JPH07198844A - 水中物体位置計測装置及び物体位置計測装置及び遠隔投下装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コストアップを招くことなく自由な位置計測
海域で効率的に水中物体の位置を計測することのできる
水中物体位置計測装置を得る。 【構成】 複数のブイモニタ装置１３の位置情報を得る
自己位置計測装置と、水中物体３１からのソナー情報を
得るソナー装置と、位置情報及びソナー情報を送受信す
る送受信装置１３１と、位置情報及びソナー情報に基づ
いて水中物体の位置計測処理を行う位置計算装置とを備
え、ソナー装置は、複数のハイドロフォン１４のアレイ
と、ハイドロフォンの最下部に装着されたセンサ部１５
及び保持分離装置１８を介した重錘１６と、遠隔操作に
より重錘部を投下させる遠隔投下装置とを有し、センサ
部は、ハイドロフォンの最下部の深度、水温、塩分及び
方位傾度を検出してソナー情報に重畳させる。又、遠隔
投下装置によりブイモニタ装置の揚収時に重錘部を切り
離す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ハイドロフォン及び
浮遊式のブイモニタ装置を用いて潜水艇等の水中物体の
位置を計測する装置、及びセンサ部を用いた物体計測装
置、及びスリップを用いた遠隔投下装置に関し、特にコ
ストアップを招くことなく自由な位置計測海域で効率的
に位置計測可能な水中物体位置計測装置、及び任意位置
の物体を計測可能な物体位置計測装置、及び操作が容易
で確実な遠隔投下装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の海中設置式の水中物体位
置計測装置を説明するための斜視図であり、図におい
て、１１は海面、７１は位置計測装置（後述する）を有
し海面１１上を航行する船舶、７２は海底である。

【０００３】３１は海中を浮遊する例えば潜水艇等の水
中物体であり、船舶７１に搭載された計測装置本体と関
連する位置計測用要素、即ち時計装置（図示せず）と、
超音波発信器即ちピンガ３１１と、航走データ等を記録
する記録装置８１とが搭載されている。

【０００４】１４は水中物体３１からのソナー情報を感
知するハイドロフォン（音響センサ）であり、海面１１
と海底７２との間の例えば３カ所に複数個ずつ垂直に装
備されている。１４ａは海面１１側のハイドロフォン、
１４ｂは海底７２側のハイドロフォンである。ここで
は、便宜的に２個のハイドロフォン１４ａ及び１４ｂを
示したが、１個、もしくは３個以上のハイドロフォン１
４ａ、１４ｂ、１４ｃ…が等間隔で設けられる場合もあ
る。

【０００５】１３は各々ブイ式の送信装置即ちアンテナ
１３１を有する位置計測用のブイモニタ装置であり、海
面１１上に位置して各ハイドロフォン１４ａ及び１４ｂ
を一定の深度に保つと共に、水中物体３１から発せられ
たソナー情報を位置計測装置を有する船舶等７１に伝え
る。

【０００６】１７は各ハイドロフォン１４ａ及び１４ｂ
とブイモニタ装置１３とを連接する信号ケーブル即ちリ
ード線、７３は海底７２に位置決め固定されてハイドロ
フォン１４を水中に係留するための錨である。なお、図
１１の例では、ブイ式の送信装置のアンテナ１３１から
位置計測装置を有する船舶７１等に対して、ソナー情報
等を電波で伝送したが、図示しない海底ケーブルを通し
て電気的に陸上等に設置された計測装置本体８２に伝送
する場合もあり得る。

【０００７】図１２〜図１４は従来の水中物体３１に搭
載された位置計測装置の構成要素を示し、図１２は航走
データ等の記録装置８１を示す外観図、図１３は磁気カ
セットテープに記録されるデータを示す機能ブロック
図、図１４は航走データ等を記録解析する記録解析装置
を示すブロック図である。

【０００８】図１２において、（ａ）はデータ記録部を
含む記録部外筒、（ｂ）はデータ記録部に設置される磁
気カセットテープであり、記録装置８１は、以下の要素
８１１〜８１３から構成されている。８１１は水中物体
３１の一部を構成する記録部外筒、８１２は記録部外筒
８１１に内蔵されたデータ記録部、８１３はデータ記録
部８１２に装着される磁気カセットテープである。

【０００９】又、図１３に示すように、データ記録部８
１２は、各種データを記録するための磁気カセットテー
プ８１３と、水中物体３１の時間データを取得する時間
計測部８１３ａと、深度データを取得する水深検出部８
１３ｂと、コースピッチ角及び旋回率データを取得する
舵機方位検出部８１３ｃと、速力データを取得する推進
器回転検出部８１３ｄとを備えている。

【００１０】図１４において、８２は航走データ等の記
録解析を行う記録解析装置であり、以下の要素８２１〜
８２４から構成されている。８２１は磁気テープ入出力
部およびキーボードからなるデータ入力再生部、８２２
はコンピュータからなるデータ解析処理部であり、デー
タ入力再生部８２１は、磁気カセットテープ８１３に記
録されている航走データをデータ解析処理部８２２に入
力すると共に、磁気カセットテープ８１３内の記録デー
タを生データとして再生する。

【００１１】８２３はデータ解析処理部８２２に接続さ
れた解析表示部であり、ＣＲＴディスプレイ又はＸ−Ｙ
プロッタ等からなり、計測された水中物体３１の位置及
び航跡等を表示する。８２４はデータ解析処理部８２２
に接続された解析記録部であり、水中物体３１の位置及
び航跡等を記録するフロッピィディスク等からなる。

【００１２】次に、図１５〜図１８の説明図を参照しな
がら、図１１〜図１４に示した従来の水中物体位置計測
装置の動作について説明する。まず、水中物体３１に対
する水平面の位置情報の計測について説明すると、音波
検知器となる複数のハイドロフォン１４を図１１のよう
に予め海中に設置し、相互の距離位置を計測しておく。

【００１３】一方、計測対象となる水中物体３１には前
述の時計装置及びピンガ３１１等が取付けられており、
ピンガ３１１からの超音波（ピンガ音）は、一定の時間
で発信される。各ハイドロフォン１４は、ピンガ音を受
信し、リード線１７を介してブイモニタ装置１３に伝送
し、アンテナ１３１から電波信号として船舶７１上の位
置計測装置本体（図示せず）に送信する。

【００１４】従って、船舶７１上の位置計測装置本体
は、ピンガ音が各ハイドロフォン１４に到達する時間を
計測し、この時間に音速を乗じることにより、ハイドロ
フォン１４から水中物体３１上のピンガ３１１までの距
離を計算することができる。従来より、この計算方法に
基づき、例えば図１５に示す三角測量法により水中物体
３１の位置を計測する手法がある。

【００１５】図１５において、１２ａ〜１２ｃは３カ所
に設置されたブイモニタ局であり、それぞれ、ブイモニ
タ装置１３及びハイドロフォン１４から構成されてい
る。４１は各ブイモニタ局１２ａ〜１２ｃによって受信
されるピンガ３１１からの音響パルスであり、それぞ
れ、図示したように矩形波等からなっている。

【００１６】又、水中物体３１に対する垂直面の位置情
報の計測については、水中物体３１に水圧センサ（図示
せず）を取り付け、ピンガ３１１からの信号に深度（水
圧）情報を重畳させ、これを船舶７１に設置された計測
装置本体が受信し、計測装置本体内のデータ解析処理部
８２２が深度を解読することによって垂直面位置を計測
する方法もある。

【００１７】更に、図１４の記録解析装置８２に含まれ
るデータ解析処理部８２２は、データ記録部８１２内の
磁気カセットテープ８１３に記録された時間データ８１
３ａ、深度データ８１３ｂ、コース・ピッチ・旋回率デ
ータ８１３ｃ及び速力データ８１３ｄに基づき、例えば
図１６に示すアルゴリズムを用いて、図１７及び図１８
に示すように水中物体３１の位置及び航跡を算出し、こ
れを解析表示部８２３に表示する。

【００１８】図１６において、ΔＲｉは或る時刻の航走
開始点Ｏ（ＸＹＺ空間の原点）からΔｔ秒経過後の水中
物体３１の航走距離、Ｘｉ、Ｙｉ及びＺｉは航走距離Δ
ＲｉのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸上の座標値、θｉは航走距離
ΔＲｉのＸ−Ｙ平面上でのコース角、Φｉは航走距離Δ
ＲｉのＸ−Ｙ平面に対するピッチ角である。又、Ｚ軸方
向の座標値Ｚｉは水深Ｄｉに相当する。

【００１９】ここで、船舶７１のスクリュー回転数をｒ
ｉ［ｒｐｍ］、速力係数をｋ、旋回率をωｉ［Ｄｅｇ／
ｓｅｃ］、初期コース角をθｏ、各Δｔ秒間での水深を
Ｄｉ、最終的な水深をＤとすれば、船舶７１の速力Ｖｉ
［ｋＴ］、航走距離ΔＲｉ、コース角θｉ［Ｄｅｇ］及
びピッチ角Φｉ［Ｄｅｇ］は、それぞれ、以下のように
表わされる。

【００２０】Ｖｉ＝ｒｉ・ｋ ΔＲｉ＝Ｖｉ・Δｔ θｉ＝θｏ＋Σωｉ・Δｔ Φｉ＝ｓｉｎ^-1ΔＺｉ／ΔＲｉ

【００２１】又、水中物体３１をＸＹＺ空間に投影した
各座標値Ｘｉ、Ｙｉ及びＺｉ、並びに、水中物体３１の
最終的な三次元座標Ｘ、Ｙ及びＺは、それぞれ、以下の
ように表わされる。

【００２２】Ｘｉ＝ΔＲｉ・ｃｏｓΦｉ・ｃｏｓθｉ Ｙｉ＝ΔＲｉ・ｃｏｓΦｉ・ｓｉｎθｉ Ｚｉ＝Ｄｉ Ｘ＝ΣＸｉ Ｙ＝ΣＹｉ Ｚ＝Ｄ

【００２３】図１７は垂直面（深度）の航跡を示す説明
図であり、横軸は時間スケール、縦軸は海面１１からの
深度、Ｏは水中物体３１の航走開始点である。ここで
は、水中物体３１は、海面１１から急激に潜入した後、
一定の深度ｘｘを航走した航跡をとった場合を示してい
る。又、航跡曲線上のｘ印は、時刻ｘｘにおける水中物
体３１の位置であり、このように水中物体３１の位置を
連続して計測することにより、図１７の航跡が得られ
る。

