JP2543639B2 - 水中ソナ―走査方法及び装置 - Google Patents
水中ソナ―走査方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中ソナー走査に関す
る。なお、本明細書において「海」なる用語は、海又は
他の水体を意味しており、用語「海」を含む表現は、こ
れに応じて解釈されるべきである。
る。なお、本明細書において「海」なる用語は、海又は
他の水体を意味しており、用語「海」を含む表現は、こ
れに応じて解釈されるべきである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】水中ソ
ナー走査は、潜函を海底に設置しているとき、或いは、
油採掘作業により生じた泥の堤を走査すべきときなどに
用いられる。泥の堤は、堤の正確な寸法を得るために走
査される。しかしながら、海の運動による走査ソナーヘ
ッドの運動が補償されるならば、いかなる特徴を走査し
ようとしても、得られるデータの正確性は大きく改善さ
れる。米国メリーランド州ボルチモア市にて１９８８年
１１月２日に開催されたマリンテクノロジーソサイアテ
ィＩＥＥＥによって主催された会議「オーシャンズ’８
８（”Ｏａｃｅａｎｓ’８８”）」の会報（ＩＥＥＥ、
米国ニューヨーク州）の第３２８頁乃至第３３４頁に
は、アスプリンＧロバート（Ｒｏｂｅｒｔ ＧＡｓｐｌ
ｉｎ）の「新時代のサイドスキャンソナー」という記事
が掲載されている。その装置により、海底のビジュアル
表示、特にカラー表示が与えられる。また、この装置は
すべてのサイドスキャンソナーと同様に、非常に太い
（ワイドな）ソナービームを使用しており、ソナービー
ムは、ソナーが横切る帯域又は経路の全幅を照らす。同
書において、傾斜領域の補正は、トーフィッシュ（ｔｏ
ｗｆｉｓｈ）付近の物体の大きさが、更に遠く離れた物
体に対してビジュアル表示上、かなり歪んでしまうのを
補正するために、修正されると説明されている。修正は
２段階で行われる。即ち、第１に、水柱（ｗａｔｅｒ
ｃｏｌｕｍｎ）を取り除き、第２にサイドスキャンのサ
ンプル率を、海底及び範囲（レンジ）の上方のソナーヘ
ッドの高さの関数として、各照射ごとに変化させる。ト
ーフィッシュは、ピッチ、ロール、羅針盤の方位及び高
さを計測する感知器を有するが、高さ感知器から得られ
た計測値のみが、表示を修正するのに使用されるにすぎ
ない。また、特許出願明細書第ＷＯ８５／０３２６９号
には、遠隔操作潜水艦（以下、「ＲＯＶ」という。）に
ついて記載されている。或る実施例において、潜水艦
は、クランプウエイトとケーブルによって海底に固定さ
れ、ケーブルは、潜水艦のウインチに延びる。ケーブル
はケーブルガイドを貫通し、ケーブルガイドは水平方向
に作動する液圧シリンダに連結されている。シリンダの
作動により、ＲＯＶの高さは変化し、均衡な荷重が補償
されるとともに、クランプウエイトに対するＲＯＶの位
置がわずかに制御される。ウインチはケーブルの張力を
維持する。しかしながら、この構成は、海底に対する本
体の位置に関連して、測量を得るものではない。本発明
の目的は、ソナーデータを作成するために、水中に浸漬
した本体に取付けられたソナーヘッドを用いて海底を走
査し、海底より上のソナーヘッドの位置に関する測量を
得ると共に、前記ソナーデータと関連させて該測量をコ
ンピュータで用いる水中ソナー走査方法及び装置におい
て、海の運動による走査ソナーヘッドの運動に対して、
データを補償することにより、走査ソナーから得られる
データの精度を大きく改善することにある。
ナー走査は、潜函を海底に設置しているとき、或いは、
油採掘作業により生じた泥の堤を走査すべきときなどに
用いられる。泥の堤は、堤の正確な寸法を得るために走
査される。しかしながら、海の運動による走査ソナーヘ
ッドの運動が補償されるならば、いかなる特徴を走査し
ようとしても、得られるデータの正確性は大きく改善さ
れる。米国メリーランド州ボルチモア市にて１９８８年
１１月２日に開催されたマリンテクノロジーソサイアテ
ィＩＥＥＥによって主催された会議「オーシャンズ’８
８（”Ｏａｃｅａｎｓ’８８”）」の会報（ＩＥＥＥ、
米国ニューヨーク州）の第３２８頁乃至第３３４頁に
は、アスプリンＧロバート（Ｒｏｂｅｒｔ ＧＡｓｐｌ
ｉｎ）の「新時代のサイドスキャンソナー」という記事
が掲載されている。その装置により、海底のビジュアル
表示、特にカラー表示が与えられる。また、この装置は
すべてのサイドスキャンソナーと同様に、非常に太い
（ワイドな）ソナービームを使用しており、ソナービー
ムは、ソナーが横切る帯域又は経路の全幅を照らす。同
書において、傾斜領域の補正は、トーフィッシュ（ｔｏ
ｗｆｉｓｈ）付近の物体の大きさが、更に遠く離れた物
体に対してビジュアル表示上、かなり歪んでしまうのを
補正するために、修正されると説明されている。修正は
２段階で行われる。即ち、第１に、水柱（ｗａｔｅｒ
ｃｏｌｕｍｎ）を取り除き、第２にサイドスキャンのサ
ンプル率を、海底及び範囲（レンジ）の上方のソナーヘ
ッドの高さの関数として、各照射ごとに変化させる。ト
ーフィッシュは、ピッチ、ロール、羅針盤の方位及び高
さを計測する感知器を有するが、高さ感知器から得られ
た計測値のみが、表示を修正するのに使用されるにすぎ
ない。また、特許出願明細書第ＷＯ８５／０３２６９号
には、遠隔操作潜水艦（以下、「ＲＯＶ」という。）に
ついて記載されている。或る実施例において、潜水艦
は、クランプウエイトとケーブルによって海底に固定さ
れ、ケーブルは、潜水艦のウインチに延びる。ケーブル
はケーブルガイドを貫通し、ケーブルガイドは水平方向
に作動する液圧シリンダに連結されている。シリンダの
作動により、ＲＯＶの高さは変化し、均衡な荷重が補償
されるとともに、クランプウエイトに対するＲＯＶの位
置がわずかに制御される。ウインチはケーブルの張力を
維持する。しかしながら、この構成は、海底に対する本
体の位置に関連して、測量を得るものではない。本発明
の目的は、ソナーデータを作成するために、水中に浸漬
した本体に取付けられたソナーヘッドを用いて海底を走
査し、海底より上のソナーヘッドの位置に関する測量を
得ると共に、前記ソナーデータと関連させて該測量をコ
ンピュータで用いる水中ソナー走査方法及び装置におい
て、海の運動による走査ソナーヘッドの運動に対して、
データを補償することにより、走査ソナーから得られる
データの精度を大きく改善することにある。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、ソナーデータ
を作成するために、水中に浸漬した本体（１０）に取付
けられたソナーヘッド（１６，１８）を用いて海底を走
査し、海底より上のソナーヘッドの位置に関する測量を
得て、該測量を前記ソナーデータと関連させてコンピュ
ータ（９０）で用いる水中ソナー走査方法において、前
記本体（１０）は海底（２２）に静止し、前記本体の実
際の位置は真の位置と異なり、前記ヘッド（１６，１
８）は海底のスポットから戻る細いソナービームを発
し、前記ヘッド（１６，１８）は第１軸線を中心に前記
本体（１０）に対してステップ回転し、各ステップにお
けるヘッドからのビームの角度は、前記第１軸線に対し
て直角なる第２軸線上に中心を有するファン形状の弧に
亘ってステップ増分され、前記スポットが異なる場所を
徐々に占め且つ前記場所全体が被走査領域を占めるよう
