JP2011252747A - 水中測位システム及び水中測位方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水中に存在する複数の測位対象物を簡易な構成によって確実に識別する。
【解決手段】水中に存在する複数の測位対象物２Ａ〜２Ｎに設けられた複数の超音波発信装置５から、それぞれ、所定のビット数の論理符号配列を有する符号列Ｃ１〜Ｃ２４の識別情報を含む擬似雑音信号Ｓ３によって生成された超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮを送波して、中央測位装置６において受波した超音波識別信号ＳＡ〜ＳＮと相互相関基準信号Ｓ１３とを相互相関演算することによって一致検出信号Ｓ１４Ｒ、Ｓ１４Ｌを得るようにしたことにより、水中の複数の測位対象物２Ａ〜２Ｎを、簡易な構成によって、確実に識別できる水中測位システム１を実現できる。
【選択図】図３

Description

本発明は水中測位システム及び水中測位方法に関し、特に水中に存在する複数の測位対象物を識別して測位できるようにしたものである。

従来、水中に存在する海洋生物や、漁具などの測位対象物の位置を、時間の経過に従って追跡したり確認したりする手段として、超音波を用いた音響波を水中に送波するピンガー（ｐｉｎｇｅｒ）ソナーなどと呼ばれる超音波発信装置を用いた水中測位方法が提案されている（特許文献１、２及び３並びに非特許文献１参照）。

特願２００８−１２８９６８公報 特開２００８−２３２８６１公報 特許第４３３３４７５号公報

論文「ＳＳＢＬ方式とピンガー同期方式を組み合わせたバイオテレメトリー方式の開発」、朴柱三、古澤昌彦著、Ｎｉｐｐｏｎ Ｓｕｉｓａｎ Ｇａｋｋａｉｓｈｉ、７２（６）、１０８２−１０９２（２００６）

ところが、複数の測位対象物を対象としてそれぞれの測位位置を１台の中央測位装置を用いて確認しようとする場合、各測位対象物のピンガーから送られて来る音響波の情報を、個別に識別して、抽出できるようにする必要がある。

これを実現する方法として、従来、複数の超音波発信装置に対して異なる周波数の音響波を割り当てたり、各測位対象物ごとにパルス間隔が異なるパルス列でなる音響波を各超音波発信装置から送波する手法のものが考えられている。

しかしながら従来のものは、中央測位装置によって短い測位時間の間に各超音波発信装置からの音響波がもつ測位情報を、簡易な構成によって識別できるようにすることが困難な問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、複数の超音波発信装置から送波される音響波を、短時間の間に、確実にかつ個別に識別できるようにした簡易な構成の水中測位システムを提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、水中に存在する複数の測位対象物２Ａ〜２Ｎにそれぞれ設けられた複数の超音波発信装置５と、この複数の超音波発信装置５から水中にそれぞれ送波された超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮを受波して測位対象物２Ａ〜２Ｎの位置を測定する中央測定装置６とを具備し、複数の超音波発信装置５は、それぞれ、所定ビット数（３１ビット）の互いに異なる論理符号配列を有する符号別Ｃ１〜Ｃ２４の識別符号データＳ２を記憶する識別情報発生部１３と、識別情報発生部１３から読み出した上記識別符号データＳ２によって送信信号発信部１１から発生される基準信号Ｓ１を位相変調することにより識別情報を含む疑似雑音信号Ｓ３を送出する疑似雑音信号発生部１２と、疑似雑音信号Ｓ３によって超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮを発生して水中に送波する超音波発生部１５とを具え、中央測位装置６は、水中から送波された超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮを受波して受波信号Ｓ１１Ｒ、Ｓ１１Ｌを得る受波器３１と複数の超音波発信装置５の識別情報発生部１３にそれぞれ記憶されている複数の識別符号データＳ２と同じ符号列を有する相互相関基準信号Ｓ１３を記憶する相互相関信号部３５と、相互相関信号部３５から読み出した相互相関基準信号Ｓ１３と、受波器３１から得られる受波信号Ｓ１１Ｒ、Ｓ１１Ｌとを相互相関演算することによって一致検出信号Ｓ１４Ｒ、Ｓ１４Ｌを得る相関部３４Ｒ、３４Ｌと、一致検出信号Ｓ１４Ｒ、Ｓ１４Ｌから複数の超音波発信装置５から送波された識別情報をそれぞれ得る情報判別部３６とを設けるようにする。

