JP2009222465A - 位置検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】海洋上においても送信機の位置を正確かつ確実に検出し得る位置検出システムを提供する。
【解決手段】互いに異なる位置に設置されると共に海洋に向けて出力したレーダ信号Ｓ２および受信した反射信号Ｓ３に基づいて海洋における表層海流の状態を測定する海洋レーダ２Ａ，２Ｂと、海洋レーダ２Ａ，２Ｂに通信回線を介して接続されて海洋レーダ２Ａ，２Ｂによって測定された表層海流の状態に基づく処理を含む所定の処理を実行する基地局３とを備え、海洋レーダ２Ａ，２Ｂは、海洋上の送信機１から送信された救助信号Ｓ１を受信可能に構成されると共に、受信した救助信号Ｓ１の発信方位を特定して発信方位を示す方位データＤ１を出力可能に構成され、基地局３は、海洋レーダ２Ａ，２Ｂから出力された方位データＤ１に基づいて救助信号Ｓ１の発信位置を検出する位置検出処理を実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、海洋上の送信機の位置を検出する位置検出システムに関するものである。

この種の位置検出システムとして、特開平７−３８９５１号公報に開示された携帯電話の位置検出システム（位置検出方法）が知られている。この位置検出システムは、携帯電話機、複数の無線基地局および携帯電話交換局を備えて構成されている。この位置検出システムでは、無線基地局が問い合わせ信号を発信し、この問い合わせ信号に応答して携帯電話機が位置検出用信号を発信する。この場合、各無線基地局によって構成される（囲まれた）エリア内に携帯電話機が存在するときには、各無線基地局が、位置検出用信号を受信してその受信電界強度と携帯電話機の電話番号とを携帯電話交換局に送信する。次いで、携帯電話交換局が、送信された受信電界強度に基づいて携帯電話機の位置を検出する。このように、この位置検出システムでは、携帯電話機の通信に用いられる無線基地局や携帯電話交換局等の既存の設備を利用して携帯電話機の位置を検出することが可能となっている。
特開平７−３８９５１号公報（第３頁、第１図）

ところが、上記の位置検出システムには、以下の問題点がある。すなわち、この位置検出システムでは、複数の各無線基地局によって囲まれたエリア内に携帯電話機が存在するときに、その携帯電話機の位置を検出することが可能となっている。つまり、この位置検出システムで携帯電話機の位置を検出するためには、検出対象の携帯電話機の周囲に無線基地局が複数（３つ以上）存在している必要があり、無線基地局が存在していない海洋上においてこの位置検出システムを用いて携帯電話機の位置を検出するのは困難である。したがって、船舶の乗組員に携帯端末機を携行させて、仮に海難事故が発生したときに遭難した乗組員が携行している携帯端末機の位置を検出してその乗組員を救助するような使用形態にこの位置検出システムを活用するのは困難である。この場合、海岸付近に複数の無線基地局が設置されているときには、この海岸付近の海域においてこの位置検出システムを活用することは可能である。しかしながら、携帯電話機から発信される位置検出用信号の受信可能距離は比較的短い距離に限られるため、沖合の海域においてこの位置検出システムを活用するのは依然として困難である。さらに、この位置検出システムでは、携帯電話機から送信される位置検出用信号の受信電界強度に基づいて携帯電話機の位置を検出しているため、位置検出精度が比較的低く、特に目標物が少ない海洋上においては、携帯端末機を携行している乗組員をその位置情報に基づいて救助するのは困難である。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、海洋上においても送信機の位置を正確かつ確実に検出し得る位置検出システムを提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の位置検出システムは、互いに異なる位置に設置されると共に海洋に向けて出力したレーダ信号および受信した当該レーダ信号の反射信号に基づいて当該海洋における表層海流の状態を測定する複数の海洋レーダと、当該各海洋レーダに通信回線を介して接続されて前記海洋レーダによって測定された前記表層海流の状態に基づく処理を含む所定の処理を実行する基地局とを備え、前記各海洋レーダは、前記海洋上の送信機から送信された救助信号を受信可能に構成されると共に、前記受信した救助信号の発信方位を特定して当該発信方位を示す方位データを出力可能に構成され、前記基地局は、前記各海洋レーダから出力された前記方位データに基づいて前記救助信号の発信位置を検出する位置検出処理を前記所定の処理として実行する。

