JP2987252B2 - Acoustic positioning device - Google Patents

Acoustic positioning device

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JP2987252B2
JP2987252B2 JP4109623A JP10962392A JP2987252B2 JP 2987252 B2 JP2987252 B2 JP 2987252B2 JP 4109623 A JP4109623 A JP 4109623A JP 10962392 A JP10962392 A JP 10962392A JP 2987252 B2 JP2987252 B2 JP 2987252B2
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、水中超音波を用いて船
あるいは水中の移動物体の位置を測定する音響測位装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic positioning device for measuring the position of a ship or a moving object in water using underwater ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、水中超音波を用いて船あるいは水
中の移動物体の位置を測定する音響測位装置は、座標系
を決定するときの基となる船上送受波器あるいはビーコ
ンの素子の間隔の長短によってLBL方式、SBL方式
及びSSBL(USBL)方式の3種の方式がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, an acoustic positioning device that measures the position of a ship or a moving object in the water using underwater ultrasonic waves has been used to determine the distance between elements of a ship-mounted transducer or a beacon on which a coordinate system is determined. There are three types, LBL, SBL and SSBL (USBL), depending on the length.

【0003】図3は従来のLBL方式の音響測位装置の
機能ブロック図である。LBL方式の音響測位装置で
は、3個以上のトランスポンダを海底に設置し、船上の
送受波器とおのおののトランスポンダの間の直距離(ス
ラントレンジ、slant range )ri (i=1,2,3・
・・)(以下スラントレンジという)を測定することに
よって、トランスポンダでつくられる座標系からみた送
受波器の位置(xv ,y v ,zv )を求めるものであ
る。この方式のベースライン長はトランスポンダの間隔
と考えられ、長いもので数キロメートルに及ぶ。
FIG. 3 shows a conventional LBL acoustic positioning device.
It is a functional block diagram. LBL acoustic positioning device
Installs three or more transponders on the sea floor and
The direct distance between the transducer and each transponder
Runt range, slant rangei(I = 1,2,3
・ ・) (Hereinafter referred to as slant range)
Therefore, transmission from the coordinate system created by the transponder
Receiver position (xv, Y v, Zv)
You. The baseline length of this method is the transponder spacing
It is thought to be long and spans several kilometers.

【0004】図3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、海中に設けられる超
音波の送受波器、6−1〜6−3はそれぞれ海底に設置
される第1〜第3トランスポンダ、7は前置増幅器、8
−1〜8−3は第1〜第3ミクサ(周波数混合器ともい
う)、9−1〜9−3は第1〜第3局部発振器、10−
1〜10−3は第1〜第3帯域通過フィルタ(BP
F)、11−1〜11−3は第1〜第3増幅器、12−
1〜12−3は第1〜第3検波器、13−1〜13−3
は第1〜第3カウンタ、14は表示器である。
In FIG. 3, 1A is an arithmetic control unit, 2 is a transmission controller, 3 is a power amplifier, 4 is a transmission / reception switch, 5 is connected to the present apparatus on board by a cable, and transmits and receives ultrasonic waves provided under the sea. 6-1 to 6-3 are first to third transponders respectively installed on the sea floor, 7 is a preamplifier, 8
-1 to 8-3 are first to third mixers (also referred to as frequency mixers), 9-1 to 9-3 are first to third local oscillators, 10-
1 to 10-3 are first to third bandpass filters (BP
F), 11-1 to 11-3 are first to third amplifiers, 12-
1 to 12-3 are first to third detectors, 13-1 to 13-3
Denotes first to third counters, and 14 denotes a display.

【0005】以下、図3によって従来の音響測位装置の
動作を説明する。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
はタイミング信号を受けて送信周波数を決定し送信パル
スを発生する。この送信パルスは電力増幅器3に出力さ
れるとともに、第1〜第3カウンタ13−1〜13−3
の計数動作を開始させる。この第1〜第3カウンタ13
−1〜13−3の計数動作の停止は、後記するトランス
ポンダからの受信信号に基づいて行われる。電力増幅器
3は送信制御部2からの送信パルスを電力増幅し、これ
を送受信切換器4を介して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。この超音波パルスはトランスポンダへの質問信号と
なる。海底に設置された第1〜第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 =1
5kHz,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搬
し、送受波器5で受波され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に送信され信号増幅された後、それぞれ第
1〜第3ミクサ8−1〜8−3へ供給される。第1〜第
3ミクサ8−1〜8−3では、周波数変換を行い送受波
器5で受ける信号の周波数を本発明の装置で使用する中
間周波数f1Fに変換する。
Hereinafter, the operation of the conventional acoustic positioning device will be described with reference to FIG. First, the arithmetic control unit 1A sends a timing signal for starting measurement to the transmission control unit 2. Transmission control unit 2
Receives a timing signal, determines a transmission frequency, and generates a transmission pulse. This transmission pulse is output to the power amplifier 3 and the first to third counters 13-1 to 13-3
Is started. The first to third counters 13
The stop of the counting operation of -1 to 13-3 is performed based on a reception signal from a transponder described later. The power amplifier 3 power-amplifies the transmission pulse from the transmission control unit 2, and amplifies the amplified transmission pulse via the transmission / reception switch 4.
Is applied. The transducer 5 transmits an ultrasonic pulse into the sea. This ultrasonic pulse becomes an interrogation signal to the transponder. First to third transponders 6 installed on the sea floor
When receiving the ultrasonic pulse, which is the interrogation signal transmitted from the transducer 5, 1 to 6-3 receive frequencies f 1 , f 2 , f 3 (for example, f 1 = 1) which are respectively designated in advance.
(5 kHz, f 2 = 16 kHz, f 3 = 17 kHz). These response signals propagate through the sea again, are received by the transducer 5 and converted into electric signals. The electric signal from the transmitter / receiver 5 is transmitted to the preamplifier 7 via the transmission / reception switch 4 and amplified, and then supplied to the first to third mixers 8-1 to 8-3, respectively. In the first to third mixer 8-1 to 8-3 to convert the frequency of the signal received by the transducer 5 converts the frequency to an intermediate frequency f 1F to be used in the apparatus of the present invention.

【0006】図5、6によって、周波数変換の説明を行
う。図5は周波数変換の構成図であり、図6は周波数変
換操作による周波数関係図である。図5において、ミク
サ8には入力信号g(t)と、局部発振器からの周波数
i +f1Fの信号あるいは周波数fi −f1Fの信号が入
力されs(t)が出力される。出力信号s(t)は帯域
通過フィルタ10(BPF)を通過後so (t)とな
る。入力信号g(t)と出力信号so (t)との間で周
波数変換が行われる。
The frequency conversion will be described with reference to FIGS.
U. FIG. 5 is a configuration diagram of the frequency conversion, and FIG.
It is a frequency relation diagram by a change operation. In FIG.
The input signal g (t) and the frequency from the local oscillator
f i+ F1FSignal or frequency fi−f1FSignal
And s (t) is output. Output signal s (t) is band
S after passing through the pass filter 10 (BPF)o(T)
You. Input signal g (t) and output signal so(T)
Wave number conversion is performed.

【0007】図6の(a)は入力信号g(t)の周波数
スペクトルG(f)であり、±fiの周波数成分を有し
ている。図6の(b)は差波乗算を行なったときのミク
サ8の出力信号s(t)の周波数スペクトルS(f)で
あり、f1F−fi の周波数を中心にfi だけ離れた周波
数の位置である周波数f1F−2fi と周波数f1Fとに周
波数成分を持つ。この周波数f1F−2fi と周波数f1F
との周波数成分とを帯域通過フィルタ10に入力して周
波数f1F−2fi を除き周波数f1Fの出力信号s
o (t)を得る。出力信号so (t)の周波数スペクト
ルS(f)は図6の(c)に示され、周波数f1Fの出力
信号のみが得られる。また、図6の(d)は和波乗算を
行なったときのミクサ8の出力信号s(t)の周波数ス
ペクトルSo (f)であり、f1F+fi の周波数を中心
にfi だけ離れた周波数の位置である周波数f1F+2f
i と周波数f1Fとに周波数成分を持つ。この周波数f1F
+2fiと周波数f1Fとの周波数成分とを帯域通過フィ
ルタ10に入力して周波数f1F+2fi を除き周波数f
1Fの出力信号so (t)を得る。出力信号so (t)の
周波数スペクトルS(f)は図6の(e)に示され、周
波数f1Fの出力信号のみが得られる。これによって、周
波数fi から周波数f1Fへの周波数変換が行われる。
[0007] (a) in FIG. 6 is a frequency spectrum G of the input signal g (t) (f), it has a frequency component of ± f i. A shown in FIG. 6 (b) the frequency spectrum S (f) of the output signal s of the mixer 8 when performed Saha multiplication (t), the frequency separated by f i at the center frequency of f 1F -f i Has frequency components at the frequency f 1F -2f i and the frequency f 1F which are the positions of. The frequency f 1F -2f i and the frequency f 1F
The output signal s of frequency f 1F except frequency f 1F -2f i with the frequency components input to the bandpass filter 10 with
o (t) is obtained. The frequency spectrum S of the output signal s o (t) (f) is shown in (c) of FIG. 6, only the output signal of the frequency f 1F is obtained. FIG. 6D shows the frequency spectrum S o (f) of the output signal s (t) of the mixer 8 when the sum wave multiplication is performed, and the frequency spectrum S o (f) is separated from the frequency of f 1F + f i by f i. Frequency f 1F + 2f which is the position of the frequency
i and frequency f 1F have frequency components. This frequency f 1F
+ 2f i and frequency frequency of the frequency component is input to the band-pass filter 10 with f 1F f 1F + 2f i except frequency f
Obtaining a 1F output signal s o (t). The frequency spectrum S of the output signal s o (t) (f) is shown in (e) of FIG. 6, only the output signal of the frequency f 1F is obtained. Thus, the frequency conversion to the frequency f 1F is performed from the frequency f i.

