JP2019135472A - Velocity measurement system and velocity measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水中移動体の対地速度の計測に用いる速度計測システムおよび速度計測方法に関するものである。 The present invention relates to a speed measurement system and a speed measurement method used for measuring a ground speed of an underwater moving body.
水中を移動する水中移動体の位置を検出することは、水中移動体を計画された経路に沿い移動させるために重要である。 Detecting the position of an underwater vehicle that moves in the water is important for moving the underwater vehicle along a planned path.
また、たとえば、水中移動体に搭載された探査装置により海底の探査を行う場合、探査装置で検出される物体や海底の構造などの被検出物の直接的な位置の情報は、通常、水中移動体に固定された座標空間における位置情報である。そのため、前記被検出物について、緯度や経度のような地球に固定された座標空間での位置を特定するためには、探査を行ったときの水中移動体の位置を検出して、その水中移動体の位置情報を基に、座標変換の処理を行う必要がある。したがって、海底の探査による被検出物の位置を求めるためには、水中移動体の位置の検出が必要とされる。 In addition, for example, when the seafloor is explored by an exploration device mounted on an underwater mobile body, information on the direct position of an object to be detected such as an object detected by the exploration device or the structure of the seabed is usually moved underwater. This is position information in a coordinate space fixed to the body. Therefore, in order to specify the position of the detected object in the coordinate space fixed to the earth such as latitude and longitude, the position of the underwater moving body when the exploration is performed is detected and the underwater movement is detected. It is necessary to perform coordinate conversion processing based on body position information. Therefore, in order to obtain the position of the object to be detected by exploring the seabed, it is necessary to detect the position of the underwater moving body.
水中を移動する水中移動体の位置を検出する手法の一つとしては、慣性航法装置を、対地速度計と共に用いる手法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 As one of methods for detecting the position of an underwater moving body that moves underwater, a method using an inertial navigation device together with a ground speed meter is known (for example, see Patent Document 1).
水中移動体に搭載される対地速度計としては、ドップラーログ(DVL:Doppler Velocity Logともいう)が広く用いられている。 As a ground speed meter mounted on an underwater moving body, a Doppler log (also referred to as DVL: Doppler Velocity Log) is widely used.
慣性航法装置では、水中移動体を移動させるときに、水中移動体の移動方向に関する情報を、設定された時間間隔で継続して取得することができる。 In the inertial navigation apparatus, when the underwater moving body is moved, information on the moving direction of the underwater moving body can be continuously acquired at set time intervals.
また、ドップラーログでは、水中を移動する水中移動体について、水中移動体の対地速度に関する情報を、設定された時間間隔で継続して取得することができる。 In addition, in the Doppler log, information on the ground speed of the underwater moving body can be continuously acquired for the underwater moving body moving in the water at set time intervals.
更に、水中移動体については、たとえば、水中移動体が水面に浮いている状態のときに、GPSのような全地球航法衛星システム(GNSS)を用いて、地球に固定された座標空間で位置が特定された個所を、予め、移動開始点として設定する。 Furthermore, for an underwater vehicle, for example, when the underwater vehicle is floating on the surface of the water, the position of the underwater vehicle using a global navigation satellite system (GNSS) such as GPS is fixed in a coordinate space fixed to the earth. The identified part is set in advance as a movement start point.
その後、移動開始点からの移動を開始した水中移動体については、慣性航法装置で得られる移動方向の情報と、ドップラーログで得られるその移動方向への対地速度の情報とを、時間の経過に従い順次積算して、移動開始点からの移動量を算出することで、水中移動体の位置を検出することができる。 After that, for the underwater vehicle that has started moving from the movement start point, the information on the moving direction obtained by the inertial navigation device and the information on the ground speed in the moving direction obtained by the Doppler log are obtained over time. The position of the underwater moving body can be detected by sequentially integrating and calculating the amount of movement from the movement start point.
ところが、ドップラーログによる水中移動体の対地速度の計測では、水中移動体に備えたドップラーログの送波器から海底に向けて送信する音波(超音波)の信号が、海底で反射し、その信号の反射波がドップラーログの受波器で受信される必要がある。 However, in the measurement of the ground speed of an underwater vehicle using a Doppler log, the sound wave (ultrasonic wave) signal transmitted from the transmitter of the Doppler log installed in the underwater vehicle to the seabed is reflected on the seabed, and the signal Must be received by a Doppler log receiver.
したがって、ドップラーログでは、送波器から送信された音波の信号の有するエネルギーは、水中移動体と海底との間を往復する距離に応じて減衰する。 Therefore, in the Doppler log, the energy of the sound wave signal transmitted from the transmitter is attenuated according to the distance reciprocating between the underwater moving body and the seabed.
更に、前記音波の信号が海底で反射した反射波のうち、ドップラーログで利用できるのは、水中移動体の方向に向かう反射波のみである。したがって、水中移動体の方向以外の方向に向けて反射した反射波のエネルギーは、散逸してしまう。また、海底が、砂泥状などの音波の反射が弱い底質の場合は、水中移動体に向かう反射波のエネルギーはより弱くなってしまう。 Further, among the reflected waves reflected from the seabed by the sound wave signal, only the reflected waves directed toward the underwater moving body can be used by the Doppler log. Therefore, the energy of the reflected wave reflected toward the direction other than the direction of the underwater moving body is dissipated. In addition, when the sea bottom is a bottom sediment that is weak in the reflection of sound waves such as sand and mud, the energy of the reflected wave toward the underwater moving body becomes weaker.
そのため、ドップラーログは、機種により異なるが、最大計測レンジは100mから300m程度に設定されている。 Therefore, although the Doppler log varies depending on the model, the maximum measurement range is set to about 100 m to 300 m.
したがって、水中移動体が、海底との間の距離(海底からの高度)がドップラーログの最大計測レンジを超える位置にいる場合は、ドップラーログによる対地速度の計測を行うことができない、というのが実情である。 Therefore, when the underwater vehicle is at a position where the distance to the seabed (altitude from the seabed) exceeds the maximum measurement range of the Doppler log, the ground speed cannot be measured using the Doppler log. It is a fact.
そのため、従来は、ドップラーログの最大計測レンジを超える水深の領域で水中移動体を使用する場合、たとえば、海底の探査を行う場合は、水中移動体が、海面から、海底からの距離(高度)がドップラーログの最大計測レンジ以内となる深度まで潜航する間については、ドップラーログから対地速度の計測結果を得ることができず、よって、この間に位置誤差が蓄積してしまう。 Therefore, in the past, when using a submerged mobile unit in an area where the water depth exceeds the maximum measurement range of the Doppler log, for example, when exploring the seabed, the submerged mobile unit is at a distance (altitude) from the sea surface to the seabed. During a dive to a depth that is within the maximum measurement range of the Doppler log, the ground speed measurement result cannot be obtained from the Doppler log, and therefore a position error accumulates during this time.
