JPH04113294A - 水中位置測定方法および測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トランスポンダからの応答信号により、海底
等の基準点に対する船舶等の位置を計測する超音波水中
位置測定法および測定システムに関する。

〔従来の技術〕

第４図は、トランスポンダによるＳＢＬ　（ショト・ベ
ースライン）方式もしくは５ＳＢＬ　（スパ・ショート
・ベースライン）方式の水中位置。

計測方式を示すもので、海底の基準点にトランスポンダ
１が配置され、海面上を航行する船舶２の底面から水中
位置計測装置（図示していない）の送受波器３が突出し
ている状況の説明図である。

送受波器３から、超音波の呼出し信号を発射し、トラン
スポンダ１はこれを受けて、応答信号を発射する。この
応答信号の送受波器３へ到達する時間からトランスポン
ダ１すなわち、基準点からの直距離Ｒを計測し、また５
ＳＢＬ方式では受波器を構成する複数個のアレイ素子の
各々に応答信号により生ずる電気信号の位相を求め、そ
の位相関係から基準点に対する方位を定める。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、トランスポンダは略々海底に設置するので、
トランスポンダからの応答信号は呼出し信号の海底から
の反射波と時間的に一部重なり合って送受波器に入射す
ることがある。この状態を第５図に示しである。

第５図の各波形は送受波器における各信号の時間推移で
あって、１１に示すようにトランスポンダ呼出し信号Ａ
１に対し、海底で反射した信号Ａ２が、またさらに海水
面で反射して海底に向がって２重反射した信号Ａ３が時
間を置いて表われる。

トランスポンダ（Ｐ点）は呼出し信号を受けて直ちに応
答信号を発射するので、１２に示すように送受波器には
信号Ｂが現われる。信号Ａ２．信号Ｂは海底の状況、ト
ランスポンダと船舶との位置とかによって１３に示すよ
うに一部重なり図示の受波信号ＣＩとして送受波器に入
射する。したがって信号Ａ２と信号Ｂとを何らかの手段
により区別することが必要になる。

そこで従来はトランスポンダの呼出し信号の周波数はた
とえば９ＫＨｚまたは１１ＫＨｚであって、これに対し
応答信号の周波数は７．５ＫＨｚまたは１５ＫＨｚと周
波数を大きく異ならしめ、周波数分離をするようにして
いる。しかし通常、送受波器は圧電セラミックを使用し
送波・受波を共用しうるようにしているので、前述のよ
うに呼出し信号と応答信号との周波数がかなりずれると
、設計上呼出し信号のパワーが最大になるようにしであ
るため応答信号に対する利得が低下する。あるいは送波
器と受波器とを別にして、各自の振動子を信用周波数に
対して最適特性とすることも考えられる。以上の両者と
も距離測定能力の低下や、コストアンプという問題点が
ある。

本発明の目的は、呼出し信号・応答信号の周波数を同−
又はごく近接した周波数として送波・受波共用器を使用
し、しかも海底等からの反射波の影響を除去して正しい
測定を行なうことのできる測定方法および同方法を実施
するシステムを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の方法は、トランスポンダの呼出し信号と応答信
号とを同一周波数となし、前記トランスポンダは呼出し
信号を受信してから一定の遅延時間を置いて応答信号を
発射し、呼出し信号の海底等からの反射波の影響を除去
するようにしたものである。この方法は、トランスポン
ダとして、呼出し信号を検出する手段と、この呼出し信
号検出時点から一定の遅延時間経過後に応答信号を発射
する手段とを備えるようにし、一方、移動体に搭載する
水中位置計測器は呼出し信号を送波し、応答信号を受波
する送受波共用器と、呼出し信号の送波後、所定の時間
、受波信号データをトランスポンダの遅延時間以上マス
クする手段を設けることによって実行測定システムを構
成する。

Ｃ作用〕 トランスポンダは、呼出し信号を検出してから直ちに応
答信号を発射しないで、一定の遅延時間をおく。水中位
置計測器は、呼出し信号の送波後、受波信号データを遅
延時間以上マスクする。この間に送受波器に入力される
海底等からの反射波のデータはマスクされ、反射波の影
響をうけなくする。そしてトランスポンダから一定の遅
延時間をおいて発射され、送受波器に入力する時間であ
って、前記反射波の影響がなくなる時点において前記マ
スク手段を解除する。したがってトランスポンダの呼出
し信号・応答信号の周波数が同一であっても、何ら差し
つかえなく、正しい測定が可能になる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の実施例につき説明する
。第１図は、本発明の方法による各種信号のタイムチャ
ートを図示したものである。

トランスポンダの呼出し信号による信号波形はｍ、に示
すように送受波器における信号波形として表示され第５
図の７！１と同じ＜Ａｌが呼出し信号、Ａ２が反射波、
Ａ３が２重反射波である。

方、トランスポンダ応答信号はｍ２に示すようにＰ点で
呼出し信号をうけてから一定の遅延時間をおいて、信号
Ｂを発射する。送受波器における受波信号データはｍ３
に示すように呼出し信号発射時点Ｐ１から一定の時間マ
スクをかけられ、その間は水中位置計測器にとりこまれ
ない。この例ではトランスポンダの遅延時間５００ｎ＋
ｓに対し８０００１３のマスクとしている。マスク時間
は海底の状況、トランスポンダの位置等からトランスポ
ンダ応答の遅延時間以上の適当な時間に定めればよく、
目的に添った時間であればよい。以上の結果受波信号デ
ータはＣに示すように何ら妨害をうけない形で得られる
。またこのマスク時間は、後記第２図（ｂ）に示すよう
に操作卓３６からＣＰＵ３５にこの時間を設定して入力
し、可変的にしである。

