JP2834850B2 - 音響測位装置 - Google Patents
音響測位装置Info
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- JP2834850B2 JP2834850B2 JP2146195A JP14619590A JP2834850B2 JP 2834850 B2 JP2834850 B2 JP 2834850B2 JP 2146195 A JP2146195 A JP 2146195A JP 14619590 A JP14619590 A JP 14619590A JP 2834850 B2 JP2834850 B2 JP 2834850B2
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- Japan
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- signal
- acoustic
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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少くとも３つのトランスポ
ンダを利用し、水上の船及び複数の水中航走体の位置を
測定する音響測位装置に関するものである。
ンダを利用し、水上の船及び複数の水中航走体の位置を
測定する音響測位装置に関するものである。
［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。
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。
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、１は水中の送波器、２−１〜２−３は
それぞれ海底に設置された＃１〜＃３トランスポンダ、
３は同期ピンガであり、基準時計に同期して一定周期で
超音波信号を発信する。４−１は水中の＃１航走体、6A
は受波器、７は水上の船、８−１〜８−３は＃１〜＃3L
ong Base Line（以下LBLという）受信機、11Aは送信
機、12Aは演算制御部、13は表示器、14は基準時計であ
る。
る。図において、１は水中の送波器、２−１〜２−３は
それぞれ海底に設置された＃１〜＃３トランスポンダ、
３は同期ピンガであり、基準時計に同期して一定周期で
超音波信号を発信する。４−１は水中の＃１航走体、6A
は受波器、７は水上の船、８−１〜８−３は＃１〜＃3L
ong Base Line（以下LBLという）受信機、11Aは送信
機、12Aは演算制御部、13は表示器、14は基準時計であ
る。
従来の音響測位装置は上記のように構成され、次のよ
うに動作を行なう。
うに動作を行なう。
まず通常の使用例においては、船上の音響測位装置内
の基準時計14と水中の＃１航走体４−１が有する基準時
計（図示せず）は、あらかじめ＃１航走体４−１が水中
作業を開始する前に、相互の基準時刻を一致させてから
作業を開始する。船上の演算制御部12Aは、この基準時
計14からの入力信号に基づき、ある基準時刻から一定周
期（例えば毎00分00秒から周期６秒）毎に、繰り返し送
信機11Aに送信指令を与えて送信を行なわせる。同様に
水中の＃１航走体４−１に搭載された同期ピンガ３も前
記基準時計に基づき送信機11Aの送信する同一時刻から
同一周期毎に超音波パルスの音響信号を繰り返し送信す
るようにしている。従って同期ピンガ３は水上の船７に
装備された音響測位装置とケーブルで接続されてはいな
いが、送信機11Aの送信タイミングとほぼ同一のタイミ
ングの一定周期毎に音響信号を送信することができる。
の基準時計14と水中の＃１航走体４−１が有する基準時
計（図示せず）は、あらかじめ＃１航走体４−１が水中
作業を開始する前に、相互の基準時刻を一致させてから
作業を開始する。船上の演算制御部12Aは、この基準時
計14からの入力信号に基づき、ある基準時刻から一定周
期（例えば毎00分00秒から周期６秒）毎に、繰り返し送
信機11Aに送信指令を与えて送信を行なわせる。同様に
水中の＃１航走体４−１に搭載された同期ピンガ３も前
記基準時計に基づき送信機11Aの送信する同一時刻から
同一周期毎に超音波パルスの音響信号を繰り返し送信す
るようにしている。従って同期ピンガ３は水上の船７に
装備された音響測位装置とケーブルで接続されてはいな
いが、送信機11Aの送信タイミングとほぼ同一のタイミ
ングの一定周期毎に音響信号を送信することができる。
前記説明の基準時計14に基づき、水上の船７に装備さ
れた音響測位装置の演算制御部12Aは、一定周期毎に送
信機11Aに対して質問信号を送波するための送信指令を
出す。送信機11Aはこの送信指令により送波器１を介し
て水中に超音波パルスを送波する。この超音波パルスが
質問信号として＃１〜＃３トランスポンダ２−１〜２−
３に受信されると、各トランスポンダはそれぞれ異った
周波数f1,f2,f3（例えばf1＝15kHz,f2＝16kHz,f3＝17kH
z）による音響応答信号を送信する。この＃１〜＃３ト
ランスポンダ２−１〜２−３からそれぞれ送信された音
響応答信号は受波器6Aにより受波され電気信号に変換さ
れた後に、＃１〜＃3LBL受信機８−１〜８−３によって
受信される。各LBL受信機は、演算制御部12Aが送信指令
を出力してから、トランスポンダの応答信号が検出され
るまでの時間（即ち超音波パルスが往復する伝播時間）
からトランスポンダまでの直距離（一般にスラントレン
ジと呼ばれる）を計測する。即ち＃1LBL受信機８−１は
＃１トランスポンダ２−１から送信された周波数f1の応
答信号を受信し、その直距離r1を計測する。また＃2LBL
受信機８−２は＃２トランスポンダ２−２から送信され
た周波数f2の応答信号を受信し、その直距離r2を計測す
る。同様に＃3LBL受信機８−３は＃３トランスポンダか
らの周波数f3の応答信号により、その直距離r3を計測す
