JPH07122665B2 - 水中物体位置表示装置 - Google Patents
水中物体位置表示装置Info
- Publication number
- JPH07122665B2 JPH07122665B2 JP61240096A JP24009686A JPH07122665B2 JP H07122665 B2 JPH07122665 B2 JP H07122665B2 JP 61240096 A JP61240096 A JP 61240096A JP 24009686 A JP24009686 A JP 24009686A JP H07122665 B2 JPH07122665 B2 JP H07122665B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- depth
- signal
- gps receiver
- time
- underwater object
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は深度計にGPS受信機（以下単にGPS）を組込み、
GPSの出力する高精密時刻信号を利用して深度計位置
（深度計は水中物体に取付けてあるので水中物体位置）
を容易に正確に測定するようにした水中物体位置表示装
置に関する。
GPSの出力する高精密時刻信号を利用して深度計位置
（深度計は水中物体に取付けてあるので水中物体位置）
を容易に正確に測定するようにした水中物体位置表示装
置に関する。
〈従来技術〉 この種従来装置において、用いている深度計は直線距離
を求めるには船から超音波を送信しそれを深度計が受け
て応答する必要があり、このため船に送信用振動子が、
深度計に超音波受信機が必要であった。また複数の深度
計を識別するためには、各深度計は異なる周波数の超音
波パルスを送信していたので、受信ソナーが複数個必要
であった。
を求めるには船から超音波を送信しそれを深度計が受け
て応答する必要があり、このため船に送信用振動子が、
深度計に超音波受信機が必要であった。また複数の深度
計を識別するためには、各深度計は異なる周波数の超音
波パルスを送信していたので、受信ソナーが複数個必要
であった。
最近提案されている衛星航法システムとしてのGPSはGlo
bal Positioning System（全世界的な測位システム）の
略字であって、高精度の時計を利用して、受動的に（利
用者が電波を送信せずに）衛星と利用者間の距離を測定
する衛星航法システムである。
bal Positioning System（全世界的な測位システム）の
略字であって、高精度の時計を利用して、受動的に（利
用者が電波を送信せずに）衛星と利用者間の距離を測定
する衛星航法システムである。
GPSの衛星であるNAVSTAR衛星（時間と測距を用いた航行
衛星）はすべて原子時計（セシウム原子時計２台とルビ
ジウム原子時計２台）を搭載することになっている。こ
れらの衛星上の時計は、１日当りの安定度が10-13程度
であることが実証されているので、１日当り10ns（ナノ
秒、10-9）程度しか進み遅れしないし、その進み遅れも
大部分予測できる。
衛星）はすべて原子時計（セシウム原子時計２台とルビ
ジウム原子時計２台）を搭載することになっている。こ
れらの衛星上の時計は、１日当りの安定度が10-13程度
であることが実証されているので、１日当り10ns（ナノ
秒、10-9）程度しか進み遅れしないし、その進み遅れも
大部分予測できる。
GPSは宇宙部分，制御部分および利用者部分から構成さ
れていて、制御部分は地上局施設のことで無人のモニタ
局で衛星からの信号を受信して、衛星上の時計の状態と
衛星の軌道に関するデータなどを主制御局に送る。
れていて、制御部分は地上局施設のことで無人のモニタ
局で衛星からの信号を受信して、衛星上の時計の状態と
衛星の軌道に関するデータなどを主制御局に送る。
主制御局ではこれらの各所のモニタ局のデータをもとに
衛星の時計の未来の状態と衛星位置の予測とを行って無
人の地上アンテナのどれかから、これらの予測値を衛星
上のメモリに向けて送信する。地上アンテナはまた衛星
からのテレメータ信号を受信したり、衛星の操作のため
のコマンド信号の送信も行う。
衛星の時計の未来の状態と衛星位置の予測とを行って無
人の地上アンテナのどれかから、これらの予測値を衛星
上のメモリに向けて送信する。地上アンテナはまた衛星
からのテレメータ信号を受信したり、衛星の操作のため
のコマンド信号の送信も行う。
宇宙部分は衛星のことで、衛星上の原子時計は10.23MHz
の周波数を発振していて、送信周波数はその154倍の157
2.42MHz（L1）と120倍の1227.6MHz（L2）である。二つ
の周波数を送信しているのは、電波の電離層における伝
搬遅延の補正をするためである。
の周波数を発振していて、送信周波数はその154倍の157
2.42MHz（L1）と120倍の1227.6MHz（L2）である。二つ
の周波数を送信しているのは、電波の電離層における伝
搬遅延の補正をするためである。
測距信号は雑音に似た２進符号で、疑似雑音（PRN）コ
ードと呼ばれていて、０と１が不規則に同数だけ出るコ
ードである。衛星からは２種類のPRNコードが送信され
ている。その一つはＰコードと呼ばれる信号で、１秒間
に10.23メガビット（Mb）という速いコードで、その長
さが１週間という長いコードである。もう一つは速さが
1.023Mb/s.長さが1ms（ミリ秒，千分の１秒）という信
号で、C/Aコードと呼ばれている。Ａは（Ｐ信号を）捕
捉（Aquisition）する信号であるとされている。Ｐコー
ドを使用するときには、まず、C/Aコードを受信してか
らＰコードに移る操作をする。このC/Aコードは民間で
使用できることになるとされている。ただし、C/Aコー
ドはL2の周波数では送信されていないので、電離層誤差
の補正は別の方法による。
ードと呼ばれていて、０と１が不規則に同数だけ出るコ
