JPH06289132A

JPH06289132A - 自己位置計測式ソノブイ装置及びその位置算出システム

Info

Publication number: JPH06289132A
Application number: JP5093798A
Authority: JP
Inventors: Tadaatsu Tsutsui; 忠温筒井; Shigeharu Kawai; 滋晴河合
Original assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】ソノブイ位置、ハイドロフォン深度を正確、
迅速に計測する。【構成】航空機等から投下される自己位置計測式ソノ
ブイ装置が目標音響情報等とともにソノブイ位置情報を
移動局等の情報処理装置へ無線送信し、地理的なソノブ
イ位置を得るとともに、天空指向式位置計測アンテナの
架台をジンバルで支え風波等が高いなどの悪条件下の海
洋環境においてもブイ位置情報を良好な状態で受信し、
地理的なブイ位置を正確かつ迅速に算出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自己位置を計測する
自己位置計測式ソノブイ装置及びこの装置からの信号に
より位置を算出する位置算出システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】

【従来の技術の構成】図５（ａ）は、従来のソノブイを
説明するための図である。この図５（ａ）において、１
１はセンサー筐体、５１は水中目標、５２はハイドロフ
ォン、５３は海面、５４は信号ケーブル、５５はブイ
部、５６は航空機である。

【０００３】ブイ部５５は、航空機５６から投下され海
面５３に浮上することができる構造となっていて、その
筐体内に、送受信装置を構成する電源部５５１、ソナー
装置を構成する送受信用信号処理部５５２及び送受信装
置を構成する送受信機部５５３を内蔵し、その上端には
送受信装置を構成する送受信アンテナ５５４を備える。

【０００４】センサー筐体１１はハイドロフォン５２を
内蔵する。ハイドロフォン５２は、音響センサー等（深
度センサーを除く。）で構成され、水中目標５１及び水
中の生物・自然現象等（以下、「水中目標５１等」とい
う。）を捜索・探知するためのものである。

【０００５】このとき、ハイドロフォン５２は、ソナー
装置がパッシブ・ソナー方式又はアクティブ・ソナー方
式により次のように作用する。

【０００６】パッシブ・ソナー方式の場合には、ハイド
ロフォン５２は、水中目標５１等が発するパッシブ音響
情報の音響信号（ドップラー、周波数や音圧レベル等）
を受振し電気信号に変換し、これを信号ケーブル５４を
介して送受信用信号処理部５５２へ送る。

【０００７】ソナー装置がアクティブ・ソナー方式の場
合には、ハイドロフォン５２は、送受信用信号処理部５
５２から送られてきた電気パルス信号を受け、これを音
響パルス信号に変換し水中に発振するとともに、水中目
標５１等から反射して戻ってきたアクティブ音響情報の
音響信号（ターゲット・ストレングスやドップラー等）
を受振し電気信号に変換し、これを信号ケーブル５４を
介して送受信用信号処理部５５２へ送る。

【０００８】なお、音響パルス信号の発振にかえてソノ
ブイの近くに音響発生器（発音弾）を投下させ、爆発音
が水中目標５１等から反射して戻ってきた音響信号によ
り水中目標５１等を捜索・探知するセミ・アクティブ・
ソナー方式の場合もある。

【０００９】また、ハイドロフォン５２は、ソノブイが
ＢＴ（水温）ブイの場合などのように音響センサーの代
わりに温度センサー（深度センサーを除く。）などのも
のもあり、ソノブイがＢＴ（水温）ブイの場合のハイド
ロフォン５２は、沈降しながら深度に応じて温度センサ
ーにより検知した環境音響情報（水温）を電気信号に変
換し、これを信号ケーブル５４を介して送受信用信号処
理部５５２へ送る。

【００１０】送受信装置の電源部５５１は、海面５３に
ソノブイが着水の直後に作動状態となり、ソノブイの各
装置に電源を供給する。

【００１１】ソナー装置の送受信用信号処理部５５２
は、ソナー装置の方式又はソノブイの構成により、以下
のように作用する。

【００１２】ソナー装置がパッシブ・ソナー方式の場合
には、ハイドロフォン５２から信号ケーブル５４を介し
て送られてきたパッシブ音響情報の電気信号を受け、無
線送信に必要な信号処理を行い、これを送受信機部５５
３へ送る。

【００１３】ソナー装置がアクティブ・ソナー方式の場
合には、電気パルス信号を発信させ信号ケーブル５４を
介してハイドロフォン５２に送るとともに、ハイドロフ
ォン５２から信号ケーブル５４を介して送られてきたア
クティブ音響情報の電気信号を受け、無線送信に必要な
信号処理を行い、これを送受信機部５５３へ送る。

【００１４】ソノブイがＢＴ（水温）ブイなどの場合に
は、ハイドロフォン５２から信号ケーブル５４を介して
送られてきた環境音響情報（水温）の電気信号を受け、
無線送信に必要な信号処理を行い、これを送受信機部５
５３へ送る。

【００１５】なお、移動局等（航空機５６又は艦船に搭
載されている移動局あるいは航空機５６等を中継してあ
るいは中継しない陸上の固定局）の情報処理装置から、
音響パルス信号の発振等の「ソノブイの運用に関する指
令」が、無線送信されるものがあるが、その場合には、
送受信用信号処理部５５２は、その電波信号を送受信機
部５５３を介して電気信号として受け、これにより電気
パルス信号を発信し、これを信号ケーブル５４を介して
ハイドロフォン５２へ送る。

【００１６】また、セミ・アクティブ・ソナー方式の場
合は、電気パルス信号を発信させる代わりに音響発生器
（発音弾）を使うこと以外はアクティブ・ソナー方式の
場合と同様である。

【００１７】送受信装置の送受信機部５５３は、以下の
ような送受信の機能がある。

【００１８】送信に関しては、送受信用信号処理部５５
２から送られてきた目標音響情報等（パッシブ音響情
報、アクティブ音響情報及び環境音響情報）の電気信号
を送受信アンテナ５５４を介して電波信号に変換し、こ
れを移動局等の情報処理装置へ無線送信する。

【００１９】また、受信に関しては、移動局等から無線
送信されてきた「ソノブイの運用に関する指令」の電波
信号を送受信アンテナ５５４を介して受信し電気信号に
変換し、これを送受信用信号処理部５５２へ送る。

【００２０】なお、「ソノブイの運用に関する指令」を
受信しないソノブイもあり、この場合には、ソノブイの
送受信装置は送信装置となり、５５３はソノブイ送信機
部、５５４は送信アンテナのみとなる。

【００２１】図５（ｂ）は従来の移動局等の情報処理装
置を説明するための図である。この図５（ｂ）におい
て、２１はデータ・リンクシステム、２２は探知センサ
ー装置、２３は航法装置、２４はソノブイ投下管制装
置、２５は指揮装置、５７は送受信アンテナ、５８はＶ
ＨＦ帯ソノブイ・チャンネル専用のＦＭのソノブイ送受
信機、及び５９は情報処理部（従来型）である。

【００２２】情報処理部（従来型）５９はジェジベル記
録装置５９１、ソノブイ表示指示装置５９２、ジュリー
記録装置５９３、ＢＴ（水温）記録装置５９４及びソノ
ブイ方位測定機５９５から構成されている。

【００２３】ソノブイ送受信機５８は、以下のような送
受信の機能がある。

【００２４】受信に関しては、ソノブイから無線送信さ
れてきた目標音響情報等の電波信号を送受信アンテナ５
７を介して受信し電気信号に変換し、これをデータ・リ
ンクシステム２１へ送る。

