JPH06118171A - Acoustic position measuring device - Google Patents
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- JPH06118171A JPH06118171A JP26484892A JP26484892A JPH06118171A JP H06118171 A JPH06118171 A JP H06118171A JP 26484892 A JP26484892 A JP 26484892A JP 26484892 A JP26484892 A JP 26484892A JP H06118171 A JPH06118171 A JP H06118171A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、母船及び航走体からの
測位を行なう音響測位装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic positioning device for positioning from a mother ship and a vehicle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３及び図４によって従来の音響測位装
置について説明する。図３は従来の音響測位装置のブロ
ック図である。図において、１は水中、２は海底に設置
されたトランスポンダ、３は航走体、４は母船に設置さ
れた送波器、５は母船に設置された受波器アレイ、６は
航走体に設置された送波器、７は航走体に設置された受
波器アレイ、８は母船、１１は母船用の送信機、１２は
Ｓｕｐｐｅｒ Ｓｈｏｒｔ Ｂａｓｅ Ｌｉｎｅ（以
下、「ＳＳＢＬ」という。）受信機、１３は航走体用送
信機、１４は航走体用ＳＳＢＬ受信機、１５は演算制御
部、１６は表示器、１７は基準時計である。2. Description of the Related Art A conventional acoustic positioning device will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram of a conventional acoustic positioning device. In the figure, 1 is underwater, 2 is a transponder installed on the seabed, 3 is a traveling body, 4 is a transmitter installed on the mother ship, 5 is a receiver array installed on the mother ship, and 6 is a traveling body. , 7 is a receiver array installed on the vehicle, 8 is a mother ship, 11 is a transmitter for the mother ship, and 12 is a Super Short Base Line (hereinafter referred to as "SSBL") reception. Reference numeral 13 is a transmitter for a vehicle, 14 is a SSBL receiver for a vehicle, 15 is an arithmetic control unit, 16 is an indicator, and 17 is a reference clock.
【０００３】従来の音響測位装置は前記のように構成さ
れ、次のような動作を行う。まず、母船による音響測位
について説明する。始めに、母船８に設置された送信機
１１は、基準時計１７からのクロック信号入力に従って
ある基準時間から一定周期ごとに繰り返し送信指令を発
生する。送信信号は、母船８から水中１に設置される送
波器４に送信され、送波器４は水中１に周波数ｆ0 の超
音波パルスを送信する。この周波数ｆ0 の超音波パルス
はトランスポンダ２に対する音響質問信号となる。The conventional acoustic positioning device is constructed as described above and operates as follows. First, acoustic positioning by the mother ship will be described. First, the transmitter 11 installed on the mother ship 8 repeatedly generates a transmission command at regular intervals from a certain reference time according to a clock signal input from the reference clock 17. The transmission signal is transmitted from the mother ship 8 to the wave transmitter 4 installed in the underwater 1, and the wave transmitter 4 transmits the ultrasonic pulse of the frequency f 0 to the underwater 1. The ultrasonic pulse of the frequency f 0 becomes an acoustic interrogation signal for the transponder 2.
【０００４】トランスポンダ２は該音響質問信号を受信
すると、周波数ｆ1 の音響応答信号を水中１に送信す
る。トランスポンダ２から送信された音響応答信号は母
船８に設置された受波器アレイ５により受波され、電気
信号に変換された後にＳＳＢＬ受信機１２によって受信
される。ＳＳＢＬ受信機１２は、演算制御部７が送信指
令を出力してから、音響質問信号を受けて発せられるト
ランスポンダ２からの周波数ｆ1 の音響応答信号が受波
器アレイ５によって検出されるまでの時間（すなわち、
超音波パルスが母船８とトランスポンダ２との間を往復
する伝搬時間）を計測し、該伝播時間から母船８とトラ
ンスポンダ２の間の一般にスラントレンジと呼ばれる直
距離を求める。When the transponder 2 receives the acoustic interrogation signal, it transmits an acoustic response signal of frequency f 1 to the underwater 1. The acoustic response signal transmitted from the transponder 2 is received by the receiver array 5 installed on the mother ship 8, converted into an electric signal, and then received by the SSBL receiver 12. In the SSBL receiver 12, after the arithmetic control unit 7 outputs the transmission command, the acoustic response signal of the frequency f 1 from the transponder 2 that is emitted in response to the acoustic interrogation signal is detected by the receiver array 5. Time (ie
The propagation time of an ultrasonic pulse traveling back and forth between the mother ship 8 and the transponder 2) is measured, and the direct distance between the mother ship 8 and the transponder 2, generally called a slant range, is determined from the propagation time.