ードである。衛星からは２種類のPRNコードが送信され
ている。その一つはＰコードと呼ばれる信号で、１秒間
に10.23メガビット（Mb）という速いコードで、その長
さが１週間という長いコードである。もう一つは速さが
1.023Mb/s.長さが1ms（ミリ秒，千分の１秒）という信
号で、C/Aコードと呼ばれている。Ａは（Ｐ信号を）捕
捉（Aquisition）する信号であるとされている。Ｐコー
ドを使用するときには、まず、C/Aコードを受信してか
らＰコードに移る操作をする。このC/Aコードは民間で
使用できることになるとされている。ただし、C/Aコー
ドはL2の周波数では送信されていないので、電離層誤差
の補正は別の方法による。
C/AコードおよびＰコードには、さらに50b/sの速度で２
進符号の衛星からの放送データが重畳されている。この
データは30秒（1,500ビット）で一順するようになって
いて、これを１フレームと呼ぶ。このフレームはさらに
６秒ごとの５サブフレームに区分されていて、サブフレ
ームの１は主に衛星の時計の予測をした補正データ，サ
ブフレーム２と３には衛星軌道を計算するための予測デ
ータが入っている。サブフレーム４と５はフレームごと
に内容が入れかわり、25フレーム目に前のデータに戻
る。従って、この両サブフレームのみは、その全データ
を取得するには12.5分を要する。
進符号の衛星からの放送データが重畳されている。この
データは30秒（1,500ビット）で一順するようになって
いて、これを１フレームと呼ぶ。このフレームはさらに
６秒ごとの５サブフレームに区分されていて、サブフレ
ームの１は主に衛星の時計の予測をした補正データ，サ
ブフレーム２と３には衛星軌道を計算するための予測デ
ータが入っている。サブフレーム４と５はフレームごと
に内容が入れかわり、25フレーム目に前のデータに戻
る。従って、この両サブフレームのみは、その全データ
を取得するには12.5分を要する。
〈発明の構成〉 本発明は、水中物体に、第１のGPS受信機と、水中物体
の深度を検出する圧力センサとを取り付けると共に、該
圧力センサが検出した深度に対応した周波数の深度信号
を出力する手段と、上記第１のGPS受信機が時刻パルス
信号を出力すると、該第１のGPS受信機が出力する時刻
パルス信号に同期する第２の信号を出力する手段とを設
ける一方、船に、第２のGPS受信機と、該第２のGPS受信
機が出力する時刻パルス信号と上記水中物体が出力する
深度信号及び第２の信号とを使用して、少なくとも船首
に対する方位角度（θ０）、直線距離（r0）及び深度
（D0）を含む水中物体の位置情報を測定する手段と、こ
れらの位置情報を表示する表示器とを設けたことを特徴
とする水中物体位置表示装置を提供するものである。
の深度を検出する圧力センサとを取り付けると共に、該
圧力センサが検出した深度に対応した周波数の深度信号
を出力する手段と、上記第１のGPS受信機が時刻パルス
信号を出力すると、該第１のGPS受信機が出力する時刻
パルス信号に同期する第２の信号を出力する手段とを設
ける一方、船に、第２のGPS受信機と、該第２のGPS受信
機が出力する時刻パルス信号と上記水中物体が出力する
深度信号及び第２の信号とを使用して、少なくとも船首
に対する方位角度（θ０）、直線距離（r0）及び深度
（D0）を含む水中物体の位置情報を測定する手段と、こ
れらの位置情報を表示する表示器とを設けたことを特徴
とする水中物体位置表示装置を提供するものである。
また、本発明は、網の下部に取付けた複数の水中物体に
それぞれ、第１のGPS受信機と、水中物体の深度を検出
する圧力センサとを取り付けると共に、該圧力センサが
検出した深度に対応した周波数の深度信号を出力する手
段と、上記第１のGPS受信機が出力する時刻パルス信号
に同期する第２の信号を出力する手段とを設ける一方、
船に、第２のGPS受信機と、該第２のGPS受信機が出力す
る時刻パルス信号と上記水中物体が出力する深度信号及
び第２の信号とを使用して、少なくとも船首に対する方
位角度（θ０）、直線距離（r0）及び深度（D0）を含む
水中物体の位置情報を測定する手段と、これらの位置情
報を表示する表示器とを設け、上記第２のGPS受信機が
時刻パルス信号を出力すると、上記複数の水中物体のい
ずれか一つが深度信号及び第２の信号を出力する構成と
していることを特徴とする水中物体位置表示装置を提供
するものである。
それぞれ、第１のGPS受信機と、水中物体の深度を検出
する圧力センサとを取り付けると共に、該圧力センサが
検出した深度に対応した周波数の深度信号を出力する手
段と、上記第１のGPS受信機が出力する時刻パルス信号
に同期する第２の信号を出力する手段とを設ける一方、
船に、第２のGPS受信機と、該第２のGPS受信機が出力す
る時刻パルス信号と上記水中物体が出力する深度信号及
び第２の信号とを使用して、少なくとも船首に対する方
位角度（θ０）、直線距離（r0）及び深度（D0）を含む
水中物体の位置情報を測定する手段と、これらの位置情
報を表示する表示器とを設け、上記第２のGPS受信機が
時刻パルス信号を出力すると、上記複数の水中物体のい
ずれか一つが深度信号及び第２の信号を出力する構成と
していることを特徴とする水中物体位置表示装置を提供
するものである。
〈発明の効果〉 本発明に用いる深度計は正確な時刻により超音波を送信
するので、深度計までの直線距離が容易に求められると
共に複数の深度計を識別するために、時刻により識別し
ているので周波数は１つでよく、このため受信ソナーは
１つでよい利点がある。
するので、深度計までの直線距離が容易に求められると
共に複数の深度計を識別するために、時刻により識別し
ているので周波数は１つでよく、このため受信ソナーは
１つでよい利点がある。
〈実施例〉 本発明にかかる水中物体位置表示装置の一実施例とし
て、水中物体に取り付けた深度計にGPS受信機を組込
み、GPSの出力する高精密時刻信号を利用して深度計位
置を測定する装置を以下旋網漁で使用する網の下端を複
