JP3593656B2

JP3593656B2 - 音響トランスポンダ

Info

Publication number: JP3593656B2
Application number: JP2001041057A
Authority: JP
Inventors: 清和西村
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2021-02-19
Also published as: JP2002243839A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響トランスポンダを最低３本設置し、水中航行体（被測位物）と各音響トランスポンダとの間で、往復測距をおこない、水中航行体の３次元的な位置を決定する音響測位装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＬＢＬ方式（ＬｏｎｇＢａｓｅＬｉｎｅＳｙｓｔｅｍ）による音響測位装置は、図６に示すように３個の音響トランスポンダ２０、２０，２０を海底の各々の位置に設置し、観測船２１に情報通信ケーブルで接続された水中航行体２２に設置された音響送受波器と各々の音響トランスポンダ２０，２０，２０との直距離を音波の往復伝送時間から測定することによって、各音響トランスポンダ２０，２０，２０で作られる座標系からみた水中航行体２２の位置を求めることによって、水中航行体２２の位置を測位していた。
【０００３】
その際用いられる音響トランスポンダ２０は、図４に示すように、音響送受波器２４を持つトランスポンダ本体２３と、その下方に係留索２５を介して接続され海底に固定されたシンカ２６と、トランスポンダ本体２３の上端に係留索２５を介して接続された浮体２７とより構成され、浮体２７の浮力により図４に示すような状態で設置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の音響トランスポンダ２０を、サンゴ礁のような数ｍから十数ｍの浅海で使用すると、低潮の時に図５および図７に示すように音響トランスポンダ本体２３が直立しなくなり、音波の送・受信ができなくなるという不具合が生じていた。
また、潮汐の影響（海面は約２ｍ位変動する。）を避けるため、図６および図７に示すように海底近くに音響トランスポンダ本体２３を設置すると、該音響トランスポンダ本体２３と水中航行体２２との間に地形的な高まり１１があった場合、音波の経路が遮断され（×印の経路の音波）、測位不能になるという問題があった。
さらに、通常、水中航行体２２は圧力式の深度センサを備え、図８に示すようにその深度データＤａと音響トランスポンダ２０の深度Ｄｃとの差を測位計算に使用する。しかしながら、海面の高さが潮汐で常に変動することにより、音響トランスポンダ２０の深度Ｄｃが不明となり、精度良く測位を行うことができなかった。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術が有する課題を解決するために提案されたものであり、潮汐の影響を受けることがなく、精度良く測位を行うことができる測位装置のための音響トランスポンダを提供することを目的とする。
また、本発明は、特に、浅海の測位に適した測位装置のための音響トランスポンダを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明による音響トランスポンダは、浅海の測位に適した測位装置のための音響トランスポンダにおいて、海面に浮かぶ浮体の下面近傍に音響送受波器を固定し、該音響送受波器から下方に延びる係留索の下端を海底に固定することにより音響トランスポンダを海底に係留させると共に、該係留索に張力を付与する張力付与手段を設けることにより潮汐の影響により海面が変動した場合に係留索の長さを伸縮させ音響送受波器の深度を一定にすることを特徴とする。また、本発明による音響トランスポンダは、浮体上面にグローバル・ポジショニング・システム（以下、「ＧＰＳ」という。）の受信機を設けたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を図面に基づき説明する。
図１において、音響トランスポンダ１０は、トランスポンダ本体１、音響送受波器２、浮体３、係留索４、張力付与装置５、シンカ６およびＧＰＳ受信機７の主要部材から構成されている。
音響送受波器２は、浮体３の下面近傍に適宜の固定部材８により装着されている。したがって、潮汐の影響により海面が変動しても、音響送受波器２の深度は、常に一定となる。