【００２５】送信に関しては、データ・リンクシステム
２１から送られてきた「ソノブイの運用に関する指令」
の電気信号を受け、送受信アンテナ５７を介して電波信
号に変換し、これをソノブイへ無線送信する。

【００２６】データ・リンクシステム２１は、移動局等
の情報処理装置の各装置間の信号の送受信・配分を行う
システムである。

【００２７】ジェジベル記録装置５９１は、データ・リ
ンクシステム２１から送られてきたパッシブ音響情報の
電気信号を受け、目標方位、ドップラー及び周波数等の
信号処理を行い、その処理結果を記録し、水中目標５１
等を捜索・探知するとともに、水中目標５１等を探知し
たソノブイ（以下、「探知ソノブイ」という。）並びに
目標方位、ドップラー及び周波数等（以下、「パッシブ
探知情報」という。）の電気信号をデータ・リンクシス
テム２１へ送る。

【００２８】ソノブイ表示指示装置５９２は、データ・
リンクシステム２１から送られてきたアクティブ音響情
報の電気信号を受け、目標方位、目標距離、ターゲット
・ストレングス及びドップラー等の信号処理を行い、そ
の処理結果を表示し、水中目標５１等を捜索・探知する
とともに、探知ソノブイ、目標方位、目標距離、ターゲ
ット・ストレングス及びドップラー等（以下、「アクテ
ィブ探知情報」という。）の電気信号をデータ・リンク
システム２１へ送る。

【００２９】なお、「ソノブイの運用に関する指令」を
ソノブイへ無線送信する場合は、この装置等からデータ
・リンクシステム２１、ソノブイ送受信機５８及び送受
信アンテナ５７を介して行う。

【００３０】ジュリー記録装置５９３は、データ・リン
クシステム２１から送られてきたアクティブ音響情報の
電気信号を受け、目標距離等の信号処理を行い、その処
理結果を記録し、水中目標５１等を捜索・探知するとと
もに、アクティブ探知情報（探知ソノブイ及び目標距離
等）の電気信号をデータ・リンクシステム２１へ送る。

【００３１】ＢＴ（水温）記録装置５９４は、データ・
リンクシステム２１から送られてきた環境音響情報（Ｂ
Ｔ用のソノブイで検出された水温情報）の電気信号を受
け、ハイドロフォンの沈降速度に対応させて水温の信号
処理を行い、その結果を記録し、水中目標５１等を捜索
・探知するのに必要な使用ソノブイ及び深度対水温等の
情報（以下、「海洋環境情報」という。）を得る。

【００３２】ソノブイ方位測定機５９５は、ソノブイか
ら無線送信されてきた電波信号を受け、ソノブイの方向
を計測し、そして航空機５６がソノブイの方向に飛行し
ソノブイの直上を通過時その方向が反転することにより
ソノブイ（ブイ部５５）の位置（以下、「ブイ部５５の
位置」という。）を計測し、ブイ部５５の位置の情報
（以下、「ブイ位置情報」という。）の電気信号をデー
タ・リンクシステム２１へ送る。

【００３３】なお、情報処理部（従来型）５９には、こ
のほかに図示しない雑音レベル指示器等を含む。

【００３４】探知センサー装置２２は、レーダ、ソナ
ー、マッド、ＩＲ（赤外線）センサー等から構成され、
水上目標及び水中目標５１等の捜索・探知の状況を表示
又は記録し、これらに係る探知の情報（以下、「その他
の探知情報」という。）の電気信号をデータ・リンクシ
ステム２１へ送る。

【００３５】航法装置２３は、データ・リンクシステム
２１から送られてきた、航空機５６等の飛行計画等の情
報（以下、「航空機等の飛行計画等情報」という。）の
電気信号を受け、それを情報処理し、表示し、航空機５
６等の地理的位置、針路、速力及び高度等を計測し、こ
れらに係る情報（以下、「航空機等の位置情報」とい
う。）の電気信号をデータ・リンクシステム２１へ送
る。

【００３６】ソノブイ投下管制装置２４は、データ・リ
ンクシステム２１から送られてきた、ソノブイ計画投下
位置情報の電気信号を受け、その位置上空においてソノ
ブイを投下し、その投下時のブイ位置情報の電気信号を
データ・リンクシステム２１へ送る。

【００３７】指揮装置２５は、データ・リンクシステム
２１から送られてきたパッシブ探知情報、アクティブ探
知情報、その他の探知情報、ブイ位置情報及び航空機等
の位置情報等の電気信号を受け、指揮管制通信情報シス
テムとして必要な情報処理を行い、水上目標及び水中目
標５１等の位置情報、航空機等の飛行計画等情報及びソ
ノブイ計画投下位置情報等を表示し記録するとともに、
移動局等の情報処理装置の各装置に必要な情報の電気信
号をデータ・リンクシステム２１へ送る。

【００３８】

【従来の技術の動作の説明】図６（ａ），（ｂ）は、前
述したように構成されたシステムにおいて、従来から航
空機で行われているソノブイ・オペレーションを例とし
て、説明するための図である。

【００３９】図６（ａ），（ｂ）において、５３は海
面、５６は航空機、６１は空中投下中の状況にあるソノ
ブイ、６２は着水の状況にあるソノブイ、６３はアンテ
ナが展開した状況にあるソノブイ及び、６４はオペレー
ション可能の状況にあるソノブイである。

【００４０】航空機５６は、図５（ａ）に示す水中目標
５１等を捜索・探知するとき、ソノブイを敷設するため
複数個をソノブイ投下管制装置２４から投下する。

【００４１】投下されたソノブイ６１は、海面５３に着
水するときの衝撃を減ずるために装備されている羽根開
き竹とんぼ（Routor chutes）又はパラシュートによっ
て、落下速度が減速されている。

【００４２】海面５３に着水したソノブイ６２は、着水
の直後に羽根開き竹とんぼ又はパラシュートが脱落し、
電源部５５１がパワーオンの状態になる。

【００４３】海面５３下に沈下したソノブイ６３は、水
中でブイ部５５から送受信アンテナ５５４が展開する。

【００４４】ソノブイ６４は、ブイ部５５が浮上して送
受信アンテナ５５４が水面上に出るとまもなくブイ部５
５から信号ケーブル５４が展張・沈降し、ハイドロフォ
ン５２が信号ケーブル長により機械的に所定の深度に設
定され、ソノブイがオペレーション可能な状態になる。

【００４５】また、ＢＴ（水温）ブイの場合のハイドロ
フォン深度は、ハイドロフォン５２（温度センサー）の
沈降速度により算出される。

【００４６】図６（ｃ）は、ソノブイの敷設パターンの
例を説明するための図である。図６（ｃ）において、５
６は航空機であり、６５は航空機５６の現在までの飛行
コースであり実線で示され、６６はソノブイ（ブイ部５
５）の投下位置（ブイ位置情報）であり黒丸で示され、
６７は航空機５６の今後の計画飛行コースであり点線で
示され、６８は今後のソノブイ計画投下位置であり白丸
で示される。

【００４７】なお、航空機の代わりに、艦船等からロケ
ット等によりソノブイを発射し敷設する場合もある。

【００４８】航空機５６は、あらかじめ計画された海域
又は水中目標５１等を捜索もしくは探知したい海域でソ
ノブイを敷設した後、これらの海域上空において、図５
（ｂ）で示す情報処理部（従来型）５９を使用してソノ
ブイの送受信アンテナ５５４から送信されてきた目標音
響情報等及びブイ位置情報の電波信号をモニターするこ
とにより、図５（ａ）で示す水中目標５１等を捜索・探
知する。

【００４９】なお、敷設されたソノブイを更新する場合
及び正確なブイ位置を確認する場合は、その都度、ソノ
ブイ方位測定機５９５を使用してブイ位置の直上を通過
して行う。また、この敷設のパターンは、水中の音波伝
播の状況、捜索の状況や水中目標５１等の行動予測等に
よって変化する。