数個の深度計が取付けられていて、網の下端の形状を測
定する例について説明する。
て、水中物体に取り付けた深度計にGPS受信機を組込
み、GPSの出力する高精密時刻信号を利用して深度計位
置を測定する装置を以下旋網漁で使用する網の下端を複
数個の深度計が取付けられていて、網の下端の形状を測
定する例について説明する。
第１図に示す如く、一般に網１の下端に深度計２、上端
にGPSアンテナを付けた浮子３を取付ける。深度計２はG
PSを内蔵しておりアンテナ３とケーブル４で接続されて
いる。第１図ではこれらが３組取付けられている。各深
度計は予め定められた時刻に深度情報の含まれた超音波
パルスを送信する。深度情報を含ませる方法としては超
音波パルスの周波数を深度に比例して変化させる方法等
がある。
にGPSアンテナを付けた浮子３を取付ける。深度計２はG
PSを内蔵しておりアンテナ３とケーブル４で接続されて
いる。第１図ではこれらが３組取付けられている。各深
度計は予め定められた時刻に深度情報の含まれた超音波
パルスを送信する。深度情報を含ませる方法としては超
音波パルスの周波数を深度に比例して変化させる方法等
がある。
第２図は超音波発振器５の位置を測定するための説明図
であり、かつ第３図は超音波発信器５のブロック図であ
り、図中圧力センサ６は深度を検出し深度に対応する電
圧信号を電圧−周波数変換器７へ供給する。変換器７
は、深度に比例する周波数信号fdを発生し増幅器８を経
て振動子９へ供給する。振動子９はこの周波数fdを深度
信号を船測へ送出する。パルス発生器13は網側のGPS受
信機11より時刻パルスを受信する時一定時間接続するパ
ルス信号を送信回路14の一入力端子へ供給する。発信回
路15は、周波数f1の信号を送信回路14の他の入力端へ供
給する。送信回路14は、パルス信号で変調された周波数
f1の信号（第２の信号）を振動子10へ供給する。振動子
10は周波数f1の超音波パルス信号を船側へ送信する。
であり、かつ第３図は超音波発信器５のブロック図であ
り、図中圧力センサ６は深度を検出し深度に対応する電
圧信号を電圧−周波数変換器７へ供給する。変換器７
は、深度に比例する周波数信号fdを発生し増幅器８を経
て振動子９へ供給する。振動子９はこの周波数fdを深度
信号を船測へ送出する。パルス発生器13は網側のGPS受
信機11より時刻パルスを受信する時一定時間接続するパ
ルス信号を送信回路14の一入力端子へ供給する。発信回
路15は、周波数f1の信号を送信回路14の他の入力端へ供
給する。送信回路14は、パルス信号で変調された周波数
f1の信号（第２の信号）を振動子10へ供給する。振動子
10は周波数f1の超音波パルス信号を船側へ送信する。
第４図は探知装置のブロック図であり、かつ第５図は探
知装置の受波器が生成する受波ビームを示すものであ
る。第４図において、クロックパルス発生器20は、周期
t0のパルス列を方位計数器21へ供給する。方位計数器21
は、受信ビームが船首方向に向いた時に計数値が０とな
るｍ進加算カウンタで構成され、その計数値はラッチ回
路22及び受信−表示ユニット27へ送信される。方位計数
器21は、またその計数値がｍに達した時パルス出力信号
を距離計数器23へ送出する。距離計数器23は、時刻パル
ス入力時に計数値が０となるｎ進加算カウンタで構成さ
れ、その計数値をラッチ回路24へ送出し、方位計数器21
から出力信号が印加される毎に加算する。船側のGPS受
信機26が時刻パルス（トリガ信号）を出力すると計数器
21及び23はリセットされて計数値が０となる。受信−表
示ユニット27は、受波手段30、パルス圧縮手段31、表示
器32及び制御器33で構成される。受波手段30は、周波数
f1の信号を受信し、垂直方向に幅の広い指向特性を有す
る振動子を等速円運動させる如く構成される。パルス圧
縮手段31は、マッチドフイルタで構成される。パルス圧
縮手段31は水平方向に回転する水平方向に幅が狭く垂直
方向に幅の広い受波ビームで捕捉された受波信号を表示
器32及び比較器35へ送出する。表示器32は、自船の水中
周辺状況を表示面に表示する。制御器33は、受波手段30
と表示器32とを同期させて動作させる。比較器35は、入
力信号の振幅がある一定値以上であれば雑音でないとし
てパルス信号をラッチ回路22及び24へ送出する。ラッチ
回路22は、この時方位計数器21が送出する計数値を記録
保持しこの計数値を出力する。ラッチ回路24は、パルス
信号を受信した距離計数器23が送出する計数値を記録保
持しこの計数値を出力する。掛算器37は、ラッチ回路22
の出力信号と△Ｗ＝360゜/mとを掛合わせその出力信号
θ０（船首に対する方位角）を表示器39、読出し専用メ
モリ40及びROM41へ送出する。掛算器38は、ラッチ回路2
4の出力計数値と△ｒ 時間に超音波が水中を進む距離）とを掛合せその出力信
号r0（発信器５までの直線距離）を表示器42及びROM43
の一入力端子へ供給する。振動子44は、発信器５から送
られてくる周波数fdの深度信号を受信し増幅器45を経て
周波数−電圧変換回路46へ供給する、受波信号は、周波
数−電圧変換回路46で電圧信号に変換された後、アナロ
グ−デイジタル変換回路47でデイジタル量に変換された
後ROM48へ供給される。ROM48には、予め入力信号の大き
さに対する深度が記憶されており、入力信号が供給され
るとそれに対応する深度信号D0が表示器49及びROM43の
他の入力端子へ供給される。ROM43には、 の式に基づいて発信器５までの直線距離r0と発信器５の
深度D0の大きさに対応して予め距離信号l0が記憶されて
おり、発信器５までの直線距離r0が掛算器38から供給さ
れ発信器５の深度D0がROM48から供給されると対応する
発信器５までの水平距離l0が表示器50並びに掛算器51及
び52の一入力端子へ供給される。表示器50は、発信器５
までの水平距離l0を表示する。ROM40には、予めいろい
ろな方位角信号θ０に対応するsinθ０の値が記憶され
