JP3733885B2 - Underwater communication system with beamforming function and beamforming method thereof - Google Patents

Underwater communication system with beamforming function and beamforming method thereof Download PDF

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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本体部を水上に設置した水上局を含む海上局と海底に設置した水中局との間で音響信号を用いて水中通信を行うビームフォーミング機能付き水中通信システム及びそのビームフォーミング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水中通信システムにおいては、水中移動体や水中部と称される水中局をバッテリ等にて動作させるために省電力化が重要な課題であり、省電力化できることにより、装置規模の小型化もしくは、連続運用期間をのばすことが可能になる。
【０００３】
従来のこの種の水中データ伝送装置の一つが、特開昭６３−１５１１３３号公報（発明の名称：水中データ伝送装置）に開示されている。この水中データ伝送装置では、水上を航行する船舶と水中移動体との間で音響信号を用いてデータを伝送するデータ伝送において、船舶と水中移動体との距離を検出し、この距離に応じて水中移動体の送信するデータの伝送速度を変化させている。即ち、データの伝送距離が遠距離の場合には伝送速度を下げ、伝送距離が近距離の場合には伝送速度を上げている。従って、水中移動体の送信する音響信号の遠近にかかわらず最適品質および伝送速度のデータ伝送が行える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
開示された水中データ伝送装置は、送信データを一定電力の音響信号を用いて送信しているので、水中移動体の送信すべきデータが少なくてもほぼ一定の電力消費を常に生じ、送信データが少ないときでの電力消費を低減ができないという欠点があった。この欠点は、水中移動体の電源がバッテリである場合などにおいてあ特に大きな問題となる。
【０００５】
従って本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消することにあり、水中局の電力消費を低減できる水中通信システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係わるビームフォーミング機能付き水中通信システムの発明は、音響を伝送媒体として海上局と水中局との間で通信を行う水中通信システムであって、前記海上局が、ＧＰＳ受信機を用いて前記海上局の位置情報を取得し、予め取得されている前記水中局の位置情報と共に前記水中局へ通知し、前記水中局が、前記海上局から通知された前記海上局の前記位置情報と前記水中局の前記位置情報とを基に、前記海上局との通信に使用するビームの方向と幅とを制御し、前記海上局が、前記水中局に対して、前記海上局及び前記水中局の位置情報の送信を要求する送信要求コマンド発行指示を行うことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係わるビームフォーミング機能付き水中通信システムの発明は、音響を伝送媒体として海上局と水中局との間で通信を行う水中通信システムであって、前記海上局が、前記水中局の緯度、経度、水深と前記海上局の緯度、経度とからなる位置情報を前記水中局へ通知し、前記水中局が、前記海上局から通知された前記位置情報を基に、前記海上局との通信に使用するビームのビーム方向を前記海上局に向くように制御し、さらに、前記ビームのビーム幅を狭くするように制御し、前記海上局が、前記水中局に対して、前記海上局及び前記水中局の位置情報の送信を要求する送信要求コマンド発行指示を行うことを特徴とする。
【０００８】
さらに、請求項３に係わるビームフォーミング機能付き水中通信システムの発明は、音響を伝送媒体として海上局と水中局との間で通信を行う水中通信システムであって、前記海上局が、変復調処理を行う水中通信部と、電気信号を音響信号に変換すると共に音響信号を電気信号に変換する送受波器と、ＧＰＳ信号を受信し前記海上局の位置情報を取得するＧＰＳ受信機と、を備え、前記水中局が、変復調処理を行う水中通信部と、電気信号を音響信号に変換すると共に音響信号を電気信号に変換する送受波器と、前記海上局及び前記水中局の位置情報を基に前記海上局との通信に使用するビームのビーム方向を前記海上局へ指向させ、前記ビームのビーム幅を変化させるように前記水中局の送受波器を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項４に係わるビームフォーミング機能付き水中通信システムの発明は、前記請求項３に記載の前記海上局が、前記水中局に対して、前記海上局及び前記水中局の位置情報の送信を要求する送信要求コマンド発行指示を行うことを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項５に係わるビームフォーミング機能付き水中通信システムの発明は、前記請求項３記載の前記制御部が、前記海上局から送出された前記海上局の緯度、経度及び前記水中局の緯度、経度、水深よりなる位置情報を記憶する位置情報記憶手段と、前記位置情報記憶手段に記憶された前記位置情報を基に前記海上局との通信に使用するビームを前記海上局の方向へ指向させるビーム方向制御手段と、前記ビームのビーム幅を変えるように前記送受波器を制御するビーム幅制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