【0008】第1〜第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
3 より本装置で使用する中間周波数f1Fだけ高いか又
は低い周波数f1 ±f1F,f2 ±f1F,f3 ±f1Fの+
側か−側かのいずれかの周波数を発振し、この周波数を
対応する第1〜第3ミクサ8−1〜8−3に供給する。
したがって、第1ミクサ8−1には第1局部発振器9−
1から周波数f1 +f 1Fあるいはf1 −f1Fの信号が印
加されるとともに、送受波器5からの周波数f 1
2 ,f3 の応答信号が入力される。第1ミクサ8−1
においては、送受波器5からの周波数f1 の入力信号に
対しては周波数変換後に中間周波数f1F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f1Fの信号は出力しない。同様に、第2ミクサ8−
2は周波数f2 の入力信号に対し、第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
に中間周波数f1Fの信号を出力する。
The first to third local oscillators 9-1 to 9-3 are:
Respectively the response frequency f of the transponder1, FTwo,
fThreeIntermediate frequency f used in this device1FOnly high or
Is the lower frequency f1± f1F, FTwo± f1F, FThree± f1FOf +
Oscillates on either side of the
It is supplied to the corresponding first to third mixers 8-1 to 8-3.
Therefore, the first local oscillator 9-
1 to frequency f1+ F 1FOr f1−f1FIs the signal
And the frequency f from the transducer 5 1,
fTwo, FThreeIs input. First mixer 8-1
At the frequency f from the transducer 51Input signal
On the other hand, after the frequency conversion, the intermediate frequency f1FOutput signal
But the frequency fTwoAnd fThreeFor the input signal of
Wave number f1FIs not output. Similarly, the second mixer 8-
2 is the frequency fTwo, The third mixer 8-3
Frequency fThreeAfter frequency conversion for each input signal
To the intermediate frequency f1FThe signal of is output.

【0009】第1〜第3帯域通過フィルタ10−1〜1
0−3は、それぞれこの中間周波数f1F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。し
たがって、これら三つの帯域通過フィルタでそれぞれ異
なる周波数f1 ,f 2 ,f3 による応答信号の選択がな
される。第1〜第3増幅器11−1〜11−3は、それ
ぞれ第1〜第3帯域通過フィルタ10−1〜10−3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、それぞれ第1〜第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超
えた場合に受信パルスを出力する。
First to third bandpass filters 10-1 to 10-1
0-3 are the intermediate frequencies f1FThe center frequency
Band pass filter that passes the required band. I
Therefore, each of these three bandpass filters is different.
Frequency f1, F Two, FThreeResponse signal selection by
Is done. The first to third amplifiers 11-1 to 11-3 are
The first to third bandpass filters 10-1 to 10-3 respectively
These output signals are amplified to a certain level. And
These amplified received signals are respectively subjected to first to third detections.
Preset by the wavers 12-1 to 12-3.
Compared to the reference level, the received signal exceeds this reference level
When it receives the pulse, it outputs the received pulse.

【0010】第1〜第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、前記第1〜第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、第1〜第3カウ
ンタ13−1〜13−3は、送受波器5からそれぞれ第
1〜第3トランスポンダ6−1〜6−3までの直距離を
計測したことになる。これは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搬時間である
が、超音波の水中音速から直距離が算出される。いま、
第1カウンタ13−1により計測された第1トランスポ
ンダ6−1までの直距離をr1 とし、第2カウンタ6−
2により計測された第2トランスポンダ6−2までの直
距離をr2 、第3カウンタ6−3により計測さた第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、第1〜第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。した
がって、本装置を搭載した船舶の位置を測定することが
てきる。この測定された船の位置と表示器14により表
示される。
First to third counters 13-1 to 13-3
Start counting at the time of transmission, respectively,
The counting is stopped when the received pulses from the detectors 12-1 to 12-3 are input. This means that the first to third counters 13-1 to 13-3 have measured the direct distances from the transducer 5 to the first to third transponders 6-1 to 6-3, respectively. This is generally called a slant range, which is exactly the propagation time for the ultrasonic pulse to reciprocate, but the direct distance is calculated from the underwater sound velocity of the ultrasonic wave. Now
A straight distance to the first transponder 6-1 measured by the first counter 13-1 and r 1, a second counter 6
It is assumed that the direct distance to the second transponder 6-2 measured by the second counter 2 is r 2 , and the direct distance to the third transponder 6-3 measured by the third counter 6-3 is r 3 . These direct distance data r 1 , r 2 , r 3 are supplied to the arithmetic and control unit 1A. Now, the first to third transponders 6-1 to 6
-3 is set at a position forming a triangle, and the relative positional relationship between the transponders is determined by an operation called calibration. Further, when the transducer 5 is referred to as being in the area of the triangle, the calculation control unit 1A from the straight distance data r 1, r 2, r 3 can be calculated by calculating the position of the transducer 5. Therefore, it is possible to measure the position of the ship on which the present device is mounted. The measured position of the ship and the display 14 are displayed.

【0011】図4のタイムチャートによって、従来の音
響測定装置の動作を説明する。演算制御部1Aからのタ
イミングパルスは送信制御部2に送信され、そのタイミ
ングパルスに従って送信周波数を決定し送信パルスPを
発生する。この送信パルスPは電力増幅器3に出力され
るとともに、第1〜第3カウンタ13−1〜13−3の
計数動作を開始させる。また、電力増幅器3によって電
力増幅された送信パルスPは、送受信切替器4を介して
送受波器5に送信され送波器5−1を駆動する。送波器
5−1は前記の送信周波数の超音波パルスQを水中に送
波する。水中に送波された超音波パルスQは距離r1
2 、r3 の距離を伝搬して海底に設置された第1〜第
3トランスポンダ6−1〜6−3に到達する。第1トラ
ンスポンダ6−1は超音波パルスQを質問信号として応
答し、あらかじめ指定された周波数f1 の応答信号T−
1を送出する。この送波器5−1からの質問信号の送信
時刻と応答信号の送信時刻との間の時間間隔は、送受波
器5と第1トランスポンダ6−1との距離r1 に対応す
るものである。この応答信号T−1は再び水中を伝搬し
て送受波器5の受波器5−2によって受信され受波信号
R−1を発生する。この受波信号R−1の周波数は、周
波数f1 であり、送波器5−1からの質問信号の送信時
刻と受波信号R−1の受信時刻との間の時間間隔は、送
受波器5と第1トランスポンダ6−1との距離の2倍の
2r1 に対応するものである。同様にして、第1トラン
スポンダ6−2、6−3は超音波パルスQを質問信号と
して応答し、あらかじめ指定された周波数f2 及びf3
の応答信号T−2及びT−3を送信する。この送波器5
−1からの質問信号の送信時刻と応答信号の送信時刻と
の間の時間間隔は、送受波器5と第1トランスポンダ6
−2及び6−3との距離r2 及びr3 に対応するもので
ある。この応答信号T−2及びT−3は再び水中を伝搬
して送受波器5の受波器5−2によって受信され受波信
号R−2及びR−3を発生する。この受波信号R−2、
R−3の周波数は、周波数f2 及びf3 であり、送波器
5−1からの質問信号の送信時刻と受波信号R−2及び
R−3の受信時刻との間の時間間隔は、送受波器5と第
1トランスポンダ6−2、6−3との距離r2 及びr3
の2倍の2r2 及び2r3 に対応するものである。
The operation of the conventional sound measuring device will be described with reference to the time chart of FIG. The timing pulse from the arithmetic and control unit 1A is transmitted to the transmission control unit 2, which determines the transmission frequency according to the timing pulse and generates the transmission pulse P. The transmission pulse P is output to the power amplifier 3 and starts the counting operation of the first to third counters 13-1 to 13-3. Further, the transmission pulse P power-amplified by the power amplifier 3 is transmitted to the transmitter / receiver 5 via the transmission / reception switch 4 to drive the transmitter 5-1. The transmitter 5-1 transmits the ultrasonic pulse Q of the transmission frequency into water. The ultrasonic pulse Q transmitted into the water has a distance r 1 ,
The light propagates through the distances r 2 and r 3 and reaches the first to third transponders 6-1 to 6-3 installed on the sea floor. The first transponder 6-1 in response as a question signal the ultrasound pulse Q, the response signal of a frequency f 1 that is designated in advance T-
Send 1 Time interval between the transmission time of the transmission time and the response signal of the interrogation signal from the wave transmitter 5-1, which corresponds to the distance r 1 between the transducer 5 and the first transponder 6-1 . The response signal T-1 propagates underwater again and is received by the receiver 5-2 of the transmitter / receiver 5 to generate a received signal R-1. The frequency of the received signal R-1 is a frequency f 1, the time interval between the transmission time and the reception signal R-1 of the reception time of the interrogation signal from the wave transmitter 5-1 wave transceiver vessel 5 and which corresponds to twice the 2r 1 of the distance between the first transponder 6-1. Similarly, the first transponder 6-2 and 6-3 responds as a question signal the ultrasound pulse Q, the frequency f 2 and f 3 that is designated in advance
Are transmitted as response signals T-2 and T-3. This transmitter 5
The time interval between the transmission time of the interrogation signal from -1 and the transmission time of the response signal is determined by the transducer 5 and the first transponder 6.
Which corresponds to the distance r 2 and r 3 with 2 and 6-3. The response signals T-2 and T-3 propagate through the water again and are received by the receiver 5-2 of the transmitter / receiver 5 to generate received signals R-2 and R-3. This received signal R-2,
Frequency of R-3 is a frequency f 2 and f 3, the time interval between the transmission time and the reception signal R-2 and R-3 of the reception time of the interrogation signal from the wave transmitter 5-1 , The distances r 2 and r 3 between the transducer 5 and the first transponders 6-2, 6-3
This corresponds to 2r 2 and 2r 3 which are twice as large as