ており、方位角信号θ０が掛算器37から供給されるとこ
れに対応するsinθ０の値を掛算器51の他の入力端子へ
供給する。ROM41には、予めいろいろな方位角信号θ０
に対応するcosθ０の値が記憶されており、方位角信号
θ０が掛算器37から供給されるとこれに対応するcosθ
０の値を掛算器52の他の入力端子へ供給する。掛算器51
はX0＝l0sinθ０の演算を行い、発信器４のＸ軸上の距
離X0を得て表示器53へ送出しこれを表示する。掛算器52
は、Y0＝l0cosθ０の演算を行ない、発信器５のＹ軸上
の距離Y0を得て表示器54へ送出しこれを表示する。
知装置の受波器が生成する受波ビームを示すものであ
る。第４図において、クロックパルス発生器20は、周期
t0のパルス列を方位計数器21へ供給する。方位計数器21
は、受信ビームが船首方向に向いた時に計数値が０とな
るｍ進加算カウンタで構成され、その計数値はラッチ回
路22及び受信−表示ユニット27へ送信される。方位計数
器21は、またその計数値がｍに達した時パルス出力信号
を距離計数器23へ送出する。距離計数器23は、時刻パル
ス入力時に計数値が０となるｎ進加算カウンタで構成さ
れ、その計数値をラッチ回路24へ送出し、方位計数器21
から出力信号が印加される毎に加算する。船側のGPS受
信機26が時刻パルス（トリガ信号）を出力すると計数器
21及び23はリセットされて計数値が０となる。受信−表
示ユニット27は、受波手段30、パルス圧縮手段31、表示
器32及び制御器33で構成される。受波手段30は、周波数
f1の信号を受信し、垂直方向に幅の広い指向特性を有す
る振動子を等速円運動させる如く構成される。パルス圧
縮手段31は、マッチドフイルタで構成される。パルス圧
縮手段31は水平方向に回転する水平方向に幅が狭く垂直
方向に幅の広い受波ビームで捕捉された受波信号を表示
器32及び比較器35へ送出する。表示器32は、自船の水中
周辺状況を表示面に表示する。制御器33は、受波手段30
と表示器32とを同期させて動作させる。比較器35は、入
力信号の振幅がある一定値以上であれば雑音でないとし
てパルス信号をラッチ回路22及び24へ送出する。ラッチ
回路22は、この時方位計数器21が送出する計数値を記録
保持しこの計数値を出力する。ラッチ回路24は、パルス
信号を受信した距離計数器23が送出する計数値を記録保
持しこの計数値を出力する。掛算器37は、ラッチ回路22
の出力信号と△Ｗ＝360゜/mとを掛合わせその出力信号
θ０（船首に対する方位角）を表示器39、読出し専用メ
モリ40及びROM41へ送出する。掛算器38は、ラッチ回路2
4の出力計数値と△ｒ 時間に超音波が水中を進む距離）とを掛合せその出力信
号r0（発信器５までの直線距離）を表示器42及びROM43
の一入力端子へ供給する。振動子44は、発信器５から送
られてくる周波数fdの深度信号を受信し増幅器45を経て
周波数−電圧変換回路46へ供給する、受波信号は、周波
数−電圧変換回路46で電圧信号に変換された後、アナロ
グ−デイジタル変換回路47でデイジタル量に変換された
後ROM48へ供給される。ROM48には、予め入力信号の大き
さに対する深度が記憶されており、入力信号が供給され
るとそれに対応する深度信号D0が表示器49及びROM43の
他の入力端子へ供給される。ROM43には、 の式に基づいて発信器５までの直線距離r0と発信器５の
深度D0の大きさに対応して予め距離信号l0が記憶されて
おり、発信器５までの直線距離r0が掛算器38から供給さ
れ発信器５の深度D0がROM48から供給されると対応する
発信器５までの水平距離l0が表示器50並びに掛算器51及
び52の一入力端子へ供給される。表示器50は、発信器５
までの水平距離l0を表示する。ROM40には、予めいろい
ろな方位角信号θ０に対応するsinθ０の値が記憶され
ており、方位角信号θ０が掛算器37から供給されるとこ
れに対応するsinθ０の値を掛算器51の他の入力端子へ
供給する。ROM41には、予めいろいろな方位角信号θ０
に対応するcosθ０の値が記憶されており、方位角信号
θ０が掛算器37から供給されるとこれに対応するcosθ
０の値を掛算器52の他の入力端子へ供給する。掛算器51
はX0＝l0sinθ０の演算を行い、発信器４のＸ軸上の距
離X0を得て表示器53へ送出しこれを表示する。掛算器52
は、Y0＝l0cosθ０の演算を行ない、発信器５のＹ軸上
の距離Y0を得て表示器54へ送出しこれを表示する。
なお、表示器32の表示部が円形の場合に、該円形を囲む
正方形の水平上部をＸ軸とし、垂直右側をＹ軸として、
XY軸の交点を１とし、XY軸の１に対する他の端を各々Ｎ
とする時、座標変換回路23により点Ｏ（N/2,N/2）を中
心とするPPI表示が行なわれるようになっており、映像
は中心Ｏより半径N/2内に表示されるようになる。
正方形の水平上部をＸ軸とし、垂直右側をＹ軸として、
XY軸の交点を１とし、XY軸の１に対する他の端を各々Ｎ
とする時、座標変換回路23により点Ｏ（N/2,N/2）を中
心とするPPI表示が行なわれるようになっており、映像
は中心Ｏより半径N/2内に表示されるようになる。
上記のような深度計を複数個用いる時には、夫々の深度
計からの信号を判別するために、第６図に示す如き２つ
の時の深度計を夫々区分できるタイムチャートを用い
る。
計からの信号を判別するために、第６図に示す如き２つ
の時の深度計を夫々区分できるタイムチャートを用い
る。
すなわち、第６図で時刻の秒の奇数時に深度計１が偶数
時に深度計２が動作する。よって船側ではGPSからの時
刻により判別出来る。つまり時刻の奇及び偶を表示する
表示器を追加すればよい。深度計がもっと多い時例えば
10個の時には秒の値が深度計の番号となる。なお上記で
は１秒毎に切替っているが１秒毎でなくてもよい。使用
距離に比較して大きければよい。
時に深度計２が動作する。よって船側ではGPSからの時
刻により判別出来る。つまり時刻の奇及び偶を表示する