さらに、請求項６に係わるビームフォーミング機能付き水中通信システムのビームフォーミング方法の発明は、音響を伝送媒体として海上局と水中局との間で通信を行うビームをフォーミングするビームフォーミング機能付き水中通信システムのビームフォーミング方法であって、前記海上局がＧＰＳ受信機を用いて前記海上局の緯度、経度よりなる位置情報を取得し、予め取得されている前記水中局の位置情報と前記海上局の前記位置情報とを、前記海上局から前記水中局へ通知し、前記海上局から通知された前記海上局及び前記水中局の前記位置情報を基に、前記水中局が、前記海上局との通信に使用するビームのビーム方向を前記海上局へ指向させ、さらに前記ビームのビーム幅を変化させることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず始めに、本発明のビームフォーミング機能を有する水中通信システムの概要について説明する。図１は、本発明の一実施例のブロック図を示す。なお、ここで説明するビームフォーミングとは、ビーム方向を海上局１へ指向させること及び送信利得を変えるためにビーム幅を変えること、を意味するものとする。
【００１３】
図１において、海上局１は水中局２に対して、海上局１と水中局２の位置情報を送信し、水中局２は受信した位置情報を基に海上局１の方向にビームを指向させ、ビーム幅の狭いビームを用いて、観測データを送信する。ビーム幅の狭いビームを用いることにより、送信利得が増加し、増加した送信利得の分だけ送信電力を低減することができる。従って、水中局２の省電力化を図ることが可能になる。
【００１４】
《構成》図１を参照して、本発明の構成を説明する。本発明のビームフォーミング機能付き水中通信システムは、海上や水上に設置される海上局１と海底に設置される水中局２を少なくとも各１つ有する構成である。
【００１５】
海上局１は、水中通信部１１、送受波器１２、ＧＰＳ受信機１３、操作・表示部１４を含んで構成される。
【００１６】
水中局２は、水中通信部２１、送受波器２２、制御部２３、水中測器２４、トランスポンダ２５、図示しないバッテリ等を含んで構成される。
【００１７】
水中通信部１１は主に変復調処理を行うもので、送受波器１２は、電気信号を音響信号にあるいは音響信号を電気信号に変換するものである。
【００１８】
ＧＰＳ受信機１３は、図示しないＧＰＳ信号を受信し、海上局１の緯度、経度の位置情報を得る。
【００１９】
操作・表示部１４は、水中局２に対するコマンドの送信指示及び水中局２から収集した観測データの表示等を行う。また、水中局２が設置された場所の緯度、経度、水深の位置情報を格納する。
【００２０】
水中局２の位置情報は、水中局２を海底に設置する図示しない船舶が場所を変え、この船舶に搭載した図示しないトランスポンダと水中局２のトランスポンダ２５とを用いた三点測距により取得される。
【００２１】
以上説明した海上局１は、取得した水中局２の緯度、経度、水深の位置情報に加え、ＧＰＳ受信機１３にて取得した海上局１の緯度、経度の位置情報を合わせた位置情報を、水中局２へ通知する。
【００２２】
水中局２の水中通信部２１は、主に変復調処理を行うものであり、送受波器２２は、電気信号を音響信号にあるいは音響信号を電気信号に変換するものである。
【００２３】
送受波器２２は、例えば、１６個の送受波器の集合体で、これら１６個の送受波器は縦、横それぞれ４個ずつの４行４列の平面配列で送受波面を形成し、水中局２が海上局１を望む面に装着されている。この行方向と列方向の制御を独立に行うことによってビーム方向とビーム幅とを変化させるものである。行方向と列方向の制御は、送受波器２２へ供給される信号の位相と振幅とを変化させることによって行われる。あるいは、送受波器２２を例えば、次のように構成することも可能である。送受波器２２を構成する個々の送受波器が配設される送受波面が、可動することによってビーム方向を変化させ、さらに、これら個々の送受波器がそれぞれ異なるビーム幅を備え、これら個々の送受波器をスイッチングして、ビーム幅を変化させる。
【００２４】
制御部２３は、ビーム方向制御部２３１、ビーム幅制御部２３２、位置情報記憶部２３３等を備えている。
【００２５】
ビーム方向制御部２３１は、ビーム３が海上局１の方向を指向するように送受波器２２を制御し、ビーム３ａとする。つまり、ビーム方向制御部２３１は、位置情報記憶部２３３に記憶されている位置情報（海上局１の緯度、経度及び水中局２の緯度、経度、水深）を基に、ビーム３を海上局１の方向へビーム方向制御して、ビーム３ａとする。
【００２６】
ビーム幅制御部２３２は、ビーム幅４が狭くなったビーム幅４ａになるように送受波器２２を制御する。ビーム幅４、４ａに示すビーム幅は予め定められており、ここではビーム幅４、４ａの２種類を示したが、３種類以上であってもよい。送信利得をさらに増加させるために狭いビーム幅を予め定めたり、反対にビーム方向が海上局１の方向に一致しない場合に備えて、通信回線を維持するために広いビーム幅を予め定めておくことが可能である。
【００２７】
位置情報記憶部２３３は、海上局１から送出された海上局１の緯度、経度及び水中局２の緯度、経度、水深よりなる位置情報を記憶する。
【００２８】
水中測器２４は、例えば、海底状況あるいは海底環境を観測する海底地震計などを含む観測機器であって、観測データを収集し、記録する。
【００２９】
トランスポンダ２５は、水中局２を設置する図示しない船舶に搭載されたトランスポンダから送られてきた信号に対する応答信号を送出する。この応答信号を基にこの船舶のトランスポンダは、水中局２の位置情報（緯度、経度、水深）を取得する。
【００３０】
図示しないバッテリは、水中通信部２１、送受波器２２、制御部２３、水中測器２４等の水中局２の構成品へ電力を供給する。
【００３１】
以上説明したように水中局２は、海上局１より通知される海上局１及び水中局２の位置情報を基にビームをフォーミングして、水中測器２４で計測した観測データを海上局１に伝送する。
【００３２】
《動作》図１の動作について以下に説明する。まず、図示しない船舶によって水中局２を海底に設置する。次いで、この船舶が場所を変え、この船舶に搭載した図示しないトランスポンダと水中局２のトランスポンダ２５とを用いた三点測距により水中局２の設置位置を測位する。この測位より、水中局２が設置された場所の緯度、経度、水深の位置情報を取得し、海上局１に格納する。
【００３３】
海底に設置された水中局２は、例えば図示しないタイマーによって起動し、水中測器２４にて計測した観測データの収集、記録を行う。
