JP3388660B2 - 水中位置測定方法および装置 - Google Patents
水中位置測定方法および装置Info
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Description
複数の受波器の各々に対して送波器から信号を発射し、
信号を発射してから所定の周波数の所定の信号レベルを
越えたレベルの信号が当該受波器で受信されるまでの時
間をタイマーで計測することにより、前記送波器の位置
を求める、SBL(Short Base Line)法による水中位置
測定方法および装置に関する。
例の送波器と受波器の配置図、図7は装置構成図、図8
はタイミング図である。
を取り囲むように水中の同じ深さに長方形の各隅点に位
置するように配置されている。ただし、送波器5の水深
位置は受波器1〜4と異なる。
指示信号を送り、送信部8は送波器5から信号を水中に
発射し、同時にタイマー13を起動する。時刻t2 に、
受波器1で受信された信号は受波部9を通り、増幅部1
0で増幅され、信号変換部11で波形整形される。時刻
t3 に、受信信号(40KHzのあるしきい値を越えた
レベルの信号)が到着したことをパルス検出部12'で
検出すると、タイマー13を停止する。制御演算部7は
送波器5から受波器1までの距離r1 をタイマー13の
計測時間から求める。同様の処理を受波器2から受波器
4までについて行い、送波器5から受波器2,3,4ま
での距離r2 ,r3 ,r4 を求める。この後、制御演算
部7は送波器5の位置を以下のようにして求める。ここ
で、受波器1の位置を原点とし、受波器1から受波器2
に向かう方向にX軸、受波器1から受波器3に向かう方
向にY軸、受波器1から水深方向にZ軸をとる。送波器
5のX座標Px は、受波器2のX座標と距離r1 ,r2
から求めたものと、受波器3,4のX座標と距離r3 ,
r4 から求めたものの平均をとる。同様に、送波器5の
Y座標PY は、受波器3のY座標と距離r1 ,r3 から
求めたものと、受波器2,4のY座標と距離r2 ,r4
から求めたものの平均をとる。送波器5のZ座標PZ は
距離r1 とX座標PX,Y座標PY から求められる。
ば求めることができるが、それはあくまでも理想であっ
て、実際には、上に述べたように、測定精度を高めるた
めに、受波器を4個用い、受波器1と2、3と4でそれ
ぞれX座標を求めて、その平均をとり、受波器1と3、
2と4でそれぞれY座標を求めて、その平均をとってい
る。なお、送波器5は上方から見たとき受波器1〜4で
取り囲まれていなくてもよい。
の受信信号をできるだけ早いタイミング(第1波目)で
捕まえることにより測定精度を上げることができる。し
かし、第1波目だけを見て受信信号だと認識すると、ノ
イズによる誤動作を起こすことがある。
などにより図9のような波形が合成され、欠測となるこ
とがある。実際の現象としては鉄板などを伝わってきた
音が実際の音よりも早く到達してきて実際の音と合成波
形になり距離が短くなったようになる。ここで問題なの
はノイズと信号の区別がはっきりしないというこことで
ある。
接の信号のみを正確に安定に捕らえて、壁などに囲まれ
て反射波がある場所やノイズの多い場所でも正確で、安
定した測定が可能な水中位置測定方法および装置を提供
することにある。
法は、第1、第2、・・・・、第n(n≧2)のn個の
タイマーを用い、第1のタイマーは、所定の周波数の所
定レベルを越えた信号が受波器で受信されると、直ちに
時間の計測を停止し、第2のタイマーは、前記信号が受
波器で受信されてから第1の一定時間連続して受信され
ると、直ちに時間の計測を停止し、・・・・、第nのタ
イマーは前記信号が受波器で受信されてから第(n−
1)の一定時間連続して受信されると、直ちに時間の計
測を停止し、ここで、第1、・・・・、第(n−1)の
一定時間は互いに異なり、かつ送波器の信号送信時間よ
り短いものとし、第1のタイマーの計測時間と、第2の
タイマーの計測時間−第1の一定時間、・・・・、第n
のタイマーの計測時間−第(n−1)の一定時間を比較
し、これらの値が全て一致すればその値を用い、これら
の値が一部でも異なれば、大小関係から有効な値を判断
し、その値を用いることを特徴とする。
あり、第1のタイマーの計測時間、第2のタイマーの計
測時間−第1の一定時間、第3のタイマーの計測時間−
第2の一定時間、第4のタイマーの計測時間−第3の一
定時間をそれぞれTC1,TC2,TC3,TC4とす
ると、TC1<TC2=TC3=TC4の場合、TC1
のデータを無効にして残りのデータを用い、TC1=T
C2<TC3=TC4の場合、TC1とTC4のデータ
を前回の測定値と比べ、前回の測定値より近い方のデー
タを有効データとし、TC1=TC2=TC3<TC4
の場合、TC1とTC4のデータを前回の測定値と比
べ、前回の測定値により近い方のデータを有効データと
し、TC1<TC2<TC3<TC4の場合、TC1〜
TC4のデータを前回の測定値と比べ、前回の測定値に
より近い方のデータを有効データとする、請求項1記載
の水中位置測定方法。
において、TCI=TC2<TC3=TC4またはTC
1=TC2=TC3<TC4またはTC1<TC2<T
