JP2784843B2 - 水中位置測定方法および測定システム - Google Patents

水中位置測定方法および測定システム

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トランスポンダからの応答信号により、海
底等の基準点に対する船舶等の位置を計測する超音波水
中位置測定法および測定システムに関する。
〔従来の技術〕
第4図は、トランスポンダによるSBL(ショート・ベ
ースライン)方式もしくはSSBL(スーパ・ショート・ベ
ースライン)方式の水中位置計測方式を示すもので、海
底の基準点にトランスポンダ1が配置され、海面上を航
行する船舶2の底面から水中位置計測装置(図示してい
ない)の送受波器3が突出している状況の説明図であ
る。送受波器3から、超音波の呼出し信号を発射し、ト
ランスポンダ1はこれを受けて、応答信号を発射する。
この応答信号の送受波器3へ到達する時間からトランス
ポンダ1すなわち、基準点からの直距離Rを計測し、ま
たSSBL方式では受波器を構成する複数個のアレイ素子の
各々に応答信号により生ずる電気信号の位相を求め、そ
の位相関係から基準点に対する方位を定める。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、トランスポンダは略々海底に設置するの
で、トランスポンダからの応答信号は呼出し信号の海底
からの反射波と時間的に一部重なり合って送受波器に入
射することがある。この状態を第5図に示してある。
第5図の各波形は送受波器における各信号の時間推移
であって、l1に示すようにトランスポンダ呼出し信号A1
に対し、海底で反射した信号A2が、またさらに海水面で
反射して海底に向かって2重反射した信号A3が時間を置
いて表われる。トランスポンダ(P点)は呼出し信号を
受けて直ちに応答信号を発射するので、l2に示すように
送受波器には信号Bが現われる。信号A2,信号Bは海底
の状況、トランスポンダと船舶との位置とかによってl3
に示すように一部重なり図示の受波信号C1として送受波
器に入射する。したがって信号A2と信号Bとを何らかの
手段により区別することが必要になる。
そこで従来はトランスポンダの呼出し信号の周波数は
たとえば9KHzまたは11KHzであって、これに対し応答信
号の周波数は7.5KHzまたは15KHzと周波数を大きく異な
らしめ、周波数分離をするようにしている。しかし通
常、送受波器は圧電セラミックを使用し送波・受波を共
用しうるようにしているので、前述のように呼出し信号
と応答信号との周波数がかなりずれると、設計上呼出し
信号のパワーが最大になるようにしてあるため応答信号
に対する利得が低下する。あるいは送波器と受波器とを
別にして、各自の振動子を便用周波数に対して最適特性
とすることも考えられる。以上の両者とも距離測定能力
の低下や、コストアップという問題点がある。
本発明の目的は、呼出し信号・応答信号の周波数を同
一に又はごく近接した周波数として送波・受波共用器を
使用し、しかも海底等から反射波の影響を除去して正し
い測定を行なうことのできる測定方法および同方法を実
施するシステムを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の方法は、トランスポンダ呼出し信号と応答信
号とを同一周波数となし、前記トランスポンダは呼出し
信号を受信してから一定の遅延時間を置いて応答信号を
発射し、呼出し信号の海底等からの反射波の影響を除去
するようにしたものである。この方法は、トランスポン
ダとして、呼出し信号を検出する手段と、この呼出し信
号検出時点から一定の遅延時間経過後に応答信号を発射
する手段とを備えるようにし、一方、移動体に搭載する
水中位置計測器は呼出し信号を送波し、応答信号を受波
する送受波共用器と,呼出し信号の送波後、所定の時
間、受波信号データをトランスポンダの遅延時間以上マ
スクする手段を設けることによって実行測定システムを
構成する。
〔作用〕
トランスポンダは、呼出し信号を検出してから直ちに
応答信号を発射しないで、一定の遅延時間をおく。水中
位置計測器は、呼出し信号の送波後、受波信号データを
遅延時間以上マスクする。この間に送受波器に入力され
る海底等からの反射波のデータはマスクされ、反射波の
影響をうけなくする。そしてトランスポンダから一定の
遅延時間をおいて発射され、送受波器に入力する時間で
あって、前記反射波の影響がなくなる時点において前記
マスク手段を解除する。したがってトランスポンダと呼
出し信号・応答信号の周波数が同一であっても、何ら差
しつかえなく、正しい測定が可能になる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して、本発明の実施例につき説明す
る。第1図は、本発明の方法による各種信号のタイムチ
ャートを図示したものである。
トランスポンダの呼出し信号による信号波形はm1に示
すように送受波器における信号波形として表示され第5
図のl1と同じくA1が呼出し信号、A2が反射波、A3が2重
反射波である。一方、トランスポンダ応答信号はm2に示
すようにP点で呼出し信号をうけてから一定の遅延時間
をおいて、信号Bを発射する。送受波器における受波信
号データはm3に示すように呼出し信号発射時点P1から一
定の時間マスクをかけられ、その間は水中位置計測器に
とりこまれない。この例ではトランスポンダの遅延時間
500msに対し800msのマスクとしている、マスク時間は海
底の状況、トランスポンダの位置等からトランスポンダ
応答の遅延時間以上の適当な時間に定めればよく、目的
に添った時間であればよい。以上の結果受波信号データ
はCに示すように何ら妨害をうけない形で得られる。ま
たこのマスク時間は、後記第2図(b)に示すように操
作卓36からCPU35にこの時間を設定して入力し、可変的
にしてある。
上述の方法を実施するシステム構成の一実施例につ
き、第2図(a),(b)に示したトランスポンダ、水
中位置計測器のブロック図を参照して説明する。
トランスポンダ10では、送受波器11で受波した呼出し
信号は電気信号として切換スイッチ12に導かれ、受信部
13で増幅される。信号検出部1で信号検出時点を検出
し、制御部16に検出信号を送る。制御部16は、この時点
から時計16Aをよびだし、所定の時間経過後、送信部15
に送信指令をおくる。なおこのとき、切換スイッチ12を
送信側に切換える。このようにして応答信号は、呼出し
信号と同一周波数で一定時間遅延して、発射される。次
に同図(b)は水中位置計測器の概略構成図で、送受波
器20は呼出し信号を送波し、応答信号を受波する。30は
計測部、40はCRT表示部である。切換スイッチ31はCPU35
の制御信号35aにより送信・受信と切換えられる。
受信部33は受信信号の振幅及び信号検出を行なうとと
もにCPU35の制御信号35bにより時間マスクをかけられる
ようにしてある。このマスクは利得の調整.あるいはゲ
ート等の任意の機構で実現できる。出力は波形整形し
て、演算処理装置34に送られる。CPU35は時計35Aをも
ち、送信部32に送信指令を与えるとともに、時計35Aを
駆動させ、一定の時間後制御信号35bをマスク解除条件
とする。なお切換スイッチ31の切換時間は呼出し信号送
出後に切換える。
演算処理装置34において、応答信号到来角度演算を行
なう。CPU35は受信部から受信開始信号33aをうけて、そ
の時刻を確認し、送信指令時刻,マスク解除時刻,デー
タ開始時刻の時間情報を演算処理装置34に送る。演算処
理装置34はこれらの時間情報から基準点との直距離を計
算し前述の到来角度演算結果と組合わせて、同データを
CRT表示部40のビデオメモリ(図示していない)に送
る。
CRT表示部40はCPU35の制御のもとに、所要の画面を表
示する。水中位置計測の動作を第3図にまとめてフロー
チャートとして示しておく。この図で、t1は呼出し信号
送出時刻,t2は受信信号検知時刻、T3はトランスポンダ
応答遅延時間で、T=t2−t1−T3が直線距離演算の時間
になる。
〔発明の効果〕
以上、示したように、本発明によれば、トランスポン
ダの呼出し信号・応答信号を同一周波数とし、受波器・
送波器を共用とし、前記周波数で最適の変換感度をうる
ように調整できる。しかも受波は呼出し信号の反射波の
影響が消滅した時点で信号取り入れがなされるようにし
てあるので、正しい応答信号データが得られる。これに
より、SSBL方式のようにアレイ受波素子の厳密な位相差
が妨害なく得られる効果がある。なお、本文ではトラン
スポンダを固定し、計測機側を移動させたが、双方とも
移動しその相対位置関係を知るトランスポンダシステム
の場合にも同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の測定方法の一実施例を示す図、第2図
(a)(b)は測定方法を実施例システムのトランスボ
ンダ、水中位置計測器の一例についての概略構成図、第
3図は実施システムの水中位置計測器の動作を示すフロ
ーチャート、第4図はトランスポンダを使用する水中位
置計測方式を示す図、第5図は従来方式における問題点
を説明するための図である。 1……トランスボンダ、3……送受波器、 10……トランスボンダ、11……送受波器、 12……切換スイッチ、13……受信部、 14……信号検出部、15……送信部、 16……制御部、16A……時計、 20……送受波器、30……計測部、 31……切換スイッチ、32……送信部、 33……受信部、34……演算処理装置、 35……CPU、35A……時計、 40……CRT表示部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/00 - 7/66 G01S 13/00 - 15/96

