JP2007022114A - Sono-buoy of global positioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はソノブイに関し、特にGPS(Global Positioning System)技術を利用して正確な位置(緯度経度)情報と共にソナー情報を無線伝送するGPSソノブイに関する。 The present invention relates to a sonobuoy, and more particularly to a GPS sonobuoy that wirelessly transmits sonar information together with accurate position (latitude and longitude) information using GPS (Global Positioning System) technology.
ソノブイは、航空機等から海中に投下される1個以上の水中部および会場に浮上する浮上部により構成され、水中部にて検出したソナー情報を、浮上部から無線により地上又は海上等の情報センタへ送信する目的で広く利用されている。 A sonobuoy is composed of one or more underwater parts that are dropped into the sea from an aircraft or the like, and a floating part that rises to the venue. Widely used for sending to.
海上を飛行中の航空機に対して警戒海域における潜水艦等の航行体の航行を検知して無線によりGPS位置情報およびソナー情報をデジタル伝送して通知する海域侵犯警告方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、GPS受信機と組み合わせて表示部に位置情報の表示を行う無線装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。更に、航空機から投下されたソノブイにより、海上や海中を航行中の水上船や海中を航行中の潜水艦からの音紋データおよびGPS位置情報を収集する水中音データ収集装置が開示されている(例えば、特許文献3参照)。 A marine invasion warning method is disclosed in which navigation of a navigation body such as a submarine in a warning sea area is detected with respect to an aircraft flying on the sea, and GPS position information and sonar information are digitally transmitted and notified by radio (for example, Patent Document 1). Further, a wireless device that displays position information on a display unit in combination with a GPS receiver is disclosed (for example, see Patent Document 2). Furthermore, an underwater sound data collection device that collects sound pattern data and GPS position information from a surface ship navigating the sea or the sea or a submarine navigating the sea is disclosed by sonobuoy dropped from an aircraft (for example, And Patent Document 3).
図6は、従来の典型的なソノブイの構成を示すブロック図である。このソノブイは、フロート部10、浮上部20および水中部30により構成される。フロート部10は、GPSアンテナ11、送信アンテナ12および受信アンテナ13を有する。浮上部20は、GPSモジュール21、信号変換回路22、FM変調回路24、無線発信回路25、デジタル変調回路26、デジタル無線発信回路27および管制受信回路28を有する。また、水中部30は、ソナー受信回路31を備えている。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a typical conventional sonobuoy. This sonobuoy includes a
図6において、水中のソナー音4は、ソナー受信回路31で受信され、受信信号311としてFM変調回路24でFM変調される。このFM変調された変調信号241は、無線発信回路25から送信信号251として送信アンテナ12へ送られ、電波121として送出される。
In FIG. 6, the
次に、航空機から受信アンテナ13によりGPSデータの送出要求の電波を受信すると、GPSアンテナ11から受信したGPS信号101による緯度および経度データ102は、GPSモジュール21を介して信号変換回路22によりシリアルデータ221に変換され、無線発信回路25およびデジタル変調回路26へ送られる。デジタル変調回路26では、FSKやGMSK等のデジタル通信変調が行われ、デジタルデータ271としてデジタル無線発信回路27からアンテナ12を介して電波121が発信される。このシリアルデータ221が発生している間は、アナログFM対応の無線発信回路25は出力を停止して混信を回避している。
Next, when a GPS data transmission request radio wave is received from the aircraft by the receiving
しかし、上述の如き従来のデジタル無線機を搭載するソノブイの場合には、幾つかの課題を有する。第1に、デジタル変調回路および無線発信回路を備えるために、ソノブイに収納する電子回路が大きくなり、寸法的制約のみならず消費電力を増加する。第2に、航空機側の無線機もアナログFMおよびデジタル通信の2つの無線機を備える必要がある。また、この方式では、周波数分析の処理と緯度経度情報は全く別に扱われているので、周波数分析画面内では緯度経度を見ることができない。 However, the Sonobuoy equipped with the conventional digital radio as described above has several problems. First, since the digital modulation circuit and the wireless transmission circuit are provided, the electronic circuit stored in the sonobuoy becomes large, which increases power consumption as well as dimensional constraints. Second, the aircraft-side radio needs to have two radios for analog FM and digital communication. In this method, since the frequency analysis process and the latitude / longitude information are handled completely separately, the latitude / longitude cannot be seen in the frequency analysis screen.