本発明によれば、水中に存在する複数の測位対象物に設けられた複数の超音波発信装置から、それぞれ、所定のビット数の論理符号配列を有する符号列の識別情報を含む擬似雑音信号によって生成された超音波識別情報を送波して、中央測位装置において受波した超音波識別信号と相互相関基準信号とを相互相関演算することによって一致検出信号を得るようにしたことにより、水中の複数の測位対象物を、簡易な構成によって、確実に識別できる水中測位システムを実現できる。

本発明の一実施の形態による水中測位システムを示す略線図である。 図１の超音波発信装置５の詳細構成を示すブロック図である。 超音波識別情報に含まれる擬似雑音信号Ｓ３の構成を示す図表である。 擬似雑音信号Ｓ３の符号Ｃ１〜Ｃ２４と相互相関基準信号との相互相関値を示す図表である。 超音波発信装置５のピンガー構造を示す縦断面図である。 図１の中央測位装置６の詳細構成を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、中央測位装置６の受波器の構成を示す略線図及び当該受波器から得られる識別信号に基づく一致検出信号を示す信号波形図である。 擬似雑音系列の生成処理手順を示すフローチャートである。 相互相関性のない符号列の生成処理手順を示すフローチャートである。 水中測位システムを魚群探知機に適用した他の実施の形態を示す略線図である。 図１０における魚探送信信号と超音波識別情報とのタイミングの説明に供する信号波形図である。 魚群探知機の映像を示す略線図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、水中測位システムをソナーに適用した場合の他の実施の形態における平面及び縦断面構成を示す略線図である。 ソナーの映像を示す略線図である。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）水中測位システム
図１において、１は全体として水中測位システムを示し、複数例えば２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎの生態行動を海面３上を航行する観測船４によって観測するための超音波テレメトリに適用したもので、測位対象である２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎには、水中に超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮを送波できるピンガーとして、小型の超音波発信装置５が埋め込まれている。

測位対象物である魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎから水中に送波される超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮは、各魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎにそれぞれ割り当てられた識別符号データを含み、当該識別符号データを含む複数の音響波を観測船４に設けられた中央測位装置６によって受波するようになされている。

（２）超音波発信装置
２４匹の魚にそれぞれ埋め込まれた超音波発信装置５は、図２に示すように、４[ＭＨｚ]の水晶発信機を含む送波信号発振部１１において３１[ｋＨｚ]の基準周波数の正弦波でなる基準信号Ｓ１を擬似雑音信号発生部１２に供給する。

擬似雑音信号発生部１２には、識別情報発生部１３において発生される識別符号データＳ２として、図３に示すように、３１ビットの論理「１」又は「０」符号配列をもつ論理情報を、擬似雑音信号発生部１２に供給する。

２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎの超音波発信装置５には、それぞれ互いに異なる論理符号配列を有する符号番号Ｃ１、Ｃ２……ＣＮが割り当てられ、当該割り当てられた符号番号Ｃ１、Ｃ２……ＣＮを構成する符号列の識別符号データを符号データメモリ構成の識別情報発生部１３にそれぞれ記憶しておき、超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮを水中に送波するタイミングで（例えば２０[ｓｅｃ]間隔で）符号データメモリから読み出すようになされている。

擬似雑音信号発生部１２は識別情報発生部１３から供給される識別符号データＳ２の論理レベル「１」又は「０」によって、基準信号Ｓ１の位相を反転制御することにより、当該識別符号データＳ２を含む擬似雑音信号Ｓ３を発生する。

この実施の形態の場合、擬似雑音信号Ｓ３は、３１ビットのうち１６ビットが論理「１」レベルであるのに対して、ほぼ同数の１５ビットの区間において位相を反転した論理「０」の区間があることにより、全符号区間の信号レベルは実質上ゼロレベルに近い（すなわち雑音レベルに近い）エネルギーを呈するのに対して、２４種類の符号Ｃ１〜Ｃ２４間において、図４に示すように、論理「１」及び「０」の配列の仕方について相互相関基準信号との間の相関値が小さくなるように３１ビットの論理レベルの配列の仕方が選定されている。

すなわち、図４に示すように、符号Ｃ１〜Ｃ２４の論理符号配列の識別符号データをもつ超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮに対して、同じ論理符号配列をもつ相互相関基準信号Ｓ１３（図６）を用意し、超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮと相互相関基準信号Ｓ１３との相互相関を演算したとき、相互相関基準信号Ｓ１３の符号番号Ｃ１〜Ｃ２４と同じ符号番号Ｃ１〜Ｃ２４をもつ超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮの相互相関値が「１」になるようにする。