る。これらの計測された直距離r1〜r3のデータは各LBL
受信機から演算制御部12Aに供給される。
れた音響測位装置の演算制御部12Aは、一定周期毎に送
信機11Aに対して質問信号を送波するための送信指令を
出す。送信機11Aはこの送信指令により送波器１を介し
て水中に超音波パルスを送波する。この超音波パルスが
質問信号として＃１〜＃３トランスポンダ２−１〜２−
３に受信されると、各トランスポンダはそれぞれ異った
周波数f1,f2,f3（例えばf1＝15kHz,f2＝16kHz,f3＝17kH
z）による音響応答信号を送信する。この＃１〜＃３ト
ランスポンダ２−１〜２−３からそれぞれ送信された音
響応答信号は受波器6Aにより受波され電気信号に変換さ
れた後に、＃１〜＃3LBL受信機８−１〜８−３によって
受信される。各LBL受信機は、演算制御部12Aが送信指令
を出力してから、トランスポンダの応答信号が検出され
るまでの時間（即ち超音波パルスが往復する伝播時間）
からトランスポンダまでの直距離（一般にスラントレン
ジと呼ばれる）を計測する。即ち＃1LBL受信機８−１は
＃１トランスポンダ２−１から送信された周波数f1の応
答信号を受信し、その直距離r1を計測する。また＃2LBL
受信機８−２は＃２トランスポンダ２−２から送信され
た周波数f2の応答信号を受信し、その直距離r2を計測す
る。同様に＃3LBL受信機８−３は＃３トランスポンダか
らの周波数f3の応答信号により、その直距離r3を計測す
る。これらの計測された直距離r1〜r3のデータは各LBL
受信機から演算制御部12Aに供給される。
また＃１航走体４−１に搭載された同期ピンガ３は、
＃１航走体４−１の基準時計をあらかじめ船上の基準時
計14と一致させておくことにより、送信機11Aの送信タ
イミングとほぼ同一のタイミングの一定周期毎に超音波
パルス信号を送信する。このように同期ピンガ３が送信
機11Aの送信タイミングに一致して送信を行なう場合、
送波器１により送波される超音波周波数と異なる周波数
の超音波パルスを送信して、トランスポンダがこれら２
つの超音波信号を受信したとき、両者が識別できるよう
にしておく。また止むを得ず同期ピンガ３が送波器１よ
り送信される質問信号の周波数と同一周波数を使用する
場合には、送信機11Aの送信タイミングより一定時間遅
延したタイミングに超音波パルスを送信し、２つの超音
波信号が時間的に重なり合って各トランスポンダに受信
されないようにする。
＃１航走体４−１の基準時計をあらかじめ船上の基準時
計14と一致させておくことにより、送信機11Aの送信タ
イミングとほぼ同一のタイミングの一定周期毎に超音波
パルス信号を送信する。このように同期ピンガ３が送信
機11Aの送信タイミングに一致して送信を行なう場合、
送波器１により送波される超音波周波数と異なる周波数
の超音波パルスを送信して、トランスポンダがこれら２
つの超音波信号を受信したとき、両者が識別できるよう
にしておく。また止むを得ず同期ピンガ３が送波器１よ
り送信される質問信号の周波数と同一周波数を使用する
場合には、送信機11Aの送信タイミングより一定時間遅
延したタイミングに超音波パルスを送信し、２つの超音
波信号が時間的に重なり合って各トランスポンダに受信
されないようにする。
＃１〜＃３トランスポンダ２−１〜２−３は、同期ピ
ンガからの超音波信号を受信し、送波器１から受信した
周波数と同一の場合には、送波器１に対する応答周波数
f1,f2,f3（前述でf1＝15kHz,f2＝16kHz,f3＝17kHz）に
より応答信号を送出する。また送波器１から受信した周
波数と異なる周波数であることを検出すると、前回とは
別のそれぞれ異った周波数f4,f5,f6（例えばf4＝18kHz,
f5＝19kHz,f6＝20kHz）により応答信号を送出する。こ
れらの各トランスポンダからの応答信号は受波器6Aを介
してそれぞれ＃１〜＃3LBL受信機により受信される。こ
の場合周波数f1又はf4,f2又はf5,f3又はf6の応答信号
は、それぞれ＃1LBL受信機８−1,＃2LBL受信機８−2,＃
3LBL受信機８−３により受信される。そして＃１航走体
４−１から各トランスポンダを経て受信される超音波伝
播時間から各伝播距離l1＝r1＋r4,l2＝r2＋r5,l3＝r3＋
r6が計測される。これらの計測された距離l1〜l3のデー
タは各LBL受信機８−１〜８−３から同様に演算制御部1
2Aに供給される。
ンガからの超音波信号を受信し、送波器１から受信した
周波数と同一の場合には、送波器１に対する応答周波数
f1,f2,f3（前述でf1＝15kHz,f2＝16kHz,f3＝17kHz）に
より応答信号を送出する。また送波器１から受信した周
波数と異なる周波数であることを検出すると、前回とは
別のそれぞれ異った周波数f4,f5,f6（例えばf4＝18kHz,
f5＝19kHz,f6＝20kHz）により応答信号を送出する。こ
れらの各トランスポンダからの応答信号は受波器6Aを介
してそれぞれ＃１〜＃3LBL受信機により受信される。こ
の場合周波数f1又はf4,f2又はf5,f3又はf6の応答信号
は、それぞれ＃1LBL受信機８−1,＃2LBL受信機８−2,＃
3LBL受信機８−３により受信される。そして＃１航走体
４−１から各トランスポンダを経て受信される超音波伝
播時間から各伝播距離l1＝r1＋r4,l2＝r2＋r5,l3＝r3＋
r6が計測される。これらの計測された距離l1〜l3のデー
タは各LBL受信機８−１〜８−３から同様に演算制御部1
2Aに供給される。
演算制御部12Aには、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、この位置関係データがあらかじめ格納されてい
る。従って各LBL受信機８−１〜８−３から入力された
距離データr1,r2,r3及びl1,l2,l3より、r4＝l1−r1,r5
＝l2−r2,r6＝l3−r3の演算を行ない、＃１航走体４−
１と各トランスポンダ間の直距離を求めることにより、
水上の船７と水中の＃１航走体４−１との位置を演算に