にし、前記各場所について、前記場所とヘッドの実際の
位置との間の実際の距離に相応してソナーデータを得る
と共に、また、前記各場所について、前記実際の位置を
本体（１０）の真の位置に関連させて１組の測量を得、
該１組の測量は、ソナー以外の変換装置を使用した海底
（２２）より上のヘッドの位置の測量と、ピッチ及びロ
ール測量とを含み、前記スポットの前記各場所について
の前記測量を使用して、ソナーデータを修正して、前記
測量を本体の真の位置に関連せしめる。更に、本発明
は、ソナーデータを作成するために、水中に浸漬した本
体（４０；１１０）に取付けられたソナーヘッド（８
０，８２；１０２）を用いて海底を走査し、海底より上
のソナーヘッドの位置に関する測量を得て、該測量を前
記ソナーデータと関連させてコンピュータ（９０）で用
いる水中ソナー走査方法において、前記本体（４０；１
１０）は海底（２２）に静止しているクランプウエイト
（４６）につながれており、前記本体の実際の位置は真
の位置と異なり、前記ヘッド（８０，８２；１０２）は
海底のスポットから戻る細いソナービームを発し、前記
ヘッド（８０，８２；１０２）は第１軸線を中心に前記
本体（４０；１１０）に対してステップ回転し、各ステ
ップにおけるヘッドからのビームの角度は、前記第１軸
線に対して直角なる第２軸線上に中心を有するファン形
状の弧に亘ってステップ増分され、前記スポットが異な
る場所を徐々に占め且つ前記場所全体が被走査領域を占
めるようにし、前記各場所について、前記場所とヘッド
の実際の位置との間の実際の距離に相応してソナーデー
タを得ると共に、前記各場所について、前記実際の位置
を本体（４０；１１０）の真の位置に関連させて１組の
測量を得、該１組の測量は、ソナー以外の変換装置（７
６）を用いた海底（２２）より上のヘッドの位置の測量
と、ピッチ及びロール測量と、更に、水平変位（Ｘ，
Ｙ）の２つの直角な測量と、垂直軸線を中心とした角変
位測量とを含み、前記スポットの前記各場所についての
前記測量を使用して、ソナーデータを修正して、前記測
量を本体の真の位置に関連せしめる。
を作成するために、水中に浸漬した本体（１０）に取付
けられたソナーヘッド（１６，１８）を用いて海底を走
査し、海底より上のソナーヘッドの位置に関する測量を
得て、該測量を前記ソナーデータと関連させてコンピュ
ータ（９０）で用いる水中ソナー走査方法において、前
記本体（１０）は海底（２２）に静止し、前記本体の実
際の位置は真の位置と異なり、前記ヘッド（１６，１
８）は海底のスポットから戻る細いソナービームを発
し、前記ヘッド（１６，１８）は第１軸線を中心に前記
本体（１０）に対してステップ回転し、各ステップにお
けるヘッドからのビームの角度は、前記第１軸線に対し
て直角なる第２軸線上に中心を有するファン形状の弧に
亘ってステップ増分され、前記スポットが異なる場所を
徐々に占め且つ前記場所全体が被走査領域を占めるよう
にし、前記各場所について、前記場所とヘッドの実際の
位置との間の実際の距離に相応してソナーデータを得る
と共に、また、前記各場所について、前記実際の位置を
本体（１０）の真の位置に関連させて１組の測量を得、
該１組の測量は、ソナー以外の変換装置を使用した海底
（２２）より上のヘッドの位置の測量と、ピッチ及びロ
ール測量とを含み、前記スポットの前記各場所について
の前記測量を使用して、ソナーデータを修正して、前記
測量を本体の真の位置に関連せしめる。更に、本発明
は、ソナーデータを作成するために、水中に浸漬した本
体（４０；１１０）に取付けられたソナーヘッド（８
０，８２；１０２）を用いて海底を走査し、海底より上
のソナーヘッドの位置に関する測量を得て、該測量を前
記ソナーデータと関連させてコンピュータ（９０）で用
いる水中ソナー走査方法において、前記本体（４０；１
１０）は海底（２２）に静止しているクランプウエイト
（４６）につながれており、前記本体の実際の位置は真
の位置と異なり、前記ヘッド（８０，８２；１０２）は
海底のスポットから戻る細いソナービームを発し、前記
ヘッド（８０，８２；１０２）は第１軸線を中心に前記
本体（４０；１１０）に対してステップ回転し、各ステ
ップにおけるヘッドからのビームの角度は、前記第１軸
線に対して直角なる第２軸線上に中心を有するファン形
状の弧に亘ってステップ増分され、前記スポットが異な
る場所を徐々に占め且つ前記場所全体が被走査領域を占
めるようにし、前記各場所について、前記場所とヘッド
の実際の位置との間の実際の距離に相応してソナーデー
タを得ると共に、前記各場所について、前記実際の位置
を本体（４０；１１０）の真の位置に関連させて１組の
測量を得、該１組の測量は、ソナー以外の変換装置（７
６）を用いた海底（２２）より上のヘッドの位置の測量
と、ピッチ及びロール測量と、更に、水平変位（Ｘ，
Ｙ）の２つの直角な測量と、垂直軸線を中心とした角変
位測量とを含み、前記スポットの前記各場所についての
前記測量を使用して、ソナーデータを修正して、前記測
量を本体の真の位置に関連せしめる。
【０００４】更に、本発明の実施態様は、１つのヘッド
（１６）の前記第１水平軸線（３３）は、第２ヘッド
（１８）の第１水平軸線（３３）から水平方向に間隔を
隔て、第１ヘッド（１６）の前記第２水平軸線（２５）
は、第２ヘッド（１８）の第２水平軸線（２５）から水
平方向に間隔を隔てている。また、本発明は上記方法を
実行するのに使用される装置であって、前記本体は、支
持船（１４）のクレーン（１２）から延びるクレーンワ
イヤによって操作される潜函（１０）を含み、該潜函
（１０）は、該潜函に取付けられた２つのソナーヘッド
（１６、１８）を備え、各ヘッド（１６、１８）は、潜
函が水平であるときに水平な第１軸線を中心に、ステッ
プ回転運動をすることができ、２つの軸線は、潜函が水
平であるときに水平方向に間隔を隔てており、各ヘッド
（１６、１８）は潜函内の海底のスポットから戻る細い
ソナービームを発し、各ステップにおけるビームの角度
は、前記第１軸線に対して垂直な第２軸線を中心とする
ファン形状の弧に亘って、ステップ増分可能であり、前
記第２軸線は、前記運動及び前記増分により前記各スポ
ットが異なる場所を徐々に占め且つ前記場所全体が前記
潜函内（１０）の被走査領域を占めるように、前記潜函
が水平であるときに水平であり、ソナーデータは、各場
所に対して且つ該場所とヘッドの実際の位置との間の実
際の距離に相応して得られ、前記潜函（１０）は、ピッ
チ及びロール変換装置（３２）とモニターとを有し、該
モニターは、ソナー以外の手段によって、海底より上の
一方のソナーヘッドの位置測量を得ることを可能にし、
前記支持船（１４）に設けられたコンピュータ（２３）
がソナーデータと前記測量とを受信して、請求項１又は
２に記載された方法によってソナーデータを修正する。
本発明の方法及び装置によれば、海の運動による走査ソ
ナーヘッドの運動に対して、データを補償することによ
り、走査ソナーから得られるデータの精度を大きく改善
することができる。
（１６）の前記第１水平軸線（３３）は、第２ヘッド
（１８）の第１水平軸線（３３）から水平方向に間隔を
隔て、第１ヘッド（１６）の前記第２水平軸線（２５）
は、第２ヘッド（１８）の第２水平軸線（２５）から水
平方向に間隔を隔てている。また、本発明は上記方法を
実行するのに使用される装置であって、前記本体は、支
持船（１４）のクレーン（１２）から延びるクレーンワ
