JPH08136650A - Acoustic position measuring instrument - Google Patents

Acoustic position measuring instrument

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Publication number
JPH08136650A
JPH08136650A JP6273441A JP27344194A JPH08136650A JP H08136650 A JPH08136650 A JP H08136650A JP 6273441 A JP6273441 A JP 6273441A JP 27344194 A JP27344194 A JP 27344194A JP H08136650 A JPH08136650 A JP H08136650A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mother ship
transponder
gps
moving object
underwater
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.)
Pending
Application number
JP6273441A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Nakagawa
重夫 中川
Hiroki Shinshi
浩樹 進士
秀幸 ▲高▼橋
Hideyuki Takahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP6273441A priority Critical patent/JPH08136650A/en
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  • Navigation (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE: To accurately monitor the movement of a submarine from a submarine tender even when the submarine has excellent maneuverability by providing a GPS receiver which is mounted on the tender and outputs the position measuring information of the tender. CONSTITUTION: An arithmetic and control section 7 calculates the direct distances r1 -r3 from a submarine tender 12 to transponders 2-1 to 2-3 based on the position measuring information of the tender 12 measured by means of a GPS receiver 13 and average GPS error information received by means of radio equipment 14. Therefore, no underground acoustic wave is used at the time of measuring the position of the tender 12, but used only when the direct distances r21 -r23 from a submarine 3 to the transponders 2-1 to 2-3 are measured. In other words, ultrasonic pulses transmitted from the pinger 4 of the submarine 3 synchronously to a reference clock 9 are received by means of the transponders 2-1 to 2-3 as interrogating signals. The response signals to the interrogating signals are received by means of a receiver 11 and converted into electric signals. LBL receivers 5-1 to 5-3 receive the electric signals and the arithmetic and control section 7 calculates the position of the submarine 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は水中移動物体の音響測位
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 an underwater moving object.

【0002】[0002]

【従来の技術】水中音響波を用いて船舶又は水中の移動
物体の位置を測定する音響測位装置についての公知文献
としては、例えば「海洋音響(基準と応用)P209〜
214、1984、海洋音響研究会」がある。
2. Description of the Related Art Known examples of an acoustic positioning device for measuring the position of a ship or a moving object in water using underwater acoustic waves include, for example, "Marine Acoustics (Reference and Application) P209-".
214, 1984, Ocean Acoustics Research Society ".

【0003】図3は上記文献にも示された従来の音響測
位装置の機能ブロック図である。図3においては、1は
水中、2−1〜2−3はそれぞれ水中の潜水船又は航走
体の移動領域を含む三角形の頂点の海底に設置された#
1〜#3トランスポンダ、3は水中の潜水船または航走
体、4は潜水船3に取り付けたピンガ、5−1〜5−3
は水上の母船に設置された#1〜#3 Long Ba
se Line(以下LBLという)受信機、6は送信
機、7は演算制御部、8は表示器、9は基準時計、10
は送波器、11は受波器、12は母船である。
FIG. 3 is a functional block diagram of a conventional acoustic positioning device shown in the above document. In FIG. 3, 1 is underwater, and 2-1 to 2-3 are installed on the seabed at the apex of the triangle including the moving area of the submersible or the underwater vehicle, respectively.
1 to # 3 transponder, 3 is an underwater submersible or a vehicle, 4 is a pinga attached to the submarine 3, 5-1 to 5-3
Is # 1 to # 3 Long Ba installed on the mother ship on the water
se Line (hereinafter referred to as LBL) receiver, 6 is a transmitter, 7 is a calculation control unit, 8 is a display, 9 is a reference clock, 10
Is a wave transmitter, 11 is a wave receiver, and 12 is a mother ship.

【0004】なお、送波器10と受波器11は水中音響
波の送受波ができるように母船12の船底に装着され、
その他の機器は母船12の船内に設けられる。そして送
波器10と送信機6との間及び受波器11と#1〜#3
LBL受信機5−1〜5−3との間は、それぞれ防水ケ
ーブルにより接続されている。また#1〜#3トランス
ポンダ2−1〜2−3は、その相互の間隔が、通常水深
と等しい程度の距離(例えば2km程度)を隔てて設置
される。このトランスポンダの間隔をベースライン長と
いい、これが長いことがLBL(Long Base
Line)方式と呼ばれる理由になっている。
The transmitter 10 and the receiver 11 are mounted on the bottom of the mother ship 12 so as to transmit and receive underwater acoustic waves.
Other devices are provided inside the mother ship 12. Then, between the wave transmitter 10 and the transmitter 6 and between the wave receiver 11 and # 1 to # 3.
The LBL receivers 5-1 to 5-3 are connected by waterproof cables. The # 1 to # 3 transponders 2-1 to 2-3 are installed such that their mutual intervals are separated from each other by a distance (for example, about 2 km) which is generally equal to the water depth. The distance between these transponders is called the baseline length, and the long length is the LBL (Long Base).
This is the reason why it is called the Line method.