本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、斯かる課題を解消するソノブイ、即ちソナーの受信信号のアナログ無線伝送を利用して文字情報である緯度経度情報を伝送可能にするGPSソノブイを提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is capable of transmitting latitude and longitude information, which is character information, using sonobuoy that solves such problems, that is, analog wireless transmission of received signals of sonar. The main purpose is to provide a GPS sonobuoy.
前述の課題を解決するため、本発明によるGPSソノブイは、次のような特徴的な構成を採用している。 In order to solve the above-described problems, the GPS sonobuoy according to the present invention employs the following characteristic configuration.
(1)アンテナを有するフロート部、無線機を有する浮上部およびソナー受信回路を有する水中部を備えるGPSソノブイにおいて、
前記浮上部には、前記フロート部のGPSアンテナから受信した緯度経度情報を緯度経度アナログ信号に変換する信号変換回路と、前記緯度経度アナログ信号および前記ソナー受信回路の受信信号を組み合わせて送信する無線発信回路とを備えるGPSソノブイ。
(2)前記緯度経度アナログ信号および前記ソナー受信回路の受信信号を選択的に切り替える切替回路を備える上記(1)のGPSソノブイ。
(3)前記切替回路は、前記アンテナから受信する管制受信信号により切替制御される上記(2)のGPSソノブイ。
(4)前記切替回路は、タイマを内蔵し、予め定められた一定間隔で切替制御される上記(2)のGPSソノブイ。
(5)前記緯度経度アナログ信号および前記ソナー受信回路の受信信号を加算する信号加算回路を備える事を特徴とする上記(1)のGPSソノブイ。
(6)前記緯度経度アナログ信号および前記ソナー受信回路の受信信号をFM変調して前記無線発信回路に入力するアナログFM変調回路を備える上記(1)乃至(5)の何れかのGPSソノブイ。
(7)GPS衛星を利用して得た位置情報である緯度経度情報およびソナー受信回路から得たソナー情報を無線伝送するGPSソノブイにおいて、
前記緯度経度情報を文字として視覚できる周波数時間対応のキャラクタに変換する変換手段と、該変換手段で変換された緯度経度情報を前記ソナー情報と共にアナログ送信する送信手段とを備えるGPSソノブイ。
(8)前記変換された緯度経度情報および前記ソナー情報は、交互に切り替えて時分割で送信される上記(7)のGPSソノブイ。
(9)前記変換された緯度経度情報および前記ソナー情報は、相互に加算して送信される上記(7)のGPSソノブイ。
(1) In a GPS sonobuoy comprising a float part having an antenna, a floating part having a radio and an underwater part having a sonar receiving circuit
A radio that transmits a combination of a signal conversion circuit that converts latitude / longitude information received from the GPS antenna of the float unit into a latitude / longitude analog signal, and a reception signal of the latitude / longitude analog signal and the sonar reception circuit, on the floating portion. GPS sonobuoy equipped with a transmission circuit.
(2) The GPS sonobuoy according to (1), further including a switching circuit that selectively switches the latitude / longitude analog signal and the reception signal of the sonar reception circuit.
(3) The GPS sonobuoy according to (2), wherein the switching circuit is switched and controlled by a control reception signal received from the antenna.
(4) The GPS sonobuoy according to (2), wherein the switching circuit includes a timer and is controlled to be switched at a predetermined interval.
(5) The GPS sonobuoy according to (1), further comprising a signal addition circuit for adding the latitude / longitude analog signal and the reception signal of the sonar reception circuit.
(6) The GPS sonobuoy according to any one of (1) to (5), further including an analog FM modulation circuit that FM-modulates the latitude / longitude analog signal and the reception signal of the sonar reception circuit and inputs the result to the wireless transmission circuit.
(7) In a GPS sonobuoy that wirelessly transmits latitude / longitude information, which is position information obtained using a GPS satellite, and sonar information obtained from a sonar receiving circuit
A GPS sonobuoy comprising: conversion means for converting the latitude / longitude information into a character corresponding to a frequency time that can be visually recognized as characters; and transmission means for analogly transmitting the latitude / longitude information converted by the conversion means together with the sonar information.
(8) The GPS sonobuoy according to (7), wherein the converted latitude / longitude information and the sonar information are alternately switched and transmitted in a time division manner.
(9) The GPS sonobuoy according to (7), wherein the converted latitude / longitude information and the sonar information are added together and transmitted.
