JP3237706B2 - 方位検出装置および距離算出方法 - Google Patents

方位検出装置および距離算出方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、方位検出装置に関
し、特に海底に沈没した船舶(以下沈船)等から発せら
れるバースト状の救難信号を受信し、沈船の捜索を行う
ために信号の到来方位に加え、信号の発信源までの相対
距離を検出する方位検出装置および距離検出方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に沈船から発せられる救難信
号をもとに沈船の捜索を行う場合は、救難信号の受信装
置を搭載した捜索船自身が移動することによりドプラ成
分を含んだ救難信号が受信されることに着目し、実際に
検出された救難信号に含まれるドプラシフト量と、捜索
船の進行方向が方位角零度で沈船方向に移動した場合の
理想ドプラシフト量を比較して、救難信号の到来方位を
算出していた。
【0003】図3は従来の方位検出装置の構成を示すブ
ロック図である。図4は図3の従来の方位検出装置にお
ける方位検出方法を示す図である。図4は、海面を上か
ら見下ろした様子であり、図4において捜索船26は図
2の従来の方位検出装置を搭載し沈船1を捜索中であ
り、図の下から真上に速度vで移動している。沈船1は
捜索船26の移動方向より方位θTの方向に存在してい
るとする。
【0004】図3の従来の方位検出装置は、ドプラ検出
部2と、方位検出部3と、表示部4とから構成される。
ドプラ検出部2は受波器6と、前置増幅器7と、バンド
パスフィルタ8と、変調器9と、発振器10と、ローパ
スフィルタ11と、F/Vコンバータ12と、A/Dコ
ンバータ13とから構成されている。
【0005】方位検出部3は、検波器14と、判定器1
5と、方位計算器16と、基準ドプラ計算器17とから
構成されている。表示部4は目標表示器23で構成され
ている。
【0006】受波器6は、沈船1からの救難信号(周波
数fR)を受信して電気信号に変換する。前置増幅器7
は、受波器6からの微弱な電気信号を増幅する。
【0007】バンドパスフィルタ8は、前置増幅器7で
増幅された電気信号から周波数fR±Δf'の範囲外の信
号(海中雑音)を減衰させる。
【0008】発振器10は基準信号(周波数fOSC)を
生成し、変調器9は、バンドパスフィルタ8の出力を発
振器10の出力によって周波数変調する。ローパスフィ
ルタ11は、変調後に生成される低周波側の信号(周波
数(fR±Δf')−fOSC)を通過させる。
【0009】F/Vコンバータ12は、ローパスフィル
タ11の出力信号を電圧値VΔf'に変換する。検波器
14はバンドパスフィルタ8を通過した信号を包絡線検
波し、信号受信のタイミングを示すためのゲートパルス
S1を生成する。
【0010】A/Dコンバータ13は、F/Vコンバー
タ12の出力電圧値を、ゲートパルスS1が示すタイミ
ングで取り込んで、アナログ−ディジタル変換して、数
値データ化する(DΔf')。
【0011】判定器15は、検出されたドプラシフト量
の数値データDΔf'の正負を判定し、DΔf'の絶対値
|DΔf'|を出力する。基準ドプラ計算器17は、捜索
船の移動速度vに基づいて、捜索船26の移動方向が信
号の到来方位である場合の理想ドプラシフト量Δfを計
算し、このΔfに相当する数値データDΔfを出力す
る。
【0012】図4にドプラシフト量Δf'と理想ドプラ
シフト量Δfと信号の到来方位θTの関係を示す。ドプ
ラシフト量は捜索船26と沈船1の相対距離の変化に比
例する。理想ドプラシフト量Δfは捜索船26と沈船1
の相対距離の変化が捜索船26の移動速度vと同じであ
った場合のドプラシフト量であり、実際の捜索船26と
沈船1の相対距離の変化はvCOSθTである。よっ
て、信号の到来方位θT、理想ドプラシフト量Δfの数
値データDΔf、ドプラシフト量Δf'の数値データD
Δf'の関係は下記の式(1)のようになる。
【0013】 θT=COS-1(DΔf'/DΔf)…(1) 方位計算器16は、判定器15からのDΔf'の絶対値
|DΔf'|と基準ドプラ計算器17からのDΔfとに
基づいて、上記の式(1)により、救難信号の方位θT
を算出する。
【0014】目標表示器23は方位計算器16において
計算された方位θTを表示し、かつ判定器15から数値
データが負であることを受信した場合、自艇の進行方向
