JP2716199B2 - 水中ホーミング装置 - Google Patents

水中ホーミング装置

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JP2716199B2 JP7729289A JP7729289A JP2716199B2 JP 2716199 B2 JP2716199 B2 JP 2716199B2 JP 7729289 A JP7729289 A JP 7729289A JP 7729289 A JP7729289 A JP 7729289A JP 2716199 B2 JP2716199 B2 JP 2716199B2
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は支援船、湖岸あるいは海岸等(以下、支援船
のみで示す)に設置された超音波送信機から超音波信号
を送出せしめると共に、水中におけるダイバーが、装備
された受信探知部において前記超音波信号を受信し、前
記支援船の方向を探知するための水中ホーミング装置に
関する。
[従来の技術] 従来、この種の水中ホーミング装置は支援船に設置さ
れ、超音波信号を送出するための超音波送信機(以下、
必要に応じて超音波送信源という)と、ダイバーが携帯
して支援船の方向を探知するための移動受信機(移動探
知部)とで構成される。そして移動受信機には送出され
る超音波信号に対する指向性を備えた受波器と、前記超
音波信号の指向方向に対し、その受信感度に相応して強
度を示す表示器、すなわち、Sメータや連設型LED等と
が装備されている。
前記移動受信機が水中において利用される際に、例え
ば、帰路方向としての支援船の方向の探知が行われる場
合にはダイバーが握持した移動受信機における指示器の
最大値、すなわち、受波強度最大値を示すべく変移して
探知し、その受波強度最大値の視認と併せて指向方向を
確認して超音波送信源である支援船の方向を認識するの
が一般的である。
[発明が解決しようとする課題] 然しながら、上記の従来の技術に係る水中ホーミング
装置においては、水中における移動、例えば、遊泳中に
おいては握持した移動受信機がその行動の自由を妨げる
ものとなり、さらに超音波送信源の方向の探知において
は指示器の視認、すなわち、受波強度最大値を得るべく
視認行為を継続して行う必要がある。このため、殊に短
時間に集中した作業が要求されるダイバーにおいては、
所定の作業工程が制限されると共に、握持した移動受信
機の移動および視認作業如何によっては、その疲労が増
大する等の次点を露呈する。
本発明は係る点に鑑みてなされたものであって、移動
受信機をダイバーが握持して移動する必要がなくダイバ
ーの行動の自由度が向上し、また頭部の変移のみで超音
波送信源の方向の探知が可能となり手作業等の所望の行
動が有効に促進され、さらに超音波信号源の方向の探知
が視認を伴うことなく聴音のみにおいて可能となり探知
に係るダイバーの疲労が低減して水中におけるダイバー
の安全性の向上が可能となる水中ホーミング装置を提供
することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 前記の課題を解決するための、本発明は水中に超音波
信号を送出する超音波送信手段とダイバーに装着され水
中において超音波信号を受信して前記超音波送信手段の
方向を探知する移動探知部とからなる水中ホーミング装
置において、前記超音波送信手段は少なくとも送波器を
含み水中波長が人の両耳の間隔より大なる値の周波数の
信号で変調が施された超音波信号を水中に放射し、前記
移動探知部は第1および第2の信号処理系とを有し、当
該第1および第2の信号処理系には夫々指向性を備えた
前記超音波信号を受信する受波器と当該受波器から導出
される出力信号の位相および振幅値を保持した検波出力
信号を導出する検波器と前記検波出力信号を可聴音波信
号に変換して導出する混合手段と前記可聴音波信号が供
給されて可聴音波を送出する発音器とを含むと共に、前
記夫々の混合手段に前記検波出力信号から可聴音波信号
を生成する周波数の信号を印加する局部発振器とを備
え、前記第1の信号処理系の受波器がダイバーの右耳近
傍に配置され且つ発音器は送出される可聴音波が右耳に
伝達されるように右耳近傍に配置されると共に、前記第
2の信号処理系の受波器がダイバーの左耳近傍に配置さ
れ且つ発音器は送出される可聴音波が左耳に伝達される
よう左耳近傍に配置されることを特徴とする。
[作用] 本発明に係る水中ホーミング装置においては、先ず、
超音波送信機から水中波長が人の右耳および左耳の直線
間隔より長い周波数の変調信号で変調が施された超音波
信号を水中に放射する。
次に、ダイバーの頭部および身体等に装着された移動
探知部においては、右耳および左耳の近傍に配設された
夫々の受波器で前記超音波信号を同時に受信せしめ、こ
こで導出される夫々の出力信号の位相および振幅値を保
持した検波を行う。そして、導出された夫々の変調信号
を可聴音波信号に変換すると共に発音器から夫々右耳お
