JP2014222200A - 水中音響測位システム - Google Patents
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Abstract
Description
第1発明の水中音響測位システムは、陸上におけるGPS観測データを基準としたGPSを備えている船上局から一斉に送信した音響信号を海底に設置された複数の海底局でそれぞれ受信し、それぞれの海底局から前記音響信号を一斉に前記船上局へ送信することによって、前記海底局の位置データを収集することができるものであり、前記船上局からIDコード(S0、たとえば、 256bit からなるB系列コード)および測距信号(M、たとえば、512bitからなるM系列コード)からなる音響信号を前記海底局のそれぞれに一斉に送信する船上局送信部と、前記船上局送信部からの音響信号をそれぞれ受信するとともに、前記それぞれの海底局から返信信号(前記IDコードS1、S2、S3、S4、・・・および測距信号M)を送信する海底局送受信部と、前記それぞれの海底局からの前記返信信号(前記IDコードS1、S2、S3、S4、・・・および測距信号M)を受信する船上局受信部と、前記返信信号(前記IDコードS1、S2、S3、S4、・・・および測距信号M)およびGPSからの位置信号を基にして、前記海底局の位置を決める演算を行うデータ処理装置と、から少なくとも構成されていることを特徴とする。
第2発明の水中音響測位システムは、陸上におけるGPS観測データを基準としたGPSを備えている船上局から一斉に送信した音響信号を海底に設置された複数の海底局でそれぞれ受信し、それぞれの海底局から前記音響信号を前記船上局へ送信することによって、前記海底局の位置データを収集することができるものであり、前記船上局からIDコード(S0)および測距信号(M)からなる音響信号を前記海底局のそれぞれに一斉に送信する船上局送信部と、前記船上局送信部からの音響信号をそれぞれ受信するとともに、それぞれの海底局によって異なるIDコード(S1、S2、S3、S4、・・・)を付けた前記測距信号(M)をそれぞれの海底局から時間差を持て第1回目の送信を行うとともに、前記IDコード(S4、S3、S2、S1、・・・)および測距信号(M)のそれぞれを海底局から時間差を持て第2回目の送信を行う海底局送受信部と、前記それぞれの海底局からの第1回目および第2回目の送信信号をそれぞれの時間差を持って受信する船上局受信部と、前記受信した第1回目および第2回目の受信信号と、GPSからの位置信号を基にして、前記海底局の位置を決める演算を行うデータ処理装置と、から少なくとも構成されていることを特徴とする。
第3発明の水中音響測位システムは、前記IDコード(B系列コード)および測距信号(M系列コード)において、ビットが「0」から「1」、あるいは「1」から「0」に変わる場合、および同じビットが「0」、「0」、「0」・・・、および「1」、「1」、「1」、・・・、と連続する場合、各ビットの間で出力が停止する時間を設けていることを特徴とする。
第4発明の水中音響測位方法は、陸上におけるGPS観測データを基準としたGPSを備えている船上局から一斉に送信した音響信号を海底に設置された複数の海底局でそれぞれ受信し、それぞれの海底局から前記音響信号を一斉に前記船上局へ送信することによって、前記海底局の位置データを収集することができるものであり、前記船上局からIDコード(S0)および測距信号(M)からなる音響信号を前記海底局のそれぞれに一斉に送信し、前記海底局において、前記音響信号をそれぞれ受信するとともに、それぞれの海底局によって異なるIDコードおよび測距信号(S1、M)、(S2、M)、(S3、M)、(S4、M)、・・・を付け、それぞれに対して所定の時間差を持て第1回目の送信を行うとともに、前記IDコードおよび測距信号(S4、M)、(S3、M)、(S2、M)、(S1、M)、・・・のそれぞれを海底局から時間差を持て第2回目の送信を行い、前記第1回目および第2回目の送信信号のトータル時間がほぼ同じになるようにして、それぞれの海底局から送信し、データ処理装置により、前記受信した第1回目および第2回目の受信信号と、GPSからの位置信号を基にして、前記海底局の位置を決める演算を行うことを特徴とする。
本発明の水中音響測位システムは、船上局の音響トランスデューサから発振された音響信号を海底局で受信した後、前記音響信号を前記海底局から前記船上局にほぼ一斉に返信する。前記返信された音響信号は、たとえば、前記船上局に設けられているGPSによって、前記海底局の正しい位置を算出する。なお、前記GPSは、陸上におけるGPS観測データを基準としている。前記算出された結果は、前記海底局の位置がどの様に変化したかを地上で判断することができるものである。
第1発明の水中音響測位システムは、複数の海底局の中心上に船上局が存在する場合、データが輻輳して収集される場合があるため、FFT(高速フーリエ変換)を使用した複雑で特殊な処理が必要になるだけでなく、データ処理装置における処理結果にも多少問題が出る場合があった。第2発明の水中音響測位システムは、GPSを備えている船上局と、海底に設置された複数の海底局との間で行う際の送受信を2回に分けるとともに、それぞれに時間差を持たせて複数の海上局から船上局に送信している点で、第1発明と異なっている。第2発明における第1回目のデータと第2回目のデータは、船上局から送信されるデータの遅延時間がトータルで同じ時間になるようにしているため、それぞれのデータの誤差を少なくすることができる。また、第2発明は、データに誤差が少ないため、データ解析において、たとえ、複数の海底局の中心上に船上局が存在していたとしても、より正確なデータを得ることができる。