【0012】受波信号R−1、R−2、R−3は送受信
切替器4を介し前置増幅器7に送られて信号増幅され第
1〜第3ミクサ8−1〜8−3に送信される。第1〜第
3ミクサ8−1〜8−3にそれぞれ第1〜第3局部発振
器9−1〜9−3から、周波数f1 ±f1F,f2 ±
1F,f3 ±f1Fの+側か−側かのいずれかの周波数が
供給される。第1〜第3ミクサ8−1〜8−3の出力
は、それぞれ第1〜3帯域通過フィルタ10−1〜10
−3に入力され、周波数変換が行われ、周波数f1Fの信
号を出力する。第1〜3帯域通過フィルタ10−1〜1
0−3の出力は第1〜3増幅器11−1〜11−3で増
幅された後、第1〜3検波器12−1〜12−1におい
て設定値以上の信号のときに出力信号を出力する。第1
検波器12−1からは、受波器5−2において受波した
周波数f1 の超音波パルスに対応するU−1の信号が出
力されるが、第1帯域通過フィルタ10−1におけるカ
ットオフ特性が充分でない場合にはこのU−1の信号の
他にU−2、U−3の信号が出力される。このU−2、
U−3の信号は受波器5−2において受波される周波数
2 、f3 の超音波パルスに対応するものであり、第1
帯域通過フィルタ10−1において周波数f2 、f3
周波数の分離が充分でないために出力されるものであ
る。第1帯域通過フィルタ10−1が理想的であれば周
波数f1 に対応するU−1の信号のみ出力される。第1
検波器12−1は第1増幅器11−1の出力の中で設定
した値以上の信号のみを選別して出力するものであり、
この場合はU−1、U−2、U−3の信号の中からU−
1の信号を選出する。この選出されたU−1の信号は第
1カウンタ13−1に入力される。第1カウンタ13−
1にはU−1の信号によって計数値C−1を得る。この
計数値C−1は、送受波器5と第1トランスポンダ6−
1との距離r1 に対応するものであり、演算制御部1A
において距離r1 を演算する。同様にして、第2、3カ
ウンタ13−2、13−3には送受波器5と第2、3ト
ランスポンダ6−2、6−3との距離r2 、r3 に対応
する計数値C−2、C−3が得られる。演算制御部1A
では、計数値C−1、C−2、C−3から送受波器の位
置を演算し表示器14に表示する。
The received signals R-1, R-2 and R-3 are transmitted and received.
The signal is sent to the preamplifier 7 via the switch 4, and the signal is amplified.
It is transmitted to the first to third mixers 8-1 to 8-3. 1st to 1st
The first to third local oscillations are applied to the three mixers 8-1 to 8-3, respectively.
From the units 9-1 to 9-3, the frequency f1± f1F, FTwo±
f1F, FThree± f1FOf either + side or-side of
Supplied. Output of first to third mixers 8-1 to 8-3
Are the first to third bandpass filters 10-1 to 10-10, respectively.
-3, the frequency is converted, and the frequency f1FNo faith
Output a signal. First to third bandpass filters 10-1 to 10-1
The output of 0-3 is increased by the first to third amplifiers 11-1 to 11-3.
After being spread, the first to third detectors 12-1 to 12-1 are smelled.
Output signal when the signal exceeds the set value. First
From the detector 12-1, the signal was received by the receiver 5-2.
Frequency f1U-1 signal corresponding to the ultrasonic pulse of
Power in the first band pass filter 10-1.
If the cut-off characteristic is not sufficient,
In addition, U-2 and U-3 signals are output. This U-2,
The signal of U-3 is the frequency received by the receiver 5-2.
f Two, FThreeCorresponding to the ultrasonic pulse of
In the band-pass filter 10-1, the frequency fTwo, FThreeof
Output due to insufficient frequency separation
You. If the first bandpass filter 10-1 is ideal,
Wave number f1Is output only for the U-1 signal corresponding to. First
The detector 12-1 is set in the output of the first amplifier 11-1.
Only those signals that are equal to or greater than the specified value are output.
In this case, among the signals of U-1, U-2 and U-3, U-
Select 1 signal. The selected U-1 signal is
It is input to one counter 13-1. First counter 13-
For 1, the count value C-1 is obtained by the signal of U-1. this
The count value C-1 is calculated by using the transducer 5 and the first transponder 6-6.
Distance r from 11And the arithmetic control unit 1A
At distance r1Is calculated. Similarly, the second and third
The transmitter / receiver 5 and the second and third receivers are connected to the counters 13-2 and 13-3.
Distance r to ransponder 6-2, 6-3Two, RThreeCompatible with
The counted values C-2 and C-3 are obtained. Operation control unit 1A
Then, from the count values C-1, C-2 and C-3, the position of the transducer
The position is calculated and displayed on the display 14.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の音響測位装置においては、トランスポンダを多く設
置するため、トランスポンダに割り当てられた周波数間
隔を接近させると、船上の受信部の帯域通過フィルタで
は、フィルタのスカート特性で充分分離できず、トラン
スポンダを識別することができなくなるという欠点があ
る。また、鋭いスカート特性を持ったフィルタの製造は
困難であり、製造できたとしても極めて大型のものとな
る。また、通常15kHz付近の周波数を使用する場
合、一般的には、周波数間隔は500Hzが基準であ
る。しかしながら、周波数間隔が100〜200Hzと
なると、充分に信号を分離するフィルタを製造すること
はむずかしい。
However, in the above-mentioned conventional acoustic positioning apparatus, when a large number of transponders are installed, if the frequency intervals allocated to the transponders are reduced, the band-pass filter of the receiving unit on the ship may have a large number of transponders. However, there is a disadvantage in that the transponder cannot be identified because the skirt characteristic cannot be sufficiently separated. Further, it is difficult to manufacture a filter having a sharp skirt characteristic, and even if it can be manufactured, it becomes extremely large. When a frequency around 15 kHz is used, the frequency interval is generally set to 500 Hz. However, when the frequency interval is 100 to 200 Hz, it is difficult to manufacture a filter that sufficiently separates signals.

【0014】このことを図6の(b)、(c)及び図
7、8によって説明する。ミクサ8において周波数fi
の信号が局部発振器の周波数f1F−fi と混合されると
例えば周波数f1Fの他にf1F−2fi (i=1、2、
3)の周波数の信号が得られる。第1帯域通過フィルタ
10−1の周波数特性が図7のようにフィルタのスカー
ト特性が不充分であると、そのフィルタ出力に不必要な
信号も出力されることになる。つまり、第1ミクサ8−
1によって周波数f1 の入力信号は周波数f1Fと周波数
1F−2f1 の信号を発生し、周波数f2 の入力信号は
周波数f1F−f1 −f2 の信号を発生し、周波数f3
入力信号は周波数f1F−f1 −f3 の信号を発生する。
図において周波数の関係は一例を示したに過ぎず、周波
数fi に応じて変化するものである。第1帯域通過フィ
ルタ10−1の周波数数特性が充分に設計されている場
合には、第1帯域通過フィルタ10−1は周波数f1F
信号のみも通過させ他の周波数信号をカットするが、フ
ィルタの周波数数特性が不充分であると図7のように周
波数f1Fと周波数f1F−2f1 の信号と周波数f1F−f
1 −f2 の信号と周波数f1F−f1 −f3 の信号を通過
させ、その出力はフィルタの出力特性に応じてそれぞれ
1 、V4 、V2 、V3 となる。この出力信号は検波器
において基準のレベルV0 と比較され、基準のレベルV
0 以上の信号のみ出力される。したがって、図7の場合
には第1のチャネルに周波数f1 2 3の信号が入力
されると検波器からは周波数f1Fと周波数f1F−f1
2 と周波数f1F−f1 −f3 の信号が出力され、周波
数の分離が充分に行えず正確な測位を行うことができな
い。図7において、フィルタの周波数特性や入力の周波
数f i に応じて検波器から出力される周波数及び出力値
は異なる。
This is shown in FIGS. 6B and 6C and FIG.
This will be described with reference to FIGS. The frequency f in the mixer 8i
Is the frequency f of the local oscillator1F−fiWhen mixed with
For example, frequency f1FBesides f1F-2fi(I = 1, 2,
A signal having the frequency of 3) is obtained. 1st bandpass filter
As shown in FIG. 7, the frequency characteristic of 10-1
If the filter characteristics are not sufficient, unnecessary
A signal will also be output. That is, the first mixer 8-
The frequency f by 11Input signal has a frequency f1FAnd frequency
f1F-2f1Of the frequency fTwoThe input signal of
Frequency f1F−f1−fTwoOf the frequency fThreeof
The input signal has a frequency f1F−f1−fThreeGenerates a signal.
In the figure, the relationship between the frequencies is merely an example,
Number fiIt changes according to. 1st band pass filter
If the frequency characteristics of the filter 10-1 are sufficiently designed
In this case, the first band-pass filter 10-1 has the frequency f1Fof
Passes only the signal and cuts other frequency signals.
If the frequency characteristics of the filter are insufficient, the frequency
Wave number f1FAnd frequency f1F-2f1Signal and frequency f1F−f
1−fTwoSignal and frequency f1F−f1−fThreePass through the signal
And the output depends on the output characteristics of the filter.
V1, VFour, VTwo, VThreeBecomes This output signal is a detector
At the reference level V0Is compared with the reference level V
0Only the above signals are output. Therefore, in the case of FIG.
Has a frequency f on the first channel.1fTwofThreeSignal is input
Then, the frequency f1FAnd frequency f1F−f1
fTwoAnd frequency f1F−f1−fThreeSignal is output and the frequency
Number cannot be sufficiently separated and accurate positioning cannot be performed.
No. In FIG. 7, the frequency characteristics of the filter and the input
Number f iFrequency and output value output from detector according to
Is different.