表示器を追加すればよい。深度計がもっと多い時例えば
10個の時には秒の値が深度計の番号となる。なお上記で
は１秒毎に切替っているが１秒毎でなくてもよい。使用
距離に比較して大きければよい。
なお、第６図のタイムチャートにおいては時刻パルスと
同時にf1とfdが出力されているが、fdは時刻パルスより
少し早い方がよい。なぜなら船側でf1が受信された時に
はすでにfdが安定して受信されている必要がある。
同時にf1とfdが出力されているが、fdは時刻パルスより
少し早い方がよい。なぜなら船側でf1が受信された時に
はすでにfdが安定して受信されている必要がある。
船底に取付けられた全周型スキャニングソナー（受信の
み）で超音波パルスを受信し、深度計の水平面上での船
首方向となす角θと、船に取付けられているGPSの時刻
を利用して深度計までの直線距離Ｒを求める。また深度
情報より深度Ｄを求める。そしてθ,R,Dを表示する。水
平距離によりレーダ画面上に表示する方法としては、例
えば第７図に示す如き表示装置100が用いられる。すな
わち、第７図において、レーダアンテナ101からは送信
トリガ発生回路103で発生するトリガパルスに基づいて
パルス電波が発射される。レーダアンテナの回転は、例
えばレーダアンテナ101の回転側に取り付けられたマグ
ネットと、固定側船首方向に取り付けられたリードスイ
ッチとから構成された船首パルス発生回路104により、
レーダアンテナ101が船首方向を指向する毎に船首パル
スが生成される。そしてレーダアンテナ101の回転軸に
取り付けられ、同一円周状に一定の間隔で多数の小孔が
形成された回転円板と、固定側に設けられたフォトイン
ターラプタとから構成された回転パルス発生回路105に
より、上記小孔がフォトインターラプタを通過する毎に
パルスが生成される。方位カウンタ106は上記回転パル
スを計数し、船首パルスが挿入される毎に計数値が０に
リセットされるようになっている。CP107から送出され
る基準クロックパルスは、分周回路108で探知レンジ設
定回路109からの設定レンジデータDpに連動して分周さ
れる。従って、分周パルスは角レンジに対し、常に一定
の数となる。距離カウンタ110はこの分周パルスを計数
するN/2進のカウンタで、計数値が１にリセットされる
毎に送信トリガ発生回路103を駆動する。レーダアンテ
ナ101で受信されたパルス電波は、増幅検波回路111、Ａ
−Ｄ変換回路112を経てレーダメモリ113に導かれる。ア
ンド回路からの深度計の水平位置を示す信号もD1,D2・
・・も各深度計毎に異なった値でメモリ113に入力され
る。このレーダメモリ113は距離ｒ方向に１〜N/2、方位
θ方向に所定数の番地容量（例えば360）を有してお
り、番地指定は前述の方位カウンタ106および距離カウ
ンタ110からの各計数値θ１、r1が切換スイッチ114を介
しレーダメモリ113に挿入されることにより行われる。
み）で超音波パルスを受信し、深度計の水平面上での船
首方向となす角θと、船に取付けられているGPSの時刻
を利用して深度計までの直線距離Ｒを求める。また深度
情報より深度Ｄを求める。そしてθ,R,Dを表示する。水
平距離によりレーダ画面上に表示する方法としては、例
えば第７図に示す如き表示装置100が用いられる。すな
わち、第７図において、レーダアンテナ101からは送信
トリガ発生回路103で発生するトリガパルスに基づいて
パルス電波が発射される。レーダアンテナの回転は、例
えばレーダアンテナ101の回転側に取り付けられたマグ
ネットと、固定側船首方向に取り付けられたリードスイ
ッチとから構成された船首パルス発生回路104により、
レーダアンテナ101が船首方向を指向する毎に船首パル
スが生成される。そしてレーダアンテナ101の回転軸に
取り付けられ、同一円周状に一定の間隔で多数の小孔が
形成された回転円板と、固定側に設けられたフォトイン
ターラプタとから構成された回転パルス発生回路105に
より、上記小孔がフォトインターラプタを通過する毎に
パルスが生成される。方位カウンタ106は上記回転パル
スを計数し、船首パルスが挿入される毎に計数値が０に
リセットされるようになっている。CP107から送出され
る基準クロックパルスは、分周回路108で探知レンジ設
定回路109からの設定レンジデータDpに連動して分周さ
れる。従って、分周パルスは角レンジに対し、常に一定
の数となる。距離カウンタ110はこの分周パルスを計数
するN/2進のカウンタで、計数値が１にリセットされる
毎に送信トリガ発生回路103を駆動する。レーダアンテ
ナ101で受信されたパルス電波は、増幅検波回路111、Ａ
−Ｄ変換回路112を経てレーダメモリ113に導かれる。ア
ンド回路からの深度計の水平位置を示す信号もD1,D2・
・・も各深度計毎に異なった値でメモリ113に入力され
る。このレーダメモリ113は距離ｒ方向に１〜N/2、方位
θ方向に所定数の番地容量（例えば360）を有してお
り、番地指定は前述の方位カウンタ106および距離カウ
ンタ110からの各計数値θ１、r1が切換スイッチ114を介
しレーダメモリ113に挿入されることにより行われる。
表示装置100はCP120、表示器125等から構成されてい
て、CP120から読み出しのための基準となる比較的高速
のクロックパルスが送出されていて、このクロックパル
スは計数容量Ｎのｘカウンタ121に導かれている。ｘカ
ウンタ121は計数値がリセットされる毎にリセットパル
スを計数容量Ｎのｙカウンタ122へ送出し、ｙカウンタ1
22の計数動作を繰り返し実行させる。上記ｘ、ｙカウン
タ121,122の出力計数値ｘ、ｙは座標変換回路123に導か
れ、直交座標から極座標に変換されてr3、θ３が出力さ
れる。
て、CP120から読み出しのための基準となる比較的高速
のクロックパルスが送出されていて、このクロックパル
スは計数容量Ｎのｘカウンタ121に導かれている。ｘカ
ウンタ121は計数値がリセットされる毎にリセットパル
スを計数容量Ｎのｙカウンタ122へ送出し、ｙカウンタ1