より求めることができる。この演算結果として得られた
水上の船７と水中の＃１航走体４−１の位置は、それぞ
れ表示器13により表示される。
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、この位置関係データがあらかじめ格納されてい
る。従って各LBL受信機８−１〜８−３から入力された
距離データr1,r2,r3及びl1,l2,l3より、r4＝l1−r1,r5
＝l2−r2,r6＝l3−r3の演算を行ない、＃１航走体４−
１と各トランスポンダ間の直距離を求めることにより、
水上の船７と水中の＃１航走体４−１との位置を演算に
より求めることができる。この演算結果として得られた
水上の船７と水中の＃１航走体４−１の位置は、それぞ
れ表示器13により表示される。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記のような従来の音響測位装置では、
水中の航走体が単数の場合は測位が可能であるが、水中
の航走体が複数、例えば２つ存在する場合には、２つの
水中航走体に搭載された同期ピンガから別個に送信され
た質問信号が同じタイミングに重複して同一トランスポ
ンダに受信され、トランスポンダは１つの応答信号しか
送信しないことがある。この場合は一方の水中航走体し
か測位できないという問題点があった。
水中の航走体が単数の場合は測位が可能であるが、水中
の航走体が複数、例えば２つ存在する場合には、２つの
水中航走体に搭載された同期ピンガから別個に送信され
た質問信号が同じタイミングに重複して同一トランスポ
ンダに受信され、トランスポンダは１つの応答信号しか
送信しないことがある。この場合は一方の水中航走体し
か測位できないという問題点があった。
また一方の同期ピンガの送信タイミングからずらせた
タイミングに他方の同期ピンガの送信タイミングを設け
るようにして、一送信周期内に２つの同期ピンガが時分
割により質問信号を送信させるようにすると、結果とし
て測定周期が長くなり、従来の一周期分の時間では測位
ができなくなる。従って水中をすばやく移動する水中航
走体の位置及び運動を把握できないという問題点があっ
た。
タイミングに他方の同期ピンガの送信タイミングを設け
るようにして、一送信周期内に２つの同期ピンガが時分
割により質問信号を送信させるようにすると、結果とし
て測定周期が長くなり、従来の一周期分の時間では測位
ができなくなる。従って水中をすばやく移動する水中航
走体の位置及び運動を把握できないという問題点があっ
た。
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、水中に配設された少くとも３つのトランスポンダ
を利用して、水上の船と複数の水中航走体の位置を高測
位レートで測定することができる音響測位装置を得るこ
とを目的とする。
ので、水中に配設された少くとも３つのトランスポンダ
を利用して、水上の船と複数の水中航走体の位置を高測
位レートで測定することができる音響測位装置を得るこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る音響測位装置は、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少くと
も３つのトランスポンダを水中の測位領域に配設し、自
船及び複数の水中航走体の位置を測定する音響測位装置
において、自船から一定周期による第１の送信タイミン
グに水中送波器を介して音響質問信号を繰り返し送信す
る音響信号送信手段と、前記第１の送信タイミングとほ
ぼ同一のタイミングに音響信号を繰り返し送信する少く
とも１つの水中航走体に搭載された同期ピンガ又はレス
ポンダと、前記第１の送信タイミングから外れたタイミ
ングで前記一定周期による第２の送信タイミングに音響
信号を繰り返し送信する少くとも１つの水中航走体に搭
載されたレスポンダ又は同期ピンガと、前記複数の水中
航走体に搭載された同期ピンガ又はレスポンダから送信
された音響信号を水中受波器アレイを介してそれぞれ受
波し、該受波信号間の位相差より複数の水中航走体の方
位多びスラントレンジをそれぞれ算出する複数のスーパ
ーショートベースライン受信機と、前記複数のスーパー
ショートベースライン受信機の算出値より複数の各水中
航走体の概略位置を算出し、該算出値に基づき前記水中
送波器または同期ピンガもしくはレスポンダの各音源か
らそれぞれトランスポンダを介した音響信号が前記水中
受波器アレイに受波される時間をそれぞれ予測し、該各
予測時間における水中受波器アレイからの受信信号を、
対応する少くとも３つのロングベースライン受信機に入
力する受信機入力制御手段と、前記受信機入力制御手段
により水中受信器アレイからの受信信号を入力され、前
記各音源からの音響信号の伝播距離を算出する少くとも
３つのロングベースライン受信機と、前記少くとも３つ
のロングベースライン受信機の算出値より、自船及び複
数の水中航走体の位置をそれぞれ算出する演算手段とを
備えたものである。
それぞれ異なる周波数の音響応答信号を送信する少くと
も３つのトランスポンダを水中の測位領域に配設し、自
船及び複数の水中航走体の位置を測定する音響測位装置
において、自船から一定周期による第１の送信タイミン
グに水中送波器を介して音響質問信号を繰り返し送信す
る音響信号送信手段と、前記第１の送信タイミングとほ
ぼ同一のタイミングに音響信号を繰り返し送信する少く
とも１つの水中航走体に搭載された同期ピンガ又はレス
ポンダと、前記第１の送信タイミングから外れたタイミ
ングで前記一定周期による第２の送信タイミングに音響
信号を繰り返し送信する少くとも１つの水中航走体に搭
載されたレスポンダ又は同期ピンガと、前記複数の水中
航走体に搭載された同期ピンガ又はレスポンダから送信
された音響信号を水中受波器アレイを介してそれぞれ受
波し、該受波信号間の位相差より複数の水中航走体の方
位多びスラントレンジをそれぞれ算出する複数のスーパ
ーショートベースライン受信機と、前記複数のスーパー
ショートベースライン受信機の算出値より複数の各水中
