JPH04359181A - 水中航走体用位置測定装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は潜水艦のような水中航
走体が母船の援助によって自己位置を測定するＩＮＳ（
慣性航法装置）に関し、特に水中航走体が母船の音響的
視野から外れた場合でも、自己の位置を高精度で測定で
きるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】水中航走体の位置測定に関して、（イ）
　図３Ａに示すように母船の音響位置測定装置７から水
中に超音波を発射し、水中航走体１からの反射波または
水中航走体が応答した超音波を母船２上の複数の受波器
で受信して、水中航走体１の母船２からの距離と、母船
２から見た方向、即ち水中航走体１の母船２を基準にし
た相対位置を測定していた。

【０００３】（ロ）　また母船２のない場合の例として
、図３Ｂに示すように水中航走体１にＩＮＳ１０とドッ
プラソーナ１７とを搭載し、これらの組み合わせによっ
て、航走体１の位置を測定していた。ＩＮＳ１０は内蔵
しているジャイロスコープにより姿勢角と方位角とを知
り、また内蔵している加速度計の出力及びその積分計算
により速度と位置とを知ることができるが、位置測定誤
差が１時間ごとに約１〜２ｋｍ発生し、単独では位置測
定精度が低いため、ドップラソーナ１７を併用する。即
ち、ドップラソーナ１７により海底に向けて発射し、海
底または海水で反射した超音波のドップラ効果を利用し
て、水中航走体１の速度を測定し、この速度データとＩ
ＮＳ１０の測定した姿勢角及び方位角データとから航走
体１の位置を測定する。ＩＮＳ１０単独よりは高精度の
測定が可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の（イ）の方
法では、水中航走体１が母船２の音響視野３より外れる
と、母船２からの超音波が水中航走体１までとどかなか
ったり、或いは水中航走体１からの反射波または応答音
波を母船で受波できなくなったりして、母船２での位置
測定が不能となる欠点があった。

【０００５】また、従来技術の（ロ）の方法では、航走
体１から海底までの距離が大きい場合には、超音波が海
底までとどかなかったり、とどいてもその反射波が減衰
されてドップラソーナ１７で受信できなくなるので、海
水反射波を利用することになる。このため海水が速度を
もつ潮流である場合にはドップラソーナ１７による航走
体速度の測定値に潮流速度分の誤差が含まれ、航走体速
度を積分して求めた位置の測定精度が低下する欠点があ
った。

【０００６】この発明の目的は、水中航走体１が母船２
の音響視野３から外れた場合でも、また水中航走体１の
ドップラソーナ１７が対地速度を測定できず対水速度を
利用する場合でも、高精度の水中位置測定を可能にしよ
うとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、母船に搭載
される、ＧＰＳ受信機、音響位置測定装置及び超音波送
信機と、水中航走体に搭載される、超音波受信機、ドッ
プラソーナ及び慣性航法装置（以下ＩＮＳと言う）とを
具備する水中航走体用位置測定装置に関するものである
。

【０００８】前記ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星から送出
される電波を受信して、母船の緯度Ｎ及び経度Ｅを測定
するものであり、前記音響位置測定装置は、超音波を利
用して水中航走体の母船に対する南北及び東西相対距離
ΔＬＮ　及びΔＬＥ　を測定するものであり、前記超音
波送信機は、前記母船の緯度Ｎ及び経度Ｅと、母船に対
する水中航走体の南北及び東西相対距離ΔＬＮ　及びΔ
ＬＥ　との測定データを超音波信号により前記水中航走
体に送波するものである。

【０００９】前記超音波受信機は、前記超音波送信機よ
り送波された前記測定データを受波、検出して、前記Ｉ
ＮＳに入力するものであり、前記ドップソーナは、水中
に超音波を送波し、海底または海水による反射波のドッ
プラ効果により水中航走体の前、右及び下の３軸方向の
ドップラ速度ＶＦＤ，ＶＲＤ及びＶＺＤを測定して前記
ＩＮＳに入力するものである。