22の計数動作を繰り返し実行させる。上記ｘ、ｙカウン
タ121,122の出力計数値ｘ、ｙは座標変換回路123に導か
れ、直交座標から極座標に変換されてr3、θ３が出力さ
れる。
レーダメモリ113から読み出された信号がラッチ回路12
9、Ｄ−Ａ変換回路130を経て表示器125に導かれ表示さ
れる。そしてラッチ回路129はメモリ113が書き込み状態
にある間も表示器125側に表示信号を供給するために用
いられ、Ｄ−Ａ変換回路130は、表示器125はカラー表示
器であるから色信号に変換されるようになっている。上
記のようにして表示器125には映像が表示される。そし
てクロックパルス発生回路120からのクロックパルス
は、切換スイッチ114,メモリ113の書込読出切換制御及
びラッチ回路129のラッチ動作のためにも用いられてい
る。
9、Ｄ−Ａ変換回路130を経て表示器125に導かれ表示さ
れる。そしてラッチ回路129はメモリ113が書き込み状態
にある間も表示器125側に表示信号を供給するために用
いられ、Ｄ−Ａ変換回路130は、表示器125はカラー表示
器であるから色信号に変換されるようになっている。上
記のようにして表示器125には映像が表示される。そし
てクロックパルス発生回路120からのクロックパルス
は、切換スイッチ114,メモリ113の書込読出切換制御及
びラッチ回路129のラッチ動作のためにも用いられてい
る。
GPSの時刻信号の出力方法としては、例えば第８図に示
すCPUの制御回路で処理される。すなわち、第８図にお
いて、GPS受信機は４つのGPS衛星からのPNコードの受信
タイミングと送信周波数のドップラー周波数を測定する
ことで、各衛星までの距離と距離変化率を知ることが出
来る。しかし、この測定値は受信機内の時計信号を基に
得られたものであるから、オフセット等の誤差を含んで
いる。そこでこれらの得られた距離は疑似距離，距離変
化率は疑似距離変化率と呼ぶ。いま衛星までの疑似距離
をｎとすると、 ｎ＝Rn＋Ｃ×△ｔ xi,yi,zi:衛星ｉの位置 x0,y0,z0:受信機アンテナの位置 C:光速 △t:受信機内の時計誤差 xi,yi,ziは衛星からの送信時刻を知ることで既知とな
り、x0,y0,z0,△ｔの４つが未知数となる。そこで
（１）式は４衛星についてxi,yi,ziを知れば解くことが
出来る。
すCPUの制御回路で処理される。すなわち、第８図にお
いて、GPS受信機は４つのGPS衛星からのPNコードの受信
タイミングと送信周波数のドップラー周波数を測定する
ことで、各衛星までの距離と距離変化率を知ることが出
来る。しかし、この測定値は受信機内の時計信号を基に
得られたものであるから、オフセット等の誤差を含んで
いる。そこでこれらの得られた距離は疑似距離，距離変
化率は疑似距離変化率と呼ぶ。いま衛星までの疑似距離
をｎとすると、 ｎ＝Rn＋Ｃ×△ｔ xi,yi,zi:衛星ｉの位置 x0,y0,z0:受信機アンテナの位置 C:光速 △t:受信機内の時計誤差 xi,yi,ziは衛星からの送信時刻を知ることで既知とな
り、x0,y0,z0,△ｔの４つが未知数となる。そこで
（１）式は４衛星についてxi,yi,ziを知れば解くことが
出来る。
同様な方法で疑似距離変化率も３次元速度として求める
ことが出来る。
ことが出来る。
この様にしてx0,y0,z0の３次元位置と、△ｔのオフセッ
ト値、自身の速度を求めることが出来る。
ト値、自身の速度を求めることが出来る。
△ｔのオフセット値を知った事によりGPS時刻からのず
れが知れるから受信機内の時計を修正してGPS時刻（協
定世界時には160μｓ以内の差に保たれている）に合わ
すことが可能となる。
れが知れるから受信機内の時計を修正してGPS時刻（協
定世界時には160μｓ以内の差に保たれている）に合わ
すことが可能となる。
このようにGPS受信機では正確な緯度，経度，高度と共
に自身の移動速度と正確な時刻が得られる。
に自身の移動速度と正確な時刻が得られる。
アンテナで受信されたGPS信号はアンプされた後、M1の
ミキサーで周波数変換される。
ミキサーで周波数変換される。
GPS信号はPNコードによりスペクトル拡散が行われてい
るから、この復調がまず行われる。PNコードは各々の衛
星に固有のものであるから、CPUによりコードの選択を
行う。次にPNコードは１チップ976nsで1023チップ（1m
s）のパルス列であるからこのコードのスタート点を衛
星からのコードのスタート点に合わす必要がある。CPU
はPNコードスタート点を変化させながらコード一致信号
を見て合致しているかを知る。
るから、この復調がまず行われる。PNコードは各々の衛
星に固有のものであるから、CPUによりコードの選択を
行う。次にPNコードは１チップ976nsで1023チップ（1m
s）のパルス列であるからこのコードのスタート点を衛
星からのコードのスタート点に合わす必要がある。CPU
はPNコードスタート点を変化させながらコード一致信号
を見て合致しているかを知る。
次にPNコードクロックの位相（１チップ976nsの周期の
位相）を調整してコード一致信号のA/D変換出力が最大
となる位相量を知る。A/D変換の入力はPNコードとOSC出
力のｍ倍された信号がM3でミキサーされた後、M2でGPS
信号とミキサーされてスペクトラム拡散信号は逆拡散
（復調）されて受信信号の存在が知れる。
位相）を調整してコード一致信号のA/D変換出力が最大
となる位相量を知る。A/D変換の入力はPNコードとOSC出
力のｍ倍された信号がM3でミキサーされた後、M2でGPS
信号とミキサーされてスペクトラム拡散信号は逆拡散
（復調）されて受信信号の存在が知れる。
PNコードのスタート点、位相調整でA/D変換の最大値が
検出出来たことで衛星からのコードの遅れ時間（1ms以
内）を知った事になる。次にM4のミキサーで２乗された
受信信号はVCOとM5で構成されるPLL回路でキャリアーの
復調が行われる。
検出出来たことで衛星からのコードの遅れ時間（1ms以