【００２４】又、図１８は水平面の航跡を示す説明図で
あり、横軸は東（Ｅ）方向の距離、縦軸は北（Ｎ）方向
の距離を示す。ここでは、Ｘ−Ｙ（Ｅ−Ｎ）平面上を水
中物体３１が航走開始点Ｏからほぼ直進で北東に航走し
た航跡をとった場合を示している。又、航走開始点Ｏ
は、位置及び方位線データで表わされる。

【００２５】尚、航跡曲線上に刻まれたスケールは時間
スケールである。又、航跡曲線上のｘ印は、時刻ｘｘに
おける水中物体３１の水平面位置であり、各計測位置を
連続してトレースすることにより、図１８の航跡が得ら
れる。

【００２６】このように、ブイモニタ装置１３及びハイ
ドロフォン１４からなる３カ所のブイモニタ局１２ａ〜
１２ｃを介して、船舶７１内の位置計測装置本体により
水中物体３１の航跡が得られる。しかしながら、複数カ
所にブイモニタ局１２ａ〜１２ｃを設置する際に、予め
相互の位置を正確に知る必要がある。

【００２７】又、図１９に示すように、もし錨７３を用
いない場合には、矢印で示す海潮流によってハイドロフ
ォン１４の位置がずれてしまい、水中物体３１の位置を
正確に計測することができなくなってしまう。ここで
は、１個のブイモニタ装置１３が５個のハイドロフォン
１４ａ〜１４ｅを有する場合を示す。

【００２８】そこで、図１１のように錨７３によりハイ
ドロフォン１４の位置を一定に保持しているが、各錨７
３を海底７２に固定させ、更に水中物体３１の位置計測
後に揚収するためには、海底７２の地理条件が制約され
るうえ、多大の時間及び労力がかかりコストアップにつ
ながる。特に、深い海域や荒天時において、これらの作
業が著しく困難になることは明らかである。

【００２９】例えば、ハイドロフォン１４で受信された
水中物体３１からの超音波信号をブイモニタ装置１３か
ら電波信号として船舶７１上の位置計測装置本体に送信
するためには、アンテナ１３１を海面１１上に浮上させ
なければならない。このとき、海面１１並びに海底７２
の深さに合わせてリード線１７を調整し、ハイドロフォ
ン１４の深度を調整する必要がある。

【００３０】従って、海潮流等の影響が少ない水深の限
定された海域を選定する必要があり、効率的な位置計測
を運用することはできない。又、ピンガ音の送信タイミ
ングに対して受信タイミングを同期させて水中物体３１
の航跡を得るために、水中物体３１に位置計測装置とし
ての機能を搭載する必要があり、時計装置、深度センサ
及びピンガ３１１を取り付ける必要があった。

【００３１】更に、水中物体３１に搭載された位置計測
装置は、水中物体３１を揚収して陸上の施設に持ち帰っ
た後で、航跡の確認のために用いられる。即ち、記録部
外筒８１１を水中物体３１から分離し、磁気カセットテ
ープ８１３に記録された航走データを記録解析装置８２
のデータ入力再生部８２１から入力すると共に、水中物
体３１の初期の位置及び方位線データである航走開始点
Ｏを入力し、航走データとリンクさせながら水中物体３
１の位置を算出する。この場合、水中物体３１の位置計
測には長い時間を必要とし、リアルタイムに水中物体３
１の位置及び航跡を計測することはできない。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】従来の水中物体位置計
測装置は以上のように、ハイドロフォン１４を設置する
際に、各ハイドロフォン１４の正確な位置を予め計測す
る必要があるうえ、ブイモニタ局１２ａ〜１２ｃの設置
及び揚収に多大な時間を必要とし、コストアップにつな
がるという問題点があった。

【００３３】又、各ブイモニタ局１２ａ〜１２ｃにおい
て、海域条件に応じたリード線１７の長さ調整及びハイ
ドロフォン１４の深度調整を必要とするうえ、海域を選
定する必要があり、効率的な計測運用が実現することが
できないという問題点があった。又、同期信号を受信し
て航跡を算出するために、水中物体３１にピンガ３１１
等を搭載する必要があるという問題点があった。

【００３４】更に、ハイドロフォン１４を揚収する際
に、安全性や負荷軽減のために錨７３を切り離すことが
望ましいが、一般に市販されているスリップ（図示せ
ず）を介在させた場合、スリップ保持リンクをハンマで
叩いて外す必要があり、多大な労力を要するという問題
点があった。

【００３５】この発明の請求項１〜請求項４は、上記の
ような問題点を解決するためになされたもので、コスト
アップを招くことなく自由な位置計測海域で効率的に水
中物体の位置（航跡）を計測することのできる水中物体
位置計測装置を得ることを目的とする。

【００３６】又、この発明の請求項５は、コストアップ
を招くことなく自由な位置計測域で効率的に物体の位置
を計測することのできる物体位置計測装置を得ることを
目的とする。

【００３７】又、この発明の請求項６及び請求項７は、
重錘部を容易に且つ確実に投下することのできる遠隔投
下装置を得ることを目的とする。

【００３８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る水中物体位置計測装置は、海上に敷設された浮遊体か
らなる複数のブイモニタ装置と、陸上又は船上等に設置
された計測装置本体とを備え、ブイモニタ装置は、ブイ
モニタ装置の位置情報を得るための自己位置計測装置
と、水中物体からのソナー情報を得るためのソナー装置
と、位置情報及びソナー情報を電波信号によって送信す
る送信装置とを有し、計測装置本体は、電波信号を受信
する受信装置と、位置情報及びソナー情報に基づいて水
中物体の位置計測処理を行う位置計算装置とを有し、ソ
ナー装置は、ブイモニタ装置に吊下された複数のハイド
ロフォンのアレイと、ハイドロフォンの最下部に装着さ
れたセンサ部と、センサ部の下部に保持分離装置を介し
て装着された重錘部と、保持分離装置を遠隔操作で分離
して重錘部を投下させる遠隔投下装置とを有し、センサ
部は、ハイドロフォンの最下部の深度、水温、塩分及び
方位傾度を検出してソナー情報に重畳させるものであ
る。

【００３９】又、この発明の請求項２に係る水中物体位
置計測装置は、請求項１において、計測装置本体は、ソ
ナー情報の到達時間情報を得るための時計計測器と、位
置情報及び到達時間情報に基づいて水中物体の位置計測
を行う位置計算手段とを含み、位置計算手段は、拡大円
交点収れん点算出アルゴリズムを用い、最初に到達した
ソナー情報を基準として、各ブイモニタ装置からのソナ
ー情報の第１の到達時間差を計測し、第１の到達時間差
に水中音速を乗じて各ハイドロフォンから水中物体まで
の第１の距離を算出し、各ハイドロフォンを中心とする
第１の円の半径を各第１の距離から微小距離ずつ増分
し、各第１の円が交わる交点又は最小に収れんした面を
水中物体の水平面位置とすると共に、ハイドロフォンの
アレイのうちの最初に到達したソナー情報を基準とし
て、各深度毎のアレイ中の各ハイドロフォンに対する水
中物体からのソナー情報の第２の到達時間差を計測し、
第２の到達時間差に水中音速を乗じてアレイ中の各ハイ
ドロフォンから水中物体までの第２の距離を算出し、ア
レイ中の各ハイドロフォンを中心とする第２の円の半径
を第２の距離から微小距離ずつ増分し、各第２の円が交
わる交点又は最小に収れんした２つの面のうち、ソナー
情報の音速線方向側の面を水中物体の深度位置とするも
のである。

【００４０】又、この発明の請求項３に係る水中物体位
置計測装置は、請求項２において、自己位置計測装置は
ＧＰＳを含み、計測装置本体は、正確に地理位置の判明
している既知の基準局で計測した基準局からの総合誤差
データを受信し、位置計算手段は、水平面位置又は深度
位置が有限な面をもって１点に交わらない場合、ＧＰＳ
に基づいて計測されたブイモニタ装置の位置誤差につい
ては、総合誤差データに基づいて、人工衛星からの時計
及び軌道誤差、電離層及び対流圏誤差、マルチパス誤差
並びに意図的誤差等を補正し、ハイドロフォンの水平面
位置誤差及び深度位置誤差については、センサ部からの
深度情報及び方位傾度情報並びに重錘部の重量に基づい
て偏位誤差を補正し、ソナー情報の音速線誤差について
は、センサ部からの深度情報、水温情報及び塩分情報に
基づいて各計測海域の水中音速を計算し、水中物体から
のソナー情報が水中音速の異なる媒質中を伝ぱんする際
に生ずる音速線傾路及び屈折率を解析して総合的な音速
線を算出し、水中物体及びハイドロフォン間の幾何学的
な直線距離を算出し、時計計測器によって計測された到
達時間情報に基づいて直線距離を伝ぱんしたときの音速
線を再構成し、時計計測器の誤差については、ＧＰＳの
人工衛星から送信される時刻情報又は所定の時刻情報に
基づいて校正し、ブイモニタ装置からのソナー情報が計
測装置本体内の時計計測器に届くまでの総合遅延誤差を
補正し、幾何学的な直線距離から深度成分を補正し、ハ
イドロフォンから水中物体までの真の水平距離を計測
し、水中物体の深度位置及び水平面位置を総合的に誤差
補正して計測するものである。

【００４１】又、この発明の請求項４に係る水中物体位
置計測装置は、請求項２又は請求項３において、位置計
算手段は、深度位置については、ブイモニタ装置の数と
同数の深度位置情報を取得し、水平面位置については、
複数のブイモニタ装置を１組として、１つのブイモニタ
装置に吊下されたハイドロフォンの数と同数の水平面位
置情報を取得し、それぞれ複数の深度位置情報及び水平
面位置情報に基づく統計的手法により、水中物体の深度
位置及び水平面位置を算出するものである。

【００４２】又、この発明の請求項５に係る物体位置計
測装置は、計測対象となる物体のソナー情報及び自己の
位置情報を送信する複数の送信装置と、送信手段からの
情報を受信して物体の位置を計測する計測装置本体とを
備え、送信装置は、自己の位置情報を得るための自己位
置計測装置と、物体からのソナー情報を得るためのソナ
ー装置と、位置情報及びソナー情報を電波信号によって
送信する送信信号処理装置とを有し、計測装置本体は、
電波信号を受信する受信装置と、電波信号に含まれる情
報に基づいて物体の位置計測処理を行う位置計算装置と
を有し、ソナー装置は、ソナー情報を得るための複数の
ソナーセンサ部と、ソナーセンサ部の少なくとも一部に
装着されたセンサ部とを有し、センサ部は検出情報をソ
ナー情報に重畳させるものである。