本発明のGPSソノブイによると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、GPSによる緯度経度情報をアナログ信号に変換しているので、周波数分析を行うグラム表示画面上にGPSによる緯度経度を判定することが可能である。また、GPSによる緯度経度情報をアナログ信号に変換しているので、デジタル方式の無線機が不必要であり、回路の小型化と共に製造コストを低減することができる。更に、緯度経度が視覚的に表示可能にするため、緯度経度情報を電圧値等に変換して送出する再に発生する誤差を生じない。 According to the GPS sonobuoy of the present invention, the following practical effects can be obtained. That is, since latitude / longitude information by GPS is converted into an analog signal, it is possible to determine latitude / longitude by GPS on a gram display screen for performing frequency analysis. Further, since latitude / longitude information by GPS is converted into an analog signal, a digital wireless device is unnecessary, and the manufacturing cost can be reduced along with the miniaturization of the circuit. Further, since latitude and longitude can be visually displayed, there is no error that occurs again when latitude and longitude information is converted into a voltage value and transmitted.
以下、本発明によるGPS衛星からの位置(緯度経度)情報を利用するGPSソノブイの好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of a GPS sonobuoy using position (latitude and longitude) information from a GPS satellite according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
先ず、図1は、本発明によるGPSソノブイの第1実施形態を示し、(A)は全体構成を示し、(B)はその内部構成を示すブロック図である。尚、説明の便宜上、上述した図6に示す従来のソノブイの構成要素に対応する構成要素には、対応する参照符号を使用している。 First, FIG. 1 shows a first embodiment of a GPS sonobuoy according to the present invention, (A) shows the overall configuration, and (B) is a block diagram showing its internal configuration. For convenience of explanation, the corresponding reference numerals are used for the components corresponding to the components of the conventional sonobuoy shown in FIG.
図1のGPSソノブイ(以下、単にソノブイという場合もある)は、水面から空中に突出しているフロート部10、水面に浮かんでいる浮上部20および水面下に沈み且つ浮上部20と電気的に接続されている水中ソナー部30により構成される点で、上述した従来のソノブイと同様である。
The GPS sonobuoy (hereinafter sometimes referred to simply as sonobuoy) in FIG. 1 has a
図1に示すGPSソノブイにおいて、フロート部10は、ソノブイの浮力を得る。浮上部20は、航空機6とデータの送受信を行う無線機を収納している。フロート部10は、GPSアンテナ11、航空機6への送信アンテナ12および航空機6からの受信アンテナ13を備えている。浮上部20は、GPSモジュール21、信号変換回路22、切替回路(スイッチ)23、アナログFM変調回路24、無線発信回路25および管制受信回路28を備えている。また、水中部30は、ソナー受信回路31を備えている。
In the GPS sonobuoy shown in FIG. 1, the
水中ソナー部30は、水中を航行する潜水艦等の船舶からの音波4を受信する。水中の音波4は、水中ソナー部30のソナー受信回路により受信され、所定長のケーブル32を介する受信信号311として浮上部20に伝送される。この受信信号311は、切替回路23を通り、アナログFM変調回路24でFM変調され変調信号241が無線発信回路25へ入力される。この信号は、無線帯域で電力増幅され、送信信号251として送信アンテナ12へ出力され、電波121となって航空機6へ伝送される。
The
次に、航空機6側がソノブイの位置を知りたい場合について説明する。航空機6は、管制電波131を発信し、ソノブイのフロート部10の受信アンテナ13で受信される。アンテナ13で受信された管制信号132は、管制受信回路28で信号内容を判定される。管制の項目は、ソノブイの深度切替・GPSデータの送出要求等の複数の情報を含んでいるので、管制受信回路28で信号をデコード(復号)し、GPSデータの送出要求があったことを判定する。
Next, the case where the
GPS送出の要求があった場合には、管制受信回路28は、GPS要求信号281を切替回路23へ出力する。ソノブイはGPS衛星5からの電波を常時受信しており、GPSアンテナ11で受信したGPS信号102をGPSモジュール21へ出力する。GPSモジュール21では演算が実施され、緯度経度情報211に信号変換される。この緯度経度情報211はテキスト情報であり、ソナーの受信信号311のようなアナログ信号のようにそのままではアナログFM変調回路24へ入力できない。
When there is a request for GPS transmission, the
信号変換回路22は、それに入力される緯度経度情報211を緯度経度アナログ信号221に変換し、切替回路23へ出力している。GPSデータの送出要求があった場合には、GPS要求信号281が切替回路23の接点を221側に切り替えるので、信号変換回路22からの緯度経度アナログ信号221がアナログFM変調回路24へ入力され、アナログFM変調される。このFM変調された信号は、無線発信回路25へ入力され、無線帯域で電力増幅され、送信信号251としてアンテナ12へ出力される。そして、送信アンテナ12から電波121となって航空機6へ送信される。
The