これに対して相互相関基準信号Ｓ１３の符号番号Ｃ１〜Ｃ２４とは異なる符号番号Ｃ１〜Ｃ２４をもつ超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮとの相互相関値は、所定のしきい値（例えば０．７）より小さい相互相関値になるようにする。

かくして擬似雑音信号発生部１２において発生された擬似雑音信号Ｓ３は結合部１４を介して超音波発生部１５に供給されることにより、超音波発生部１５から符号番号Ｃ１〜Ｃ２４の３１ビットの論理符号配列でなる超音波パルスが、所定の周期（すなわち２０[ｓｅｃ]）で、超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮとして水中に送波される。

この結果、測位対象物である２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎの超音波発信装置５から送波される音響波は、互いに、相互相関が小さい論理配列をもった擬似雑音信号として中央測位装置６によって受波され、これにより各超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮと相互相関が大きい（一致する）符号番号の超音波識別情報を特定することにより、各測位対象物ごとに個別の超音波識別情報を特定できるようになされている。

測位対象物としての２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎには、図５に示す構造のピンガーが超音波発信装置５として、その躯体内に埋め込まれている。

超音波発信装置５を構成するピンガーは、アクリル材料でなる円筒状の筐体２１を有し、その先端側内部における中心線Ｌ１上に積層電歪素子２２が超音波発生部材として設けられている。

積層電歪素子２２は、多数の板状の電歪素子を中心線Ｌ１上に積み重なるように積層された構成を有し、当該多数の電歪素子の電歪の合計値に相当する振動を中心線Ｌ１に沿った方向に発生する。

積層電歪素子２２の両側には剛性を有するアクリル材料でなる一対の共振棒材２３Ａ及び２３Ｂが設けられ、かくして後方側の共振棒材２３Ｂに接する境界板２４と、前方側の共振棒材２３Ａの先端面までの長さを共振長ＬＸとして共振動作をするようになされている。

この実施の形態の場合、積層電歪素子２２は基本周波数３１［ｋＨｚ］で駆動されるのに対して、共振長ＬＸを３０［ｍｍ］に選定することにより、強い超音波振動を得ることができた。

積層電歪素子２２はその周囲の油材２５によって筐体２１内に保持されている。

筐体２１の後端側端部には、図２の超音波発信装置５のうち、送波信号発振部１１、擬似雑音信号発生部１２、識別情報発生部１３及び結合部１４でなる電気信号処理部２６と、電気信号駆動源としてのバッテリ２７とが、アクリル材料でなる封止材２８によって封止されている。

かくしてこの実施の形態の超音波発信装置５は、全体として直径１０［ｍｍ］で、共振長ＬＸ＝３０［ｍｍ］を含んで全長が５５［ｍｍ］程度の小型のピンガーを実現しており、これにより測位対象物として従来では適用できなかった小型な魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎに適用できる結果を得ている。

（３）中央測位装置
中央測位装置６は、図６に示すように、測位対象物である２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎから送波されて来る超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮを受波器３１において受波して受波信号を受信装置３２に供給する。

この実施の形態の場合、受波器３１は、図７に示すように、観測船４の右舷及び左舷側に設けた右側受波器３１Ｒ及び左側受波器３１Ｌによって測位対象物である２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎからの超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮをそれぞれ受波して右側受波信号Ｓ１１Ｒ及び左側受波信号Ｓ１１Ｌとして受信装置３２に供給する。

右側受波器３１Ｒ及び左側受波器３１Ｌの受波信号Ｓ１１Ｒ及びＳ１１Ｌはそれぞれ右側バンドパスフィルタ３３Ｒ及び左側バンドパスフィルタ３３Ｌをそれぞれ介して右側識別信号Ｓ１２Ｒ及び左側識別信号Ｓ１２Ｌとして右側相関部３４Ｒ及び左側相関部３４Ｌに入力する。

右側相関部３４Ｒ及び左側相関部３４Ｌは、それぞれ図３について上述したように、符号番号Ｃ１〜Ｃ２４に対応する３１ビットの論理符号配列を有する符号列の識別符号データでなる相互相関基準信号Ｓ１３を内蔵した相互相関信号部３５から、順次当該符号番号Ｃ１〜Ｃ２４に対応する相互相関基準信号Ｓ１３を読み出して、到来した右側識別信号Ｓ１２Ｒ及び左側識別信号Ｓ１２Ｌについて、３１ビットの基準の論理符号配列と順次相互相関演算をすることにより、図４について上述した相互相関値が「１」の符号配列を超音波信号ＳＡ〜ＳＮの符号番号Ｃ１〜Ｃ２４から抽出する。