上述の方法を実施するシステム構成の一実施例につき、
第２図（ａ）、　（ｂ）に示したトランスポンダ、水中
位置計測器のブロック図を参照して説明する。

トランスポンダ１０では、送受波器１１で受波した呼出
し信号は電気信号として切換スイッチ１２に導かれ、受
信部１３で増幅される。信号検出部１４で信号検出時点
を検出し、制御部１６に検出信号を送る。制御部１６は
、この時点から時計１６Ａをよびだし、所定の時間経過
後、送信部１５に送信指令をおくる。なおこのとき、切
換スイッチ１２を送信側に切換える。このようにして応
答信号は、呼出し信号と同一周波数で一定時間遅延して
、発射される。次に同図山）は水中位置計測器の概略構
成図で、送受波器２０は呼出し信号を送波し、応答信号
を受波する。３０は計測部、４０はＣＲＴ表示部である
。切換スイッチ３１はＣＰＵ３５の制御信号３５ａによ
り送信・受信と切換えられる。

受信部３３は受信信号の振幅及び信号検出を行なうとと
もにＣＰＵ３５の制御信号３５ｂにより時間マスクをか
けられるようにしである。このマスクは利得の調整・あ
るいはゲート等の任意の機構で実現できる。出力は波形
整形して、演算処理装置３４に送られる。ＣＰＵ３５は
時計３５Ａをもち、送信部３２に送信指令を与えるとと
もに、時計３５Ａを駆動させ、一定の時間後制御信号３
５ｂをマスク解除条件とする。なお切換スイッチ３１の
切換時間は呼出し信号送出後に切換える。

演算処理装置３４において、応答信号到来角度演算を行
なう。ＣＰＵ３５は受信部３３から受信開始信号３３ａ
をうけて、その時刻を確認し、送信指令時刻、マスク解
除時刻、データ開始時刻の時間情報を演算処理装置３４
に送る。演算処理装置３４はこれらの時間情報から基準
点との直距離を計算し前述の到来角度演算結果と組合わ
せて、同データをＣＲ７表示部４０のビデオメモリ　（
図示していない）に送る。

ＣＲ７表示部４０はＣＰＵ３５の制御のもとに、所要の
画面を表示する。水中位置計測の動作を第３図にまとめ
てフローチャートとして示しておく。

この図で、ｔｌは呼出し信号送出時刻、ｔ２は受信信号
検知時刻、Ｔ３はトランスポンダ応答遅延時間で、Ｔ＝
ｊ２　ｔ、　　Ｔ３が直線距離演算の時間になる。

〔発明の効果〕

以上、示したように、本発明によれば、トランスポンダ
の呼出し信号・応答信号を同一周波数とし、受波器・送
波器を共用とし、前記周波数で最適の変換感度をうるよ
うに調整できる。しかも受波は呼出し信号の反射波の影
響が消滅した時点で信号取り入れがなされるようにしで
あるので、正しい応答信号データが得られる。これによ
り、５ＳＢＬ方式のようにアレイ受波素子の厳密な位相
差が妨害なく得られる効果がある。なお、本文ではトラ
ンスポンダを固定し、計測機側を移動させたが、双方と
も移動しその相対位置関係を知るトランスポンダシステ
ムの場合にも同様の効果が得られることは言うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定方法の一実施例を示す図、第２図
（ａ）　（′ｂ）は測定方法を実施例システムのトラン
スポンダ、水中位置計測器の一例についての概略構成図
、第３図は実施システムの水中位置計測器の動作を示す
フローチャート、第４図はトランスポンダを使用する水
中位置計測方式を示す図、第５図は従来方式における問
題点を説明するための図である。 １−）ランスポンダ、　３−・−送受波器、１０−・−
トランスポンダ、　　１１−・送受波器、１２・・−切
換スイッチ、　　１３・・−受信部、１４−信号検出部
、　　１５−送信部、１６−制御部、　１６Ａ−・時計 ２０−送受波器、　３０−・計測部、 ３１−切換スイッチ、　３２−送信部、３３・〜受信部
、　３４−演算処理装置、３５−・・ＣＰＵ、　３５　
Ａ−時計、ＣＲＴ表示部。 第２因 （ａ）トランスホ０ンタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トランスポンダの位置を基準点として、水面もしく
   は水中の移動体の位置を測定したり、水中移動物体にト
   ランスポンダを取付けてその位置を船上から測定する超
   音波水中位置測定方法において、前記トランスポンダの
   呼出し信号と応答信号とをほぼ同一の周波数となし、前
   記トランスポンダは呼出し信号を受信してから一定の遅
   延時間を置いて応答信号を発射し、呼出し信号の海底等
   からの反射波の影響を除去することを特徴とする水中位
   置測定方法。 ２、請求項１記載の方法の実施システムとして、 ａ、呼出し信号を検出する手段と、この呼出し信号検出
   時点から一定の遅延時間経過後に応答信号を発射する手
   段とを備えたトランスポンダとｂ、移動体に搭載する水
   中位置計測器であって、呼出し信号を送波し、応答信号
   を受波する送受波共用器と、呼出し信号の送波後、所定
   の時間、受波信号データを応答遅延時間かそれ以上マス
   クする手段と送波から受波までの時間からａ項のトラン
   スポンダ応答遅延時間を差引き演算する手段を有するも
   の とからなることを特徴とする水中位置測定システム。 ３、請求項２における水中位置計測器は、マスク時間を
   可変的に設定しうるものであることを特徴とする請求項
   ２記載の水中位置測定システム。