音響送受波器２の下方には係留索固定部材９が設けられ、その係留索固定部材９から下方に係留索４が延びており、係留索４の下端は海底に固定されたシンカ６に固着されている。
【０００８】
係留索４には、係留索４に適度な張力を付与するための張力付与装置５が設けられ、潮汐の影響により海面が変動しても係留索４には適度な張力が付与されるようになっている。
この張力付与装置５は、海面の変動があってもこれに応じて係留索４の長さが伸縮し、常に係留索４に一定の張力が付与されるものであれば良く、例えば、コイルバネを使用した巻き取り手段を係留索４の途中に設けるか、あるいは、係留索固定部材９に滑車を設け、滑車９を通した係留索４の端部に錘を設ける等、公知の手段を適用することが可能である。
また、音響トランスポンダ１０の位置を測位するため、ＧＰＳ受信機７が浮体３の上面に取り付けられている。
【０００９】
図２および図３は、この音響トランスポンダ１０を用いて水中航行体２２の位置を測位する状態を示したものである。
潮汐による影響で図２に示す高潮時の状態から図３に示す低潮時の状態のように海面が低下しても、音響送受波器２は、海面近くに位置することから、たとえ、海底に図のような高まり１１が存在してもこの高まり１１が音響送受波器２と水中航行体２２との間の音波の伝搬の障害にはなることはない。
また、音響送受波器２が浮体３の下面近傍に設けられていることから、海面の変動があっても音響送受波器２の深度は一定であり、浅海に用いた場合でも音響トランスポンダ１０が直立しなくなるという不具合は生じない。
【００１０】
さらに、係留索４には張力付与装置５が設けられていることから、係留索のたるみで音響送受波器２がドリフトするようなことも防止でき、その結果、音響送受波器２の平面座標における位置は一定となる。
また、係留索４を海面の変動に連動して伸縮自在としていることから、常に、浮体が海面に存在することになり、結果としてＧＰＳ受信機７を浮体２に取り付けることが可能となり、音響トランスポンダ１０の位置を測位することが容易となる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、潮汐の影響による海面の変動があっても、音響送受波器の深度が一定になることから測位計算時に潮位を考慮しなくても良く、また、音響送受波器のドリフトを防止できることから、精度良い測位が可能である。
また、音響送受波器が海面近傍に位置することから、２〜３ｍの浅海でも音響トランスポンダの設置が可能であり、海底に高まりがあっても音波の伝搬の障害になることなく、浅海における測位も可能である。
また、浮体にＧＰＳ受信機を設けていることから、音響トランスポンダの位置の測位を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る音響トランスポンダを示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る音響トランスポンダを用いた測位装置を示したもので、海面が上昇している高潮時の状態の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る音響トランスポンダを用いた測位装置を示したもので、海面が低下している低潮時の状態の正面図である。
【図４】従来の音響トランスポンダを示す正面図である。
【図５】従来の音響トランスポンダを浅海に用いた場合の海面が低下した低潮時の状態を示した図である。
【図６】従来の音響トランスポンダを浅海に用いた場合の測位装置を示したもので、海面が上昇している高潮時の状態の正面図である。
【図７】従来の音響トランスポンダを浅海に用いた場合の測位装置を示したもので、海面が低下している低潮時の状態の正面図である。
【図８】音響トランスポンダを用いた測位計算の方法を示した説明図である。
【符号の説明】
１トランスポンダ本体
２音響送受波器
３浮体
４係留索
５張力付与装置
６シンカ
７ＧＰＳ受信機
１０音響トランスポンダ
１１高まり
２１観測船
２２水中航行体

Claims

浅海の測位に適した測位装置のための音響トランスポンダにおいて、海面に浮かぶ浮体の下面近傍に音響送受波器を固定し、該音響送受波器から下方に延びる係留索の下端を海底に固定することにより音響トランスポンダを海底に係留させると共に、該係留索に張力を付与する張力付与手段を設けることにより潮汐の影響により海面が変動した場合に係留索の長さを伸縮させ音響送受波器の深度を一定にすることを特徴とする音響トランスポンダ。
浮体上面にグローバル・ポジショニング・システムの受信機を設けたことを特徴とする請求項１記載の音響トランスポンダ。