【０００５】また、それと同時に、受波器アレイ５の各
受波器素子間で受波する信号の位相差から到達する音波
の到来方向を計測する。この音波の到来方向によって母
船８に対するトランスポンダ２の方位角が求められる。
前記直距離と方位角を計測することによって、トランス
ポンダ２の位置を測定することができる。測位データは
演算制御部７に入力しＸ，Ｙ，Ｚ座標に変換し、表示器
１６において表示する。At the same time, the arrival direction of the sound wave that arrives is measured from the phase difference of the signals received between the respective wave receiver elements of the wave receiver array 5. The azimuth angle of the transponder 2 with respect to the mother ship 8 is obtained from the arrival direction of this sound wave.
The position of the transponder 2 can be measured by measuring the direct distance and the azimuth angle. The positioning data is input to the arithmetic control unit 7, converted into X, Y, Z coordinates and displayed on the display 16.
【０００６】次に、水中１にある航走体３による音響測
位について説明する。始めに、母船８に設置された航走
体用送信機１３は、基準時計１７からのクロック信号入
力に従ってある基準時間から一定周期ごとに繰り返し送
信指令を発生する。送信信号は、航走体３から水中１に
設置された送波器６に送信され、送波器６は水中１に周
波数ｆ2 の超音波パルスを送信する。この周波数ｆ2 の
超音波パルスはトランスポンダ２に対する音響質問信号
となる。Next, the acoustic positioning by the running body 3 in the water 1 will be described. First, the navigation vehicle transmitter 13 installed on the mother ship 8 repeatedly generates a transmission command at regular intervals from a certain reference time according to a clock signal input from the reference clock 17. The transmission signal is transmitted from the running body 3 to the wave transmitter 6 installed in the underwater 1, and the wave transmitter 6 transmits the ultrasonic pulse of the frequency f 2 to the underwater 1. The ultrasonic pulse of the frequency f 2 becomes an acoustic interrogation signal for the transponder 2.
【０００７】トランスポンダ２は該音響質問信号を受信
すると、周波数ｆ3 の音響応答信号を水中１に送信す
る。トランスポンダ２から送信された音響応答信号は航
走体３に設置された受波器アレイ７によって受波され、
電気信号に変換された後に母船８側に設けられた航走体
用ＳＳＢＬ受信機１４によって受信される。航走体用Ｓ
ＳＢＬ受信機１４は、演算制御部１５が送信指令を出力
してから、音響質問信号のを受けたトランスポンダ２が
周波数ｆ3 の音響応答信号を送信し、該音響応答信号が
受波器アレイ７によって検出されるまでの時間（すなわ
ち、超音波パルスが航走体３とトランスポンダ２との間
を往復する伝搬時間）を計測し、該伝播時間から航走体
３とトランスポンダ２の間の一般にスラントレンジと呼
ばれる直距離を求める。When the transponder 2 receives the acoustic interrogation signal, the transponder 2 transmits an acoustic response signal of frequency f 3 to the underwater 1. The acoustic response signal transmitted from the transponder 2 is received by the receiver array 7 installed in the navigation body 3,
After being converted into an electric signal, the SSBL receiver 14 for a vehicle provided on the mother ship 8 side receives the signal. For S
In the SBL receiver 14, the transponder 2 that receives the acoustic interrogation signal transmits the acoustic response signal of the frequency f 3 after the arithmetic control unit 15 outputs the transmission command, and the acoustic response signal is transmitted to the receiver array 7 The time until the ultrasonic wave is detected (that is, the propagation time in which the ultrasonic pulse travels back and forth between the vehicle 3 and the transponder 2) is measured, and the slant is generally used between the vehicle 3 and the transponder 2 from the propagation time. Find the direct distance called the range.
【０００８】また、それと同時に、受波器アレイ７の各
受波器素子間で受波する信号の位相差から到達する音波
の到来方向を計測する。この音波の到来方向によって航
走体３に対するトランスポンダ２の方位角が求められ
る。前記直距離と方位角を計測することによって、航走
体３を座標系とするトランスポンダ２の位置を測定する
ことができる。測位データは演算制御部７に入力しＸ，
Ｙ，Ｚ座標に変換し、表示器１６において表示する。At the same time, the arrival direction of the sound wave that arrives is measured from the phase difference of the signals received between the respective wave receiver elements of the wave receiver array 7. The azimuth angle of the transponder 2 with respect to the running body 3 is obtained from the arrival direction of this sound wave. By measuring the direct distance and the azimuth angle, the position of the transponder 2 having the running body 3 as a coordinate system can be measured. The positioning data is input to the arithmetic control unit 7 and X,
It is converted into Y and Z coordinates and displayed on the display 16.
【０００９】また、トランスポンダ２に対する航走体３
の座標位置を求めることもできる。ここで、使用するト
ランスポンダ２は音響質問信号ｆ0 ，ｆ2 を受けて音響
応答信号ｆ1 ，ｆ3 を送信することになる。[0009] Further, the vehicle 3 for the transponder 2
The coordinate position of can also be obtained. Here, the transponder 2 used receives the acoustic interrogation signals f 0 and f 2 and transmits the acoustic response signals f 1 and f 3 .