【0005】図4は図3の音響測位動作を説明する波形
図であり、図4を参照し、上記のように構成された図3
の音響測位装置の動作を説明する。まず母船12内の演
算制御部7は、基準時計9から入力される時刻データに
基づき、ある基準時刻から一定周期T毎に繰返し送信指
令を送信機6に供給する(図4の(a)参照)。送信機
6はこの送信指令により直ちに送波器10を励振し水中
1に超音波パルス(一般にバースト波)を送波させる。
この超音波パルスが質問信号として#1〜#3トランス
ポンダ2−1〜2−3に受信されると、各トランスポン
ダは、直ちにそれぞれ異なった周波数f1 ,f2 ,f3
(例えばf1 =15kHz、f2 =16kHz、f3
17kHz)による音響応答信号を送信する。#1〜#
3トランスポンダ2−1〜2−3から、それぞれ送信さ
れた音響応答信号は受波器11により受波され電気信号
に変換された後に、#1〜#3LBL受信機5−1〜5
−3によって各周波数f1 ,f2,f3 毎に個別に受信
される。
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the acoustic positioning operation of FIG. 3, and referring to FIG. 4, the configuration of FIG.
The operation of the acoustic positioning device will be described. First, the arithmetic control unit 7 in the mother ship 12 supplies a transmission command repeatedly to the transmitter 6 at regular intervals T from a certain reference time based on the time data input from the reference clock 9 (see (a) of FIG. 4). ). In response to this transmission command, the transmitter 6 immediately excites the wave transmitter 10 to transmit an ultrasonic pulse (generally a burst wave) into the water 1.
When the ultrasonic pulse is received to the # 1 to # 3 transponders 2-1 to 2-3 as an interrogation signal, each transponder, the frequency f 1, f 2, f 3 a different immediate respectively
(For example, f 1 = 15 kHz, f 2 = 16 kHz, f 3 =
(17 kHz). # 1 to #
The acoustic response signals respectively transmitted from the three transponders 2-1 to 2-3 are received by the wave receiver 11 and converted into electric signals, and then the # 1 to # 3 LBL receivers 5-1 to -5.
-3 is received individually for each frequency f 1 , f 2 , f 3 .

【0006】いま受波器11から各トランスポンダ2−
1〜2−3までの直距離(一般にスラントレンジと呼ば
れる)をr11,r12,r13とし、水中音響波の伝播速度
をC(約1500m/sec)とすると、各LBL受信
機5−1〜5−3は、演算制御部7が、送信指令を出力
してから、トランスポンダの応答信号が閾値を越えて検
出されるまでの時間、即ち超音波パルスが前記直距離r
11,r12,r13を往復する伝播時間t11,t12,t13
計測し、各直距離を算出する。即ち#1LBL受信機5
−1は#1トランスポンダ2−1から送信された周波数
1 の応答信号を受信し、その伝播時間t11より、直距
離r11=Ct11/2を算出する。また#2LBL受信機
5−2は#2トランスポンダ2−2から送信された周波
数f2 の応答信号を受信し、その伝播時間t12より、直
距離r12=Ct12/2を算出する。同様に#3LBL受
信機5−3は、#3トランスポンダ2−3から送信され
た周波数f3 の応答信号を受信し、その伝播時間t13
り、直距離r13=Ct13/2を算出する(図4の(b)
を参照)。
Now, the wave receiver 11 to each transponder 2-
Assuming that the direct distances (generally called slant ranges) from 1 to 2-3 are r 11 , r 12 , and r 13 and the propagation velocity of the underwater acoustic wave is C (about 1500 m / sec), each LBL receiver 5- 1 to 5-3 is the time from when the arithmetic control unit 7 outputs the transmission command to when the response signal of the transponder is detected exceeding the threshold value, that is, the ultrasonic pulse is the direct distance r.
11, the r 12, the propagation time t 11 to reciprocate r 13, t 12, t 13 measures, calculates each linear distance. That is, # 1 LBL receiver 5
-1 receives the response signal of a frequency f 1 transmitted from the # 1 transponder 2-1, from the propagation time t 11, calculates the straight distance r 11 = Ct 11/2. The # 2LBL receiver 5-2 receives a response signal of a frequency f 2 transmitted from # 2 transponders 2-2, from the propagation time t 12, calculates the straight distance r 12 = Ct 12/2. Likewise # 3LBL receiver 5-3 receives a response signal of frequency f 3 transmitted from the # 3 transponders 2-3, from the propagation time t 13, calculates the straight distance r 13 = Ct 13/2 ((B) of FIG. 4
See).