を反転する旨の指示メッセージを表示する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方位検
出装置では、沈船からの救難信号によって得られる情報
は方位だけであり、沈船の捜索は救難信号の到来方位の
みを頼りに実施されなければならなかった。
【0016】よって、本発明の目的は沈船の捜索を行う
場合、沈船から発せられるバースト状の救難信号を受信
して、捜索船から沈船への方位を得ると同時に、捜索船
から沈船までの距離も算出し、沈船の早期発見を図るこ
とができる方位検出装置を提供することである。
【0017】
【発明を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の方位検出装置は、1つの発信源から断続的
に送信される予め定められた周波数のバースト状の信号
を受信し、前記周波数からの周波数シフト量であるドプ
ラシフト量を検出するドプラ検出手段と、前記ドプラシ
フト量と、前記任意の方向と前記信号の到来方位のなす
角度が零度である場合の理想ドプラシフト量との比に基
づいて、前記信号の到来方位を検出する方位検出手段
と、前回受信された前記信号および今回受信された前記
信号の受信間隔と前記任意の方向へ移動する速度と前記
方位検出手段により前回検出された前記信号の到来方位
および今回検出された前記信号の到来方位とから、前記
発信源までの相対距離を算出する目標距離算出手段と、
前記方位検出手段により今回検出された前記信号の到来
方位および前記目標距離算出手段により検出された前記
発信源までの相対距離を表示する表示手段と、前記信号
の受信タイミングを検出し、前記ドプラ検出手段および
前記目標距離算出手段にタイミング同期信号を与えるタ
イミング検出手段とから構成されている。
【0018】また、前記目標距離算出手段は、前記任意
の方向へ移動する速度および前期信号の受信間隔から前
記任意の方向に移動した距離を算出する移動距離算出手
段と、前記方位検出手段により検出された前記信号の到
来方位を今回の方位として記憶しておく第1のデータス
トア手段と、前記第1のデータストア手段に記憶されて
いた前記信号の到来方位を前回の方位として記憶してお
く第2のデータストア手段と、前記今回の方位と、前記
前回の方位と、前記任意の方向へ移動した距離とに基づ
いて、前期発信源までの相対距離を計算する目標距離計
算手段とから構成されている。
【0019】本発明の方位検出装置では、前記今回の方
位と、前記前回の方位と、前記任意の方向へ移動した距
離とに基づいて、前期発信源までの相対距離を計算する
目標距離計算手段を備えており、前記信号の到来方位だ
けでなく、前記発信源までの相対距離も検出するので、
沈船の捜索範囲を大幅に狭めることができ、沈船をより
短時間に発見することが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】次に本発明の一実施形態の方位検
出装置について図面を参照して詳細に説明する。図1は
本発明の一実施形態の方位検出装置を示すブロック図で
ある。図2は図1の方位検出装置を搭載した捜索船から
沈船までの相対距離の算出方法を示す図である。図1に
おいて、図3と同一の符号をつけられている構成要素
は、すべて同一のものである。
【0021】図2は海面を上から見下ろした様子であ
る。図2において捜索船24は図1の方位検出装置を搭
載し沈船1を捜索中であり、図の下から真上に速度vで
移動している。時刻T1において、捜索船24はAの地
点に到達し、時刻T2にはBの地点に到達する。時刻T
1と時刻T2の間隔はtであるとし、時刻T1において
捜索船24は沈船1からの信号を受信し、その後時刻T
2において沈船1からの次の信号を受信するものとす
る。時刻T1における信号の到来方位をθT1とし、捜索
船24から沈船1までの相対距離をrT1とする。、また
時刻T2における信号の到来方位をθT2、捜索船24か
ら沈船1までの相対距離をrT2とする。図1の方位検出
装置は、時刻T1における信号の到来方位θT1および時
刻T2における信号の到来方位θT2および沈船1までの
相対距離rT2を検出するものとする。
【0022】図1の方位検出装置は、ドプラ検出部2
と、方位検出部3と、目標距離算出部5と、表示部25
から構成される。
【0023】ドプラ検出部2と、方位検出部3は、図3
の従来の方位検出装置と同じ構成となっている。目標距
離算出部5は、データストア部19と、データストア部