【００４３】又、この発明の請求項６に係る遠隔投下装
置は、保持分離装置を介して装着された重錘部を、保持
分離装置を遠隔操作することにより投下させる遠隔投下
装置であって、保持分離装置は、重錘部の落下を防止す
るための係合状態を維持するスリップ保持リンクを有す
るスリップと、スリップ保持リンクの係合状態を保持す
ると共に、所望のタイミングで係合状態を解除して重錘
部を落下させるためのスリップ保持分離部とを有し、ス
リップ保持分離部は、任意に操作可能な遠隔投下スイッ
チと、遠隔投下スイッチの操作に応答して駆動される応
動部とを有し、応動部は、遠隔投下スイッチの操作に応
答してスリップ保持リンクの係合状態を解除するもので
ある。

【００４４】又、この発明の請求項７に係る遠隔投下装
置は、保持分離装置を介して装着された重錘部を、保持
分離装置を遠隔操作することにより投下させる遠隔投下
装置であって、保持分離装置は、重錘部の落下を防止す
るための係合状態を維持するスリップ保持リンクを有す
るスリップと、スリップ保持リンクの係合状態を保持す
ると共に、所望のタイミングで係合状態を解除して重錘
部を落下させるためのスリップ保持分離部とを有し、ス
リップ保持分離部は、所定時間の経過により動作するタ
イマと、タイマの動作に応答して駆動される応動部とを
有し、応動部は、タイマの動作に応答してスリップ保持
リンクの係合状態を解除するものである。

【００４５】

【作用】この発明の請求項１においては、自由な海域で
複数のブイモニタ装置を敷設し且つ重錘部で位置決めし
て、位置情報、ソナー情報及びセンサ情報を送信し、こ
れらの情報に基づいて水中物体の位置を正確に計測し、
揚収時に重錘部を切り離す。

【００４６】又、この発明の請求項２においては、ソナ
ー情報の受信時間差に基づく円を作成し、拡大円交点収
れん点算出アルゴリズムにより水中物体の位置を正確に
算出する。

【００４７】又、この発明の請求項３においては、ＧＰ
Ｓ誤差、算出位置誤差、音速線誤差、時計計測器誤差及
びシステム遅延誤差を総合的に補正し、水中物体の位置
を更に正確に算出する。

【００４８】又、この発明の請求項４においては、複数
のブイモニタ装置及び複数のハイドロフォンに基づい
て、水平面方向及び水深方向の複数の算出位置を求め、
統計的手法により水中物体の位置を更に正確に算出す
る。

【００４９】又、この発明の請求項５においては、自由
な位置計測域にソナーセンサ部及びセンサ部を配設し、
効率的に物体の位置を計測する。

【００５０】又、この発明の請求項６においては、海上
等に位置した遠隔投下スイッチの操作するのみで、容易
に且つ確実にスリップ保持リンクを外して重錘部を落下
させ、揚収負荷を軽減させる。

【００５１】又、この発明の請求項７においては、予め
設定した所望時間経過後にタイマを動作させ、遠隔的に
且つ自動的にスリップ保持リンクを外して重錘部を落下
させ、揚収負荷を軽減させる。

【００５２】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１（請求項１〜請求
項４に対応）を図について説明する。図１はこの発明の
実施例１の要部を示す側面図であり、１１、１３、１３
１、１４、１７及び３１は前述と同様のものである。
又、海底７２は、図面よりも下に存在し、図示しない
が、海面１１には図１１と同様の船舶７１が存在するも
のとする。

【００５３】この場合、水中物体３１からのソナー信号
（音響エネルギ）を電気エネルギに変換するハイドロフ
ォン１４は、所定間隔（例えば、リード線１７の長さに
相当する５０ｍ程度）のアレイ方式からなり、例えば５
個のハイドロフォン１４ａ〜１４ｅにより構成されてい
る。尚、ハイドロフォン１４は、配列数が多ければ多い
ほど位置計測精度（特に、深度位置に関して）が向上す
るが、少なくとも４個以上のアレイで構成される。

【００５４】又、ブイモニタ装置１３は、海面１１上で
の浮遊移動と無関係に自己の位置を正確に計測するため
の衛星航法装置（後述する）が搭載され、アンテナ１３
１には受信アンテナ（後述する）も含まれているものと
する。

【００５５】１５は最下部のハイドロフォン１４ｅの下
に設けられたセンサ部であり、水圧（深度）、温度、塩
分、方位傾度等をそれぞれ検出する複数のセンサから構
成されている。１６はセンサ部１５の下に設けられたブ
ロック塊等からなる重錘であり、ハイドロフォン１４が
海潮流によって図１９のように偏位するのを抑制する。
１８はセンサ部１５と重錘１６との間に挿入されたスリ
ップ保持分離装置であり、ハイドロフォン１４を揚収す
るときの作業を円滑にするために重錘１６を分離する。

【００５６】図２及び図３は図１内のスリップ保持分離
装置１８を具体的に示すもので、図２はスリップ保持分
離装置１８内の機械的構成部を示す側面図、図３は図２
内のスリップ保持分離部として勘合される遠隔操作部を
回路図と共に示す説明図である。

【００５７】図２において、２４は機械的に重錘１６の
保持及び分離を行うスリップである。２５はスリップ２
４の下部で重錘１６を支持するスイブルであり、海潮流
等に起因する重錘１６の回転エネルギを遮断し、上方の
リード線１７によじれ等の悪影響を与えないようにす
る。

【００５８】２６はスリップ２４の上部に設けられたス
リップ保持分離部ホルダであり、スリップ２４及び重錘
１６の保持分離を遠隔的に行うスリップ保持分離部（図
３と共に後述する）が勘合される。尚、このスリップ保
持分離部は、止めピン２４２及びハンマの代わりに設け
られ、海中にあって手動分離が困難な重錘１６を遠隔操
作で分離可能にするためのものである。

【００５９】スリップ保持分離部ホルダ２６は、スリッ
プ保持分離部を固定する止めネジ部２６１と、スリップ
保持分離部が勘合されると共に止めネジ部２６１が係止
される支え金２６２とから構成されている。

【００６０】又、スリップ２４は、上端及び下端に設け
られたシャックル２４１と、止めピン２４２と、止めピ
ン２４２を介して上端のシャックル２４１に係止される
スリップ保持リンク２４３と、スリップ保持リンク２４
３及び下端のシャックル２４１に係合された投下レバー
２４４（いずれも市販品）とから構成されている。

【００６１】上端のシャックル２４１はスリップ保持分
離部ホルダ２６に接続され、下端のシャックル２４１は
スイブル２５の上端索具に接続されている。止めピン２
４２は、スリップ保持リンク２４３が外れないように、
スリップ２４を切り離すとき以外は投下レバー２４４の
上端穴に固定されている。スリップ保持リンク２４３
は、投下レバー２４４及び下部のシャックル２４１を介
して係合された重錘１６による下方の回転エネルギを防
止するためのストッパとしても機能する。

【００６２】スリップ２４を用いて手動で重錘１６を分
離する場合は、まず止めピン２４２を抜き取り、スリッ
プ保持リンク２４３をハンマ等で下端部分から上方に叩
いて投下レバー２４４の上端に外せばよい。

【００６３】一方、スリップ保持分離部ホルダ２６に勘
合されるスリップ保持分離部は、図３に示すように、本
体となるスリップ保持分離部２１と、スリップ保持分離
部２１内のピストンを作動させるピストン作動部２２
と、ブイモニタ装置１３上にスイッチ部が設けられてピ
ストン作動部２２を駆動するための遠隔操作部２３とか
ら構成され、市販のスリップ２４と組み合わせて遠隔操
作可能となっている。スリップ保持分離部２１及びピス
トン作動部２２は、遠隔操作部２３の動作に応答する応
動部を構成している。この場合、図２内の止めピン２４
２は不要となり、スリップ保持リンク２４３は、スリッ
プ保持分離部２１内の取り外し用ツメ２１８まで延長さ
れる。

【００６４】スリップ保持分離部２１は、以下の要素２
１１〜２１９から構成されている。２１１は重錘１６の
分離時に流体（この場合、後述するスクイブガス）が導
入される下部ストッパ、２１２は下部ストッパ２１１に
対向配置されて流体（例えば、高圧気体）が充填された
上部ストッパ、２１３は各ストッパ２１１及び２１２の
間で動作するピストン、２１４は上部ストッパ２１２に
設けられて流体（気体）の連通状態をオンオフ制御する
電磁バルブ、２１５は電磁バルブ２１４を介して上部ス
トッパ２１２の上部に設けられたガス抜き筒である。

【００６５】２１６はピストン２１３の下部中央に固定
されたピストンロット、２１７はピストンロット２１６
の下端に固定された一対のアーム、２１８はアーム２１
７の下端部に設けられてスリップ保持リンク２４３の上
端を保持する一対の取り外し用ツメ、２１９はピストン
２１３の上端右側部分に平行となるように上部ストッパ
２１２に設けられた流路である。流路２１９は、上部ス
トッパ２１２内の流体が液体の場合に用いられ、電磁バ
ルブ２１４と同様の電磁バルブ（図示せず）により、所
定圧の液抜き室（図示せず）への連通状態がオンオフ制
御される。

【００６６】上部ストッパ２１２の機能は、図２におけ
る止めピン２４２に相当し、下部ストッパ２１１及びピ
ストン２１３〜取り外し用ツメ２１８の機能は、重錘１
６を手動で分離するときに図２内のスリップ保持リンク
２４３を上方に叩くハンマに相当する。

【００６７】下部ストッパ２１１は、非動作時には外壁
の上端でピストン２１３を保持し、ピストン２１３と一
体の取り外し用ツメ２１８に係止されたスリップ保持リ
ンク２４３が下方に脱落しないようにする。上部ストッ
パ２１２は、充填された流体の圧力により取り外し用ツ
メ２１８を下方に保持し、遠隔操作によってピストン２
１３が上方に押し上げられ得るとき以外は、スリップ２
４及び重錘１６を分離させないようにする。

【００６８】重錘１６を分離するときに動作するピスト
ン作動部２２は、電磁バルブ２１４及びスクイブ（後述
する）の駆動電源となる電池２２１と、電池２２１に直
列接続された水圧スイッチ２２２及び投下スイッチ２２
３と、スクイブガスを発生するスクイブハウジング２２
４と、スクイブハウジング２２４に収納されて各スイッ
チ２２２及び２２３を介して通電点火される一対のスク
イブ２２５と、発生したスクイブガスをスリップ保持分
離部２１に導入するガス筒２２６とから構成されてい
る。

【００６９】水圧スイッチ２２２は、水圧が所定値以上
に達したときにオン（閉成）する。又、電池２２１は、
水圧スイッチ２２２を介して電磁バルブ２１４の両端間
にも接続されている。従って、所定の水深に達した後
は、電磁バルブ２１４が開放されて、所望のタイミング
で重錘１６を分離することができる。