航走体の概略位置を算出し、該算出値に基づき前記水中
送波器または同期ピンガもしくはレスポンダの各音源か
らそれぞれトランスポンダを介した音響信号が前記水中
受波器アレイに受波される時間をそれぞれ予測し、該各
予測時間における水中受波器アレイからの受信信号を、
対応する少くとも３つのロングベースライン受信機に入
力する受信機入力制御手段と、前記受信機入力制御手段
により水中受信器アレイからの受信信号を入力され、前
記各音源からの音響信号の伝播距離を算出する少くとも
３つのロングベースライン受信機と、前記少くとも３つ
のロングベースライン受信機の算出値より、自船及び複
数の水中航走体の位置をそれぞれ算出する演算手段とを
備えたものである。
［作用］ 本発明においては、音響質間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少くとも３つのト
ランスポンダを水中の測位領域に配設し、自船及び複数
の水中航走体の位置を測定する音響測位装置において、
音響信号送信手段は自船から一定周期による第１の送信
タイミングに水中送波器を介して音響質問信号を繰り返
し送信し、少くとも１つの水中航走体に搭載された同期
ピンガ又はレスポンダは前記第１の送信タイミングとほ
ぼ同一のタイミングに音響信号を繰り返し送信し、少く
とも１つの水中航走体に搭載されたレスポンダ又は同期
ピンガは前記第１の送信タイミングから外れたタイミン
グで前記一定周期による第２の送信タイミングに音響信
号を繰り返し送信する。複数のスーパーショートベース
ライン受信機は前記複数の水中航走体に搭載された同期
ピンガ又はレスポンダから送信された音響信号を水中受
波器アレイを介してそれぞれ受波し、該受波信号間の位
相差より複数の水中航走体の方位及びスラントレンジを
それぞれ算出し、受信機入力制御手段は前記複数のスー
パーショートベースライン受信機の算出値より複数の各
水中航走体の概略位置を算出し、該算出値に基づき前記
水中送波器または同期ピンガもしくはレスポンダの各音
源からそれぞれトランスポンダを介した音響信号が前記
水中受波器アレイに受波される時間をそれぞれ予測し、
該各予測時間における水中受波器アレイからの受信信号
を、対応する少くとも３つのロングベースライン受信機
に入力する。少くとも３つのロングベースライン受信機
は前記受信機入力制御手段により水中受波器アレイから
の受信信号を入力され、前記各音源からの音響信号の伝
播距離を算出し、演算手段は前記少くとも３つのロング
ベースライン受信機の算出値より、自船及び複数の水中
航走体の位置をそれぞれ算出する。
なる周波数の音響応答信号を送信する少くとも３つのト
ランスポンダを水中の測位領域に配設し、自船及び複数
の水中航走体の位置を測定する音響測位装置において、
音響信号送信手段は自船から一定周期による第１の送信
タイミングに水中送波器を介して音響質問信号を繰り返
し送信し、少くとも１つの水中航走体に搭載された同期
ピンガ又はレスポンダは前記第１の送信タイミングとほ
ぼ同一のタイミングに音響信号を繰り返し送信し、少く
とも１つの水中航走体に搭載されたレスポンダ又は同期
ピンガは前記第１の送信タイミングから外れたタイミン
グで前記一定周期による第２の送信タイミングに音響信
号を繰り返し送信する。複数のスーパーショートベース
ライン受信機は前記複数の水中航走体に搭載された同期
ピンガ又はレスポンダから送信された音響信号を水中受
波器アレイを介してそれぞれ受波し、該受波信号間の位
相差より複数の水中航走体の方位及びスラントレンジを
それぞれ算出し、受信機入力制御手段は前記複数のスー
パーショートベースライン受信機の算出値より複数の各
水中航走体の概略位置を算出し、該算出値に基づき前記
水中送波器または同期ピンガもしくはレスポンダの各音
源からそれぞれトランスポンダを介した音響信号が前記
水中受波器アレイに受波される時間をそれぞれ予測し、
該各予測時間における水中受波器アレイからの受信信号
を、対応する少くとも３つのロングベースライン受信機
に入力する。少くとも３つのロングベースライン受信機
は前記受信機入力制御手段により水中受波器アレイから
の受信信号を入力され、前記各音源からの音響信号の伝
播距離を算出し、演算手段は前記少くとも３つのロング
ベースライン受信機の算出値より、自船及び複数の水中
航走体の位置をそれぞれ算出する。
［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、１〜４−1,7〜８−3,13及び14は上
記従来装置と同一のものである。４−２は水中の＃２航
走体、５はレスポンダであり、船上と結ばれたケーブル
16を通して船上からのトリガ信号により音響信号を送信
する。６は受波器アレイであり、少くとも３つ以上の複
数の受波器をアレイ状に配列したものである。そしてSS
BL受信機に対しては、各受波信号間の位相差を検出する
ため、すべての受波器の出力信号が供給され、LBL受信
機に対しては、音響信号の伝播距離を計測するため、単
独の受波器の出力信号が供給される。８−４〜８−６は
＃４〜＃6LBL受信機、９−１及び９−２は＃１及び＃2S
uper Short Base Line（以下SSBLという）受信機、10は
ゲート制御回路、11は送信機、12は演算制御部、15−１
〜15−６は＃１〜＃６スイッチ、16は＃２航走体４−２
と船７との間を接続するケーブルである。
ブロック図であり、１〜４−1,7〜８−3,13及び14は上
記従来装置と同一のものである。４−２は水中の＃２航
走体、５はレスポンダであり、船上と結ばれたケーブル
16を通して船上からのトリガ信号により音響信号を送信
する。６は受波器アレイであり、少くとも３つ以上の複
数の受波器をアレイ状に配列したものである。そしてSS
BL受信機に対しては、各受波信号間の位相差を検出する
ため、すべての受波器の出力信号が供給され、LBL受信
機に対しては、音響信号の伝播距離を計測するため、単
独の受波器の出力信号が供給される。８−４〜８−６は
＃４〜＃6LBL受信機、９−１及び９−２は＃１及び＃2S
