすることもできる。同様に、移
動体は潜水艇に限定されるものではなく、ダイバーが備
える携帯型の通信装置であってもよい。
The position detection system according to the present invention has been described above based on the embodiment, but the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the present embodiment, the buoy 40 is used as the floating body, but instead of this, it is a marine vessel equipped with a device having a function equivalent to that of the buoy 40, or a sea surface fixed to the seabed or land or It can also be a fixed communication station under the sea. Similarly, the moving body is not limited to the submersible, and may be a portable communication device included in the diver.

【0054】また、本実施の形態では、ブイ40は、方
位計46が示す方位情報に基づいてスラスタ45を制御
することで、ブイ40が一定の方位を向くように維持し
たうえで、超音波送波器48から真北信号と方位信号を
発信したが、これに代えて、方位計46が示す方位情報
に基づいて、動的に、超音波送波器48を構成する振動
子の中から真北を向いている振動子を決定し、その振動
子を開始点として、真北信号と方位信号を発信してもよ
い。これによって、ブイ40が一定の方位を向くための
スラスタ45による制御が不要となる。
Further, in the present embodiment, the buoy 40 controls the thruster 45 on the basis of the azimuth information indicated by the azimuth meter 46 to maintain the buoy 40 in a fixed azimuth direction and to transmit ultrasonic waves. Although the true north signal and the azimuth signal were transmitted from the wave transmitter 48, instead of this, based on the azimuth information indicated by the azimuth meter 46, the ultrasonic wave transmitter 48 was dynamically selected from among the transducers constituting the ultrasonic wave transmitter 48. It is also possible to determine a vibrator that faces the true north and start a true north signal and an azimuth signal using the vibrator as a starting point. This eliminates the need for the thruster 45 to control the buoy 40 in a fixed direction.

【0055】また、本実施の形態では、潜水艇の方位を
特定するためのスキャン手段として、放射状に並べられ
た36個の振動子の集まり(アレイ)からなる超音波送
波器48が用いられたが、1個の振動子又は1方向に超
音波を送出する送波器を一定速度で機械的に回転させる
方式を採用してもよい。
Further, in the present embodiment, the ultrasonic wave transmitter 48 composed of a group of 36 transducers arranged radially is used as the scanning means for specifying the direction of the submarine. However, it is also possible to employ a system in which one oscillator or a wave transmitter that sends out ultrasonic waves in one direction is mechanically rotated at a constant speed.

【0056】また、本実施の形態では、潜水艇20から
ブイ40を経て基地局60に位置情報等が伝達された
が、通信の方向は、この方向に限定されるものではな
く、基地局60からブイ40を経て潜水艇20に指令等
の情報を伝達させてもよい。具体的には、基地局60と
無線通信するための無線通信機器、電波と超音波とを双
方向に変換するトランスデューサ、潜水艇20と超音波
で通信するための通信機器等をブイ40に備えさせるこ
とで、ブイ40を、潜水艇20と基地局60との通信中
継局として機能させることができる。これによって、潜
水艇20は、海面に浮上することなく、海中にいたま
ま、陸上の基地局と交信することができる。
Further, in this embodiment, the position information and the like are transmitted from the submersible 20 through the buoy 40 to the base station 60, but the direction of communication is not limited to this direction, and the base station 60 is not limited thereto. The information such as a command may be transmitted from the vehicle to the submersible boat 20 via the buoy 40. Specifically, the buoy 40 is provided with a wireless communication device for wirelessly communicating with the base station 60, a transducer for bidirectionally converting radio waves and ultrasonic waves, a communication device for ultrasonically communicating with the submersible 20. By doing so, the buoy 40 can function as a communication relay station between the submersible boat 20 and the base station 60. As a result, the submersible boat 20 can communicate with a land-based base station while remaining in the sea without floating on the surface of the sea.