また、請求項２記載の位置検出システムは、請求項１記載の位置検出システムにおいて、前記海洋レーダは前記表層海流の状態を示す表層海流データを生成して出力し、前記基地局は、前記各海洋レーダから出力された前記表層海流データと前記検出した発信位置とに基づいて当該発信位置の検出時点から所定時間経過後の前記送信機の位置を推定する位置推定処理を前記所定の処理として実行する。

請求項１記載の位置検出システムによれば、送信機から送信された救助信号を受信してその救助信号の発信方位を示す方位データを出力する複数の海洋レーダと、その方位データに基づいて救助信号の発信位置を検出する位置検出処理を実行する基地局とを備えたことにより、沖合の海域に存在している送信機から発信された救助信号の発信方位を海洋レーダによって確実かつ正確に特定することができる。したがって、この位置検出システムによれば、無線基地局が存在していない海洋上における携帯電話機の位置を特定することが困難な従来の位置検出システムとは異なり、海岸に設置した複数の海洋レーダから出力される方位データを用いて救助信号の発信位置を確実かつ正確に検出することができる。このため、海難事故が発生したときの遭難者の救助活動のために、この位置検出システムを十分有効に活用することができる。

請求項２記載の位置検出システムによれば、基地局が、各海洋レーダから出力された表層海流データと位置検出処理によって検出した発信位置とに基づいて発信位置の検出時点から所定時間経過後の送信機の位置を推定する位置推定処理を実行することにより、電源の消耗や故障によって送信機からの救助信号の送信が停止したとしても、送信機の位置を正確に推定することができる。このため、海難事故が発生したときの遭難者の救助活動のために、この位置検出システムを一層有効に活用することができる。

以下、本発明に係る位置検出システムの最良の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、位置検出システム１００の構成について説明する。図１に示す位置検出システム１００は、本発明に係る位置検出システムの一例であって、複数（この例では２つ）の海洋レーダ２Ａ，２Ｂ（以下、区別しないときには「海洋レーダ２」ともいう）、および基地局３を備えて、送信機１から送信される救助信号Ｓ１の発信位置（つまり送信機１の位置）を検出可能に構成されている。

この場合、送信機１は、本発明における送信機の一例であって、図２に示すように、無線通信部１１、操作部１２および制御部１３を備えて構成されている。また、送信機１は、携帯可能に小形に構成されると共に、防水機能を有している。無線通信部１１は、制御部１３の制御に従い、一例として、３ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ（ＨＦ帯およびＶＨＦ帯）の範囲内であって、後述する反射信号Ｓ３と同じ周波数の救助信号Ｓ１を送信する。操作部１２は、救助信号Ｓ１の送信開始を指示するための操作ボタン（図示せず）を備え、この操作ボタンが操作されたときに操作信号を送信する。制御部１３は、操作部１２から出力された操作信号に従って無線通信部１１に対して救助信号Ｓ１の送信を開始させる。

海洋レーダ２Ａ，２Ｂは、図３に示すように、アンテナ２１、信号出力装置２２、信号受信装置２３、通信装置２４、記憶装置２５および演算・制御装置２６を備えてそれぞれ構成されている。この場合、海洋レーダ２Ａ，２Ｂは、図５に示すように、海岸における互いに異なる位置に離間して設置されている。アンテナ２１は、一例として、八木アンテナを４本用いたスタック構造のアンテナであって、高い指向性を有している。また、アンテナ２１は、図外の回動機構によって回動させられることにより、その向きを変更可能に構成されている。信号出力装置２２は、３ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ（ＨＦ帯およびＶＨＦ帯）の表層海流測定用のレーダ信号（レーダ波）Ｓ２をアンテナ２１を介して海洋（海面）に向けて出力（照射）する。信号受信装置２３は、海面で反射されるレーダ信号Ｓ２の反射信号（反射波）Ｓ３をアンテナ２１を介して受信する。また、信号受信装置２３は、送信機１の無線通信部１１から送信された救助信号Ｓ１をアンテナ２１を介して受信する。