かくして右側相関部３４Ｒ及び左側相関部３４Ｌにおいて相互相関がとれた（一致がとれた）符号番号Ｃ１〜Ｃ２４の論理符号配列でなる一致検出信号Ｓ１４Ｒ及びＳ１４Ｌが、マイクロコンピュータ構成の情報判別部３６に与えられることにより、当該情報判別部３６が相互相関が取れた符号番号Ｃ１〜Ｃ２４に対応する超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮに含まれるパルス情報に基づいて、測位対象物である魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎごとに、観測船４を基準にした方位、対応する識別番号（ＩＤ）及び当該測位対象物の深度を演算して、表示部３７において表示する。

この実施の形態の場合、表示部３７は、情報判別部３６から得られる判別信号Ｓ１５を表示処理部３７Ａに受けて、方位表示部３７Ｂに観測船４の方位を基準とした測位対象物の方位を図形表示すると共に、識別番号・深度表示部３７Ｃに測位対象物である魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎの識別番号と深度とを数字表示する。

また、右側バンドパスフィルタ３３Ｒの右側識別信号Ｓ１２Ｒ及び左側バンドパスフィルタ３３Ｌの左側識別信号Ｓ１２ＬはＡＤ変換部４１を介して生データ記憶部４２に供給され、これにより受波器３１が受波した生データを一時間連続データとして記憶することにより、複数の魚の生態行動を見落とすことなく検討できるようになされている。

（４）実施の形態の動作及び作用効果
以上の構成において、測位対象物としての２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎの超音波発信装置５は、それぞれ、２０［Ｓ］間隔の所定の周期で図３の符号番号Ｃ１、Ｃ２……Ｃ２４の論理符号配列を含む擬似雑音信号Ｓ３を有する超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮを水中に送波する。

この水中に送波された超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮは観測船４の中央測位装置６の受波器３１において受波され、その右側受波器３１Ｒ及び左側受波器３１Ｌにおいて右側及び左側受波信号Ｓ１１Ｒ及びＳ１１Ｌに変換されて右側バンドパスフィルタ３３Ｒ及び左側バンドパスフィルタ３３Ｌを介して右側相関部３４Ｒ及び左側相関部３４Ｌと、ＡＤ変換部４１とに供給される。

右側相関部３４Ｒ及び左側相関部３４Ｌは、超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮに含まれている符号番号Ｃ１〜Ｃ２４の識別符号データを含む擬似雑音信号Ｓ３（図３）と、相互相関信号部３５において発生される相互相関基準信号Ｓ１３とによって相互相関演算を行なうことにより一致検出信号Ｓ１４Ｒ及びＳ１４Ｌを情報判別部３６に与える。

相互相関信号部３５は、図３について上述した擬似雑音信号Ｓ３の符号番号Ｃ１〜Ｃ２４の論理符号配列と同じ論理符号配列の識別符号データでなる相互相関基準信号Ｓ１３を順次読み出して右側相関部３４Ｒ及び左側相関部３４Ｌに与えることにより、現在受波器３１によって受波している超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮの擬似雑音信号Ｓ３の論理符号配列と一致する相互相関信号Ｓ１３があるか否かを相互相関演算をする。

かくして現在受波している超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮと一致した相互相関基準信号Ｓ１３が得られたとき、当該右側識別信号Ｓ１２Ｒ及び左側識別信号Ｓ１２Ｌを一致検出信号Ｓ１４Ｒ及びＳ１４Ｌとして情報判別部３６に与えることにより、当該受波した超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮがもっている情報が判別される。

ここで右側識別信号Ｓ１２Ｒ及び左側識別信号Ｓ１２Ｌの論理符号配列が相互相関信号Ｓ１３の論理符号配列とが一致したとき、右側相関部３４Ｒ及び左側相関部３４Ｌは図４について上述したように全ビットの一致を表す相互相関値が１になることにより一致検出信号Ｓ１４Ｒ及びＳ１４Ｌを出力する。

これに対して相互相関が取れなかった場合には、格段的に小さい相互相関値の検出信号しか得られないために、右側相関部３４Ｒ及び左側相関部３４Ｌは一致検出信号Ｓ１４Ｒ及びＳ１４Ｌを送出できない。

かくして情報判別部３６は、測位対象物である２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎから送波されて来る超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮのうち、その１つが受波器３１に到達したとき、当該到達した超音波識別情報だけがその論理符号配列に基づいて一致検出信号Ｓ１４Ｒ及びＳ１４Ｌを得られることにより、当該一致検出信号Ｓ１４Ｒ及びＳ１４Ｌに含まれている測位情報を判別することができ、当該判別信号Ｓ１５を表示部３７に与える。