【0057】また、潜水艇20の方位等の計測精度を向
上させるために、海面の波動によるブイ40の揺れに基
づく計測値のばらつきを補正する機能をブイ40内又は
潜水艇20内に設けてもよい。同様に、海水の質(塩分
濃度や温度等)に基づく超音波信号の海中での伝播速度
の変化等を考慮した計算処理を組み込むことで、潜水艇
20における距離計測の精度を向上させてもよい。
Further, in order to improve the measurement accuracy of the direction of the submersible boat 20 and the like, a function of correcting the dispersion of the measured values due to the shaking of the buoy 40 due to the wave of the sea surface is provided in the buoy 40 or the submersible boat 20. Good. Similarly, even if the accuracy of distance measurement in the submersible 20 is improved by incorporating a calculation process that takes into consideration changes in the propagation velocity of ultrasonic signals in the sea based on the quality of seawater (salt concentration, temperature, etc.). Good.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る位置検知システムによれば、海上に1個のブイ等
の浮体を設置するだけで海中における潜水艇等の移動体
の3次元位置を特定することができる。したがって、複
数のトランスポンダを海底の正確な位置に設置するよう
な手間は不要となる。
As is apparent from the above description, according to the position detecting system of the present invention, the three-dimensional structure of a moving body such as a submersible boat in the sea can be obtained by merely installing one floating body such as a buoy on the sea. The position can be specified. Therefore, it is not necessary to install a plurality of transponders at accurate positions on the seabed.

【0059】また、本発明に係る移動体は、浮体から発
信される超音波信号を受信するだけで浮体からの方位を
知ることができる。したがって、海底に設置された磁気
マーカーからの磁気を3次元的に検出するためにブーム
等の棒体を移動体(潜水艇)の艇体から外に延ばして設
けるという必要がなく、安全である。
Further, the moving body according to the present invention can know the direction from the floating body only by receiving the ultrasonic signal transmitted from the floating body. Therefore, it is not necessary to extend a rod body such as a boom out of the hull of a moving body (submersible) in order to three-dimensionally detect the magnetism from a magnetic marker installed on the seabed, which is safe. .

【0060】また、本発明に係る移動体は、浮体からの
方位については、浮体から発信される真北信号を受信し
てから方位信号を受信するまでの時間と、方位信号に含
まれる方位を示すデジタル値(コード)とから、それら
を相互比較しながら最終的な方位を特定するので、外乱
ノイズ等による影響を受けることなく、正確に自船の位
置を決定することができる。
With respect to the azimuth from the floating body, the moving body according to the present invention indicates the time from the reception of the true north signal transmitted from the floating body to the reception of the azimuth signal and the azimuth included in the azimuth signal. Since the final azimuth is specified by comparing them with the indicated digital value (code), the position of the ship can be accurately determined without being affected by disturbance noise or the like.

【0061】また、本発明に係る移動体は、水深計によ
る水深の計測と、超音波による浮体との送受信による浮
体からの距離の特定と、浮体から発信される真北信号及
び方位信号の受信による方位の特定と、浮体から発信さ
れる真北信号に含まれる浮体の地理的位置の取得とを一
定時間間隔で繰り返すことで、リアルタイムに自船の地
理的3次元位置を知ることができる。
Further, the moving body according to the present invention measures the water depth by a water depth meter, specifies the distance from the floating body by transmitting and receiving to and from the floating body by ultrasonic waves, and receives the true north signal and the direction signal transmitted from the floating body. It is possible to know the geographical three-dimensional position of the own ship in real time by repeating the specification of the azimuth and the geographical position of the floating body included in the true north signal transmitted from the floating body at regular time intervals.

【0062】さらに、本発明に係る位置検知システムに
よれば、移動体で得られた位置情報は、浮体に送信さ
れ、浮体の地理的位置とともに、浮体から陸上の基地局
に無線で通知される。したがって、基地局では、浮体の
地理的位置とともに、移動体の3次元位置をリアルタイ
ムに知ることができる。
Further, according to the position detection system of the present invention, the position information obtained by the moving body is transmitted to the floating body and is wirelessly notified from the floating body to the land-based base station together with the geographical position of the floating body. . Therefore, the base station can know the three-dimensional position of the moving body in real time together with the geographical position of the floating body.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態における潜水艇の位置検知
システムの構成要素を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing components of a position detection system for a submersible boat according to an embodiment of the present invention.