【００５０】水中目標５１等の位置を求める場合は、次
のとおりである。

【００５１】指揮装置２５などを使用して、ある時機に
計測したブイ位置から所要の時機のブイ位置を算出し、
ソノブイ位置から方位及び距離により水中目標５１等の
位置を求める。

【００５２】水中の音波伝播の状況を把握するための海
洋環境情報（深度対水温）を求める場合は次のとおりで
ある。

【００５３】所要の時機にＢＴ（水温）ブイを投下し、
ＢＴ（水温）記録装置５９４を使用して、ハイドロフォ
ン５２の沈降速度に対応させて海洋環境情報（深度対水
温）を計測する。

【００５４】

【発明が解決しようとする課題】図６に示すように航空
機５６等からソノブイを敷設する場合、航空機５６等に
搭載している航法装置２３を使用してソノブイ計画投下
位置６８を算出しているが、飛行針路、速力、高度、ソ
ノブイ落下秒時、風向・風速等に誤差があり、ブイ部５
５の投下位置（着水点）６６すなわちブイ位置にはソノ
ブイ計画投下位置６８に対し位置誤差が生ずる。

【００５５】また、ソノブイが敷設された後、風波、海
潮流等の影響によりブイ位置が時々刻々と変化し、実際
のブイ位置には投下位置６６に対し位置誤差が生じる。
特に、電池の性能が向上しソノブイのオペレーション時
間が長時間に及ぶにもかかわらず、位置誤差が長時間に
わたって累積してしまう。

【００５６】さらに、図７（ａ），（ｂ）に示すよう
に、風浪、海潮流等の影響によりハイドロフォン５２の
位置（以下、「ハイドロフォン位置」という。また、そ
の情報を「ハイドロフォン位置情報」という。）は、ブ
イ位置に対して位置誤差が生じる。

【００５７】これらのソノブイの位置誤差は、図５
（ｂ）に示す情報処理部（従来型）５９によるブイ位置
からの水中目標５１等の位置算出に大きな誤差を生じさ
せる。

【００５８】ブイ位置情報の精度を向上させるため、従
来の航空機５６等では、ブイ部５５から発信される電波
をソノブイ方位測定機５９５により受信しブイ部５５の
方位を計測し、そしてブイ部５５の方向へ飛行しブイ部
５５の直上付近でその方位が反転することによりその時
点の個々のブイ位置を把握する。

【００５９】このように、ブイ位置はいずれも方位情報
のみであること及び一時機には一つのブイ位置しか計測
できないこと、さらにはハイドロフォン位置は計測でき
ないことから、ソノブイの位置の正確な把握は困難であ
り、しかも航空機の任意の位置及び時機においてソノブ
イの位置の迅速な把握はできない。

【００６０】これらの手段の外に、航空機等に装備され
ているレーダが考えられるが、風波の影響とソノブイの
形状等から、ブイ位置の計測は困難である。

【００６１】また、その他ＤＭＥ（Distance Measuring
Equipment：距離測定装置）等の電波航法装置のソノブ
イへの搭載も考えられるが、システムが大きくかつ高価
となる。

【００６２】しかもこの場合でも、ブイ位置とハイドロ
フォン位置の位置誤差は残ることになる。以下、ブイ位
置とハイドロフォン位置を「ソノブイ位置」、その情報
を「ソノブイ位置情報」という。

【００６３】また、ハイドロフォンの深度（以下、「ハ
イドロフォン深度」という。また、その情報を「ハイド
ロフォン深度情報」という。）は、信号ケーブル長によ
り機械的に設定され、またハイドロフォンの沈降速度に
より計測されるため、ケーブルの伸縮性、ハイドロフォ
ンの沈降速度及び海潮流等の誤差要因により、正確な深
度の把握は困難である。このため、海洋環境情報の正確
かつ迅速な把握は困難である。

【００６４】この発明は、従来装置の問題点であるソノ
ブイ位置並びにハイドロフォン深度を正確かつ迅速に計
測できないことから生じた不具合を解消するために、な
されたものである。

【００６５】

【課題を解決するための手段】上記目的のため本発明に
係る自己位置計測式ソノブイ装置は、飛行体から発射さ
れるソノブイ装置であって、自己の位置を計測してソノ
ブイ位置情報を送出する自己位置計測装置と、水中目標
の目標音響情報又は水中の環境音響情報の少なくとも一
方を検出して送出するソナー装置と、前記自己位置計測
装置からのソノブイ位置情報とソナー装置からの目標音
響情報及び環境音響情報とを移動局又は固定局に無線送
信する送受信装置とを備えものである。

【００６６】このとき、自己位置計測装置は、ブイ部に
搭載される天空指向式位置計測用アンテナと、前記天空
指向式位置計測用アンテナで受信した位置計測用信号か
らブイ部の位置を計測する位置計測部と、センサー筐体
の深度を計測する深度計測部と、センサー筐体のブイ部
からの方位及びブイ部から降ろした垂線からの傾度を計
測する方位・傾度計測部とを有し、これら計測した情報
をソノブイ位置情報として得、ソナー装置は、センサー
筐体に搭載されて水中目標のアクティブ音響情報もしく
はパッシブ音響情報としての目標音響情報又は水中の環
境音響情報の少なくとも一方を送出するハイドロフォン
と、前記ハイドロフォンからの情報を伝送する信号ケー
ブルと、ブイ部に搭載され前記信号ケーブルからの情報
を無線伝送用に処理して目標音響情報及び環境音響情報
を得る信号処理部とを有し、送受信装置は、前記自己位
置計測装置からのソノブイ位置情報と、前記ソナー装置
の信号処理部からの目標音響情報及び環境音響情報とを
移動局又は固定局に無線送信するものである。

【００６７】上記の構成において、天空指向式位置計測
用アンテナで受信した位置計測用信号を位置計測部に伝
送する防水用アンテナ信号ケーブルを備えるとともに、
天空指向式位置計測用アンテナは、アンテナ架台の上面
に取り付けられ、アンテナ架台は、下方に安定錘を備え
るとともに、互いに直交した２軸のジンバル軸及び２重
構造の外側及び内側の２つのジンバルによって支えら
れ、内側ジンバルは、下方に安定錘を備えるとともに、
内側ジンバル及び外側ジンバルは、アンテナ架台及び内
側ジンバルの回転を制止する回転防止用ストッパーを有
するものである。

【００６８】さらに、自己位置計測式ソノブイ装置の位
置算出システムは、上記のいずれかの構成の自己位置計
測式ソノブイ装置の送受信装置から電波信号として送信
された、ソノブイ位置情報と、目標音響情報又は環境音
響情報とを、受信して信号処理とするとともに、水中目
標の地理的な位置を算出する情報処理装置を移動局又は
固定局に備えたものである。

【００６９】

【作用】自己位置計測装置は、外部から受信した情報か
ら、ブイ部の位置の計測、ハイドロフォン深度及びハイ
ドロフォン方位・傾度の計測をして、これらをソノブイ
位置情報とする。ソナー装置は、水中目標の目標音響情
報又は水中の環境音響情報の少なくとも一方を検出して
送出する。そして、送受信装置は、前記自己位置計測装
置からのソノブイ位置情報とソナー装置からの目標音響
情報及び環境音響情報とを移動局又は固定局に無線送信
する。