次に、図2は、図1に示すソノブイから伝送されたデータの処理表示を説明する図である。ソノブイが受信した水中の音波4は、周波数分析されるため、周波数軸と時間軸からなり、周波数分析結果のレベル強度を濃淡で着色表示するグラム画面で表示される。図2に示す画面イメージでは、横軸が周波数であり縦軸が時間軸になっている。図2の時間221の間は、航空機6からのGPSデータの送出があった時刻T1〜T11の間にグラム画面に緯度経度が濃淡で表示されている。横軸は周波数軸であり、画面はN個×周波数分解能の帯域を持っている。
Next, FIG. 2 is a diagram for explaining the processing display of data transmitted from the Sonobuoy shown in FIG. Since the
一方、周波数分析は、一定のサンプル区間で周波数分析処理を行なわれているため時間軸の分解能はΔtである。そして、各時刻におけるグラム画面はN個のマトリックスを持ち、時刻Δt毎に更新され、画面が一杯になるとΔt毎に画面が上又は下へ順次スクロールしていく。 On the other hand, since the frequency analysis is performed in a certain sample section, the time axis resolution is Δt. The gram screen at each time has N matrices and is updated every time Δt, and when the screen is full, the screen is scrolled up or down every Δt.
図2に示す表示例では、航空機6のGPSデータ送出要求があった時刻T1からGPSデータが表示され、T11までの時刻にN×11のマトリックスを使い、濃淡で経度情報(例えば、138度54分132秒)211a、緯度情報(例えば、40度29分715秒)211bを表示している。時刻T12にはGPSの送出が終わったため、図1における切替回路23の接点はソナーの受信信号311側に切り替えられ、図2のT12以降は水中の音波4を周波数分析している画面となっている。
In the display example shown in FIG. 2, GPS data is displayed from the time T1 when the GPS data transmission request of the
上述の如く航空機6からのGPSデータ送出の要求があった場合には、切替回路23によりソナーの受信信号の画面が、緯度経度情報211を表示するように切り替わり、緯度経度情報が表示される、その後に再びソナーの受信信号の画面に戻る。
When there is a request for sending GPS data from the
以上、本発明によるGPSソノブイの第1実施形態の構成および動作を詳述したが、図1においてソナーの受信信号の周波数分析、GPSによる位置検出方式、航空機からの管制、航空機への無線伝送は、当業者に周知であり、また本発明とは直接関係ないので、その詳細な説明は省略する。 As described above, the configuration and operation of the first embodiment of the GPS sonobuoy according to the present invention have been described in detail. In FIG. 1, the frequency analysis of the received signal of the sonar, the position detection method by GPS, the control from the aircraft, and the wireless transmission to the aircraft are performed. Since it is well known to those skilled in the art and is not directly related to the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
次に、図3は、グラム画面を使用して緯度経度のテキスト表示させる処理の詳細を示している。グラム画面は、Δt毎にN個のマトリックスを有するため、文字を表示するために各時刻におけるN個のマトリックスの1、0の情報を持っている。N個のマトリックス1つ1つが周波数F1〜FNに対応しているため、マトリックスが「1」の場合、sin(2πFNt)という信号を発生してΔtの間持続する。一方、「0」が割り当てられた場合には、無信号である。これを各時間での対応で表現したものが図3(B)に示す(式1)である。 Next, FIG. 3 shows details of processing for displaying text of latitude and longitude using the gram screen. Since the gram screen has N matrices for each Δt, it has 1 and 0 information of N matrices at each time to display characters. Since each of the N matrices corresponds to the frequencies F1 to FN, when the matrix is “1”, a signal of sin (2πFNt) is generated and lasts for Δt. On the other hand, when “0” is assigned, there is no signal. This is expressed by the correspondence at each time as (Equation 1) shown in FIG.
単位時間毎に「1」のマトリックスに当たる周波数で発生した信号が加算される。この加算された信号が緯度経度アナログ信号221となる。以上のようにグラム画面の周波数分解能・時間分解能をマトリックスとして、緯度経度情報を視覚的に表現するアナログ信号へと変換している。(式1)のAは、伝送される信号のダイナミックレンジの高いSNが良い値を設定する。尚、この切替回路23は、タイマを内蔵し、一定時間経過後に自動的に切り替えるようにしても良い。これにより、管制受信機能を備える必要がなくなる。
Signals generated at a frequency corresponding to a matrix of “1” are added every unit time. This added signal becomes a latitude /
次に図4および図5を参照して本発明によるGPSソノブイの第2実施形態を説明する。尚、この実施形態においても、上述した第1実施形態と対応する構成要素には同様の参照符号を使用し、以下の説明は相違点を中心に行う。 Next, a second embodiment of the GPS sonobuoy according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment as well, the same reference numerals are used for the components corresponding to those in the first embodiment described above, and the following description will focus on the differences.