第3発明の水中音響測位システムは、第1発明および第2発明において、優れたデータを得るためのものである。音響信号は、機械的振動であるため、振動が0になるまでに時間がかかる。前記機械的振動は、連続した振動と振動の間、および位相の異なる振動に変わるる時期を検出することが困難な場合がある。そこで、第3発明は、ビットが「0」から「1」、あるいは「1」から「0」に変わる場合、および同じビットが「0」、「0」、「0」・・・、「1」、「1」、「1」、・・・、と連続する場合において、各ビットの間で出力が停止する時間を設けている。前記各ビットの停止時間は、ビットとビットの境が明りょうに識別できるため、正確なデータとすることができる。なお、前記ビットを形成する波の数は、2波から4波、あるいはそれ以上とすることも可能である。
第4発明の水中音響測位方法は、海底局で受信した音響信号を2回に分けて送信している。第1回目の送信信号は、m1からm4の海底局に予め決められた時間差を持たせている。次ぎに、第2回目の送信信号は、m4からm1の海底局に所定の時間差をもたせて逆に返信される。第1回目と第2回目の送信信号は、それぞれの海底局からの船上局への遅延時間が平均化されているため、全体の誤差を少なくすることができる。
111・・・トランスジューサ
12・・・海上局
Claims (4)
- 陸上におけるGPS観測データを基準としたGPSを備えている船上局から一斉に送信した音響信号を海底に設置された複数の海底局でそれぞれ受信し、それぞれの海底局から前記音響信号を一斉に前記船上局へ送信することによって、前記海底局の位置データを収集することができる水中音響測位システムにおいて、
前記船上局からIDコード(S0、たとえば、 256bit からなるB系列コード)および測距信号(M、たとえば、512bitからなるM系列コード)からなる音響信号を前記海底局のそれぞれに一斉に送信する船上局送信部と、
前記船上局送信部からの音響信号をそれぞれ受信するとともに、前記それぞれの海底局から返信信号(前記IDコードS1、S2、S3、S4、・・・および測距信号M)を送信する海底局送受信部と、
前記それぞれの海底局からの前記返信信号(前記IDコードS1、S2、S3、S4、・・・および測距信号M)を受信する船上局受信部と、
前記返信信号(前記IDコードS1、S2、S3、S4、・・・および測距信号M)およびGPSからの位置信号を基にして、前記海底局の位置を決める演算を行うデータ処理装置と、
から少なくとも構成されていることを特徴とする水中音響測位システム。 - 陸上におけるGPS観測データを基準としたGPSを備えている船上局から一斉に送信した音響信号を海底に設置された複数の海底局でそれぞれ受信し、それぞれの海底局から前記音響信号を前記船上局へ送信することによって、前記海底局の位置データを収集することができる水中音響測位システムにおいて、
前記船上局からIDコード(S0)および測距信号(M)からなる音響信号を前記海底局のそれぞれに一斉に送信する船上局送信部と、
前記船上局送信部からの音響信号をそれぞれ受信するとともに、それぞれの海底局によって異なるIDコード(S1、S2、S3、S4、・・・)を付けた前記測距信号(M)をそれぞれの海底局から時間差を持て第1回目の送信を行うとともに、前記IDコード(S4、S3、S2、S1、・・・)および測距信号(M)のそれぞれを海底局から時間差を持て第2回目の送信を行う海底局送受信部と、
前記それぞれの海底局からの第1回目および第2回目の送信信号をそれぞれの時間差を持って受信する船上局受信部と、
前記受信した第1回目および第2回目の受信信号と、GPSからの位置信号を基にして、前記海底局の位置を決める演算を行うデータ処理装置と、
から少なくとも構成されていることを特徴とする水中音響測位システム。 - 前記IDコード(B系列コード)および測距信号(M系列コード)は、ビットが「0」から「1」、あるいは「1」から「0」に変わる場合、および同じビットが「0」、「0」、「0」・・・、および「1」、「1」、「1」、・・・、と連続する場合において、各ビットの間で出力が停止する時間を設けていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された水中音響測位システム。
- 陸上におけるGPS観測データを基準としたGPSを備えている船上局から一斉に送信した音響信号を海底に設置された複数の海底局でそれぞれ受信し、それぞれの海底局から前記音響信号を一斉に前記船上局へ送信することによって、前記海底局の位置データを収集することができる水中音響測位方法において、
前記船上局からIDコード(S0)および測距信号(M)からなる音響信号を前記海底局のそれぞれに一斉に送信し、
前記海底局において、前記音響信号をそれぞれ受信するとともに、それぞれの海底局によって異なるIDコードおよび測距信号(S1、M)、(S2、M)、(S3、M)、(S4、M)、・・・を付け、それぞれに対して所定の時間差を持て第1回目の送信を行うとともに、前記IDコードおよび測距信号(S4、M)、(S3、M)、(S2、M)、(S1、M)、・・・のそれぞれを海底局から時間差を持て第2回目の送信を行い、前記第1回目および第2回目の送信信号のトータル時間がほぼ同じになるようにして、それぞれの海底局から送信し、
データ処理装置により、前記受信した第1回目および第2回目の受信信号と、GPSからの位置信号を基にして、前記海底局の位置を決める演算を行うことを特徴とする水中音響測位方法。
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