【００７０】自己位置計測装置がブイ部の位置を計測す
るため、天空指向式位置計測用アンテナは位置計測用信
号を受信して位置計測部に信号を伝送する。また、ハイ
ドロフォン深度及びハイドロフォン方位・傾度を計測す
るため、深度計測部をセンサー筐体に搭載してその深度
を計測するとともに、方位・傾度計測部をセンサー筐体
に搭載してソノブイ部からの方位及びブイ部から降ろし
た垂線からの傾度を計測する。

【００７１】ソナー装置は、センサー筐体内のハイドロ
フォンにより水中目標の目標音響情報又は水中の環境音
響情報の少なくとも一方を検出して送出し、この情報を
信号ケーブルでブイ部の信号処理部に伝送し、これを受
けた信号処理部で無線伝送用に処理する。

【００７２】このとき、ソナー装置がアクティブ・ソナ
ー方式の場合は、ハイドロフォンから水中目標のアクテ
ィブ音響情報を得、パッシブ・ソナー方式の場合は水中
目標のパッシブ音響情報を得る。

【００７３】また、ソナー装置がＢＴ（水温）ブイの場
合は、ハイドロフォンは、沈降しながら深度に応じて温
度センサーにより検知した環境音響情報（水温）を電気
信号に変換し、これを信号ケーブルを介して信号処理部
へ送る。

【００７４】天空指向式位置計測用アンテナには、防水
用アンテナ信号ケーブルが接続され、位置計測用信号を
位置計測部に伝送する。天空指向式位置計測用アンテナ
は、アンテナ架台の上面に取り付けられ、アンテナ架台
は、互いに直交した２軸のジンバル軸及び２重構造の外
側及び内側の２つのジンバルによって支えられる。アン
テナ架台及び内側ジンバルの各々の下方には安定錘が備
えられ、２組のジンバル軸、２つのジンバル及び２つの
安定錘の働きにより、波等による動揺があっても天空指
向式位置計測アンテナを水平状態に維持する。内側ジン
バル及び外側ジンバルの回転防止ストッパーは、アンテ
ナ架台と内側ジンバルがある程度の回転例えば９０度以
上使用とすると接触してその回転を制止し、防水用アン
テナ信号ケーブルの捩れによる損傷を防止する。

【００７５】移動局又は固定局の情報処理装置は、自己
位置計測式ソノブイ装置の送受信装置から電波信号とし
て送信された、ソノブイ位置情報と、目標音響情報又は
環境音響情報とを、受信して信号処理とするとともに、
水中目標の地理的な位置を算出する。

【００７６】

【実施例】この発明の一実施例を図１、図２、図３、図
４、図６及び図７を用いて、詳細に説明する。

【００７７】

【構成の説明】図１はこの発明に関する自己位置計測式
ソノブイ装置の構成図である。図１において、１１はセ
ンサー筐体、５１は水中目標、５２はハイドロフォン、
５３は海面、５４は信号ケーブル、５５はブイ部、及び
５６は航空機である。

【００７８】センサー筐体１１は、ハイドロフォン５２
を内蔵するとともに、自己位置計測装置を構成する深度
計測部１１１及び方位・傾度計測部１１２を内蔵する。

【００７９】ブイ部５５は、その筐体内に送受信装置を
構成する電源部５５１、ソナー装置を構成する送受信用
信号処理部５５２、自己位置計測装置を構成する位置計
測部１３、及び送受信装置を構成する送受信機部５５３
を内蔵し、その上端には自己位置計測装置を構成する天
空指向式位置計測用アンテナ１２（この一例ではＧＰＳ
アンテナ）及び送受信装置を構成する送受信アンテナ５
５４を備える。なお、ブイ部５５は航空機５６等から投
下され海面５３に浮上している。

【００８０】ハイドロフォン５２は、水中目標５１等を
捜索・探知するための音響センサーなど（深度センサー
を除く。）である。

【００８１】このとき、ハイドロフォン５２は、ソナー
装置がパッシブ・ソナー方式又はアクティブ・ソナー方
式により次のように作用する。

【００８２】パッシブ・ソナー方式の場合には、ハイド
ロフォン５２は、水中目標５１等が発するパッシブ音響
情報の音響信号（ドップラー、周波数や音圧レベル等）
を受振し電気信号に変換し、これを信号ケーブル５４を
介して送受信用信号処理部５５２へ送る。

【００８３】ソナー装置がアクティブ・ソナー方式の場
合には、ハイドロフォン５２は、送受信用信号処理部５
５２から送られてきた電気パルス信号を受け、これを音
響パルス信号に変換し水中に発振するとともに、水中目
標５１等から反射して戻ってきたアクティブ音響情報の
音響信号（ターゲット・ストレングスやドップラー等）
を受振し電気信号に変換し、これを信号ケーブル５４を
介して送受信用信号処理部５５２へ送る。

【００８４】なお、音響パルス信号の発振にかえてソノ
ブイの近くに音響発生器（発音弾）を投下させ、爆発音
が水中目標５１等から反射して戻ってきた音響信号によ
り水中目標５１等を捜索・探知するセミ・アクティブ・
ソナー方式の場合もある。

【００８５】また、ハイドロフォン５２は、ソノブイが
ＢＴ（水温）ブイの場合などのように音響センサーの代
わりに温度センサー（深度センサーを除く。）などのも
のもあり、ソノブイがＢＴ（水温）ブイの場合のハイド
ロフォン５２は、沈降しながら深度に応じて温度センサ
ーにより検知した環境音響情報（水温）を電気信号に変
換し（深度は深度計測部１１１で計測される。）、これ
を信号ケーブル５４を介して送受信用信号処理部５５２
へ送る。

【００８６】深度計測部１１１は、深度センサーにより
ハイドロフォン深度を計測し、ハイドロフォン深度情報
の電気信号を送受信用信号処理部５５２へ送る。

【００８７】方位・傾度計測部１１２は、ジャイロ又は
加速度計によりハイドロフォン５２の方位・傾度（以
下、「ハイドロフォン方位・傾度」という。）を計測
し、ハイドロフォン方位・傾度情報の電気信号を送受信
用信号処理部５５２へ送る。以下、ハイドロフォン５２
がブイ部５５の真下の位置から偏位した場合その方位を
「ハイドロフォン方位」、ハイドロフォン５２が傾いた
場合その傾きを「ハイドロフォン傾度」並びにそれらの
情報をそれぞれ「ハイドロフォン方位情報」、「ハイド
ロフォン傾度情報」という。

【００８８】位置計測部１３は、衛星又は電波航法援助
施設から無線送信されてきた位置情報の電波信号を天空
指向式位置計測用アンテナ１２を介して受信し電気信号
に変換し、内蔵するＧＰＳ（Global Positioning Syste
m）又は電波航法装置等によりブイ位置を計測し、ブイ
位置情報の電気信号を送受信機部５５３へ送る。この例
では、既に実用化されているＧＰＳ用アンテナ及びＧＰ
Ｓ用自己位置計測装置の場合を示す。

【００８９】送受信装置の電源部５５１は、海面５３に
ソノブイが着水の直後に作動状態となり、ソノブイの各
装置に電源を供給する。

【００９０】ソナー装置の送受信用信号処理部５５２
は、ソナー装置の方式又はソノブイの構成により、以下
のように作用する。

【００９１】ソナー装置がパッシブ・ソナー方式の場合
には、ハイドロフォン５２から信号ケーブル５４を介し
て送られてきたパッシブ音響情報の電気信号を受けると
ともに、自己位置計測装置（深度計測部１１１、方位・
傾度計測部１１２及び位置計測部１３）から送られてき
たソノブイ位置情報（ブイ位置情報、ハイドロフォン深
度情報及びハイドロフォン方位・傾度情報）の電気信号
とを受け、無線送信に必要な信号処理を行い、これを送
受信機部５５３へ送る。