イヤによって操作される潜函（１０）を含み、該潜函
（１０）は、該潜函に取付けられた２つのソナーヘッド
（１６、１８）を備え、各ヘッド（１６、１８）は、潜
函が水平であるときに水平な第１軸線を中心に、ステッ
プ回転運動をすることができ、２つの軸線は、潜函が水
平であるときに水平方向に間隔を隔てており、各ヘッド
（１６、１８）は潜函内の海底のスポットから戻る細い
ソナービームを発し、各ステップにおけるビームの角度
は、前記第１軸線に対して垂直な第２軸線を中心とする
ファン形状の弧に亘って、ステップ増分可能であり、前
記第２軸線は、前記運動及び前記増分により前記各スポ
ットが異なる場所を徐々に占め且つ前記場所全体が前記
潜函内（１０）の被走査領域を占めるように、前記潜函
が水平であるときに水平であり、ソナーデータは、各場
所に対して且つ該場所とヘッドの実際の位置との間の実
際の距離に相応して得られ、前記潜函（１０）は、ピッ
チ及びロール変換装置（３２）とモニターとを有し、該
モニターは、ソナー以外の手段によって、海底より上の
一方のソナーヘッドの位置測量を得ることを可能にし、
前記支持船（１４）に設けられたコンピュータ（２３）
がソナーデータと前記測量とを受信して、請求項１又は
２に記載された方法によってソナーデータを修正する。
本発明の方法及び装置によれば、海の運動による走査ソ
ナーヘッドの運動に対して、データを補償することによ
り、走査ソナーから得られるデータの精度を大きく改善
することができる。
【０００５】
【実施例】以下、添付図面を参照して、幾つかの実施例
を例示の方法で説明する。図１乃至図３は、支持船１４
上のクレ−ン１２が潜函１０を海底まで降下させるシス
テムを示す。潜函１０は、その端壁に配置された２つの
細いビームのソナーヘッド１６、１８を有する。潜函１
０は、海底２２に埋設されたパイプライン２０上の所定
位置に配置される。潜函１０は自己掘削型のものであ
り、潜函１０の両端が最終的にパイプライン２０に係合
する。パイプライン２０は水平ではないかもしれず、一
般に、潜函が完全に水平な位置まで潜函自体を掘り下げ
るようにすることはできない。
を例示の方法で説明する。図１乃至図３は、支持船１４
上のクレ−ン１２が潜函１０を海底まで降下させるシス
テムを示す。潜函１０は、その端壁に配置された２つの
細いビームのソナーヘッド１６、１８を有する。潜函１
０は、海底２２に埋設されたパイプライン２０上の所定
位置に配置される。潜函１０は自己掘削型のものであ
り、潜函１０の両端が最終的にパイプライン２０に係合
する。パイプライン２０は水平ではないかもしれず、一
般に、潜函が完全に水平な位置まで潜函自体を掘り下げ
るようにすることはできない。
【０００６】一旦、潜函１０が所定位置まで掘削を完了
すると、ソナーヘッド１６、１８は作動され、潜函１０
内の海底及び潜函１０の内壁の画像を伝える。全ての測
量が結局は平均水平平面に関して得られ、従って、潜函
１０の位置が、ピッチ及びロール変換器より得る測量に
よって補償されるように、ソナーのデータを修正する必
要がある。これらの測量は、潜函が長さ方向の向き（ピ
ッチ測量）における真の水平位置及び幅方向の向き（ロ
ール測量）における真の水平位置と異なる程度を指示す
る。これらの測量は、ソナーベッド１６、１８が潜函内
の海底を走査するとき、ソナーのデータを修正するのに
用いられる。修正はコンピュータ２３で遂行され、修正
された表示がプリンタ２７によって作成される。
すると、ソナーヘッド１６、１８は作動され、潜函１０
内の海底及び潜函１０の内壁の画像を伝える。全ての測
量が結局は平均水平平面に関して得られ、従って、潜函
１０の位置が、ピッチ及びロール変換器より得る測量に
よって補償されるように、ソナーのデータを修正する必
要がある。これらの測量は、潜函が長さ方向の向き（ピ
ッチ測量）における真の水平位置及び幅方向の向き（ロ
ール測量）における真の水平位置と異なる程度を指示す
る。これらの測量は、ソナーベッド１６、１８が潜函内
の海底を走査するとき、ソナーのデータを修正するのに
用いられる。修正はコンピュータ２３で遂行され、修正
された表示がプリンタ２７によって作成される。
【０００７】潜函から或る距離を隔てた真の海底の位置
は（潜函の壁を収容する掘削を行った場合、潜函付近の
海底は下方に湾曲する）圧力Ｐ１を与える圧力モニター
によって感知される。また、圧力Ｐ２を与える他の圧力
モニターが一方のソナーヘッドの高さを感知する。Ｐ１
とＰ２との差により、真の海底に対するソナーヘッドの
高さの測量が与えられる。コンピュータを用いてソナー
のデータを補償するのに、この測量を用いることができ
る。別の手段として、圧力測定の差（Ｐ１−Ｐ２）をソ
ナーデータの視覚表示に関する指示器として用いて、こ
の表示を真の海底と関連させる。
は（潜函の壁を収容する掘削を行った場合、潜函付近の
海底は下方に湾曲する）圧力Ｐ１を与える圧力モニター
によって感知される。また、圧力Ｐ２を与える他の圧力
モニターが一方のソナーヘッドの高さを感知する。Ｐ１
とＰ２との差により、真の海底に対するソナーヘッドの
高さの測量が与えられる。コンピュータを用いてソナー
のデータを補償するのに、この測量を用いることができ
る。別の手段として、圧力測定の差（Ｐ１−Ｐ２）をソ
ナーデータの視覚表示に関する指示器として用いて、こ
の表示を真の海底と関連させる。
【０００８】ソナーヘッド１６は、軸線２５を中心にヘ
ッド１６を駆動するステッパモータ２４を備えるととも
に、軸線３３を中心にヘッド１６を駆動するステッパモ
ータ３０を備える。ヘッド１８はヘッド１６と同様なも
のであり、２つのヘッドは潜函内の海底の立体画像を作
成する。ヘッド１６は、連続的なソナー「ショット」の
ためにステッパモータ２４により増分され、パイプ２０
を横切って走査する。ヘッド１６は又、ステッパーモー
タ３０によって増分され、パイプと平行に走査する。
ッド１６を駆動するステッパモータ２４を備えるととも
に、軸線３３を中心にヘッド１６を駆動するステッパモ
ータ３０を備える。ヘッド１８はヘッド１６と同様なも
のであり、２つのヘッドは潜函内の海底の立体画像を作
成する。ヘッド１６は、連続的なソナー「ショット」の
ためにステッパモータ２４により増分され、パイプ２０
を横切って走査する。ヘッド１６は又、ステッパーモー
タ３０によって増分され、パイプと平行に走査する。
【０００９】ヘッド１６は、ヘッドと関連する変換器３
２を有し、変換器３２により２つの測量、すなわち、ロ
ール位置の測量とピッチ位置の測量とが得られる。好ま
しくは、変換器は、メジャーメント・デバイス・リーシ
ング社（ Measurement Devices Leasing Limited of Ab
erdeen, Scotland )よりTRIMCUBEの商品名で入手できる
型式のものである。
２を有し、変換器３２により２つの測量、すなわち、ロ
ール位置の測量とピッチ位置の測量とが得られる。好ま
しくは、変換器は、メジャーメント・デバイス・リーシ
ング社（ Measurement Devices Leasing Limited of Ab
erdeen, Scotland )よりTRIMCUBEの商品名で入手できる
型式のものである。
【００１０】図４、図５及び図６は、導管４４ととも
に、浮き４２に接続したワイヤーロープ４１によって海
底２２より上に吊下げられたソナーブイ４０を示してい
る。ワイヤ４１は支持船１４上のクレーン１２によって