【図2】潜水艇が備える位置検知装置の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a position detection device included in the submersible boat.

【図3】ブイの外観図である。FIG. 3 is an external view of a buoy.

【図4】(a)は、ブイの超音波送波器の水平面での指
向特性を示し、(b)は、その垂直面での指向特性を示
す。
FIG. 4 (a) shows a directional characteristic of a buoy's ultrasonic wave transmitter on a horizontal plane, and FIG. 4 (b) shows a directional characteristic of its vertical plane.

【図5】ブイの構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a buoy.

【図6】基地局に備えられる船位測定システムの構成を
示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a ship position measuring system provided in a base station.

【図7】潜水艇の3次元位置の特定方法を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a method for identifying a three-dimensional position of a submersible.

【図8】(a)は、ブイから潜水艇までの距離を特定す
るための通信シーケンスを示す図であり、(b)は、そ
のときの潜水艇における送受信のタイミング図であり、
(c)は、そのときのブイにおける送受信のタイミング
図である。
FIG. 8 (a) is a diagram showing a communication sequence for specifying the distance from the buoy to the submersible, and FIG. 8 (b) is a timing chart of transmission / reception in the submersible at that time.
(C) is a timing chart of transmission and reception in the buoy at that time.

【図9】(a)は、図8のステップS1における潜水艇
からの送信信号のデータ構造を示す図であり、(b)
は、図8のステップS2におけるブイからの送信信号の
データ構造を示す図である。
9A is a diagram showing a data structure of a transmission signal from the submersible in step S1 of FIG. 8, and FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a data structure of a transmission signal from the buoy in step S2 of FIG.

【図10】(a)は、ブイを基点とする潜水艇の方位を
特定するための通信シーケンスを示す図であり、(b)
は、そのときのブイにおける送信のタイミング図であ
り、(c)は、そのときの潜水艇における受信のタイミ
ング図である。
FIG. 10 (a) is a diagram showing a communication sequence for specifying the direction of the submersible boat based on the buoy, and FIG. 10 (b).
Is a timing diagram of transmission in the buoy at that time, and (c) is a timing diagram of reception in the submersible boat at that time.

【図11】(a)は、図10のステップS11における
ブイからの真北信号のデータ構造を示す図であり、
(b)は、図10のステップS12〜S14におけるブ
イからの方位信号のデータ構造を示す図である。
11A is a diagram showing a data structure of a true north signal from the buoy in step S11 of FIG.
FIG. 11B is a diagram showing the data structure of the azimuth signal from the buoy in steps S12 to S14 of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 位置検知システム 20 潜水艇 21 水深計 22 潮流計 23 ジャイロコンパス 24 海中表示部 25 GPSアンテナ 26 GPS水平表示部 27 コントローラ 28、31 送受信部 29 超音波送波器 30a、30b 超音波受波器 40 ブイ 41 アンテナ 42 GPS 43 メインコントローラ 44 送信装置 45 スラスタ 46 方位計 47 スキャナコントローラ 48、50 超音波送波器 49 距離・情報コントローラ 51 超音波受波器 55 太陽電池 56 電源部 60 基地局 61 アンテナ 62 受信装置 63 信号変換装置 64 海中表示部 65 水平表示部 10 Position detection system 20 submersible 21 Water depth gauge 22 Tide meter 23 Gyro Compass 24 Underwater display 25 GPS antenna 26 GPS horizontal display 27 Controller 28, 31 Transmitter / receiver 29 Ultrasonic transmitter 30a, 30b ultrasonic wave receiver 40 buoy 41 antenna 42 GPS 43 Main controller 44 transmitter 45 Thruster 46 compass 47 Scanner Controller 48, 50 ultrasonic transmitter 49 Distance / Information Controller 51 ultrasonic receiver 55 solar cells 56 power supply 60 base stations 61 antenna 62 receiver 63 signal converter 64 Underwater display 65 Horizontal display