そこで、本発明は、水中移動体の対地速度を計測することができ、且つ対地速度の計測が可能となる水中移動体の水底からの距離の範囲を、ドップラーログに比して拡大することができる速度計測システム、および、速度計測方法を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention can measure the ground speed of the underwater moving body and can expand the range of the distance from the bottom of the underwater moving body that can measure the ground speed compared to the Doppler log. It is an object of the present invention to provide a speed measurement system and a speed measurement method that can be performed.
本発明は、前記課題を解決するために、水底に設置された音源装置と、水中移動体に設けられた受波アレイと、前記受波アレイから受け取る情報を基に、前記水中移動体の対地速度を求める演算装置と、を備え、前記音源装置は、自己相関に1つのみピークが存在する波形を、設定された時間間隔で複数回連ねた音響信号を送信する機能を備え、前記演算装置は、前記受波アレイで受信された前記音響信号の情報を基に、前記音響信号が到来する信号到来方向を求める第1の検出部と、前記受波アレイで受信された前記音響信号の情報を基に、前記水中移動体の前記信号到来方向に関する速度を求める第2の検出部と、前記第1の検出部から受け取る情報と、前記第2の検出部から受け取る情報とを基に、前記水中移動体の対地速度を求める速度計測部とを備えた構成を有する速度計測システムとする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a sound source device installed on the bottom of the water, a receiving array provided on the underwater moving body, and the ground of the underwater moving body based on information received from the receiving array. A calculation device for obtaining a speed, wherein the sound source device has a function of transmitting an acoustic signal obtained by connecting a waveform having only one peak in autocorrelation at a set time interval a plurality of times. Is based on information of the acoustic signal received by the receiving array, a first detector for obtaining a signal arrival direction from which the acoustic signal arrives, and information of the acoustic signal received by the receiving array Based on the second detection unit for determining the speed of the underwater moving body related to the signal arrival direction, information received from the first detection unit, and information received from the second detection unit, Find the ground speed of an underwater vehicle And speed measuring system having a configuration in which a degree measurement unit.
前記音源装置が、複数とされ、前記複数の各音源装置は、互いに識別可能な前記音響信号を送信する機能を備えた構成としてある。 A plurality of the sound source devices are provided, and each of the plurality of sound source devices has a function of transmitting the acoustic signals that can be distinguished from each other.
前記演算装置は、前記受波アレイで受信された前記各音源装置からの前記各音響信号の情報を基に、前記各音響信号が到来する信号到来方向をそれぞれ求める第1の検出部と、前記受波アレイで受信された前記各音源装置からの前記各音響信号の情報を基に、前記水中移動体の前記各信号到来方向に関する速度をそれぞれ求める第2の検出部と、を備える構成としてある。 The computing device includes a first detection unit that determines a signal arrival direction in which each acoustic signal arrives based on information of each acoustic signal from each sound source device received by the receiving array; A second detection unit that obtains the velocity of each signal arrival direction of the underwater moving body based on the information of each acoustic signal from each sound source device received by the receiving array. .
また、水底に設置された音源装置から、自己相関に1つのみピークが存在する波形を、設定された時間間隔で複数回連ねた音響信号を送信するステップと、水中移動体に設けられた受波アレイで前記音響信号を受信するステップと、前記受波アレイで受信された前記音響信号の情報を基に、前記音響信号が到来する信号到来方向を求めるステップと、前記受波アレイで受信された前記音響信号の情報を基に、前記水中移動体の前記信号到来方向に関する速度を求めるステップと、前記音響信号が到来する信号到来方向の情報と、前記水中移動体の前記信号到来方向に関する速度の情報とを基に、前記水中移動体の対地速度を求めるステップと、を行う速度計測方法とする。 In addition, a step of transmitting an acoustic signal obtained by connecting a waveform having only one peak in autocorrelation at a set time interval from a sound source device installed at the bottom of the water at a set time interval; Receiving the acoustic signal with a wave array, obtaining a signal arrival direction of the acoustic signal based on information of the acoustic signal received with the receiving array, and receiving the acoustic signal with the receiving array. The step of obtaining the speed of the underwater mobile body in relation to the signal arrival direction based on the information of the acoustic signal, the information of the signal arrival direction of the acoustic signal, and the speed of the underwater mobile body in relation to the signal arrival direction. And a step of obtaining the ground speed of the underwater moving body based on the above information.
本発明の速度計測システム、および、速度計測方法によれば、水中移動体の対地速度を計測することができ、且つ対地速度の計測が可能となる水中移動体の水底からの距離の範囲の拡大化を図ることができる。 According to the speed measurement system and the speed measurement method of the present invention, it is possible to measure the ground speed of the underwater mobile body, and to increase the range of the distance from the bottom of the underwater mobile body that enables measurement of the ground speed. Can be achieved.
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、速度計測システムの第1実施形態を示すもので、図1(a)は全体構成を示す概略側面図、図1(b)は、水中移動体に備えた演算装置の詳細を示す図である。図2は、速度計測システムにより、水中移動体の信号到来方向に関する速度を検出する原理を説明するための図で、図2(a)は、音源装置が送信する信号を示す図、図2(b)(c)(d)は、水中移動体と音源装置との距離の変化の状況に応じて水中移動体の受波アレイが受信する信号を示す図である。図3は、速度計測システムにより、信号到来方向の速度の情報から、水中移動体の速度を求める原理を説明するための図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a first embodiment of a speed measurement system, FIG. 1 (a) is a schematic side view showing an overall configuration, and FIG. 1 (b) shows details of an arithmetic device provided in an underwater moving body. FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of detecting the speed related to the signal arrival direction of the underwater moving body by the speed measurement system. FIG. 2 (a) is a diagram illustrating a signal transmitted by the sound source device. (b), (c), and (d) are diagrams showing signals received by the receiving array of the underwater vehicle according to the change in the distance between the underwater vehicle and the sound source device. FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of obtaining the speed of the underwater moving body from the speed information in the signal arrival direction by the speed measurement system.