【0015】図8は、第1〜3のチャネルに周波数f1
の信号が入力されたときの各帯域通過フィルタの出力特
性を示した図であり、図8の(a)は第1帯域通過フィ
ルタの出力特性、図8の(b)は第2帯域通過フィルタ
の出力特性、図8の(c)は第3帯域通過フィルタの出
力特性である。第1チャネルに周波数f1 の信号が入力
されると第1ミクサ8−1において第1局部発振器9−
1の周波数f1F−f1 が入力され周波数混合されると周
波数f1Fと周波数f1F−2f1 が生じ、第1検波器12
−1によって基準レベルのV 0 以上の信号のV1 が出力
される。また、第2チャネルに周波数f1 の信号が入力
されると第2ミクサ8−2において第2局部発振器9−
2の周波数f1F−f2が入力され周波数混合されると周
波数f1F−f1 −f2 が生じ、その出力値V2が基準レ
ベルのV0 以上の場合には第2検波器12−2によって
2 の信号が出力される(図8の(b))。また、第3
チャネルに周波数f1 の信号が入力されると第3ミクサ
8−3において第3局部発振器9−3の周波数f1F−f
3 が入力され周波数混合されると周波数f1F−f1 −f
3 が生じ、その出力値V3 が基準レベルのV0 以上の場
合には第3検波器12−3によってV3 の信号が出力さ
れる。
FIG. 8 shows that the frequency f1
Output characteristics of each band-pass filter when
FIG. 8A shows the first bandpass filter.
8 (b) is a second bandpass filter.
FIG. 8C shows the output characteristic of the third band-pass filter.
It is a force characteristic. Frequency f on the first channel1Signal is input
Then, in the first mixer 8-1, the first local oscillator 9-
1 frequency f1F−f1Is input and the frequency is mixed.
Wave number f1FAnd frequency f1F-2f1Occurs, and the first detector 12
-1 by the reference level V 0V of above signal1Is output
Is done. In addition, the frequency f1Signal is input
Then, in the second mixer 8-2, the second local oscillator 9-
Frequency f of 21F−fTwoIs input and the frequency is mixed.
Wave number f1F−f1−fTwoAnd the output value VTwoIs the reference
Bell V0In the above case, the second detector 12-2
VTwoIs output (FIG. 8 (b)). Also, the third
Frequency f1Is input, the third mixer
8-3, the frequency f of the third local oscillator 9-31F−f
ThreeIs input and frequency-mixed, the frequency f1F−f1−f
ThreeAnd the output value VThreeIs the reference level V0More places
In this case, V is detected by the third detector 12-3.ThreeSignal is output
It is.

【0016】したがって、フィルタ特性が充分に設計で
きる場合には第1検波器12−1からのみ出力されるの
に対して、第1〜3検波器12−1〜12−3から同時
に出力信号が出力されて第1〜3カウンタ13−1〜1
3−3が計数を行い、正確な測位が困難となる。本発明
は、前記従来の音響測位装置の問題点を解決して、特殊
なフィルタを使用することなく、近接する周波数を分離
する音響測位装置を提供することを目的とする。
Accordingly, when the filter characteristics can be sufficiently designed, the output signals are output only from the first detector 12-1 while the output signals are simultaneously output from the first to third detectors 12-1 to 12-3. Output to the first to third counters 13-1 to 13-1
3-3 performs counting, and accurate positioning becomes difficult. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems of the conventional acoustic positioning device and to provide an acoustic positioning device that separates adjacent frequencies without using a special filter.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明の音響測位装置は、音響質問信号を発信し音
響応答信号を受信する送受波器と、前記音響質問信号を
受信してそれぞれ異なる周波数の前記音響応答信号を送
信する複数個のトランスポンダと、前記音響応答信号の
周波数分離を行うフィルタと、前記異なる周波数に対応
したチャネルに設けられ前記質問信号の送信と前記応答
信号の受信とによって計数の制御が行なわれるカウンタ
と、前記周波数分離された音響応答信号の受信レベルと
設定レベルとの比較を行い、設定レベルを超えたとき検
出信号を出力する検波器と、前記検波器の出力レベルを
監視して最大の受信レベルを持つチャネルを受信チャネ
ルとして、該チャネルのカウンタの値を選択する手段と
から構成し、前記選択されたカウンタの値から位置を測
定する。
In order to achieve the above object, an acoustic positioning device according to the present invention transmits and receives an acoustic interrogation signal and receives an acoustic response signal, and receives the acoustic interrogation signal and receives the acoustic interrogation signal. A plurality of transponders each transmitting the acoustic response signal having a different frequency, a filter performing frequency separation of the acoustic response signal, and transmission of the interrogation signal and reception of the response signal provided on channels corresponding to the different frequencies And a counter for controlling the counting by comparing the reception level of the frequency-separated acoustic response signal with a set level, and outputting a detection signal when the frequency exceeds the set level. Means for monitoring an output level and selecting a channel having a maximum reception level as a reception channel and selecting a counter value of the channel. Measuring the position from the-option value of the counter.

【0018】[0018]

【作用】本発明によれば、前記のように音響測位装置を
構成し、送受波器から質問信号を発信し、該質問信号に
応答して海底に設置された複数個のトランスポンダから
それぞれ異なる周波数の音響応答信号を送信し、その音
響応答信号をフィルタによって周波数分離を行い、前記
異なる周波数に対応したチャネルに設けられたカウンタ
によって前記質問信号の送信と前記応答信号の受信との
時間間隔を計数して送受波器とトランスポンダとの距離
を計測し、前記周波数分離された音響応答信号の受信レ
ベルと設定レベルとの比較を検波器において行なって、
設定レベルを超えたとき検出信号を出力するとともに、
前記検波器の出力レベルを監視して最大の受信レベルを
持つチャネルを受信チャネルとして、該チャネルのカウ
ンタの値を選択する手段とから構成し、前記選択された
カウンタの値から位置を測定する。
According to the present invention, the acoustic positioning apparatus is constructed as described above, an interrogation signal is transmitted from the transducer, and a plurality of different frequencies are transmitted from the plurality of transponders installed on the seabed in response to the interrogation signal. The acoustic response signal is transmitted, the frequency of the acoustic response signal is separated by a filter, and the time interval between the transmission of the interrogation signal and the reception of the response signal is counted by a counter provided in a channel corresponding to the different frequency. Measure the distance between the transducer and the transponder to perform a comparison between the reception level and the set level of the frequency-separated acoustic response signal in the detector,
A detection signal is output when the set level is exceeded, and
Means for monitoring the output level of the detector and selecting a channel value having the maximum reception level as a reception channel and selecting a counter value of the channel, and measuring a position from the selected counter value.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施例の
音響測位装置の機能ブロック図である。この実施例は図
3の従来の音響測位装置と同様にLBL方式を例にして
説明する。本発明の第1の実施例の音響測位装置では、
3個以上のトランスポンダを海底に設置し、船上の送受
波器とおのおののトランスポンダの間の直距離(スラン
トレンジ、slant rang)ri (i=1,2,3・・・)
(以下スラントレンジという)を測定することによっ
て、トランスポンダでつくられる座標系からみた送受波
器の位置(xv ,yv ,zv )を求める。このベースラ
イン長はトランスポンダの間隔と考えられ、長いもので
数キロメートルに及ぶ。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of an acoustic positioning device according to a first embodiment of the present invention. This embodiment will be described by taking the LBL system as an example, similarly to the conventional acoustic positioning device of FIG. In the acoustic positioning device according to the first embodiment of the present invention,
Three or more transponders are installed on the sea floor, and the direct distance (slant rang) r i (i = 1, 2, 3,...) Between the transducer on the ship and each transponder
By measuring (hereinafter referred to slant range), the position of the transducer as viewed from the coordinate system made by the transponder (x v, y v, z v) Request. This baseline length is considered transponder spacing and can be as long as several kilometers.

【0020】図1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、海中に設けられる超
音波の送受波器、6−1〜6−3はそれぞれ海底に設置
される第1〜第3トランスポンダ、7は前置増幅器、8
−1〜8−3は第1〜第3ミクサ(周波数混合器ともい
う)、9−1〜9−は第1〜第3局部発振器、10−1
〜10−3は第1〜第3帯域通過型フィルタ(BP
F)、11−1〜11−3は第1〜第3増幅器、12−
1〜12−3は第1〜第3検波器、13−1〜13−3
は第1〜第3カウンタ、14は表示器、15−1〜15
−3は第1〜第3アナログ・デジタル変換(以下A/D
変換器という)、16は大小比較回路である。
In FIG. 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 connected to this device on board by a cable, and transmits and receives ultrasonic waves provided in the sea. 6-1 to 6-3 are first to third transponders respectively installed on the sea floor, 7 is a preamplifier, 8
-1 to 8-3 are first to third mixers (also referred to as frequency mixers), 9-1 to 9- are first to third local oscillators, 10-1
10 to 10-3 are first to third bandpass filters (BP
F), 11-1 to 11-3 are first to third amplifiers, 12-
1 to 12-3 are first to third detectors, 13-1 to 13-3
Denotes first to third counters, 14 denotes a display, 15-1 to 15
-3 is the first to third analog-digital conversion (hereinafter A / D
Reference numeral 16 denotes a magnitude comparison circuit.

【0021】次に図1によって本発明の第1の実施例の
音響測位装置の動作を説明する。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はタイミング信号を受けて送信周波数
を決定し送信パルスを発生する。この送信パルスは電力
増幅器3に出力されるとともに、第1〜第3カウンタ1
3−1〜13−3の計数動作を開始させる。この第1〜
第3カウンタ13−1〜13−3の計数動作の停止は、
後記するトランスポンダからの受信信号に基づいて行わ
れる。電力増幅器3は送信制御部2からの送信パルスを
電力増幅し、これを送受信切換器4を介して海中に配設
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。この超音波パルスはトランスポン
ダへの質問信号となる。海底に設置された第1〜第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 ,f
3 (例えば、f1 =15kHz,f2 =16kHz,f
3 =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搬し、送受波器5で受波され電気信
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に送信され信号増幅
された後、それぞれ第1〜第3ミクサ8−1〜8−3へ
供給される。第1〜第3ミクサ8−1〜8−3では、周
波数変換を行い送受波器5で受ける信号の周波数を本発
明の装置で使用する中間周波数f1Fに変換する。
Next, the operation of the acoustic positioning apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, the arithmetic control unit 1A
Sends a measurement start timing signal to the transmission control unit 2. The transmission control unit 2 receives the timing signal, determines a transmission frequency, and generates a transmission pulse. This transmission pulse is output to the power amplifier 3 and the first to third counters 1
The counting operation of 3-1 to 13-3 is started. This first one
The stop of the counting operation of the third counters 13-1 to 13-3 is as follows.
This is performed based on a received signal from a transponder described later. The power amplifier 3 power-amplifies the transmission pulse from the transmission control unit 2 and applies the amplified signal to the transmitter / receiver 5 disposed under the sea via the transmission / reception switch 4. The transducer 5 transmits an ultrasonic pulse into the sea. This ultrasonic pulse becomes an interrogation signal to the transponder. When the first to third transponders 6-1 to 6-3 installed on the sea floor receive the ultrasonic pulse, which is the interrogation signal transmitted from the transmitter / receiver 5, the frequencies f 1 and f designated in advance, respectively. 2 , f
3 (for example, f 1 = 15 kHz, f 2 = 16 kHz, f
3 = 17 kHz). These response signals propagate through the sea again, are received by the transducer 5 and converted into electric signals. The electric signal from the transmitter / receiver 5 is transmitted to the preamplifier 7 via the transmission / reception switch 4 and amplified, and then supplied to the first to third mixers 8-1 to 8-3, respectively. In the first to third mixer 8-1 to 8-3 to convert the frequency of the signal received by the transducer 5 converts the frequency to an intermediate frequency f 1F to be used in the apparatus of the present invention.