操作される。ワイヤ４１は、ブイ４０を貫通して下方に
延び、海底２２上に静止しているクランプウェイト４６
に接続されている。
に、浮き４２に接続したワイヤーロープ４１によって海
底２２より上に吊下げられたソナーブイ４０を示してい
る。ワイヤ４１は支持船１４上のクレーン１２によって
操作される。ワイヤ４１は、ブイ４０を貫通して下方に
延び、海底２２上に静止しているクランプウェイト４６
に接続されている。
【００１１】ブイ４０はウィンチ４８を備え、ワイヤロ
ープ５０がウィンチ４８からクランプウエイト４６の２
つのプーリー５２を廻って延び、ロープ５０は、ジンバ
ル機構５６のレバー５４に接続されている。レバー５４
は第１角度変換器６２の軸６０と締結されている。変換
器６２は、フレーム６４に支持され、フレーム６４は、
軸６０と直角をなす軸線６６を中心に回動される。フレ
ーム６４は、軸線６６と同心状の軸６８と締結されてお
り、軸６８は、第２角度変換器７０の軸を構成する。軸
線６６は、軸６８及び他の軸７２によって構成され、こ
れらの軸は、ブイ４０の本体に取付けられたフレーム７
４で支承されている。
ープ５０がウィンチ４８からクランプウエイト４６の２
つのプーリー５２を廻って延び、ロープ５０は、ジンバ
ル機構５６のレバー５４に接続されている。レバー５４
は第１角度変換器６２の軸６０と締結されている。変換
器６２は、フレーム６４に支持され、フレーム６４は、
軸６０と直角をなす軸線６６を中心に回動される。フレ
ーム６４は、軸線６６と同心状の軸６８と締結されてお
り、軸６８は、第２角度変換器７０の軸を構成する。軸
線６６は、軸６８及び他の軸７２によって構成され、こ
れらの軸は、ブイ４０の本体に取付けられたフレーム７
４で支承されている。
【００１２】海底２２のクランプウェイト４６に対する
ブイ４０の運動は、ブイ４０の運動の「Ｘ」要素及び
「Ｙ」要素の測量を与える変換器６２、７０の変位を生
じさせる。これらの測量は、海の運動に対してソナーデ
ータを補償するのに使用される。ブイ４０は又、２つの
ホイールを備えたフーティッジ（footage)機構７６を有
し、これらのホイールは、ワイヤロープ４１で被動し、
変換器を駆動して、クランプウェイト４６と、２つのソ
ナーヘッドが占める水平レベル（以下の記載を参照され
たい）との間におけるワイヤロープ４１の長さの測量を
与える。変換器６２、７０からの「Ｘ」及び「Ｙ」角度
の情報と関連するこの情報と、変換器８６からのロール
及びピッチ角度の情報とを用いて、側方変位（サージ(s
urge) 及びスウェイ(sway)）と垂直運動（ヒーブ（heav
e)）とが計算される。ブイ４０も又、２つのソナーヘッ
ド８０、８２を備え、これらのソナーヘッドは、ステッ
パモータ８４によって駆動される共通の架台に設けられ
ている。結局、ブイ４０は、ロール及びピッチ変換器８
６と、ブイ４０の方位（heading)の測量を与えるコンパ
ス８８とを有する。
ブイ４０の運動は、ブイ４０の運動の「Ｘ」要素及び
「Ｙ」要素の測量を与える変換器６２、７０の変位を生
じさせる。これらの測量は、海の運動に対してソナーデ
ータを補償するのに使用される。ブイ４０は又、２つの
ホイールを備えたフーティッジ（footage)機構７６を有
し、これらのホイールは、ワイヤロープ４１で被動し、
変換器を駆動して、クランプウェイト４６と、２つのソ
ナーヘッドが占める水平レベル（以下の記載を参照され
たい）との間におけるワイヤロープ４１の長さの測量を
与える。変換器６２、７０からの「Ｘ」及び「Ｙ」角度
の情報と関連するこの情報と、変換器８６からのロール
及びピッチ角度の情報とを用いて、側方変位（サージ(s
urge) 及びスウェイ(sway)）と垂直運動（ヒーブ（heav
e)）とが計算される。ブイ４０も又、２つのソナーヘッ
ド８０、８２を備え、これらのソナーヘッドは、ステッ
パモータ８４によって駆動される共通の架台に設けられ
ている。結局、ブイ４０は、ロール及びピッチ変換器８
６と、ブイ４０の方位（heading)の測量を与えるコンパ
ス８８とを有する。
【００１３】図６に示すように、方位（コンパス８８）
と、ロール及ピッチと、スウェイ位置「Ｘ」とサージ位
置「Ｙ」とに相応する測量は、ソナーデータをブイ４０
の海運動に対して補償するコンピュータ９０で使用され
る。ソナーヘッド８０、８２は海底を走査し、例えば、
掘削すべき領域の正確な画像を作成する。発せられた各
ソナーパルス及びそのリターンパルスに対して、相応す
る一組の方位、ロール、ピッチ、「Ｘ」位置及び「Ｙ」
位置の測量値があり、これらの測量値は、海の運動によ
るブイ４０の運動を補償するコンピユータ９０で使用さ
れる。
と、ロール及ピッチと、スウェイ位置「Ｘ」とサージ位
置「Ｙ」とに相応する測量は、ソナーデータをブイ４０
の海運動に対して補償するコンピュータ９０で使用され
る。ソナーヘッド８０、８２は海底を走査し、例えば、
掘削すべき領域の正確な画像を作成する。発せられた各
ソナーパルス及びそのリターンパルスに対して、相応す
る一組の方位、ロール、ピッチ、「Ｘ」位置及び「Ｙ」
位置の測量値があり、これらの測量値は、海の運動によ
るブイ４０の運動を補償するコンピユータ９０で使用さ
れる。
【００１４】図７及び図８は図４乃至図６に示す実施例
と類似した実施例を示しており、同じ構成要素に対して
同じ参照符号が使用されている。しかしながら、導管１
００は、クレーンワイヤ（図示せず）と組合せてあり、
水中及び水上にブイ４０を昇降させるのに用いられる。
ウインチ４８の経路からのワイヤロープ５０が、前述の
実施例におけるクレーンワイヤ４１に代わって、フーテ
ィッジ機構７６を駆動する。ブイ４０には、ステッパモ
ータ８４が駆動する単一のソナーヘッド１０２が示され
ている。
と類似した実施例を示しており、同じ構成要素に対して
同じ参照符号が使用されている。しかしながら、導管１
００は、クレーンワイヤ（図示せず）と組合せてあり、
水中及び水上にブイ４０を昇降させるのに用いられる。
ウインチ４８の経路からのワイヤロープ５０が、前述の
実施例におけるクレーンワイヤ４１に代わって、フーテ
ィッジ機構７６を駆動する。ブイ４０には、ステッパモ
ータ８４が駆動する単一のソナーヘッド１０２が示され
ている。
【００１５】方位、ロール及びピッチ、スウェイ位置
「Ｘ」及びサージ位置「Ｙ」に相応する変換器の測量
は、前述の如くソナーのデータをブイ４０の海運動に対
して補償するコンピュータで使用される。図９乃至図１
１は更に他の実施例を示す。ここでは、浮力タンク１１
２を有するＲＯＶ１１０が「本体」を構成しており、Ｒ
ＯＶは、導管１００によって支持船１４上のクレーン１
２に連結され、導管１００は、前述の如く、クレーン１
２によって操作される昇降ワイヤと組合っている。
「Ｘ」及びサージ位置「Ｙ」に相応する変換器の測量
は、前述の如くソナーのデータをブイ４０の海運動に対
して補償するコンピュータで使用される。図９乃至図１
１は更に他の実施例を示す。ここでは、浮力タンク１１
２を有するＲＯＶ１１０が「本体」を構成しており、Ｒ
ＯＶは、導管１００によって支持船１４上のクレーン１
２に連結され、導管１００は、前述の如く、クレーン１
２によって操作される昇降ワイヤと組合っている。
【００１６】ＲＯＶ１１０は、マニプレータ（manipula
tor)１１４と、電気モータによって駆動される４つの駆
動プロペラとを有する。ＲＯＶは、ステッパモータ８４