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成の音響測位装置においては、以下の問題点を有してい
る。 （１）基準時間によって音響質問信号を送信しているた
め、測位の周期の時間間隔は距離の長い直距離の音波の
伝搬時間によって決定される。したがって、運動性の良
好な航走体の測位を行なう場合には、航走体の測位周期
の間隔を短くすることによって細かい運動の把握を行な
う必要があるが、測位周期の時間間隔は距離の長い直距
離の音波の伝搬時間によって決定されるため、細かい運
動を把握したい航走体の測位が制限される。 （２）また、二つの測位装置が同時に音響質問信号を送
信するため、直距離が同じになるとトランスポンダには
同時に音響質問信号が到来する場合が生じる。この場合
には、一方の音響質問信号のみしか応答できず、他方の
測位装置を駆動することができなくなる。However, the acoustic positioning device having the above structure has the following problems. (1) Since the acoustic interrogation signal is transmitted according to the reference time, the time interval of the positioning cycle is determined by the propagation time of a long distance sound wave. Therefore, when positioning a moving body with good mobility, it is necessary to grasp the fine motion by shortening the interval of the positioning cycle of the moving body. Since it is determined by the propagation time of a long-distance sound wave, positioning of a vehicle that wants to grasp fine movement is limited. (2) Further, since the two positioning devices simultaneously transmit the acoustic interrogation signal, the acoustic interrogation signal may arrive at the transponder at the same time when the direct distances are the same. In this case, only one acoustic interrogation signal can be answered, and the other positioning device cannot be driven.
【００１１】前記問題点を図４の従来の測位装置のタイ
ムチャートによって説明する。一方の測位装置から周波
数ｆ0 の音響質問信号が送信され、他方の測位装置から
周波数ｆ2 の音響質問信号が送信される。トランスポン
ダにおいて、周波数ｆ 0 の音響質問信号と周波数ｆ2 の
音響質問信号の受信時刻がずれて受信されると、トラン
スポンダはそれぞれの音響質問信号に対応して、周波数
ｆ1 の送信信号と周波数ｆ3 の送信信号を送信する。The above problem is solved by the conventional positioning device of FIG.
This will be explained using a muchart. Frequency from one positioning device
Number f0Acoustic question signal is transmitted from the other positioning device
Frequency f2Is transmitted. Transpon
Frequency f 0Acoustic interrogation signal and frequency f2of
If the acoustic inquiry signal is received at a different time, the
The sponda responds to each acoustic interrogation signal with a frequency
f1Transmission signal and frequency f3The transmission signal of is transmitted.
【００１２】一方、２つの測位装置の直距離が近づいて
くると、図４の他方のタイミングに示されるように、ト
ランスポンダにおいて、周波数ｆ0 の音響質問信号と周
波数ｆ2 の音響質問信号の受信時刻が接近して受信さ
れ、トランスポンダは一方の音響質問信号に対応する周
波数ｆ3 の送信信号のみを送信し、他方の音響質問信号
に対応する周波数ｆ1 の送信信号を送信することができ
ない。On the other hand, when the two positioning devices come close to each other in direct distance, the transponder receives the acoustic interrogation signal of frequency f 0 and the acoustic interrogation signal of frequency f 2 as shown in the other timing of FIG. Due to the close reception of time, the transponder can only transmit a transmission signal of frequency f 3 corresponding to one acoustic interrogation signal and not a transmission signal of frequency f 1 corresponding to the other acoustic interrogation signal.
【００１３】本発明は、以上述べた従来の音響測位装置
の問題点を解決して、複数の航走体の測位を行なうこと
ができ、また、直距離が接近した場合においてもそれぞ
れの音響質問信号に確実に応答することのできる音響測
位装置を提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems of the conventional acoustic positioning apparatus and can perform positioning of a plurality of vehicles, and each acoustic question can be obtained even when the direct distance is short. An object is to provide an acoustic positioning device that can reliably respond to a signal.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明は、音響測位装置においてトランスポンダに
音響質問信号を送信する複数の送信手段と、送信手段の
送信周期を調整する周期調整手段と、トランスポンダか
らの音響応答信号を受信する複数の受信手段と、音響質
問信号と音響応答信号とから母船及び航走体からの測位
を行なう測位手段とからなり、周期調整手段によって前
記測位の周期位相及び周期間隔を変更可能としたもので
あり、前記周期調整手段として遅延回路、分周器を用い
ることができる。In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of transmitting means for transmitting an acoustic interrogation signal to a transponder in an acoustic positioning device, and a cycle adjusting means for adjusting a transmission cycle of the transmitting means. And a plurality of receiving means for receiving the acoustic response signal from the transponder, and a positioning means for performing positioning from the mother ship and the navigation vehicle from the acoustic interrogation signal and the acoustic response signal. The phase and the period interval can be changed, and a delay circuit and a frequency divider can be used as the period adjusting means.
