JP2005140650A

JP2005140650A - 海底に設置した物体の位置測定方法

Info

Publication number: JP2005140650A
Application number: JP2003377724A
Authority: JP
Inventors: Bunji Shigematsu; 文治重松
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】従来、水深１万ｍなどの大深海底に設置した計測器等の物体の位置は測定できなかった。
【解決手段】本発明の海底に設置した物体の位置測定方法においては、海上に浮かべた母船から物体を海中に投入し海底に設置する場合の上記物体の移動軌跡を上記物体からの信号とＧＰＳ情報とによって演算し、記憶せしめ、一部の移動軌跡を演算できない物体の移動軌跡を上記既知の移動軌跡と比較し、完全な軌跡を推定する。海底に設置された物体を浮上せしめる場合の上記物体の移動軌跡を上記物体からの信号とＧＰＳ情報とによって演算し、記憶せしめ、一部の移動軌跡を演算できない物体の移動軌跡を上記既知の移動軌跡と比較し、完全な軌跡を推定する。海上に浮かべた母船の座標位置と、上記母船と海底に位置する物体迄の距離と演算海底の深さから上記物体が海底上に位置する円状の仮想線を求め、海上での上記母船の位置を変えて同様の仮想線を求め、上記少なくとも３つの仮想線の交点を真の物体位置として求める。
【選択図】図１

Description

本発明は海底に設置した計測器等の物体の位置測定方法、特に大水深海底に設置せしめた計測器等の物体の位置測定方法に関するものである。

大水深海域に構造物や計測器を設置、回収する場合、海底に設置した物体の高精度測位や回収時の海上での探査技術が必要になる。海底に設置した物体の静止位置を測る場合には、２隻の測量船により物体との距離を測定し、測量船に搭載した測深機により海底位置の深度を測り、この深度データを代入することでＸ、Ｙ、Ｚの三次元位置測位が可能となる。ＧＰＳと送受波器を取り付けた２隻の測量船を最適形状に配置し交差角を理想に近い角度とし、移動体の計測は深さ情報を水圧計により得る方法でリアルタイムにＸ、Ｙ、Ｚの三次元位置測位が可能となる。従来、海中に沈めた複数のリモートビークル等の水中作業機の位置出し方法として、これらの水中作業船を夫々支援するための支援船を海上に複数浮かべ、この複数の支援船の座標位置を人工衛星からのＧＰＳ位置信号によって夫々演算し、各支援船が各水中作業機に制御信号を送って各水中作業機から超音波信号を上記各支援船に発信せしめ、上記各水中作業機等から発信された超音波信号を上記各支援船で受信した時間と上記ＧＰＳにより得た各支援船の座標位置とにより、上記各水中作業船の座標位置を演算していた。

このような水中作業船等の位置出し方法としては特許文献１に示すものがある。

特開平７−８２６１１号公報（図１）

然しながら、深度が深くなると、水温や塩分濃度の違いにより誤差が生じ、音波が屈折するなどの影響で伝播しにくくなったり、計測不能となることがあり、例えば水深１万ｍの大水深海底に複数の計測器を設置した場合に、数％程度の割合で計測器の位置が計測不能となることがあった。

本発明は上記のような欠点を除くようにしたものである。

本発明の海底に設置した物体の位置測定方法は、海上に浮かべた母船から物体を海中に投入し海底に設置する場合の上記物体の移動軌跡を上記物体からの超音波信号とＧＰＳ情報とによって演算し、記憶せしめる工程と、一部の移動軌跡を演算できない物体の移動軌跡を上記既知の移動軌跡と比較し、完全な軌跡を推定する工程とよりなることを特徴とする。

また、本発明の海底に設置した物体の位置測定方法は、海底に設置された物体を浮上せしめる場合の上記物体の移動軌跡を上記物体からの超音波信号とＧＰＳ情報とによって演算し、記憶せしめる工程と、一部の移動軌跡を演算できない物体の移動軌跡を上記既知の移動軌跡と比較し、完全な軌跡を推定する工程とよりなることを特徴とする。

また、本発明の海底に設置した物体の位置測定方法は、海上に浮かべた母船の座標位置と、上記母船と海底に位置する物体迄の距離と、海底の深さから上記物体が海底上に位置する円状の仮想線を求める工程と、海上での上記母船の位置を変えて同様の仮想線を求める工程と、上記少なくとも３つの仮想線の交点を真の物体位置として求める工程とよりなることを特徴とする。