20と、移動距離計算器18と、目標距離計算器21よ
り構成され、表示部25は目標表示器22から構成され
ている。
【0024】データストア部19は検波器14が生成し
たゲートパルスS1に同期して記憶されていたデータを
データストア部20に出力し、方位計算器16から出力
されたデータを今回の方位θT2として新たに記憶する。
データストア部20はデータストア部19から出力され
たデータを前回の方位θT1として記憶する。移動距離計
算器18は検波器14が生成したゲートパルスS1に同
期して捜索船の移動速度vと、信号の受信間隔tから、
捜索船の移動距離vtを計算する。
【0025】目標距離計算器21はデータストア部19
に記憶された今回の方位θT2とデータストア部20に記
憶された前回の方位θT1と、移動距離計算器18から出
力された自艇の移動距離vtを入力とし、捜索船24か
ら沈船1までの距離rT2を算出する。
【0026】目標表示部25は、方位検出部14から出
力された信号の到来方位θT2と、判定器15から出力さ
れたドプラシフト量の数値データDΔf'の正負と、目
標距離計算器21より出力される捜索船24から沈船1
までの相対距離rT2を入力とし、信号の到来方位θ
T2と、ドプラシフト量が負であった場合の本装置の移動
方向の反転指示と、捜索船24から沈船1までの相対距
離rT2を表示する。
【0027】次に、本発明の一実施形態の動作について
図2を参照して説明する。
【0028】時刻T1において、従来の方位検出装置と
同様に、捜索船24の速度vによって求めた理想ドプラ
シフト量と、受信したドプラシフト量の比から、時刻T
1における方位θT1が求められ、方位θT1はデータスト
ア部19に記憶される。
【0029】時刻T2において、再び沈船1から送信さ
れた信号が捜索船24に到達するとデータストア部19
に記憶された方位θT1は、データストア部20に送ら
れ、記憶される。方位計算器16は方位θT2を検出し、
方位θT2はデータストア部19に記憶される。
【0030】一方移動距離計算器18は、捜索船24の
移動速度vと、時刻T1と時刻T2の間隔tより、捜索
船24の移動距離vtを求める。
【0031】地点Aと、地点Bと、沈船1の沈没地点を
結ぶ線分により構成される三角形の正弦定理より、相対
距離rT1、相対距離rT2、方位θT1、方位θT2、捜索船2
4の移動距離vtには下記の式(2)の関係が成立す
る。
【0032】 rT1/SINθT2=rT2/SINθT1=vt/SIN(θT2−θT1) …(2) よって、目標距離計算器21では、下記の式(3)の計
算を行って捜索船24から沈船1までの相対距離rT2
計算する。
【0033】 rT2=vt×SINθT1/SIN(θT2−θT1)…(3) 例えば、方位θT1を20[°]、Tを10[s]、捜索
船24の移動速度vを1[m/s]、方位角θT2を22
[°]とすると、時刻T2での捜索船24と沈船1の相
対距離は98.4[m]となる。
【0034】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の方位検出装
置によれば、沈船の方位だけでなく、捜索船から沈船ま
での相対距離も検出できるので、沈船の捜索範囲を大幅
に縮小でき、より短時間に沈船を発見することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の方位検出装置の構成を示
すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態の方位検出装置の距離算出
方法を示す図である。
【図3】従来の方位検出装置の構成を示すブロック図で
ある。
【図4】従来の方位検出装置における方位検出方法を示
す図である。
【符号の説明】
1 沈船 2 ドプラ検出部 3 方位検出部 4 表示部 5 目標距離算出部 6 受波器 7 前置増幅器 8 バンドパスフィルタ 9 変調器 10 発振器 11 ローパスフィルタ 12 F/Vコンバータ 13 A/Dコンバータ 14 検波器 15 判定器 16 方位計算器 17 基準ドプラ計算器 18 移動距離計算器 19 データストア部 20 データストア部 21 目標距離計算器 22、23 目標表示器 24、26 捜索船 25 表示部 S1 ゲートパルス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−166967(JP,A) 特開 平10−282214(JP,A) 特開 平10−104337(JP,A) 特開 平7−264661(JP,A) 特開 昭61−226900(JP,A) 特開 昭60−9225(JP,A) 特開 昭55−9104(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 5/18 G01S 3/802