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 502023033 若生 篤信 大阪府大阪市城東区関目5丁目4−7− 307 (71)出願人 502023044 小水 満 滋賀県大津市月の輪町4丁目11−4 (71)出願人 594203405 八尋 暉夫 東京都豊島区西巣鴨4丁目17番7号 (72)発明者 吉谷 正夫 奈良県奈良市あやめ池南4丁目11−23−2 (72)発明者 澤井 禎夫 東京都杉並区下高井戸3−21−6 Fターム(参考) 5J062 BB09 CC07 FF04 GG02 5J083 AA02 AA03 AB14 AC29 AD01 AD04 AE07 AF18 BA01 DB02 DB04 DB07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (71) Applicant 502023033             Wakao Atsunobu             Osaka Prefecture Osaka City Joto Ward Sekime 5 chome 4-7-             307 (71) Applicant 502023044             Komizu             4-11-4 Tsukinowamachi, Otsu City, Shiga Prefecture (71) Applicant 594203405             Yahiro Akio             4-17-7 Nishisugamo, Toshima-ku, Tokyo (72) Inventor Masao Yoshitani             4-11-23-2 Ayame Ikenami, Nara City, Nara Prefecture (72) Inventor Sadao Sawai             3-21-6 Shimotakaido, Suginami-ku, Tokyo F-term (reference) 5J062 BB09 CC07 FF04 GG02                 5J083 AA02 AA03 AB14 AC29 AD01                       AD04 AE07 AF18 BA01 DB02                       DB04 DB07