【００３４】
海上局１は、ＧＰＳ受信機１３にて図示しないＧＰＳ信号を受信して海上局１の緯度、経度の位置情報を取得する。水中局２より観測データを収集する際に、海上局１では操作・表示部１４から水中局２に対して海上局１への送信要求コマンド発行指示を行う。この送信要求コマンドは、海上局１の緯度、経度及び水中局２の緯度、経度、水深よりなる位置情報を、海上局１から水中局２へ送信することを要求するコマンドである。海上局１は、水中局２からの送信要求コマンドに合わせるかもしくは定期的に海上局１の緯度、経度及び水中局２の緯度、経度、水深よりなる位置情報を水中局２へ通知する。
【００３５】
海上局１より通知された位置情報を、水中局２は位置情報記憶部２３３に記憶する。
【００３６】
ビーム方向制御部２３１は、位置情報記憶部２３３に記憶された位置情報（海上局１の緯度、経度及び水中局２の緯度、経度、水深）を基にビーム幅４を有すビーム３を海上局１の方向へ指向するように制御し、ビーム幅４を有すビーム３ａとする。
【００３７】
次いで、ビーム幅制御部２３２は、ビーム３ａのビーム幅が、ビーム幅４からビーム幅４ａになるように送受波器２２を制御する。例えば、この制御は、ビーム幅４ａのビーム３ｂへスイッチングすることでもよい。尚、ビーム幅制御部２３２は、ビーム方向が海上局１の方向と一致している場合には、送信利得をさらに増加させるためにビーム幅４ａをさらに狭めたビーム幅を実現するように送受波器２２を制御することも可能である。
【００３８】
海上局１の方向へビームをフォーミングすると、水中測器２４にて計測した観測データを、水中局２から海上局１へ伝送する。伝送された観測データは、操作・表示部１４にて表示される。
【００３９】
【発明の効果】
第１の効果は、水中局において、海上局の方向に狭いビーム幅のビームをフォーミングすることにより送信利得を増加できることである。その理由は、海上局の緯度、経度及び水中局の緯度、経度、水深よりなる位置情報を海上局から水中局へ通知するからである。
【００４０】
第２の効果は、増加した送信利得の分、水中局から海上局へ送出する送信電力を低減することができるので、水中局の省電力化が図れることである。その理由は、第１の効果で記載したように、送信利得を増加できるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のビームフォーミング機能付き水中通信システムのブロック図である。
【図２】本発明のビームフォーミング機能付き水中通信システムの制御部のブロック図である。
【符号の説明】
１ 海上局
１１ 水中通信部
１２ 送受波器
１３ ＧＰＳ受信機
１４ 操作・表示部
２ 水中局
２１ 水中通信部
２２ 送受波器
２３ 制御部
２３１ ビーム方向制御部
２３２ ビーム幅制御部
２３３ 位置情報記憶部
２４ 水中測器
２５ トランスポンダ
３、３ａ、３ｂ ビーム
４、４ａ ビーム幅[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an underwater communication system with a beamforming function for performing underwater communication using an acoustic signal between a maritime station including a water station having a main body installed on the water and an underwater station installed on the seabed, and a beamforming method thereof. .
[0002]
[Prior art]
In an underwater communication system, power saving is an important issue in order to operate an underwater station called an underwater mobile body or an underwater part with a battery or the like. It becomes possible to extend the continuous operation period.
[0003]
One conventional underwater data transmission device of this type is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-151133 (title of the invention: underwater data transmission device). In this underwater data transmission device, in data transmission in which data is transmitted using an acoustic signal between a ship navigating on the water and an underwater moving body, the distance between the ship and the underwater moving body is detected, and according to this distance The transmission speed of the data transmitted by the underwater vehicle is changed. That is, when the data transmission distance is a long distance, the transmission speed is decreased, and when the data transmission distance is a short distance, the transmission speed is increased. Therefore, data transmission with optimum quality and transmission speed can be performed regardless of the distance of the acoustic signal transmitted by the underwater vehicle.