内）を知った事になる。次にM4のミキサーで２乗された
受信信号はVCOとM5で構成されるPLL回路でキャリアーの
復調が行われる。
キャリアーの復調により各衛星の位置の相違からドップ
ラー周波数を測定することが出来、これが自身の三次元
速度の測定のもとになる。一方VCOの出力を1/2倍して90
゜位相シフトしたキャリアーとM6でミキサーすることに
より50Hzで位相変調された各衛星からの情報（時刻，衛
星の位置，衛星の軌道情報，パラメータ等）を知ること
が出来る。
ラー周波数を測定することが出来、これが自身の三次元
速度の測定のもとになる。一方VCOの出力を1/2倍して90
゜位相シフトしたキャリアーとM6でミキサーすることに
より50Hzで位相変調された各衛星からの情報（時刻，衛
星の位置，衛星の軌道情報，パラメータ等）を知ること
が出来る。
時刻は衛星からの時刻情報（6Sごとに1.5S単位で）とこ
の時刻情報のタイミングを1ms（PNコードパルス列）以
内で知ることで各衛星の位置を知るための時刻が求めら
れた事になる。
の時刻情報のタイミングを1ms（PNコードパルス列）以
内で知ることで各衛星の位置を知るための時刻が求めら
れた事になる。
この一連の動作を４衛星について行い、各々の衛星情
報、ドップラー周波数、時刻情報を知る事で測定につい
ては終了した事になる。衛星情報については常時知る必
要はなく、30分毎位でよい。後の２つについてはその都
度測定する必要がある。
報、ドップラー周波数、時刻情報を知る事で測定につい
ては終了した事になる。衛星情報については常時知る必
要はなく、30分毎位でよい。後の２つについてはその都
度測定する必要がある。
時刻パルスを出力するために△ｔを知って受信機内の時
計のオフセット誤差を知った事で1S修正値は決定出来
る。次に1Sの立上りの大きな修正は第９図に示す如くま
ず各衛星からの時刻情報より1ms以内の誤差で1.5S単位
で次の6S後の時刻が知られる。第９図において、衛星の
時刻の1Sの立上りでCPUに割込み入力すると1ms以内の誤
差でGPS時刻との差の判定が可能であるから次の6S後に
正しい時刻にセットする（シフトレジスタとカウンタ等
で進む遅れの調整を行う）一般的にGPS受信機では±100
ns以内の誤差で1Sパルスの立上りをGPS時刻に合わせこ
む事が可能である。
計のオフセット誤差を知った事で1S修正値は決定出来
る。次に1Sの立上りの大きな修正は第９図に示す如くま
ず各衛星からの時刻情報より1ms以内の誤差で1.5S単位
で次の6S後の時刻が知られる。第９図において、衛星の
時刻の1Sの立上りでCPUに割込み入力すると1ms以内の誤
差でGPS時刻との差の判定が可能であるから次の6S後に
正しい時刻にセットする（シフトレジスタとカウンタ等
で進む遅れの調整を行う）一般的にGPS受信機では±100
ns以内の誤差で1Sパルスの立上りをGPS時刻に合わせこ
む事が可能である。
また、第10図に示す如く、衛星側の出力タイミングに対
応した受信機側のタイミングとして受信機側で得られる
1Sのパルス位置は B,Dの値は固定であり、また Ａの値は衛星と自身の距離を求めることで として求まる。
応した受信機側のタイミングとして受信機側で得られる
1Sのパルス位置は B,Dの値は固定であり、また Ａの値は衛星と自身の距離を求めることで として求まる。
Ｂの値は（プリアンブル＋α｝で、約180ms、Ｄはアン
テナから受信機までのケーブルの長さによる遅延時間で
ある。
テナから受信機までのケーブルの長さによる遅延時間で
ある。
ｔout＝1s−Ａ−Ｂ−Ｄの遅延量を設定することで真の1
Sパルスに同期出来る。
Sパルスに同期出来る。
GPS受信機ではOSCとして10-9程度の安定度が要求される
ので10秒毎に遅延量を測定して補正すれば±100ns程度
の同期は可能である。時刻情報そのものは遅延を考慮し
て1S前に時刻を出力する必要がある。
ので10秒毎に遅延量を測定して補正すれば±100ns程度
の同期は可能である。時刻情報そのものは遅延を考慮し
て1S前に時刻を出力する必要がある。
時刻パルスを出力するためだけであれば、どれか１個の
衛星からの受信信号により決定出来る衛星の位置と自身
の正確な位置がわかっていれば、衛星からの時刻パルス
の遅延量が判明し、時刻パルスの修正がでる。受信した
PNコードを復調することで時刻のタイミングパルスとそ
の時刻は決定出来る。この様子を衛星側の時刻タイミン
グと受信されたタイミングで比較して表わす。
衛星からの受信信号により決定出来る衛星の位置と自身
の正確な位置がわかっていれば、衛星からの時刻パルス
の遅延量が判明し、時刻パルスの修正がでる。受信した
PNコードを復調することで時刻のタイミングパルスとそ
の時刻は決定出来る。この様子を衛星側の時刻タイミン
グと受信されたタイミングで比較して表わす。
上記の如く、本発明にかかる水中物体位置表示装置は簡
単な構成で、所期の目的を達成し得るものである。
単な構成で、所期の目的を達成し得るものである。
第１図は、本発明を施網漁用網に用いた場合の説明図、
第２図は発信器の位置を測定するための説明図、第３図
は超音発信器のブロック図、第４図は探知装置のブロッ
ク図、第５図は探知装置の受波器が生成する受波ビーム
の説明図、第６図は深度計のタイムチャート図、第７図
は表示装置のブロック図、第８図はCPUの制御ブロック
図、第９図及び第10図は、夫々衛星と受信機のタイミン
グ図である。 １……網、２……深度計、 ３……浮子、４……ケーブル、 100……表示装置。
第２図は発信器の位置を測定するための説明図、第３図
は超音発信器のブロック図、第４図は探知装置のブロッ
ク図、第５図は探知装置の受波器が生成する受波ビーム
の説明図、第６図は深度計のタイムチャート図、第７図
は表示装置のブロック図、第８図はCPUの制御ブロック
図、第９図及び第10図は、夫々衛星と受信機のタイミン
グ図である。 １……網、２……深度計、 ３……浮子、４……ケーブル、 100……表示装置。
Claims (2)
