JP2810768B2 - Acoustic positioning device - Google Patents

Acoustic positioning device

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JP2810768B2
JP2810768B2 JP14619490A JP14619490A JP2810768B2 JP 2810768 B2 JP2810768 B2 JP 2810768B2 JP 14619490 A JP14619490 A JP 14619490A JP 14619490 A JP14619490 A JP 14619490A JP 2810768 B2 JP2810768 B2 JP 2810768B2
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transponders
positioning
acoustic
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ship
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秀幸 ▲高▼橋
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Oki Electric Industry Co Ltd
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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] 本発明は水中に配設された複数のトランスポンダを利
用し広範囲の測位を行なう音響測位装置に関するもので
ある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic positioning device that performs positioning over a wide area using a plurality of transponders arranged underwater.

[従来の技術] 従来水中超音波を用いて水上の船または水中の移動物
体の位置を測定する音響測位装置の公知文献としては、
例えば“海洋音響(基礎と応用)"P209〜214、(海洋音
響研究会編集兼発行,1984年3月)がある。
[Prior art] Conventionally known acoustic positioning devices for measuring the position of a ship on the water or a moving object in the water using underwater ultrasonic waves include:
For example, there is “Ocean acoustics (basic and applied)”, pp. 209-214, edited and published by the Ocean Acoustics Research Society, March 1984.

第2図は従来の音響測位装置の機能ブロック図であ
る。図において、1Aは演算制御部、2は送信制御器、3
は電力増幅器、4は送受信切換器、5は船上の本装置と
ケーブルで接続され海中に設けられた超音波の送受波
器、6−1〜6−3はそれぞれ海底に設置された#1〜
#3トランスポンダ、7は前置増幅器、8−1〜8−3
は#1〜#3ミクサ(周波数混合器ともいう)、9−1
〜9−3は#1〜#3局部発振器、、10−1〜10−3は
#1〜#3帯域通過型フィルタ(バンドバスフィルタで
以下BPFという)、11−1〜11−3は#1〜#3増幅
器、12−1〜12−3は#1〜#3検波器、13−1〜13−
3は#1〜#3カウンタ、14は表示器である。
FIG. 2 is a functional block diagram of a conventional acoustic positioning device. In the figure, 1A is an arithmetic control unit, 2 is a transmission controller, 3
Is a power amplifier, 4 is a transmission / reception switch, 5 is an ultrasonic transducer which is connected to this device on board by a cable and is provided in the sea, and 6-1 to 6-3 are respectively installed on the sea floor.
# 3 transponder, 7 is a preamplifier, 8-1 to 8-3
Are # 1 to # 3 mixers (also called frequency mixers), 9-1
9-3 are # 1 to # 3 local oscillators, 10-1 to 10-3 are # 1 to # 3 band-pass filters (band pass filters, hereinafter referred to as BPFs), and 11-1 to 11-3 are # 1 to # 3 amplifiers, 12-1 to 12-3 are # 1 to # 3 detectors, 13-1 to 13-
Reference numeral 3 is a counter for # 1 to # 3, and 14 is a display.