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the disclosed underwater data transmission device transmits transmission data using an acoustic signal of constant power, even if there is little data to be transmitted by the underwater mobile body, it always generates a substantially constant power consumption. There is a drawback that the power consumption cannot be reduced when the amount is small. This drawback becomes a particularly serious problem when the power source of the underwater moving body is a battery.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide an underwater communication system that can reduce the power consumption of the underwater station.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, an invention of an underwater communication system with a beamforming function according to claim 1 is an underwater communication system for performing communication between a maritime station and an underwater station using sound as a transmission medium, The maritime station acquires the position information of the maritime station using a GPS receiver, notifies the underwater station together with the position information of the underwater station acquired in advance, and the underwater station is notified from the maritime station. Further, based on the position information of the maritime station and the position information of the underwater station, the direction and width of a beam used for communication with the maritime station are controlled. A transmission request command issuing instruction for requesting transmission of position information of the maritime station and the underwater station .
[0007]
The invention of an underwater communication system with a beamforming function according to claim 2 is an underwater communication system for communicating between a maritime station and an underwater station using sound as a transmission medium, wherein the maritime station is the underwater station. The position information consisting of the latitude, longitude, water depth and the latitude and longitude of the maritime station is notified to the underwater station, and the underwater station is based on the position information notified from the maritime station, The beam direction of the beam used for the communication is controlled so as to be directed to the maritime station, and further, the beam width of the beam is controlled to be narrowed. And a transmission request command issuance instruction for requesting transmission of the position information of the underwater station .