【００１５】[0015]
【作用】そのために、本発明の音響測位装置において
は、トランスポンダに音響質問信号を送信する複数の送
信手段の送信の周期間隔及び位相を周期調整手段によっ
て調節し、母船からの音響質問信号の間に航走体からの
音響質問信号を数回送信可能として、航走体の測位の頻
度を高め、また、トランスポンダにおける音響質問信号
の到来が重複する可能性のある場合には、直距離の長い
方の音響質問信号を一定時間ずらすことにより、音響質
問信号の到来の重複を防ぐことができる。Therefore, in the acoustic positioning device of the present invention, the period interval and phase of transmission of the plurality of transmitting means for transmitting the acoustic interrogation signal to the transponder are adjusted by the period adjusting means so that the acoustic interrogation signal from the mother ship is maintained. The acoustic interrogation signal from the vehicle can be transmitted several times to increase the positioning frequency of the vehicle, and if there is a possibility that the acoustic interrogation signals of the transponders may overlap, the direct distance is long. By displacing one of the acoustic interrogation signals for a certain period of time, it is possible to prevent the arrival of the acoustic interrogation signals from overlapping.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示すブ
ロック図である。図において、１は水中、２は海底に設
置されたトランスポンダ、３は航走体、４は母船８に設
置された送波器、４は母船８に設置された送波器、５は
母船８に設置された受波器アレイ、６は航走体３に設置
された送波器、７は航走体３に設置された受波器アレ
イ、８は母船、１１は母船８に設置された送波器を駆動
する送信機、１２は母船用のＳｕｐｐｅｒ Ｓｈｏｒｔ
Ｂａｓｅ Ｌｉｎｅ（以下、「ＳＳＢＬ」という。）
受信機、１３は航走体用送信機、１４は航走体用ＳＳＢ
Ｌ受信機、１５は演算制御部、１６は表示器、１７は基
準時計、２１は遅延回路、２２は分周回路である。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is underwater, 2 is a transponder installed on the seabed, 3 is a vehicle, 4 is a transmitter installed on the mother ship 8, 4 is a transmitter installed on the mother ship 8, and 5 is a mother ship 8. , 6 is a transmitter installed on the vehicle 3, 7 is a receiver array installed on the vehicle 3, 8 is a mother ship, 11 is a mother ship 8. A transmitter for driving the transmitter, and 12 is a Super Short for the mother ship
Base Line (hereinafter referred to as "SSBL")
Receiver, 13 is a transmitter for a vehicle, 14 is an SSB for a vehicle
L receiver, 15 is an arithmetic control unit, 16 is a display, 17 is a reference clock, 21 is a delay circuit, and 22 is a frequency dividing circuit.
【００１７】本発明の音響測位装置は前記のように構成
され、次のように動作を行う。まず、母船による音響測
位について説明する。始めに、母船８の送信機１１は、
基準時計９からのクロック信号入力に従ってある基準時
間から一定周期ごとに、繰り返し送信指令を発生する。
この際、送信指令を送信する演算制御部１５と送信機１
１との間には遅延回路１５が接続されている。The acoustic positioning device of the present invention is constructed as described above and operates as follows. First, acoustic positioning by the mother ship will be described. First, the transmitter 11 of the mother ship 8
In response to a clock signal input from the reference clock 9, a transmission command is repeatedly generated at regular intervals from a certain reference time.
At this time, the arithmetic control unit 15 that transmits the transmission command and the transmitter 1
A delay circuit 15 is connected between 1 and 1.
【００１８】まず、前記遅延回路１５の遅延時間を零に
設定し、送信機６に送信指令を与えて送信を行わせる。
送波器４は前記送信指令によって水中１に周波数ｆ0 の
超音波パルスを送信する。この周波数ｆ0 の超音波パル
スはトランスポンダ２に対する音響質問信号となる。ト
ランスポンダ２から送信された周波数ｆ1 の音響応答信
号は母船８に設置された受波器アレイ５により受波さ
れ、電気信号に変換された後にＳＳＢＬ受信機１２によ
って受信される。First, the delay time of the delay circuit 15 is set to zero, and the transmitter 6 is given a transmission command to perform transmission.
The wave transmitter 4 transmits an ultrasonic pulse having a frequency f 0 to the water 1 according to the transmission command. The ultrasonic pulse of the frequency f 0 becomes an acoustic interrogation signal for the transponder 2. The acoustic response signal of frequency f 1 transmitted from the transponder 2 is received by the receiver array 5 installed on the mother ship 8, converted into an electric signal, and then received by the SSBL receiver 12.