この実施の形態の場合、情報判別部３６は、測位対象物である２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎの超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮのうち、受波器３１において受波した超音波識別情報に基づいて、当該測位対象物の方位、識別番号（ＩＤ）及び深度を求めて判別信号Ｓ１５として出力する。

この実施の形態の場合、受信装置３２は、観測船４の右舷及び左舷に設けられた右側受波器３１Ｒ及び左側受波器３１Ｌ（図７）から得られる右側受波信号Ｓ１１Ｒ及び左側受波信号Ｓ１１Ｌに基づいて次式

によって方位θを得ることができるようになされている。

（１）式において、ｃは送波された超音波の音速、ｄは右側受波器３１Ｒ及び左側受波器３１Ｌ間の間隔、Δｔは図７（Ｂ）に示すように、右側受波器３１Ｒ及び左側受波器３１Ｌにおいて超音波識別情報ＳＡ〜ＳＢが受波された時点間の時間差である。

表示部３７は、表示処理部３７Ａにおいて判別信号Ｓ１５を受けて、方位表示部３６Ｂにおいて当該方位対象物が観測船４の方位に対して右舷又は左舷方向に４５度の範囲にいるか否かの表示を図形表示をする。

また表示部３７は、識別番号（ＩＤ）・深度表示部３７Ｃにおいて、識別番号及びこれに対応する深度を一覧表示する。

この実施の形態の場合、各測位対象物から送波される超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮは、それぞれ割り当てられた符号番号Ｃ１、Ｃ２……Ｃ２４を有する第１及び第２の一対のパルス並びに第３及び第４の一対のパルスを所定の周期（すなわち２０［Ｓ］間隔）で送波することにより、予め割り当てられたＩＤ番号の測位対象物から送波された識別情報であること、並びに当該識別番号の測位対象物から送波された第３及び第４のパルスの時間遅れから深度を判別できるようになされている。

以上の構成によれば、複数の測位対象物である２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎが入り乱れるように自由に遊泳しているとしても、各測位対象物に割り当てられた擬似雑音信号Ｓ３を含む超音波識別情報を送波するようにしたことにより、超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮが擬似雑音信号として拡散されたスペクトラムを有し、これにより当該超音波識別情報が一段と広い水中領域に少ない減衰で送波でき、その結果、複数の測位対象物の追尾観測を高い精度で実現できる。

このような効果を得るにつき、複数の識別符号データとして、符号相互間の相互相関値を所定のしきい値より大きくならないような論理符号配列を選定したことにより、３１ビット程度の少ないビット数の符号列を用いても、複数の識別情報相互間を確実に識別でき、かくして、ビット数が少ない分、簡易な構成の中央測位装置６によって、識別処理時間が一段と短い、水中測位システムを実現できる。

（５）擬似雑音符号の生成
図３について上述した擬似雑音信号Ｓ３の各符号番号Ｃ１〜Ｃ２４の識別符号データは、ビット数としては比較的短い３１ビットでありながら、符号相互間の相互相関値は０．７以下に選定されている。

かくして符号番号Ｃ１〜Ｃ２４の論理符号配列をもつ超音波識別情報ＳＡ〜ＳＮは、確実に、相互に識別することができる。

かかる擬似雑音信号Ｓ３の符号番号Ｃ１〜Ｃ２４の符号別の識別符号データは、図８に示す「擬似雑音系列の生成処理手順」ＲＴ１を、例えばパーソナルコンピュータ構成の演算装置によって演算することにより、求めることができる。

「擬似雑音系列の生成処理手順」ＲＴ１に入ると、演算装置はまずステップＳＰ１において３１ビットの論理符号配列を乱数発生手段によって発生させ、続くステップＳＰ２において発生させた乱数論理符号配列のうち所定の条件設定を満足するものを抽出する。

この処理ステップＳＰ２における抽出条件は、（ａ）論理「１」と「０」の数の差が１つ以内の乱数配列であること、（ｂ）論理「１」又は「０」が６つ以上連続するものを除くこと、である。

かくして演算装置は、続くステップＳＰ３において設定条件を満足する符号列が希望の個数（上述の実施の形態の場合２４個以上の個数）になったか否かを確認し、希望の個数になるまで上述のステップＳＰ１−ＳＰ２−ＳＰ３のループの演算を繰り返す。