【００７０】スクイブ２２５の点火によりスリップハウ
ジング２２４から発生したスクイブガスは、ガス筒２２
６を通過して下部ストッパ２１１側からピストン２１３
の下部にあたり、電磁バルブ２１４が開放されている場
合にはピストン２１３を上方に押しあげるようになって
いる。

【００７１】ここでは、スクイブガスによってピストン
２１３の動作エネルギを得る場合を示したが、図示しな
い電磁バルブと高圧空気、蒸気又は油圧等とを組み合せ
てピストン２１３の動作エネルギとしてもよい。

【００７２】遠隔操作部２３は、ブイモニタ装置１３に
設けられた遠隔投下スイッチ２３１と、遠隔投下スイッ
チ２３１を介してリレー（後述する）の駆動電源となる
電池２３２ａと、遠隔投下スイッチ２３１及び電池２３
２ａからなる直列回路を選択的に接続する接続プラグ２
３３と、所定時間経過後にオンにするタイマ２３４と、
タイマ２３４を介してリレーの駆動電源となる電池２３
２ｂと、接続プラグ２３３を介して電池２３２ａ又は２
３２ｂの給電により励磁されるリレー２３５とから構成
されている。

【００７３】遠隔投下スイッチ２３１は、ブイモニタ装
置１３を揚収する際、ブイモニタ装置１３側からの遠隔
操作によって重錘１６を切り離すようになっている。接
続プラグ２３３は、遠隔投下スイッチ２３１又はタイマ
２３４のいずれかを含む直列回路と選択的に接続され
る。電池２３２ａは遠隔投下スイッチ２３１をオンにし
たとき、又、電池２３２ｂは予め設定された時間になっ
てタイマ２３４がオンにしたとき、リレー２３５を励磁
して投下スイッチ２２３をオンにする。

【００７４】例えば、スイッチ方式の場合、遠隔投下ス
イッチ２３１の接続端子となる凸部は、小型ブイ（図示
せず）に取り付けた防水用の接続プラグ２３３の凹部に
接続される。又、タイマ方式の場合、タイマ２３４の接
続端子となる凸部が接続プラグ２３３に接続され、タイ
マ２３４を含む直列回路はブイモニタ装置１３の匡体内
に収納される。

【００７５】尚、タイマ２３４を含む直列回路は、所定
の動作時間（例えば、水中物体の位置計測に必要な２日
程度）を初期設定しさえすればよいので、ブイモニタ装
置１３に設置されなくてもよく、ハイドロフォン１４の
近傍に設置されてもよい。

【００７６】次に、図３に示した遠隔操作式のスリップ
保持分離部を図２のスリップ２４に組み合わせたときの
動作について説明する。ここでは、上部ストッパ２１２
内の充填流体が高圧気体であって、下部ストッパ２１１
に導入される流体がスクイブガスの場合を例にとって説
明する。

【００７７】まず、水中物体３１の位置計測作業を行う
ために重錘１６及びハイドロフォン１４を海中に沈める
と、一定深度に達した時点で水圧スイッチ２２２がオン
となり、電磁バルブ２１４は、電池２２１からの給電に
より開放動作する。これにより、上部ストッパ２１２内
の高圧気体はガス抜き筒２１５に連通して放出され、ピ
ストン２１３は上昇可能な状態となる。これは、図２内
の止めピン２４２を手動で抜く手続きに相当し、スリッ
プ保持リンク２４３は、取り外し可能な状態となる。

【００７８】即ち、水圧スイッチ２２２は、ブイモニタ
装置１３を海面１１に投入するときに、船舶７１上など
で誤って遠隔投下スイッチ２３１に触れてしまい、誤操
作したとしても、ハイドロフォン１４及び重錘１６が一
定深度まで沈んでいなければ重錘１６を分離させないよ
うにしている。尚、上部ストッパ２１２内の充填流体が
液体の場合は、流路２１９に設けられた電磁バルブ（図
示せず）を開放し、流路２１９を介して上部ストッパ２
１２内の液体が自然に流出できる構造にする。

【００７９】一方、投下スイッチ２２３は、遠隔投下ス
イッチ２３１をオンにしたとき、もしタイマ２３４が作
動した場合のみオンとなり、電池２２１は、水圧スイッ
チ２２２及び投下スイッチ２２３がオンになったときの
みスクイブ２２５を点火する。スクイブハウジング２２
４内で並列接続されたスクイブ２２５は、電池２２１か
ら給電されたときのみ点火され、スクイブハウジング２
２４から高圧ガスを発生させる。尚、スクイブ２２５の
並列構造は、いずれか一方に不具合が生じたとしても確
実に点火作動させることができる。

【００８０】水中物体３１の位置計測作業が終了して、
遠隔投下スイッチ２３１がオンにされると、スクイブ２
２５の通電によりスクイブハイジング２２４から発生し
た高圧ガスは、ガス筒２２６を通過してピストン２１３
を上方に押し上げる。これにより、スリップ保持リンク
２４３が上方に押し上げられ、重錘１６は分離される。
従って、容易且つ迅速にハイドロフォン１４等を揚収す
ることができる。

【００８１】尚、スリップ保持分離部２１（図３）は、
市販品のスリップ２４（図２）において投下レバー２４
４を重錘１６の重さにより下方に回転運動させて脱落さ
せる操作を遠隔的又は自動的に行うものである。

【００８２】即ち、止めピン２４２を抜いてスリップ保
持リンク２４３をハンマで上方に移動させる代わりに、
スリップ保持リンク２４３を係止するための取り外し用
ツメ２１８を保持する上部ストッパ２１２内の流体を逃
がし、スクイブガスでピストン２１３を押上げることに
より、取り外し用ツメ２１８に対向しているスリップ保
持リンク２４３を上方に移動させる。

【００８３】このとき、流体を逃がすための電磁バルブ
２１４は、ブイモニタ装置１３が海上に設定されて水圧
スイッチ２２２がオンになったときに作動し、高圧のス
クイブガスを発生させる遠隔投下スイッチ２３１（又
は、タイマ２３４）は、ブイモニタ装置１３の揚収時
に、作業員の意志により（又は、自動的に）動作する。
このとき、取り外し用ツメ２１８に対向しているスリッ
プ保持リンク２４３は、あたかもハンマで叩かれたよう
に上方に移動し、スリップ２４の投下レバー２４４を作
動させて重錘１６を切り離す。

【００８４】次に、図４〜図６を参照しながら、図１の
アレイ方式からなるハイドロフォン１４による受信時間
差を用いた位置計測方法について説明する。図４は拡大
円交点収れん点算出アルゴリズムのうちの水平面位置を
算出するための幾何学的な説明図、図５は水平面位置の
算出動作を説明するためのタイミングチャートである。

【００８５】図４において、Ａ〜Ｄは水中の４カ所に吊
下されたブイモニタ装置１３ａ〜１３ｄ（以下、１３で
総称する）及びハイドロフォン１４の水平面上の位置
（既知）、Ｅｈは水中物体３１の位置（未知）である。
各ブイモニタ装置１３のハイドロフォン１４は、水中物
体３１が発信する音響パルスを受信するようになってい
る。尚、ブイモニタ装置１３の設置数は、多ければ多い
ほど位置計測精度（特に水平面位置に関して）が向上す
るが、少なくとも４カ所以上に設置される。

【００８６】又、Ｃｗは水中での音速、ｔ１〜ｔ３は各
位置Ｂ〜Ｄにあるハイドロフォン１４の受信遅れ時間、
ｄｒは水中物体３１の位置Ｅｈを中心とする外接円半径
である。ここでは、水中における音速Ｃｗが一様である
ものとし、又、各水平面位置Ａ〜Ｄにあるハイドロフォ
ン１４の深度位置がそれぞれ同一であって、且つ、水中
物体３１の深度位置がハイドロフォン１４のアレイ範囲
内の深度とほぼ同一であるものと仮定する。

【００８７】図５は水中物体３１が発信した音響パルス
を各位置Ａ〜Ｄのハイドロフォン１４が受信するタイミ
ングを示す。いま、位置Ａにあるブイモニタ装置１３ａ
のハイドロフォン１４が最初に時刻ｔ０で水中物体３１
の発信パルスを受信し、これに続いて、各位置Ｂ〜Ｄに
あるブイモニタ装置１３ｂ〜１３ｄのハイドロフォン１
４が時刻ｔ１〜ｔ３でそれぞれ発信パルスを受信したと
する。

【００８８】このとき、発信パルスを最初に受信したハ
イドロフォン１４及び時刻ｔ０が基準となり、各時刻ｔ
１〜ｔ３は基準時刻ｔ０からの遅れ時間となる。ここ
で、水中での音速Ｃｗを用い、各位置Ｂ、Ｃ及びＤを中
心として、図４に示すように、それぞれ、Ｃｗ×ｔ１、
Ｃｗ×ｔ２、及びＣｗ×ｔ３の円を作図する。これらの
円は、求めようとする水中物体３１の位置Ｅｈを中心と
して、位置Ａのハイドロフォン１４を通る半径ｄｒの円
に外接する。

【００８９】従って、Ｘ−Ｙ平面上での各位置Ｂ〜Ｄの
座標をそれぞれ（Ｘｂ、Ｙｂ）、（Ｘｃ、Ｙｃ）、（Ｘ
ｄ、Ｙｄ）とすると、図４内の各円の方程式は、それぞ
れ、以下の式で表わされる。

【００９０】 （Ｘ−Ｘｂ）²＋（Ｙ−Ｙｂ）²＝（Ｃｗ・ｔ１）² （Ｘ−Ｘｃ）²＋（Ｙ−Ｙｃ）²＝（Ｃｗ・ｔ２）² （Ｘ−Ｘｄ）²＋（Ｙ−Ｙｄ）²＝（Ｃｗ・ｔ３）²

【００９１】従って、計測対象となる水中物体３１の位
置Ｅｈは、上記３つの円の半径にそれぞれ外接円半径ｄ
ｒを加えた以下の３つの円の共通交点となる。

【００９２】 （Ｘ−Ｘｂ）²＋（Ｙ−Ｙｂ）²＝（Ｃｗ・ｔ１＋ｄｒ）² （Ｘ−Ｘｃ）²＋（Ｙ−Ｙｃ）²＝（Ｃｗ・ｔ２＋ｄｒ）² （Ｘ−Ｘｄ）²＋（Ｙ−Ｙｄ）²＝（Ｃｗ・ｔ３＋ｄｒ）²