【００９２】ソナー装置がアクティブ・ソナー方式の場
合には、電気パルス信号を発信させ信号ケーブル５４を
介してハイドロフォン５２に送り、ハイドロフォン５２
から信号ケーブル５４を介して送られてきたアクティブ
音響情報の電気信号を受けるとともに、自己位置計測装
置から送られてきたソノブイ位置情報の電気信号とを受
け、無線送信に必要な信号処理を行い、これらを送受信
機部５５３へ送る。

【００９３】なお、移動局等（航空機５６又は艦船に搭
載されている移動局あるいは航空機５６等を中継してあ
るいは中継しない陸上の固定局）の情報処理装置から、
音響パルス信号の発振等の「ソノブイの運用に関する指
令」が、無線送信されるものがあるが、その場合には、
送受信用信号処理部５５２は、その電波信号を送受信機
部５５３を介して電気信号として受け、これにより電気
パルス信号を発信し、これを信号ケーブル５４を介して
ハイドロフォン５２へ送る。

【００９４】また、セミ・アクティブ・ソナー方式の場
合は、電気パルス信号を発信させる代わりに音響発生器
（発音弾）を使うこと以外はアクティブ・ソナー方式の
場合と同様である。

【００９５】送受信装置の送受信機部５５３は、以下の
ような送受信の機能がある。

【００９６】送信に関しては、送受信用信号処理部５５
２から送られてきた目標音響情報等（パッシブ音響情
報、アクティブ音響情報及び環境音響情報）の電気信号
と、ソノブイ位置情報の電気信号とを、送受信アンテナ
５５４を介して電波信号に変換し、これを移動局等の情
報処理装置へ無線送信する。

【００９７】また、受信に関しては、移動局等から無線
送信されてきた「ソノブイの運用に関する指令」の電波
信号を送受信アンテナ５５４を介して受信し電気信号に
変換し、これを送受信用信号処理部５５２へ送る。

【００９８】なお、「ソノブイの運用に関する指令」を
受信しないソノブイもあり、この場合には、ソノブイの
送受信装置は送信装置、５５３はソノブイ送信機部、５
５４は送信アンテナのみとなる。

【００９９】図２はこの発明に関する移動局等の情報処
理装置のブロック図である。図２において、２１はデー
タ・リンクシステム、２２は探知センサー装置、２３は
航法装置、２４はソノブイ投下管制装置、２５は指揮装
置、２６は情報処理部（追加）、５７は送受信アンテ
ナ、５８はソノブイ送受信機、及び５９は情報処理部
（従来型）である。

【０１００】情報処理部（追加）２６は、ソノブイ地理
位置解析部２６１及び海洋環境データ評価部２６２から
構成されている。

【０１０１】情報処理部（従来型）５９は、ジェジベル
記録装置５９１、ソノブイ表示指示装置５９２、ジュリ
ー記録装置５９３、ＢＴ（水温）記録装置５９４及びソ
ノブイ方位測定機５９５から構成されている。

【０１０２】ソノブイ送受信機５８は、以下のような送
受信の機能がある。

【０１０３】受信に関しては、ソノブイから無線送信さ
れてきた目標音響情報等（パッシブ音響情報、アクティ
ブ音響情報及び環境音響情報）の電波信号と、ソノブイ
位置情報（ブイ位置情報、ハイドロフォン深度情報及び
ハイドロフォン方位・傾度情報）の電波信号とを、送受
信アンテナ５７を介して受信し、電気信号に変換し、こ
れをデータ・リンクシステム２１へ送る。

【０１０４】送信に関しては、データ・リンクシステム
２１から送られてきた「ソノブイの運用に関する指令」
の電気信号を受け、送受信アンテナ５７を介して電波信
号に変換し、これらをソノブイへ無線送信する。

【０１０５】データ・リンクシステム２１は、移動局等
の情報処理装置の各装置間の信号の送受信・配分を行う
システムである。

【０１０６】情報処理部（追加）２６のソノブイ地理位
置解析部２６１は、時々刻々、データ・リンクシステム
２１から送られてきたソノブイ位置情報（ブイ位置情
報、ハイドロフォン深度情報及びハイドロフォン方位・
傾度情報）の電気信号を受け、次のように、ソノブイ位
置（ブイ位置及びハイドロフォン位置）を時系列的に解
析処理し、ソノブイ位置情報の電気信号を、時々刻々、
データ・リンクシステム２１へ送る。

【０１０７】時系列的解析処理は次のとおりである。

【０１０８】ブイ位置情報を解析し、ブイ位置を算
出する。

【０１０９】ブイ位置と、ハイドロフォン深度情報
及びハイドロフォン方位・傾度情報を解析した結果とか
ら、ハイドロフォン位置を算出する（算出要領は後述す
る。）。

【０１１０】情報処理部（追加）２６の海洋環境データ
評価部２６２は、データ・リンクシステム２１から送ら
れてきた地理的なソノブイ位置情報（ブイ位置情報、ハ
イドロフォン位置情報及びハイドロフォン深度情報）と
環境音響情報（水温等）の電気信号を受け、その信号処
理を行い、地理的なソノブイ位置と深度対水温等データ
（海洋環境情報）を算出するとともに、深度対水温等デ
ータから音波伝播情報を算出し、その電気信号をデータ
・リンクシステム２１へ送る。

【０１１１】ジェジベル記録装置５９１は、データ・リ
ンクシステム２１から送られてきたパッシブ音響情報の
電気信号を受け、目標方位、ドップラー及び周波数等の
信号処理を行い、その処理結果を記録し、水中目標５１
等を捜索・探知するとともに、パッシブ探知情報の電気
信号をデータ・リンクシステム２１へ送る。

【０１１２】ソノブイ表示指示装置５９２は、データ・
リンクシステム２１から送られてきたアクティブ音響情
報の電気信号を受け、目標方位、目標距離、ターゲット
・ストレングス及びドップラー等の信号処理を行い、そ
の処理結果を表示し、水中目標５１等を捜索・探知する
とともに、アクティブ探知情報の電気信号をデータ・リ
ンクシステム２１へ送る。

【０１１３】なお、「ソノブイの運用に関する指令」を
ソノブイへ無線送信する場合は、この装置等からデータ
・リンクシステム２１、ソノブイ送受信機５８及び送受
信アンテナ５７を介して行う。

【０１１４】ジュリー記録装置５９３は、データ・リン
クシステム２１から送られてきたアクティブ音響情報の
電気信号を受け、目標距離等の信号処理を行い、その処
理結果を記録し、水中目標５１等を捜索・探知するとと
もに、アクティブ探知情報（探知ソノブイ及び目標距離
等）の電気信号をデータ・リンクシステム２１へ送る。

【０１１５】ＢＴ（水温）記録装置５９４は、データ・
リンクシステム２１から送られてきた地理的なソノブイ
位置と深度対水温等データの電気信号を受け、その信号
処理結果を記録し、地理的なソノブイ位置と海洋環境情
報を得る。

【０１１６】ソノブイ方位測定機５９５は、ソノブイか
ら無線送信されてきた電波信号を受け、ソノブイの方向
を計測し、そして航空機５６がソノブイの方向に飛行し
ソノブイの直上を通過時その方向が反転することにより
ソノブイ位置を把握する。なお、この発明により、この
機器は取り外すことも可能となる。

【０１１７】なお、情報処理部（従来型）５９には、こ
のほかに図示しない雑音レベル指示器等を含む。

【０１１８】探知センサー装置２２は、レーダ、ソナ
ー、マッド、ＩＲ（赤外線）センサー等から構成され、
水上目標及び水中目標５１等の捜索・探知の状況を表示
又は記録し、「その他の探知情報」の電気信号をデータ
・リンクシステム２１へ送る。