によって駆動される単一のソナー走査ヘッド１０２を有
する。ワイヤロープ５０がフーティッジ機構７６を駆動
し、この機構７６からレバー５４の穴を下方に貫通して
おり、この例では、レバー５４は中空である。
tor)１１４と、電気モータによって駆動される４つの駆
動プロペラとを有する。ＲＯＶは、ステッパモータ８４
によって駆動される単一のソナー走査ヘッド１０２を有
する。ワイヤロープ５０がフーティッジ機構７６を駆動
し、この機構７６からレバー５４の穴を下方に貫通して
おり、この例では、レバー５４は中空である。
【００１７】図５及び図８に示すウインチ４８は電気又
は液圧駆動され、電気又は液圧動力がウインチに加えら
れない限り回転できない。図１０に示すウインチは一定
の力をクランプウエイト４６（例えば図５及び図８にお
いて用いられた１ton のウエイトと比較して、比較的軽
いウエイト）に加えて、ＲＯＶを進水させ、或いは、海
から回収する間、或いは、ＲＯＶが海底を走査せずに移
動している間、ウエイトを上昇させる。
は液圧駆動され、電気又は液圧動力がウインチに加えら
れない限り回転できない。図１０に示すウインチは一定
の力をクランプウエイト４６（例えば図５及び図８にお
いて用いられた１ton のウエイトと比較して、比較的軽
いウエイト）に加えて、ＲＯＶを進水させ、或いは、海
から回収する間、或いは、ＲＯＶが海底を走査せずに移
動している間、ウエイトを上昇させる。
【００１８】走査を実行すべきとき、より低い値の一定
力がウエイトに加えられ（この値はクランプウエイト４
６の重量よりも小さい）、クランプウエイトは海底に降
下する。ワイヤ５０を緊張状態に保持する一定の力が維
持される一方、たとえＲＯＶのプロペラがＲＯＶを一定
の位置に保持しようと努めていても、ＲＯＶが海の運動
により移動すると、ウインチ４８はワイヤ５０を回収し
たり、或いは、ワイヤ５０の繰り出しを可能にする。
力がウエイトに加えられ（この値はクランプウエイト４
６の重量よりも小さい）、クランプウエイトは海底に降
下する。ワイヤ５０を緊張状態に保持する一定の力が維
持される一方、たとえＲＯＶのプロペラがＲＯＶを一定
の位置に保持しようと努めていても、ＲＯＶが海の運動
により移動すると、ウインチ４８はワイヤ５０を回収し
たり、或いは、ワイヤ５０の繰り出しを可能にする。
【００１９】ソナーデータは、前述の如く変換器による
測量をコンピュータ９０で用いて、ＲＯＶの海運動に対
し補償される。図１２は、図４乃至図６の実施例を使用
状態で示す。走査ヘッドは、６度のステップで１８０度
回転される。各走査ヘッドは各ステップで１．７度の夾
角を有するビームのソナーパルスを発して、図１２に示
すように、海底のスポット（ｓｐｏｔ）を走査する。各
ヘッドは、図示の如く１２０度のファン形状の孤に亘っ
て１．８度のステップで増分される。これらの走査ヘッ
ドは平行ではなく、（図示の如く）互いに３度オフセッ
トしている。これは重複しない走査の良好な分布を与え
る。この走査モードはラジアル走査（ｒａｄｉａｌ ｓ
ｃａｎｎｉｎｇ）として知られる。走査角度を９０度か
ら１８０度まで変化させることができる。図１２に示す
システムでは、合計３０の二重走査が、全数６０のラジ
アル走査に亘って記録される。１．８度のヘッドの増分
及び１８０度の走査角度のために、６０の走査は、６０
００のデータポイントを生じさせることになる。
測量をコンピュータ９０で用いて、ＲＯＶの海運動に対
し補償される。図１２は、図４乃至図６の実施例を使用
状態で示す。走査ヘッドは、６度のステップで１８０度
回転される。各走査ヘッドは各ステップで１．７度の夾
角を有するビームのソナーパルスを発して、図１２に示
すように、海底のスポット（ｓｐｏｔ）を走査する。各
ヘッドは、図示の如く１２０度のファン形状の孤に亘っ
て１．８度のステップで増分される。これらの走査ヘッ
ドは平行ではなく、（図示の如く）互いに３度オフセッ
トしている。これは重複しない走査の良好な分布を与え
る。この走査モードはラジアル走査（ｒａｄｉａｌ ｓ
ｃａｎｎｉｎｇ）として知られる。走査角度を９０度か
ら１８０度まで変化させることができる。図１２に示す
システムでは、合計３０の二重走査が、全数６０のラジ
アル走査に亘って記録される。１．８度のヘッドの増分
及び１８０度の走査角度のために、６０の走査は、６０
００のデータポイントを生じさせることになる。
【００２０】次に図４乃至図６及び図１０を参照して説
明した実施例の作用により得られるソナーデータの補償
について数学的に説明する。以下説明は、図１３乃至図
１８に関連する。ブイは、ステッパモータが駆動する共
通の架台に設けられた２つのソナーヘッドを備えてい
る。Ｘ軸線をコンパスの方位０度Ｎと整列させて、右側
の座標系をブイに固定するものとし、次いで、ヘッド
Ａ、Ｂを、ＸＹ平面に作図した円の周りで増分的にステ
ップ運動させる。
明した実施例の作用により得られるソナーデータの補償
について数学的に説明する。以下説明は、図１３乃至図
１８に関連する。ブイは、ステッパモータが駆動する共
通の架台に設けられた２つのソナーヘッドを備えてい
る。Ｘ軸線をコンパスの方位０度Ｎと整列させて、右側
の座標系をブイに固定するものとし、次いで、ヘッド
Ａ、Ｂを、ＸＹ平面に作図した円の周りで増分的にステ
ップ運動させる。
【００２１】図１３は、海底走査中における、ヘッドＢ
のソナーリターンを示す。 （図１３を参照すると、図１３は、方位と以下に示す凡
例とを含む。海底走査中におけるヘッドＢのソナーリターン 凡例 ｔ は、ヘッドＢに関する目標ベクトルｔ ｏは、ブイの原点Ｏに関する目標ベクトル ＸH 、ＹH 、ＺH 、はヘッドＢに固定した座標系 ＸB 、ＹB 、ＺB 、はブイに固定した座標系 αは、ステッパモータによるヘッドＢとＸB 軸線との角
度 Ｒ、は作図した円の半径 Ｄは、ヘッドＢからの目標Ｔの距離 φは、ＸB 、ＹB 平面からのソナーパルスの角度） 原点Ｏに対する目標の座標は下式によって与えられる。
のソナーリターンを示す。 （図１３を参照すると、図１３は、方位と以下に示す凡
例とを含む。海底走査中におけるヘッドＢのソナーリターン 凡例 ｔ は、ヘッドＢに関する目標ベクトルｔ ｏは、ブイの原点Ｏに関する目標ベクトル ＸH 、ＹH 、ＺH 、はヘッドＢに固定した座標系 ＸB 、ＹB 、ＺB 、はブイに固定した座標系 αは、ステッパモータによるヘッドＢとＸB 軸線との角
度 Ｒ、は作図した円の半径 Ｄは、ヘッドＢからの目標Ｔの距離 φは、ＸB 、ＹB 平面からのソナーパルスの角度） 原点Ｏに対する目標の座標は下式によって与えられる。
【００２２】 ｔｏ＝（Ｄ cosφ＋Ｒ，Ｏ，Ｄ sinφ）．．．．．（１ａ） 走査中のヘッドＡに対して同様に表現することができ、
これは、距離Ｄ′及び角度φ′に対して、下式によって
表し得る。 ｔｏ＝（Ｄ′cos φ′−Ｒ，Ｏ，Ｄ′sin φ′）．．．．．（１ｂ） 更に、以下の分析がヘッドＢ及びヘッドＡによる走査に
対して均しく適応する。ブイ自体の軸線に対する目標の
座標は、ＺB 、即ちブイのＺ軸線を中心とする角度−α
の目標ベクトルｔｏの回転によって与えられる。
これは、距離Ｄ′及び角度φ′に対して、下式によって
表し得る。 ｔｏ＝（Ｄ′cos φ′−Ｒ，Ｏ，Ｄ′sin φ′）．．．．．（１ｂ） 更に、以下の分析がヘッドＢ及びヘッドＡによる走査に
対して均しく適応する。ブイ自体の軸線に対する目標の