[0008]
Further, the invention of the underwater communication system with beam forming function according to claim 3 is an underwater communication system for performing communication between the maritime station and the underwater station using sound as a transmission medium, wherein the maritime station performs modulation / demodulation processing. An underwater communication unit to perform, a transducer that converts an electrical signal into an acoustic signal and converts the acoustic signal into an electrical signal, and a GPS receiver that receives a GPS signal and acquires position information of the maritime station, The underwater station is based on an underwater communication unit that performs modulation / demodulation processing, a transducer that converts an electrical signal into an acoustic signal and converts an acoustic signal into an electrical signal, and the location information of the maritime station and the underwater station. A control unit that directs the beam direction of the beam used for communication with the maritime station to the maritime station and controls the transducer of the underwater station so as to change the beam width of the beam. To.
[0009]
Furthermore, in the invention of the underwater communication system with a beam forming function according to claim 4, the maritime station according to claim 3 transmits position information of the maritime station and the underwater station to the underwater station. It is characterized by issuing a request to issue a transmission request command.
[0010]
Further, the invention of the underwater communication system with a beamforming function according to claim 5 is characterized in that the control unit according to claim 3 is configured such that the latitude and longitude of the maritime station transmitted from the maritime station, and the latitude of the underwater station, Position information storage means for storing position information consisting of longitude and water depth, and a beam used for communication with the maritime station based on the position information stored in the position information storage means is directed toward the maritime station. Beam direction control means and beam width control means for controlling the transducer so as to change the beam width of the beam.
[0011]
Furthermore, the invention of the beam forming method of the underwater communication system with beam forming function according to claim 6 is the underwater communication system with beam forming function for forming a beam for communication between the maritime station and the underwater station using sound as a transmission medium. In this beam forming method, the maritime station acquires position information including the latitude and longitude of the maritime station using a GPS receiver, and the position information of the underwater station acquired in advance and the maritime station Location information is notified from the maritime station to the underwater station, and the underwater station communicates with the maritime station based on the location information of the maritime station and the underwater station notified from the maritime station. A beam direction of a beam to be used is directed to the maritime station, and a beam width of the beam is changed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, an outline of an underwater communication system having a beamforming function according to the present invention will be described. FIG. 1 shows a block diagram of one embodiment of the present invention. The beam forming described here means that the beam direction is directed to the maritime station 1 and that the beam width is changed in order to change the transmission gain.
[0013]
In FIG. 1, the maritime station 1 transmits the position information of the maritime station 1 and the underwater station 2 to the underwater station 2, and the underwater station 2 directs the beam in the direction of the maritime station 1 based on the received position information. The observation data is transmitted using a beam having a narrow beam width. By using a beam with a narrow beam width, the transmission gain increases, and the transmission power can be reduced by the increased transmission gain. Therefore, power saving of the underwater station 2 can be achieved.
[0014]
<< Configuration >> The configuration of the present invention will be described with reference to FIG. The underwater communication system with a beam forming function of the present invention is configured to have at least one each of a marine station 1 installed on the sea or on the water and an underwater station 2 installed on the seabed.
[0015]
The maritime station 1 includes an underwater communication unit 11, a transducer 12, a GPS receiver 13, and an operation / display unit 14.
[0016]
The underwater station 2 includes an underwater communication unit 21, a transducer 22, a control unit 23, an underwater instrument 24, a transponder 25, a battery (not shown), and the like.
[0017]
The underwater communication unit 11 mainly performs modulation / demodulation processing, and the transducer 12 converts an electrical signal into an acoustic signal or an acoustic signal into an electrical signal.
[0018]
The GPS receiver 13 receives a GPS signal (not shown) and obtains latitude and longitude position information of the maritime station 1.
[0019]
The operation / display unit 14 sends a command to the underwater station 2 and displays observation data collected from the underwater station 2. In addition, the latitude, longitude, and depth information of the location where the underwater station 2 is installed are stored.
[0020]
The position information of the underwater station 2 is acquired by three-point ranging using a transponder (not shown) mounted on the ship and a transponder 25 of the underwater station 2 installed on the ship, which is installed on the seabed. The
[0021]
The maritime station 1 described above includes the position information obtained by combining the position information of the latitude and longitude of the maritime station 1 acquired by the GPS receiver 13 in addition to the position information of the latitude, longitude and water depth of the obtained underwater station 2. Notify the underwater station 2.
[0022]
The underwater communication unit 21 of the underwater station 2 mainly performs modulation / demodulation processing, and the transducer 22 converts an electrical signal into an acoustic signal or an acoustic signal into an electrical signal.