【００１９】ＳＳＢＬ受信機１２は、演算制御部７が送
信指令を出力してから、音響質問信号の送受によって発
せられたトランスポンダ２からの周波数ｆ1 の音響応答
信号を受信し、トランスポンダ２の音響応答信号が受波
器アレイ５によって検出されるまでの時間（すなわち、
超音波パルスが母船８とトランスポンダ２との間を往復
する伝搬時間）から母船８とトランスポンダ２までの一
般にスラントレンジと呼ばれる直距離を求める。The SSBL receiver 12 receives the acoustic response signal of the frequency f 1 from the transponder 2 emitted by the transmission and reception of the acoustic interrogation signal after the arithmetic control unit 7 outputs the transmission command, and the acoustic response of the transponder 2 is received. The time until the response signal is detected by the receiver array 5 (ie,
A direct distance generally called a slant range from the mother ship 8 to the transponder 2 is obtained from the propagation time of the ultrasonic pulse traveling back and forth between the mother ship 8 and the transponder 2.
【００２０】また、それと同時に、受波器アレイ５の各
受波器素子間で受波する信号の位相差から到達する音波
の到来方向を計測する。この音波の到来方向によって母
船８に対するトランスポンダ２の方位角が求められる。
前記直距離と方位角を計測することによって、トランス
ポンダ２の位置を測定することができる。測位データは
演算制御部７に入力しＸ，Ｙ，Ｚ座標に変換し、表示器
１６において表示する。At the same time, the arrival direction of the sound wave that arrives is measured from the phase difference of the signals received between the respective wave receiver elements of the wave receiver array 5. The azimuth angle of the transponder 2 with respect to the mother ship 8 is obtained from the arrival direction of this sound wave.
The position of the transponder 2 can be measured by measuring the direct distance and the azimuth angle. The positioning data is input to the arithmetic control unit 7, converted into X, Y, Z coordinates and displayed on the display 16.
【００２１】次に、水中１にある航走体３による音響測
位について説明する。始めに、母船３に設置された航走
体用送信機１３は、基準時計１７からのクロック信号入
力に従ってある基準時間から一定周期ごとに繰り返し送
信指令を発生する。前記航走体用送信機１３と演算制御
部１５との間には、分周回路２２が接続され、前記送信
機１１に入力されるタイミング信号よりも周期の短いタ
イミング信号が航走体用送信機１３に送信される。Next, the acoustic positioning by the running body 3 in the water 1 will be described. First, the navigation vehicle transmitter 13 installed on the mother ship 3 repeatedly generates a transmission command at regular intervals from a certain reference time according to a clock signal input from the reference clock 17. A frequency divider circuit 22 is connected between the navigation vehicle transmitter 13 and the arithmetic and control unit 15, and a timing signal having a shorter cycle than the timing signal input to the transmitter 11 is transmitted to the navigation vehicle. Machine 13 is transmitted.
【００２２】前記短周期の送信信号は、母船８を介して
航走体３から水中１に設置された送波器６に送信され、
送波器６は水中１に周波数ｆ2 の超音波パルスを送信す
る。この周波数ｆ2 の超音波パルスは、トランスポンダ
２に対する音響質問信号となる。トランスポンダ２は該
周波数ｆ2 の音響質問信号を受信すると、周波数ｆ3 の
音響応答信号を水中１に送信する。トランスポンダ２か
ら送信された周波数ｆ3の音響応答信号は航走体３に設
置された受波器アレイ７によって受波され、電気信号に
変換された後に母船８を介して航走体用ＳＳＢＬ受信機
１４によって受信される。The short-cycle transmission signal is transmitted from the navigation body 3 to the transmitter 6 installed in the water 1 via the mother ship 8,
The wave transmitter 6 transmits an ultrasonic pulse having a frequency f 2 into the water 1. The ultrasonic pulse of the frequency f 2 becomes an acoustic interrogation signal for the transponder 2. When receiving the acoustic interrogation signal of the frequency f 2, the transponder 2 transmits the acoustic response signal of the frequency f 3 to the underwater 1. The acoustic response signal of the frequency f 3 transmitted from the transponder 2 is received by the wave receiver array 7 installed in the running body 3, converted into an electric signal, and then received by the SSBL for the running body via the mother ship 8. Received by the machine 14.
【００２３】航走体用ＳＳＢＬ受信機１４は、演算制御
部１５が送信指令を出力してから、音響質問信号の送受
によって発せられたトランスポンダ２からの周波数ｆ3
の音響応答信号を受信し、トランスポンダ２の音響応答
信号が受波器アレイ７によって検出されるまでの時間
（すなわち、超音波パルスが航走体３とトランスポンダ
２との間を往復する伝搬時間）から航走体３とトランス
ポンダ２の間の一般にスラントレンジと呼ばれる直距離
を求める。In the SSBL receiver 14 for a vehicle, the frequency f 3 from the transponder 2 generated by transmitting and receiving the acoustic interrogation signal after the arithmetic control unit 15 outputs the transmission command.