座標は、ＺB 、即ちブイのＺ軸線を中心とする角度−α
の目標ベクトルｔｏの回転によって与えられる。
【００２３】ｔ B ＝Ｔ（ｔｏ，ｋ，−α）．．．．．．．（２） ここに、ｋ＝（０，０，１）、即ち、ｋはブイのＺ軸線
に沿う単位ベクトルであり、Ｔは、回転を示すベクトル
関数である。
に沿う単位ベクトルであり、Ｔは、回転を示すベクトル
関数である。
【００２４】
【数１】
【００２５】（図１４を参照すると、図１４は、方位及
び以下に示す凡例を含む。一般軸線を中心とするベクトルの回転 凡例 Ｘ、Ｙ、Ｚは、右側の座標系である。ｎ は回転軸線である。
び以下に示す凡例を含む。一般軸線を中心とするベクトルの回転 凡例 Ｘ、Ｙ、Ｚは、右側の座標系である。ｎ は回転軸線である。
【００２６】θは回転角度である。ａ は回転されるベクトルであるａ ′は合成ベクトルである。 ベクトル関数は下式によって与えられる。
【００２７】
【数２】
【００２８】一般に、ブイは、回転運動と定着クランプ
ウエイトからの変化する変位との双方を伴う一定の運動
状態にある。固定原点０及び座標系は、全ての目標デー
タが関係し得るブイの外側に構成される。ブイが回転運
動を伴わずにその原位置から変位した場合を先ず考慮す
ると、Ｘ、Ｙ、及びＺにおける変位、即ち、サージ、ス
ウェイ及びヒーブ要素を、ブイのＸＹジンバルシステム
（図１５及び図１６）によって測量できる。
ウエイトからの変化する変位との双方を伴う一定の運動
状態にある。固定原点０及び座標系は、全ての目標デー
タが関係し得るブイの外側に構成される。ブイが回転運
動を伴わずにその原位置から変位した場合を先ず考慮す
ると、Ｘ、Ｙ、及びＺにおける変位、即ち、サージ、ス
ウェイ及びヒーブ要素を、ブイのＸＹジンバルシステム
（図１５及び図１６）によって測量できる。
【００２９】ワイヤは緊張状態に保持されており、フー
ティッジユニットに基づいて計算された測量長さＬのワ
イヤである。 （図１５を参照すると、図１５は方位及び以下に示す凡
例を含む。緊張したワイヤによって保持され、原位置Ｏc から変位
したソナーブイ 凡例 ＸＹＺは、クランプウエイトの上方に位置する固定点Ｏ
c の座標系である。
ティッジユニットに基づいて計算された測量長さＬのワ
イヤである。 （図１５を参照すると、図１５は方位及び以下に示す凡
例を含む。緊張したワイヤによって保持され、原位置Ｏc から変位
したソナーブイ 凡例 ＸＹＺは、クランプウエイトの上方に位置する固定点Ｏ
c の座標系である。
【００３０】Ｌは、緊張したワイヤの長さである。 Ｔは、目標である。ｄ B はブイに対するＯc の変位ベクルトである。ｔ B はブイに対する目標ベクトルである。ｔ c は固定原点Ｏc に対する目標べクトルである。） 図１５より、次式が分かる。
【００３１】ｔB ＝ｔB −ｄB ．．．．．．（４） 図１６を参照すると、図１６は、方位及び以下に示す凡
例を含む。回転運動を伴なわないソナーブイの変位 凡例 Ｌは、緊張したワイヤの長さである。
例を含む。回転運動を伴なわないソナーブイの変位 凡例 Ｌは、緊張したワイヤの長さである。
【００３２】ＯC は、ブイの外側の固定原点である。ｄ B は、ブイに対する変位ベクトルである。 ＸB 、ＹB 、ＺB は、ブイに固定した座標系である。 θX は、ＸB ＺB 平面における角変位である。 θY は、緊張したワイヤ及びＹB の平面における角変位
である。
である。
【００３３】ＬB は、ブイに対するＺ変位である。） 図１６は回転運動を伴なわないブイの変位を示す。ジン
バル機構は、図示のようなブイ及び緊張したワイヤの間
の２つの角変位θX 及びθY を読み取る。このとき、下
式が得られる。 ｄB ＝（−Ｌ sinθX cos θY 、−Ｌ sinθY 、Ｌ−ＬB ）．．．．（５） ここに、ＬB ＝Ｌcos θX cos θY ．．．．．（６） ここで、ブイが回転運動をも伴なう完全な場合を考慮
し、３つの回転自由度を以下のように定義する。
バル機構は、図示のようなブイ及び緊張したワイヤの間
の２つの角変位θX 及びθY を読み取る。このとき、下
式が得られる。 ｄB ＝（−Ｌ sinθX cos θY 、−Ｌ sinθY 、Ｌ−ＬB ）．．．．（５） ここに、ＬB ＝Ｌcos θX cos θY ．．．．．（６） ここで、ブイが回転運動をも伴なう完全な場合を考慮
し、３つの回転自由度を以下のように定義する。
【００３４】ピッチ ─ ブイのＹ軸線廻りの時計廻り
方向の回転 ロール ─ ブイのＸ軸線廻りの時計廻り方向の回転 方位 ─ ブイのＺ軸線廻りの時計廻り方向の回転 回転運動の場合の式（４）は目標の見かけの位置を与え
るであろう。ｔ c ＝ｔB −ｄB 回転運動を補償する目標の真の位置は下式により得られ
る。
方向の回転 ロール ─ ブイのＸ軸線廻りの時計廻り方向の回転 方位 ─ ブイのＺ軸線廻りの時計廻り方向の回転 回転運動の場合の式（４）は目標の見かけの位置を与え
るであろう。ｔ c ＝ｔB −ｄB 回転運動を補償する目標の真の位置は下式により得られ
る。
【００３５】ｔ c ＝Ｃ（ｔB ）−Ｃ（ｄB ）．．．．．（７） ここに、Ｃ（ ）は、ブイのロール、ピッチ及び方位を
修正するための一連の変換を示すベクトル関数である。
従って、式（２）及び（５）のベクトルｄB 及びｔB を
計算するための情報が与えられると、式（７）による補
償関数の適用によって、真のソナー目標位置が計算され
る。
修正するための一連の変換を示すベクトル関数である。
従って、式（２）及び（５）のベクトルｄB 及びｔB を
計算するための情報が与えられると、式（７）による補
償関数の適用によって、真のソナー目標位置が計算され
る。
【００３６】補償関数を以下に詳細に説明する。補償関数 関数は３つの段階に分けられる。 ｉ） ロール及びピッチの修正 ソナーブイのロール及びピッチは、面（図１７）によっ
て測量され、この面は、ブイの固定軸線に対して角度を
なしている。
て測量され、この面は、ブイの固定軸線に対して角度を
なしている。
【００３７】（図１７を参照すると、図１７は、方位及
び以下に説明する凡例を含む。ブイのロール及びピッチの補償 凡例 ＸB 、ＹB 、ＺB は、ピッチ及びロールを伴なわないブ
イの軸線である。 ＸB ′、ＹB ′、ＺB ′はピッチ及びロールの軸線であ
る Ｐはピッチ角度である。
び以下に説明する凡例を含む。ブイのロール及びピッチの補償 凡例 ＸB 、ＹB 、ＺB は、ピッチ及びロールを伴なわないブ
イの軸線である。 ＸB ′、ＹB ′、ＺB ′はピッチ及びロールの軸線であ
る Ｐはピッチ角度である。
【００３８】ｒはロール角度である。ｎ は、ピッチ及びロール補償のための回転軸線である。 θは、ピッチ及びロール補償のためのｎを中心とする回
転角度である。） 図１７より、回転角度θ及び固定軸線に対する上記面の
回転軸線ｎを計算できる。
転角度である。） 図１７より、回転角度θ及び固定軸線に対する上記面の
回転軸線ｎを計算できる。
【００３９】
【数３】
【００４０】
【数４】
【００４１】このときＣrp（ ）、即ち、ブイのロール
及びピッチのための補償関数は下式の通りである。
及びピッチのための補償関数は下式の通りである。
【００４２】
【数５】
【００４３】ここに、ａは目標又は変位ベルトルであ
り、Ｔ（ ）は、式（３）で定義される。これは、ロー
ル及びピッチ面を水平にするのに相応する合成のロール