C3<TC4の状態が所定回数続くと、欠測にする。
〜3において、第iの一定時間=2×第(i−1)の一
定時間(i=2,3,・・・・,(n−1))である。
された複数の受波器と、送波器から信号を送信する送信
部と、前記送波器から送信された信号を前記受波器を介
して受信する受信部と、該受信部での受信信号を増幅す
る増幅部と、該増幅部の出力信号を波形整形する信号変
換部と、第1、第2、・・・・、第n(n≧2)のタイ
マーと、前記信号変換部から所定の周波数の所定レベル
を越えたパルス信号が出力すると、直ちに第1のタイマ
ーによる時間の計測を停止し、前記信号変換部から前記
パルス信号が出力されてから第1の一定時間連続して出
力されると、直ちに第2のタイマーによる時間の計測を
停止し、・・・・、前記信号変換部から前記パルス信号
が出力されてから第(n−1)の一定時間(第1、・・
・・、第(n−1)の一定時間は互いに異なり、かつ送
波器の信号送信時間より短い)連続して出力されると直
ちに第nのタイマーによる時間の計測を停止するパルス
検出部と、第1のタイマーの計測時間と、第2のタイマ
ーの計測時間−第1の一定時間、・・・・、第nのタイ
マーの計測時間−第(n−1)の一定時間を比較し、こ
れらの値が全て一致すればその値を出力し、これらの値
が一部でも異なれば、大小関係から有効な値を判断し、
その値を出力する信号識別部と、前記送信部に対して信
号の送信を指示すると同時に、前記タイマーを一斉に起
動し、前記信号識別部から出力された、複数の受波器に
ついての値から前記送波器の位置を求める制御演算部を
有する。
イマーの計測時間を比較して各データの有効/無効を判
定し、有効なデータのみで送波器の位置の計算を行うよ
うにしたものである。
て説明する。
置の構成図、図2〜図5は本実施例におけるタイミング
図である。図7中と同番号は同じものを示す。
数、この場合4個のタイマー13 1 ,132 ,133 ,
134 を備えている。
40KHzのあるしきい値を越えた信号が出力される
と、直ちにタイマー131 を停止し、信号変換部11か
ら40KHzのあるしきい値を越えた信号が出力されて
から400μsの間、40KHzのあるしきい値を越え
た信号が連続した場合、直ちにタイマー132 を停止
し、信号変換部11から40KHzのあるしきい値を越
えた信号が出力されてから800μsの間、40KHz
のあるしきい値を越えた信号が連続した場合、直ちにタ
イマー133 を停止し、信号変換部11から40KHz
のあるしきい値を越えた信号が出力されてから1.6m
sの間、40KHzのあるしきい値を越えた信号が連続
した場合、直ちにタイマー134 を停止する。ここで、
送波器5の信号送信時間>1.6(ms)である。
送信指示信号を出すと同時に、タイマー131 ,13
2 ,133 ,134 を一斉に起動する。
2 ,133 ,134 がぞれぞれ計測した時間T1 ,T
2 ,T3 ,T4 を入力し、TC1 (μs)=T1,TC2
=T2−400(μs),TC3 =T3−800(μ
s),TC4 =T4−1600(μs)を、データの有
効性を見るために比較し、これらのうち有効なデータを
制御演算部7に出力する。
る。
合(図2) 全てのタイマー131 〜134 がノズルや反射波の影響
を受けていないので、この値を有効なデータとする。
合(図3) タイマー131 がノイズなどの影響で、求めようとする
計測時間より短い時間で停止したと考えられるので、残
りのデータTC2 =TC3 =TC4 を有効なデータとす
る。
合(図4) 測定を繰り返し、前回と同じ関係になった場合、タイマ
ー131とタイマー134の測定値を前回と比べ、前回の
測定値により近い方を有効データとする。ただしこの関
係が5回以上続いたら欠測にする。
合(図5) 測定を繰り返し、前回と同じ関係になった場合、タイマ
ー131 とタイマー134 の測定値を前回の測定値と比
べ、前回の測定値により近い方を有効データとする。た
だし、この関係が5回以上続いたら欠測にする。
合 d)の場合と同じである。
としたが、4個に限定されるものではない。
ーを複数有し、各タイマーの計測時間を比較してデータ
の有効/無効を判定することにより、本体の信号を正確
に安定に捕まえることができるので、壁などの囲まれて
反射波の影響がある場所やノイズの多い場所などでも誤
データおよび欠測を減らして、正確で安定した測定が可
能になる効果がある。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 水中に配置された複数の受波器の各々に
対して送波器から信号を発射し、信号を発射してから所
定の周波数の所定の信号レベルを越えたレベルの信号が
当該受波器で受信されるまでの時間をタイマーで計測す
ることにより、前記送波器の位置を求める水中位置測定
方法において、 第1、第2、・・・・、第n(n≧2)のn個のタイマ
ーを用い、第1のタイマーは、所定の周波数の所定レベ
ルを越えた信号が受波器で受信されると、直ちに時間の
計測を停止し、第2のタイマーは、前記信号が受波器で
受信されてから第1の一定時間連続して受信されると、
直ちに時間の計測を停止し、・・・、第nのタイマーは
前記信号が受波器で受信されてから第(n−1)の一定