よび左耳に伝達せしめる。この場合、頭部の変移、すな
わち、共に変移する夫々の受波器では到達する超音波信
号に含まれる変調信号の位相および振幅値が異なるもの
となる。この後、異なる位相差および振幅値に相応した
可聴音波を生成すると共に、右耳および左耳に伝達せし
めて超音波送信源の方向を探知する。すなわち、人間の
音響信号の到来方向弁別能力を利用して支援船の方向の
探知を行うものである。
このようにして、頭部の変移のみに係う可聴音波の位
相差および振幅値により、超音波送信源の方向の探知が
可能となる。
[実施例] 次に、本発明に係る水中ホーミング装置の一実施例を
添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
第1図は実施例の構成を示し、第2図は実施例の構成
を上部から見て模式的に示す。
本実施例は、超音波送信源となる支援船Sの船上に装
備された超音波送信機(図示せず)に接続され、船底等
に固着されて超音波信号Psを放射する送波器10と、水中
において前記送波器10の方向を探知するダイバーDに装
着される移動探知部16とで概略構成されている。
送波器10は周知のものを採用し、従って、その詳細な
説明は省略し、ここでは移動探知部16を説明する。当該
移動探知部16は、2系統の第1および第2の信号処理系
を有している。
先ず、第1の信号処理系はダイバーDの右耳E1の近
傍、例えば、図示しない水中メガネに固着されて配設さ
れる受波器22と、防水框体Boに収納される増幅器24と、
検波器26と、混合増幅器(周波数変換器)28と、さら
に、例えば、図示しない水中メガネのバンドに固着され
右耳E1に対向して送音するように配設される発音器30と
を有している。
次に、第2の信号処理系も前記第1の信号処理系と同
一に構成され、ダイバーDの右耳E2の近傍に、例えば、
図示しない水中メガネに固着されて配設される受波器32
と、防水框体Boに収納される増幅器34と、検波器36と、
混合増幅器38と、さらに、例えば、図示しない水中メガ
ネのバンドに固着され、左耳E2に対向して配設される発
音器40とを有している。また、防水框体Bo内には混合増
幅器28および38に接続され、5KHzの連続波信号Msを自発
する局部発振器42と、電源部であるバッテリ(図示せ
ず)が内装されている。
ここで、上記のように構成される実施例の動作を説明
する。
先ず、超音波送信機(図示せず)において、例えば、
200KHz等の適当な周波数の超音波を搬送波として、当該
搬送波を水中波長が人の両耳の間隔より長く、且つ極端
には長くならない周波数、例えば、4KHzの変調信号で変
調を施して送波器10から広範囲の指向性をもたせて水中
に放射する。放射された超音波信号Psは水中を球形状の
波面となってダイバーDに到達する。
次に、ダイバーDに装備される移動探知部16では受波
器22、32により超音波信号Psを受信する。ここで受波器
22、32から導出された受信信号S1、S2は夫々増幅器24、
34で増幅され、導出された増幅信号S3、S4が検波器26、
36に入力される。ここで検波して導出された、すなわ
ち、前記の4KHzの変調信号と同一性を有した変調信号
S5、S6が導出される。当該変調波信号S5、S6は夫々の位
相および振幅値を保持したまま、夫々混合増幅器28、38
に供給される。ここで局部発振器42から5KHzの連続波信
号Msが入力されて混合され、1KHzの可聴音波信号S11、S
12に変換される。なお、連続波信号Msは3KHzでも良い。
ここで1KHzである可聴音波信号S11、S12の変換は、人が
空気中で音源の方向を検知出来る音波の周波数が約1.2K
Hz以下とされる故、ダイバーDが水中において大気中に
おける同一的な感覚で音源の方向を識別するための理由
に基づく。
そして、所定の値に増幅された可聴音波信号S11、S12
は夫々発音器30、40に導出されて送音され、ダイバーD
の右耳E1および左耳E2に可聴音波として伝達される。
このようにして、超音波信号Psが受波器22、32に到達
する際に、送波器10から受波器22、32迄の距離差に応じ
て生起する4KHzの変調信号の位相差および振幅値の相対
関係を維持した可聴音波が生成され、ダイバーDの耳に
伝達される。
第1図においては、受波器32から超音波送信源10まで
の距離は受波器22より近いので発音器40の送音が大なる
値となり且つ位相が進んでいる。これによりダイバーD
は超音波送信源、すなわち、送波器10の方向が超音波信
号Psの到達点O2からO1の方向に位置することを概略的に
認識する。さらに、ダイバーDが頭部をO1の方向に変移
する。ここで送波器10から放射された超音波信号Psの変
調信号の振幅および位相差が変化するものとなり、その
振幅および位相差が零となる、すなわち、同一振幅およ
び同一位相の可聴音波がダイバーDの右耳E1、左耳E2
伝達されて認識され、当該頭部の位置、すなわち、受波
器32、33の指向性から2等辺の頂点に存在する超音波源
の方向を正確に検知出来る。
このようにして行われる超音波源の方向の検知では、
