JP2563790Y2 - Underwater position measurement system using pinger - Google Patents
Underwater position measurement system using pingerInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本考案は水中位置測定システムに
関し、特には船舶等に装着した水中位置測定装置を用い
て、水中に設置したピンガーからの信号を受信し、ピン
ガーの位置を検出することにより、船舶等の位置を確定
する水中位置測定システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an underwater position measuring system, and more particularly to detecting a position of a pinger by receiving a signal from a pinger installed in water using an underwater position measuring device mounted on a ship or the like. The present invention relates to an underwater position measuring system for determining the position of a ship or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の水中位置測定システムに
おいては、水中位置測定装置によりピンガーの存在する
方向を検出することは行われていたが、ピンガーまでの
距離を検出することはほとんど行われていなかった。過
去に試みられた方法としては、ピンガーが発信するある
一周波数の音を受信し、その音の減衰量を測定し、距離
を演算する方法がある。しかし、この方法は水中での音
の伝搬経路の影響やピンガー自身の発信音圧の変動によ
り、測定距離の誤差やばらつきが大きく、実用には程遠
いものであった。2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of underwater position measuring system, the direction in which the pingers are present has been detected by an underwater position measuring device, but the distance to the pingers is almost always detected. I didn't. As a method attempted in the past, there is a method of receiving a sound of a certain frequency transmitted by Pinger, measuring the attenuation of the sound, and calculating the distance. However, this method is far from practical use due to large errors and variations in the measurement distance due to the influence of the sound propagation path in water and fluctuations in the sound pressure transmitted by Pinger itself.
【0003】[0003]
【考案が解決しようとする課題】上述した従来の水中位
置測定システムは、ピンガーの存在する方向を検出する
ことは行われていたが、ピンガーまでの距離を検出する
ことは困難であった。The above-described conventional underwater position measuring system detects the direction in which the pingers are present, but it is difficult to detect the distance to the pingers.
【0004】本考案は上記問題点に鑑み、ピンガーの存
在する方向およびピンガーまでの距離を容易に検出でき
る水中位置測定システムを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an underwater position measuring system capable of easily detecting a direction in which a pinger exists and a distance to the pinger.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】水中音の減衰には拡散減
衰と吸収減衰とがあり、拡散減衰においては、水中音の
周波数による相違は発生しないが、吸収減衰において
は、水中音の周波数が高いほど水中音の進行する距離に
比例して減衰して行く。両者は一般的には下式(1),
(2)で表され、両者の和が全体の減衰量となる。Means for Solving the Problems There are two types of underwater sound attenuation: diffusion attenuation and absorption attenuation. In diffusion attenuation, there is no difference depending on the frequency of the underwater sound. The higher the value, the more the sound will attenuate in proportion to the distance the underwater sound travels. Both are generally expressed by the following equation (1),
It is expressed by (2), and the sum of the two is the total attenuation.
【0006】 拡散減衰=20logR ・・・・・・・・・・・・・・・ (1) ただし、Rはピンガーからの距離(m) 吸収減衰(α)={40f2/(4100+f2)} +0.1f2/(1+f2) +0.000275f2+0.003 ・・・ (2) この原理に基づいて、ピンガーから周波数の異なる第
1,第2の超音波を発信し、それらの減衰量の相違を検
出すれば、ピンガーまでの距離が検出できる。また、ピ
ンガーの存在する方向は、従来から知られているSSB
Lを用いて第1,第2の超音波のいずれか一方より容易
に検出できるので、一定周期でピンガーから発信する第
1,第2の超音波から算出した距離と併用すれば、ピン
ガーの位置ないしは自船の位置を精確に検出できる。Diffusion attenuation = 20 log R (1) where R is the distance from the pinger (m) Absorption attenuation (α) = {40f 2 / (4100 + f 2 ) + + 0.1f 2 / (1 + f 2 ) + 0.000275f 2 +0.003 (2) On the basis of this principle, the first and second ultrasonic waves having different frequencies are transmitted from the pinger and their attenuations are obtained. If the difference is detected, the distance to the pinger can be detected. In addition, the direction in which the pingers exist is based on the conventionally known SSB.
L can be easily detected from either one of the first and second ultrasonic waves, and if used together with the distance calculated from the first and second ultrasonic waves transmitted from the pinger at a fixed period, the position of the pinger can be detected. Or, the position of own ship can be accurately detected.