Until the acoustic response signal of the transponder 2 is detected by the receiver array 7 (that is, the propagation time for the ultrasonic pulse to make a round trip between the running body 3 and the transponder 2). From this, a direct distance generally called a slant range between the vehicle 3 and the transponder 2 is obtained.
【００２４】また、それと同時に、受波器アレイ７の各
受波器素子間で受波する信号の位相差から到達する音波
の到来方向を計測する。この音波の到来方向によって航
走体３に対するトランスポンダ２の方位角が求められ
る。前記直距離と方位角を計測することによって、航走
体３を座標系とするトランスポンダ２の位置を測定する
ことができる。測位データは演算制御部７に入力しＸ，
Ｙ，Ｚ座標に変換し、表示器１６において表示する。At the same time, the arrival direction of the sound wave that arrives is measured from the phase difference of the signals received between the respective wave receiver elements of the wave receiver array 7. The azimuth angle of the transponder 2 with respect to the running body 3 is obtained from the arrival direction of this sound wave. By measuring the direct distance and the azimuth angle, the position of the transponder 2 having the running body 3 as a coordinate system can be measured. The positioning data is input to the arithmetic control unit 7 and X,
It is converted into Y and Z coordinates and displayed on the display 16.
【００２５】また、トランスポンダ２に対する航走体３
の座標位置を求めることもできる。ここで、使用するト
ランスポンダ２は音響質問信号ｆ0 ，ｆ2 を受けて音響
応答信号ｆ1 ，ｆ3 を送信することになる。本発明の音
響測位装置の前記の動作を図２の本発明の音響測位装置
のタイムチャートによって説明する。Further, the vehicle 3 for the transponder 2
The coordinate position of can also be obtained. Here, the transponder 2 used receives the acoustic interrogation signals f 0 and f 2 and transmits the acoustic response signals f 1 and f 3 . The above operation of the acoustic positioning device of the invention will be described with reference to the time chart of the acoustic positioning device of the invention of FIG.
【００２６】図２のｔ1 の期間は前記した音響測位装置
の動作を示している。この期間ｔ1においては、トラン
スポンダでの質問信号の重複はない。母船８の送波器４
からの周波数ｆ0 の音響質問信号は、トランスポンダ２
において受信され、周波数ｆ 3 の送信信号を送信する。
また、航走体３の送波器６からの周波数ｆ2 の音響質問
信号は、トランスポンダ２において受信され、周波数ｆ
1 の送信信号を送信する。トランスポンダ２において周
波数ｆ0 の音響質問信号と周波数ｆ2 の音響質問信号の
受信時刻に充分な時間的ずれがある場合には、周波数ｆ
3 の送信信号の終了後に周波数ｆ1 の送信信号の送信が
開始され、両音響質問信号に対して応答することができ
る。T in FIG.1The acoustic positioning device described above during the period
Shows the operation of. This period t1In the
There is no duplication of question signals on the spawners. Transmitter 4 of mother ship 8
Frequency f from0The acoustic interrogation signal of transponder 2
Received at the frequency f 3The transmission signal of is transmitted.
In addition, the frequency f from the transmitter 6 of the vehicle 32Acoustic question
The signal is received at the transponder 2 and has a frequency f
1The transmission signal of is transmitted. In transponder 2
Wave number f0Acoustic interrogation signal and frequency f2Acoustic question of signal
If there is a sufficient time difference between the reception times, the frequency f
3Frequency f after the end of the transmission signal of1Transmission of the signal
Can start and respond to both acoustic interrogation signals
It
【００２７】また、航走体用送信機１３には分周回路２
２を介して基準時計１７のクロック信号が入力されてお
り、航走体３の送波器６から送信される周波数ｆ2 の音
響質問信号は、一方の周波数ｆ0 の音響質問信号に比較
して周期を短くする。この分周回路２２は一種の逓倍回
路で、入力信号の周期の何分の１かの信号を（例えば、
８分の１）出力する。Further, the transmitter 13 for the vehicle is provided with a frequency dividing circuit 2
The clock signal of the reference clock 17 is input via 2 , and the acoustic interrogation signal of frequency f 2 transmitted from the transmitter 6 of the navigation body 3 is compared with the acoustic interrogation signal of one frequency f 0. To shorten the cycle. This frequency dividing circuit 22 is a kind of frequency multiplying circuit, and outputs a signal of a fraction of the cycle of the input signal (for example,
Output 1/8).