本実施形態の速度計測システムは、図1(a)に符号1で示すもので、海底2に設置される音源装置3と、水中移動体4に設けられた受波アレイ5と、受波アレイ5から受け取る情報を基に、水中移動体4の対地速度Vを求める演算装置6と、を備えた構成とされている。
The speed measurement system of the present embodiment is indicated by
音源装置3は、音響信号7を外部に向けて送信する送波部8を備えている。
The
音源装置3が送波部8から送信する音響信号7は、図2(a)に相関処理後の波形を示すように、自己相関に1つのみピークが存在する波形を、設定された時間間隔T0で、たとえば、2回連ねた信号である。なお、図2(a)では、音響信号7は、自己相関に1つのみピークが存在する波形を、設定された時間間隔T0で2回連ねた信号とした例を示したが、音響信号7は、自己相関に1つのみピークが存在する波形を、3回以上の複数回連ねた信号としてもよいことは勿論である。この種の自己相関に1つのみピークが存在する波形としては、たとえば、M系列信号、TSP信号、Gold系列信号の波形を用いることが好適であるが、これらに限定されるものではない。
As shown in FIG. 2A, the
音源装置3は、送波部8から、音響信号7を、設定された送信間隔で順次繰り返して送信する機能を備えている。
The
なお、本実施形態では、後述するように、水中移動体4の対地速度を計測する際に、海底2に設置された音源装置3の位置の情報は特に必要としない。
In the present embodiment, as will be described later, when measuring the ground speed of the underwater
そのため、音源装置3は、水中移動体4の運用を行う海域にて、水中移動体4の運用を開始する以前に、水中移動体4の母船などの図示しない船舶から海中へ投入して、音源装置3に備えたバラスト部9の重さで海底2まで沈降させることで、海底2への設置を行うようにすればよい。
Therefore, the
また、音源装置3は、水中移動体4の運用を行う時点で、送波部8から音響信号7の繰り返し送信を実行していれば、音響信号7の繰り返し送信を開始する時期やきっかけは、自在に設定してよい。
In addition, when the
たとえば、音源装置3は、船舶から海中へ投入される時点で、送波部8からの音響信号7の繰り返し送信を開始するようにしてよい。あるいは、音源装置3は、船舶から海中に投入された後、音源装置3に備えた図示しない水深計で設定された水深に達したことが検出されると、送波部8からの音響信号7の繰り返し送信を開始するようにしてもよい。また、音源装置3は、海底に設置された後、音響通信によって船舶や水中移動体4から運転開始指令を受け取ると、送波部8からの音響信号7の繰り返し送信を開始するようにしてもよい。
For example, the
更に、音源装置3は、回収して再利用を図るという観点から考えると、音響通信によって船舶や水中移動体4から離脱指令を受け取ると、バラスト部9を切り離す図示しない音響切り離し装置(リリーサ)を備える構成とすることが好ましい。なお、この音響切り離し装置は、海底に設置された観測機器やトランスポンダの回収に用いられる既存の音響切り離し装置と同様の構成および機能を備えるようにすればよい。
Furthermore, from the viewpoint of collecting and reusing the
なお、図1に示した音源装置3は、送波部8とバラスト部9の配置、形状、サイズ、および、装置全体の形状などは、図示するための便宜上のものであり、実際の音源装置3では、それぞれ自在に変更してよいことは勿論である。また、音源装置3の水中移動体4に対するサイズの比も、図示するための便宜上のものであって、実際のサイズの比を反映したものではない。
In the
受波アレイ5は、水中移動体4の下面側に設置されていることが好ましい。これは、海底2から高度を取って移動する水中移動体4に対しては、海底2に設置された音源装置3から送信される音響信号7は、真下や斜め下方から到来するので、この音響信号7を受波アレイ5で受信しやすくするためである。
The receiving
受波アレイ5は、図示しない複数のハイドロフォンを、水中移動体4の前後方向と左右方向に設定された間隔と配列で備えた構成とされている。これにより、受波アレイ5は、個々のハイドロフォンで受信する音響信号7の位相に、音響信号7が到来する方向に応じたずれが生じるようにしてある。受波アレイ5は、各ハイドロフォンで受信した音響信号7の情報を、そのまま演算装置6に送るようにしてある。
The
演算装置6は、図1(b)に示すように、受波アレイ5より受け取る音響信号7の情報を基に、音響信号7が到来する方向を信号到来方向Dとして検出する第1の検出部10と、水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度vを検出する第2の検出部11と、を備えた構成とされている。
As shown in FIG. 1B, the
本実施形態では、演算装置6は、水中移動体4の移動方向Dvを検出する検出装置13から、水中移動体4の移動方向Dvに関する情報を受け取る機能を備えている。なお、この水中移動体4の移動方向Dvを検出する検出装置13としては、水中移動体4に広く備えられている慣性航法装置を利用することが好適であるが、慣性航法装置とは別に検出装置13を備える構成としてもよい。
In the present embodiment, the
更に、本実施形態では、演算装置6は、第1の検出部10から受け取る信号到来方向Dの情報と、第2の検出部11から受け取る水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度vの情報と、検出装置13から受け取る水中移動体4の移動方向Dvの情報とを基に、水中移動体4の対地速度Vを求める速度計測部12を備えている。
Furthermore, in this embodiment, the
第1の検出部10は、受波アレイ5より、受信した音響信号7の情報を受け取ると、受波アレイ5の各ハイドロフォンで受信された音響信号7の位相のずれを基に、受波アレイ5に対して音響信号7が到来した方向を、信号到来方向Dとして検出する機能を備えている。
When the
なお、複数のハイドロフォンのアレイを用いて音源の方向を検出する技術は、音響測位の技術分野などで広く用いられている技術であるため、検出原理の詳細な説明は省略する。 In addition, since the technique which detects the direction of a sound source using the array of a some hydrophone is a technique widely used in the technical field of acoustic positioning etc., detailed description of a detection principle is abbreviate | omitted.