uper Short Base Line（以下SSBLという）受信機、10は
ゲート制御回路、11は送信機、12は演算制御部、15−１
〜15−６は＃１〜＃６スイッチ、16は＃２航走体４−２
と船７との間を接続するケーブルである。
第１図の動作について説明する。まず従来装置の使用
例の場合と同様に、船上の音響測位装置内の基準時計14
と水中の＃１航走体４−１が有する基準時計（図示せ
ず）は、あらかじめ相互の基準時刻を一致させてから作
業を開始する。
例の場合と同様に、船上の音響測位装置内の基準時計14
と水中の＃１航走体４−１が有する基準時計（図示せ
ず）は、あらかじめ相互の基準時刻を一致させてから作
業を開始する。
船上の演算制御部12は、この基準時計14からの入力信
号に基づき、ある基準時刻から一定周期（例えば毎00分
00秒から周期６秒）毎に、繰り返し送信機11に第１の送
信指令を与える。送信機11はこの第１の送信指令により
音響質問信号を送波器１を介して水中に送出する。海底
に設置された＃１〜＃３トランスポンダ２−１〜２−３
は、前記送波器１から送波された質問信号を受信する
と、それぞれ異った周波数f1,f2,f3による音響応答信号
を送信する。これらの音響応答信号は受波器アレイ６に
より受波され電気信号として対応するLBL受信機に供給
される。いまゲート制御回路10が＃１〜＃３スイッチ15
−１〜15−３を閉として、＃４〜＃６スイッチ15−４〜
15−６を開とすることにより、受信信号は＃１〜＃3LBL
受信機８−１〜８−３に供給される。そして＃1LBL受信
機８−１は＃１トランスポンダ２−１からの周波数f1の
応答信号を受信し、その直距離r1を計測し、同様に＃２
及び＃3LBL受信機８−２及び８−３はそれぞれ＃２及び
＃３トランスポンダ２−２及び２−３からの周波数f2及
びf3の応答信号を受信し、各々その直距離r2及びr3を計
測する。これらの計測された距離r1〜r3のデータは各LB
L受信機から演算制御部12へ供給される。演算制御部12
は、キャリブレーションという作業によりトランスポン
ダ同士の相対的位置データを格納しているので、入力さ
れる距離r1〜r3のデータに基づき水上の船７の位置を演
算し、この演算結果による船７の位置を表示器13に表示
する。
号に基づき、ある基準時刻から一定周期（例えば毎00分
00秒から周期６秒）毎に、繰り返し送信機11に第１の送
信指令を与える。送信機11はこの第１の送信指令により
音響質問信号を送波器１を介して水中に送出する。海底
に設置された＃１〜＃３トランスポンダ２−１〜２−３
は、前記送波器１から送波された質問信号を受信する
と、それぞれ異った周波数f1,f2,f3による音響応答信号
を送信する。これらの音響応答信号は受波器アレイ６に
より受波され電気信号として対応するLBL受信機に供給
される。いまゲート制御回路10が＃１〜＃３スイッチ15
−１〜15−３を閉として、＃４〜＃６スイッチ15−４〜
15−６を開とすることにより、受信信号は＃１〜＃3LBL
受信機８−１〜８−３に供給される。そして＃1LBL受信
機８−１は＃１トランスポンダ２−１からの周波数f1の
応答信号を受信し、その直距離r1を計測し、同様に＃２
及び＃3LBL受信機８−２及び８−３はそれぞれ＃２及び
＃３トランスポンダ２−２及び２−３からの周波数f2及
びf3の応答信号を受信し、各々その直距離r2及びr3を計
測する。これらの計測された距離r1〜r3のデータは各LB
L受信機から演算制御部12へ供給される。演算制御部12
は、キャリブレーションという作業によりトランスポン
ダ同士の相対的位置データを格納しているので、入力さ
れる距離r1〜r3のデータに基づき水上の船７の位置を演
算し、この演算結果による船７の位置を表示器13に表示
する。
一方＃１航走体４−１に搭載された同期ピンガ３は、
従来装置の場合と同様に、＃１航走体４−１が有する基
準時計をあらかじめ船上の基準時計14と一致させておく
ことにより、前記送信機12がトランスポンダへ送信する
第１の送信タイミングとほぼ同一のタイミングの一定周
期毎に、超音波パルスを送信する。この場合同期ピンガ
３は、送信機12の送信タイミングとほぼ同一タイミング
に送信を行なうため、送波器１からトランスポンダへの
送信周波数と異なる周波数により送信を行なう。従って
＃１〜＃３トランスポンダ２−１〜２−３は前回とは別
のそれぞれ異った周波数f4,f5,f6により応答信号を送信
する。これらの応答信号は受波器アレイ６を介してゲー
ト制御回路10により選択されたLBL受信機に供給され
る。いまゲート制御回路10は＃４〜＃６スイッチ15−４
〜15−６を閉とし、＃１〜＃３スイッチ15−１〜15−３
を開とすることにより、＃４〜＃6LBL受信機８−４〜８
−６を選択するとする。この場合＃4LBL受信機８−４は
＃１トランスポンダ２−１から周波数f4の応答信号を受
信し、伝播距離l1＝r4＋r1を計測する。同様に＃５及び
＃6LBL受信機８−５及び８−６は＃２及び＃２トランス
ポンダ２−２及び２−３から周波数f5及びf6の応答信号
を受信し、それぞれ伝播距離l2＝r5＋r2及びl3＝r6＋r3
を計測する。これらの計測された距離l1〜l3のデータは
演算制御部12へ供給され、演算制御部12は、先に計測さ
れた距離r1〜r3のデータより距離r4,r5,r6を演算し、＃
１航走体４−１の位置を算出することができる。
従来装置の場合と同様に、＃１航走体４−１が有する基
準時計をあらかじめ船上の基準時計14と一致させておく
ことにより、前記送信機12がトランスポンダへ送信する
第１の送信タイミングとほぼ同一のタイミングの一定周
期毎に、超音波パルスを送信する。この場合同期ピンガ
３は、送信機12の送信タイミングとほぼ同一タイミング
に送信を行なうため、送波器１からトランスポンダへの
送信周波数と異なる周波数により送信を行なう。従って
＃１〜＃３トランスポンダ２−１〜２−３は前回とは別
のそれぞれ異った周波数f4,f5,f6により応答信号を送信
する。これらの応答信号は受波器アレイ６を介してゲー