【0022】第1〜第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
3 より本装置で使用する中間周波数f1Fだけ高いか又
は低い周波数f1 ±f1F,f2 ±f1F,f3 ±f1Fの+
側か−側かのいずれかの周波数を発振し、この周波数を
対応する第1〜第3ミクサ8−1〜8−3に供給する。
したがって、第1ミクサ8−1には第1局部発振器9−
1から周波数f1 +f 1Fあるいはf1 −f1Fの信号が印
加されるとともに、送受波器5からの周波数f 1
2 ,f3 の応答信号が入力される。第1ミクサ8−1
においては、送受波器5からの周波数f1 の入力信号に
対しては周波数変換後に中間周波数f1F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f1Fの信号は出力しない。同様に、第2ミクサ8−
2は周波数f2 の入力信号に対し、第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
に中間周波数f1Fの信号を出力する。
The first to third local oscillators 9-1 to 9-3 are:
Respectively the response frequency f of the transponder1, FTwo,
fThreeIntermediate frequency f used in this device1FOnly high or
Is the lower frequency f1± f1F, FTwo± f1F, FThree± f1FOf +
Oscillates on either side of the
It is supplied to the corresponding first to third mixers 8-1 to 8-3.
Therefore, the first local oscillator 9-
1 to frequency f1+ F 1FOr f1−f1FIs the signal
And the frequency f from the transducer 5 1,
fTwo, FThreeIs input. First mixer 8-1
At the frequency f from the transducer 51Input signal
On the other hand, after the frequency conversion, the intermediate frequency f1FOutput signal
But the frequency fTwoAnd fThreeFor the input signal of
Wave number f1FIs not output. Similarly, the second mixer 8-
2 is the frequency fTwo, The third mixer 8-3
Frequency fThreeAfter frequency conversion for each input signal
To the intermediate frequency f1FThe signal of is output.

【0023】第1〜第3帯域通過型フィルタ10−1〜
10−3は、それぞれこの中間周波数f1F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。
したがって、これら三つの帯域通過型フィルタでそれぞ
れ異なる周波数f1 ,f2 ,f3 による応答信号の選択
がなされる。第1〜第3増幅器11−1〜11−3は、
それぞれ第1〜第3帯域通過型フィルタ10−1〜10
−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、それぞれ第1〜
第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
ルを超えた場合に受信パルスを出力する。
First to third band-pass filters 10-1 to 10-1
Reference numerals 10-3 denote band-pass filters that pass the required band with the center frequency of the intermediate frequency f1F .
Therefore, response signals are selected by these three band-pass filters at different frequencies f 1 , f 2 and f 3 . The first to third amplifiers 11-1 to 11-3 are:
First to third bandpass filters 10-1 to 10 respectively
-3 is amplified to a certain level. Then, these amplified reception signals are first to first, respectively.
The third detectors 12-1 to 12-3 compare the signal with a preset reference level, and output a reception pulse when the reception signal exceeds the reference level.

【0024】第1〜第3A/D変換器15−1〜15−
3は、各検波器のアナログ出力をデジタル値に変換す
る。デジタル値に変換された受波信号は、大小比較回路
16に入力される。この回路によって、第1〜第3まで
の最大値を示すチャネルを演算制御部1Aに知らせる。
この回路によって、第1〜第3までの最大値を示すカウ
ンタのデータを読み込む。この値がスラントレンジとな
る。従来例において説明したように、第1帯域通過フィ
ルタ10−1の周波数特性が図7のようにフィルタのス
カート特性が不充分であると、そのフィルタ出力に不必
要な信号も出力されることになる。ここで、第1ミク
サ、第1帯域通過型フィルタ、第1増幅器、第1検波
器、第1カウンタのチャネルを第1チャネルとし、また
第2、3ミクサ、第2、3帯域通過型フィルタ、第2、
3増幅器、第2、3検波器、第2、3カウンタのチャネ
ルを第2、3チャネルとする。
First to third A / D converters 15-1 to 15-
3 converts the analog output of each detector into a digital value. The received signal converted into a digital value is input to the magnitude comparison circuit 16. With this circuit, the channel indicating the first to third maximum values is notified to the arithmetic and control unit 1A.
With this circuit, the data of the counter indicating the first to third maximum values is read. This value becomes the slant range. As described in the conventional example, if the frequency characteristic of the first band-pass filter 10-1 is not sufficient as shown in FIG. 7, an unnecessary signal is output to the filter output. Become. Here, the channels of the first mixer, the first band-pass filter, the first amplifier, the first detector, and the first counter are defined as the first channel, and the second and third mixers, the second and the third band-pass filters, Second,
The channels of the three amplifiers, the second and third detectors, and the second and third counters are assumed to be the second and third channels.

【0025】図8は第1、2、3チャネルにf1の信号
が入力され場合の第1〜第3までの帯域通過型フィルタ
の出力信号であり、それぞれのチャネルの出力レベルは
帯域通過型フィルタのスカート特性に相当する信号レベ
ルを示す。従来の技術で説明したように、従来技術の音
響測位装置では一定のレベルの信号があれば、受信信号
として検出する。したがって、受信周波数を接近させる
と、三つの受信部は同時に受信したような状態となる。
FIG. 8 shows the output signals of the first to third band-pass filters when the signal f1 is input to the first, second, and third channels, and the output level of each channel is the band-pass filter. 5 shows a signal level corresponding to the skirt characteristic of FIG. As described in the related art, in the acoustic positioning device of the related art, if there is a signal of a certain level, it is detected as a received signal. Therefore, when the receiving frequencies are made closer, the three receiving units are in a state of receiving simultaneously.

【0026】これを避けるため、三つの帯域通過型フィ
ルタの出力を監視し、互いのレベル差によってどの帯域
通過型フィルタを通過した信号であるか判定する。一定
のレベル以下の信号は受信信号として検出しない。一定
のレベル以上の信号で、三つのチャネルとも同じ信号が
受信された場合、三つの信号は同時に受信さたものとし
て処理される。
To avoid this, the outputs of the three band-pass filters are monitored, and it is determined which band-pass filter has passed the signal based on the level difference between them. Signals below a certain level are not detected as received signals. If the same signal is received on all three channels at a signal above a certain level, the three signals are processed as if they were received simultaneously.

【0027】第1〜第3の帯域通過型フィルタの出力と
して検波出力をV1,V2,V3とすると、そのレベル
に応じて大小比較回路16は以下のような処理を行な
う。ただし、一定のレベル以下の信号は受信信号として
検出しない。 V1≫V2,V1≫V3の場合: 第1チャネルを受
信する V2≫V1,V2≫V3の場合: 第2チャネルを受
信する V3≫V1,V3≫V2の場合: 第3チャネルを受
信する V1=V2,V1≫V3の場合: 第1,2チャネル
を受信する V2=V3,V2≫V1の場合: 第2,3チャネル
を受信する V1=V3,V1≫V2の場合: 第1,3チャネル
を受信する V1=V2=V3の場合: 第1,2,3,チ
ャネルを受信する 第1〜第3カウンタ13−1〜13−3は、それぞれ送
信制御部2の送信時点で計数を開始し、前記第1〜第3
検波器12−1〜12〜3からの受信パルスが入力され
た時点での計数を計数する。
Assuming that the detection outputs are V1, V2, and V3 as the outputs of the first to third band-pass filters, the magnitude comparison circuit 16 performs the following processing according to the level. However, signals below a certain level are not detected as received signals. In the case of V1VV2, V1 受 信 V3: receiving the first channel In the case of V2≫V1, V2 第 V3: receiving the second channel In the case of V3 受 信 V1, V3≫V2: receiving the third channel V1 = In the case of V2, V1 : V3: receiving the first and second channels V2 = V3, in the case of V2≫V1: receiving the second and third channels V1 = V3, V1≫V2: receiving the first and third channels Receiving When V1 = V2 = V3: Receiving the first, second, and third channels The first to third counters 13-1 to 13-3 start counting at the time of transmission by the transmission control unit 2, respectively. The first to third
The counting at the time when the reception pulses from the detectors 12-1 to 12-3 are input is counted.

【0028】第1〜第3カウンタ13−1〜13−3の
計数の終了は次のようにして行なわれる。大小比較回路
16は第1,2,3,チャネルに入力された信号のなか
から受信するチャネルを選択し、その選択信号を演算制
御部1Aに入力して第1〜第3カウンタ13−1〜13
−3のなかから対応するチャネルのカウンタを選び、そ
の計数値を得る。
The end of counting by the first to third counters 13-1 to 13-3 is performed as follows. The magnitude comparison circuit 16 selects a channel to be received from among the signals input to the first, second, third, and third channels, inputs the selected signal to the arithmetic control unit 1A, and outputs the selected signal to the first to third counters 13-1 to 13-1. 13
The counter of the corresponding channel is selected from -3, and the count value is obtained.

【0029】これにより、第1〜第3カウンタ13−1
〜13−3は、送受波器5からそれぞれ第1〜第3トラ
ンスポンダ6−1〜6−3までの直距離を計測したこと
になる。これは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搬時間であるが、超音波の
水中音速から直距離が算出される。いま、第1カウンタ
13−1により計測された第1トランスポンダ6−1ま
での直距離をr1 とし、第2カウンタ6−2により計測
された第2トランスポンダ6−2までの直距離をr2
第3カウンタ6−3により計測さた第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、第1〜第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r
1 ,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。したがって、本装
置を搭載した船舶の位置を測定することがてきる。この
測定された船の位置と表示器14により表示される。
Thus, the first to third counters 13-1
13 to 13-3 indicate the direct distances from the transducer 5 to the first to third transponders 6-1 to 6-3, respectively. This is generally called a slant range, which is exactly the propagation time for the ultrasonic pulse to reciprocate, but the direct distance is calculated from the underwater sound velocity of the ultrasonic wave. Now, the straight distance to the first transponder 6-1 measured by the first counter 13-1 and r 1, a straight distance to the second transponder 6-2 measured by the second counter 6-2 r 2 ,
A straight distance to the third transponder 6-3 is measured by the third counter 6-3 and r 3. These direct distance data r 1 , r 2 , r 3 are supplied to the arithmetic and control unit 1A. Now, it is assumed that the first to third transponders 6-1 to 6-3 are installed at positions so as to form a triangle, and the relative positional relationship between the transponders is determined by an operation called calibration. If the transducer 5 is within the area of the triangle, the direct distance data r
1, r 2, from r 3 arithmetic control unit 1A can be calculated by calculating the position of the transducer 5. Therefore, it is possible to measure the position of the ship on which the present device is mounted. The measured position of the ship and the display 14 are displayed.