また、本発明の海底に設置した物体の位置測定方法は、海上に浮かべた母船から物体を海中に投入し海底に設置する場合の上記物体の移動軌跡を上記物体からの超音波信号とＧＰＳ情報とによって演算し、演算不能となった位置からは深度毎の海中の流向・流速を用いて物体の移動軌跡を演算し、完全な軌跡を推定する工程とよりなることを特徴とする。

本発明の海底に設置した計測器等の物体の位置測定方法によれば、大水深の海底に計測器を精度よく設置できるという大きな利益がある。

以下図面によって本発明の実施例を説明する。

本発明においては、図１に示すように送受波器１を有する構造物や計測器等の物体２を海底に設置し、この物体２の位置を計測するため海上３に送受波器４と測深器（図示せず）を有する１隻の測量船５と、上記測量船５と同様の機能を有し、更に上記物体２の位置を演算する機能を有する母船６とを浮かべ、この母船６は上記測量船５から２〜５km（水深に近い距離）離れた位置とする。人工衛星７からのＧＰＳ位置信号と、通信衛星８からのＧＰＳ補正信号とを上記測量船５と上記母船６の夫々により受信せしめ、夫々その座標位置を演算せしめる。

上記母船６からは、上記物体２に超音波などによる制御信号を発信し、上記物体２からパルス状の超音波を発信させ、これを上記母船６及び測量船５が直接受信できるようにし、これによって従来既知の方法によって上記物体２の位置を演算せしめる。

なお、演算された上記物体２の位置は、図２に示すように、上記母船６の座標位置と超音波受信タイミングとにより演算された結果海底にできる仮想円９と、上記測量船５の座標位置と超音波受信タイミングとにより演算された結果海底にできる仮想円１０との交点１１で求められるが、その交点１１は２箇所に現れ、その一つのみが物体２の真の位置を示す。物体２の真の位置は母船や測量船が移動しても変わらないため、移動した場所で再度計測を行い、少なくとも３つの仮想円から位置の変わらない交点１１を求め、これを物体２の真の位置と判断する。

なお、上記母船６に測深器を設けず、上記物体２に水圧計（図示せず）を設け、上記物体２の深さを求め、これにより海底の深さを求めるようにしてもよい。

また、測量船を更に１隻増やし、３隻で測量をした場合には三角測量が可能であるので、測深器や水圧計を用いて海底の深さを測定せずに、３隻の船の座標位置と、各船が受け取った上記物体２からの超音波受信タイミングとにより、上記と同様の方法で上記物体２の位置を演算することができる。

然しながら、水深が１万ｍなどと非常に深い場合には上記の方法では複数設置した物体２のうち数％の物体の位置測定ができない場合がある。

従って本発明の第１の実施例においては図３に示すように、上記母船６から物体２を海中に投入してから海底に着地するまでの各位置を上記方法で演算せしめて上記物体２の落下軌跡１２を求め、他の複数の物体２においても同様にして落下軌跡１２を求め、これら複数の落下軌跡１２を夫々記憶せしめ、図４に示すように、ある物体２が海底に着地する前に音波が途切れるなどでその位置を見失った場合に、上記物体２の見失う前までの落下軌跡１３を上記記憶した複数の落下軌跡１２に照らし合わせて、上記見失った物体の着地までの落下軌跡１４を推測し、上記見失った物体２の着地位置を決定する。

なお、上記物体２の沈降中の深さは、上記物体２の海中の沈降速度から求め、当初は予測速度として例えば沈降速度80m／分を用い、母船６内で演算処理後に正確な沈降速度を求めて物体２の深さを求める。なお、上記物体２に水圧計を設け、この水圧計から深さを求めるようにしてもよい。

また、上記物体の着地位置を海底に設置した物体２を回収する際に推定することも可能である。即ち、着地位置が判明している物体２に浮上せしめる指令を出し、上記母船６が上記物体２の浮上軌跡を求め、これを同様の複数の物体に行ない、これら複数の浮上軌跡を記憶せしめておき、設置位置の分からない物体２については浮上の際、上記物体２の位置を計測できてから回収までの浮上軌跡を上記記憶した複数の浮上軌跡に照らし合わせて、上記位置の分からない物体の設置位置を推測する。

なお、上記物体２の浮上中の深さは、上記物体２の海中の浮上速度から求め、当初は予測速度として例えば浮上速度60m／分を用い、母船６内で演算処理後に正確な浮上速度を求めて物体２の深さを求める。なお、上記物体２に水圧計を設け、この水圧計から深さを求めるようにしてもよい。