第2の検出部11は、受波アレイ5より、受信した音響信号7の情報を受け取ると、以下の処理により、水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度vを求める機能を備えている。
When the
すなわち、第2の検出部11は、受波アレイ5より、受信した音響信号7の情報を受け取ると、音響信号7についての相関処理を行って、図2(b)(c)(d)に示すように、時間軸に沿い2つのピークが存在する波形を求める。更に、第2の検出部11は、求めた波形について、時間軸に沿い隣接するピーク間の時間間隔T1を求める。
That is, when the
なお、音源装置3が送信する音響信号7として、自己相関に1つのみピークが存在する波形を、設定された時間間隔T0で3回以上の複数回連ねた形式の音響信号7を用いる場合は、第2の検出部11では、次の処理を行うようにすればよい。すなわち、この場合は、第2の検出部11は、先ず、受波アレイ5で受信した音響信号7の相関処理を行い、時間軸に沿い3つ以上の複数のピークが存在する波形を求める。次に、第2の検出部11は、求めた波形について、時間軸に沿い隣接するピーク同士の時間間隔を個別に求める。次いで、第2の検出部11は、求めた各時間間隔を基に平均処理を行い、その結果を、時間軸に沿い隣接するピーク間の時間間隔T1とする処理を行う。したがって、この手法によれば、第2の検出部11で求める時間間隔T1について、より安定した値を得る効果が期待できる。
When the
第2の検出部11は、音源装置3より送信される音響信号7について、図2(a)に示した如き相関処理後の波形において時間軸に沿い隣接するピーク間の時間間隔T0の設定情報を、予め保存している。
For the
次に、第2の検出部11は、受信信号情報に基づいて求めた時間間隔T1を、図2(a)に示した送信信号情報に基づく時間間隔T0と比較する。
Next, the
この比較の結果、図2(b)に示すように、時間間隔T1が、図2(a)に示した時間間隔T0と変化していない場合は、ドップラー効果が作用していない状態であるから、水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度がゼロであることが分かる。すなわち、この場合は、水中移動体4は、音源装置3に近付く方向に移動しておらず、離れる方向にも移動していないことが分かる。
As a result of this comparison, as shown in FIG. 2B, when the time interval T1 is not changed from the time interval T0 shown in FIG. 2A, the Doppler effect is not acting. It can be seen that the speed of the
これに対し、図2(c)に示すように、時間間隔T1が、図2(a)に示した時間間隔T0よりも小さい場合は、ドップラー効果によるものであるため、水中移動体4は、信号到来方向Dに関して、音源装置3に近付く方向に移動していることが分かる。更に、時間間隔T1の時間間隔T0に対する減少量からは、水中移動体4が信号到来方向Dに沿い音源装置3に近付く方向へ移動する速度を求めることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 2 (c), when the time interval T1 is smaller than the time interval T0 shown in FIG. 2 (a), it is due to the Doppler effect. It can be seen that the signal arrival direction D moves in a direction approaching the
一方、図2(d)に示すように、時間間隔T1が、図2(a)に示した時間間隔T0よりも大きい場合は、ドップラー効果によるものであるため、水中移動体4は、信号到来方向Dに関して、音源装置3から離れる方向に移動していることが分かる。また、時間間隔T1の時間間隔T0に対する増加量からは、水中移動体4が信号到来方向Dに沿い音源装置3から離れる方向へ移動する速度を求めることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 2 (d), when the time interval T1 is larger than the time interval T0 shown in FIG. 2 (a), it is due to the Doppler effect. It can be seen that the direction D is moving away from the
よって、第2の検出部11は、以上の原理に基づいて、受信信号情報に基づいて求めた時間間隔T1を、図2(a)に示した送信信号情報に基づく時間間隔T0と比較することで、水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度vを求めるようにしてある。
Therefore, the
このようにして求められた水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度vの速度ベクトルは、図3に示すように、水中移動体4の真の移動方向Dvに関する対地速度Vの速度ベクトルを、信号到来方向Dに正射影したベクトルを意味している。
The speed vector of the velocity v related to the signal arrival direction D of the underwater
そこで、演算装置6の速度計測部12は、第1の検出部10からの信号到来方向Dの情報と、第2の検出部11からの水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度vの情報を受け取り、更に、検出装置13から水中移動体4の移動方向Dvについての情報を受け取ると、水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度vの速度ベクトルについて、水中移動体4の移動方向Dvについての正射影の逆写像を求める計算を行う。
Therefore, the
この際、図3に示すように、水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度vの速度ベクトルの先端の位置で、信号到来方向Dに垂直な仮想平面14と、水中移動体4の位置から移動方向Dvに延びる直線との交点の位置が、水中移動体4の移動方向Dvに関する対地速度Vの速度ベクトルの先端の位置となる。
At this time, as shown in FIG. 3, from the position of the tip of the velocity vector of the velocity v with respect to the signal arrival direction D of the underwater moving
よって、速度計測部12では、幾何学的な計算により、水中移動体4の移動方向Dvに関する対地速度Vの速度ベクトルを求めることができる。
Therefore, the
このように、本実施形態の速度計測システム1では、演算装置6による以上の処理を基に、水中移動体4の移動方向Dvに関する対地速度Vを計測することができる。
Thus, in the
なお、図3では、水中移動体4の向きと、水中移動体4の移動方向Dvが一致しているように図示している。しかし、実際には、検出装置13で検出される水中移動体4の移動方向Dvは、たとえば、水中移動体4が前進している状態であっても、潮流などの外乱の影響を受けた状態での移動方向であるため、水中移動体4の向きに一致しているとは限らない。
In FIG. 3, the direction of the underwater moving
そのため、水中移動体4の前後方向、左右方向、上下方向の3軸方向について、個別に移動する速度の情報が必要とされる場合は、前記のように演算装置6の速度計測部12で求めた水中移動体4の移動方向Dvに関する対地速度Vについて、水中移動体4に固定された前後方向、左右方向、上下方向の各軸方向の速度成分を求めるようにすればよい。
For this reason, when information on the moving speed of the underwater moving
また、本実施形態の速度計測システム1では、音源装置3から送信される音響信号7は、水中移動体4に備えた受波アレイ5で直接受信すればよいので、ドップラーログで必要とされていたような、水中移動体4と海底2との間での音波の往復や、音波の海底2での反射を必要としない。
Further, in the
したがって、本実施形態の速度計測システム1によれば、音源装置3から送信する音響信号7が水中移動体4の受波アレイ5に到達するまでのエネルギーの損失を抑えることができるため、対地速度Vの計測が可能となる水中移動体4の海底2からの距離の範囲について、拡大化を図ることができる。たとえば、本実施形態の速度計測システム1によれば、対地速度Vの計測が可能となる水中移動体4の海底2からの距離の範囲を、ドップラーログの場合に比して2倍か、それ以上まで大幅に拡大することが可能になる。
Therefore, according to the
そのため、ドップラーログの最大計測レンジを超えるような大水深の領域で水中移動体4を使用する場合、たとえば、海底の探査を行う場合であっても、本実施形態の速度計測システム1によれば、水中移動体4が、海面から海底2付近まで潜航する間、継続して対地速度Vの計測を行うことができる。
Therefore, when using the
したがって、本実施形態の速度計測システム1を、従来のドップラーログに代えて、あるいはドップラーログと共に、慣性航法装置と組み合わせて用いることにより、ドップラーログの最大計測レンジを超えるような大水深の領域で水中移動体4を使用する場合であっても、水中移動体4の位置をより精度良く検出することが可能になる。
Therefore, by using the
[第1実施形態の第1応用例]
前記第1実施形態と同様の構成において、音源装置3は、送波部8から高低異なる2つの周波数の音響信号7を切り替えて送信する機能と、水中移動体4までの距離を計測する測距機能と、測距機能により計測された水中移動体4までの距離が設定された基準距離よりも長いときには、低周波側の音響信号7を送波部8より送信し、測距機能により計測された水中移動体4までの距離が設定された基準距離以下の場合は、高周波側の音響信号7を送波部8より送信する機能を備えるようにしてもよい。