【００９３】即ち、例えばコンピュータを用いて、外接
円半径ｄｒと一致するように、微小単位Δｄｒずつ増加
し、共通交点Ｅｈを算出すればよい。尚、水中物体３１
の水平面位置Ｅｈは、垂直方向に配列されたハイドロフ
ォン１４の数（例えば、５個）だけ算出され得るので、
これらの平均値を求めて計測精度を向上させてもよい。

【００９４】図６は拡大円交点収れん点算出アルゴリズ
ムのうちの垂直（深度）面位置を算出するための幾何学
的な説明図である。図６において、ａ〜ｅは水中物体３
１から発信する音響パルスを受信するハイドロフォン１
４ａ〜１４ｅの垂直面の位置であり、これらはリード線
１７の長さから既知である。Ｅｖは水中物体３１の垂直
面の位置（未知）である。

【００９５】いま、例えば時刻ｔ０において、位置ｃに
あるハイドロフォン１４ｃが水中物体３１からの発信パ
ルスを最初に受信したとすると、前述と同様にハイドロ
フォン１４ｃ及び時刻ｔ０が基準となる。その後、各位
置ａ、ｂ、ｄ及びｅにあるハイドロフォン１４ａ、１４
ｂ、１４ｄ及び１４ｅに対する発信パルスの到着時刻ｔ
１、ｔ２、ｔ３及びｔ４を計測する。

【００９６】そして、水中での音速Ｃｗを用い、各位置
ａ、ｂ、ｄ及びｅを中心として、それぞれ、Ｃｗ×ｔ
１、Ｃｗ×ｔ２、Ｃｗ×ｔ３及びＣｗ×ｔ４を半径とす
る円を作図する。又、水平面位置Ｅｈを計測する場合と
同様に、水中物体３１の深度位置Ｅｖを各円の共通交点
から算出する。尚、垂直面位置Ｅｖは、ブイモニタ装置
１３の設置数（例えば、４個）だけ算出され得るので、
これらの平均値を求めて計測精度を向上させてもよい。

【００９７】こうして、収れん演算により算出される交
点としては、実際の水中物体３１の深度位置Ｅｖのみな
らず、ハイドロフォン１４を中心とした対称位置にも得
られる。従って、これら２点のうち、水平面位置Ｅｈに
より得られた方位又はアスペクト（音速線）方位を水中
物体３１の位置とする。

【００９８】尚、上記アルゴリズムで各交点が１点に交
わらない場合には、最小に収れんした面を概略水中物体
３１の水平面位置Ｅｈ及び垂直面（深度）位置Ｅｖと
し、以降、センサ部１５からの各種情報を用いて、後述
する誤差補正方法に基づいて限りなく各位置Ｅｈ及びＥ
ｖを収れんさせる。

【００９９】図７はこの発明の実施例１によるブイモニ
タ装置１３及びハイドロフォン１４の機能構成を示すブ
ロック図である。図７において、５１は自己位置計測装
置であり、受信アンテナ５１１及び位置計測部５１２か
ら構成される。受信アンテナ５１１は、人工衛星を利用
した衛星航法装置（ＧＰＳ）の電波を受信し、位置計測
部５１２は、受信アンテナ５１１で受信された電波に含
まれる位置情報から、ブイモニタ装置１３の位置を計測
する。

【０１００】５２は船舶７１に受信データを送信するデ
ータ送信装置であり、送信アンテナ５２１及びデータ送
信部５２２から構成される。受信アンテナ５１１及び送
信アンテナ５２１は、ブイモニタ装置１３上のアンテナ
１３１により構成される。

【０１０１】５３は各種データ処理を行う信号処理部で
あり、受信アンテナ５１１及び位置計測部５１２を介し
た位置情報と、ハイドロフォン１４を介した音響受信信
号と、センサ部１５からの各種データとを入力し、デー
タ送信部５２２及び送信アンテナ５２１を介して処理デ
ータを船舶７１上の位置計測装置に送信する。又、信号
処理部５３は、自己位置計測装置５１及びデータ送信装
置５２の各一部を構成している。

【０１０２】水中物体３１の位置計測精度を向上させる
ために必要なセンサ部１５は、深度センサ１５ａ、温度
センサ１５ｂ、塩分センサ１５ｃ及び方位傾度センサ１
５ｄから構成される。各センサ１５ａ〜１５ｄからの検
出情報は、ハイドロフォン１４から得られるソナー情報
と共に信号処理部５３に送出され、ソナー情報に重畳さ
れて送信アンテナ５２１から位置計測装置本体側に送信
される。

【０１０３】深度センサ１５ａは、ブイモニタ装置１３
の投入時に各水深に対する温度、塩分及び方位傾度デー
タを各センサ１５ｂ〜１５ｄから取り込む。又、方位傾
度センサ１５ｄは、ハイドロフォン１４が海潮流によっ
て偏位しているか否かを計測する。

【０１０４】温度センサ１５ｂ及び塩分センサ１５ｃ並
びに深度センサ１５ａから得られる温度データ及び塩分
データ並びに深度データは、音速計算に使用されるほ
か、音線の屈折等を補正する際のデータとして使用され
る。深度センサ１５ａ及び方位傾度センサ１５ｄから得
られる深度データ及び方位傾度データは、ハイドロフォ
ン１４及び水中物体３１の位置計測精度を向上させるた
めに使われる。

【０１０５】図８は船舶７１上の位置計測装置本体の機
能構成を示すブロック図である。図８において、５５は
データ受信装置であり、各ブイモニタ装置１３の送信ア
ンテナ５２１（図７）からの電波を受信する受信アンテ
ナ５５１と、受信アンテナ５５１からの受信信号を各種
データとして受信するデータ受信部５５２と、受信され
た各種データを処理する信号処理部５５３とから構成さ
れている。

【０１０６】データ受信装置５５は、ＧＰＳ基準局から
送信されてきた地理位置総合誤差データも受信する。信
号処理部５５３は、インタフェース（図示せず）を含
み、送信アンテナ５２１からの電波信号によって送信さ
れたソナー情報、ブイ位置情報、深度、温度、塩分及び
方位傾度情報と、ＧＰＳ基準局から送られてきた地理位
置総合誤差データとを解析処理し、コンピュータ（後述
する）に入力する。

【０１０７】５６は種々の演算処理等を行うためのコン
ピュータ装置であり、ＣＰＵとなるコンピュータ５６
１、時間計測を行う時計計測器５６２と、コンピュータ
５６１で用いられるソフトウエア及びデータ等を記録す
る情報記録部５６３と、データ入力及びオペレーション
を実効する入力部５６４と、水中物体３１の位置及び計
測データ等を表示するデータ表示部５６５とから構成さ
れている。

【０１０８】コンピュータ５６１は、データ受信装置５
５を介して各ブイモニタ装置１３の位置情報及び各ブイ
モニタ装置１３に伝送されたソナー情報を取り込み、時
計計測器５６２からの時間情報に基づいて時間計測（図
５参照）すると共に、ＧＰＳ基準局からの地理位置総合
誤差データに基づいて補正演算を行い、各ブイモニタ装
置１３の正確な位置を算出する。又、コンピュータ５６
１は、前述と同様に、拡大円交点収れん点算出アルゴリ
ズムに基づいて水中物体３１の位置を算出する。

【０１０９】このようにブイモニタ装置１３及び水中物
体３１の位置計測精度を向上させるため、時計計測器５
６２は、ＧＰＳの人工衛星から送信されてくる時刻情
報、又は、郵政省通信総合研究所名崎無線送信所（茨城
県三和町）から送られてくる時刻情報に基づいて、自己
の時計計測器の時刻を校正する時刻校正機能（図示せ
ず）を含んでいる。

【０１１０】次に、図１、図７及び図８を参照しなが
ら、この発明の実施例１におけるデータ処理動作につい
て説明する。一般に、図１のようにブイモニタ装置１３
を設置して水中物体３１の位置を計測する場合、ブイモ
ニタ装置１３の位置に対してハイドロフォン１４の各位
置が重要な問題となる。

【０１１１】即ち、海面１１上のブイモニタ装置１３
は、海潮流等によるドリフトの影響をうけても、自己位
置計測装置５１によって時々刻々のブイ位置情報が得ら
れるため、現在位置を取得することができる。しかし、
ブイモニタ装置１３の下に吊下されているハイドロフォ
ン１４は、もし重錘１６を設置しなければ、風浪や海潮
流等の影響によって図１９に示したように必ずしも真下
に位置するとは限らない。従って、この発明の実施例で
は、重錘１６を取り付けることにより、ハイドロフォン
１４がブイモニタ装置１３の真下に位置するようにして
いる。

【０１１２】ここで、図１９におけるハイドロフォン１
４の位置の偏位誤差の要因を考えると、偏位誤差要因
は、海面１１上のブイモニタ装置１３の風圧抵抗Ｒａ
と、海面１１下のブイモニタ装置１３、リード線１７、
ハイドロフォン１４、センサ部１５、スリップ保持分離
装置１８及び重錘１６に及ぼす総合流圧抵抗Ｒｆとから
なることが分かる。このうち、風圧抵抗Ｒａは、以下の
算出式で表わされる。

【０１１３】Ｒａ＝Ｋ・Ａ・Ｖ²

【０１１４】但し、風圧抵抗Ｒａは合成風圧力［ｋｇ］
であり、Ｋは抵抗係数、Ａはブイモニタ装置の海面１１
上の正面投影面積［ｍ²］、Ｖは風速［ｍ／ｓｅｃ］
（ブイモニタ装置１３と空気との相対速度）である。
又、総合流圧抵抗Ｒｆは、以下の算出式で表わされる。

【０１１５】Ｒｆ＝Ｋμ・Ｓ・Ｖｆ²

【０１１６】但し、総合流圧抵抗Ｒｆは摩擦抵抗［ｋ
ｇ］であり、Ｋμは摩擦係数、Ｓは浸水部表面積
［ｍ²］、Ｖｆは流速［Ｋｔ（ノット）］である。

【０１１７】従って、図１においては、垂直方向に加わ
る重錘１６の重さ［ｋｇ］が分かれば、重錘１６の重さ
と上記各式の合成ベクトル量とから、ハイドロフォン１
４の位置の偏位誤差を求めることができる。従って、重
錘１６が重いほど偏位誤差が減少することから、重錘１
６によってハイドロフォン１４の位置精度が向上するこ
とが分かる。

【０１１８】しかし、その反面、位置計測終了時にブイ
モニタ装置１３及びハイドロフォン１４を揚収する場合
には、重錘１６により作業が困難となってしまう。そこ
で、揚収時の作業軽減を実現するために、前述したよう
に、遠隔投下スイッチ２３１の操作又はタイマ２３４の
動作により、重錘１６を分離している。