このGPSソノブイの基本構成は、上述した第1実施形態のGPSソノブイと同じである。しかし、図4のブロック図に示す如く、GPSソノブイを構成するフロート部10および水中部30は、第1実施形態と同様であるが、浮上部20´が一部相違する。即ち、浮上部20´は、GPSモジュール21、信号変換部22、アナログFM変調回路24、無線発信回路25および管制受信回路28を備えているが、切替回路23に代えて信号加算回路26を有する。
The basic configuration of this GPS sonobuoy is the same as the GPS sonobuoy of the first embodiment described above. However, as shown in the block diagram of FIG. 4, the
この第2実施形態では、上述の如く切替回路23を備えず、受信信号に緯度経度の文字情報を加算して伝送する。この場合には、切り替えがないため、信号加算回路26でソナー受信回路31からの信号311にGPS要求信号281があった場合に、緯度経度アナログ信号221を加算するよう構成している。
In the second embodiment, the switching
図5は、この第2実施形態のGPSソノブイの表示を説明する説明図であり、(A)は表示例(部分)であり、(B)はソノ表示を得る(式2)を示す。ソナー受信回路31からの信号311は、Bsin(ωt)に信号変換回路22からの緯度経度アナログ信号221が重畳されている。即ち、ソナー受信回路31からの信号311を背景(バックグランド)とし、その上に緯度経度情報(又はデータ)が表示されている。この場合には、緯度経度情報を示す文字表示の間でグラムの分析結果が見える。
5A and 5B are explanatory diagrams for explaining the display of the GPS sonobuoy according to the second embodiment. FIG. 5A is a display example (part), and FIG. 5B shows a sono display (Formula 2). In the
以上、本発明によるGPSソノブイの好適実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨や精神を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。 The configuration and operation of the preferred embodiment of the GPS sonobuoy according to the present invention have been described in detail above. However, it should be noted that such embodiments are merely examples of the present invention and do not limit the present invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made in accordance with a specific application without departing from the gist and spirit of the present invention.
上述の如く構成され且つ上述の如き効果を有する本発明は、小型軽量且つ安価なGPSソノブイに好適である。 The present invention configured as described above and having the effects as described above is suitable for a small, light and inexpensive GPS sonobuoy.
4 音波
5 GPS衛星
6 航空機
10 フロート部
11 GPSアンテナ
12、13 送受信アンテナ
20 浮上部
21 GPSモジュール
22 信号変換回路
23 切替回路
24 アナログFM変調回路
25 無線発信回路
26 信号加算回路
28 管制受信回路
30 水中部
31 ソナー受信回路
211 変換されたGPS位置(緯度経度)情報
311 ソナー情報
4
Claims (9)
前記浮上部には、前記フロート部のGPSアンテナから受信した緯度経度情報を緯度経度アナログ信号に変換する信号変換回路と、前記緯度経度アナログ信号および前記ソナー受信回路の受信信号を組み合わせて送信する無線発信回路とを備えることを特徴とするGPSソノブイ。 In a GPS sonobuoy comprising a float part with an antenna, a floating part with a radio and an underwater part with a sonar receiver circuit,
A radio that transmits a combination of a signal conversion circuit that converts latitude / longitude information received from a GPS antenna of the float unit into a latitude / longitude analog signal, and a reception signal of the latitude / longitude analog signal and the sonar reception circuit, on the floating portion. A GPS sonobuoy comprising a transmission circuit.
前記緯度経度情報を文字として視覚できる周波数時間対応のキャラクタに変換する変換手段と、該変換手段で変換された緯度経度情報を前記ソナー情報と共にアナログ送信する送信手段とを備えることを特徴とするGPSソノブイ。 In GPS sonobuoy for wirelessly transmitting latitude / longitude information which is position information obtained using a GPS satellite and sonar information obtained from a sonar receiving circuit,
A GPS comprising: conversion means for converting the latitude / longitude information into a character corresponding to a frequency time that can be visually recognized as characters; and transmission means for analog transmission of the latitude / longitude information converted by the conversion means together with the sonar information. Sonobui.
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