【0007】したがって、本考案の水中位置測定システ
ムは、ピンガーと水中位置測定装置とからなるものであ
って、前記ピンガーは、それぞれ第1,第2の周波数を
有する第1,第2の超音波を送波器から送出する送信部
を有し、前記水中位置測定装置は、前記ピンガーからの
第1,第2の超音波を受波器を介して受信し、第1,第
2の受信出力を出力する受信部と、第1の受信出力にS
SBL処理を加え前記ピンガーの存在する方向を検出す
るSSBL処理部と、第1,第2の受信出力から第1,
第2の超音波の受信レベルを検出するレベル検出部と、
レベル検出部が検出した第1,第2の超音波の受信レベ
ルの相違から前記ピンガーまでの距離を算出する距離算
出部と、SSBL処理部が検出したピンガーの存在する
方向および距離算出部が算出した距離からピンガーの位
置を表示する表示部とを有する。また、好ましくは、前
記ピンガーは、第1,第2の超音波を同一レベルで送波
器から送出し、前記距離算出部は、第1,第2の超音波
の進行距離に対応して変化する第1,第2の超音波のレ
ベル差を記憶しており、第1,第2の超音波の受信レベ
ルの差と同一の前記第1,第2の超音波のレベル差から
前記ピンガーまでの距離を算出する。あるいは、レベル
差に代えてレベル比により前記ピンガーまでの距離を算
出する。Therefore, the underwater position measuring system of the present invention comprises a pinger and an underwater position measuring device, wherein the pingers have first and second ultrasonic waves having first and second frequencies, respectively. From the transmitter, the underwater position measuring device receives the first and second ultrasonic waves from the pinger via a receiver, and outputs the first and second reception outputs. And a first receiving output for S
An SSBL processing unit that performs an SBL process to detect a direction in which the pinger exists, and a first and a second reception outputs from the first and second reception outputs.
A level detector for detecting a reception level of the second ultrasonic wave;
A distance calculation unit that calculates a distance to the pingers from a difference in reception levels of the first and second ultrasonic waves detected by the level detection unit, and a direction and a distance calculation unit where the pingers are detected by the SSBL processing unit are calculated. And a display unit for displaying the position of the pinger from the set distance. Preferably, the pinger transmits the first and second ultrasonic waves from the transmitter at the same level, and the distance calculation unit changes in accordance with a traveling distance of the first and second ultrasonic waves. From the level difference between the first and second ultrasonic waves, which is the same as the difference between the reception levels of the first and second ultrasonic waves, from the level difference between the first and second ultrasonic waves to the pinger. Is calculated. Alternatively, the distance to the pinger is calculated by a level ratio instead of the level difference.
【0008】[0008]
【作用】ピンガーから発信された第1,第2の超音波
は、周波数の高い方が早く減衰する。距離算出部はレベ
ル検出部が検出した第1,第2の超音波の受信レベルの
差あるいは比からピンガーまでの距離を算出する。表示
部は、SSBL処理部が検出したピンガーの存在する方
向と距離算出部が算出したピンガーまでの距離とからピ
ンガーの位置を表示する。The higher the frequency of the first and second ultrasonic waves transmitted from the pinger, the faster the attenuation. The distance calculation unit calculates the distance to the pinger from the difference or ratio between the reception levels of the first and second ultrasonic waves detected by the level detection unit. The display unit displays the position of the pinger from the direction in which the pinger is detected by the SSBL processing unit and the distance to the pinger calculated by the distance calculation unit.
【0009】[0009]
【実施例】次ぎに、本考案の実施例について図面を参照
して説明する。図1は本考案の水中位置測定システムを
示すブロック図、図2は図1の実施例の動作を説明する
ための特性図である。本実施例の水中距離測定システム
は、ピンガー10および水中距離測定装置20からなっ
ている。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the underwater position measuring system of the present invention, and FIG. 2 is a characteristic diagram for explaining the operation of the embodiment of FIG. The underwater distance measuring system according to the present embodiment includes a pinger 10 and an underwater distance measuring device 20.
【0010】ピンガー10は、送波器11と、時間T
1,T2を設定するタイマ12,13と、時間T1だけ
第1の周波数の信号を発信した後、時間T2だけ第2の
周波数の信号を発信し、送波器11よりそれぞれの周波
数の超音波を発信させる送信部14とを有する。The pinger 10 is connected to the transmitter 11 by the time T
Timers 12 and 13 for setting T1 and T2, and after transmitting a signal of the first frequency for a time T1, transmit a signal of a second frequency for a time T2. And a transmitting unit 14 for transmitting the message.