【０１１９】航法装置２３は、データ・リンクシステム
２１から送られてきた航空機等の飛行計画等情報の電気
信号を受け、それを情報処理し、表示し、航空機５６等
の地理的位置、針路、速力及び高度等を計測し、航空機
等の位置情報の電気信号をデータ・リンクシステム２１
へ送る。

【０１２０】ソノブイ投下管制装置２４は、データ・リ
ンクシステム２１から送られてきたソノブイ計画投下位
置情報の電気信号を受け、その位置上空においてソノブ
イを投下し、その投下時のブイ位置情報の電気信号をデ
ータ・リンクシステム２１へ送る。

【０１２１】指揮装置２５は、データ・リンクシステム
２１から送られてきたパッシブ探知情報、アクティブ探
知情報、その他の探知情報、時々刻々のソノブイ位置情
報、音波伝播情報及び航空機等の位置情報等の電気信号
を受け、指揮管制通信情報システムとして必要な情報処
理を行い、水上目標及び水中目標５１等の位置情報、航
空機等の飛行計画等情報及びソノブイ計画投下位置情報
などを表示し記録するとともに、移動局等の情報処理装
置の各装置に必要な情報の電気信号をデータ・リンクシ
ステム２１へ送る。

【０１２２】図３は、この発明に関する自己位置計測式
ソノブイ装置の自己位置計測装置の位置計測部１３の位
置計測原理を、一例としてＧＰＳの場合により、説明す
るための図である。図３（ａ）において、３１は各衛
星、３２は各衛星３１から放送されるメッセージ（電
波）、３３はＧＰＳによる位置計測方程式、及び３４は
自己位置計測式ソノブイ装置（ブイ部５５にある天空指
向式位置計測用アンテナ１２）である。

【０１２３】各衛星３１は、衛星１、衛星２、衛星３及
び衛星４等がある。

【０１２４】各衛星３１からの電波の諸元は、例えば、
キャリア周波数Ｌ１は１５７５．４２ＭＨｚ、同Ｌ２は
１２２７．６ＭＨｚ、Ｃ／Ａコードは１．０２３ＭＨ
ｚ、Ｐコードは１０．２３ＭＨｚ、メッセージ３２は５
０ｂｐｓ及び受信電力レベルは−１６０〜−１６６ｄＢ
Ｗである。

【０１２５】位置計測方程式は次の数１〜数４のとおり
である。

【０１２６】

【数１】（（ｘ−ｘ₁）²＋（ｙ−ｙ₁）²＋（ｚ−ｚ₁）²）^1/2＋
Ｔ＝Ｒ₁

【０１２７】

【数２】（（ｘ−ｘ₂）²＋（ｙ−ｙ₂）²＋（ｚ−ｚ₂）²）^1/2＋
Ｔ＝Ｒ₂

【０１２８】

【数３】（（ｘ−ｘ₃）²＋（ｙ−ｙ₃）²＋（ｚ−ｚ₃）²）^1/2＋
Ｔ＝Ｒ₃

【０１２９】

【数４】（（ｘ−ｘ₄）²＋（ｙ−ｙ₄）²＋（ｚ−ｚ₄）²）^1/2＋
Ｔ＝Ｒ₄

【０１３０】ここで、ｘ，ｙ，ｚはユーザ位置すなわち
自己位置計測式ソノブイ装置３４（ブイ部５５にある天
空指向式位置計測用アンテナ１２）位置の座標（未知
数）、ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i（ｉ＝１，２，３，４…）は衛星
３１位置の座標（既知、メッセージの中に含まれる）、
Ｔはユーザ・クロック誤差（未知数）、及び、Ｒ₁，
Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄は各衛星〜ユーザ位置の間の近似距離
（計算値）である。

【０１３１】位置計測原理は、衛星３１〜ユーザ（自己
位置計測式ソノブイ装置３４）位置間の直線距離を計測
することからスタートする。そして位置の算出は、この
方程式３３を解くことになる。

【０１３２】図３（ｂ）は、ＧＰＳの位置計測原理の理
解を深めるための参考図であり、ここではこの原理を３
個の衛星を使った２次元位置計測の例で説明する。

【０１３３】この図３（ｂ）において、３１は各衛星す
なわち衛星１、衛星２及び衛星３、３４はユーザ位置、
３５はｃ・Δｔ（＝Ｔ）、Δｔはユーザのクロック誤
差、ｃは光速度、３６は各衛星３１までの距離を半径と
した円の交点、及び３７はユーザ・クロック誤差を考慮
しない場合の各衛星３１までの距離を半径とした円の交
点である。

【０１３４】ユーザ位置３４は、ユーザ・クロック誤差
Δｔがなければ、２個の衛星３１までの距離を半径とし
た円の交点３６に決まってしまう。しかし、実際にはユ
ーザクロック誤差Δｔがあるため、衛星３１までの距離
がｃ・Δｔだけずれた交点３７となる。

【０１３５】交点３７は、３個の衛星を用いて３個の円
を描くと、有限な面積を持った三角形（図の斜線部分）
となり、一点には交わらない。

【０１３６】したがって、Δｔを補正して、三角形の面
積を最小まで収斂させることにより最終位置データを求
め、これらから交点３６を算出しユーザ位置３４を決定
することとなる。

【０１３７】図４は、この発明に関する自己位置計測式
ソノブイ装置の自己位置計測装置の天空指向式位置計測
用アンテナ１２を、一例としてＧＰＳの場合により、説
明するための図である。

【０１３８】図４（ａ）において、１１はセンサー筐
体、１２ａは固定式位置計測用アンテナ、１２はこの発
明に関する天空指向式位置計測用アンテナ、４１は波、
５４は信号ケーブル、及び５５は波４１等に揺られなが
ら海面に浮上しているブイ部である。

【０１３９】波４１のため、ブイ部５５が傾いた場合、
天空指向式位置計測用アンテナ１２は、アンテナ面を水
平に維持することができるため、ブイ部５５に固定され
ている固定式位置計測用アンテナ１２ａに比して、各衛
星３１からの電波を受信することが容易となり、ブイ位
置の精度を向上させることができる。

【０１４０】図４（ｂ）は、この発明に関する天空指向
式位置計測用アンテナ１２部分の外観図であり、１２は
天空指向式位置計測用アンテナ、１２１は内側ジンバル
軸、１２２は内側ジンバル、１２３は外側ジンバル軸、
１２４は外側ジンバル、１２５は内側安定錘、１２６は
外側安定錘、１２７は防水用アンテナ信号ケーブル、１
２８は回転防止用ストッパー、及び１２９はアンテナ架
台である。

【０１４１】天空指向式位置計測用アンテナ１２は、ア
ンテナ架台１２９の上面に取り付けられている。

【０１４２】アンテナ架台１２９は、１８０度に等分さ
れた２本の内側ジンバル軸１２１により内側ジンバル１
２２と接続され、かつその下部に内側安定錘１２５が取
り付けられているため、自由に回転（前後）運動ができ
るようになっている。

【０１４３】内側ジンバル１２２は、内側ジンバル軸１
２１に対して９０度ずれた位置で外側ジンバル軸１２３
により外側ジンバル１２４と接続され、かつその下部に
外側安定錘１２６が取り付けられているため、自由に回
転（左右）運動ができるようになっている。