ト制御回路10により選択されたLBL受信機に供給され
る。いまゲート制御回路10は＃４〜＃６スイッチ15−４
〜15−６を閉とし、＃１〜＃３スイッチ15−１〜15−３
を開とすることにより、＃４〜＃6LBL受信機８−４〜８
−６を選択するとする。この場合＃4LBL受信機８−４は
＃１トランスポンダ２−１から周波数f4の応答信号を受
信し、伝播距離l1＝r4＋r1を計測する。同様に＃５及び
＃6LBL受信機８−５及び８−６は＃２及び＃２トランス
ポンダ２−２及び２−３から周波数f5及びf6の応答信号
を受信し、それぞれ伝播距離l2＝r5＋r2及びl3＝r6＋r3
を計測する。これらの計測された距離l1〜l3のデータは
演算制御部12へ供給され、演算制御部12は、先に計測さ
れた距離r1〜r3のデータより距離r4,r5,r6を演算し、＃
１航走体４−１の位置を算出することができる。
次に演算制御部12は送信機11に第２の送信指令を与え
る。この第２の送信指令により送信機11は送信信号をケ
ーブル16を介して水中の＃２航走体４−２に搭載された
レスポンダ５に供給する。レスポンダ５は入力される送
信信号に基づき所定周波数（例えば送波器１が送信する
超音波周波数と同一）の超音波信号を水中へ送波する。
る。この第２の送信指令により送信機11は送信信号をケ
ーブル16を介して水中の＃２航走体４−２に搭載された
レスポンダ５に供給する。レスポンダ５は入力される送
信信号に基づき所定周波数（例えば送波器１が送信する
超音波周波数と同一）の超音波信号を水中へ送波する。
この場合＃１航走体４−１に搭載された同期ピンガ３
から水中に送波された超音波信号と、＃２航走体４−２
に搭載されたレスポンダ５から水中に送波された超音波
信号とが同一のタイミングに各トランスポンダ２−１〜
２−３に到達しないように第２の送信指令の出力タイミ
ングは演算制御部12により制御される。ここで同期ピン
ガ３の送信タイミングは、演算制御部12が出力する第１
の送信指令とほぼ同じタイミングなので、第２の送信指
令を出力するタイミングとしては、例えば第１の送信指
令が出力されてから、第１の送信指令の周期の半分（前
例では第１の送信指令の周期６秒の半分の３秒）程度経
過したタイミングに最初設定され、その後適宜変更され
る。
から水中に送波された超音波信号と、＃２航走体４−２
に搭載されたレスポンダ５から水中に送波された超音波
信号とが同一のタイミングに各トランスポンダ２−１〜
２−３に到達しないように第２の送信指令の出力タイミ
ングは演算制御部12により制御される。ここで同期ピン
ガ３の送信タイミングは、演算制御部12が出力する第１
の送信指令とほぼ同じタイミングなので、第２の送信指
令を出力するタイミングとしては、例えば第１の送信指
令が出力されてから、第１の送信指令の周期の半分（前
例では第１の送信指令の周期６秒の半分の３秒）程度経
過したタイミングに最初設定され、その後適宜変更され
る。
このように第１の送信指令と異なるタイミングに設定
された第２の送信指令に基づきレスポンダ５から送信さ
れた超音波信号を＃１〜＃３トランスポンダ２−１〜２
−３が受信すると、それぞれ異った周波数f1,f2,f3によ
る音響応答信号を送信する。これらの音響応答信号は受
波器アレイ６により受波され電気信号として対応するLB
L受信機に供給する。いまゲート制御回路10が＃１〜＃
３スイッチ15−１〜15−３を閉として、＃４〜＃６スイ
ッチ15−４〜15−６を開とすることにより、受信信号は
＃１〜＃3LBL受信機８−１〜８−３に供給される。そし
て＃1LBL受信機８−１は＃１トランスポンダ２−１から
の周波数f1の応答信号を受信し、その伝播距離l4＝r7＋
r1を計測し、同様に＃２及び＃3LBL受信機８−２及び８
−３はそれぞれ＃２及び＃３トランスポンダ２−２及び
２−３からの周波数f2及びf3の応答信号を受信し、各々
その伝播距離l5＝r8＋r2及びl6＝r9＋r3を計測する。こ
れらの計測された距離l4〜l6のデータは各LBL受信機か
ら演算制御部12へ供給される。演算制御部12は、先に算
出した距離r1,r2,r3のデータより距離r7,r8,r9の値を演
算し、＃２航走体４−２の位置を求めることができる。
された第２の送信指令に基づきレスポンダ５から送信さ
れた超音波信号を＃１〜＃３トランスポンダ２−１〜２
−３が受信すると、それぞれ異った周波数f1,f2,f3によ
る音響応答信号を送信する。これらの音響応答信号は受
波器アレイ６により受波され電気信号として対応するLB
L受信機に供給する。いまゲート制御回路10が＃１〜＃
３スイッチ15−１〜15−３を閉として、＃４〜＃６スイ
ッチ15−４〜15−６を開とすることにより、受信信号は
＃１〜＃3LBL受信機８−１〜８−３に供給される。そし
て＃1LBL受信機８−１は＃１トランスポンダ２−１から
の周波数f1の応答信号を受信し、その伝播距離l4＝r7＋
r1を計測し、同様に＃２及び＃3LBL受信機８−２及び８
−３はそれぞれ＃２及び＃３トランスポンダ２−２及び
２−３からの周波数f2及びf3の応答信号を受信し、各々
その伝播距離l5＝r8＋r2及びl6＝r9＋r3を計測する。こ
れらの計測された距離l4〜l6のデータは各LBL受信機か
ら演算制御部12へ供給される。演算制御部12は、先に算
出した距離r1,r2,r3のデータより距離r7,r8,r9の値を演
算し、＃２航走体４−２の位置を求めることができる。
しかしながら上記方法は、第１の超音波信号の送信繰
り返し周期の中間に第２の超音波信号の送信を割込ませ
て、第１の送信周期を時分割で使用しているため、測位
レートを上げて第１の送信周期を短時間にすると、受波
器アレイ６には複数の受波信号が同時に入力し、どの音
源からの質問信号に対するトランスポンダからの応答信
号かが判別できなくなる。
り返し周期の中間に第２の超音波信号の送信を割込ませ
て、第１の送信周期を時分割で使用しているため、測位
レートを上げて第１の送信周期を短時間にすると、受波
器アレイ６には複数の受波信号が同時に入力し、どの音