[0023]
The transmitter / receiver 22 is, for example, an assembly of 16 transmitter / receivers, and these 16 transmitters / receivers form a transmission / reception surface in a 4 × 4 plane arrangement of 4 each in length and width, Station 2 is mounted on the surface that wants to see maritime station 1. The beam direction and the beam width are changed by independently controlling the row direction and the column direction. The control in the row direction and the column direction is performed by changing the phase and amplitude of the signal supplied to the transducer 22. Alternatively, the transmitter / receiver 22 can be configured as follows, for example. The transmission / reception surface on which the individual transducers constituting the transducer 22 are arranged moves to change the beam direction, and each of these transducers has a different beam width, Switch the transducer to change the beam width.
[0024]
The control unit 23 includes a beam direction control unit 231, a beam width control unit 232, a position information storage unit 233, and the like.
[0025]
The beam direction control unit 231 controls the transmitter / receiver 22 so that the beam 3 is directed in the direction of the maritime station 1 to be a beam 3a. That is, the beam direction control unit 231 transmits the beam 3 to the maritime station 1 based on the position information (latitude and longitude of the maritime station 1 and latitude, longitude and water depth of the underwater station 2) stored in the position information storage unit 233. The beam direction is controlled in the direction as shown in FIG.
[0026]
The beam width control unit 232 controls the transmitter / receiver 22 so that the beam width 4 becomes a narrow beam width 4a. The beam widths shown in the beam widths 4 and 4a are determined in advance. Here, two types of beam widths 4 and 4a are shown, but three or more types may be used. In order to further increase the transmission gain, a narrow beam width is determined in advance, or on the contrary, a wide beam width is determined in advance to maintain the communication line in case the beam direction does not coincide with the direction of the maritime station 1. Is possible.
[0027]
The position information storage unit 233 stores position information including the latitude and longitude of the maritime station 1 and the latitude, longitude and water depth of the underwater station 2 sent from the maritime station 1.
[0028]
The underwater instrument 24 is an observation device including, for example, a seafloor seismometer that observes the seabed condition or the seafloor environment, and collects and records observation data.
[0029]
The transponder 25 sends a response signal to a signal sent from a transponder mounted on a ship (not shown) where the underwater station 2 is installed. Based on this response signal, the transponder of this ship acquires the position information (latitude, longitude, water depth) of the underwater station 2.
[0030]
A battery (not shown) supplies power to the components of the underwater station 2 such as the underwater communication unit 21, the transducer 22, the control unit 23, and the underwater instrument 24.
[0031]
As described above, the underwater station 2 forms a beam based on the position information of the maritime station 1 and the underwater station 2 notified from the maritime station 1, and sends the observation data measured by the underwater instrument 24 to the maritime station 1. To transmit.
[0032]
<< Operation >> The operation of FIG. 1 will be described below. First, the underwater station 2 is installed on the sea floor by a ship (not shown). Next, the ship changes location, and the installation position of the underwater station 2 is measured by three-point ranging using a transponder (not shown) mounted on the ship and the transponder 25 of the underwater station 2. From this positioning, the position information of the latitude, longitude, and depth of the place where the underwater station 2 is installed is acquired and stored in the maritime station 1.
[0033]
The underwater station 2 installed on the seabed is activated by a timer (not shown), for example, and collects and records observation data measured by the underwater measuring instrument 24.
[0034]
The maritime station 1 receives a GPS signal (not shown) by the GPS receiver 13 and acquires position information of the latitude and longitude of the maritime station 1. When collecting observation data from the underwater station 2, the maritime station 1 instructs the underwater station 2 to issue a transmission request command to the underwater station 2 from the operation / display unit 14. This transmission request command is a command for requesting transmission of position information including the latitude and longitude of the maritime station 1 and the latitude, longitude and water depth of the underwater station 2 from the maritime station 1 to the underwater station 2. The maritime station 1 notifies the underwater station 2 of position information including the latitude and longitude of the maritime station 1 and the latitude, longitude, and water depth of the underwater station 2 according to the transmission request command from the underwater station 2 or periodically.
[0035]
The underwater station 2 stores the position information notified from the maritime station 1 in the position information storage unit 233.