従来の音響測位装置は上記のように構成され、まず演
算制御部1Aは計測開始のタイミング信号を送信制御部2
へ送出する。送信制御部2は送信周波数を決定して送信
パルスを発生し、これを電力増幅器3に出力すると共
に、#1〜#3カウンタ13−1〜13−3の計数動作を開
始させる。電力増幅器3は送信パルスを電力増幅し、こ
れを送受信切換器4を介し海中に配設された送受波器5
に印加する。送受波器5は海中に超音波パルスを送信す
る。海底に配置された#1〜#3トランスポンダ6−1
〜6−3は、前記送受波器5から送信された質問信号で
ある超音波パルスを受信すると、それぞれあらかじめ指
定された周波数f1,f2,f3(例えばf1=15kHz,f2=16kHz,
f3=17kHz)の応答信号を送出する。これらの応答信号
は再び海中を伝播し、送受波器5で受波された電気信号
に変換される。この送受波器5からの電気信号は、送受
信切換器4を介して前置増幅器7で信号増幅され、それ
ぞれ#1〜#3ミクサ8−1〜8−3へ供給される。#
1〜#3局部発振器9−1〜9−3は、それぞれ前記ト
ランスポンダの応答周波数f1,f2,f3より本装置で使用す
る中間周波数fIFだけ高いか又は低い周波数f1±fIF、f2
±fIF、f3±fIFの+側か−側のいずれかの周波数を発振
し、これを対応する#1〜#3ミクサ8−1〜8−3に
供給する。従って#1ミクサ8−1は周波数f1の入力信
号に対しては周波数変換後の中間周波数fIFの信号を出
力するが、周波数f2及びf3の入力信号に対しては中間周
波数fIFの信号は出力しない。同様に#2ミクサ8−2
は周波数f2の入力信号に対し、#3ミクサ8−3は周波
数f3の入力信号に対して、それぞれ周波数変換後の中間
周波数fIFの信号を出力する。#1〜#3BPF10−1〜10
−3は、それぞれこの中間周波数fIFを中心周波数して
所要帯域を通過させるバンドパスフィルタである。従っ
てこれら3つのBPFでそれぞれ異なる周波数f1,f2,f3
よる応答信号の選択がなされる。#1〜#3増幅器11−
1〜11−3はそれぞれ#1〜#3BPF10−1〜10−3から
の出力信号を一定レベルまで信号増幅する。そしてこれ
らの増幅された受信信号は、それぞれ#1〜#3検波器
12−1〜12−3により、あらかじめ設定された基準レベ
ルと比較され、受信信号がこの基準レベルを越えた場合
に受信パルスを出力する。#1〜#3カウンタ13−1〜
13−3は、それぞれ送信時点で計数を開始し、前記#1
〜#3検波器12−1〜12−3からの受信パルスが入力さ
れた時点で計数を停止する。これにより#1〜#3カウ
ンタ13−1〜13−3は、送受波器5からそれぞれ#1〜
#3トランスポンダ6−1〜6−3までの直距離(一般
にスラントレンジと呼ばれ、正確には超音波パルスが往
復する伝播時間であるが、超音波の水中音速から直距離
が算出される)を計測したことになる。いま#1カウン
タ13−1により計測された#1トランスポンダ6−1ま
での直距離をr1、#2カウンタ13−2により計測された
#2トランスポンダ6−2までの直距離をr2、#3カウ
ンタ13−3により計測された#3トランスポンダ6−3
までの直距離をr3とする。これらの直距離データr1,r2,
r3は演算制御部1Aに供給される。いま#1〜#3トラン
スポンダ6−1〜6−3が三角形を形成するような位置
に設置され、キャリブレーションと呼ばれる作業によ
り、トランスポンダ同士の相対的位置関係が決定されて
いるとする。また送受波器5が前記三角形の面積内にあ
るとすると、前記直距離データr1,r2,r3から演算制御部
1Aは送受波器5の位置を演算により算出することができ
る。従って本装置を搭載した船舶の位置を測定すること
ができる。この測定された船の位置は表示器14により表
示される。
The conventional acoustic positioning device is configured as described above. First, the arithmetic control unit 1A sends a timing signal for starting measurement to the transmission control unit 2A.
Send to The transmission control unit 2 determines the transmission frequency, generates a transmission pulse, outputs the transmission pulse to the power amplifier 3, and starts the counting operation of the # 1 to # 3 counters 13-1 to 13-3. The power amplifier 3 power-amplifies the transmission pulse, and amplifies the transmission pulse via a transmission / reception switch 4 to a transmitter / receiver 5 disposed underwater.
Is applied. The transducer 5 transmits an ultrasonic pulse into the sea. # 1 to # 3 transponders 6-1 located on the sea floor
~6-3 receives the ultrasonic pulses are transmitted interrogation signal from the transducer 5, the frequency f 1 that is specified in advance respectively, f 2, f 3 (e.g. f 1 = 15 kHz, f 2 = 16kHz,
and it sends a response signal f 3 = 17kHz). These response signals propagate through the sea again, and are converted into electric signals received by the transducer 5. The electric signal from the transducer 5 is amplified by the preamplifier 7 via the transmission / reception switch 4 and supplied to the # 1 to # 3 mixers 8-1 to 8-3, respectively. #
1 to # 3 local oscillators 9-1 to 9-3 are respectively higher or lower frequencies f 1 ± f IF than the response frequencies f 1 , f 2 , f 3 of the transponder by an intermediate frequency f IF used in the present apparatus. , F 2
The oscillator oscillates a frequency on either the positive side or the negative side of ± f IF and f 3 ± f IF , and supplies this to the corresponding # 1 to # 3 mixers 8-1 to 8-3. Therefore # 1 mixer 8-1 outputs the intermediate frequency f IF of the signal after frequency conversion on the input signal of the frequency f 1 but intermediate frequency f IF is the input signal of the frequency f 2 and f 3 Is not output. Similarly, # 2 mixer 8-2
It is the input signal of the frequency f 2, # 3 mixer 8-3 with respect to the input signal of the frequency f 3, respectively and outputs the intermediate frequency f IF of the signal after frequency conversion. # 1 to # 3 BPF10-1 to 10
Reference numerals -3 denote bandpass filters which pass the required band by centering the intermediate frequency fIF . Therefore, response signals are selected by these three BPFs at different frequencies f 1 , f 2 and f 3 . # 1 to # 3 amplifier 11-
1 to 11-3 amplify the output signals from the # 1 to # 3 BPFs 10-1 to 10-3 to a certain level. These amplified received signals are respectively used as # 1 to # 3 detectors.
According to 12-1 to 12-3, the signal is compared with a preset reference level, and when the received signal exceeds this reference level, a reception pulse is output. # 1 to # 3 counters 13-1
13-3 starts counting at the time of transmission, respectively,
The counting is stopped when the received pulses from the # 1 to # 3 detectors 12-1 to 12-3 are input. As a result, the # 1 to # 3 counters 13-1 to 13-3 respectively output the # 1 to # 3
# 3 Direct distance from the transponders 6-1 to 6-3 (generally called a slant range, which is exactly the propagation time of the ultrasonic pulse reciprocating, but the direct distance is calculated from the underwater sound velocity of the ultrasonic wave) Has been measured. Now # 1 counter r 1 a straight distance to # 1 transponder 6-1 measured by 13-1, # 2 counter 13-2 r 2 straight distance to the # 2 transponders 6-2 measured by, # # 3 transponder 6-3 measured by 3 counter 13-3
The direct distance to is r 3 . These direct distance data r 1 , r 2 ,
r 3 is supplied to the arithmetic control unit 1A. Now, it is assumed that the transponders # 1 to # 3 are installed at positions where a triangle is formed, and the relative positional relationship between the transponders is determined by an operation called calibration. Assuming that the transducer 5 is within the area of the triangle, an arithmetic control unit is used based on the direct distance data r 1 , r 2 , r 3.
1A can calculate the position of the transducer 5 by calculation. Therefore, it is possible to measure the position of the ship on which the present device is mounted. The measured position of the ship is displayed on the display 14.