やがてステップＳＰ３において希望の個数になったことを確認すると、演算装置は図３について上述した符号Ｃ１〜Ｃ２４の乱数論理符号配列でなるテーブルを作成した後、ステップＳＰ５において当該「擬似雑音系列の生成処理手順」ＲＴ１を終了する。

その後演算装置は、当該符号番号Ｃ１〜Ｃ２４について作成されたテーブルについて、図９に示す「相互相関性のない符号の生成処理手順」ＲＴ２の処理に入り、まずステップＳＰ１１において１番目の符号Ｃ１に対するその他の符号Ｃ２〜Ｃ２４との間の相互相関を求める。

同様にして次のステップＳＰ１２において２番目の符号Ｃ２に対するその他の符号Ｃ１〜Ｃ２４との相互相関を求める。

以下同様にしてステップＳＰ１３においてｉ番目の符号Ｃｉ（i＝３〜２３）に対するその他の符号Ｃ１〜Ｃ２４との相互相関を求めた後、ステップＳＰ１４において２４番目の符号その他の符号Ｃ１〜Ｃ２３との相互相関を求める。

かくして図８の擬似雑音系列の生成処理手順ＲＴ１のテーブルの作成処理手順ＳＰ４において生成されたテーブルに含まれる符号番号Ｃ１〜Ｃ２４の論理符号配列の相互相関についての全ての相関値が得られたことにより、演算装置はステップＳＰ１５において図４に示す相互相関値のテーブルを作成する。

この相互相関値のテーブルについて演算装置は、続くステップＳＰ１６において相互相関値がしきい値となる値、例えば相関値０．７を越す相関値をもつような符号について、当該符号を排除する。

続いて演算装置は、ＳＰ１７において排除した符号の代わりの符号を、ステップＳＰ４において作成したテーブルから取り込んで、再度相互相関を行なってしきい値０．７以下の符号と差替える。

かくして演算装置は、全ての符号について相互相関値が０．７以下になったので、ステップＳＰ１８において当該「相互相関性のない符号列の生成処理手順」ＲＴ２を終了する。

図８及び図９の演算処理によって、相互相関値が０．７以下（図４）の符号番号Ｃ１〜Ｃ２４の論理符号配列を有する識別符号データを含む擬似雑音信号Ｓ３（図３）として用意することができる。

この符号番号Ｃ１〜Ｃ２４の識別符号データは、測位対象物である２４匹の魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎ（図１）のピンガーとなる超音波発信装置５（図２）の識別情報発生部１３を構成する符号データメモリに１つずつ分配され、これにより各超音波発信装置５から送波された超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮとして相互相関のない識別符号データでなる擬似雑音信号Ｓ３を含んだ超音識別情報を送波することができる。

（６）識別情報の衝突について
測位対象物である魚２Ａ、２Ｂ……２Ｎから送波された超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮが中央測位装置６の受波器３１に同時に到達したとき（これを識別情報の衝突と呼ぶ）には、受信装置３２（図６）の右側相関部３４Ｒ及び左側相関部４３Ｌにおいて相互相関処理をなし得ない状態になる。

しかしながらこの実施の形態の場合、図６について上述したように、各超音波識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮに対してそれぞれ割り当てられたパルス間隔を有する第１及び第２の識別番号判別用の一対のパルスと、深度検出用の第３及び第４の一対のパルスそれぞれ個別に送波するようになされているので、衝突する確率を低くすることができると共に、たとえ衝突が生じても、次のパルス波の送波時には衝突が生じないような条件に変わることにより、実用上問題なく各識別情報ＳＡ、ＳＢ……ＳＮを受信装置３２に受信させることができる。

（７）他の実施の形態
（７−１）魚群探知機への適用例
図１０は他の実施の形態を示すもので、図１との対応部分に同一符号を付して示すように、海面２上に浮かんでいる漁船５１上に中央測位装置６が設けられており、水中に存在するトランスポンダ付超音波発信装置５から送波される超音波識別情報ＳＹＡ及びＳＹＢを中央測位装置６によって受波するようになされている。

この実施の形態の場合、漁船５１には２人の釣り人５２Ａ及び５２Ｂが釣り糸５３Ａ及び５３Ｂを水中に垂らした状態にあり、その先端に取り付けられた釣り針５４Ａ及び５４Ｂの近傍に複数のトランスポンダ付超音波発信装置５がそれぞれ取り付けられている。

トランスポンダ付超音波発信装置５は、図５について上述したピンガーの構造に加えて、漁船５１に設置されている魚群探知機５５からの魚探送信信号ＳＸに応答するトランスポンダ５ＡＸ及び５ＢＸが搭載されている。