[0036]
The beam direction control unit 231 sets the beam 3 having the beam width 4 on the sea based on the position information (latitude and longitude of the maritime station 1 and latitude, longitude and water depth of the underwater station 2) stored in the position information storage unit 233. A beam 3 a having a beam width 4 is controlled so as to be directed toward the station 1.
[0037]
Next, the beam width control unit 232 controls the transducer 22 so that the beam width of the beam 3a is changed from the beam width 4 to the beam width 4a. For example, this control may be switching to the beam 3b having the beam width 4a. When the beam direction matches the direction of the maritime station 1, the beam width control unit 232 transmits / receives a wave so that the beam width 4a is further narrowed in order to further increase the transmission gain. It is also possible to control the device 22.
[0038]
When the beam is formed in the direction of the maritime station 1, the observation data measured by the underwater instrument 24 is transmitted from the underwater station 2 to the maritime station 1. The transmitted observation data is displayed on the operation / display unit 14.
[0039]
【The invention's effect】
The first effect is that the transmission gain can be increased in the underwater station by forming a beam having a narrow beam width in the direction of the maritime station. This is because the maritime station notifies the underwater station of positional information including the latitude and longitude of the maritime station and the latitude, longitude and water depth of the underwater station.
[0040]
The second effect is that the transmission power transmitted from the underwater station to the maritime station can be reduced by the increased transmission gain, so that the power saving of the underwater station can be achieved. This is because the transmission gain can be increased as described in the first effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an underwater communication system with a beamforming function of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a control unit of the underwater communication system with a beamforming function according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Marine station 11 Underwater communication part 12 Transmitter / receiver 13 GPS receiver 14 Operation / display part 2 Underwater station 21 Underwater communication part 22 Transmitter / receiver 23 Control part 231 Beam direction control part 232 Beam width control part 233 Position information storage part 24 Underwater instrument 25 Transponder 3, 3a, 3b Beam 4, 4a Beam width

Claims (6)

音響を伝送媒体として海上局と水中局との間で通信を行う水中通信システムであって、前記海上局が、ＧＰＳ受信機を用いて前記海上局の位置情報を取得し、予め取得されている前記水中局の位置情報と共に前記水中局へ通知し、前記水中局が、前記海上局から通知された前記海上局の前記位置情報と前記水中局の前記位置情報とを基に、前記海上局との通信に使用するビームの方向と幅とを制御し、前記海上局が、前記水中局に対して、前記海上局及び前記水中局の位置情報の送信を要求する送信要求コマンド発行指示を行うことを特徴とするビームフォーミング機能付き水中通信システム。An underwater communication system that performs communication between a maritime station and an underwater station using sound as a transmission medium, wherein the maritime station acquires position information of the maritime station using a GPS receiver and is acquired in advance. Notifying the underwater station together with the position information of the underwater station, and the underwater station, based on the position information of the maritime station notified from the maritime station and the position information of the underwater station, Controlling the direction and width of the beam used for the communication, and the maritime station issues a transmission request command issuance instruction for requesting the underwater station to transmit the position information of the maritime station and the underwater station. An underwater communication system with a beamforming function. 音響を伝送媒体として海上局と水中局との間で通信を行う水中通信システムであって、前記海上局が、前記水中局の緯度、経度、水深と前記海上局の緯度、経度とからなる位置情報を前記水中局へ通知し、前記水中局が、前記海上局から通知された前記位置情報を基に、前記海上局との通信に使用するビームのビーム方向を前記海上局に向くように制御し、さらに、前記ビームのビーム幅を狭くするように制御し、前記海上局が、前記水中局に対して、前記海上局及び前記水中局の位置情報の送信を要求する送信要求コマンド発行指示を行うことを特徴とするビームフォーミング機能付き水中通信システム。