通信装置２４は、通信回線を介して基地局３の後述する通信装置３１と接続され、演算・制御装置２６によって生成される後述の方位データＤ１および表層海流データＤ２を通信装置３１に出力する。また、通信装置２４は、通信装置３１から出力される後述の制御信号Ｓ４を受信する。記憶装置２５は、方位データＤ１および表層海流データＤ２を記憶する。演算・制御装置２６は、通信装置２４によって受信された制御信号Ｓ４に従い、海洋レーダ２を構成する各装置を制御する。また、演算・制御装置２６は、レーダ信号Ｓ２および反射信号Ｓ３に基づいて海洋における表層海流の状態（表層海流の向きや速度）を測定してその状態を示す表層海流データＤ２を生成する。さらに、演算・制御装置２６は、信号受信装置２３によって受信された救助信号Ｓ１の発信方位を特定して、その発信方位を示す方位データＤ１を生成する。この場合、この海洋レーダ２では、半径１００ｋｍ程度の範囲内からの反射信号Ｓ３や救助信号Ｓ１を確実に受信することが可能となっている。また、この海洋レーダ２では、高い指向性を有するアンテナ２１を用いているため、反射信号Ｓ３の反射位置の方位や救助信号Ｓ１の発信方位を高精度で特定することが可能となっている。

基地局３は、図４に示すように、通信装置３１、記憶装置３２および演算・制御装置３３を備えて構成されている。通信装置３１は、各海洋レーダ２Ａ，２Ｂの通信装置２４と通信回線を介して接続され、通信装置２４から出力される方位データＤ１や表層海流データＤ２を受信する。また、通信装置３１は、演算・制御装置３３から出力される制御信号Ｓ４を海洋レーダ２Ａ，２Ｂに出力する。さらに、通信装置３１は、救助機関４（図５参照）に対して、表層海流データＤ２、並びに後述する発信位置データＤ３および推定位置データＤ４を出力する。

記憶装置３２は、通信装置３１によって受信された方位データＤ１および表層海流データＤ２を記憶する。また、記憶装置３２は、演算・制御装置３３によって生成される発信位置データＤ３および推定位置データＤ４を記憶する。さらに、記憶装置３２は、海洋レーダ２Ａ，２Ｂが設置されている位置を特定可能な設置位置データＤ５（例えば、緯度、経度および標高などのデータ）を記憶する。

演算・制御装置３３は、通信装置３１および記憶装置３２を制御する。また、演算・制御装置３３は、表層海流データ提供処理Ｐ２を実行することにより、各海洋レーダ２Ａ，２Ｂからそれぞれ出力された表層海流データＤ２を救助機関４に出力する。また、演算・制御装置３３は、位置検出処理Ｐ４（本発明における所定の処理の一例）を実行することにより、各海洋レーダ２Ａ，２Ｂからそれぞれ出力された方位データＤ１、および記憶装置に記憶されている設置位置データＤ５に基づき、送信機１からの救助信号Ｓ１の発信位置を検出すると共に、その発信位置についての発信位置データＤ３を生成して救助機関４に出力する。さらに、演算・制御装置３３は、位置推定処理Ｐ５（本発明における所定の処理の他の一例）を実行することにより、各海洋レーダ２Ａ，２Ｂからそれぞれ出力された表層海流データＤ２と上記した発信位置とに基づき、発信位置の検出時点から所定時間経過後の送信機１の位置を推定すると共に、その位置（推定位置）についての推定位置データＤ４を生成して救助機関４に出力する。