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水中における移動体の3次元位置を検知
するシステムであって、 水上に設けられた浮体と水中を移動する移動体とから構
成され、 前記浮体は、 前記移動体が送信した第1超音波信号を受信すると、一
定時間後に、当該第1超音波信号に対応するコードを示
す第2超音波信号を全方向に送信する送受信手段と、 所定の方位を示す第3超音波信号を全方向に送信した後
に、指向性をもたせた第4超音波信号を一定の回転方
向、一定の角度及び時間間隔でスキャン送信するスキャ
ン手段とを備え、 一定の時間間隔で、一定の回転方向に、一定の角度だけ
変化していく方位に向けて、順次、第4超音波信号を送
信するスキャン手段とを備え、 前記移動体は、 当該移動体の水深を計測する水深計測手段と、 全方向に前記第1超音波信号を送信する送信手段と、 前記送信手段により第1超音波信号が送信されてから前
記第2超音波信号を受信するまでの時間に基づいて、前
記浮体から当該移動体までの距離を計測する距離計測手
段と、 前記浮体が送信した第3及び第4超音波信号を受信し、
それら第3及び第4超音波信号に基づいて、前記浮体を
基点とする当該移動体の方位を特定する方位特定手段と
を備えることを特徴とする位置検知システム。
1. A system for detecting a three-dimensional position of a moving body in water, comprising: a floating body provided above the water and a moving body moving in water, wherein the floating body is a first body transmitted by the moving body. When one ultrasonic signal is received, a transmitting / receiving means for transmitting a second ultrasonic signal indicating a code corresponding to the first ultrasonic signal in all directions after a fixed time, and a third ultrasonic signal indicating a predetermined azimuth direction. And a scanning means for scanning and transmitting the fourth ultrasonic signal having directivity after being transmitted in all directions at a constant rotation direction, at a constant angle and at a time interval, and at a constant time interval in a constant rotation direction. , A scanning means for sequentially transmitting a fourth ultrasonic signal toward a direction in which the moving body changes by a certain angle, and the moving body has a water depth measuring means for measuring the water depth of the moving body and all directions. To the first ultrasonic signal And a distance for measuring the distance from the floating body to the moving body based on the time from the transmission of the first ultrasonic signal by the transmitting means to the reception of the second ultrasonic signal. Measuring means, and receiving the third and fourth ultrasonic signals transmitted by the floating body,
A position detecting system comprising: an azimuth specifying unit that specifies the azimuth of the moving body with the floating body as a base point based on the third and fourth ultrasonic signals.
【請求項2】 前記浮体は、さらに、 当該浮体の地理的位置を特定する位置特定手段と、 特定した地理的位置を前記移動体に伝達する位置伝達手
段とを備え、 前記移動体は、前記水深計測手段が特定した水深、前記
距離計測手段が計測した距離及び前記方位特定手段が特
定した方位に基づいて、前記浮体を基点とする当該移動
体の相対位置を特定し、その相対位置と前記位置伝達手
段によって伝達される前記浮体の地理的位置とから当該
移動体の地理的位置を特定することを特徴とする請求項
1記載の位置検知システム。
2. The floating body further comprises position specifying means for specifying a geographical position of the floating body, and position transmitting means for transmitting the specified geographical position to the moving body, wherein the moving body comprises: Based on the water depth specified by the water depth measuring means, the distance measured by the distance measuring means and the azimuth specified by the azimuth specifying means, the relative position of the moving body with respect to the floating body as a base point is specified, and the relative position and the 2. The position detecting system according to claim 1, wherein the geographical position of the moving body is specified from the geographical position of the floating body transmitted by the position transmitting means.
【請求項3】 前記位置伝達手段は、前記地理的位置を
示すコードを前記第3超音波信号で前記移動体に伝達
し、 前記移動体は、当該移動体の相対位置と前記第3超音波
信号が示す前記浮体の地理的位置を示すコードとから、
当該移動体の地理的位置を特定することを特徴とする請
求項2記載の位置検知システム。
3. The position transmitting means transmits a code indicating the geographical position to the moving body with the third ultrasonic signal, and the moving body is configured to detect the relative position of the moving body and the third ultrasonic wave. From the code indicating the geographical position of the floating body indicated by the signal,
The position detection system according to claim 2, wherein the geographical position of the moving body is specified.
【請求項4】 前記方位特定手段は、前記第3超音波信
号を受信してから前記第4超音波信号を受信するまでの
時間に基づいて、前記浮体を基点とする当該移動体の方
位を特定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか
1項に記載の位置検知システム。
4. The azimuth specifying means determines the azimuth of the moving body based on the floating body, based on the time from the reception of the third ultrasonic signal to the reception of the fourth ultrasonic signal. The position detection system according to claim 1, wherein the position detection system is specified.