[First Application Example of First Embodiment]
In the same configuration as the first embodiment, the
なお、音源装置3が備える測距機能は、たとえば、音源装置3が備えるトランシーバから送信される音響による測距信号を、水中移動体4が備えるトランスポンダが返信するというような、既存の水中距離探知装置を採用すればよい。
Note that the ranging function provided in the
なお、水中移動体4が、音源装置3までの測距機能を備えて、水中移動体4と音源装置3との距離の計測結果を、音響通信により音源装置3へ与える構成としてもよいことは勿論である。
It should be noted that the underwater moving
このようにすれば、本応用例における速度計測システム1は、水中移動体4の対地速度Vの計測機能について、音源装置3と水中移動体4との距離に応じて、最大計測レンジの拡大化と、高精度化とを、共に図ることができる。
In this way, the
[第1実施形態の第2応用例]
前記第1実施形態と同様の構成において、水中移動体4に備える受波アレイ5が、音源装置3からの音響信号7を受信すると、その信号到来方向Dに向けて、ビームフォーミングによる指向性を形成する機能を備えるようにしてもよい。
[Second Application Example of First Embodiment]
In the same configuration as that of the first embodiment, when the receiving
このようにすれば、本応用例における速度計測システム1は、水中の雑音の影響をより受けにくいものとすることができる。
In this way, the
[第2実施形態]
図4は、速度計測システムの第2実施形態を示すもので、図4(a)は全体構成を示す概略側面図、図4(b)は、水中移動体に備えた演算装置の詳細を示す図である。図5は、速度計測システムにより、2つの信号到来方向の速度の情報から、水中移動体の速度を求める原理を説明するための図である。図6は、計測された水中移動体の対地速度を、水中移動体に固定された座標系へ座標変換する例を説明するための図で、図6(a)は、計測された対地速度を斜交座標系で示す図、図6(b)は、対地速度を斜交座標系から、水中移動体に固定された座標系へ座標変換した図である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 shows a second embodiment of the speed measurement system, FIG. 4 (a) is a schematic side view showing the overall configuration, and FIG. 4 (b) shows details of the arithmetic device provided in the underwater moving body. FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of obtaining the speed of the underwater moving body from the speed information in the two signal arrival directions by the speed measurement system. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of coordinate conversion of the measured ground speed of the underwater moving body into a coordinate system fixed to the underwater moving body. FIG. 6A illustrates the measured ground speed. FIG. 6B is a diagram showing the ground speed, and FIG. 6B is a diagram in which the ground speed is coordinate-converted from the oblique coordinate system to a coordinate system fixed to the underwater moving body.
なお、図4(a)(b)、図5、図6(a)(b)において、第1実施形態に示したものと同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。 4 (a) (b), FIG. 5, FIG. 6 (a) (b), the same components as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. .
本実施形態の速度計測システムは、図4(a)に符号1Aで示すもので、第1実施形態と同様の構成において、1台の音源装置3を使用する構成に代えて、2台の音源装置3a,3bを使用する構成としたものである。
The speed measurement system of this embodiment is indicated by
音源装置3aと音源装置3bは、第1実施形態における音源装置3と同様の構成を備え、互いに識別可能な音響信号7aと音響信号7bを送信する機能を備えている。なお、音響信号7aと音響信号7bは、いずれも、第1実施形態における音源装置3から送信される音響信号7(図2(a)参照)と同様に、自己相関に1つのみピークが存在する波形を、設定された時間間隔T0で複数回連ねた信号である。
The sound source device 3a and the
また、音源装置3aと音源装置3bは、海底2における異なる位置に設置されている。
The sound source device 3a and the
本実施形態における演算装置6では、図4(b)に示すように、第1の検出部10は、受波アレイ5より受け取る音響信号7aの情報を基に、音響信号7aが到来する方向を信号到来方向Daとして検出する機能と、受波アレイ5より受け取る音響信号7bの情報を基に、音響信号7bが到来する方向を信号到来方向Dbとして検出する機能と、を備えている。
In the
本実施形態における第2の検出部11は、図2(a)(b)(c)(d)で説明したと同様の原理を用いて、受波アレイ5より受け取る音響信号7aの情報を基に、水中移動体4の信号到来方向Daに関する速度vaを求める機能と、受波アレイ5より受け取る音響信号7bの情報を基に、水中移動体4の信号到来方向Dbに関する速度vbを求める機能と、を備えている。
The
このようにして求められた水中移動体4の信号到来方向Daに関する速度vaの速度ベクトルは、図5に示すように、水中移動体4の真の移動方向Dvに関する対地速度Vの速度ベクトルを、信号到来方向Daに正射影したベクトルを意味している。
The speed vector of the speed va related to the signal arrival direction Da of the underwater
また、求められた水中移動体4の信号到来方向Dbに関する速度vbの速度ベクトルは、図5に示すように、水中移動体4の真の移動方向Dvに関する対地速度Vの速度ベクトルを、信号到来方向Dbに正射影したベクトルを意味している。
Further, the obtained velocity vector of the velocity vb related to the signal arrival direction Db of the underwater
したがって、図5に示すように、水中移動体4の信号到来方向Daに関する速度vaの速度ベクトルの先端の位置で、信号到来方向Daに垂直な仮想平面15と、水中移動体4の信号到来方向Dbに関する速度vbの速度ベクトルの先端の位置で、信号到来方向Dbに垂直な仮想平面16を形成すると、水中移動体4の移動方向Dvに関する対地速度Vの速度ベクトルの先端の位置は、仮想平面15と仮想平面16との交線17上に位置することになる。
Therefore, as shown in FIG. 5, the
この際、水中移動体4が、音源装置3aと音源装置3bとを結ぶ直線の真上以外に配置されていれば、仮想平面15と仮想平面16と交線17は、傾斜した状態で上下方向に延びる直線となる。
At this time, if the underwater moving
この点に鑑みて、本実施形態における速度計測部12は、水中移動体4の移動方向Dvを検出する検出装置13から、水中移動体4の移動方向Dvについて、少なくとも上下方向の角度に関する情報を受け取る機能を備えている。
In view of this point, the
これにより、速度計測部12は、前記した仮想平面15と仮想平面16との交線17と、水中移動体4の移動方向Dvの上下方向の角度の情報とを基に、幾何学的な計算により、水中移動体4の対地速度Vを求めることができる。
Accordingly, the
なお、本実施形態においても、速度計測部12は、第1実施形態の速度計測部12と同様の処理により、水中移動体4の対地速度Vを求めるようにしてもよいことは勿論である。すなわち、速度計測部12は、検出装置13から水中移動体4の移動方向Dvの情報を受け取り、水中移動体4の信号到来方向Daに関する速度vaの速度ベクトル、あるいは、水中移動体4の信号到来方向Dbに関する速度vbの速度ベクトルについて、水中移動体4の移動方向Dvについての正射影の逆写像を求める計算を行うことで、水中移動体4の対地速度Vを求めるようにしてもよい。
In this embodiment, the
したがって、本実施形態の速度計測システム1Aによっても、第1実施形態の速度計測システム1と同様に使用して、同様の効果を得ることができる。
Therefore, the