次に、位置検出システム１００の動作について、図面を参照して説明する。

この位置検出システム１００では、図６に示すように、平常状態（送信機１から救助信号Ｓ１が送信されていない状態）において、各海洋レーダ２Ａ，２Ｂの演算・制御装置２６が、基地局３から出力される制御信号Ｓ４に従い、表層海流の状態を測定して表層海流についての表層海流データＤ２を出力する表層海流測定処理Ｐ１を所定の時間間隔で繰り返し実行する。具体的には、演算・制御装置２６は、信号出力装置２２を制御してレーダ信号Ｓ２を出力させると共に、図外の回動機構を制御してアンテナ２１を所定の角度だけ回動させることによってアンテナ２１の向きを変更させる。これによりレーダ信号Ｓ２が海洋に向けて出力（照射）される。この際に、レーダ信号Ｓ２の一部が、照射の向きとは逆向きに海洋の海面で反射される。次いで、信号受信装置２３が反射されたレーダ信号Ｓ２の一部、つまり反射信号Ｓ３を受信する。続いて、演算・制御装置２６は、レーダ信号Ｓ２および反射信号Ｓ３に基づいて海洋の表層海流の状態を測定してその状態を示す表層海流データＤ２を生成して、記憶装置２５に記憶させる。次いで、演算・制御装置２６は、通信装置２４を制御して、記憶装置２５に記憶させた表層海流データＤ２を通信回線を介して基地局３の通信装置３１に出力する。

一方、基地局３では、図６に示すように、各海洋レーダ２Ａ，２Ｂから出力された表層海流データＤ２が通信装置３１によって受信されたときに、演算・制御装置３３が表層海流データ提供処理Ｐ２を実行する。この表層海流データ提供処理Ｐ２では、演算・制御装置３３は、各表層海流データＤ２を記憶装置３２に記憶させると共に、各表層海流データＤ２を所定の時間間隔でとりまとめて通信装置３１を介して救助機関４等の関係機関に出力することによって提供する。

ここで、図５に示すように、例えば、船舶の転覆事故が発生して乗組員が海中に転落し、この際に、その乗組員が送信機１の操作部１２の操作ボタンを操作したときには、送信機１の制御部１３が、操作部１２から出力された操作信号に従って無線通信部１１に対して救助信号Ｓ１の送信を開始させる（救助信号Ｓ１の送信開始の時刻を「時刻ｔ１」とする：図６参照）。

この際に、海洋レーダ２Ａ，２Ｂでは、信号受信装置２３が救助信号Ｓ１を受信し、これに応じて演算・制御装置２６は、図６に示すように、上記した表層海流測定処理Ｐ１の実行を中断すると共に、方位測定処理Ｐ３の実行を開始する。この方位測定処理Ｐ３では、演算・制御装置２６は、信号受信装置２３が救助信号Ｓ１を受信したときのアンテナ２１の向き（アンテナ２１の回動量）に基づいて救助信号Ｓ１の発信方位を特定して、その発信方位を示す方位データＤ１を生成する。次いで、演算・制御装置２６は、方位データＤ１を記憶装置２５に記憶させると共に、通信装置２４を制御して方位データＤ１を基地局３に出力させる。続いて、演算・制御装置２６は、この方位測定処理Ｐ３を繰り返して実行する。