【００１０】前記ＩＮＳは、入力された前記母船の緯度
Ｎ，経度Ｅ及び母船に対する水中航走体の南北及び東西
相対距離ΔＬＮ　，ΔＬＥ　より水中航走体の緯度ＮＳ
　，経度ＥＳ　を計算してメモリに記憶すると共に外部
に出力し、それらの緯度ＮＳ　，経度ＥＳ　の時間に対
する変化により水中航走体の北及び東方向速度ＶＮＳ，
ＶＥＳを計算し、入力された前記水中航走体の３軸方向
のドップラ速度ＶＦＤ，ＶＲＤ及びＶＺＤ及び自己が測
定した水中航走体の姿勢角及び方位角とより水中航走体
の北及び東方向のドップラ速度ＶＮＤ及びＶＥＤを計算
し、それらの計算値より潮流の北方向速度ＶＮＣ＝ＶＮ
Ｓ−ＶＮＤ及び東方向速度ＶＥＣ＝ＶＥＳ−ＶＥＤを計
算し、これらの潮流速度データをメモリに記憶するもの
である。

【００１１】また、前記ＩＮＳは、水中航走体が母船の
音響視野から外れた場合に、前記水中航走体の北及び東
方向ドップラ速度ＶＮＤ及びＶＥＤを、音響視野から外
れる前に記憶した時刻ｔａ　における前記潮流の北及び
東方向速度ＶＮＣ（ｔａ　）　及びＶＥＣ（ｔａ　）で
それぞれ補正し、その補正したデータより水中航走体の
時刻ｔａ　以降の緯度及び経度の変化分ΔＮＳ　及びΔ
ＥＳ　を計算し、それらの計算値と前記記憶した時刻ｔ
ａ　における水中航走体の緯度ＮＳ　（ｔａ　）及び経
度ＥＳ　（ｔａ　）とより、現時点の水中航走体の緯度
ＮＳ　＝ＮＳ　（ｔａ　）＋ΔＮＳ　及び経度ＥＳ　＝
ＥＳ　（ｔａ　）＋ΔＥＳ　を計算して、外部に送出す
るものである。

【００１２】

【実施例】この発明の水中航走体用位置測定装置は、図
１に示すように水中航走体１に搭載される。超音波受信
機９，ＩＮＳ１０，ドップラソーナ１７及び必要に応じ
深度計１８と、母船２に搭載されるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａ
ｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　）受信機
５，音響位置測定装置７及び超音波送信機８とで構成さ
れる。次に測定法を説明する。

【００１３】（ａ）　ＧＰＳ受信機５によりＧＰＳ衛星
６からの電波を受信して、母船２の絶体位置、即ち母船
緯度Ｎ（度）及び母船経度Ｅ（度）を測定する。 （ｂ）　水中航走体１が母船２の音響視野内にある場合
に、音響位置測定装置７により母船２を基準にした水中
航走体１の南北相対距離ΔＬＮ　（単位はＮＭ：ノーチ
カルマイル）及び東西相対距離ΔＬＥ　（ＮＭ）とを測
定する。 こゝで距離の単位のＮＭとは、海里とも言い、緯度１分
に対応した地球の表面距離で、１ＮＭ≒１８５２ｍ　で
ある。

【００１４】（ｃ）　（ａ）　，（ｂ）　の測定値は、
超音波送信機８を介して水中航走体１に送信される。水
中航走体１の超音波受信機９で受信検出された前記Ｎ，
Ｅ，ΔＬＮ　，ΔＬＥ　はＩＮＳ１０に入力される。 （ｄ）　ＩＮＳ１０において、これらの入力データに基
づき水中航走体１の絶対位置、つまり水中航走体の緯度
ＮＳ　及び経度ＥＳ　を計算する。図２Ａに示すように
地表上の母船２の位置をＰ２　とし、北極ＰＮ　と南極
ＰＳ　と母船位置Ｐ２　とを含む平面で地球１１を切断
したとき、その切断面１１ａの外周上に、Ｐ２　点から
の円弧の長さが水中航走体１の南北相対距離ΔＬＮ　に
等しい点Ｐ１　′をとると、地球の中心Ｏより円弧Ｐ２
　Ｐ１　′を見た角度、つまり母船位置Ｐ２　からの緯
度の増加分αは、地球の半径をＲ（ＮＭ）とすれば、 　　　　α＝ΔＬＮ　／Ｒ（ラジアン）＝１８０ΔＬＮ
　／πＲ（度）　　　　…　　（１）で与えられる。従
って、ＩＮＳ１０は水中航走体１の緯度ＮＳ　を次の（
２）式により計算する。