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水中のトランスポンダに超音波の呼出信号
    を送信し、この呼出信号を受信したトランスポンダから
    送信される応答信号を受信することにより、このトラン
    スポンダの方向とこのトランスポンダまでの距離とを検
    出する水中位置測定方法であって、 前記トランスポンダへの呼出信号と前記トランスポンダ
    からの応答信号の周波数がほぼ等しく設定されると共
    に、前記トランスポンダにおける前記呼出信号の受信か
    ら前記応答信号の送信までに前記呼出信号の反射波によ
    る妨害を回避するための所定の遅延時間が設定されたこ
    とを特徴とする水中位置測定方法。
  2. 【請求項2】超音波の呼出信号を受信すると超音波の応
    答信号を送信するトランスポンダと、水中のトランスポ
    ンダに前記呼出信号を送信し、前記トランスポンダから
    の応答信号を受信する送受信手段とを備え、このトラン
    スポンダの方向とこのトランスポンダまでの距離とを検
    出する水中位置測定システムであって、 前記トランスポンダへの呼出信号と前記トランスポンダ
    からの応答信号の周波数がほぼ等しく設定されると共
    に、前記トランスポンダにおける前記呼出信号の受信か
    ら前記応答信号の送信までに前記呼出信号の反射波によ
    る妨害を回避するための所定の遅延時間が設定されたこ
    とを特徴とする水中位置測定システム。
  3. 【請求項3】前記送受信手段は、前記呼出信号を送信し
    たのち前記トランスポンダで設定された前記所定の遅延
    時間以上にわたって前記応答信号の受信をマスクするマ
    スク手段を備えたことを特徴とする請求項2記載の水中
    位置測定システム。
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