[発明が解決しようとする課題] 上記のような従来の音響測位装置では、各トランスポ
ンダは通常三角形を形成するように配置されるために、
これらのトランスポンダが形成する三角形の内部でしか
測位を行なうことができない。従って音響測位の範囲を
広げようとすると、トランスポンダの数を増加すると共
に、音響測位装置内に受信用回路の増設を必要とした。
これは複数のトランスポンダの各々が、それぞれ異なっ
た周波数により応答信号を送信するため、トランスポン
ダの増設数に対応した数の受信用回路、即ちそれぞれ、
局部発振器、ミクサ、フィルタ、増幅器、検波器及びカ
ウンターにより構成する距離測定用受信回路を増設しな
ければならないという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional acoustic positioning device as described above, since each transponder is usually arranged so as to form a triangle,
Positioning can be performed only within the triangle formed by these transponders. Therefore, to expand the range of acoustic positioning, the number of transponders must be increased, and an additional receiving circuit must be provided in the acoustic positioning device.
This is because each of the plurality of transponders transmits response signals at different frequencies, so that the number of receiving circuits corresponding to the number of additional transponders, that is,
There has been a problem that a receiving circuit for distance measurement constituted by a local oscillator, a mixer, a filter, an amplifier, a detector and a counter must be added.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、複数のトランスポンダに対応した数の距離測定
用受信回路を船上の音響測位装置内に設けなくとも、複
数のトランスポンダを利用して広範囲の測位の可能な音
響測位装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and it is not necessary to provide a number of receiving circuits for distance measurement corresponding to a plurality of transponders in an acoustic positioning device on a ship. It is an object of the present invention to obtain an acoustic positioning device capable of performing positioning in the above manner.

[課題を解決するための手段] 本発明の請求項1記載の音響測位装置は、音響質問信
号に対してそれぞれ異なる周波数の音響応答信号を送信
する複数のトランスポンダを水中の広範囲な測位領域に
配設し、前記復数のトランスポンダのうちから三角形の
測位領域を形成するトランスポンダを少くとも3つ選択
して自船の位置を測定する音響測位装置において、前記
複数のトランスポンダから送信される音響応答信号に対
応してそれぞれ周波数の異なる複数の局部信号を発振す
る局部信号発振手段と、前記局部信号発振手段から測位
を行なうために選択された3つのトランスポンダに対応
する発振周波数の局部信号を選択し、これらをトランス
ポンダ受信回路が内蔵する3つの周波数混合器にそれぞ
れ供給する局部信号選択供給手段とを備えたものであ
る。
[Means for Solving the Problems] The acoustic positioning apparatus according to claim 1 of the present invention arranges a plurality of transponders for transmitting acoustic response signals of different frequencies to acoustic interrogation signals in a wide range of underwater positioning area. An acoustic response signal transmitted from the plurality of transponders, wherein at least three transponders forming a triangular positioning area are selected from among the transponders and the position of the ship is measured. And a local signal oscillating means for oscillating a plurality of local signals having different frequencies respectively, and selecting a local signal of an oscillating frequency corresponding to three transponders selected for performing positioning from the local signal oscillating means, Local signal selection and supply means for respectively supplying these to three frequency mixers incorporated in the transponder receiving circuit. Things.