【００１５】 　　　　ＮＳ　＝Ｎ＋α＝Ｎ＋１８０ΔＬＮ　／πＲ（
度）　　　　　　　　　　　　　　…　　（２）いま、
北極星から見た地球１１を図２Ｂで表す。Ｐｇ　はグリ
ニッジ天文台の位置であり、経度の基準点である。 北極ＰＮ　を中心とし、母船位置Ｐ２　を通る円１３上
に、Ｐ２　点より円弧の長さが水中航走体１の東西相対
距離ΔＬＥ　に等しい点Ｐ１　″をとると、図において
北極ＰＮ　より円弧Ｐ２　Ｐ１　″を見た角度、つまり
母船位置Ｐ２　からの経度増加分βは、円１３の半径を
ｒ（ＮＭ）とすれば、 　　　　β＝ΔＬＥ　／ｒ（ラジアン）＝１８０ΔＬＥ
　／πｒ（度）　　　　…　　（３）で与えられる。半
径ｒは図２Ａから明らかなように、　　　　ｒ＝Ｒ　ｃ
ｏｓ（Ｎ＋α）＝Ｒ　ｃｏｓ　　ＮＳ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　…　　（４）であるか
ら、上式を（３）式に代入すれば、βは　　　　β＝１
８０ΔＬＥ　／πＲ　ｃｏｓ　　ＮＳ　（度）　　　　
　　　　　　　　　　　　　　…　　（５）と表される
。従ってＩＮＳ１０は水中航走体１の経度ＥＳ　を次の
（６）式により計算する。

【００１６】 　　　　ＥＳ　＝Ｅ＋β＝Ｅ＋１８０ΔＬＥ　／πＲ　
ｃｏｓ　　ＮＳ　（度）　　　　…　　（６）ＩＮＳ１
０は前記計算値ＮＳ　及びＥＳ　を外部に出力すると共
に内蔵のメモリに記憶する。 （ｅ）　水中航走体１に深度計１８が設けられている場
合には、深度Ｚ（ＮＭ）が測定され、その測定値がＩＮ
Ｓ１０を介するかまたは直接外部に出力される。

【００１７】（ｆ）　常時はＩＮＳ１０が（２）及び（
６）式を用いて緯度ＮＳ　及び経度ＥＳ　を計算できる
。しかし母船２の音響視野より外れると母船緯度Ｎ及び
経度Ｅ及び母船２に対する航走体１の相対距離ΔＬＮ　
，ΔＬＥ　のデータを使用できなくなるので、水中航走
体１の緯度ＮＳ　及び経度ＥＳ　を計算できなくなる。 そのため水中航走体１が母船２からのデータを受信でき
なくなってからは、その後の緯度、経度の変化分ΔＮＳ
　，ΔＥＳ　を独力で測定できるようにしなければなら
ない。以下それに関して詳述する。

【００１８】図２Ａにおいて、緯度１（度）＝６０（分
）に対応する地表上の距離は６０（ＮＭ）であるから、
緯度ＮＳ　＝Ｎ＋θ（度）に対応する円弧Ｐｅ　Ｐ１　
′の長さ（しかしＰｅ　は赤道上の点）は６０ＮＳ　（
ＮＭ）となる。従って、水中航走体１の北方向絶対速度
ＶＮＳはこの長さの変化率であるから、 　　　　ＶＮＳ＝６０×ｄＮＳ　／ｄｔ（ｋｔ）　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…　　（
７）により求められる。なお速度１（ｋｔ：ノット）は
１（ＮＭ／Ｈ）のことである。