【0007】各LBL受信機により算出された直距離r
11,r12,r13のデータは、それぞれ演算制御部7に供
給される。あらかじめ#1〜#3トランスポンダ2−1
〜2−3の位置をキャリブレーションという作業によっ
て確定しておくことにより、演算制御部7は、母船12
の位置を#1〜#3トランスポンダ2−1〜2−3から
直距離r11,r12,r13の交点位置として計算すること
ができる。
Direct distance r calculated by each LBL receiver
The data of 11 , r 12 , and r 13 are supplied to the arithmetic control unit 7, respectively. # 1 to # 3 transponder 2-1 in advance
By determining the positions of 2-3 through a calibration operation, the arithmetic control unit 7 causes the mother ship 12
Can be calculated as the intersection point positions of the direct distances r 11 , r 12 , and r 13 from the # 1 to # 3 transponders 2-1 to 2-3.

【0008】潜水船3には、母船12内の基準時計9と
同期して動作する一般に「同期ピンガ」と呼ばれるピン
ガ4が装着されており、母船12の送波器10が音波を
送信した時刻よりも一定遅延時間τの経過後に、ピンガ
4は超音波パルスを送信する(図4の(c)を参照)。
なお母船12内の演算制御部7は、前記一定遅延時間τ
の値を知っているので、前記ピンガ4の各送信時刻を承
知している。潜水船3のピンガ4から送信された超音波
パルスは、質問信号として#1〜#3トランスポンダ2
−1〜2−3により受信され、各トランスポンダは、母
船12からの質問信号の場合と同様に、直ちにそれぞれ
異なった周波数f1 ,f2 ,f3 による音響応答信号を
送信する。そしてこれらの音響応答信号は、母船12の
受波器11により受波され、電気信号に変換された後に
#1〜#3LBL受信機5−1〜5−3によってそれぞ
れ受信される。
The submarine 3 is equipped with a pinger 4 generally called "synchronous pinga" which operates in synchronization with the reference clock 9 in the mother ship 12, and the time when the transmitter 10 of the mother ship 12 transmits a sound wave. After a fixed delay time τ has passed, the pinger 4 transmits an ultrasonic pulse (see (c) of FIG. 4).
In addition, the arithmetic control unit 7 in the mother ship 12 uses the constant delay time τ
Since it knows the value of, the transmission time of the pinger 4 is known. The ultrasonic pulses transmitted from the pinga 4 of the submersible 3 are used as interrogation signals # 1 to # 3 transponder 2
Received by -1~2-3, each transponder, as in the case of the interrogation signal from the mother ship 12, and transmits an acoustic response signal by the frequency f 1, f 2, f 3 a different immediately, respectively. These acoustic response signals are received by the wave receiver 11 of the mother ship 12, converted into electric signals, and then received by the # 1 to # 3 LBL receivers 5-1 to 5-3, respectively.

【0009】いまピンガ4から各トランスポンダ2−1
〜2−3までの直距離をr21,r22,r23とし、水中音
響波の伝播速度をCとすると、各LBL受信機5−1〜
5−3は、潜水船3のピンガ4が音波を送信してから各
トランスポンダを中継した応答信号が閾値を越えて検出
されるまでの時間t21,t22,t23を計測し、この各時
間に対応するそれぞれの直距離(r21+r11)、(r22
+r12)、(r23+r13)を算出する(図4の(d)を
参照)。
Now from the pinger 4 to each transponder 2-1
Each of the LBL receivers 5-1 to 5-1 is assumed to have a direct distance of up to 2-3 as r 21 , r 22 and r 23 and a propagation velocity of an underwater acoustic wave as C.
5-3 measures time t 21 , t 22 , t 23 from when the pinga 4 of the submersible 3 transmits a sound wave until the response signal relayed by each transponder exceeds the threshold and is detected. The respective direct distances (r 21 + r 11 ) corresponding to the time, (r 22
+ R 12 ) and (r 23 + r 13 ) are calculated (see (d) in FIG. 4).