本発明の請求項2記載の音響測位装置は、前記複数の
トランスポンダのうちから自船の測位に適する三角形の
測位領域を形成するトランスポンダを少くとも3つ以上
自動選択し、また自船の移動に応じて、順次測位に適す
るトランスポンダの組合せ選択を自動変更するトランス
ポンダ自動選択手段を前記請求項1記載の音響測位装置
に付加したものである。
The acoustic positioning apparatus according to claim 2 of the present invention automatically selects at least three or more transponders that form a triangular positioning area suitable for positioning of the own ship from among the plurality of transponders, and controls the movement of the own ship. Accordingly, a transponder automatic selecting means for automatically changing the selection of a combination of transponders suitable for positioning is added to the acoustic positioning apparatus according to the first aspect.

[作用] 本発明においては、音響質問信号に対してそれぞれ異
なる周波数の音響応答信号を送信する複数のトランスポ
ンダを水中の広範囲な測位領域に配設し、前記複数のト
ランスポンダのうちから三角形の測位領域を形成するト
ランスポンダを少くとも3つ選択して自船の位置を測定
する音響測位装置において、局部信号発振手段が前記複
数のトランスポンダから送信される音響応答信号に対応
してそれぞれ周波数の異なる複数の局部信号を発振し、
局部信号選択供給手段は前記局部信号発振手段から、測
位を行なうために選択された3つのトランスポンダに対
応する発振周波数の局部信号を選択し、これらをトラン
スポンダ受信回路が内蔵する3つの周波数混合器にそれ
ぞれ供給する。
[Operation] In the present invention, a plurality of transponders for transmitting acoustic response signals having different frequencies with respect to the acoustic interrogation signal are arranged in a wide range of positioning area in water, and a triangular positioning area is selected from among the plurality of transponders. In the acoustic positioning device for measuring the position of the ship by selecting at least three transponders forming a plurality of transponders, the local signal oscillating means includes a plurality of transponders having different frequencies corresponding to acoustic response signals transmitted from the plurality of transponders. Oscillates a local signal,
The local signal selection and supply means selects local signals having oscillation frequencies corresponding to the three transponders selected for performing positioning from the local signal oscillating means, and supplies these to three frequency mixers built in the transponder receiving circuit. Supply each.

また本発明においては、トランスポンダ自動選択手段
が前記複数のトランスポンダのうちから自船の測位に適
する三角形の測位領域を形成するトランスポンダを少く
とも3つ以上自動選択し、また自船の移動に応じて、順
次測位に適するトランスポンダの組合せ選択を自動変更
する。
Also, in the present invention, the transponder automatic selection means automatically selects at least three or more transponders forming a triangular positioning area suitable for positioning of the own ship from among the plurality of transponders, and according to the movement of the own ship. Automatically change the selection of the transponder combination suitable for the positioning in sequence.

[実施例] 第1図は本発明の一実施例を示す音響測位装置の機能
ブロック図であり、2〜6−3、7〜9−3、10−1〜
14は上記従来装置と同一のものである。1は本発明に係
る演算制御部、6−4〜6−6は#4〜#6トランスポ
ンダ、9−4〜9−6は#4〜#6局部発振器、15は選
択器であり、この実施例においては、外部制御信号に基
づき6つの入力信号のうちから3つの入力信号を選択し
て出力するものである。16−1〜16−3は#1〜#3低
減通過型フィルタ(ロウパスフィルタで以下LPEとい
う)である。
Embodiment FIG. 1 is a functional block diagram of an acoustic positioning device showing an embodiment of the present invention, and includes 2-6-3, 7-9-3, and 10-1.
14 is the same as the above-mentioned conventional device. 1 is an arithmetic control unit according to the present invention, 6-4 to 6-6 are # 4 to # 6 transponders, 9-4 to 9-6 are # 4 to # 6 local oscillators, and 15 is a selector. In the example, three input signals are selected and output from the six input signals based on the external control signal. 16-1 to 16-3 are # 1 to # 3 reduced-pass filters (low-pass filters, hereinafter referred to as LPEs).