【請求項5】 前記スキャン手段は、前記第4超音波信
号を送信する方位を特定するコードを当該第4超音波信
号で送信し、 前記方位特定手段は、前記第3超音波信号を受信してか
ら前記第4超音波信号を受信するまでの時間と、受信し
た第4超音波信号が示す方位を特定するコードとから、
前記方位を特定することを特徴とする請求項4記載の位
置検知システム。
5. The scanning means transmits a code specifying a direction for transmitting the fourth ultrasonic signal as the fourth ultrasonic signal, and the direction specifying means receives the third ultrasonic signal. From the time until the fourth ultrasonic signal is received and the code specifying the azimuth indicated by the received fourth ultrasonic signal,
The position detection system according to claim 4, wherein the azimuth is specified.
【請求項6】 前記方位特定手段は、前記一定の角度だ
け異なる2以上の第4超音波信号を受信した場合には、
それら2以上の第4超音波信号の中から、信号強度の大
きい2つを用いて前記方位を特定することを特徴とする
請求項1〜5のいずれか1項に記載の位置検知システ
ム。
6. The azimuth specifying means, when receiving two or more fourth ultrasonic signals differing by the certain angle,
The position detection system according to any one of claims 1 to 5, wherein the azimuth is specified by using two of the two or more fourth ultrasonic signals having a large signal intensity.
【請求項7】 前記送信手段は、当該移動体の識別コー
ドを前記第1超音波信号で送信し、 前記送受信手段は、前記移動体が送信した第1超音波信
号が示す識別コードを前記第2超音波信号で送信し、 前記距離計測手段は、前記送信手段により前記識別コー
ドを示す第1超音波信号が送信されてから、当該識別コ
ードを示す第2超音波信号を受信するまでの時間に基づ
いて前記距離を計測することを特徴とする請求項1〜6
のいずれか1項に記載の位置検知システム。
7. The transmitting means transmits the identification code of the moving body by the first ultrasonic signal, and the transmitting / receiving means uses the identification code indicated by the first ultrasonic signal transmitted by the moving body as the first ultrasonic signal. 2 The ultrasonic wave signal is transmitted, and the distance measuring means receives the second ultrasonic wave signal indicating the identification code after the first ultrasonic wave signal indicating the identification code is transmitted by the transmitting means. 7. The distance is measured based on
The position detection system according to any one of 1.
【請求項8】 前記位置検知システムには、前記移動体
の位置を監視する基地局が含まれ、 前記送信手段は、前記識別コードに加えて、前記水深計
測手段が特定した水深、前記距離計測手段が計測した距
離及び前記方位特定手段が特定した方位を前記第1超音
波信号で送信し、 前記浮体は、さらに、前記送受信手段が受信した前記第
1超音波信号が示す識別コード、水深、距離及び方位を
前記基地局に通報する通報手段を備えることを特徴とす
る請求項7記載の位置検知システム。
8. The position detection system includes a base station that monitors the position of the mobile body, and the transmission means measures the water depth specified by the water depth measurement means and the distance measurement in addition to the identification code. The distance measured by the means and the azimuth specified by the azimuth specifying means are transmitted by the first ultrasonic signal, and the floating body further includes an identification code indicated by the first ultrasonic signal received by the transmitting / receiving means, a water depth, The position detection system according to claim 7, further comprising a reporting unit configured to report the distance and the azimuth to the base station.
【請求項9】 前記通報手段は、前記第1超音波信号が
示す識別コード、水深、距離及び方位に加えて、前記位
置特定手段が特定した地理的位置を前記基地局に通報す
ることを特徴とする請求項8記載の位置検知システム。
9. The reporting means reports to the base station the geographical position identified by the location identifying means in addition to the identification code, water depth, distance and azimuth indicated by the first ultrasonic signal. The position detection system according to claim 8.
【請求項10】 前記浮体は、海上に設けられたブイ又
は船舶であり、前記位置特定手段で特定される当該浮体
の地理的位置を維持するための推力手段を備えることを
特徴とする請求項9記載の位置検知システム。
10. The floating body is a buoy or a ship provided on the sea, and is provided with thrust means for maintaining the geographical position of the floating body specified by the position specifying means. 9. The position detection system according to item 9.
【請求項11】 前記位置検知システムには、前記移動
体と通信する陸上に設置された基地局が含まれ、 前記浮体は、前記基地局から送信された電波を受信し、
超音波に変換して前記移動体に伝達するとともに、前記
移動体から送信されてきた超音波を受信し、電波に変換
して前記基地局に伝達する中継手段を備えることを特徴
とする請求項1〜7記載の位置検知システム。
11. The position detection system includes a base station installed on land that communicates with the mobile body, wherein the floating body receives radio waves transmitted from the base station,
7. A relay unit is provided which converts into ultrasonic waves and transmits the ultrasonic waves to the mobile body, receives ultrasonic waves transmitted from the mobile body, converts the ultrasonic waves into electric waves and transmits the electric waves to the base station. The position detection system according to 1 to 7.
【請求項12】 水中における移動体の3次元位置を検