トランスポンダ５ＡＸ及び５ＢＸは、図１１に示すように、魚群探知機５５から魚探送信信号ＳＸを受けたとき、これに応答して超音波発信装置５を起動することにより、超音波識別情報ＳＹＡ及びＳＹＢをそれぞれ水中に送波する。

この超音波識別情報ＳＹＡ及びＳＹＢは、図１について上述したと同様に、測位対象物としての釣り針５４Ａ及び５４Ｂにそれぞれ割り当てられた特有の符号列（図３、図４）を有し、これにより中央測位装置６は図６について上述したと同様に超音波識別情報ＳＹＡ及びＳＹＢに対して割り当てられた符号列についての相互相関演算をすることにより、トランスポンダ付超音波発信装置５（従って釣り針５４Ａ及び５４Ｂ）の方位、識別番号及び深度を判別するようになされている。

このようにして受信装置３２において判別されたトランスポンダ付超音波発信装置５についての情報は、図１２に示すように、魚群探知機の映像６１上に、これと重ね合わせるように超音波発信装置５の映像５ＡＹ及び５ＢＹとして表示する。

かくして魚群探知機の映像６１上には、魚群探知機が探知した魚群の映像６２Ｘ、６２Ｙ及び６２Ｚに対して、トランスポンダ付超音波発信装置５の映像５ＡＹ及び５ＢＹの位置関係が明確に表示されることにより、釣り人５２Ａ及び５２Ｂが自分の釣り針５４Ａ及び５４Ｂが魚群に対してどのような位置関係にあるのかを知ることができ、これにより釣り作業を一段と効率化することができる。

（７−２）巻き網への適用例
図１３はさらに他の実施の形態を示すもので、図１との対応部分に同一符号を付して示すように、海面７２に浮かぶ漁船７２によって海に広げられた巻き網７３の状態を漁船７２に設置されたソナー７４によって図１４に示すようなソナーの映像７５を得るソナーシステムについて、水中測位システム１を適用する。

この場合の水中測位システム１は、巻き網７３のほぼ全体に分散する複数の網部分７６Ａ、７６Ｂ……７６Ｆを測位対象物として、当該測位対象物にピンガーを構成する複数の超音波発信装置５を取り付ける。

測位対象物である網部分７６Ａ、７６Ｂ……７６Ｆの超音波発信装置５から水中に送波された超音波識別情報ＳＡＸ、ＳＢＸ……ＳＦＸは漁船７２に設置された中央測位装置６において受波されて、各超音波発信装置５の方位、識別番号及び深度が判別される。

かくして測位対象物である巻き網７３の網部分７６Ａ、７６Ｂ……７６Ｆの方位及び深度は、図１４に示すように、ソナーの映像７５上に表示され、これによりソナーの映像７５として得られた巻き網７３の海中における平面的な広がり方や、深度方向の立体的な広がり方をソナーの映像７５上に鮮明に表示することができる。

図１３及び図１４の構成によれば、ソナー７４によってソナーの映像７５として得られた巻き網７３の映像上に、巻き網７３の複数の網部分７６Ａ、７６Ｂ……７６Ｆの位置を表す映像を重ねて表示することにより、巻き網７３の形状の詳細をソナーの映像７５として表示することができることにより、潮の流れや障害物による網の絡まりや、形状の変化をはっきりと表示することが出できる。

従って、漁船７２による漁獲作業を一段と巻き網７３の変化に対応するものとして知ることができる。

因みに従来のソナー７４のみによる場合、超音波受信装置の方位誤差が大きいために、実質上水中深度しか知ることができなかった問題を、水中測位システムを適用することにより解決することができる。

（７−３）上述の実施の形態においては、超音波発信装置５から超音波識別情報のパルスを２０[Ｓ]間隔で送波するようにしたが、送波間隔はこれに限らず、１[Ｓ]、５[Ｓ]、１０[Ｓ]など種々の時間に選定できる。

（７−４）上述の実施の形態においては、超音波識別情報の論理符号配列として、３１ビットのビット長によって２４種の符号番号Ｃ１〜Ｃ２の符号列を選定するようにしたが、ビット長及び符号番号の種類はこれに限らず、必要に応じて変更しても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。