第3図(a)及び(b)は本発明に係るトランスポン
ダの配置例を示す図であり、同図(a)は三角形を結合
し平行四辺形を形成した配置例であり、従来は#1〜#
3トランスポンダにより形成される三角形の範囲内での
測位であったが、これを#1〜#3、#2〜#4、#3
〜#5、#4〜#6のトランスポンダによりそれぞれ形
成される4つの三角形の範囲内での測位に拡大してい
る。第3図(b)は三角形を結合し六角形を形成した配
置例であり、従来の#1〜#3トランスポンダにより形
成される1つの三角形の範囲から6つの三角形により形
成される範囲へと拡大している。
3 (a) and 3 (b) are diagrams showing an example of the arrangement of the transponder according to the present invention, and FIG. 3 (a) is an example of an arrangement in which triangles are combined to form a parallelogram. ~ #
The positioning within the range of the triangle formed by the three transponders was performed, but this is described as # 1 to # 3, # 2 to # 4, and # 3.
# 5 and # 4 to # 6 are expanded to the positioning within the range of four triangles respectively formed by the transponders. FIG. 3 (b) shows an arrangement example in which triangles are combined to form a hexagon, and is expanded from a range of one triangle formed by conventional # 1 to # 3 transponders to a range formed by six triangles. doing.

第3図(a)〜(b)を参照し、第1図の動作を説明
する。本発明の骨子は、第3図(a)及び(b)に示さ
れるように多数配置されたトランスポンダのうちから自
動又は手動により順次選択された3つのトランスポンダ
により形成される三角形の内部に本装置の送受波器5が
含まれるように受信測定に用いるトランスポンダの選択
・切替えを行ない広領域の測位を行なうものである。
The operation of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). The essence of the present invention is that the apparatus is provided inside a triangle formed by three transponders sequentially or automatically selected from a large number of transponders arranged as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). The transponder used for the reception measurement is selected and switched so as to include the transmitter / receiver 5 of, and positioning in a wide area is performed.

いま#1〜#6トランスポンダ6−1〜6−6のそれ
ぞれに割付けられる6つの異なる応答周波数をf1,f2,
f3,f4,f5,f6(例えばf1=15kHz,f2=16kHz,f3=17kHz,f
4=18kHz,f5=19kHz,f6=20kHz)とする。また、本装置
の受信回路で使用する中間周波数をfIFとし、#1〜#3
BPF10−1〜10−3は前記中間周波数fIFを中心周波数と
して所要帯域を通過させるバンドパスフィルタとする。
この場合#1〜#6局部発振器9−1〜9−6が発振す
る周波数をそれぞれfL1,fL2,fL3,fL4,fL5,fL6とする
と、 となる。ここで上記(1)〜(6)式の+側か−側のい
ずれかの周波数がそれぞれ#1〜#6局部発振器9−1
〜9−6により発振され、選択器15に供給される。
Now, six different response frequencies assigned to each of the # 1 to # 6 transponders 6-1 to 6-6 are represented by f 1 , f 2 ,
f 3 , f 4 , f 5 , f 6 (for example, f 1 = 15 kHz, f 2 = 16 kHz, f 3 = 17 kHz, f
4 = 18kHz, f 5 = 19kHz , f 6 = 20kHz) to. Moreover, the intermediate frequency used in the receiving circuit of the apparatus and f IF, # 1~ # 3
BPF10-1~10-3 is a band pass filter which passes the required bandwidth as the center frequency the intermediate frequency f IF.
In this case # 1 to # 6 local oscillator 9-1 to 9-6 is to f L1, f L2, f L3 , f L4, f L5, f L6 each frequency oscillated, Becomes Here, either the + side or the − side frequency in the above equations (1) to (6) is the # 1 to # 6 local oscillator 9-1.
It is oscillated by .about.9-6 and supplied to the selector 15.

本装置を作動させるには、あらかじめキャリブレーシ
ョンと呼ばれる作業により#1〜#6トランスポンダ6
−1〜6−6の相対的位置関係を決定し、これらの位置
関係データを演算制御部1に格納しておく。次に初期動
作として本装置を搭載する船舶の最初の位置データ(正
確な位置でなくとも、おおよその位置データでよい)を
演算制御部1に入力(例えば図示されないキーボードに
よる手動入力)する。
In order to operate this apparatus, the transponders 6 to 6 are called in advance by an operation called calibration.
The relative positional relationships of -1 to 6-6 are determined, and these positional relationship data are stored in the arithmetic and control unit 1. Next, as an initial operation, first position data (rough position data may be used, if not accurate position data) of a ship on which the apparatus is mounted is input to the arithmetic and control unit 1 (for example, manual input using a keyboard (not shown)).