頭部の変移のみに係る可聴音波の位相差および振幅値に
おいて、超音波送信源の方向の探知が可能となる。ま
た、図示していないが変調信号を適当に変化させること
により支援船からダイバーDに連絡情報を音で伝達する
ことが出来る。
なお、当該実施例では、超音波源を支援船Sとした
が、例えば、ダイバーが送波器10を含む超音波送信機を
携行し、あるいは水中の物標に設置することにより、ダ
イバーの方向の確認、あるいは水中の物標の認識手段等
にも利用可能である。
また、右耳E1、左耳E2に伝達され可聴音波の音圧から
超音波源迄の概略距離を把持することも出来る。さら
に、近傍に他の物体が存在する場合にはそれからの反射
波、例えば、周知の頭部の上方の超音波源以外の方向よ
り受信される超音波信号Psを検知することにより、ダイ
バー近傍の物体の存在およびその大きさ等を識別出来る
等々の利用方法がある。
[発明の効果] 以上のように、本発明の水中ホーミング装置によれ
ば、超音波送信機から水中波長が人の右耳および左耳の
直線間隔より長い周波数の変調信号で変調が施された超
音波信号が水中に放射され、且つダイバーの頭部および
身体等に装着された移動探知部にあって、右耳および左
耳の近傍に配設された夫々の受波器で前記超音波信号を
同時に受信せしめ、ここで導出される夫々の出力信号の
位相および振幅値を保持した検波を行い、導出された夫
々の変調信号を可聴音波信号に変換すると共に発音器を
介して夫々右耳および左耳に伝達せしめるように構成さ
れ、これにより以下の効果乃至利点を有する。
移動探知部をダイバーが握持して移動する必要がな
くダイバーの行動の自由度が向上する。
頭部の変移のみで超音波送信源の方向の探知が可能
となり、手作業等の所望の行動が有効に促進される。
超音波信号源の方向の探知が表示器の視認を伴うこ
となく聴音のみにおいて可能となり探知に係るダイバー
の疲労が低減する。
前記乃至の効果から水中におけるダイバーの安
全性が向上する。
支援船等からダイバーに連絡情報を伝達出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る水中ホーミング装置の全体構成
図、 第2図は第1図に示される実施例を模式的に示し、その
動作説明に供される構成図である。 10……送波器、16……移動探知部 22……受波器、24……増幅器 26……検波器、28……混合増幅器 30……発音器、32……受波器 34……増幅器、36……検波器 38……混合増幅器、40……発音器 42……局部発振器、Bo……框体 D……ダイバー、E1……右耳 E2……左耳、Ms……連続波信号 Ps……超音波信号、S……支援船 S1、S2……受信信号、S3、S4……増幅信号 S5、S6……変調波信号 S11、S12……可聴音波信号

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水中に超音波信号を送出する超音波送信手
    段とダイバーに装着され水中において超音波信号を受信
    して前記超音波送信手段の方向を探知する移動探知部と
    からなる水中ホーミング装置において、 前記超音波送信手段は少なくとも送波器を含み水中波長
    が人の両耳の間隔より大なる値の周波数の信号で変調が
    施された超音波信号を水中に放射し、 前記移動探知部は第1および第2の信号処理系とを有
    し、当該第1および第2の信号処理系には夫々指向性を
    備えた前記超音波信号を受信する受波器と当該受波器か
    ら導出される出力信号の位相および振幅値を保持した検
    波出力信号を導出する検波器と前記検波出力信号を可聴
    音波信号に変換して導出する混合手段と前記可聴音波信
    号が供給されて可聴音波を送出する発音器とを含むと共
    に、 前記夫々の混合手段に前記検波出力信号から可聴音波信
    号を生成する周波数の信号を印加する局部発振器とを備
    え、 前記第1の信号処理系の受波器がダイバーの右耳近傍に
    配置され且つ発音器は送出される可聴音波が右耳に伝達
    されるように右耳近傍に配置されると共に、前記第2の
    信号処理系の受波器がダイバーの左耳近傍に配置され且
    つ発音器は送出される可聴音波が左耳に伝達されるよう
    左耳近傍に配置されることを特徴とする水中ホーミング
    装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の水中ホーミング装置におい
    て、検波器には前段増幅器が設けられると共に混合手段
    には後段増幅器が連設されることを特徴とする水中ホー
    ミング装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の水中ホーミング装置におい
    て、変調波を変化させる手段を備え、ダイバーに情報伝
    達が行われることを特徴とする水中ホーミング装置。
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