【０１４４】外側ジンバル１２４は、ブイ部５５に固定
されている。

【０１４５】内側ジンバル軸１２１及び外側ジンバル軸
１２３の接続部分はそれぞれ摩擦の少ない装置（一例と
して、ベアリング）により構成される。

【０１４６】したがって、天空指向式位置計測用アンテ
ナ１２は、波４１等により揺れても、前後左右に自由に
回転し、そのアンテナ面を水平に維持することができ
る。

【０１４７】防水用アンテナ信号ケーブル１２７は、位
置情報に関する電気信号を天空指向式位置計測用アンテ
ナ１２から位置計測部１３に送るための防水用のケーブ
ルであり、天空指向式位置計測用アンテナ１２からアン
テナ架台１２９、内側ジンバル軸１２１、内側ジンバル
１２２、外側ジンバル軸１２３、外側ジンバル１２４及
び送受信アンテナ５５４の内側を通り位置計測部１３に
接続される。

【０１４８】回転防止用ストッパー１２８は、急激に波
等をかぶった場合、天空指向式位置計測用アンテナ１２
等を前後左右に９０度以上回転させないこと及び防水用
アンテナ信号ケーブル１２７に捩れを生じさせないこと
のために、内側ジンバル１２２及び外側ジンバル１２４
の上端内側にそれぞれ２か所に設けられたストッパーで
ある。この回転防止用ストッパー１２８は、衝撃を緩和
させることができる材質（一例としてスプリング、ゴム
等）で構成される。

【０１４９】なお、この天空指向式位置計測用アンテナ
１２は、アンテナ架台の上面に、この図４（ｂ）の例で
はＧＰＳ受信用アンテナが取り付けられている場合を説
明しているが、電波航法装置等によりブイ位置を計測す
る場合にはＧＰＳ受信用アンテナに代えて当該電波航法
用のアンテナを取り付ける。

【０１５０】天空指向式位置計測用アンテナ１２に関す
る装置は、構造が簡単であり、軽量、小形、安価に製造
でき、また、風波等が高いなど悪条件下の海洋環境にも
適用できる装置である。なお、天空指向式位置計測用ア
ンテナ１２が波等をかぶった場合などには、位置情報に
関するデータの信頼性を評価し、ソフトウェアでＧＰＳ
による位置の精度を向上させることもできる。

【０１５１】次に地理的なハイドロフォンの位置すなわ
ちハイドロフォン位置を算出する要領について説明す
る。

【０１５２】風等や海潮流等の影響がなければハイドロ
フォン５２はブイ部５５の真下に位置することから、地
理的なハイドロフォン位置はブイ位置と同一である。し
かし、実際には、数５に風圧抵抗算出式として示す風の
影響や数６に流圧抵抗算出式として示す海潮流の影響の
ため、一般的にはハイドロフォン位置はブイ位置の真下
ではなく偏位している。

【０１５３】

【数５】Ｒａ＝Ｋ・Ａ・Ｖ²

【０１５４】ここで、Ｒａは風圧力（ｋｇ）、Ｋは抵抗
係数、Ａはブイ部５５の水線以上の正面投影面積
（ｍ²）、Ｖは風速（ｍ／ｓｅｃ）（ブイ部５５と空気
の相対速度）である。

【０１５５】

【数６】Ｒｆ＝Ｋ・Ｓ・Ｖ²

【０１５６】ここで、Ｒｆは摩擦抵抗（ｋｇ）、Ｋは抵
抗係数、Ｓは浸水部の正面投影面積（ｍ²）、Ｖは海潮
流等の流速（ｍ／ｓｅｃ）である。

【０１５７】このため、自己位置計測装置の深度計測部
１１１及び方位・傾度計測部１１２で計測された計測値
データ並びに信号ケーブル５４の実際の長さを使って、
より正確なハイドロフォン位置を算出する必要がある。

【０１５８】図７はハイドロフォン位置（ハイドロフォ
ン５２の位置）のブイ位置からの偏位量算出要領を説明
するための図であり、５２はハイドロフォン、αはハイ
ドロフォン方位角、βはハイドロフォン傾度、γはハイ
ドロフォン５２の偏位距離、ｄはハイドロフォン深度、
５３は海面、５４は信号ケーブル、ａは信号ケーブル５
４の長さ、５５はブイ部である。

【０１５９】信号ケーブル５４の長さａは実際の物理的
な長さから、ブイ部５５からのハイドロフォン方位角α
及びハイドロフォン傾度βは方位・傾度計測部１１２か
らの計測値により、また、ハイドロフォン深度ｄは深度
計測部１１１からの計測値により、それぞれ既知である
ので、ハイドロフォン位置はブイ位置から方位角α及び
偏位距離γの位置にあることになる。

【０１６０】偏位距離γの算出式は数７のとおりであ
る。

【０１６１】

【数７】γ＝ａ・ｓｉｎβ、γ＝ｄ・ｔａｎβ 又は γ
＝（ａ²−ｄ²）^1/2

【０１６２】なお、さらにハイドロフォン位置の位置精
度を向上させたいときは、信号ケーブル５４に生じる
「垂れ」を懸垂線方程式により補正し算出することもで
きる。

【０１６３】

【使用例】以下、航空機が自己位置計測式ソノブイ装置
を用いて行うソノブイ・オペレーションを例として説明
する。

【０１６４】図１のような水中目標５１等を捜索・探知
するときは、前述した図６（ａ）と同様に、航空機５６
は、ソノブイを敷設するため複数個をソノブイ投下管制
装置２４から投下する。

【０１６５】図６（ａ）のように、投下されたソノブイ
６１は、海面５３に着水するときの衝撃を減ずるために
装備されている羽根開き竹とんぼ（Routor chutes）又
はパラシュートによって、落下速度が減速されている。

【０１６６】海面５３に着水したソノブイ６２は、着水
の直後に羽根開き竹とんぼ又はパラシュートが脱落し、
電源部５５１がパワーオンの状態になる。

【０１６７】海面５３下に沈下したソノブイ６３は、水
中でブイ部５５から送受信アンテナ５５４が展開する。

【０１６８】ソノブイ６４は、ブイ部５５が浮上して送
受信アンテナ５５４が水面上に出るとまもなくブイ部５
５から信号ケーブル５４が展張・沈降し、ハイドロフォ
ン５２が信号ケーブル長により機械的に所定の深度に設
定され、ソノブイがオペレーション可能な状態になる。

【０１６９】また、ＢＴ（水温）ブイの場合のハイドロ
フォン深度は、ハイドロフォン５２（温度センサー）の
沈降深度に応じて深度計測部１１１（深度センサー）に
より計測される。

【０１７０】図６（ｃ）は、ソノブイの敷設パターンの
例を説明するための図である。図６（ｃ）において、５
６は航空機であり、６５は航空機５６の現在までの飛行
コースであり実線で示され、６６はソノブイ（ブイ部５
５）の投下位置（ブイ位置情報）であり黒丸で示され、
６７は航空機５６の今後の計画飛行コースであり点線で
示され、６８は今後のソノブイ計画投下位置であり白丸
で示される。

【０１７１】なお、航空機の代わりに、艦船等からロケ
ット等によりソノブイを発射し敷設する場合もある。

【０１７２】航空機５６は、あらかじめ計画された海域
又は水中目標５１等を捜索もしくは探知したい海域でソ
ノブイを敷設した後、これらの海域上空において、図２
で示す情報処理部（従来型）５９及び情報処理部（追
加）２６を使用してソノブイの送受信アンテナ５５４か
ら送信されてきた目標音響情報等及びブイ位置情報の電
波信号をモニターすることにより、水中目標５１等を捜
索・探知する。

【０１７３】なお、作動不良などのソノブイの敷設換え
を行う場合はソノブイ方位測定機５９５等を使用してブ
イ位置の直上を飛行しなければならない（ただし、ロケ
ット等によりソノブイの敷設換えを行う場合はその直上
を飛行する必要はない。）が、時々刻々のブイ位置を確
認する場合は任意の飛行位置において常時ソノブイ地理
位置解析部２６１を使用して行える。