演算制御部1は上記船舶の位置とトランスポンダの位
置関係から最初の測定に使用する3つのトランスポンダ
を選択する。そして使用する3つのトランスポンダが決
まると演算制御部1は前記3つのトランスポンダに対応
する3つの局部発振器を選択するための選択制御信号を
選択器15に供給する。選択器15はこの選択制御信号に基
づき、入力する#1〜#6局部発振器9−1〜9−6の
発振周波数fL1〜fL6のうちから選択した3つの周波数の
信号をそれぞれ#1〜#3LPF16−1〜16−3に供給す
る。#1〜#3LPF16−1〜16−3は、それぞれ入力信号
の高周波成分を除去して正弦波に波形整形し、この正弦
波となった局部発振器の出力信号をそれぞれ#1〜#3
ミクサ16−1〜16−3へ供給する。#1〜#3ミクサ8
−1〜8−3は、それぞれ選択され供給された発振周波
数の信号に対応するトランスポンダからの応答周波数の
信号のみを中間周波数fIFに変換して出力する。以上の
ように使用するトランスポンダの選択と、これに対応す
る受信チャネル回路の設定が終えると、従来装置と全く
同様に音響測位を行なうことができる。
The arithmetic and control unit 1 selects three transponders to be used for the first measurement from the positional relationship between the position of the ship and the transponder. When the three transponders to be used are determined, the arithmetic control unit 1 supplies a selection control signal for selecting three local oscillators corresponding to the three transponders to the selector 15. Based on the selection control signal, the selector 15 converts signals of three frequencies selected from the input oscillation frequencies f L1 to f L6 of the # 1 to # 6 local oscillators 9-1 to 9-6 into # 1 to # 6, respectively. # 3 LPF16-1 to 16-3 are supplied. The LPFs 16-1 to 16-3 remove the high-frequency components of the input signal and shape the waveform into a sine wave, and output the sine wave output signals of the local oscillators # 1 to # 3, respectively.
It is supplied to the mixers 16-1 to 16-3. # 1 to # 3 mixer 8
-1~8-3, and outputs the converted only signal response frequency from the transponder corresponding to the signal of the oscillation frequency supplied are respectively selected to an intermediate frequency f IF. When the selection of the transponder to be used and the setting of the corresponding reception channel circuit are completed as described above, acoustic positioning can be performed in exactly the same manner as in the conventional device.

即ち演算制御部1からの計測開始タイミング信号によ
り、送信制御部2が送信周波数を決定して送信パルスを
発生し、電力増幅器3が送受信切換器4を介して送受波
器5を駆動して超音波パルスを海中に送信させる。複数
のトランスポンダからの応答信号は、送受波器5、送受
信切換器4及び前置増幅器7を介して#1〜#3ミクサ
8−1〜8−3に供給され、前記選択されたトランスポ
ンダからの応答信号のみが中間周波数fIFに変換されて
出力されるので、#1〜#3カウンタ13−1〜13−3は
選択されたトランスポンダから送受波器5までの直距離
r1〜r3を演算制御部1に供給し、演算制御部1は本装置
を搭載した船舶の位置を求めることができる。
That is, in response to the measurement start timing signal from the arithmetic control unit 1, the transmission control unit 2 determines the transmission frequency and generates a transmission pulse, and the power amplifier 3 drives the transmission / reception unit 5 via the transmission / reception switching unit 4 and Causes a sound pulse to be transmitted into the sea. Response signals from a plurality of transponders are supplied to # 1 to # 3 mixers 8-1 to 8-3 via a transmitter / receiver 5, a transmission / reception switch 4 and a preamplifier 7, and are output from the selected transponders. Since only the response signal is converted into the intermediate frequency fIF and output, the # 1 to # 3 counters 13-1 to 13-3 operate in a direct distance from the selected transponder to the transducer 5.
r 1 to r 3 are supplied to the arithmetic and control unit 1, and the arithmetic and control unit 1 can obtain the position of the ship equipped with the present apparatus.