本発明は水中に存在する複数の測位対象物の位置を測位する場合に利用できる。

１……水中測位システム、２Ａ〜２Ｎ……２４匹の魚、３……海面、４……観測船、５……超音波発信装置、６……中央測位装置、１１……送波信号発振部、１２……擬似雑音信号発生部、１３……識別情報発生部、１４……結合部、１５……超音波発生部、２１……筐体、２２……積層電歪素子、２３Ａ、２３Ｂ……共振棒材、２４……境界板、２５……油材、２６……電気信号処理部、２７……バッテリ、２８……封止材、３１……受波器、３１Ｒ、３１Ｌ……右側、左側受波器、３３Ｒ、３３Ｌ……右側、左側バンドパスフィルタ、３４Ｒ、３４Ｌ……右側、左側相関部、３５……相互相関信号部、３６……情報判別部、３７……表示部、３７Ａ……表示処理部、３７Ｂ……方位表示部、３７Ｃ……識別番号・深度表示部、３２……受信装置、４１……ＡＤ変換部、４２……生データ記憶部、５１……漁船、５２Ａ、５２Ｂ……釣り人、５３Ａ、５３Ｂ……釣り糸、５４Ａ、５４Ｂ……釣り針、５５……魚群探知機、６１……魚群探知機の映像、６２Ｘ、６２Ｙ、６２Ｚ……魚群の映像、７２……漁船、７３……巻き網、７４……ソナー、７６Ａ〜７６Ｆ……網部分、７５……ソナーの映像。

Claims (5)

1. 水中に存在する複数の測位対象物にそれぞれ設けられた複数の超音波発信装置と、
   上記複数の超音波発信装置から水中にそれぞれ送波された超音波識別情報を受波して上記測測位対象物の位置を測定する中央測定装置と
   を具備し、
   上記複数の超音波発信装置は、それぞれ、
   所定ビット数の互いに異なる論理符号配列を有する符号別の識別符号データを記憶する識別情報発生部と、
   上記識別情報発生部から読み出した上記識別符号データによって送信信号発信部から発生される基準信号を位相変調することにより識別情報を含む疑似雑音信号を送出する疑似雑音信号発生部と、
   上記疑似雑音信号によって超音波識別情報を発生して水中に送波する超音波発生部と
   を具え、上記中央測位装置は、
   水中から上記送波された超音波識別情報を受波して受波信号を得る受波器と、
   上記複数の超音波発信装置の上記識別情報発生部にそれぞれ記憶されている複数の上記識別符号データと同じ符号列を有する相互相関基準信号を記憶する相互相関信号部と、
   上記相互相関信号部から読み出した上記相互相関基準信号と、上記受波器から得られる上記受波信号とを相互相関演算することによって一致検出信号を得る相関部と、
   上記一致検出信号から上記複数の超音波発信装置から送波された上記識別情報をそれぞれ得る情報判別部と
   を具える
   水中測位システム。
2. 上記複数の超音波発信装置の識別符号データは、それぞれ、互いに所定のしきい値以下の相互相関値をもつ論理符号配列に選定されている
   請求項１に記載の水中測位システム。
3. 上記しきい値は、相互相関値が０．７である
   請求項２に記載の水中測位システム。
4. 上記複数の超音波発信装置の識別符号データは、上記所定のビット数の乱数発生処理により多数の論理符号配列を発生させると共に、
   （ａ）論理「１」ビットと論理「０」ビットの数の差が１つ以内で、
   （ｂ）論理「１」ビット又は論理「０」ビットが６つ以上連続するものを除く
   ことにより選定されたものである
   請求項１に記載の水中測位システム。
5. 水中に存在する複数の測位対象物にそれぞれ設けられた複数の超音波発信装置から水中にそれぞれ送波された超音波識別情報を中央測定装置によって受波して上記測測位対象物の位置を測定する水中測位方法であって、
   上記複数の超音波発信装置は、それぞれ、
   所定ビット数の互いに異なる論理符号配列を有する符号別の識別符号データを記憶する識別情報発生部から読み出した上記識別符号データによって送信信号発信部から発生される基準信号を位相変調することにより識別情報を含む疑似雑音信号を疑似雑音信号発生部から送出し、
   超音波発生部において上記疑似雑音信号によって超音波識別情報を発生して水中に送波し、
   受波器において水中から上記送波された超音波識別情報を受波して受波信号を得、
   相関部において、上記複数の超音波発信装置の上記識別情報発生部にそれぞれ記憶されている複数の上記識別符号データと同じ符号列を有する相互相関基準信号を相互相関信号部から読み出して上記受波器から得られる上記受波信号とを相互相関演算することによって一致検出信号を得、
   情報判別部において、上記一致検出信号から上記複数の超音波発信装置から送波された上記識別情報をそれぞれ得る
   水中測位方法。