更に、本実施形態では、図6(a)に示すように、信号到来方向Daと信号到来方向Dbが或る角度φで交差している場合、信号到来方向Daに関する速度vaの速度ベクトルと、信号到来方向Dbに関する速度vbの速度ベクトルとから求められる水中移動体4の対地速度Vは、信号到来方向Daの速度成分v1と、信号到来方向Dbの速度成分v2に分解して表示することができる。なお、図6(a)では、説明の便宜上、信号到来方向Daと信号到来方向Dbと、対地速度Vの速度ベクトルが、同じ平面に位置していると仮定する(図6(b)も同様)。
Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 6A, when the signal arrival direction Da and the signal arrival direction Db intersect at a certain angle φ, the velocity vector of the velocity va with respect to the signal arrival direction Da, The ground speed V of the
この場合、信号到来方向Daに関する速度va、および、信号到来方向Dbに関する速度vbと、対地速度Vの信号到来方向Daの速度成分v1、および、信号到来方向Dbの速度成分v2との関係式は、次の式で表される。 In this case, the relational expression of the speed va related to the signal arrival direction Da, the speed vb related to the signal arrival direction Db, the speed component v1 of the signal arrival direction Da of the ground speed V, and the speed component v2 of the signal arrival direction Db is Is represented by the following equation.
この状態で、図6(b)に示すように、水中移動体4に固定された前後方向Dyおよび左右方向Dxの直交座標系での速度が必要とされる場合は、次式による座標変換を行って、水中移動体4の前後方向Dyの速度vy、および、左右方向Dxの速度vxを求めるようにすればよい。
In this state, as shown in FIG. 6B, when the velocity in the orthogonal coordinate system of the front-rear direction Dy and the left-right direction Dx fixed to the underwater moving
[第3実施形態]
図7は、速度計測システムの第3実施形態を示すもので、図7(a)は全体構成を示す概略斜視図、図7(b)は、水中移動体に備えた演算装置の詳細を示す図である。図8は、速度計測システムにより、3つの信号到来方向の速度の情報から、水中移動体の速度を求める原理を説明するための図である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 shows a third embodiment of the speed measurement system, FIG. 7 (a) is a schematic perspective view showing the overall configuration, and FIG. 7 (b) shows the details of the arithmetic unit provided in the underwater moving body. FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of obtaining the speed of the underwater moving body from the speed information in the three signal arrival directions by the speed measurement system.
なお、図7(a)(b)、図8において、第1実施形態に示したものと同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。 7A, 7 </ b> B, and 8, the same components as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本実施形態の速度計測システムは、図7(a)に符号1Bで示すもので、第1実施形態と同様の構成において、1台の音源装置3を使用する構成に代えて、3台の音源装置3c,3d,3eを使用する構成としたものである。
The speed measurement system of the present embodiment is denoted by reference numeral 1B in FIG. 7A. In the same configuration as in the first embodiment, instead of the configuration using one
音源装置3cと音源装置3dと音源装置3eは、第1実施形態における音源装置3と同様の構成を備え、互いに識別可能な音響信号7cと音響信号7dと音響信号7eを送信する機能を備えている。なお、各音響信号7c,7d,7eは、いずれも、第1実施形態における音源装置3から送信される音響信号7(図2(a)参照)と同様に、自己相関に1つのみピークが存在する波形を、設定された時間間隔T0で複数回連ねた信号である。
The
また、音源装置3cと音源装置3dと音源装置3eは、海底2における異なる位置に設置されている。
The
本実施形態における演算装置6では、図7(b)に示すように、第1の検出部10は、受波アレイ5より受け取る音響信号7cの情報を基に、音響信号7cが到来する方向を信号到来方向Dcとして検出する機能と、受波アレイ5より受け取る音響信号7dの情報を基に、音響信号7dが到来する方向を信号到来方向Ddとして検出する機能と、音響信号7eが到来する方向を信号到来方向Deとして検出する機能と、を備えている。
In the
本実施形態における第2の検出部11は、図2(a)(b)(c)(d)で説明したと同様の原理を用いて、受波アレイ5より受け取る音響信号7cの情報を基に、水中移動体4の信号到来方向Dcに関する速度vcを求める機能と、受波アレイ5より受け取る音響信号7dの情報を基に、水中移動体4の信号到来方向Ddに関する速度vdを求める機能と、受波アレイ5より受け取る音響信号7eの情報を基に、水中移動体4の信号到来方向Deに関する速度veを求める機能と、を備えている。
The
このようにして求められた水中移動体4の信号到来方向Dcに関する速度vcの速度ベクトルは、図8に示すように、水中移動体4の真の移動方向Dvに関する対地速度Vの速度ベクトルを、信号到来方向Dcに正射影したベクトルを意味している。
The speed vector of the speed vc related to the signal arrival direction Dc of the underwater
また、求められた水中移動体4の信号到来方向Ddに関する速度vdの速度ベクトルは、図8に示すように、水中移動体4の真の移動方向Dvに関する対地速度Vの速度ベクトルを、信号到来方向Ddに正射影したベクトルを意味している。
Further, the speed vector of the speed vd related to the signal arrival direction Dd of the underwater
同様に、求められた水中移動体4の信号到来方向Deに関する速度veの速度ベクトルは、図8に示すように、水中移動体4の真の移動方向Dvに関する対地速度Vの速度ベクトルを、信号到来方向Deに正射影したベクトルを意味している。
Similarly, the obtained velocity vector of the velocity ve with respect to the signal arrival direction De of the
したがって、図8に示すように、水中移動体4の信号到来方向Dcに関する速度vcの速度ベクトルの先端の位置で、信号到来方向Dcに垂直な仮想平面18と、水中移動体4の信号到来方向Ddに関する速度vdの速度ベクトルの先端の位置で、信号到来方向Ddに垂直な仮想平面19と、水中移動体4の信号到来方向Deに関する速度veの速度ベクトルの先端の位置で、信号到来方向Deに垂直な仮想平面20を形成すると、水中移動体4の移動方向Dvに関する対地速度Vの速度ベクトルの先端の位置は、仮想平面18と仮想平面19と仮想平面20の交点21上に位置することになる。
Therefore, as shown in FIG. 8, the
これにより、速度計測部12は、前記した仮想平面18と仮想平面19と仮想平面20との交点21を、幾何学的な計算により求めることで、水中移動体4の対地速度Vを求めることができる。
Thereby, the
したがって、本実施形態では、速度計測部12は、検出装置13から水中移動体4の移動方向Dvの情報を受け取らなくても、水中移動体4の対地速度Vを求めることができる。
Therefore, in this embodiment, the
なお、本実施形態における速度計測部12は、第1実施形態の速度計測部12と同様の処理により、水中移動体4の対地速度Vを求めるようにしてもよいことは勿論である。
Of course, the
以上の構成としてある本実施形態の速度計測システム1Bによっても、第1実施形態の速度計測システム1と同様に使用して、同様の効果を得ることができる。
The speed measurement system 1B of the present embodiment having the above configuration can be used in the same manner as the
[第4実施形態]
図9(a)(b)および図10(a)(b)(c)は、速度計測システムの第4実施形態を示すものである。
[Fourth Embodiment]
FIGS. 9A and 9B and FIGS. 10A, 10B, and 10C show a fourth embodiment of the speed measurement system.