【００１９】図２Ｂにおいて、経度１（度）に対応する
赤道１５上の長さは、地球を球体と見なせば、緯度の場
合と同様に６０（ＮＭ）である。しかし、緯度ＮＳ　＝
Ｎ＋α（度）をもつ円１３上の経度１（度）に対応する
長さは、前記赤道上の長さよりｒ／Ｒ＝Ｒ　ｃｏｓＮＳ
　／Ｒ＝　ｃｏｓＮＳ　倍だけ小さくなり、結局６０　
ｃｏｓＮＳ　（ＮＭ）となる。従って、経度ＥＳ　＝Ｅ
＋β（度）に対応する円弧Ｐａ　Ｐ１　″の長さ（しか
しＰａ　は直線ＰＮ　Ｐｇ　と円１３との交点）は６０
ＥＳ　　ｃｏｓＮＳ　（ＮＭ）となる。従って、ＩＮＳ
１０はこの長さの変化率である水中航走体１の東方向絶
対速度ＶＥＳを次の（８）式により計算する。

【００２０】 　　　　ＶＥＳ＝６０×ｄ（ＥＳ　ｃｏｓ　ＮＳ　）／
ｄｔ（ｋｔ）　　　　　　　　　　　　…　　（８）（
ｇ）　ドップラソーナ１７によって水中航走体１のドッ
プラ前方向速度ＶＦＤ，ドップラ右方向速度ＶＲＤ及び
ドップラ下方向速度ＶＺＤ（ｋｔ）を測定する。これら
の速度は水中航走体１に固定された互いに直交する３軸
（Ｆ，Ｒ，Ｚ）方向の速度である。またこれらの速度は
一般に対水速度と見なければならない。

【００２１】（ｈ）　ＩＮＳ１０は内蔵のジャイロスコ
ープを用いて水中航走体１のピッチ角θ，ロール角φ及
び方位角ψを測定する。 （ｉ）　ＩＮＳ１０は前記水中航走体１の３軸（Ｆ，Ｒ
，Ｚ）方向のドップラ速度、姿勢角θ，φ及び方位角ψ
より次式によって水中航走体１のドップラ北方向速度Ｖ
ＮＤ，ドップラ東方向速度ＶＥＤ及びドップラ鉛直方向
速度ＶＶＤ（ｋｔ）を計算する。これらの速度も勿論対
水速度と見なければならない。

【００２２】 　　　　（ＶＮＤ，ＶＥＤ，ＶＶＤ）Ｔ　＝（Ｃ）（Ｖ
ＦＤ，ＶＲＤ，ＶＺＤ）Ｔ　　　　　…　　（９）上式
でＴは転置マトリックス（Ｔｒａｎｓｐｏｓｅｄ　Ｍａ
ｔｒｉｘ　）を表わし、式を１行内で表現するために用
いている。また（Ｃ）は第１行がｃ１１，ｃ１２，ｃ１
３；第２行がｃ２１，ｃ２２，ｃ２３；第３行がｃ３１
，ｃ３２，ｃ３３である座標変換マトリックスであって
、よく知られているように以下の式で与えられる。