そして演算制御部1は、船舶が移動して現在使用中の
3つのトランスポンダにより形成される三角形の領域か
ら外れそうになったことを判別すると、演算制御部1は
次の測位領域として切替えて使用する3つのトランスポ
ンダを自動的に選択し、適切なタイミングに切替えるべ
きトランスポンダに対応する局部発振器を選択する選択
制御信号を選択器15に供給する。このようにして測位に
最適と判断される3つのトランスポンダを順次選択・切
替えて広範囲の測位を継続することができる。
When the arithmetic control unit 1 determines that the ship has moved and is about to deviate from the triangular area formed by the three transponders currently in use, the arithmetic control unit 1 switches to the next positioning area to use the next positioning area. The selection control signal for automatically selecting the three transponders to be switched and selecting the local oscillator corresponding to the transponder to be switched to the appropriate timing is supplied to the selector 15. In this way, three transponders determined to be optimal for positioning can be sequentially selected and switched to continue positioning over a wide range.

また上記実施例においては、測位を開始する際に自船
の最初の位置データを演算制御部1に手動入力する例を
示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、自
船の最初の位置データを入力しなくとも、演算制御部1
が順次測位領域を切換え、複数の測位領域のうちから自
動的に最適領域を探索して測位を行なうようにすること
も可能である。
Further, in the above-described embodiment, an example has been described in which the first position data of the own ship is manually input to the arithmetic and control unit 1 when starting positioning, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. The operation control unit 1 does not need to input the first position data.
It is also possible to sequentially switch the positioning area and automatically search for the optimum area from among a plurality of positioning areas to perform positioning.

さらに最初の測位領域のみを操作員が手動設定するな
ど種々の初期操作を行なうこともできる。
Furthermore, various initial operations can be performed, such as an operator manually setting only the first positioning area.

また第3図(a)において、自船が#2トランスポン
ダと#3トランスポンダとを結ぶ直線上に位置する場合
に、トランスポンダの組合せは、#1〜#3の3つのト
ランスポンダ、#2〜#4の3つのトランスポンダ、#
1,#2,#4の3つのトランスポンダ、#1,#3,#4の3
つのトランスポンダの4通りもあり、自船の位置と、応
答信号の受信状態に応じて最適な組合わせの判断を演算
制御部1が行なうものである。従ってトランスポンダの
選択は最低が3つで、場合によると3つ以上を選択し、
測位データの比較や、精度の良い方のデータを採用する
などの動作を演算制御部1は行なうことができる。
In FIG. 3 (a), when the own ship is positioned on a straight line connecting the # 2 transponder and the # 3 transponder, the combination of the transponders includes three transponders # 1 to # 3, # 2 to # 4. Three transponders, #
Three transponders # 1, # 2, # 4, three # 1, # 3, # 4
There are four types of transponders, and the arithmetic and control unit 1 determines the optimum combination according to the position of the ship and the reception state of the response signal. Therefore, at least three transponders are to be selected. In some cases, three or more transponders are selected.
The arithmetic and control unit 1 can perform operations such as comparison of positioning data and adoption of data with higher accuracy.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、音響質問信号に対して
それぞれ異なる周波数の音響応答信号を送信する複数の
トランスポンダを水中の広範囲な測位領域に配設し、前
記複数のトランスポンダのうちから三角形の測位領域を
形成するトランスポンダを少くとも3つ選択して自船の
位置を測定する音響測位装置において、局部信号発振手
段が前記複数のトランスポンダから送信される音響応答
信号に対応してそれぞれ周波数の異なる複数の局部信号
を発振し、局部信号選択供給手段が前記局部信号発振手
段から測位を行なうために選択された3つのトランスポ
ンダに対応する発振周波数の局部信号を選択し、これら
をトランスポンダ受信回路が内蔵する3つの周波数混合
器にそれぞれ供給するようにしたので、設置された複数
のトランスポンダに対応した数の距離測定用受信回路を
装置内に設ける必要がなくなり、音響測位装置の小形化
及び低コスト化に効果が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a plurality of transponders each transmitting an acoustic response signal having a different frequency to an acoustic interrogation signal are arranged in a wide positioning area in water, and the plurality of transponders are arranged. In the acoustic positioning device for measuring the position of the ship by selecting at least three transponders forming a triangular positioning area from among them, a local signal oscillating means corresponds to an acoustic response signal transmitted from the plurality of transponders. And oscillates a plurality of local signals, each having a different frequency, and the local signal selection / supply means selects local signals having oscillating frequencies corresponding to the three transponders selected for performing positioning from the local signal oscillating means. Since the power is supplied to each of the three frequency mixers incorporated in the transponder receiving circuit, a plurality of installed It is not necessary to provide the number of receiving circuits for distance measurement corresponding to the number of ransponders in the device, and the size and cost of the acoustic positioning device can be reduced.