【０１１９】ここで、上記演算結果（計測位置）に対す
るセンサ情報に基づく補正の必要性について説明する。
図９は一般的なスネルの法則に従う音速線を示す説明図
であり、Ｃｗ１及びＣｗ２は各海水層における音速、点
Ｐ１及びＰ２間を結ぶ実線は音速線の屈折距離、点Ｐ１
及びＰ２間を結ぶ破線は音速線の真の直線距離、θ１及
びθ２は音速線と各海水層の界面との成す角度である。
ここで、スネルの法則より、以下の式が成り立つ。

【０１２０】Ｃｗ１／ｃｏｓθ１＝Ｃｗ２／ｃｏｓθ２

【０１２１】一般に、水温又は塩分が高いほど水中音速
Ｃｗは高くなる。図９の場合、例えば、上部の海水層の
水温又は塩分が中間層よりも高く、Ｃｗ１＞Ｃｗ２であ
るため、図示したように、θ１＜θ２となっている。従
って、音響パルスの遅れ時間から算出された距離は屈折
距離（実線）を表わしており、真の直線距離（破線）を
求めるために補正する必要があることが分かる。

【０１２２】又、水中音速Ｃｗは水温及び塩分のほか水
圧にも依存し、水圧が高い（深い）ほど水中音速Ｃｗは
高くなる。図１０は水圧（水深）に依存した深海におけ
る音速線を示す説明図であり、ｄ１及びｄ２は各点Ｐ１
及びＰ２の水深位置、Ｃｗ１０及びＣｗ２０は各点Ｐ１
及びＰ２の水圧に対応した水中音速である。

【０１２３】この場合、水深に比例して水圧が連続的に
高くなるので、点Ｐ１からＰ２への音速線は、実線で示
すように円弧状の曲線距離となる。従って、水温及び塩
分の場合と同様に、真の直線距離（破線）を求めるため
に、演算された水深を水圧に応じて補正する必要がある
ことが分かる。

【０１２４】次に、図７及び図８と共に、図４〜図６並
びに図９及び図１０の説明図を参照しながら、拡大円交
点収れん点算出アルゴリズムによる位置計測処理動作に
ついて更に詳細に説明する。前述したように、図４及び
図５は水中物体３１の水平面方向の位置を計測する場合
の説明図、図６は深度を計測する場合の説明図である。

【０１２５】この発明においては、水中物体３１の位置
を計測する際、ハイドロフォン１４に最初に到達した音
を基準にして、他のハイドロフォン１４に到達した時刻
を計測して位置を算出するため、水中物体３１側にタイ
マ機能を搭載する必要がなく、場合によってはピンガ３
１１（図１１参照）をも必要としない。従って、水中物
体３１の装備に関係なく、水中物体３１の位置を計測す
ることができる。

【０１２６】なぜなら、この発明によるブイモニタ装置
１３は、パッシブシステムであるため、水中物体３１が
発生する種々のパッシブシグニチュアを検知し、その点
及び時刻を基準にして時間計測することにより位置を算
出できるからである。

【０１２７】検知可能なパッシブシグニチュアとして
は、例えば、水中物体３１が発生する機械装置の振動に
よる機械雑音、船体表面を流れる水流の乱れが発生する
フローノイズ、回転するプロペラ翼面が発生するキャビ
テーションノイズ、及び、不均一なウエーキ（航跡）内
でプロペラ翼が回転したときの推力変動に伴うプロペラ
ノイズ等の個々、又は、総合的な音響的特徴があげられ
る。

【０１２８】上述の位置算出アルゴリズムは、船舶７１
等に搭載された計測装置本体（図８参照）において、ブ
イモニタ装置１３からの電波信号に含まれたソナー情
報、ブイ位置情報、及び各種センサ情報を受信し、コン
ピュータ５６１により実行される。もし、上記拡大円交
点収れん点算出アルゴリズムに基づく水中物体３１の位
置Ｅｈ及び深度Ｅｖが有限な面をもって１点に交わらな
い場合には、その誤差を計測して補正し、以下のように
１点に収れんさせる。

【０１２９】まず、ＧＰＳ、特にデファレンシャル（差
分）ＧＰＳシステムを利用した位置誤差の補正について
述べる。一般に、ＧＰＳを用いて計測したブイモニタ装
置１３の位置誤差には、人工衛星からの時計及び軌道誤
差、電離層及び対流圏誤差、マルチパス誤差並びに意図
的誤差等の総合誤差が含まれる。これらの誤差を補正す
るためには、正確に位置が判明している既知の基準局で
位置計測し、総合誤差を未知の計測点（この場合、船舶
又は陸上等に設置された計測装置本体）に情報伝達し、
各ブイモニタ装置１３からの計測値を更新し、高精度な
地理位置を測定すればよい。

【０１３０】又、ハイドロフォン１４の深度及び位置誤
差は、ブイモニタ装置１３のセンサ部１５で検出されて
電波信号として送信された深度、方位傾度情報、風浪情
報、重錘１６等の重量に基づいて、更に微小な偏位誤差
を求めることにより補正される。これにより、ブイモニ
タ装置１３からみたハイドロフォン１４の深度及び位置
を高精度に計測して誤差を補正することができる。

【０１３１】又、音速線誤差（図９及び図１０参照）
は、以下のように補正することができる。まず、センサ
部１５からの深度、水温、塩分等の各情報に基づいて各
計測海域の音速を計算すると共に、水中物体３１からの
ソナー信号が媒質中を伝ぱんする際に生ずる音速線傾度
及び屈折率を算出する。続いて、水中物体３１及びハイ
ドロフォン１４の間の幾何学的な直線距離（破線）を算
出し、精密な時計計測器５６２によって計測された時間
情報に基づいて、真の直線距離で伝ぱんした場合の音速
線を再構成する。

【０１３２】即ち、時計計測器５６２によって計測され
る時間情報は、水中物体３１から屈曲してハイドロフォ
ン１４に届いたソナー信号の到達時間情報であり、この
ソナー信号到達時間を補正することによって、高精度な
水中物体３１の位置を計測することができる。

【０１３３】又、時計計測器５６２の誤差は、ＧＰＳの
人工衛星から送信されてくる時刻情報、又は、郵政省通
信総合研究所名埼無線送信所（茨城県三和町）から送信
されてくる時刻情報に基づいて、時計計測器５６２の時
刻を校正することができる。これにより、水中物体３１
の位置を計測するのに必要な、ソナー信号到達時間の高
精度な計測が可能となる。

【０１３４】又、ハイドロフォン１４から受信されて電
気信号に変換されたソナー情報は、ブイモニタ装置１３
のシステムを経由し、電波信号として船舶７１上の計測
装置本体の受信アンテナ５５１に届き、再び電気信号と
して時計計測器５６２に届くまでに総合遅延誤差を含ん
でいるが、この遅延誤差は、予め知られた時間情報によ
り補正することができる。これにより、高精度な水中物
体３１の位置を計測することができる。

【０１３５】又、図９及び図１０のように幾何学的な直
線距離（破線）から深度成分を補正し、真の水平距離を
計測するための誤差補正を行うことができる。以上のよ
うに、ＧＰＳによる位置誤差補正、ハイドロフォン１４
の深度及び位置誤差補正、音速線誤差補正、時計計測器
５６２の誤差補正、システムの遅延誤差補正、並びに、
深度成分の誤差補正を用いて、総合的に誤差を補正し、
水中物体３１の深度位置Ｅｖ及び水平面位置Ｅｈを正確
に計測することができる。

【０１３６】更に、位置計測装置本体のコンピュータ５
６１（図８参照）は、拡大円交点収れん点算出アルゴリ
ズム（図４〜図６参照）に基づいて、水中物体３１の深
度位置Ｅｖ及び水平位置Ｅｈを計測するが、深度位置に
ついては、１つのブイモニタ装置１３で１つの深度デー
タが得られるので、ブイモニタ装置１３の数だけの深度
情報が得られる。

【０１３７】又、水平位置については、各ブイモニタ装
置１３毎に吊下されたハイドロフォン１４のうち、同一
深度にある４つのハイドロフォン１４を組み合わせて１
つの水平位置データを得るので、海上に敷設した例えば
４つのブイモニタ装置１３を１組として、各ブイモニタ
装置１３に吊下されたハイドロフォン１４の数だけの位
置情報が得られる。

【０１３８】従って、深度位置及び水平位置に関するそ
れぞれ複数の位置情報に基づいて、統計的手法により水
中物体３１の深度位置及び水平面位置を確率的に算出す
ることができる。例えば、各々５つの共通の深度を有す
るハイドロフォン１４ａ〜１４ｅ（図１参照）を装備し
たブイモニタ装置１３を４個敷設した場合、５つの水平
位置データと４つの深度データが得られる。

【０１３９】ここで、統計的手法について述べると、例
えば日本規格協会発行の「ＪＩＳハンドブック品質管理
編、最新版」を用いて、以下のように、水中物体３１の
位置サンプルの特性値ｘの平均値ｘａを求めることがで
きる。

【０１４０】ｘａ＝（ｘ₁＋ｘ₂＋ｘ₃…＋ｘｎ）／ｎ

【０１４１】ここで、ｎは位置サンプルの大きさであ
り、この場合、水平位置データで「５」（各ブイモニタ
装置１３に装備されたハイドロフォン１４の数）、深度
データで「４」（ブイモニタ装備１３の敷設数）とな
る。又、不偏分散の平方根であるサンプルの標準偏差ｓ
は、以下のように表わされる。

【０１４２】ｓ＝√Ｖ

【０１４３】ここで、平方和Ｓをその自由度（ｎ−１）
で割った不偏分散Ｖは、以下のように表わされる。

【０１４４】Ｖ＝Ｓ／（ｎ−１）

【０１４５】又、各特性値ｘと平均値ｘａとの差の二乗
和である平方和Ｓは、以下のように表わされる。

【０１４６】 Ｓ＝（ｘ₁−ｘａ）²＋（ｘ₂−ｘａ）²＋（ｘ₃−ｘａ）²…＋（ｘｎ−ｘａ）² ＝Σｘｉ²−（Σｘｉ）²／ｎ＝Σｘｉ²−ｘａ

【０１４７】但し、上式中、各総和項（Σ）の変数ｉ
は、ｉ＝１〜ｎである。こうして、統計的パラメータに
基づいて、更に上記ハンドブック等を使用し、水中物体
３１の深度位置及び水平面位置を確率的に推定及び検定
することができる。