図9(a)は、音源装置が送信する信号の一例を示す図、図9(b)は、水中移動体の受波アレイが受信する信号の一例を示す図である。図10は、受波アレイが受信した信号に対する直交検波の処理の結果を示すもので、図10(a)(b)(c)は、水中移動体と音源装置との距離の変化の状況が異なる場合の結果をそれぞれ示す図である。 FIG. 9A is a diagram illustrating an example of a signal transmitted by the sound source device, and FIG. 9B is a diagram illustrating an example of a signal received by the receiving array of the underwater moving body. FIG. 10 shows the results of orthogonal detection processing on the signals received by the receiving array. FIGS. 10A, 10B, and 10C show the change in the distance between the underwater moving body and the sound source device. It is a figure which shows the result in different cases, respectively.
なお、本実施形態の速度計測システム1の構成は、音源装置の機能と、演算装置における第2の検出部の機能以外は、図1(a)(b)に示した第1実施形態と同様である。
The configuration of the
本実施形態における音源装置3は、送波部8から、図9(a)に示す如く、一定周波数の正弦波によるトーンバースト信号を、音響信号22として外部に送信する機能を備えている。この音源装置3から送信される音響信号22の周波数は、f0[Hz]とする。
The
また、音源装置3は、送波部8から、音響信号22を、設定された送信間隔で順次繰り返して送信する機能を備えている。
In addition, the
したがって、本実施形態では、水中移動体4に備えた受波アレイ5は、図示しない複数のハイドロフォンで音響信号22を受信すると、音響信号22の情報を、そのまま演算装置6に送る。なお、受波アレイ5で受信される音響信号22は、図9(b)に示すように、トーンバースト信号となるが、音源装置3から送信された音響信号22とは周波数が変化している場合がある。この受波アレイ5で受信される音響信号22の周波数は、f1[Hz]とする。
Therefore, in this embodiment, the receiving
本実施形態における演算装置6の第2の検出部11は、受波アレイ5より、受信した音響信号22の情報を受け取ると、以下の処理により、水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度vを求める機能を備えている。
When the
本実施形態では、第2の検出部11は、音源装置3より送信される音響信号22の周波数f0[Hz]の設定情報を、予め保存している。
In the present embodiment, the
第2の検出部11は、受波アレイ5より、受信した音響信号22の情報を受け取ると、周波数f0[Hz]の設定情報を用いて、直交検波の処理を行う。
When the
第2の検出部11で行われる直交検波の処理により、図10(a)に示すように、時間軸方向に沿い、位相θ[rad]が一定の値を取る結果が得られた場合は、f1=f0となる状態、すなわち、ドップラー効果が作用していない状態である。このことから、水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度がゼロであることが分かる。よって、この場合は、水中移動体4は、音源装置3に近付く方向に移動しておらず、離れる方向にも移動していないことが分かる。
When the quadrature detection process performed by the
これに対し、第2の検出部11で行われる直交検波の処理の結果として、図10(b)に示すように、位相θ[rad]の値が時間経過とともに増加する変化を周期的に繰り返す結果が得られた場合は、f1>f0であることが分かる。このように音響信号22の周波数がf0からf1に増加したのは、ドップラー効果によるものである。この結果からは、水中移動体4が、信号到来方向Dに関して、音源装置3に近付く方向に移動していることが分かる。
On the other hand, as a result of the quadrature detection process performed by the
更に、位相θ[rad]の値が増加するときの傾き(dθ/dt(>0))を計測することにより、以下の式により、受波アレイ5で受信した音響信号22の周波数f1と、水中移動体4が信号到来方向Dに沿い音源装置3に近付く方向へ移動する速度を求めることができる。
Further, by measuring the slope (dθ / dt (> 0)) when the value of the phase θ [rad] increases, the frequency f1 of the
一方、第2の検出部11で行われる直交検波の処理の結果として、図10(c)に示すように、位相θ[rad]の値が時間経過とともに減少する変化を周期的に繰り返す結果が得られた場合は、f1<f0であることが分かる。このように音響信号22の周波数がf0からf1に減少したのは、ドップラー効果によるものである。この結果からは、水中移動体4が、信号到来方向Dに関して、音源装置3から離れる方向に移動していることが分かる。
On the other hand, as a result of the quadrature detection process performed by the
更に、位相θ[rad]の値が減少するときの傾き(dθ/dt(<0))を計測することにより、前記と同じ式により、受波アレイ5で受信した音響信号22の周波数f1を求めることができると共に、水中移動体4が信号到来方向Dに沿い音源装置3から離れる方向へ移動する速度を、音源装置3に近付く方向へ移動する速度に関する負の値として、求めることができる。
Further, by measuring the slope (dθ / dt (<0)) when the value of the phase θ [rad] decreases, the frequency f1 of the
よって、第2の検出部11は、以上の原理に基づいて、受信した音響信号22の周波数f1と、図2(a)に示した送信時の音響信号22の周波数f0との関連を基に、水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度vを求める機能を備えている。
Therefore, the
このように、本実施形態では、第2の検出部11にて、水中移動体4の信号到来方向Dに関する速度vを求めることができるため、速度計測部12では、水中移動体4の移動方向Dvに関する対地速度Vの速度ベクトルを求めることができる。
Thus, in this embodiment, since the speed v regarding the signal arrival direction D of the underwater moving
よって、本実施形態の速度計測システム1によっても、演算装置6による処理を基に、水中移動体4の移動方向Dvに関する対地速度Vを計測することができて、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Therefore, the
なお、本実施形態における音響信号22を送信する音源装置3と、演算装置6の第2の検出部11は、第1実施形態の第1応用例および第2応用例に適用してもよいことは勿論である。
Note that the
更に、本実施形態における音響信号22を送信する音源装置3と、演算装置6の第2の検出部11は、第2実施形態の速度計測システム1A、および、第3実施形態の速度計測システム1Bに適用してもよいことは勿論である。
Furthermore, the
なお、本発明は前記各実施形態と各応用例にのみ限定されるものではなく、音源装置3,3a,3b,3c,3d,3eの数は4台以上としてもよいことは勿論である。
The present invention is not limited to the above embodiments and application examples. Of course, the number of
第2実施形態における音源装置3a,3bの配置や、第3実施形態における音源装置3c,3d,3eの配置は、複数の音源装置を使用する場合の配置例を示すものであり、実際の音源装置の配置は自在に設定してよい。
The arrangement of the
速度計測部12は、第1の検出部10と、第2の検出部11と、必要に応じて検出装置13から得る水中移動体4の移動方向Dvに関する情報とを基に、水中移動体4の対地速度Vを算出することができれば、実際に行う計算手法、計算工程は自在に設定してもよい。
The
演算装置6における第1の検出部10、第2の検出部11、および、速度計測部12は、演算装置6に機能として備えられていればよく、それぞれ独立した部品や機器である必要はない。