- 【請求項１】水中物体に、第１のGPS受信機と、水中物
体の深度を検出する圧力センサとを取り付けると共に、
該圧力センサが検出した深度に対応した周波数の深度信
号を出力する手段と、上記第１のGPS受信機が時刻パル
ス信号を出力すると、該第１のGPS受信機が出力する時
刻パルス信号に同期する第２の信号を出力する手段とを
設ける一方、 船に、第２のGPS受信機と、該第２のGPS受信機が出力す
る時刻パルス信号と上記水中物体が出力する深度信号及
び第２の信号とを使用して、少なくとも船首に対する方
位角度（θ０）、直線距離（r0）及び深度（D0）を含む
水中物体の位置情報を測定する手段と、これらの位置情
報を表示する表示器とを設けたことを特徴とする水中物
体位置表示装置。 - 【請求項２】網の下部に取り付けた複数の水中物体にそ
れぞれ、第１のGPS受信機と、水中物体の深度を検出す
る圧力センサとを取り付けると共に、該圧力センサが検
出した深度に対応した周波数の深度信号を出力する手段
と、上記第１のGPS受信機が出力する時刻パルス信号に
同期する第２の信号を出力する手段とを設ける一方、 船に、第２のGPS受信機と、該第２のGPS受信機が出力す
る時刻パルス信号と上記水中物体が出力する深度信号及
び第２の信号とを使用して、少なくとも船首に対する方
位角度（θ０）、直線距離（r0）及び深度（D0）を含む
水中物体の位置情報を測定する手段と、これらの位置情
報を表示する表示器とを設け、上記第２のGPS受信機が
時刻パルス信号を出力すると、上記複数の水中物体のい
ずれか一つが深度信号及び第２の信号を出力する構成と
していることを特徴とする水中物体位置表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61240096A JPH07122665B2 (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | 水中物体位置表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61240096A JPH07122665B2 (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | 水中物体位置表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6394181A JPS6394181A (ja) | 1988-04-25 |
| JPH07122665B2 true JPH07122665B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=17054430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61240096A Expired - Lifetime JPH07122665B2 (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | 水中物体位置表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122665B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH674898A5 (ja) * | 1988-07-06 | 1990-07-31 | Wild Leitz Ag | |
| CA2245045C (en) * | 1989-06-16 | 2001-02-13 | Yoshino Kogyosho Co., Ltd. | A manually-operated liquid discharge container having a finger knob |
| EP1631830A4 (en) * | 2002-07-08 | 2007-12-26 | American Underwater Products D | DIVE COMPUTER WITH GPS RECEIVER |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5937416A (ja) * | 1982-08-25 | 1984-02-29 | Furuno Electric Co Ltd | 航跡表示装置 |
| JPS5965278A (ja) * | 1982-10-06 | 1984-04-13 | Furuno Electric Co Ltd | 広範囲水中探知表示装置 |
| JPS61196179A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-08-30 | Japan Radio Co Ltd | 位置表示システム |
-
1986
- 1986-10-08 JP JP61240096A patent/JPH07122665B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5937416A (ja) * | 1982-08-25 | 1984-02-29 | Furuno Electric Co Ltd | 航跡表示装置 |
| JPS5965278A (ja) * | 1982-10-06 | 1984-04-13 | Furuno Electric Co Ltd | 広範囲水中探知表示装置 |
| JPS61196179A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-08-30 | Japan Radio Co Ltd | 位置表示システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6394181A (ja) | 1988-04-25 |
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