【０１４８】以上のように、ブイモニタ装置１３に自己
位置計測装置５１を設け、位置計測装置本体に時計計測
器５６２を設けると共に、種々の誤差補正等を行うこと
により、水中物体３１にピンガ３１１（図１１参照）等
を搭載せずに、正確な位置計測を行うことができる。
又、海潮流等によるリード線１７の偏位を防止するため
の重錘１６を切り離すことにより、揚収作業労力を軽減
することができる。又、上記算出アルゴリズムにより、
潜水艇のような対象物体３１でなくとも、任意の水中音
波を発生する例えば魚などの位置を計測することもでき
る。

【０１４９】実施例２．（請求項６及び請求項７に対
応） 上記実施例１では、ハイドロフォン１４の偏位誤差を減
少させるために重錘１６を取り付け、又、揚収時の作業
を円滑にするために、市販品のスリップ２４と組み合わ
せたスリップ保持分離部２１によって重錘１６を切り離
したが、スリップ２４及びスリップ保持分離部２１から
なる装置を他の用途に応用することができる。例えば、
通常、船舶７１が錨を投下する際にスリップ２４をハン
マで叩き人力で切り離しているが、上述のように遠隔操
作により切り離してもよい。

【０１５０】実施例３．又、スクイブハウジング２２４
からの高圧ガスによってピストン２１３を動かすエネル
ギを得たが、電磁弁と組み合わせた高圧空気、又は、蒸
気、油圧等からエネルギを得てもよい。

【０１５１】実施例４．（請求項５に対応） 又、コンピュータ５６１と組み合わせた拡大円交点収れ
ん点算出アルゴリズムを水中物体３１の位置算出に用い
たが、計測用センサ及び計測場所を変えることによって
他の場所（即ち、地中又は空中）において飛行物体又は
事象等の位置計測に使用することができる。

【０１５２】実施例５．又、位置データの転送に電波信
号を用いたが、有線又は光ケーブルで接続してもよい。
更に、転送された位置データに基づいて計測対象物体の
速度及び加速度を算出してもよい。

【０１５３】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、海上に敷設された浮遊体からなる複数のブイモニタ
装置と、陸上又は船上等に設置された計測装置本体とを
備え、ブイモニタ装置は、ブイモニタ装置の位置情報を
得るための自己位置計測装置と、水中物体からのソナー
情報を得るためのソナー装置と、位置情報及びソナー情
報を電波信号によって送信する送信装置とを有し、計測
装置本体は、電波信号を受信する受信装置と、位置情報
及びソナー情報に基づいて水中物体の位置計測処理を行
う位置計算装置とを有し、ソナー装置は、ブイモニタ装
置に吊下された複数のハイドロフォンのアレイと、ハイ
ドロフォンの最下部に装着されたセンサ部と、センサ部
の下部に保持分離装置を介して装着された重錘部と、保
持分離装置を遠隔操作で分離して重錘部を投下させる遠
隔投下装置とを有し、センサ部は、ハイドロフォンの最
下部の深度、水温、塩分及び方位傾度を検出してソナー
情報に重畳させ、重錘部で海上に位置決めされた複数の
ブイモニタ装置からの位置情報、ソナー情報及びセンサ
情報に基づいて水中物体の位置を正確に計測し、ブイモ
ニタ装置の揚収時に重錘部を切り離すようにしたので、
コストアップを招くことなく自由な位置計測海域で効率
的に水中物体の位置を計測することのできる水中物体位
置計測装置が得られる効果がある。

【０１５４】又、この発明の請求項２によれば、請求項
１において、計測装置本体は、ソナー情報の到達時間情
報を得るための時計計測器と、位置情報及び到達時間情
報に基づいて水中物体の位置計測を行う位置計算手段と
を含み、位置計算手段は、拡大円交点収れん点算出アル
ゴリズムを用い、最初に到達したソナー情報を基準とし
て、各ブイモニタ装置からのソナー情報の第１の到達時
間差を計測し、第１の到達時間差に水中音速を乗じて各
ハイドロフォンから水中物体までの第１の距離を算出
し、各ハイドロフォンを中心とする第１の円の半径を各
第１の距離から微小距離ずつ増分し、各第１の円が交わ
る交点又は最小に収れんした面を水中物体の水平面位置
とすると共に、ハイドロフォンのアレイのうちの最初に
到達したソナー情報を基準として、各深度毎のアレイ中
の各ハイドロフォンに対する水中物体からのソナー情報
の第２の到達時間差を計測し、第２の到達時間差に水中
音速を乗じてアレイ中の各ハイドロフォンから水中物体
までの第２の距離を算出し、アレイ中の各ハイドロフォ
ンを中心とする第２の円の半径を第２の距離から微小距
離ずつ増分し、各第２の円が交わる交点又は最小に収れ
んした２つの面のうち、ソナー情報の音速線方向側の面
を水中物体の深度位置とし、水中物体の水平面位置及び
深度位置を正確に算出するようにしたので、コストアッ
プを招くことなく自由な位置計測海域で効率的且つ高精
度に水中物体の位置を計測することのできる水中物体位
置計測装置が得られる効果がある。

【０１５５】又、この発明の請求項３によれば、請求項
２において、自己位置計測装置はＧＰＳを含み、計測装
置本体は、正確に地理位置の判明している既知の基準局
で計測した総合誤差データを受信し、位置計算手段は、
水平面位置又は深度位置が有限な面をもって１点に交わ
らない場合、ＧＰＳに基づいて計測されたブイモニタ装
置の位置誤差については、総合誤差データに基づいて、
人工衛星からの時計及び軌道誤差、電離層及び対流圏誤
差、マルチパス誤差並びに意図的誤差等を補正し、ハイ
ドロフォンの水平面位置誤差及び深度位置誤差について
は、センサ部からの深度情報及び方位傾度情報並びに重
錘部の重量に基づいて偏位誤差を補正し、ソナー情報の
音速線誤差については、センサ部からの深度情報、水温
情報及び塩分情報に基づいて各計測海域の水中音速を計
算し、水中物体からのソナー情報が水中音速の異なる媒
質中を伝ぱんする際に生ずる音速線傾路及び屈折率を解
析して総合的な音速線を算出し、水中物体及びハイドロ
フォン間の幾何学的な直線距離を算出し、時計計測器に
よって計測された到達時間情報に基づいて直線距離を伝
ぱんしたときの音速線を再構成し、時計計測器の誤差に
ついては、ＧＰＳの人工衛星から送信される時刻情報又
は所定の時刻情報に基づいて校正し、ブイモニタ装置か
らのソナー情報が計測装置本体内の時計計測器に届くま
での総合遅延誤差を補正し、幾何学的な直線距離から深
度成分を補正し、ハイドロフォンから水中物体までの真
の水平距離を計測し、水中物体の深度位置及び水平面位
置を総合的に誤差補正して計測し、ＧＰＳ誤差、算出位
置誤差、音速線誤差、時計計測器誤差及びシステム遅延
誤差を総合的に補正するようにしたので、水中物体の位
置を更に正確に算出することのできる水中物体位置計測
装置が得られる効果がある。

【０１５６】又、この発明の請求項４によれば、請求項
２又は請求項３において、位置計算手段は、深度位置に
ついては、ブイモニタ装置の数と同数の深度位置情報を
取得し、水平面位置については、複数のブイモニタ装置
を１組として、１つのブイモニタ装置に吊下されたハイ
ドロフォンの数と同数の水平面位置情報を取得し、それ
ぞれ複数の深度位置情報及び水平面位置情報に基づく統
計的手法により、水中物体の深度位置及び水平面位置を
算出するようにしたので、水中物体の位置を更に正確に
算出することのできる水中物体位置計測装置が得られる
効果がある。

【０１５７】又、この発明の請求項５によれば、計測対
象となる物体のソナー情報及び自己の位置情報を送信す
る複数の送信装置と、送信手段からの情報を受信して物
体の位置を計測する計測装置本体とを備え、送信装置
は、自己の位置情報を得るための自己位置計測装置と、
物体からのソナー情報を得るためのソナー装置と、位置
情報及びソナー情報を電波信号によって送信する送信信
号処理装置とを有し、計測装置本体は、電波信号を受信
する受信装置と、電波信号に含まれる情報に基づいて物
体の位置計測処理を行う位置計算装置とを有し、ソナー
装置は、ソナー情報を得るための複数のソナーセンサ部
と、ソナーセンサ部の少なくとも一部に装着されたセン
サ部とを有し、センサ部は検出情報をソナー情報に重畳
させるようにしたので、コストアップを招くことなく自
由な位置計測域で効率的に物体の位置を計測することの
できる物体位置計測装置が得られる効果がある。

【０１５８】又、この発明の請求項６によれば、保持分
離装置を介して装着された重錘部を、保持分離装置を遠
隔操作することにより投下させる遠隔投下装置であっ
て、保持分離装置は、重錘部の落下を防止するための係
合状態を維持するスリップ保持リンクを有するスリップ
と、スリップ保持リンクの係合状態を保持すると共に、
所望のタイミングで係合状態を解除して重錘部を落下さ
せるためのスリップ保持分離部とを有し、スリップ保持
分離部は、任意に操作可能な遠隔投下スイッチと、遠隔
投下スイッチの操作に応答して駆動される応動部とを有
し、応動部は、遠隔投下スイッチの操作に応答してスリ
ップ保持リンクの係合状態を解除し、重錘部を落下させ
て揚収負荷を軽減させるようにしたので、重錘部を容易
に且つ確実に投下することのできる遠隔投下装置が得ら
れる効果がある。

【０１５９】又、この発明の請求項７によれば、保持分
離装置を介して装着された重錘部を、保持分離装置を遠
隔操作することにより投下させる遠隔投下装置であっ
て、保持分離装置は、重錘部の落下を防止するための係
合状態を維持するスリップ保持リンクを有するスリップ
と、スリップ保持リンクの係合状態を保持すると共に、
所望のタイミングで係合状態を解除して重錘部を落下さ
せるためのスリップ保持分離部とを有し、スリップ保持
分離部は、所定時間の経過により動作するタイマと、タ
イマの動作に応答して駆動される応動部とを有し、応動
部は、タイマの動作に応答してスリップ保持リンクの係
合状態を解除し、重錘部を落下させて揚収負荷を軽減さ
せるようにしたので、重錘部を容易に且つ確実に投下す
ることのできる遠隔投下装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるブイモニタ装置側の
構成を示す側面図である。