【００２８】航走体３は水中１を航走しているため、ト
ランスポンダ２に必然的に近く、直距離は短いので、母
船８からトランスポンダ２までの直距離を航走体３から
トランスポンダ２までの直距離で割った値だけ送信周期
を分周する。ただし、二つの送信タイミングが一致する
タイミングがあるので、その周期においては送信タイミ
ングは同時に行われるようにする。これにより短い航走
体１０からのトランスポンダ２の測位周期は短く、長い
周期の母船とトランスポンダ２の測位周期は長くするこ
とができる。Since the running body 3 is traveling in the water 1, it is inevitably close to the transponder 2 and the direct distance is short. Therefore, the direct distance from the mother ship 8 to the transponder 2 is from the running body 3 to the transponder 2. The transmission cycle is divided by a value divided by the direct distance of. However, since there is a timing at which the two transmission timings match, the transmission timings should be performed simultaneously in that cycle. As a result, the positioning cycle of the transponder 2 from the short traveling body 10 can be shortened, and the positioning cycle of the mother ship and the transponder 2 with a long cycle can be lengthened.
【００２９】したがって、トランスポンダ２から送信さ
れる航走体３の測位に使用する送信信号の送信間隔は短
くなり、細かい測位が可能となる。次に、直距離が接近
してトランスポンダの音響質問信号に対する応答に支障
が生じる場合の本発明の動作について説明する。本発明
においては、母船８からの音響質問信号と航走体３から
の音響質問信号が、トランスポンダ２で同時に受信され
る場合は、遅延回路２１の遅延時間を一定時間だけ遅延
させることによってその質問信号の重複を防止してい
る。Therefore, the transmission interval of the transmission signal used for positioning of the vehicle 3 transmitted from the transponder 2 becomes short, and fine positioning becomes possible. Next, the operation of the present invention in the case where the direct distance approaches and the response of the transponder to the acoustic interrogation signal is disturbed will be described. In the present invention, when the acoustic interrogation signal from the mother ship 8 and the acoustic interrogation signal from the vehicle 3 are simultaneously received by the transponder 2, the interrogation is performed by delaying the delay time of the delay circuit 21 by a certain time. Prevents duplicate signals.
【００３０】本発明の音響測位装置の遅延による動作を
図２の本発明の音響測位装置のタイムチャートによって
説明する。図２のｔ2 の期間は前記した音響測位装置の
遅延による動作を示している。トランスポンダ２におい
て周波数ｆ0 の音響質問信号と周波数ｆ2 の音響質問信
号の受信時刻に充分な時間的ずれがなく接近する場合に
は、周波数ｆ3 の送信信号の終了前に周波数ｆ1 の送信
信号の送信が開始され、一方の音響質問信号に対して応
答することができない。The delay operation of the acoustic positioning device of the present invention will be described with reference to the time chart of the acoustic positioning device of the present invention shown in FIG. The period of t 2 in FIG. 2 shows the operation of the acoustic positioning device due to the delay. If the transponder 2 approaches the acoustic interrogation signal of frequency f 0 and the acoustic interrogation signal of frequency f 2 without sufficient time lag, the transmission of the frequency f 1 is performed before the end of the transmission signal of the frequency f 3. Transmission of the signal is started and it is not possible to respond to one of the acoustic interrogation signals.
【００３１】この場合には、遅延回路２１において、一
定期間だけ周波数ｆ0 の音響質問信号を遅延させて送信
機より送信信号を発生させる。この遅延した音響質問信
号は図において太線によって示されている。この音響質
問信号の遅延によって、両方の音響質問信号に対するト
ランスポンダにおける送信信号の発生を確実に行なうこ
とができる。In this case, the delay circuit 21 delays the acoustic interrogation signal of frequency f 0 for a certain period of time to generate a transmission signal from the transmitter. This delayed acoustic interrogation signal is indicated by the bold line in the figure. This delay of the acoustic interrogation signal ensures that the transponder produces a transmission signal for both acoustic interrogation signals.