一方、基地局３では、図６に示すように、海洋レーダ２から出力された方位データＤ１が通信装置３１によって受信されたときに、演算・制御装置３３が位置検出処理Ｐ４の実行を開始する。この位置検出処理Ｐ４では、演算・制御装置３３は、方位データＤ１を記憶装置３２に記憶させる。次いで、演算・制御装置３３は、海洋レーダ２Ａ，２Ｂの双方からの方位データＤ１を受信した時点で、それらの各方位データＤ１および設置位置データＤ５を記憶装置３２から読み出す。次いで、演算・制御装置３３は、海洋レーダ２Ａによって特定された発信方位と海洋レーダ２Ｂによって特定された発信方位とが交差する位置、つまり救助信号Ｓ１の発信位置Ｘ１（図５参照）の緯度および経度を各方位データＤ１および設置位置データＤ５に基づいて検出する。続いて、演算・制御装置３３は、検出した発信位置Ｘ１の緯度および経度を示す発信位置データＤ３を生成して記憶装置３２に記憶させると共に、その発信位置データＤ３を通信装置３１を介して救助機関４等の関係機関に出力する。以後、演算・制御装置３３は、新たな方位データＤ１が出力される度に、この位置検出処理Ｐ４を繰り返して実行する。

一方、救助機関４では、基地局３から出力された発信位置データＤ３に基づいて発信位置Ｘ１の緯度および経度を特定すると共に、その発信位置Ｘ１が含まれる海域を担当する救助船４ａに対して、発信位置データＤ３を救助指令と共に無線送信することにより、救助船４ａを発信位置Ｘ１に向かわせる。

ここで、図６に示すように、例えば、時刻ｔ１から所定時間経過した時刻ｔ２の時点で電源の消耗や故障によって送信機１からの救助信号Ｓ１の送信が停止したとき、つまり海洋レーダ２Ａ，２Ｂの信号受信装置２３による救助信号Ｓ１の受信が停止したときには、演算・制御装置２６が、方位測定処理Ｐ３の実行を中断すると共に、表層海流測定処理Ｐ１の実行を開始（再開）する。

一方、基地局３では、図６に示すように、海洋レーダ２Ａ，２Ｂからの方位データＤ１の出力が停止し、方位データＤ１に代えて表層海流データＤ２の出力が開始されたときに、演算・制御装置３３が、位置検出処理Ｐ４の実行を中断すると共に、位置推定処理Ｐ５の実行を開始する。この位置推定処理Ｐ５では、演算・制御装置３３は、表層海流データＤ２を記憶装置３２に記憶させると共に、最後に記憶させた発信位置データＤ３を記憶装置３２から読み出す。次いで、演算・制御装置３３は、読み出した発信位置データＤ３と出力された表層海流データＤ２とに基づき、最後に発信位置Ｘ１を検出した時点（救助信号Ｓ１の送信が停止した時刻ｔ２の直前の時点）から所定時間経過後の時刻ｔ３（同図参照）における送信機１の位置を推定して、その推定位置Ｘ２（図５参照）の緯度および経度を示す推定位置データＤ４を生成する。続いて、演算・制御装置３３は、推定位置データＤ４を、記憶装置３２に記憶させると共に通信装置３１を介して救助機関４等の関係機関に出力する。

この際に、救助機関４では、上記の救助船４ａに対して推定位置データＤ４を無線送信する。以後、基地局３は、新たな表層海流データＤ２が出力される度に位置推定処理Ｐ５を実行して推定位置データＤ４を救助機関４に出力し、救助機関４は、新たな推定位置データＤ４が出力される度にその推定位置データＤ４を救助船４ａに無線送信する。

一方、信号受信装置２３による救助信号Ｓ１の受信が再開したときには、海洋レーダ２Ａ，２Ｂの演算・制御装置２６は、上記した方位測定処理Ｐ３の実行を再開して方位データＤ１を出力し、基地局３の演算・制御装置３３は、上記した位置検出処理Ｐ４を再開する。

このように、この位置検出システム１００によれば、送信機１から送信された救助信号Ｓ１を受信してその救助信号Ｓ１の発信方位を示す方位データＤ１を出力する２つの海洋レーダ２Ａ，２Ｂと、その方位データＤ１に基づいて救助信号Ｓ１の発信位置を検出する位置検出処理Ｐ４を実行する基地局３とを備えたことにより、沖合の海域に存在している送信機１から発信された救助信号Ｓ１の発信方位を海洋レーダ２によって確実かつ正確に特定することができる。したがって、この位置検出システム１００によれば、無線基地局が存在していない海洋上における携帯電話機の位置を特定することが困難な従来の位置検出システムとは異なり、海岸に設置した複数の海洋レーダ２から出力される方位データＤ１を用いて救助信号Ｓ１の発信位置を確実かつ正確に検出することができる。このため、海難事故が発生したときの遭難者の救助活動のために、この位置検出システム１００を十分有効に活用することができる。