本発明の第２の実施例においては、上記母船６から物体２を海中に投入し、上記第１の実施例による方法で、上記複数の物体２の投入位置と着地位置を演算せしめて、これら各物体２の投入位置と上記着地位置を夫々記憶しておき、図５に示すように、ある物体２の着地位置を見失った場合に、上記見失った物体２の投入位置１５と、その前後に海中に投入した物体２の投入位置１６及び着地位置１７から上記見失った物体２の着地位置１８を推測せしめる。

なお、見失った物体２の前後に投入した物体２以外に他の物体２の投入位置及び着地位置も含めて、見失った物体の着地位置を推測せしめてもよい。

本発明の第３の実施例においては図６に示すように、上記母船６に海中の流向・流速計１９を更に設け、上記母船６から物体２を海中に投入する投入位置を人工衛星７からのＧＰＳ位置信号及び通信衛星８からのＧＰＳ補正信号により夫々演算し、上記流向・流速計１９及び測深器により投入位置の海中の流向と流速と海底深度を計測し、これらの計測値より着地位置を演算せしめる。

本発明の第４の実施例においては、上記母船６のみを用い、上記母船６により物体２を海中に投入した位置の海底の測深を行い、海上の異なる３箇所で、上記母船６より上記人工衛星７からのＧＰＳ位置信号及び通信衛星８からのＧＰＳ補正信号を受信し、上記３箇所の座標位置を演算し、上記母船６からは上記３箇所で夫々上記物体２に超音波などによる制御信号を発信し、上記物体２からパルス状の超音波を発信させ、これを上記母船６が夫々受信し、上記海上の異なる３点における海底の深さと、母船６の座標位置と、上記母船が受け取った上記物体２からの超音波受信タイミングにより計測した距離とにより物体２の海底における円状の仮想線２０を図７に示すように求め、海上での母船６の位置を変えて同様の仮想線２１、２２を求め、これら仮想線上では真の着地位置２３は変化しないことから上記海底にできる３つの仮想線２０、２１、２２の交点から物体の真の着地位置２３を決定せしめる。

本発明の海底に設置した物体の位置測定方法の説明図である。本発明の海底に設置した物体の位置測定方法の説明図である。本発明の海底に設置した物体の位置測定方法の説明図である。本発明の他の海底に設置した物体の位置測定方法の説明図である。本発明の更に他の海底に設置した物体の位置測定方法の説明図である。本発明の更に他の海底に設置した物体の位置測定方法の説明図である。本発明の更に他の海底に設置した物体の位置測定方法の説明図である。

符号の説明

１送受波器
２物体
３海上
４送受波器
５測量船
６母船
７人工衛星
８通信衛星
９仮想円
１０仮想円
１１交点
１２落下軌跡
１３落下軌跡
１４落下軌跡
１５投入位置
１６投入位置
１７着地位置
１８着地位置
１９流向・流速計
２０仮想線
２１仮想線
２２仮想線
２３着地位置

Claims

海上に浮かべた母船から物体を海中に投入し海底に設置する場合の上記物体の移動軌跡を上記物体からの超音波信号とＧＰＳ情報とによって演算し、記憶せしめる工程と、
一部の移動軌跡を演算できない物体の移動軌跡を上記既知の移動軌跡と比較し、完全な軌跡を推定する工程と
よりなることを特徴とする海底に設置した物体の位置測定方法。
海底に設置された物体を浮上せしめる場合の上記物体の移動軌跡を上記物体からの超音波信号とＧＰＳ情報とによって演算し、記憶せしめる工程と、
一部の移動軌跡を演算できない物体の移動軌跡を上記既知の移動軌跡と比較し、完全な軌跡を推定する工程と
よりなることを特徴とする海底に設置した物体の位置測定方法。
海上に浮かべた母船の座標位置と、上記母船と海底に位置する物体迄の距離と、
海底の深さから上記物体が海底上に位置する円状の仮想線を求める工程と、
海上での上記母船の位置を変えて同様の仮想線を求める工程と、
上記少なくとも３つの仮想線の交点を真の物体位置として求める工程と
よりなることを特徴とする海底に設置した物体の位置測定方法。
海上に浮かべた母船から物体を海中に投入し海底に設置する場合の上記物体の移動軌跡を上記物体からの超音波信号とＧＰＳ情報とによって演算し、演算不能となった位置からは深度毎の海中の流向・流速を用いて物体の移動軌跡を演算し、完全な軌跡を推定する工程と
よりなることを特徴とする海底に設置した物体の位置測定方法。