時間連続して受信されると、直ちに時間の計測を停止
し、ここで、第1、・・・・、第(n−1)の一定時間
は互いに異なり、かつ前記送波器の信号送信時間より短
いものとし、 第1のタイマーの計測時間と、第2のタイマーの計測時
間−第1の一定時間、・・・・、第nのタイマーの計測
時間−第(n−1)の一定時間を比較し、これらの値が
全て一致すればその値を用い、これらの値が一部でも異
なれば、大小関係から有効な値を判断し、その値を用い
ることを特徴とする水中位置測定方法。 - 【請求項2】 n=4であり、第1のタイマーの計測時
間、第2のタイマーの計測時間−第1の一定時間、第3
のタイマーの計測時間−第2の一定時間、第4のタイマ
ーの計測時間−第3の一定時間をそれぞれTC1,TC
2,TC3,TC4とすると、 TC1<TC2=TC3=TC4の場合、TC1のデー
タを無効にして残りのデータを用い、 TC1=TC2<TC3=TC4の場合、TC1とTC
4のデータを前回の測定値と比べ、前回の測定値により
近い方のデータを有効データとし、 TC1=TC2=TC3<TC4の場合、TC1とTC
4のデータを前回の測定値と比べ、前回の測定値により
近い方のデータを有効データとし、 TC1<TC2<TC3<TC4の場合、TC1〜TC
4のデータを前回の測定値と比べ、前回の測定値により
近い方のデータを有効データとする、請求項1記載の水
中位置測定方法。 - 【請求項3】 TC1=TC2<TC3=TC4または
TC1=TC2=TC3<TC4またはTC1<TC2
<TC3<TC4の状態が所定回数続くと、欠測にす
る、請求項2記載の水中位置測定方法。 - 【請求項4】 第iの一定時間=2×第(i−1)の一
定時間(i=2,3,・・・・,(n−1))である、
請求項1から3のいずれか1項記載の水中位置測定方
法。 - 【請求項5】 水中に配置された複数の受波器と、 送波器から信号を送信する送信部と、 前記送波器から送信された信号を前記受波器を介して受
信する受信部と、 該受信部での受信信号を増幅する増幅部と、 該増幅部の出力信号を波形整形する信号変換部と、 第1、第2、・・・・、第n(n≧2)のタイマーと、 前記信号変換部から所定の周波数の所定レベルを越えた
パルス信号が出力すると、直ちに第1のタイマーによる
時間の計測を停止し、前記信号変換部から前記パルス信
号が出力されてから第1の一定時間連続して出力される
と、直ちに第2のタイマーによる時間の計測を停止し、
・・・・、前記信号変換部から前記パルス信号が出力さ
れてから第(n−1)の一定時間(第1、・・・・、第
(n−1)の一定時間は互いに異なり、かつ前記送波器
の信号送信時間より短い)連続して出力されると直ちに
第nのタイマーによる時間の計測を停止するパルス検出
部と、 第1のタイマーの計測時間と、第2のタイマーの計測時
間−第1の一定時間、・・・・、第nのタイマーの計測
時間−第(n−1)の一定時間を比較し、これらの値が
全て一致すればその値を出力し、これらの値が一部でも
異なれば、大小関係から有効な値を判断し、その値を出
力する信号識別部と、 前記送信部に対して信号の送信を指示すると同時に、前
記タイマーを一斉に起動し、前記信号識別部から出力さ
れた、複数の受波器についての値から前記送波器の位置
を求める制御演算部を有する水中位置測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24895995A JP3388660B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 水中位置測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP24895995A JP3388660B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 水中位置測定方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0990035A JPH0990035A (ja) | 1997-04-04 |
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ID=17185952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24895995A Expired - Fee Related JP3388660B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 水中位置測定方法および装置 |
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JP (1) | JP3388660B2 (ja) |
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1995
- 1995-09-27 JP JP24895995A patent/JP3388660B2/ja not_active Expired - Fee Related
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