源からの質問信号に対するトランスポンダからの応答信
号かが判別できなくなる。
そこで本発明においては、各LBL受信機が応答信号を
受信する１周期前に、＃１及び＃2SSBL受信機９−１及
び９−２により、それぞれ＃１航走体４−１及び＃２航
走体４−２の位置を測定する。SSBL受信機は、少くとも
３つ以上の受波器をアレイ状に配列した受波器アレイ６
からの出力信号により同一の音源（本例では同期ピンガ
３及びレスポンダ５）から受波される受信信号の位相差
を検出し、この位相差検出値より音源の方位とスラント
レンジ（直距離）を算出するものである。しかし一般に
SSBL受信機による測位精度は、LBL測位方法に比べて余
り良くないため、概略値を算出することになる。このよ
うに受波器アレイ６から各SSBL受信機に対しては、受波
器アレイ６に含まれるすべての受波素子からの出力信号
が並列的に供給され、各LBL受信機に対しては、受信機
アレイ６に含まれる単独の受波素子からの出力信号が供
給されればよいことになる。
受信する１周期前に、＃１及び＃2SSBL受信機９−１及
び９−２により、それぞれ＃１航走体４−１及び＃２航
走体４−２の位置を測定する。SSBL受信機は、少くとも
３つ以上の受波器をアレイ状に配列した受波器アレイ６
からの出力信号により同一の音源（本例では同期ピンガ
３及びレスポンダ５）から受波される受信信号の位相差
を検出し、この位相差検出値より音源の方位とスラント
レンジ（直距離）を算出するものである。しかし一般に
SSBL受信機による測位精度は、LBL測位方法に比べて余
り良くないため、概略値を算出することになる。このよ
うに受波器アレイ６から各SSBL受信機に対しては、受波
器アレイ６に含まれるすべての受波素子からの出力信号
が並列的に供給され、各LBL受信機に対しては、受信機
アレイ６に含まれる単独の受波素子からの出力信号が供
給されればよいことになる。
いま＃１航走体４−１に搭載された同期ピンガ３から
の送信波を直接受波器アレイ６で受波し、この受波出力
を＃1SSBL受信機９−１で受信する。これにより＃1SSBL
受信機９−１はスラントレンジr10とその方位角を算出
し、この算出値を演算制御部12へ入力する。この結果演
算制御部12は＃１航走体４−１から各トランスポンダへ
の距離r4,r5,r6を概算することができる。同様に＃２航
走体４−２に搭載されたレスポンダ５からの送信波を直
接受波器アレイ６で受波し、この受波出力を＃2SSBL受
信機９−２で受信する。これにより＃2SSBL受信機９−
２はスラントレンジr11とその方位角を算出し、この算
出値を演算制御部12へ入力する。この結果演算制御部12
は＃２航走体４−２から各トランスポンダへの距離r7,r
8,r9を概算することができる。このように演算制御部12
は各音源からそれぞれのトランスポンダへの距離の概算
値を算出しておくことにより、各音源からトランスポン
ダを経由して受信される応答信号の到着時刻を予測し、
この予測されるタイミングに合わせてゲート制御回路10
を駆動する。ゲート制御回路10は駆動されたタイミング
に＃１〜＃６スイッチ15−１〜15−６をそれぞれ開閉さ
せ、各LSB受信機に割当てられた音源からの受信信号の
みを分離して入力することができる。このようにSSBL受
信機により各音源の大まかな位置をあらかじめ算出して
おくことにより、複数の音源が存在する場合にも、高測
位レートで複数の音源を識別して測位を行うことができ
る。
の送信波を直接受波器アレイ６で受波し、この受波出力
を＃1SSBL受信機９−１で受信する。これにより＃1SSBL
受信機９−１はスラントレンジr10とその方位角を算出
し、この算出値を演算制御部12へ入力する。この結果演
算制御部12は＃１航走体４−１から各トランスポンダへ
の距離r4,r5,r6を概算することができる。同様に＃２航
走体４−２に搭載されたレスポンダ５からの送信波を直
接受波器アレイ６で受波し、この受波出力を＃2SSBL受
信機９−２で受信する。これにより＃2SSBL受信機９−
２はスラントレンジr11とその方位角を算出し、この算
出値を演算制御部12へ入力する。この結果演算制御部12
は＃２航走体４−２から各トランスポンダへの距離r7,r
8,r9を概算することができる。このように演算制御部12
は各音源からそれぞれのトランスポンダへの距離の概算
値を算出しておくことにより、各音源からトランスポン
ダを経由して受信される応答信号の到着時刻を予測し、
この予測されるタイミングに合わせてゲート制御回路10
を駆動する。ゲート制御回路10は駆動されたタイミング
に＃１〜＃６スイッチ15−１〜15−６をそれぞれ開閉さ
せ、各LSB受信機に割当てられた音源からの受信信号の
みを分離して入力することができる。このようにSSBL受
信機により各音源の大まかな位置をあらかじめ算出して
おくことにより、複数の音源が存在する場合にも、高測
位レートで複数の音源を識別して測位を行うことができ
る。
なお上記実施例においては、２つの音源として同期ピ
ンガ３とレスポンダ５の例を示したが、２つの音源が共
に同期ピンガまたはレスポンダであっても全く同様の動
作を行なわせることができる。
ンガ３とレスポンダ５の例を示したが、２つの音源が共
に同期ピンガまたはレスポンダであっても全く同様の動
作を行なわせることができる。
［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、複数の水中航走体に搭
載された同期ピンガ又はレスポンダ間の送信タイミング
をずらして、また複数の水中航走体の概略位置をあらか
じめSSBL受信機を用いて算出し、この算出値に基づいて
各音源からそれぞれトランスポンダを介した音響信号を
受信する時間帯を予測し、各音源からの受信信号を前記
予測時間帯により分離して、それぞれ対応するLBL受信
機に入力して受信するようにしたので、水上の船と複数
の水中航走体の位置を高測位レートで測定することがで
き、水中をすばやく移動する水中航走体の位置及び運動
を十分に把握できる効果を有する。
載された同期ピンガ又はレスポンダ間の送信タイミング