【００３２】ＳＳＢＬ受信機１４の直距離は遅延時間だ
け増大するので、演算制御部１５において距離相当の減
算を行なうことによって補正を行なうことができる。な
お、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本
発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを
本発明の範囲から排除するものではない。Since the direct distance of the SSBL receiver 14 increases by the delay time, the arithmetic control unit 15 can correct the distance by subtracting the distance. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、 （１）複数の送信タイミングのある測位装置において、
それらの音響質問信号が同時にトランスポンダに到達す
る場合に、音響質問信号の送信手段に遅延回路を設けて
送信タイミングを一定時間だけ遅延させることによって
測位装置の送信の周期の位相を調整して音響質問信号の
トランスポンダにおける重複を防止し、複数の測位装置
の動作を可能とすることができる。 （２）また、複数の測位装置で得られる直距離に応じて
測位周期を分周する分周回路を設けて複数の測位装置の
送信の周期間隔を変更し、直距離の短い測位では送信周
期を短くし測位周期を短くすることができ、これによっ
て動きの速い航走体などの測位精度を向上させることが
できる。As described above in detail, according to the present invention, (1) in a positioning device having a plurality of transmission timings,
When those acoustic interrogation signals arrive at the transponder at the same time, a delay circuit is provided in the acoustic interrogation signal transmission means to delay the transmission timing by a certain time, thereby adjusting the phase of the transmission cycle of the positioning device to perform the acoustic interrogation. It is possible to prevent duplication of signals in the transponder and enable the operation of a plurality of positioning devices. (2) In addition, a frequency divider circuit that divides the positioning cycle according to the direct distances obtained by the plurality of positioning devices is provided to change the transmission cycle interval of the plurality of positioning devices, and the transmission cycle for positioning with a short direct distance. Can be shortened to shorten the positioning cycle, which can improve the positioning accuracy of a fast-moving vehicle or the like.
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の音響測位装置のタイムチャートであ
る。FIG. 2 is a time chart of the acoustic positioning device of the present invention.
【図３】従来の音響測位装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a conventional acoustic positioning device.
【図４】従来の測位装置のタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart of a conventional positioning device.
１ 水中 ２ トランスポンダ ３ 航走体 ４，６，１１ 送波器 ５，７ 受波器アレイ ８ 母船 １２ ＳＳＢＬ受信機 １３ 航走体用送信機 １４ 航走体用ＳＳＢＬ受信機 １５ 演算制御部 １６ 表示器 １７ 基準時計 ２１ 遅延回路 ２２ 分周回路 1 Underwater 2 Transponder 3 Vessel 4, 6, 11 Transmitter 5, 7 Receiver array 8 Mother ship 12 SSBL receiver 13 Vessel transmitter 14 14 Vessel SSBL receiver 15 Computation controller 16 Display 17 Reference clock 21 Delay circuit 22 Frequency divider
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼橋 秀幸 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor ▲ Takahashi Hideyuki 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd.
Claims (6)
送信する複数の送信手段と、（ｂ）前記送信手段の送信
周期を調整する周期調整手段と、（ｃ）前記トランスポ
ンダからの音響応答信号を受信する複数の受信手段と、
（ｄ）前記音響質問信号と前記音響応答信号とから母船
及び航走体からの測位を行なう測位手段とからなり、
（ｅ）前記周期調整手段によって前記測位の周期を変更
可能としたことを特徴とする音響測位装置。1. A plurality of transmitting means for transmitting an acoustic inquiry signal to a transponder, (b) a cycle adjusting means for adjusting a transmission cycle of the transmitting means, and (c) an acoustic response signal from the transponder. A plurality of receiving means for receiving,
(D) Positioning means for performing positioning from the mother ship and the vehicle based on the acoustic interrogation signal and the acoustic response signal,
(E) An acoustic positioning device, wherein the positioning cycle can be changed by the cycle adjusting means.
位周期の位相を変更する請求項１記載の音響測位装置。2. The acoustic positioning device according to claim 1, wherein the cycle adjusting means is a delay circuit and changes the phase of the positioning cycle.
周期の間隔を変更する請求項１記載の音響測位装置。3. The acoustic positioning device according to claim 1, wherein the cycle adjusting means is a frequency divider and changes an interval of the positioning cycle.
る直距離の比に対応するものである請求項３記載の音響
測位装置。4. The acoustic positioning device according to claim 3, wherein the frequency division ratio of the frequency divider corresponds to a ratio of direct distances obtained by the positioning means.
測位周期を短くする請求項１記載の音響測位装置。5. The acoustic positioning device according to claim 1, wherein the change of the cycle shortens a positioning cycle of positioning with a short direct distance.
であり、測位周期の位相及び間隔を変更する請求項１記
載の音響測位装置。6. The acoustic positioning device according to claim 1, wherein the period adjusting means is a delay circuit and a frequency divider, and changes the phase and interval of the positioning period.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4264848A JP2987263B2 (en) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | Acoustic positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4264848A JP2987263B2 (en) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | Acoustic positioning device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06118171A true JPH06118171A (en) | 1994-04-28 |
| JP2987263B2 JP2987263B2 (en) | 1999-12-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014066529A (en) * | 2012-09-24 | 2014-04-17 | Kddi Corp | Master terminal and slave terminal, and distance measurement system |
| JP2019038543A (en) * | 2018-12-14 | 2019-03-14 | 三菱重工業株式会社 | Underwater sailing body lifting system |
-
1992
- 1992-10-02 JP JP4264848A patent/JP2987263B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2019038543A (en) * | 2018-12-14 | 2019-03-14 | 三菱重工業株式会社 | Underwater sailing body lifting system |
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| JP2987263B2 (en) | 1999-12-06 |
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