【図２】図１内のスリップ保持分離装置の具体的構成を
示す拡大側面図である。

【図３】図２内のスリップ保持分離部の構成を回路図と
共に示す拡大側面図である。

【図４】この発明の実施例１による水中物体の水平面位
置を算出するための拡大点交点収れん点算出アルゴリズ
ムを示す説明図である。

【図５】この発明の実施例１による拡大点交点収れん点
算出アルゴリズムに用いられる時間計測動作を示すタイ
ミングチャートである。

【図６】この発明の実施例１による水中物体の深度位置
を算出するための拡大点交点収れん点算出アルゴリズム
を示す説明図である。

【図７】この発明の実施例１によるブイモニタ装置側の
機能構成を示すブロック図である。

【図８】この発明の実施例１による位置計測装置本体側
の機能構成を示すブロック図である。

【図９】この発明の実施例１におけるスネルの法則に基
づく水中音速線路の距離補正処理を示す説明図である。

【図１０】この発明の実施例１における深度の違いに基
づく水中音速線路の距離補正処理を示す説明図である。

【図１１】従来の水中物体位置計測装置の概略的な外観
を示す斜視図である。

【図１２】従来の水中物体位置計測装置の計測対象とな
る水中物体に搭載された記憶装置の構成を示す外観図で
ある。

【図１３】図１２の記憶装置の機能構成を示すブロック
図である。

【図１４】従来の水中物体位置計測装置の位置計測装置
本体側の機能構成を示すブロック図である。

【図１５】従来の水中物体位置計測装置における水中物
体から複数のブイモニタ装置へのソナー情報の伝達状態
を示す説明図である。

【図１６】従来の水中物体位置計測装置における距離算
出アルゴリズムを示す説明図である。

【図１７】一般的な水中物体の深度方向の航跡を示す説
明図である。

【図１８】一般的な水中物体の水平面方向の航跡を示す
説明図である。

【図１９】重錘部のないブイモニタ装置における海潮流
によるハイドロフォンの偏位状態を示す側面図である。

【符号の説明】

１１ 海面 １３ ブイモニタ装置 １３１ アンテナ １４、１４ａ〜１４ｅ ハイドロフォン（ソナー装置） １５ センサ部 １５ａ 深度センサ １５ｂ 温度センサ １５ｃ 塩分センサ １５ｄ 方位傾度センサ １６ 重錘 １８ スリップ保持分離装置 ２１ スリップ保持分離部 ２１３ ピストン ２２ ピストン作動部 ２２５ スクイブ ２３ 遠隔操作部 ２３１ 遠隔投下スイッチ ２３４ タイマ ２４ スリップ ２４３ スリップ保持リンク ３１ 水中物体 ５１ 自己位置計測装置 ５１１ 受信アンテナ ５２ 送信装置 ５２１ 送信アンテナ ５３ 信号処理部 ５５ 受信装置 ５６ 位置計算装置 ５６１ コンピュータ（位置計算手段） ５６２ 時計計測器 ７１ 船舶 Ｃｗ、Ｃｗ０〜Ｃｗ２、Ｃｗ１０、Ｃｗ２０ 水中音速 ｔ０〜ｔ３ 到達時間情報 Ｃｗ×（ｔ１〜ｔ４） 円の半径 Ｅｈ 水平面位置 Ｅｖ 深度位置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 海上に敷設された浮遊体からなる複数の
   ブイモニタ装置と、陸上又は船上等に設置された計測装
   置本体とを備え、 前記ブイモニタ装置は、前記ブイモニタ装置の位置情報
   を得るための自己位置計測装置と、水中物体からのソナ
   ー情報を得るためのソナー装置と、前記位置情報及び前
   記ソナー情報を電波信号によって送信する送信装置とを
   有し、 前記計測装置本体は、前記電波信号を受信する受信装置
   と、前記位置情報及び前記ソナー情報に基づいて前記水
   中物体の位置計測処理を行う位置計算装置とを有し、 前記ソナー装置は、前記ブイモニタ装置に吊下された複
   数のハイドロフォンのアレイと、前記ハイドロフォンの
   最下部に装着されたセンサ部と、前記センサ部の下部に
   保持分離装置を介して装着された重錘部と、前記保持分
   離装置を遠隔操作で分離して前記重錘部を投下させる遠
   隔投下装置とを有し、 前記センサ部は、前記ハイドロフォンの最下部の深度、
   水温、塩分及び方位傾度を検出して前記ソナー情報に重
   畳させることを特徴とする水中物体位置計測装置。
2. 【請求項２】 前記計測装置本体は、前記ソナー情報の
   到達時間情報を得るための時計計測器と、前記位置情報
   及び前記到達時間情報に基づいて前記水中物体の位置計
   測を行う位置計算手段とを含み、 前記位置計算手段は、拡大円交点収れん点算出アルゴリ
   ズムを用い、 最初に到達したソナー情報を基準として、各ブイモニタ
   装置からのソナー情報の第１の到達時間差を計測し、 前記第１の到達時間差に水中音速を乗じて前記各ハイド
   ロフォンから前記水中物体までの第１の距離を算出し、 前記各ハイドロフォンを中心とする第１の円の半径を前
   記各第１の距離から微小距離ずつ増分し、 前記各第１の円が交わる交点又は最小に収れんした面を
   前記水中物体の水平面位置とすると共に、 前記ハイドロフォンのアレイのうちの最初に到達したソ
   ナー情報を基準として、各深度毎の前記アレイ中の各ハ
   イドロフォンに対する前記水中物体からのソナー情報の
   第２の到達時間差を計測し、 前記第２の到達時間差に前記水中音速を乗じて前記アレ
   イ中の各ハイドロフォンから前記水中物体までの第２の
   距離を算出し、 前記アレイ中の各ハイドロフォンを中心とする第２の円
   の半径を前記第２の距離から微小距離ずつ増分し、 前記各第２の円が交わる交点又は最小に収れんした２つ
   の面のうち、前記ソナー情報の音速線方向側の面を前記
   水中物体の深度位置とすることを特徴とする請求項１の
   水中物体位置計測装置。
3. 【請求項３】 前記自己位置計測装置はＧＰＳを含み、 前記計測装置本体は、正確に地理位置の判明している既
   知の基準局で計測した前記基準局からの総合誤差データ
   を受信し、 前記位置計算手段は、前記水平面位置又は前記深度位置
   が有限な面をもって１点に交わらない場合、 前記ＧＰＳに基づいて計測された前記ブイモニタ装置の
   位置誤差については、前記総合誤差データに基づいて、
   人工衛星からの時計及び軌道誤差、電離層及び対流圏誤
   差、マルチパス誤差並びに意図的誤差等を補正し、 前記ハイドロフォンの水平面位置誤差及び深度位置誤差
   については、前記センサ部からの深度情報及び方位傾度
   情報並びに前記重錘部の重量に基づいて偏位誤差を補正
   し、 前記ソナー情報の音速線誤差については、前記センサ部
   からの深度情報、水温情報及び塩分情報に基づいて各計
   測海域の水中音速を計算し、前記水中物体からのソナー
   情報が水中音速の異なる媒質中を伝ぱんする際に生ずる
   音速線傾路及び屈折率を解析して総合的な音速線を算出
   し、前記水中物体及び前記ハイドロフォン間の幾何学的
   な直線距離を算出し、前記時計計測器によって計測され
   た到達時間情報に基づいて前記直線距離を伝ぱんしたと
   きの音速線を再構成し、 前記時計計測器の誤差については、前記ＧＰＳの人工衛
   星から送信される時刻情報又は所定の時刻情報に基づい
   て校正し、 前記ブイモニタ装置からのソナー情報が前記計測装置本
   体内の時計計測器に届くまでの総合遅延誤差を補正し、 前記幾何学的な直線距離から前記深度成分を補正し、前
   記ハイドロフォンから前記水中物体までの真の水平距離
   を計測し、 前記水中物体の深度位置及び水平面位置を総合的に誤差
   補正して計測することを特徴とする請求項２の水中物体
   位置計測装置。
4. 【請求項４】 前記位置計算手段は、前記深度位置につ
   いては、前記ブイモニタ装置の数と同数の深度位置情報
   を取得し、前記水平面位置については、前記複数のブイ
   モニタ装置を１組として、１つのブイモニタ装置に吊下
   されたハイドロフォンの数と同数の水平面位置情報を取
   得し、それぞれ複数の深度位置情報及び水平面位置情報
   に基づく統計的手法により、前記水中物体の深度位置及
   び水平面位置を算出することを特徴とする請求項２又は
   請求項３の水中物体位置計測方法。
5. 【請求項５】 計測対象となる物体のソナー情報及び自
   己の位置情報を送信する複数の送信装置と、前記送信手
   段からの情報を受信して前記物体の位置を計測する計測
   装置本体とを備え、 前記送信装置は、前記自己の位置情報を得るための自己
   位置計測装置と、前記物体からのソナー情報を得るため
   のソナー装置と、前記位置情報及び前記ソナー情報を電
   波信号によって送信する送信信号処理装置とを有し、 前記計測装置本体は、前記電波信号を受信する受信装置
   と、前記電波信号に含まれる情報に基づいて前記物体の
   位置計測処理を行う位置計算装置とを有し、 前記ソナー装置は、前記ソナー情報を得るための複数の
   ソナーセンサ部と、前記ソナーセンサ部の少なくとも一
   部に装着されたセンサ部とを有し、 前記センサ部は検出情報を前記ソナー情報に重畳させる
   ことを特徴とする物体位置計測装置。
6. 【請求項６】 保持分離装置を介して装着された重錘部
   を、前記保持分離装置を遠隔操作することにより投下さ
   せる遠隔投下装置であって、 前記保持分離装置は、前記重錘部の落下を防止するため
   の係合状態を維持するスリップ保持リンクを有するスリ
   ップと、前記スリップ保持リンクの係合状態を保持する
   と共に、所望のタイミングで前記係合状態を解除して前
   記重錘部を落下させるためのスリップ保持分離部とを有
   し、 スリップ保持分離部は、任意に操作可能な遠隔投下スイ
   ッチと、前記遠隔投下スイッチの操作に応答して駆動さ
   れる応動部とを有し、 前記応動部は、前記遠隔投下スイッチの操作に応答して
   前記スリップ保持リンクの係合状態を解除することを特
   徴とする遠隔投下装置。
7. 【請求項７】 保持分離装置を介して装着された重錘部
   を、前記保持分離装置を遠隔操作することにより投下さ
   せる遠隔投下装置であって、 前記保持分離装置は、前記重錘部の落下を防止するため
   の係合状態を維持するスリップ保持リンクを有するスリ
   ップと、前記スリップ保持リンクの係合状態を保持する
   と共に、所望のタイミングで前記係合状態を解除して前
   記重錘部を落下させるためのスリップ保持分離部とを有
   し、 スリップ保持分離部は、所定時間の経過により動作する
   タイマと、前記タイマの動作に応答して駆動される応動
   部とを有し、 前記応動部は、前記タイマの動作に応答して前記スリッ
   プ保持リンクの係合状態を解除することを特徴とする遠
   隔投下装置。