【００２３】 　　　　ｃ１１＝　ｃｏｓθｃｏｓ　ψ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　…　　　　（１０）　　　　ｃ１２＝−ｃ
ｏｓ　φ　ｓｉｎψ＋　ｓｉｎφｓｉｎ　θｃｏｓ　ψ
　　　　　　　　　　　　　　　　…　　　　（１１）
　　　　ｃ１３＝　ｓｉｎφｓｉｎ　ψ＋ｃｏｓ　φ　
ｓｉｎθｃｏｓ　ψ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…　　　　（１２）　　　　ｃ２１＝　ｃｏｓθｓ
ｉｎ　ψ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　…　　　　（１３
）　　　　ｃ２２＝　ｃｏｓφｃｏｓ　ψ＋　ｓｉｎφ
　ｓｉｎθｓｉｎ　ψ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　…　　　　（１４）　　　　ｃ２３＝−ｓｉｎ　
φｃｏｓ　ψ＋　ｃｏｓφ　ｓｉｎθｓｉｎ　ψ　　　
　　　　　　　　　　　　　…　　　　（１５）　　　
　ｃ３１＝−　ｓｉｎθ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　…　　　　（１６）　　　　ｃ３２＝　ｓｉｎψ
　ｃｏｓθ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　…　　　　（１
７）　　　　ｃ３３＝　ｃｏｓψ　ｃｏｓθ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　…　　　　（１８）（ｊ）　ＩＮＳ１
０において潮流北方向速度ＶＮＣ及び潮流東方向速度Ｖ
ＥＣを計算する。水中航走体の北（東）方向絶対速度Ｖ
ＮＳ（ＶＥＳ）はドップラ北（東）方向速度ＶＮＤ（Ｖ
ＥＤ）と潮流北（東）方向速度ＶＮＣ（ＶＥＣ）との和
であるから、潮流北及び東方向速度ＶＮＣ，ＶＥＣは、
　　　　ＶＮＣ＝ＶＮＳ−ＶＮＤ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　…　　　　（１９）　　　　ＶＥＣ＝ＶＥＳ
−ＶＥＤ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…　　　　（
２０）により計算する。ドップラソーナ１７の測定した
３軸（Ｆ，Ｒ，Ｚ）のドップラ速度がもし対水速度でな
く、対地速度（海底に対する速度）であった場合には、
ＶＮＣ＝ＶＥＣ≒０となるだけで何等問題ではない。

【００２４】（ｋ）　水中航走体１が母船２の音響視野
からはずれた場合には、母船２から送信された母船緯度
Ｎ，母船経度Ｅ，母船に対する水中航走体の南北及び東
西相対距離ΔＬＮ　及びΔＬＥ　のデータを水中航走体
で受信検出できない。このため水中航走体１の緯度ＮＳ
　（（２）式），経度ＥＳ　（（６）式）を計算できな
くなる。その対策として、この発明では音響視野内にお
ける水中航走体１の緯度ＮＳ　，経度ＥＳ　及び潮流北
及び東方向速度ＶＮＣ（（１９）式）及びＶＥＣ（（２
０）式）の計算データをＩＮＳ１０内のメモリに記憶し
、これらのデータを所定時間ごとに更新する。

【００２５】メモリに記憶された水中航走体１の音響視
野より外れる前のｔ＝ｔａ　における緯度及び経度デー
タをそれぞれＮＳ　（　ｔａ　），ＥＳ　（　ｔａ　）
で表す。水中航走体１のｔ＝ｔａ　以降の緯度ＮＳ　及
び経度ＥＳ　の単位時間当たりの変化分、つまり変化率
ｄＮＳ　／ｄｔ及びｄＥＳ　／ｄｔはそれぞれ図２Ａの
α（（１）式）及び図２Ｂのβ（（５）式）を求めたの
と同様に、単位時間当たりの北及び東方向移動距離、つ
まり北及び東方向速度ＶＮＳ及びＶＥＳを用いて、 　　　　ｄＮＳ　／ｄｔ＝１８０ＶＮＳ／πＲ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…　　
　（２１）　　　　　ｄＥＳ　／ｄｔ＝１８０ＶＥＳ／
πＲ　ｃｏｓＮＳ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…　　　（２２）　と表される。従って、ＩＮＳ１
０は緯度ＮＳ　，経度ＥＳ　の時間ｔ＝ｔａ　以降の変
化分ΔＮＳ　（ｔ），ΔＥＳ　（ｔ）を（２１），（２
２）式により計算する。