【０１７４】また、この敷設のソノブイ・パターンは、
水中の音波伝播の状況、捜索の状況や水中目標５１等の
行動予測等によって変化する。

【０１７５】水中目標５１等の位置を求める場合は、次
のとおりである。

【０１７６】指揮装置２５などを使用して、所要の時機
のブイ位置からハイドロフォン位置を求め、そのハイド
ロフォン位置からの方位及び距離により水中目標５１等
の位置を求める。

【０１７７】水中の音波伝播の状況を把握するための海
洋環境情報（深度対水温）を求める場合は次のとおりで
ある。

【０１７８】所要の時機にＢＴ（水温）ブイを投下し、
海洋環境評価部２６２及びＢＴ（水温）記録装置５９４
などを使用して、ハイドロフォン深度情報及び環境音響
情報（水温）などを信号処理し正確な海洋環境情報（深
度対水温）を求める。

【０１７９】

【転用例】この発明の自己位置計測式ソノブイ装置は、
潜水艦の捜索・探知を主な目的とする目標音響情報等収
集用のソーナ装置の代わりに、同様な目的のための目標
放射能情報、目標レーザ情報、目標の内部波情報など収
集用の放射能探知装置、レーザ探知装置、内部波探知装
置などに転用できる。

【０１８０】また、他の目的のための水上及び水中の環
境情報など収集用の波浪計測装置、雨量計測装置並びに
その他の装置に転用することができる。

【０１８１】ソナー装置のハイドロフォンについては、
垂直ラインアレイ（Vertical LineArray）方式又は水平
ラインアレイ（Horizontal Line Array）方式などにす
ることもできる。

【０１８２】また、ハイドロフォンは、音波探知（音圧
−電圧（電流）変換）方式の代わりに、オプティカル・
ファイバ（音圧−光屈折率変換）方式にすることもでき
る。

【０１８３】

【発明の効果】この発明の自己位置計測式ソノブイ装置
は、ソノブイ位置（ブイ位置及びハイドロフォン位置）
並びにハイドロフォン深度を正確かつ迅速に計測できる
ことから、このソノブイにより潜水艦等の水中目標等を
捜索・探知するオペレーションを行う場合、より正確か
つ迅速な水中音波伝播の状況が把握でき、それにより効
果的かつ効率的な捜索等計画の立案ができるとともに、
潜水艦等の水中目標等の正確かつ迅速な地理的位置を把
握することができる。

【０１８４】また、ソノブイのアンテナからの電波到達
範囲内では、艦船等においても直接にソノブイ位置を正
確かつ迅速に計測できることから、ロケットによるソノ
ブイ敷設ができることもあり、航空機がいなくてもソノ
ブイによるオペレーションの実施が容易になる。

【０１８５】このことによりソノブイの使用に関連した
オペレーション及びその指揮管制通信情報システムの効
果的かつ効率的な運用に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に関する自己位置計測式ソノブイ装置
の構成図である。

【図２】この発明に関する移動局等の情報処理装置のブ
ロック図である。

【図３】この発明に関する自己位置計測式ソノブイ装置
の自己位置計測装置の位置計測部の位置計測原理を説明
するための図である。

【図４】この発明に関する自己位置計測式ソノブイ装置
の自己位置計測装置の天空指向式位置計測用アンテナを
説明するための図である。

【図５】従来のソノブイ及び移動局等の情報処理装置を
説明するための図である。

【図６】航空機で行われるソノブイ・オペレーションの
例を説明するための図である。

【図７】ハイドロフォン位置のブイ位置からの偏位量算
出要領を説明するための図である。

【符号の説明】

１１センサー筐体１１１深度計測部１１２方位・傾度計測部１２天空指向式位置計測用アンテナ１２１内側ジンバル軸１２２内側ジンバル１２３外側ジンバル軸１２４外側ジンバル１２５内側安定錘１２６外側安定錘１２７防水用アンテナ信号ケーブル１２８回転防止用ストッパー１２９アンテナ架台２１データ・リンクシステム２２探知センサー装置２３航法装置２４ソノブイ投下管制装置２５指揮装置２６情報処理部（追加）２６１ソノブイ地理位置解析部２６２海洋環境データ評価部５１水中目標５２ハイドロフォン５３海面５４信号ケーブル５５ブイ部５５１電源部５５２送受信用信号処理部５５３送受信機部５５４送受信アンテナ５６航空機５７送受信アンテナ５８ソノブイ送受信機５９情報処理部（従来型）５９１ジェジベル記録装置５９２ソノブイ表示指示装置５９３ジュリー記録装置５９４ＢＴ（水温）記録装置５９５ソノブイ方位測定機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】飛行体から発射されるソノブイ装置であ
って、自己の位置を計測してソノブイ位置情報を送出する自己
位置計測装置と、水中目標の目標音響情報又は水中の環境音響情報の少な
くとも一方を検出して送出するソナー装置と、前記自己位置計測装置からのソノブイ位置情報とソナー
装置からの目標音響情報及び環境音響情報とを移動局又
は固定局に無線送信する送受信装置とを備えたことを特
徴とする自己位置計測式ソノブイ装置。
【請求項２】自己位置計測装置と、ソナー装置と、送
受信装置とを備え飛行体から発射されるソノブイ装置で
あって、自己位置計測装置は、ブイ部に搭載される天空指向式位
置計測用アンテナと、前記天空指向式位置計測用アンテ
ナで受信した位置計測用信号からブイ部の位置を計測す
る位置計測部と、センサー筐体の深度を計測する深度計
測部と、センサー筐体のブイ部からの方位及びブイ部か
ら降ろした垂線からの傾度を計測する方位・傾度計測部
とを有し、これら計測した情報をソノブイ位置情報とし
て得、ソナー装置は、センサー筐体に搭載されて水中目標のア
クティブ音響情報もしくはパッシブ音響情報としての目
標音響情報又は水中の環境音響情報の少なくとも一方を
送出するハイドロフォンと、前記ハイドロフォンからの
情報を伝送する信号ケーブルと、ブイ部に搭載され前記
信号ケーブルからの情報を無線伝送用に処理して目標音
響情報及び環境音響情報を得る信号処理部とを有し、送受信装置は、前記自己位置計測装置からのソノブイ位
置情報と、前記ソナー装置の信号処理部からの目標音響
情報及び環境音響情報とを移動局又は固定局に無線送信
することを特徴とする自己位置計測式ソノブイ装置。
【請求項３】請求項２に記載のソノブイ装置におい
て、天空指向式位置計測用アンテナで受信した位置計測用信
号を位置計測部に伝送する防水用アンテナ信号ケーブル
を備えるとともに、天空指向式位置計測用アンテナは、アンテナ架台の上面
に取り付けられ、アンテナ架台は、下方に安定錘を備えるとともに、互い
に直交した２軸のジンバル軸及び２重構造の外側及び内
側の２つのジンバルによって支えられ、内側ジンバルは、下方に安定錘を備えるとともに、内側
ジンバル及び外側ジンバルは、アンテナ架台及び内側ジ
ンバルの回転を制止する回転防止ストッパーを有するこ
とを特徴とする自己位置計測式ソノブイ装置。
【請求項４】請求項１又は請求項２又は請求項３のい
ずれか一に記載の自己位置計測式ソノブイ装置の送受信
装置から電波信号として送信された、ソノブイ位置情報
と、目標音響情報又は環境音響情報とを、受信して信号
処理とするとともに、水中目標の地理的な位置を算出す
る情報処理装置を移動局又は固定局に備えたことを特徴
とする自己位置計測式ソノブイ装置の位置算出システ
ム。