また、この位置検出システム１００によれば、基地局３が、各海洋レーダ２Ａ，２Ｂから出力された表層海流データＤ２と位置検出処理Ｐ４によって検出した発信位置Ｘ１とに基づいて発信位置Ｘ１の検出時点から所定時間経過後の送信機１の位置を推定する位置推定処理Ｐ５を実行することにより、電源の消耗や故障によって送信機１からの救助信号Ｓ１の送信が停止したとしても、送信機１の位置を正確に推定することができる。このため、海難事故が発生したときの遭難者の救助活動のために、この位置検出システム１００を一層有効に活用することができる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、２つの海洋レーダ２Ａ，２Ｂを備えた例について上記したが、３つ以上の海洋レーダ２を備えた構成を採用することもできる。また、回動機構によって回動させられるアンテナ２１を備えた海洋レーダ２を例に挙げて説明したが、アンテナ２１に代えて、フェーズドアレイ式のアンテナや、ＤＢＦ式のアンテナ、若しくは信号処理による方探を利用したアンテナを用いる構成を採用することもできる。また、遭難者の救助活動のために位置検出システム１００を活用する例について上記したが、このような活用方法には限定されず、海上の浮遊物の位置を検出する際にも位置検出システム１００を活用することができる。具体的には、例えば、直ちには回収することが困難な大形の浮遊物が海上に存在するときに、船舶との衝突を防止するためにその浮遊物に送信機１を取り付けてその位置を追跡し、付近を航行する船舶に危険情報を提供する場合において、この位置検出システム１００を有効に活用することができる

位置検出システム１００の構成を示す構成図である。 送信機１の構成を示す構成図である。 海洋レーダ２Ａ，２Ｂの構成を示す構成図である。 基地局３の構成を示す構成図である。 位置検出システム１００による位置検出方法を概念的に示す概念図である。 海洋レーダ２Ａ，２Ｂおよび基地局３によって実行される各処理の順序を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 救難用送信機
２Ａ，２Ｂ 海洋レーダ
３ 基地局
１００ 位置検出システム
Ｄ１ 方位データ
Ｄ２ 表層海流データ
Ｓ１ 救助信号
Ｓ２ レーダ信号
Ｓ３ 反射信号
Ｐ４ 位置検出処理
Ｐ５ 位置推定処理
Ｘ１ 発信位置
Ｘ２ 推定位置

Claims (2)

1. 互いに異なる位置に設置されると共に海洋に向けて出力したレーダ信号および受信した当該レーダ信号の反射信号に基づいて当該海洋における表層海流の状態を測定する複数の海洋レーダと、当該各海洋レーダに通信回線を介して接続されて前記海洋レーダによって測定された前記表層海流の状態に基づく処理を含む所定の処理を実行する基地局とを備え、
   前記各海洋レーダは、前記海洋上の送信機から送信された救助信号を受信可能に構成されると共に、前記受信した救助信号の発信方位を特定して当該発信方位を示す方位データを出力可能に構成され、
   前記基地局は、前記各海洋レーダから出力された前記方位データに基づいて前記救助信号の発信位置を検出する位置検出処理を前記所定の処理として実行する位置検出システム。
2. 前記海洋レーダは前記表層海流の状態を示す表層海流データを生成して出力し、
   前記基地局は、前記各海洋レーダから出力された前記表層海流データと前記検出した発信位置とに基づいて当該発信位置の検出時点から所定時間経過後の前記送信機の位置を推定する位置推定処理を前記所定の処理として実行する請求項１記載の位置検出システム。

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