知する方法であって、 前記移動体に備えられた水深計によって前記移動体の水
深を計測する水深計測ステップと、 前記移動体が全方向に第1超音波信号を送信し、その第
1超音波信号を受信した水上に設けられた浮体が全方向
に第2超音波信号を送信し、その第2超音波信号を受信
した前記移動体が前記第1超音波信号を送信してから当
該第2超音波信号を受信するまでの時間に基づいて前記
浮体からの距離を計測する距離特定ステップと、 前記浮体が所定の方位を示す第3超音波信号を水中の全
方向に送信した後に、指向性をもたせた第4超音波信号
を一定の回転方向、一定の角度及び時間間隔でスキャン
送信し、前記移動体が前記第3超音波信号を受信してか
ら前記第4超音波信号を受信するまでの時間に基づい
て、前記浮体を基点とする当該移動体の方位を特定する
方位特定ステップとを含むことを特徴とする位置検知方
法。
12. A method for detecting a three-dimensional position of a moving body in water, comprising: a water depth measuring step of measuring a water depth of the moving body by a water depth meter provided in the moving body; The floating body provided on the water that has transmitted the first ultrasonic signal to the first ultrasonic signal and transmitted the second ultrasonic signal in all directions and has received the second ultrasonic signal. A distance specifying step of measuring a distance from the floating body based on a time from transmitting the first ultrasonic signal to receiving the second ultrasonic signal; and a third step in which the floating body indicates a predetermined azimuth. After transmitting the ultrasonic signal in all directions in water, the fourth ultrasonic signal having directivity is scan-transmitted at a constant rotation direction, at a constant angle and at a time interval, and the moving body transmits the third ultrasonic signal. The fourth ultrasonic signal after receiving And a azimuth specifying step for specifying the azimuth of the moving body with the floating body as a base point based on the time until the reception of the position detection method.
【請求項13】 前記第4超音波信号は、当該方位を特
定するコードを示し、 前記方位特定ステップにおいて、前記移動体は、前記第
3超音波信号を受信してから前記第4超音波信号を受信
するまでの時間と、受信した第4超音波信号が示す方位
を特定するコードとから、前記方位を特定することを特
徴とする請求項12記載の位置検知方法。
13. The fourth ultrasonic signal indicates a code for specifying the azimuth, and in the azimuth specifying step, the mobile body receives the third ultrasonic signal and then the fourth ultrasonic signal. 13. The position detecting method according to claim 12, wherein the azimuth is specified based on a time required to receive the azimuth and a code specifying the azimuth indicated by the received fourth ultrasonic signal.
【請求項14】 水上に設けられる浮体であって、 所定の方位を示す第1超音波信号を全方向に送信した後
に、指向性をもたせた第2超音波信号を一定の回転方
向、一定の角度及び時間間隔でスキャン送信するスキャ
ン手段を備えることを特徴とする浮体。
14. A floating body provided on water, wherein after transmitting a first ultrasonic signal indicating a predetermined azimuth in all directions, a second ultrasonic signal having directivity is transmitted in a constant rotation direction at a constant direction. A floating body comprising scanning means for scanning and transmitting at an angle and a time interval.
【請求項15】 前記浮体は、さらに、水中を移動する
移動体が送信した第3超音波信号を受信すると、一定時
間後に、当該第3超音波信号に対応するコードを示す第
4超音波信号を全方向に送信する送受信手段を備えるこ
とを特徴とする請求項14記載の浮体。
15. The floating body further receives a third ultrasonic wave signal transmitted by a moving body moving in water, and after a certain time, a fourth ultrasonic wave signal indicating a code corresponding to the third ultrasonic wave signal. 15. The floating body according to claim 14, further comprising a transmitting / receiving means for transmitting in all directions.
【請求項16】 前記浮体は、さらに、 当該浮体の地理的位置を特定する位置特定手段と、 特定した地理的位置を前記移動体に伝達する位置伝達手
段とを備えることを特徴とする請求項15記載の浮体。
16. The floating body further comprises position specifying means for specifying a geographical position of the floating body, and position transmitting means for transmitting the specified geographical position to the moving body. 15. The floating body according to item 15.
【請求項17】 前記浮体は、さらに、前記第1超音波
信号及び前記第2超音波信号に基づいて前記移動体が特
定した当該移動体の方位と、前記第3超音波信号及び前
記第4超音波信号に基づいて前記移動体が特定した当該
浮体と当該移動体との距離と、前記位置特定手段が特定
した当該浮体の地理的位置とを陸上に設置された基地局
に通報する通報手段を備えることを特徴とする請求項1
6記載の浮体。
17. The floating body further includes an orientation of the moving body specified by the moving body based on the first ultrasonic signal and the second ultrasonic signal, the third ultrasonic signal and the fourth ultrasonic signal. Informing means for informing a base station installed on land of the distance between the floating body and the moving body specified by the moving body based on an ultrasonic signal and the geographical position of the floating body specified by the position specifying means. 1. The method according to claim 1, further comprising:
The floating body according to 6.
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