【００２６】 　　ΔＮＳ　（ｔ）＝（１８０／πＲ）∫ＶＮＳｄｔ　
　　　　　　　　　　　　　＝（１８０／πＲ）∫｛Ｖ
ＮＤ＋ＶＮＣ（ｔａ　）｝ｄｔ　　…　　（２３）　　
ΔＥＳ　（ｔ）＝（１８０／πＲ）∫｛ＶＥＳ／ｃｏｓ
ＮＳ　｝ｄｔ　　　　　　　　　　　　　　＝（１８０
／πＲ）∫［　｛ＶＥＤ＋ＶＥＣ（ｔａ）｝／ｃｏｓＮ
Ｓ］　ｄｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　…　　（２４）し
かし（２３），（２４）式の∫ｄｔはｔ＝ｔａ　よりｔ
＝ｔまで積分するものとする。また（２３），（２４）
式では、ｔ＝ｔａ　以降の北及び東方向潮流速度ＶＮＣ
（ｔ），ＶＥＣ（ｔ）は近似的に 　　　　ＶＮＣ（ｔ）≒ＶＮＣ（ｔａ）；ＶＥＣ（ｔ）
≒ＶＥＣ（ｔａ）　　　　　　　　　　…　　（２５）
とみなしている。ＩＮＳ１０は時刻ｔａ　以降の時刻ｔ
における水中航走体１の緯度ＮＳ　（ｔ）及び経度ＥＳ
　（ｔ）を次の（２６），（２７）式より計算して外部
に出力する。

【００２７】 　　　　ＮＳ　（ｔ）＝ＮＳ　（ｔａ　）＋ΔＮＳ　（
ｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…　　
（２６）　　　　ＥＳ　（ｔ）＝ＥＳ　（ｔａ　）＋Δ
ＥＳ　（ｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　…　　（２７）

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
常時母船２より水中航走体１へ、母船２の緯度Ｎ，経度
Ｅ及び母船２に対する水中航走体２の南北及び東西相対
距離ΔＬＮ　，ΔＬＥ　の測定データを与えることによ
って、ＩＮＳ１０はこれらのデータより自己の緯度ＮＳ
　及び経度ＥＳ　を計算することができる。

【００２９】また、ＩＮＳ１０は常時これら緯度ＮＳ　
，経度ＥＳより北及び東方向絶対速度ＶＮＳ及びＶＥＳ
を計算すると共に、ドップラソーナ１７の測定値とＩＮ
Ｓ１０の測定した姿勢角及び方位角とから水中航走体１
の北、東方向のドップラ速度ＶＮＤ，ＶＥＤを計算し、
これらのデータより潮流の北及び東方向速度ＶＮＣ，Ｖ
ＥＣを計算することができる。

【００３０】ＩＮＳ１０は計算した緯度ＮＳ　，経度Ｅ
Ｓ　及び潮流速度ＶＮＣ，ＶＥＣの最新データを常時メ
モリに記憶することによって、水中航走体１が母船２の
音響視野から外れた場合でも、外れる前の記憶された緯
度ＮＳ　（ｔａ　）経度ＥＳ　（ｔａ　）を用いると共
に、潮流速度ＶＮＣ（ｔ）　，ＶＥＣ（ｔ）　が音響視
野より外れる前の値ＶＮＣ（ｔａ　）　，ＶＥＣ（ｔａ
　）　に等しいものと見なし、ドップラ北及び東方向速
度ＶＮＤ，ＶＥＤを潮流速度分だけ補正することによっ
て、音響視野より外れてからの水中航走体１の緯度、経
度の変化分ΔＮＳ　，ΔＥＳ　を高精度で求めることが
できる。

【００３１】この発明ではドップラソーナ１７の測定値
を基に計算したドップラ北及び東方向速度ＶＮＤ，ＶＥ
Ｄをそれぞれ潮流速度ＶＮＣ，ＶＥＣだけ補正して、音
響視野より外れてからの緯度、経度の変化分ΔＮＳ　，
ΔＥＳ　を求めているので、ドップラソーナ１７が対地
速度でなく対水速度しか測定できない場合でも、高精度
の緯度、経度の測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】Ａは水中航走体の母船を基準にした南北相対距
離ΔＬＮ　及び緯度αの説明に供するための地球の断面
図。Ｂは水中航走体の母船を基準にした東西相対距離Δ
ＬＥ　及び経度βの説明に供するために地球を北極星よ
り見た平面図。