【0030】図2のタイムチャートによって、本発明の
第1の実施例の音響測定装置の動作を説明する。演算制
御部1Aからのタイミングパルスは送信制御部2に送信
され、そのタイミングパルスに従って送信周波数を決定
し送信パルスPを発生する。この送信パルスPは電力増
幅器3に出力されるとともに、第1〜第3カウンタ13
−1〜13−3の計数動作を開始させる。また、電力増
幅器3によって電力増幅された送信パルスPは、送受信
切替器4を介して送受波器5に送信され送波器5−1を
駆動する。送波器5−1は前記の送信周波数の超音波パ
ルスQを水中に送波する。水中に送波された超音波パル
スQは距離r1 、r2 、r3 の距離を伝搬して海底に設
置された第1〜第3トランスポンダ6−1〜6−3に到
達する。第1トランスポンダ6−1は超音波パルスQを
質問信号として応答し、あらかじめ指定された周波数f
1 の応答信号T−1を送出する。この送波器5−1から
の質問信号の送信時刻と応答信号の送出時刻との間の時
間間隔は、送受波器5と第1トランスポンダ6−1との
距離r1 に対応するものである。この応答信号T−1は
再び水中を伝搬して送受波器5の受波器5−2によって
受信され受波信号R−1を発生する。この受波信号R−
1の周波数は、周波数f1 であり、送波器5−1からの
質問信号の送信時刻と受波信号R−1の発生時刻との間
の時間間隔は、送受波器5と第1トランスポンダ6−1
との距離の2倍の2r1 に対応するものである。同様に
して、第1トランスポンダ6−2、6−3は超音波パル
スQを質問信号として応答し、あらかじめ指定された周
波数f2 及びf3 の応答信号T−2及びT−3を送出す
る。この送波器5−1からの質問信号の送信時刻と応答
信号の送出時刻との間の時間間隔は、送受波器5と第1
トランスポンダ6−2及び6−3との距離r2 及びr3
に対応するものである。この応答信号T−2及びT−3
は再び水中を伝搬して送受波器5の受波器5−2によっ
て受信され受波信号R−2及びR−3を発生する。この
受波信号R−2、R−3の周波数は、周波数f2 及びf
3 であり、送波器5−1からの質問信号の送信時刻と受
波信号R−2及びR−3の発生時刻との間の時間間隔
は、送受波器5と第1トランスポンダ6−2、6−3と
の距離r2 及びr3 の2倍の2r2 及び2r3 に対応す
るものである。
The operation of the sound measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the time chart of FIG. The timing pulse from the arithmetic and control unit 1A is transmitted to the transmission control unit 2, which determines the transmission frequency according to the timing pulse and generates the transmission pulse P. The transmission pulse P is output to the power amplifier 3 and the first to third counters 13
The counting operation of -1 to 13-3 is started. Further, the transmission pulse P power-amplified by the power amplifier 3 is transmitted to the transmitter / receiver 5 via the transmission / reception switch 4 to drive the transmitter 5-1. The transmitter 5-1 transmits the ultrasonic pulse Q of the transmission frequency into water. Ultrasonic pulses Q which is transmitting in the water reaches the distance r 1, r 2, first to third transponder 6-1 to 6-3 which propagates a distance r 3 installed in seabed. The first transponder 6-1 responds with the ultrasonic pulse Q as an interrogation signal, and outputs a predetermined frequency f
It sends a response signal T-1 1. Time interval between the transmission time of the transmission time and the response signal of the interrogation signal from the wave transmitter 5-1, which corresponds to the distance r 1 between the transducer 5 and the first transponder 6-1 . The response signal T-1 propagates underwater again and is received by the receiver 5-2 of the transmitter / receiver 5 to generate a received signal R-1. This received signal R-
1 is the frequency f 1 , and the time interval between the transmission time of the interrogation signal from the transmitter 5-1 and the generation time of the received signal R-1 is the time interval between the transmitter / receiver 5 and the first transponder. 6-1
2r 1 which is twice the distance to Similarly, the first transponder 6-2 and 6-3 responds as a question signal the ultrasound pulses Q, and sends a response signal T-2 and T-3 frequencies f 2 and f 3 that is specified in advance. The time interval between the transmission time of the interrogation signal from the transmitter 5-1 and the transmission time of the response signal is the same as the time interval between the transmitter / receiver 5 and the first.
Distances r 2 and r 3 to transponders 6-2 and 6-3
It corresponds to. The response signals T-2 and T-3
Propagates through the water again and is received by the receiver 5-2 of the transmitter / receiver 5 to generate received signals R-2 and R-3. The frequency of the received signal R-2, R-3, the frequency f 2 and f
3 , the time interval between the transmission time of the interrogation signal from the transmitter 5-1 and the generation time of the received signals R-2 and R-3 is determined by the transmitter / receiver 5 and the first transponder 6-2. , which corresponds to 2r 2 and 2r 3 2 times the distance r 2 and r 3 with 6-3.

【0031】受波信号R−1、R−2、R−3は送受信
切替器4を介し前置増幅器7に送られて信号増幅され第
1〜第3ミクサ8−1〜8−3に送信される。第1〜第
3ミクサ8−1〜8−3にそれぞれ第1〜第3局部発振
器9−1〜9−3から、周波数f1 ±f1F,f2 ±
1F,f3 ±f1Fの+側か−側かのいずれかの周波数が
供給される。第1〜第3ミクサ8−1〜8−3の出力
は、それぞれ第1〜3帯域通過フィルタ10−1〜10
−3に入力され、周波数変換が行なわれ、周波数f1F
信号を出力する。第1〜3帯域通過フィルタ10−1〜
10−3の出力は第1〜3増幅器11−1〜11−3で
増幅された後、第1〜3検波器12−1〜12−1にお
いて設定値以上の信号のときに出力信号を出力する。第
1検波器12−1からは、受波器5−2において受波し
た周波数f1 の超音波パルスに対応するU−1の信号が
出力されるが、第1帯域通過フィルタ10−1における
カットオフ特性が充分でない場合にはこのU−1の信号
の他にU−2、U−3の信号が出力される。このU−
2、U−3の信号は受波器5−2において受波される周
波数f2 、f3 の超音波パルスに対応するものであり、
第1帯域通過フィルタ10−1において周波数f2 、f
3 の周波数の分離が充分でないために出力されるもので
ある。第1帯域通過フィルタ10−1が理想的であれば
周波数f1 に対応するU−1の信号のみ出力される。第
1検波器12−1は第1増幅器11−1の出力のなかか
ら設定した値以上のもののみを選別して出力するもので
あり、この場合はU−1、U−2、U−3の信号の中か
らU−1の信号を選出する。この選出された信号U−1
は第1カウンタ13−1に入力される。第1カウンタ1
3−1にはU−1の信号によって計数値C−1を得る。
しかしながら、フィルタの分離が不充分な場合には第1
〜3検波器12−1〜12−3において、応答信号R1
の有する周波数f1 の他に周波数f2 、f3 の部分につ
いても出力され、U−1の信号だけでなくV−2、W−
3の信号をも選出することになり、誤った計数を行うこ
とになる。そこで、第1〜第3A/D変換器15−1〜
15−3は、各検波器のアナログ出力をデジタル値に変
換する。例えば第1A/D変換器15−1では信号U−
1、U−2、U−3に対してVl、Vs、Vsのデータ
を出力する。また、第2、3A/D変換器15−2、1
5−3では信号V−1、V−2、V−3及びW−1、W
−2、W−3に対してVl、Vs、Vsのデータ及びV
s、Vs、Vlのデータを出力する。このデジタル値に
変換された受波信号のデータは、大小比較回路16に入
力される。この回路によって、第1〜第3までの最大値
を示すチャネルを演算制御部1Aに知らせる。応答信号
R1に対しては、第1A/D変換器15−1ではVlの
データ、第2A/D変換器15−2ではVsのデータ、
第3A/D変換器15−3ではVsのデータであるの
で、第1A/D変換器15−1ではデータVlが大と判
定され、大小比較回路16は第1A/D変換器15−1
が大であることを示す信号15−1を出力する。この大
小比較回路16の信号によって、演算制御部1Aにおい
て第1〜第3までの最大値を示すカウンタのデータを読
み込む。この値がスラントレンジとなる。信号15−1
の信号によって、第1カウンタ13−1のカウンタの計
数値C−1が演算制御部1Aに読み込まれる。この計数
値C−1は、送受波器5と第1トランスポンダ6−1と
の距離r1 に対応するものであり、演算制御部1Aにお
いて距離r1 を演算する。同様にして、第2、3カウン
タ13−2、13−3には送受波器5と第2、3トラン
スポンダ6−2、6−3との距離r2 、r3 に対応する
計数値C−2、C−3が得られる。演算制御部1Aで
は、計数値C−1、C−2、C−3から送受波器の位置
を演算し表示器14に表示する。
The received signals R-1, R-2, R-3 are sent to the preamplifier 7 via the transmission / reception switch 4 and amplified to be transmitted to the first to third mixers 8-1 to 8-3. Is done. The first to third mixers 8-1 to 8-3 output the frequencies f 1 ± f 1F and f 2 ± from the first to third local oscillators 9-1 to 9-3, respectively.
Either the positive side or the negative side of f 1F , f 3 ± f 1F is supplied. Outputs of the first to third mixers 8-1 to 8-3 are first to third band pass filters 10-1 to 10-10, respectively.
-3, is subjected to frequency conversion, and outputs a signal of frequency f1F . First to third bandpass filters 10-1 to 10-1
After the output of 10-3 is amplified by the first to third amplifiers 11-1 to 11-3, the first to third detectors 12-1 to 12-1 output an output signal when the signal exceeds a set value. I do. From the first detector 12-1, but U-1 of the signal corresponding to the ultrasonic pulse frequency f 1 that reception at receivers 5-2 are output, in the first band-pass filter 10-1 If the cutoff characteristic is not sufficient, U-2 and U-3 signals are output in addition to the U-1 signal. This U-
2, the signal of U-3 are those corresponding to the ultrasonic pulse frequency f 2, f 3 is reception at receivers 5-2,
In the first band-pass filter 10-1, the frequencies f 2 , f
This is output because the frequency separation of 3 is not sufficient. The first band-pass filter 10-1 is output only U-1 of the signal corresponding to the frequency f 1 if ideal. The first detector 12-1 selects and outputs only those having a set value or more from the outputs of the first amplifier 11-1, and in this case, U-1, U-2, U-3 Out of the signals of U-1. This selected signal U-1
Is input to the first counter 13-1. 1st counter 1
At 3-1 a count value C-1 is obtained from the signal of U-1.
However, if the separation of the filter is insufficient, the first
-3 detectors 12-1 to 12-3, the response signal R1
Are output not only for the frequency f 1 but also for the frequency f 2 and f 3 parts, so that not only the U-1 signal but also V-2 and W-
A signal of 3 is also selected, and an erroneous count is performed. Therefore, the first to third A / D converters 15-1 to 15-1
15-3 converts the analog output of each detector into a digital value. For example, in the first A / D converter 15-1, the signal U-
The data of Vl, Vs, and Vs are output to 1, U-2, and U-3. Also, the second and third A / D converters 15-2 and 15-2
In 5-3, the signals V-1, V-2, V-3 and W-1, W
, Vs, Vs data and V for V-2, W-3
The data of s, Vs, and Vl are output. The received signal data converted into the digital value is input to the magnitude comparison circuit 16. With this circuit, the channel indicating the first to third maximum values is notified to the arithmetic and control unit 1A. For the response signal R1, the first A / D converter 15-1 has Vl data, the second A / D converter 15-2 has Vs data,
Since the data is Vs data in the third A / D converter 15-3, the data Vl is determined to be large in the first A / D converter 15-1, and the magnitude comparison circuit 16 outputs the first A / D converter 15-1.
Is output. Based on the signal of the magnitude comparison circuit 16, the arithmetic control unit 1A reads the data of the counter indicating the first to third maximum values. This value becomes the slant range. Signal 15-1
, The count value C-1 of the counter of the first counter 13-1 is read into the arithmetic and control unit 1A. The count value C-1, which corresponds to the distance r 1 between the transducer 5 and the first transponder 6-1 computes the distance r 1 in the arithmetic control unit 1A. Similarly, the second and third counters 13-2 and 13-3 have count values C− corresponding to the distances r 2 and r 3 between the transducer 5 and the second and third transponders 6-2 and 6-3. 2, C-3 is obtained. The arithmetic control unit 1A calculates the position of the transducer from the count values C-1, C-2, C-3 and displays the position on the display 14.