及びピッチ角度の回転を示す。 ii）方位変更のための修正 ロール及びピッチの補償はブイの方位を変更し、修正が
加えられなければならない（図１８を参照）。 （図１８を参照すると、図１８は、方位と以下に示す凡
例とを含む。
り、Ｔ（ ）は、式（３）で定義される。これは、ロー
ル及びピッチ面を水平にするのに相応する合成のロール
及びピッチ角度の回転を示す。 ii）方位変更のための修正 ロール及びピッチの補償はブイの方位を変更し、修正が
加えられなければならない（図１８を参照）。 （図１８を参照すると、図１８は、方位と以下に示す凡
例とを含む。
【００４４】方位修正 凡例
【００４５】
【数６】
【００４６】ＸB 、ＹB は、ピッチ及びロールを伴わな
いブイのＸ、Ｙ軸線である。 Ｘ′B は、ピッチ及びロール面のＸ軸線である。 ｈｃは、方位修正である。 方位の変更を計算するために、修正される方位を示す単
位ベクトルｉを描き、それをブイのロール及びピッチに
亘り描き、実際の測定方位を示すベクトルｉ′を与え
る。次いで、もしｉ＝（１、０、０）ならば、このと
き、上記項目（ｉ）により、
いブイのＸ、Ｙ軸線である。 Ｘ′B は、ピッチ及びロール面のＸ軸線である。 ｈｃは、方位修正である。 方位の変更を計算するために、修正される方位を示す単
位ベクトルｉを描き、それをブイのロール及びピッチに
亘り描き、実際の測定方位を示すベクトルｉ′を与え
る。次いで、もしｉ＝（１、０、０）ならば、このと
き、上記項目（ｉ）により、
【００４７】
【数７】
【００４８】とする。なお、Ｔ（ ）は式（３）で定義
され、そして、 ｉ′＝（ｉX ′，ｉY ′，ｉZ ′）．．．．．．．．．（１２） である。修正された方位は次式によって与えられる。 ｈ＝ｈ′−tan -1( ｉY ′／ｉX ′）．．．．．（１３） ここに、ｈ＝修正された方位、ｈ′＝測量された方位で
ある。 iii ）ソナーブイの方位の修正 ブイの方位の修正は、ロール及びピッチ補償ベクトル
を、ブイのＺ軸線を中心として修正された方位−ｈだけ
回転させる。
され、そして、 ｉ′＝（ｉX ′，ｉY ′，ｉZ ′）．．．．．．．．．（１２） である。修正された方位は次式によって与えられる。 ｈ＝ｈ′−tan -1( ｉY ′／ｉX ′）．．．．．（１３） ここに、ｈ＝修正された方位、ｈ′＝測量された方位で
ある。 iii ）ソナーブイの方位の修正 ブイの方位の修正は、ロール及びピッチ補償ベクトル
を、ブイのＺ軸線を中心として修正された方位−ｈだけ
回転させる。
【００４９】Ｃ （ａ）＝Ｔ（ａ、ｋ、−ｈ）・・・・・・・（１４） ここに、ａは、ロール及びピッチを修正した目標又は変
位ベクトルである。ｋ は、Ｚ軸線に沿う単位ベクトルである。 ｈは、修正された方位である。Ｔ （ ）は、式（３）で定義される。
位ベクトルである。ｋ は、Ｚ軸線に沿う単位ベクトルである。 ｈは、修正された方位である。Ｔ （ ）は、式（３）で定義される。
【図１】海底に埋設したパイプライン上の所定位置に位
置する潜函を支持船とともに示す概略図である。
置する潜函を支持船とともに示す概略図である。
【図２】図１に示す潜函の詳細図である。
【図３】図１のシステムを示すブロック図である。
【図４】第２実施例を示す図１と同様な図である。
【図５】第２実施例を示す図２と同様な図である。
【図６】第２実施例を示す図３と同様な図である。
【図７】第３実施例を示す図１と同様な図である。
【図８】第３実施例を示す図２と同様な図である。
【図９】第４実施例を示す図１と同様な図である。
【図１０】第４実施例を示す図２と同様な図である。
【図１１】第４実施例を示す図３と同様な図である。
【図１２】図４乃至図６に示す実施例を使用状態で示す
立体図である。
立体図である。
【図１３】図４乃至図６に示す実施例の作用を数学的に
説明するのに用いられる数学的な図である。
説明するのに用いられる数学的な図である。
【図１４】図４乃至図６に示す実施例の作用を数学的に
説明するのに用いられる数学的な図である。
説明するのに用いられる数学的な図である。
【図１５】図４乃至図６に示す実施例の作用を数学的に
説明するのに用いられる数学的な図である。
説明するのに用いられる数学的な図である。
【図１６】図４乃至図６に示す実施例の作用を数学的に
説明するのに用いられる数学的な図である。
説明するのに用いられる数学的な図である。
【図１７】図４乃至図６に示す実施例の作用を数学的に
説明するのに用いられる数学的な図である。
説明するのに用いられる数学的な図である。
【図１８】図４乃至図６に示す実施例の作用を数学的に
説明するのに用いられる数学的な図である。
説明するのに用いられる数学的な図である。
１０ 潜函 １２ クレーン １４ 支持船 １６、１８、８０、８２、１０２ ソナーヘッド ２０ パイプライン ２２ 海底 ２３、９０ コンピュータ ２４、３０ ステッパモータ ２７ プリンタ ３２ 変換器 ４０ ソナーブイ ４１、５０ ワイヤロープ ４４、１００ 導管 ４６ クランプウエイト ５６ ジンバル機構 ６２ 角度変換器 ７０ 第２角度変換器 ７６ フーティッジ機構 ８６ ロール及びピッチ変換器 ８８ コンパス １１０ ＲＯＶ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−106357（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−196808（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−13712（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平１−43657（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (7)
- 【請求項１】 ソナーデータを作成するために、水中に
浸漬した本体（１０）に取付けられたソナーヘッド（１
６，１８）を用いて海底を走査し、海底より上のソナー
ヘッドの位置に関する測量を得て、該測量を前記ソナー
データと関連させてコンピュータ（９０）で用いる水中
ソナー走査方法において、 前記本体（１０）は海底（２２）に静止し、前記本体の
実際の位置は真の位置と異なり、前記ヘッド（１６，１
８）は海底のスポットから戻る細いソナービームを発
し、前記ヘッド（１６，１８）は第１軸線を中心に前記
本体（１０）に対してステップ回転し、各ステップにお
けるヘッドからのビームの角度は、前記第１軸線に対し
て直角なる第２軸線上に中心を有するファン形状の弧に
亘ってステップ増分され、前記スポットが異なる場所を
徐々に占め且つ前記場所全体が被走査領域を占めるよう
にし、 前記各場所について、前記場所とヘッドの実際の位置と
の間の実際の距離に相応してソナーデータを得ると共
に、また、前記各場所について、前記実際の位置を本体
（１０）の真の位置に関連させて１組の測量を得、該１
組の測量は、ソナー以外の変換装置を使用した海底（２
２）より上のヘッドの位置の測量と、ピッチ及びロール
測量とを含み、前記スポットの前記各場所についての前
記測量を使用して、ソナーデータを修正して、前記測量
を本体の真の位置に関連せしめる、ことを特徴とする水
中ソナー走査方法。 - 【請求項２】 ソナーデータを作成するために、水中に
浸漬した本体（４０；１１０）に取付けられたソナーヘ
ッド（８０，８２；１０２）を用いて海底を走査し、海