【図３】Ａは母船の音響視野を説明するための図、Ｂは
水中航走体のドップラソーナの送出する超音波とその反
射波とを説明するための図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　母船に搭載される、ＧＰＳ受信機、音
   響位置測定装置及び超音波送信機と、水中航走体に搭載
   される、超音波受信機、ドップラソーナ及び慣性航法装
   置（以下ＩＮＳと言う）とを具備する水中航走体用位置
   測定装置であって、前記ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星か
   ら送出される電波を受信して、母船の緯度Ｎ及び経度Ｅ
   を測定するものであり、前記音響位置測定装置は、超音
   波を利用して水中航走体の母船に対する南北及び東西相
   対距離ΔＬＮ　及びΔＬＥ　を測定するものであり、前
   記超音波送信機は、前記母船の緯度Ｎ及び経度Ｅと、母
   船に対する水中航走体の南北及び東西相対距離ΔＬＮ　
   及びΔＬＥ　との測定データを超音波信号により前記水
   中航走体に送波するものであり、前記超音波受信機は、
   前記超音波送信機より送波された前記測定データを受波
   、検出して、前記ＩＮＳに入力するものであり、前記ド
   ップラソーナは、水中に超音波を送波し、海底または海
   水による反射波のドップラ効果により水中航走体の前、
   右及び下の３軸方向のドップラ速度ＶＦＤ，ＶＲＤ及び
   ＶＺＤを測定して前記ＩＮＳに入力するものであり、前
   記ＩＮＳは、入力された前記母船の緯度Ｎ，経度Ｅ及び
   母船に対する水中航走体の南北及び東西相対距離ΔＬＮ
   　，ΔＬＥ　より水中航走体の緯度ＮＳ　，経度ＥＳ　
   を計算してメモリに記憶すると共に外部に出力し、前記
   ＩＮＳは、それらの緯度ＮＳ　，経度ＥＳ　の時間に対
   する変化により水中航走体の北及び東方向速度ＶＮＳ，
   ＶＥＳを計算し、入力された前記水中航走体の３軸方向
   のドップラ速度ＶＦＤ，ＶＲＤ及びＶＺＤ及び自己が測
   定した水中航走体の姿勢角及び方位角とより水中航走体
   の北及び東方向のドップラ速度ＶＮＤ及びＶＥＤを計算
   し、それらの計算値より潮流の北方向速度ＶＮＣ＝ＶＮ
   Ｓ−ＶＮＤ及び東方向速度ＶＥＣ＝ＶＥＳ−ＶＥＤを計
   算し、これらの潮流速度データをメモリに記憶し、前記
   ＩＮＳは、水中航走体が母船の音響視野から外れた場合
   に、前記水中航走体の北及び東方向ドップラ速度ＶＮＤ
   及びＶＥＤを、音響視野から外れる前に記憶した時刻ｔ
   ａ　における前記潮流の北及び東方向速度ＶＮＣ（ｔａ
   　）　及びＶＥＣ（ｔａ）でそれぞれ補正し、その補正
   したデータより水中航走体の時刻ｔａ　以降の緯度及び
   経度の変化分ΔＮＳ　及びΔＥＳ　を計算し、それらの
   計算値と前記記憶した時刻ｔａ　における水中航走体の
   緯度ＮＳ　（ｔａ　）及び経度ＥＳ　（ｔａ　）とより
   、現時点の水中航走体の緯度ＮＳ　＝ＮＳ　（ｔａ　）
   ＋ΔＮＳ　及び経度ＥＳ　＝ＥＳ　（ｔａ　）＋ΔＥＳ
   　を計算して、外部に送出するものであることを特徴と
   する、水中航走体用位置測定装置。