また本発明によれば、トランスポンダ自動選択手段が
前記複数のトランスポンダのうちから自船の測位に適す
る三角形の測位領域を形成するトランスポンダを少くと
も3つ以上自動選択し、また自船の移動に応じて、順次
測位に適するトランスポンダの組合せ選択を自動変更す
るようにしたので、手動で測位に適するトランスポンダ
の組合せを選択する必要がなくなり、本装置の操作の省
力化に効果が得られる。
According to the present invention, the transponder automatic selecting means automatically selects at least three or more transponders forming a triangular positioning area suitable for positioning of the own ship from the plurality of transponders, and Thus, the selection of the combination of transponders suitable for positioning is automatically changed, so that there is no need to manually select the combination of transponders suitable for positioning, and the effect of saving the operation of the present apparatus can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す音響測位装置の機能ブ
ロック図、第2図に従来の音響測位装置の機能ブロック
図、第3図は本発明に係るトランスポンダの配置例を示
す図である。 図において、1,1Aは演算制御部、2は送信制御器、3は
電力増幅器、4は送受信切換器、5は送受波器、6−1
〜6−6は#1〜#6トランスポンダ、7は前置増幅
器、8−1〜8−3はミクサ、9−1〜9−6は#1〜
#6局部発振器、10−1〜10−3は#1〜#3BPF、11−
1〜11−3は#1〜#3増幅器、12−1〜12−3は#1
〜#3検波器、13−1〜13−3は#1〜#3カウンタ、
14は表示器、15は選択器、16−1〜16−3は#1〜#3L
PFである。
FIG. 1 is a functional block diagram of an acoustic positioning device showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a functional block diagram of a conventional acoustic positioning device, and FIG. 3 is a diagram showing an example of arrangement of a transponder according to the present invention. is there. In the figure, 1, 1A is an arithmetic control unit, 2 is a transmission controller, 3 is a power amplifier, 4 is a transmission / reception switch, 5 is a transducer, 6-1.
6-6 are transponders # 1 to # 6, 7 is a preamplifier, 8-1 to 8-3 are mixers, and 9-1 to 9-6 are # 1 to # 1 transponders.
# 6 local oscillator, 10-1 to 10-3 are # 1 to # 3 BPF, 11-
1 to 11-3 are # 1 to # 3 amplifiers, 12-1 to 12-3 are # 1
To # 3 detectors, 13-1 to 13-3 are # 1 to # 3 counters,
14 is a display, 15 is a selector, 16-1 to 16-3 are # 1 to # 3L
PF.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01S 5/18-5/30 G01S 7/52-7/64 G01S 15/00-15/96

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】音響質問信号に対してそれぞれ異なる周波
数の音響応答信号を送信する複数のトランスポンダを水
中の広範囲な測位領域に配設し、前記複数のトランスポ
ンダのうちから三角形の測位領域を形成するトランスポ
ンダを少くとも3つ選択して自船の位置を測定する音響
測位装置において、 前記複数のトランスポンダから送信される音響応答信号
に対応してそれぞれ周波数の異なる複数の局部信号を発
振する局部信号発振手段と、 前記局部信号発振手段から、測位を行なうために選択さ
れた3つのトランスポンダに対応する発振周波数の局部
信号を選択し、これらをトランスポンダ受信回路が内蔵
する3つの周波数混合器にそれぞれ供給する局部信号選
択供給手段とを備えたことを特徴とする音響測位装置。
A plurality of transponders for transmitting acoustic response signals of different frequencies to an acoustic interrogation signal are disposed in a wide range of positioning area in water, and a triangular positioning area is formed from the plurality of transponders. An acoustic positioning device for selecting at least three transponders and measuring a position of a ship, comprising: a local signal oscillator that oscillates a plurality of local signals having different frequencies in response to acoustic response signals transmitted from the plurality of transponders. Means for selecting local signals having oscillation frequencies corresponding to the three transponders selected for performing positioning from the local signal oscillating means, and supplying them to three frequency mixers incorporated in the transponder receiving circuit, respectively. An acoustic positioning device comprising: a local signal selection / supply unit.
【請求項2】前記複数のトランスポンダのうちから自船
の測位に適する三角形の測位領域を形成するトランスポ
ンダを少くとも3つ以上自動選択し、また自船の移動に
応じて、順次測位に適するトランスポンダの組合せ選択
を自動変更するトランスポンダ自動選択手段を付加した
ことを特徴とする請求項1記載の音響測位装置。
2. A transponder which automatically selects at least three or more transponders forming a triangular positioning area suitable for positioning of the ship from among the plurality of transponders, and which are sequentially suitable for positioning according to the movement of the ship. 2. The acoustic positioning device according to claim 1, further comprising a transponder automatic selection means for automatically changing a combination of the two.
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