【0032】次に、図9によって本発明の第2の実施例
の説明をする。本発明の第2の実施例は、図1で示す本
発明の第1の実施例において大小比較回路16の出力を
演算制御部1Aではなく直接第1〜第3カウンタ13−
1〜13−3に入力し、検波器12とカウンタ13との
接続を分離しておくものである。この場合の第1〜第3
カウンタ13−1〜13−3の計数の終了は次のように
して行なわれる。大小比較回路16は第1,2,3,チ
ャネルに入力された信号のなかから受信するチャネルを
選択し、その選択信号を第1〜第3カウンタ13−1〜
13−3に入力し選択されたチャネルのカウンタの計数
を停止する。この計数値によって第1〜第3カウンタ1
3−1〜13−3は、送受波器5からそれぞれ第1〜第
3トランスポンダ6−1〜6−3までの直距離を計測し
たことになる。第1〜第3カウンタ13−1〜13−3
において計数された計数値C−1〜C−3を演算制御部
1Aに入力し送受波器の位置を演算し表示器14に表示
する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment of the present invention differs from the first embodiment of the present invention shown in FIG.
1 to 13-3 to disconnect the connection between the detector 12 and the counter 13. First to third in this case
The counting of the counters 13-1 to 13-3 is completed as follows. The magnitude comparison circuit 16 selects a channel to be received from the signals input to the first, second, third, and third channels, and outputs the selected signal to the first to third counters 13-1 to 13-1.
13-3, the counting of the counter of the selected channel is stopped. According to this count value, the first to third counters 1
3-1 to 13-3 indicate that the direct distances from the transducer 5 to the first to third transponders 6-1 to 6-3 are measured. First to third counters 13-1 to 13-3
Are input to the arithmetic and control unit 1A to calculate the position of the transducer and display it on the display 14.

【0033】次に、本発明の第3の実施例の説明を行
う。本発明の第3の実施例は、本発明の第1の実施例に
おいて局部発振器の中心周波数及びその中心周波数に対
応させて帯域通過フィルタの帯域周波数をチャネルごと
に異ならせるものである。例えば、第1、2、3局部発
振器9−1、9−2、9−3の中心周波数をf1F
2F、f3Fとし、第1、2、3帯域通過フィルタ10−
1、10−2、10−3の帯域周波数をf1F、f2F、f
3Fとするものである。この中心周波数の値を応答信号の
周波数に応じて設定することによってフィルタ特性を向
上させることができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment of the present invention differs from the first embodiment of the present invention in that the center frequency of the local oscillator and the band frequency of the band-pass filter are different for each channel in correspondence with the center frequency. For example, the center frequencies of the first, second and third local oscillators 9-1, 9-2 and 9-3 are represented by f 1F ,
f 2F , f 3F , the first, second and third bandpass filters 10 −
The band frequencies of 1 , 10-2, and 10-3 are represented by f 1F , f 2F , f
3F . By setting the value of the center frequency according to the frequency of the response signal, the filter characteristics can be improved.

【0034】次に、本発明の第4の実施例の説明を図1
0によって行う。第4の実施例は、第3の実施例と同様
に帯域通過型フィルタの帯域周波数をチャネルごとに異
ならせるものであり、さらに第1の実施例において各チ
ャネルに設けられているミクサ8−1〜8−3及び第1
〜3局部発振器9−1〜8−1を兼用して1個とするも
のである。つまり、前置増幅器7の次にミクサ8と局部
発振器9を1個だけ接続し、そのミクサ8の出力を各チ
ャネルの第1〜3帯域通過フィルタ10−1〜10−3
に入力する。局部発振器9においては各チャネルに対し
て中心周波数をf1F、f2F、f3Fとし、周波数f1 ±f
1F,f2 ±f2F,f 3 ±f2Fの+側か−側かのいずれか
の周波数を同時に供給する。ミクサ8において、前記周
波数f1 ±f1F,f2 ±f2F,f3 ±f2Fの+側か−側
かのいずれかの周波数と送受波器5からの応答周波数f
1 ,f2 ,f3 とが混合され、ミクサ8に接続された第
1、2、3帯域通過フィルタ10−1、10−2、10
−3において周波数変換が行われる。応答周波数の中に
1 がある場合には、局部発振器9のf1 ±f1Fの+側
か−側かのいずれかの周波数との混合によって中心周波
数をf1F、が発生し、第1帯域通過フィルタ10−1に
よってその中心周波数をf1Fが分離され、応答周波数の
中にf1 を受信したことを検出することができる。この
中心周波数をf1Fは増幅器11−1によって増幅され検
波器12−1によって基準値を超えた信号が出力され、
第1カウンタ13−1に入力される。また、本発明の第
1の実施例と同様にしてチャネルの選択を行なう。第1
帯域通過フィルタ10−1の他にも第2、3帯域通過フ
ィルタ10−2、10−3においても局部発振器9のf
1 ±f1Fの+側か−側かのいずれかの周波数との混合に
よる周波数信号が入力される。第2、3帯域通過フィル
タ10−2、10−3の通過の中心周波数はそれぞれf
2F、f3Fでありフィルタ特性が十分であれば中心周波数
をf1Fによる混合周波数によっては出力されないが、フ
ィルタ特性が十分であると第2、3帯域通過フィルタ1
0−2、10−3からも出力され、誤信号となる可能性
がある。そこで、大小比較回路16の出力によって本来
出力されるべきチャネルの選択を行い、不十分なフィル
タの特性を補う。検波器12−1の出力は第1A/D変
換器15−1においてディジタル値に変換されて大小比
較回路16に入力される。大小比較回路16はその他の
第2、31A/D変換器15−2、15−3の値と比較
して最大の値のチャネルを選択して演算制御部1Aに入
力する。つまり、フィルタの周波数特性から見て、3個
の帯域通過フィルタの出力信号のなかで本来出力される
べきフィルタからの出力値が最大の値となるからであ
る。この選択信号を演算制御部1Aに入力し、実施例1
と同様にして演算が行われる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Performed by 0. The fourth embodiment is similar to the third embodiment.
The band frequency of the band-pass filter for each channel.
In the first embodiment.
Mixers 8-1 to 8-3 provided in the channel and the first
To 3 local oscillators 9-1 to 8-1
It is. That is, after the preamplifier 7, the mixer 8 and the local
Only one oscillator 9 is connected, and the output of the mixer 8 is
Channel first to third band pass filters 10-1 to 10-3
To enter. In the local oscillator 9, for each channel
And the center frequency is f1F, F2F, F3FAnd the frequency f1± f
1F, FTwo± f2F, F Three± f2FEither + side or-side of
At the same time. In the mixer 8,
Wave number f1± f1F, FTwo± f2F, FThree± f2F+ Or-side of
And the response frequency f from the transducer 5
1, FTwo, FThreeAre mixed and connected to the mixer 8
1, 2, 3 bandpass filters 10-1, 10-2, 10
At -3, frequency conversion is performed. In the response frequency
f1If there is, f of the local oscillator 91± f1F+ Side of
Center frequency by mixing with either
Number f1FOccur in the first band-pass filter 10-1.
Therefore, the center frequency is f1FAre separated and the response frequency
F inside1Can be detected. this
Center frequency is f1FIs amplified by the amplifier 11-1 and detected.
A signal exceeding the reference value is output by the wave device 12-1,
It is input to the first counter 13-1. In addition, the present invention
Channel selection is performed in the same manner as in the first embodiment. First
In addition to the band-pass filter 10-1, the second and third band-pass filters
In filters 10-2 and 10-3, f of local oscillator 9 is also used.
1± f1FFor mixing with either + side or-side frequency
Is input. Second and third bandpass filters
The center frequencies of passing through the filters 10-2 and 10-3 are f
2F, F3FAnd if the filter characteristics are sufficient, the center frequency
To f1FIs not output depending on the mixing frequency
If the filter characteristics are sufficient, the second and third bandpass filters 1
Also output from 0-2 and 10-3, may cause erroneous signal
There is. Therefore, the output of the magnitude comparison circuit 16
Select the channel to be output, and
The characteristics of the data. The output of the detector 12-1 is the first A / D conversion
Is converted to a digital value by the converter 15-1 and
Input to the comparison circuit 16. The magnitude comparison circuit 16 is
Comparison with the values of the second and 31 A / D converters 15-2 and 15-3
To select the channel with the largest value and enter it into the arithmetic control unit 1A.
Power. In other words, from the frequency characteristics of the filter, three
Output in the output signal of the band-pass filter
Because the output value from the power filter has the maximum value.
You. This selection signal is input to the arithmetic and control unit 1A, and
The calculation is performed in the same manner as in.