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つの発信源から断続的に送信される予
    め定められた周波数のバースト状の信号を任意の方向に
    移動しながら受信して前記信号の到来方位を検出する方
    位検出装置において、 前記信号を受信し、前記予め定められた周波数からの周
    波数シフト量であるドプラシフト量を検出するドプラ検
    出手段と、 前記ドプラシフト量と、前記任意の方向と前記信号の到
    来方位のなす角度が零度である場合の理想ドプラシフト
    量との比に基づいて、前記信号の到来方位を検出する方
    位検出手段と、 前回受信された前記信号および今回受信された前記信号
    の受信間隔と、前記任意の方向へ移動する速度と、前記
    方位検出手段により前回検出された前記信号の到来方
    位、および今回検出された前記信号の到来方位とから、
    前記発信源までの相対距離を算出する目標距離算出手段
    と、 前記方位検出手段により今回検出された前記信号の到来
    方位および前記目標距離算出手段により検出された前記
    発信源までの相対距離を表示する表示手段を備えること
    を特徴とする方位検出装置。
  2. 【請求項2】 前記目標距離算出手段が、 前記任意の方向へ移動する速度および前期信号の受信間
    隔から前記任意の方向に移動した距離を算出する移動距
    離算出手段と、 前記方位検出手段により検出された前記信号の到来方位
    を今回の方位として記憶しておく第1のデータストア手
    段と、 前記第1のデータストア手段に記憶されていた前記信号
    の到来方位を前回の方位として記憶しておく第2のデー
    タストア手段と、 前記今回の方位と、前記前回の方位と、前記任意の方向
    へ移動した距離とに基づいて、前期発信源までの相対距
    離を計算する目標距離計算手段とから構成されている請
    求項1に記載の方位検出装置。
  3. 【請求項3】 前記信号の受信タイミングを検出するタ
    イミング検出手段を備え、前記方位検出手段は前記受信
    タイミングに同期して前記信号の到来方位を計算し、前
    記目標距離算出手段は前記受信タイミングに同期して前
    期発信源までの相対距離を算出する請求項1または2の
    いずれか1項記載の方位検出装置。
  4. 【請求項4】 前記信号が沈没船から発信される救難信
    号である請求項1から3のいずれか1項記載の方位検出
    装置
  5. 【請求項5】 1つの発信源から断続的に送信される予
    め定められた周波数のバースト状の信号を任意の方向に
    移動しながら受信して前記発信源までの距離を算出する
    距離算出方法において、 前記発信源からの第1の信号が受信された時に、前記信
    号を受信する受信装置が移動することにより発生する前
    記第1の信号のドプラシフト量と、前記受信装置の移動
    方向と前記信号の到来方位のなす角度が零度であったと
    仮定した場合に発生する理想ドプラシフト量との比に基
    づいて前記第1の信号の到来方位を求め、前記第1の信
    号の到来方位を記憶し、 前記発信源からの第2の信号が受信された時に、受信装
    置が移動することにより発生する前記第2の信号のドプ
    ラシフト量と、前記理想ドプラシフト量との比に基づい
    て前記第2の信号の到来方位を求め、 前期第1の信号の到来方位と前期第2の信号の到来方位
    と、前記第1の信号を受信してから前記第2の信号の受
    信するまでの間に前記受信装置が移動した距離とから、
    受信装置から前期発信源までの相対距離を算出すること
    を特徴とする距離算出方法。
  6. 【請求項6】 前記信号が沈没船から発信される救難信
    号である請求項5記載の距離算出方法
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