The
本発明の速度計測システムは、海中以外の水中を移動する水中移動体4の対地速度の計測に適用してよい。その場合は、各実施形態および各応用例の説明における海域、海中、海面、海底2を、それぞれ水域、水中、水面、水底と読み替えればよい。
The speed measurement system of the present invention may be applied to the measurement of the ground speed of the underwater moving
また、対地速度Vの計測対象となる水中移動体4は、探査以外の任意の使用目的で使用される水中移動体4であってもよい。
Moreover, the
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
2 海底(水底)、3,3a,3b,3c,3d,3e 音源装置、4 水中移動体、5 受波アレイ、6 演算装置、7,7a,7b,7c,7d,7e 音響信号、10 第1の検出部、11 第2の検出部、12 速度計測部、D,Da,Db,Dc,Dd,De 信号到来方向、V 対地速度、v,va,vb,vc,vd,ve 速度
2 sea bottom (water bottom), 3, 3a, 3b, 3c, 3d,
Claims (4)
水中移動体に設けられた受波アレイと、
前記受波アレイから受け取る情報を基に、前記水中移動体の対地速度を求める演算装置と、を備え、
前記音源装置は、自己相関に1つのみピークが存在する波形を、設定された時間間隔で複数回連ねた音響信号を送信する機能を備え、
前記演算装置は、
前記受波アレイで受信された前記音響信号の情報を基に、前記音響信号が到来する信号到来方向を求める第1の検出部と、
前記受波アレイで受信された前記音響信号の情報を基に、前記水中移動体の前記信号到来方向に関する速度を求める第2の検出部と、
前記第1の検出部から受け取る情報と、前記第2の検出部から受け取る情報とを基に、前記水中移動体の対地速度を求める速度計測部とを備えること
を特徴とする速度計測システム。 A sound source device installed at the bottom of the water,
A receiving array provided in the underwater vehicle;
Based on the information received from the receiving array, a calculation device for obtaining the ground speed of the underwater moving body,
The sound source device has a function of transmitting an acoustic signal obtained by connecting a waveform having only one peak in autocorrelation a plurality of times at a set time interval,
The arithmetic unit is
A first detector for obtaining a signal arrival direction in which the acoustic signal arrives based on information of the acoustic signal received by the receiving array;
A second detection unit for obtaining a speed of the underwater moving body related to the signal arrival direction based on the information of the acoustic signal received by the receiving array;
A speed measurement system comprising: a speed measurement unit that obtains a ground speed of the underwater moving body based on information received from the first detection unit and information received from the second detection unit.
前記複数の各音源装置は、互いに識別可能な前記音響信号を送信する機能を備えた
請求項1記載の速度計測システム。 The sound source device is a plurality,
The speed measurement system according to claim 1, wherein each of the plurality of sound source devices has a function of transmitting the acoustic signals that can be distinguished from each other.
前記受波アレイで受信された前記各音源装置からの前記各音響信号の情報を基に、前記各音響信号が到来する信号到来方向をそれぞれ求める第1の検出部と、
前記受波アレイで受信された前記各音源装置からの前記各音響信号の情報を基に、前記水中移動体の前記各信号到来方向に関する速度をそれぞれ求める第2の検出部と、を備える
請求項2記載の速度計測システム。 The arithmetic unit is
A first detector that obtains a signal arrival direction in which each acoustic signal arrives based on information on each acoustic signal from each sound source device received by the receiving array;
A second detection unit that obtains a velocity of each underwater moving body with respect to each signal arrival direction based on information of each acoustic signal received from each sound source device received by the receiving array; 2. The speed measurement system according to 2.
水中移動体に設けられた受波アレイで前記音響信号を受信するステップと、
前記受波アレイで受信された前記音響信号の情報を基に、前記音響信号が到来する信号到来方向を求めるステップと、
前記受波アレイで受信された前記音響信号の情報を基に、前記水中移動体の前記信号到来方向に関する速度を求めるステップと、
前記音響信号が到来する信号到来方向の情報と、前記水中移動体の前記信号到来方向に関する速度の情報とを基に、前記水中移動体の対地速度を求めるステップと、を行うこと
を特徴とする速度計測方法。 A step of transmitting an acoustic signal obtained by connecting a waveform having only one peak in autocorrelation at a set time interval from a sound source device installed at the bottom of the water;
Receiving the acoustic signal at a receiving array provided in the underwater vehicle;
Obtaining a signal arrival direction in which the acoustic signal arrives based on information of the acoustic signal received by the receiving array;
Obtaining a velocity of the underwater moving body related to the signal arrival direction based on information of the acoustic signal received by the receiving array;
Obtaining the ground speed of the underwater moving body based on information on the direction of arrival of the signal from which the acoustic signal arrives and information on the speed of the underwater moving body regarding the direction of arrival of the signal. Speed measurement method.
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