【0011】水中位置測定装置20は、ピンガー10か
らの超音波を受波器21を介して受信する受信出力を出
力する受信部22と、受信出力のうち第1の周波数の受
信出力から、SSBL方式によりピンガー10の存在す
る方向を検出するSSBL処理部23と、第1,第2の
周波数の超音波の受波レベルをそれぞれ検出する受波レ
ベル検出部24,25と、受波レベル検出部24,25
が検出した受波レベル間の比を検出する比較部26とを
有する。さらに、水中距離測定装置20は、比較部26
の検出したレベル比からピンガー10までの距離を算出
するとともに、SSBL処理部23が検出したピンガー
10の存在する方向を参照して、ピンガー10の位置を
確定し表示部28に表示させるCPU27を有する。The underwater position measuring device 20 includes a receiving section 22 for outputting a reception output for receiving an ultrasonic wave from the pinger 10 via a receiver 21 and an SSBL based on the reception output of the first frequency among the reception outputs. An SSBL processing unit 23 that detects the direction in which the pinger 10 is present, a reception level detection units 24 and 25 that detect the reception levels of the ultrasonic waves of the first and second frequencies, and a reception level detection unit 24, 25
And a comparing unit 26 for detecting a ratio between the detected reception levels. Further, the underwater distance measuring device 20 includes a comparing unit 26
The CPU 27 calculates the distance to the pinger 10 from the detected level ratio and refers to the direction in which the pinger 10 is detected by the SSBL processing unit 23 to determine the position of the pinger 10 and display it on the display unit 28. .
【0012】本実施例においては、受波器21において
受信された第1,第2の周波数の超音波の受波レベルの
比は、受波レベル検出部24,25の出力においても、
そのまま保たれているように周波数特性およびゲインの
調整がなされている。また、CPU27は上述の受波レ
ベル間の比(対数表示であれば差)と、ピンガー10ま
での距離との関係(図2参照)をメモリ(不図示)に記
憶している。記憶されているデータは離散的であるが各
データ間の値は補完演算で算出する。In the present embodiment, the ratio between the reception levels of the ultrasonic waves of the first and second frequencies received by the receiver 21 is determined by the output of the reception level detectors 24 and 25.
The frequency characteristics and the gain are adjusted so as to be kept as they are. Further, the CPU 27 stores a relationship (see FIG. 2) between the above-described ratio between the reception levels (a difference in the case of logarithmic display) and the distance to the pinger 10 in a memory (not shown). The stored data is discrete, but the value between each data is calculated by a complementary operation.
【0013】図2の例の場合、第1の周波数は30kH
z、第2の周波数は80kHzの超音波Aと超音波Bと
が140dBのレベルでピンガーから発信されている。
検出された超音波A,B間のレベル差が62dBである
ので、ピンガーまでの距離は3000mであることが検
出される。In the case of the example shown in FIG. 2, the first frequency is 30 kHz.
z, the second frequency, the ultrasonic wave A and the ultrasonic wave B of 80 kHz are transmitted from the pinger at the level of 140 dB.
Since the level difference between the detected ultrasonic waves A and B is 62 dB, it is detected that the distance to the pinger is 3000 m.
【0014】本実施例においては、第1,第2の超音波
を送波器11の同一の発振子から発信するようにしてい
るが、別々に発振子を設けてそれぞれから発信してもよ
い。また、第1,第2の超音波を同一レベルで送波器1
1から発信するようにしているが、減衰量の大である超
音波の方をレベルを上げて発信してもよい。In the present embodiment, the first and second ultrasonic waves are transmitted from the same oscillator of the transmitter 11, but separate oscillators may be provided and transmitted from each. . Also, the first and second ultrasonic waves are transmitted at the same level by the transmitter 1.
Although the transmission is started from 1, the ultrasonic wave having a larger attenuation may be transmitted at a higher level.
【0015】[0015]
【考案の効果】以上説明したように本考案は、ピンガー
から発信された第1,第2の超音波は、周波数の高い方
が早く減衰することに基づいて、距離算出部にレベル検
出部が検出した第1,第2の超音波の受信レベルの比か
らピンガーまでの距離を算出させ、表示部にSSBL処
理部が検出したピンガーの存在する方向と距離算出部が
算出したピンガーまでの距離とからピンガーの位置を表
示させることにより、精確にピンガーの位置を確定する
ことができる効果がある。As described above, according to the present invention, the first and second ultrasonic waves transmitted from the pinger are attenuated faster at higher frequencies, and the level detector is provided to the distance calculator. The distance to the pinger is calculated from the ratio of the reception levels of the detected first and second ultrasonic waves, and the direction in which the pinger is detected by the SSBL processing unit and the distance to the pinger calculated by the distance calculation unit are displayed on the display unit. By displaying the position of the pinger, the position of the pinger can be accurately determined.