底より上のソナーヘッドの位置に関する測量を得て、該
測量を前記ソナーデータと関連させてコンピュータ（９
０）で用いる水中ソナー走査方法において、 前記本体（４０；１１０）は海底（２２）に静止してい
るクランプウエイト（４６）につながれており、前記本
体の実際の位置は真の位置と異なり、前記ヘッド（８
０，８２；１０２）は海底のスポットから戻る細いソナ
ービームを発し、前記ヘッド（８０，８２；１０２）は
第１軸線を中心に前記本体（４０；１１０）に対してス
テップ回転し、各ステップにおけるヘッドからのビーム
の角度は、前記第１軸線に対して直角なる第２軸線上に
中心を有するファン形状の弧に亘ってステップ増分さ
れ、前記スポットが異なる場所を徐々に占め且つ前記場
所全体が被走査領域を占めるようにし、 前記各場所について、前記場所とヘッドの実際の位置と
の間の実際の距離に相応してソナーデータを得ると共
に、前記各場所について、前記実際の位置を本体（４
０；１１０）の真の位置に関連させて１組の測量を得、
該１組の測量は、ソナー以外の変換装置（７６）を用い
た海底（２２）より上のヘッドの位置の測量と、ピッチ
及びロール測量と、更に、水平変位（Ｘ，Ｙ）の２つの
直角な測量と、垂直軸線を中心とした角変位測量とを含
み、前記スポットの前記各場所についての前記測量を使
用して、ソナーデータを修正して、前記測量を本体の真
の位置に関連せしめる、ことを特徴とする水中ソナー走
査方法。 - 【請求項３】 １つのヘッド（１６）の前記第１水平軸
線（３３）は、第２ヘッド（１８）の第１水平軸線（３
３）から水平方向に間隔を隔て、第１ヘッド（１６）の
前記第２水平軸線（２５）は、第２ヘッド（１８）の第
２水平軸線（２５）から水平方向に間隔を隔てているこ
とを特徴とする、請求項１又は２に記載の水中ソナー走
査方法。 - 【請求項４】 請求項１または２に記載の方法を実行す
るのに使用される装置であって、 前記本体は、支持船（１４）のクレーン（１２）から延
びるクレーンワイヤによって操作される潜函（１０）を
含み、該潜函（１０）は、該潜函に取付けられた２つの
ソナーヘッド（１６、１８）を備え、各ヘッド（１６、
１８）は、潜函が水平であるときに水平な第１軸線を中
心に、ステップ回転運動をすることができ、２つの軸線
は、潜函が水平であるときに水平方向に間隔を隔ててお
り、各ヘッド（１６、１８）は潜函内の海底のスポット
から戻る細いソナービームを発し、各ステップにおける
ビームの角度は、前記第１軸線に対して垂直な第２軸線
を中心とするファン形状の弧に亘って、ステップ増分可
能であり、 前記第２軸線は、前記運動及び前記増分により前記各ス
ポットが異なる場所を徐々に占め且つ前記場所全体が前
記潜函内（１０）の被走査領域を占めるように、前記潜
函が水平であるときに水平であり、ソナーデータは、各
場所に対して且つ該場所とヘッドの実際の位置との間の
実際の距離に相応して得られ、 前記潜函（１０）は、ピッチ及びロール変換装置（３
２）とモニターとを有し、該モニターは、ソナー以外の
手段によって、海底より上の一方のソナーヘッドの位置
測量を得ることを可能にし、前記支持船（１４）に設け
られたコンピュータ（２３）がソナーデータと前記測量
とを受信して、請求項１又は２に記載された方法によっ
てソナーデータを修正することを特徴とする装置。 - 【請求項５】 請求項１又は２に記載の方法を実行する
のに使用される装置において、前記本体は、２つのソナ
ーヘッド（８０，８２）を備えたブイ（４０）を含み、
該ブイは、共通の取付部に取付けられ、垂直方向軸線を
中心にステップ回転により運動可能であり、各ヘッド
は、海底のスポットから戻る細いソナービームを発し、 各ステップにおけるビームの角度は、前記運動及び増分
により前記各スポットが異なる場所を徐々に占め且つ前
記場所全体が被走査領域を占めるように、共通取付部の
面に平行な第２軸線上に中心を有するファン形状の弧に
亘ってステップ増分可能であり、ソナーデータは、各場
所に対して且つ該場所とヘッドの実際の位置との間の実
際の距離に相応して得られ、 前記ブイ（４０）は、クレーンワイヤによって操作さ
れ、該クレーンワイヤは、海底（２２）に静止している
クランプウエイト（４６）に連結され且つ支持船（１
４）のクレーン（１２）から延び、ワイヤ（５０）がブ
イ（４０）のウィンチ（４８）からクランプウエイト
（４６）のプーリ装置（５２）の周囲を経てレバー（５
４）に延び、該レバーは、ブイ（４０）のジンバル機構
（５６）に連結され、ジンバル機構（５６）は、ブイ
（４０）のスウェイ位置及びサージ位置に相応する前記
２つの測量（Ｘ，Ｙ）を与えるように２つの変換器（６
２，７０）を駆動し、前記クレーンワイヤ（４１）は、
下記の該クレーンワイヤ（４１）を緊張状態に保持する
ブイ（４０）上方の浮き（４２）にループをなして通
り、ブイ（４０）は更に、ピッチ及びロール変換装置
（８６）と、垂直軸線を中心とする測量を与えるコンパ
ス手段（８８）と、海底より上のソナーヘッドの高さに
関する測量を与えるフーティッジ機構（７６）とを有
し、支持船（１４）のコンピュータ（２３）は、ソナー
データ及び測量を受けて、請求項１又は２に記載された
方法によってソナーデータを修正することを特徴とする
装置。 - 【請求項６】 クレーンワイヤ（１００）がブイ（４
０）のところで終端し、ワイヤ（５０）が、ブイ（４
０）のウインチ（４８）からクランプウエイト（４６）
のプーリ装置（５２）の周囲を経てレバーに延び、前記
クランプウエイトは海底に静止しており、前記レバーは
ジンバル機構（５６）に連結されており、単一のソナー
ヘッド（１０２）が２つのソナーヘッドの代わりに使用
されることを特徴とする請求項５に記載の水中ソナー操
作装置。 - 【請求項７】 請求項１又は２に記載の方法を実行する
のに使用される装置であって、前記本体は、垂直方向軸
線を中心にステップ回転により運動可能なソナーヘッド
（１０２）を備えたＲＯＶ（１１０）を有し、該ヘッド
は、海底のスポットから戻る細いソナービームを発し、 各ステップにおけるビームの角度は、前記運動及び増分
により、前記各スポットが異なる場所を徐々に占め且つ
前記場所全体が被走査領域を占めるように、共通取付部
の面に平行な第２軸線を中心とするファン形状の弧に亘
ってステップ増分可能であり、ソナーデータは、各場所
に対して且つ該場所とヘッドの実際の位置との間の実際
の距離に相応して得られ、ＲＯＶ（１１０）は、支持船
（１４）のクレーン（１２）から延びるクレーンワイヤ
（１００）によって操作され、ワイヤ（５０）がＲＯＶ
のウィンチ（４８）からクランプウエイト（４６）に延
び、該クランプウエイトは海底に静止しており、前記ワ
イヤ（５０）は、ジンバル機構（５６）に連結されたレ
バー（５４）を通り、該ジンバル機構は、ＲＯＶのスウ
ェイ位置とサージ位置に相応する前記測量（Ｘ，Ｙ）を
与える２つの変換器を駆動し、 ＲＯＶは更に、ピッチ及びロール変換装置（８６）と、
垂直軸線を中心とする測量を与えるコンパス装置（８
８）と、海底より上のソナーヘッド（１０２）の高さに
関する測量を与えるフーティッジ機構（７６）とを有
し、支持船（１４）のコンピュータ（２３）はソナーデ
ータ及び測量を受け、請求項１又は２に記載された方法
によってソナーデータを修正することを特徴とする装
置。
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