をずらして、また複数の水中航走体の概略位置をあらか
じめSSBL受信機を用いて算出し、この算出値に基づいて
各音源からそれぞれトランスポンダを介した音響信号を
受信する時間帯を予測し、各音源からの受信信号を前記
予測時間帯により分離して、それぞれ対応するLBL受信
機に入力して受信するようにしたので、水上の船と複数
の水中航走体の位置を高測位レートで測定することがで
き、水中をすばやく移動する水中航走体の位置及び運動
を十分に把握できる効果を有する。
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、１は送波器、２−１〜２−３は＃１〜＃３
トランスポンダ、３は同期ピンガ、４−１及び４−１は
＃１及び＃２水中航走体、５はレスポンダ、６は受波器
アレイ、6Aは受波器、７は水上の船、８−１〜８−６は
＃１〜＃6LBL受信機、９−１及び９−２は＃１及び＃2S
SBL受信機、10はゲート制御回路、11,11Aは送信機、12,
12Aは演算制御部、13は表示器、14は基準時計、15−１
〜15−６は＃１〜＃６スイッチ、16はケーブルである。
ロック図、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、１は送波器、２−１〜２−３は＃１〜＃３
トランスポンダ、３は同期ピンガ、４−１及び４−１は
＃１及び＃２水中航走体、５はレスポンダ、６は受波器
アレイ、6Aは受波器、７は水上の船、８−１〜８−６は
＃１〜＃6LBL受信機、９−１及び９−２は＃１及び＃2S
SBL受信機、10はゲート制御回路、11,11Aは送信機、12,
12Aは演算制御部、13は表示器、14は基準時計、15−１
〜15−６は＃１〜＃６スイッチ、16はケーブルである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 15/46 G01S 15/74 G01S 1/80
Claims (1)
- 【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少くとも３つのトランスポ
ンダを水中の測位領域に配設し、自船及び複数の水中航
走体の位置を測定する音響測位装置において、 自船から一定周期による第１の送信タイミングに水中送
波器を介して音響質問信号を繰り返し送信する音響信号
送信手段と、 前記第１の送信タイミングとほぼ同一のタイミングに音
響信号を繰り返し送信する少くとも１つの水中航走体に
搭載された同期ピンガ又はレスポンダと、 前記第１の送信タイミングから外れたタイミングで前記
一定周期による第２の送信タイミングに音響信号を繰り
返し送信する少くとも１つの水中航走体に搭載されたレ
スポンダ又は同期ピンガと、 前記複数の水中航走体に搭載された同期ピンガ又はレス
ポンダから送信された音響信号を水中受波器アレイを介
してそれぞれ受波し、該受波信号間の位相差より複数の
水中航走体の方位及びスラントレンジをそれぞれ算出す
る複数のスーパーショートベースライン受信機と、 前記複数のスーパーショートベースライン受信機の算出
値より複数の各水中航走体の概略位置を算出し、該算出
値に基づき前記水中送波器または同期ピンガもしくはレ
スポンダの各音源からそれぞれトランスポンダを介した
音響信号が前記水中受波器アレイに受波される時間をそ
れぞれ予測し、該各予測時間における水中受波器アレイ
からの受信信号を、対応する少くとも３つのロングベー
スライン受信機に入力する受信機入力制御手段と、 前記受信機入力制御手段により水中受波器アレイからの
受信信号を入力され、前記各音源からの音響信号の伝播
距離を算出する少くとも３つのロングベースライン受信
機と、 前記少くとも３つのロングベースライン受信機の算出値
より、自船及び複数の水中航走体の位置をそれぞれ算出
する演算手段とを備えたことを特徴とする音響測位装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2146195A JP2834850B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 音響測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2146195A JP2834850B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 音響測位装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0440392A JPH0440392A (ja) | 1992-02-10 |
| JP2834850B2 true JP2834850B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=15402282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2146195A Expired - Lifetime JP2834850B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 音響測位装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2834850B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5348553B2 (ja) * | 2009-09-07 | 2013-11-20 | 株式会社ソニック | 水中接近警報装置 |
-
1990
- 1990-06-06 JP JP2146195A patent/JP2834850B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0440392A (ja) | 1992-02-10 |
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