【図1】本考案の水中位置測定システムを示すブロック
図である。FIG. 1 is a block diagram showing an underwater position measuring system of the present invention.
【図2】図1の実施例において用いられる、第1,第2
の超音波の受信レベルと、ピンガーまでの距離との関係
を示す特性図である。FIG. 2 shows a first and a second used in the embodiment of FIG.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a reception level of an ultrasonic wave and a distance to a pinger.
10 ピンガー 11 送波器 12,13 タイマ 14 送信部 20 水中距離測定装置 21 受波器 22 受信部 23 SSBL処理部 24,25 受波レベル検出部 26 比較部 27 CPU 28 表示部 Reference Signs List 10 Pinger 11 Transmitter 12, 13 Timer 14 Transmitter 20 Underwater distance measuring device 21 Receiver 22 Receiver 23 SSBL processing unit 24, 25 Received level detector 26 Comparison unit 27 CPU 28 Display unit
Claims (4)
水中位置測定システムにおいて、 前記ピンガーは、それぞれ第1,第2の周波数を有する
第1,第2の超音波を送波器から送出する送信部を有
し、 前記水中位置測定装置は、前記ピンガーからの第1,第
2の超音波を受波器を介して受信し、第1,第2の受信
出力を出力する受信部と、第1の受信出力にSSBL処
理を加え前記ピンガーの存在する方向を検出するSSB
L処理部と、第1,第2の受信出力から第1,第2の超
音波の受信レベルを検出するレベル検出部と、レベル検
出部が検出した第1,第2の超音波の受信レベルの相違
から前記ピンガーまでの距離を算出する距離算出部と、
SSBL処理部が検出したピンガーの存在する方向およ
び距離算出部が算出した距離からピンガーの位置を表示
する表示部とを有することを特徴とする水中位置測定シ
ステム。1. An underwater position measuring system comprising a pinger and an underwater position measuring device, wherein the pinger transmits first and second ultrasonic waves having first and second frequencies, respectively, from a transmitter. A receiving unit that receives the first and second ultrasonic waves from the pinger via a receiver and outputs first and second reception outputs, SSB detecting the direction in which the pinger exists by adding SSBL processing to the reception output of No. 1
An L processing unit, a level detection unit that detects reception levels of the first and second ultrasonic waves from the first and second reception outputs, and a reception level of the first and second ultrasonic waves detected by the level detection unit A distance calculation unit that calculates the distance to the pinger from the difference between
A display unit for displaying the position of the pingers based on the direction in which the pingers are detected by the SSBL processing unit and the distance calculated by the distance calculation unit.
同一レベルで送波器から送出する請求項1記載の水中位
置測定システム。2. The underwater position measuring system according to claim 1, wherein the pingers transmit the first and second ultrasonic waves from the transmitter at the same level.
の進行距離に対応して変化する第1,第2の超音波のレ
ベル差を記憶しており、第1,第2の超音波の受信レベ
ルの差と同一の前記第1,第2の超音波のレベル差から
前記ピンガーまでの距離を算出する請求項1または2記
載の水中位置測定システム。3. The distance calculator stores a level difference between the first and second ultrasonic waves that changes in accordance with the traveling distance of the first and second ultrasonic waves. The underwater position measuring system according to claim 1, wherein a distance to the pinger is calculated from a level difference between the first and second ultrasonic waves that is the same as a difference between reception levels of the ultrasonic waves.
の進行距離に対応して変化する第1,第2の超音波のレ
ベル比を記憶しており、第1,第2の超音波の受信レベ
ルの比と同一の前記第1,第2の超音波のレベル比から
前記ピンガーまでの距離を算出する請求項1または2記
載の水中位置測定システム。4. The distance calculator stores a level ratio of the first and second ultrasonic waves that changes in accordance with a traveling distance of the first and second ultrasonic waves. The underwater position measurement system according to claim 1, wherein a distance to the pinger is calculated from a level ratio of the first and second ultrasonic waves that is the same as a ratio of reception levels of the ultrasonic waves.
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---|---|---|---|
JP7825392U JP2563790Y2 (en) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | Underwater position measurement system using pinger |
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JP7825392U JP2563790Y2 (en) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | Underwater position measurement system using pinger |
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JPH0643583U JPH0643583U (en) | 1994-06-10 |
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JP7825392U Expired - Fee Related JP2563790Y2 (en) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | Underwater position measurement system using pinger |
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JP7218615B2 (en) * | 2019-02-28 | 2023-02-07 | 沖電気工業株式会社 | Underwater anomaly detection system and underwater anomaly detection device |
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1992
- 1992-11-13 JP JP7825392U patent/JP2563790Y2/en not_active Expired - Fee Related
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