【0035】この実施例によれば、ミクサ及び局部発振
器の個数を減らすことができる。次に、本発明の第5の
実施例の説明を図11によって行う。本発明の第5の実
施例は、本発明の第1の実施例においてミクサ8及び局
部発振器9を省略して帯域通過フィルタ10のによって
周波数の分離を行うものであり、その他の構成は同じで
ある。つまり、送受波器5の出力信号は送受信切替器4
及び前置増幅器7を介して直接帯域通過フィルタ10に
入力されその後増幅器11及び検波器12に入力され
る。
According to this embodiment, the number of mixers and local oscillators can be reduced. Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fifth embodiment of the present invention is different from the first embodiment of the present invention in that the mixer 8 and the local oscillator 9 are omitted and the frequency is separated by the band-pass filter 10, and other configurations are the same. is there. That is, the output signal of the transmitter / receiver 5 is
The signal is directly input to the bandpass filter 10 via the preamplifier 7 and then input to the amplifier 11 and the detector 12.

【0036】前置増幅器7の出力信号には応答信号の周
波数f1 、f2 、f3 を含まれている。この応答信号を
帯域通過フィルタ10によって周波数f1 、f2 、f3
に応じて分離する。つまり、第1帯域通過フィルタ10
−1は周波数f1 の周波数の信号を通過させ、第2帯域
通過フィルタ10−2及び第3帯域通過フィルタ10−
3は周波数f2 、f3 を通過させる。帯域通過フィルタ
10を通過した応答信号は増幅器11及び検波器12を
介してカウンタ13に入力される。一方、検波器12の
出力はA/D変換器15によってディジタル信号に変換
後、大小比較回路16において信号値の大きさの比較が
行われ、その比較結果を演算制御部1Aに入力し、実施
例1と同様にして演算が行われる。
The output signal of the preamplifier 7 contains the frequencies f 1 , f 2 and f 3 of the response signal. The response signal is converted by the band-pass filter 10 into frequencies f 1 , f 2 , f 3
Separate according to. That is, the first band-pass filter 10
-1 passes the frequency of the signal of the frequency f 1, the second band-pass filter 10-2 and the third band-pass filter 10
3 passes frequencies f 2 and f 3 . The response signal that has passed through the band-pass filter 10 is input to the counter 13 via the amplifier 11 and the detector 12. On the other hand, the output of the detector 12 is converted into a digital signal by the A / D converter 15, the magnitude of the signal value is compared in the magnitude comparison circuit 16, and the comparison result is input to the arithmetic control unit 1 A. The calculation is performed in the same manner as in Example 1.

【0037】応答周波数f1 、f2 、f3 の周波数が信
号処理可能な周波数帯域である場合には、この第5の実
施例によってミクサ8及び局部発振器9を省略すること
ができる。本発明では、受信周波数が3チャネルの場合
について説明したが、周波数が多くなっても処理チャネ
ルが増大するのみで、同様の効果を奏することができ
る。
When the frequencies of the response frequencies f 1 , f 2 and f 3 are in a frequency band in which signal processing is possible, the mixer 8 and the local oscillator 9 can be omitted according to the fifth embodiment. In the present invention, the case where the reception frequency is three channels has been described. However, even if the frequency increases, the same effect can be obtained only by increasing the number of processing channels.

【0038】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形すること
が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified based on the gist of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、近接した周波数の信号を、シャープなフィルタを
使用せずに分離することができ、限られた周波数帯域に
多くのチャネルを持つことができる。
As described in detail above, according to the present invention, signals of adjacent frequencies can be separated without using a sharp filter, and many channels can be separated in a limited frequency band. Can have.

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

【図1】本発明の第1の実施例の音響測位装置の機能ブ
ロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram of an acoustic positioning device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の音響測定装置の動作を
説明するタイムチャートである。
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the acoustic measuring device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】従来の音響測位装置の機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of a conventional acoustic positioning device.

【図4】従来の音響測定装置の動作を説明するタイムチ
ャートである。
FIG. 4 is a time chart for explaining the operation of a conventional acoustic measurement device.

【図5】周波数変換の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of frequency conversion.

【図6】周波数変換操作による周波数関係図である。FIG. 6 is a diagram showing a frequency relationship by a frequency conversion operation.

【図7】帯域通過フィルタの周波数特性図である。FIG. 7 is a frequency characteristic diagram of the band-pass filter.

【図8】帯域通過フィルタの出力特性図である。FIG. 8 is an output characteristic diagram of the band-pass filter.

【図9】本発明の第2の実施例の音響測位装置の機能ブ
ロック図である。
FIG. 9 is a functional block diagram of an acoustic positioning device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施例の音響測位装置の機能
ブロック図である。
FIG. 10 is a functional block diagram of an acoustic positioning device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5の実施例の音響測位装置の機能
ブロック図である。
FIG. 11 is a functional block diagram of an acoustic positioning device according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A 演算制御部 2 送信制御器 3 電力増幅器 4 送受信切替器 5 送受波器 6−1〜6−3 トランスポンダ 7 前置増幅器 8−1〜8−3 ミクサ 9−1〜9−3 局部発振器 10−1〜10−3 帯域通過型フィルタ 11−1〜11−3 増幅器 12−1〜12−3 検波器 13−1〜13−3 カウンタ 14 表示器 15−13〜15−3 A/D変換器 16 大小比較回路 Reference Signs List 1A Operation control unit 2 Transmission controller 3 Power amplifier 4 Transmission / reception switch 5 Transceiver 6-1 to 6-3 Transponder 7 Preamplifier 8-1 to 8-3 Mixer 9-1 to 9-3 Local oscillator 10- 1-10-3 Band Pass Filter 11-1 to 11-3 Amplifier 12-1 to 12-3 Detector 13-1 to 13-3 Counter 14 Display 15-13 to 15-3 A / D Converter 16 Size comparison circuit

フロントページの続き (72)発明者 中川 重夫 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電 気工業株式会社内 審査官 宮川 哲伸 (56)参考文献 特開 平4−40391(JP,A) 特開 昭63−256881(JP,A) 特開 昭61−104272(JP,A) 実開 昭63−163476(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/00 - 5/30 G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96 Continuation of the front page (72) Inventor Shigeo Nakagawa 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Examiner, Oki Electric Industry Co., Ltd. Tetsunobu Miyagawa (56) References JP-A-4-40391 (JP, A) JP-A-63-256881 (JP, A) JP-A-61-104272 (JP, A) JP-A-63-163476 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01S 3/80-3/86 G01S 5/00-5/30 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】 (a)音響質問信号を発信し音響応答信
号を受信する送受波器と、(b)前記音響質問信号を受
信してそれぞれ異なる周波数の前記音響応答信号を送信
する複数個のトランスポンダと、(c)前記異なる周波
数に対応したチャネルに設けられ、前記質問信号の送信
と前記応答信号の受信とによって計数の制御が行なわれ
るカウンタと、(d)前記音響応答信号の周波数分離を
行なうフィルタと、(e)前記音響応答信号の受信レベ
ルと設定レベルとの比較を行ない、設定レベルを超えた
とき検出信号を出力する検波器と、(f)前記検波器の
出力レベルを監視して最大の受信レベルを持つチャネル
を受信チャネルとして、該チャネルのカウンタの値を選
択する手段とからなり、(g)前記選択されたカウンタ
の値から位置を測定することを特徴とする音響測位装
置。
1. A transmitter / receiver that transmits an acoustic interrogation signal and receives an acoustic response signal, and (b) a plurality of transducers that receive the acoustic interrogation signal and transmit the acoustic response signals having different frequencies, respectively. A transponder, (c) a counter provided in a channel corresponding to the different frequency, wherein counting is controlled by transmission of the interrogation signal and reception of the response signal, and (d) frequency separation of the acoustic response signal. A filter to be performed; (e) a detector that compares a reception level of the acoustic response signal with a set level and outputs a detection signal when the level exceeds the set level; and (f) monitors an output level of the detector. Means for selecting a channel having the highest reception level as a reception channel and selecting a counter value of the channel, and (g) measuring a position from the value of the selected counter. An acoustic positioning device, comprising:
【請求項2】 前記チャネルのカウンタの値を選択する
手段は、前記検波器の検出信号をディジタル信号に変換
するアナログ・ディジタル変換器と該ディジタル信号の
大小を比較する大小比較回路とからなる請求項1記載の
音響測位装置。
2. The means for selecting the value of the channel counter comprises an analog-to-digital converter for converting a detection signal of the detector into a digital signal, and a magnitude comparison circuit for comparing the magnitude of the digital signal. Item 3. The acoustic positioning device according to Item 1.
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