An underwater communication system for performing communication between a maritime station and an underwater station using sound as a transmission medium, wherein the maritime station is composed of the latitude, longitude, water depth of the underwater station and the latitude, longitude of the maritime station. Information is notified to the underwater station, and the underwater station is controlled so that the beam direction of the beam used for communication with the maritime station is directed to the maritime station based on the position information notified from the maritime station. In addition, control is performed to narrow the beam width of the beam, and the maritime station issues a transmission request command issuance instruction for requesting the underwater station to transmit the position information of the maritime station and the underwater station. beamforming function underwater communication system, which comprises carrying out. 音響を伝送媒体として海上局と水中局との間で通信を行う水中通信システムであって、前記海上局が、変復調処理を行う水中通信部と、電気信号を音響信号に変換すると共に音響信号を電気信号に変換する送受波器と、ＧＰＳ信号を受信し前記海上局の位置情報を取得するＧＰＳ受信機と、を備え、前記水中局が、変復調処理を行う水中通信部と、電気信号を音響信号に変換すると共に音響信号を電気信号に変換する送受波器と、前記海上局及び前記水中局の位置情報を基に前記海上局との通信に使用するビームのビーム方向を前記海上局へ指向させ、前記ビームのビーム幅を変化させるように前記水中局の送受波器を制御する制御部と、を備えることを特徴とするビームフォーミング機能付き水中通信システム。  An underwater communication system for performing communication between a maritime station and an underwater station using sound as a transmission medium, wherein the maritime station performs modulation / demodulation processing, converts an electrical signal into an acoustic signal, and transmits the acoustic signal. A transmitter / receiver for converting to an electrical signal, and a GPS receiver for receiving a GPS signal and acquiring position information of the maritime station, wherein the underwater station performs modulation / demodulation processing; and A transmitter / receiver that converts an acoustic signal into an electrical signal, and a beam direction of a beam used for communication with the maritime station based on positional information of the maritime station and the underwater station. And an underwater communication system with a beamforming function, comprising: a control unit that controls a transducer of the underwater station so as to change a beam width of the beam. 前記海上局が、前記水中局に対して、前記海上局及び前記水中局の位置情報の送信を要求する送信要求コマンド発行指示を行うことを特徴とする請求項３に記載のビームフォーミング機能付き水中通信システム。The underwater station with a beamforming function according to claim 3 , wherein the maritime station issues a transmission request command issuance instruction for requesting the underwater station to transmit position information of the maritime station and the underwater station. Communications system. 前記制御部が、前記海上局から送出された前記海上局の緯度、経度及び前記水中局の緯度、経度、水深よりなる位置情報を記憶する位置情報記憶手段と、前記位置情報記憶手段に記憶された前記位置情報を基に前記海上局との通信に使用するビームを前記海上局の方向へ指向させるビーム方向制御手段と、前記ビームのビーム幅を変えるように前記送受波器を制御するビーム幅制御手段と、を備えることを特徴とする請求項３記載のビームフォーミング機能付き水中通信システム。  The control unit is stored in the position information storage means for storing position information including the latitude and longitude of the maritime station sent from the maritime station and the latitude, longitude and water depth of the underwater station. Beam direction control means for directing a beam used for communication with the maritime station based on the position information toward the maritime station, and a beam width for controlling the transducer to change the beam width of the beam The underwater communication system with a beam forming function according to claim 3, further comprising a control unit. 音響を伝送媒体として海上局と水中局との間で通信を行うビームをフォーミングするビームフォーミング機能付き水中通信システムのビームフォーミング方法であって、前記海上局がＧＰＳ受信機を用いて前記海上局の緯度、経度よりなる位置情報を取得し、予め取得されている前記水中局の位置情報と前記海上局の前記位置情報とを、前記海上局から前記水中局へ通知し、前記海上局から通知された前記海上局及び前記水中局の前記位置情報を基に、前記水中局が、前記海上局との通信に使用するビームのビーム方向を前記海上局へ指向させ、さらに前記ビームのビーム幅を変化させることを特徴とするビームフォーミング機能付き水中通信システムのビームフォーミング方法。  A beam forming method of an underwater communication system with a beam forming function for forming a beam for communication between an ocean station and an underwater station using sound as a transmission medium, wherein the maritime station uses a GPS receiver to Acquires position information composed of latitude and longitude, notifies the underwater station of the position information of the underwater station and the position information of the maritime station acquired in advance from the maritime station, and is notified from the maritime station. Based on the position information of the maritime station and the underwater station, the underwater station directs the beam direction of the beam used for communication with the maritime station to the maritime station, and further changes the beam width of the beam. A beam forming method for an underwater communication system with a beam forming function.
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