JP2004138568A

JP2004138568A - 超音波位置測定装置

Info

Publication number: JP2004138568A
Application number: JP2002305326A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Kodan; 小段　洋一郎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】水上航走体だけでなく、水中航走体の超音波位置測定も可能な超音波位置測定装置を提供する。
【解決手段】水上もしくは水中を航走する航走体１から水中に超音波を送出し、この超音波が水中の所定の３箇所以上の位置まで伝播する各時間に基づいて航走体１の位置を測定する超音波位置測定装置である。水中の所定位置と航走体１の一方および他方にそれぞれ発光手段６および受光手段４を設け、超音波の送出タイミングを発光手段６と受光手段４間における光の送受時点に同期させるようにしている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水上もしくは水中を航走する航走体の位置を測定する超音波位置測定装置に関し、特に、超音波の送出時点を規定する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波位置測定装置は、水上航走体から水中に超音波を送出し、この超音波が水中の所定の３箇所以上の位置まで伝播する各時間に基づいて前記航走体の位置を測定するように構成されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
田口一夫・田畑雅洋著「海洋計測工学概論」（株）丸山堂書店出版、平成９年１月１８日ｐ．２９４−３０１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の超音波位置測定装置においては、同期信号発信器から送出された同期信号電波を水上航走体に設けられた受信機で受信し、その受信時点でこの水上航走体から水中に超音波を送出するようにしている。
上記同期信号電波は、水中で大きく減衰する。したがって、上記同期信号電波によって超音波の送出時点を規定する従来の超音波位置測定装置では、ダイバー等の水中航走体の超音波位置測定が不可能となる。
【０００５】
本発明の目的は、このような状況に鑑み、水上航走体だけでなく、水中航走体の超音波位置測定も可能な超音波位置測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水上もしくは水中を航走する航走体から水中に超音波を送出し、この超音波が水中の所定の３箇所以上の位置まで伝播する各時間に基づいて前記航走体の位置を測定する超音波位置測定装置であって、水中の所定位置と前記航走体の一方および他方にそれぞれ発光手段および受光手段を設け、前記超音波の送出タイミングを前記発光手段と受光手段間における光の送受時点に同期させたことを特徴としている。
前記光としては、可視光あるいは不可視光（例えば、赤外光）を用いることができる。また、前記光として、レーザ光を用いることも可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る超音波位置測定装置の好ましい実施の形態について説明する。
図１において、航走体１（この例では、水上を航走する船舶として示されているが、水中を航走するダイバー等の航走体も含む）には、水中に超音波を送出する送波器２と、この送波器２を駆動する超音波送信器３と、水中を伝播してきた光を受ける受光器４とが付設されている。
一方、水中における所定の３以上の位置（この実施の形態では３位置）には、上記送波器２から送出される超音波を受けるための受波器５−１，５−２，・・・がそれぞれ配設されている。また、水中の所定位置には、発光器６が設けられている。
【０００８】
上記受波器５−１，５−２，・・・および発光器６は、それぞれ信号処理部７に接続されている。
信号処理部７は、上記航走体１の位置計測に際して発光器６を発光作動させる。すなわち、例えば発光器６が可視光を発生するフラッシュ光源を有している場合には、この光源を閃光させる。
【０００９】
発光器６の発光は、上記航走体１に設けられた受光器４に入射するので、この受光器４から受光信号が出力される。この受光信号は、超音波送信器３に同期用基準信号として入力される。そこで、超音波送信器３は、上記同期用基準信号に同期して送波器２を駆動し、その結果、この送波器２から図２（ａ）に示すような超音波信号が送出される。
上記超音波信号は、例えば、図２（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、時間ｔ_１，ｔ_２およびｔ_３後にそれぞれ受波器５−１，５−２および５−３に到達する。そこで、信号処理部７は、以下に示す周知の演算を実行して、航走体１の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を測定する。
【００１０】
【数１】

ここで、ｉ：１，２，３，・・・
ｒ_ｉ：送波器２と受波器５−ｉとの間の距離
ｖ：水中での音速
ｔ_ｉ：送波器２と受波器５−ｉとの間の超音波伝播時間
（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ，Ｚ_ｉ）：受波器５−ｉの位置
【００１１】
このように、上記実施の形態に係る超音波位置測定装置では、光が水中を伝播可能であることに着目して、上記発光器６を水中で発光させるとともに、その光を航走体１に設けられた受光器４に受光させ、この受光器４の出力信号を超音波信号送出の時間基準信号（同期用トリガ信号）として用いている。したがって、たとえ航走体１がダイバー等の水中航走体であっても、発光器６の発光に同期して上記送波器２から超音波信号を送出させることができる。
【００１２】
なお、上記信号処理部７は、所定の周期で発光器６を発光させ、その発光の度毎に得られる位置計測結果を航走体１の移動軌跡として記憶するとともに、その軌跡を図示していない表示器に表示させる。上記移動軌跡は、例えば航走体１の旋回半径等を知るための情報として、また、石油掘削リグを海中の所定のポイントに位置決めするための情報として活用することができる。
【００１３】
上記発光器６は、２個以上配設することも可能である。すなわち、発光域を拡大するために、複数の発光器６を水中の適所に分散して配設してもよい。もちろん、航走体１における受光域を拡大するために、該航走体１に受光器４を複数個設けることも可能である。
また、上記発光器６としては、可視光を発生するもの、赤外光等の不可視光を発生するもの、あるいはレーザ光を発生するものなどを使用することができる。このような異なる光源を有する発光器６は、配設位置の水中深度、測定域における水の質および透明度等を考慮して適宜選択使用される。
【００１４】
上記実施の形態の場合とは逆に、発光器６を航走体１に設けるとともに、受光器４を水中の適所に設けるようにしてもよい。この場合、超音波送信器３は、発光器６を発光させるのに同期して送波器２を駆動し、また、信号処理部７は、受光器４から受光信号が出力される時点を基準として上記超音波伝播時間ｔ_ｉを計時する。
【００１５】
【発明の効果】
本発明に係る超音波位置測定装置によれば、水中の所定位置と前記航走体の内の一方および他方にそれぞれ発光手段および受光手段を設け、超音波の送出タイミングを上記発光手段と受光手段間における光の送受時点に同期させるようにしているので、たとえ航走体がダイバー等の水中航走体であっても、該水中航走体の位置を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波位置測定装置の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】送波器から送出された超音波信号と、各受波器の出力信号とを例示した波形図である。
【符号の説明】
１　航走体
２　送波器
３　超音波送信器３
４　受光器
５−１，５−２，５−３　受波器
６　発光器

Claims

水上もしくは水中を航走する航走体から水中に超音波を送出し、この超音波が水中の所定の３箇所以上の位置まで伝播する各時間に基づいて前記航走体の位置を測定する超音波位置測定装置であって、
水中の所定位置と前記航走体の一方および他方にそれぞれ発光手段および受光手段を設け、
前記超音波の送出タイミングを前記発光手段と受光手段間における光の送受時点に同期させたことを特徴とする超音波位置測定装置。
前記光として可視光を用いたことを特徴とする請求項１に記載の超音波位置測定装置。
前記光として不可視光を用いたことを特徴とする請求項１に記載の超音波位置測定装置。
前記光としてレーザ光を用いたことを特徴とする請求項１に記載の超音波位置測定装置。