【0010】即ち#1LBL受信機5−1は#1トラン
スポンダ2−1から送信された周波数f1 の応答信号を
受信し、その計測時間t21より直距離(r21+r11)=
Ct21を算出する。また#2LBL受信機5−2は#2
トランスポンダ2−2から送信された周波数f2 の応答
信号を受信し、その計測時間t22より直距離(r22+r
12)=Ct22を算出する。同様に#3LBL受信機5−
3は#3トランスポンダ2−3から送信された周波数f
3 の応答信号を受信し、その計測時間t23より直距離
(r23+r13)=Ct23を算出する。そしてこの直距離
のデータはそれぞれ演算制御部7へ供給される。
That is, the # 1 LBL receiver 5-1 receives the response signal of the frequency f 1 transmitted from the # 1 transponder 2-1, and the direct distance (r 21 + r 11 ) = from the measurement time t 21 thereof.
Calculate Ct 21 . Also, the # 2 LBL receiver 5-2 is the # 2
Receiving a response signal of frequency f 2 transmitted from the transponder 2-2, straight distance from the measured time t 22 (r 22 + r
12 ) = Ct 22 is calculated. Similarly, # 3LBL receiver 5-
3 is the frequency f transmitted from the # 3 transponder 2-3
The response signal 3 is received, and the direct distance (r 23 + r 13 ) = Ct 23 is calculated from the measured time t 23 . Then, the data of the direct distances are supplied to the arithmetic control unit 7.

【0011】演算制御部7は、各LBL受信機から供給
される潜水船3から各トランスポンダを経由した母船1
2までの3つの直距離(r21+r11)、(r22
12)、(r23+r13)のデータから、前記母船12の
位置測定時に求めた各トランスポンダと母船12までの
直距離r11,r12,r13を減算し、各トランスポンダと
潜水船4までの直距離r21,r22,r23を求める。次に
演算制御部7は、前記キャリブレーションされた#1〜
#3トランスポンダ2−1〜2−3の位置から3つの直
距離r21,r22,r23の交点位置として潜水船3の位置
を算出することができる。この算出された潜水船3の位
置は表示器8によって表示される。このように水中音響
波を用いて母船と水中の潜水船の位置を交互に計測する
方法は、一般にSHIP/SUBモードの計測法といわ
れている。
The arithmetic and control unit 7 operates from the submersible 3 supplied from each LBL receiver to the mother ship 1 via each transponder.
3 direct distances up to 2 (r 21 + r 11 ), (r 22 +
r 12 ), (r 23 + r 13 ) data, the direct distances r 11 , r 12 , r 13 between the transponders and the mother ship 12 obtained at the time of measuring the position of the mother ship 12 are subtracted, and each transponder and the submersible 4 The direct distances r 21 , r 22 , and r 23 up to are obtained. Next, the arithmetic control unit 7 uses the calibrated # 1 to # 1.
The position of the submersible 3 can be calculated as the intersection position of the three direct distances r 21 , r 22 , and r 23 from the positions of the # 3 transponders 2-1 to 2-3. The calculated position of the submersible 3 is displayed on the display 8. Such a method of alternately measuring the positions of the mother ship and the underwater submersible using the underwater acoustic wave is generally called a SHIP / SUB mode measurement method.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の音響測位装置では、3つのトランスポンダに対す
る、母船からの質問信号の周波数と潜水船のピンガの送
信周波数とは同一であるため、前記SHIP/SUBモ
ードの計測方法のように、母船と潜水船の計測を時間的
に交互に行う必要がある。そして音響波の水中伝播速度
が約1500m/secと遅いため、トランスポンダの
設置水深が深く、例えば2km程度の場合には、母船及
び潜水船の計測に数秒〜10秒程度の長時間を要する。
このため計測間隔が大きくなり、潜水船の運動性能の良
い場合には、母船から潜水船の運動を正確にモニタでき
ないという問題点があった。
However, in the acoustic positioning device having the above configuration, the frequency of the inquiry signal from the mother ship and the transmission frequency of the pinga of the submarine to the three transponders are the same, so that the SHIP / SUB is the same. As in the mode measurement method, it is necessary to measure the mother ship and submersible alternately in time. Since the propagation speed of acoustic waves in water is as low as about 1500 m / sec, it takes a long time of several seconds to 10 seconds to measure the mother ship and the submersible when the transponder is installed at a deep water depth of, for example, about 2 km.
For this reason, there is a problem that the measurement interval becomes large and the movement of the submersible cannot be accurately monitored from the mother ship when the submersible has good movement performance.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係る音響測位装
置は、水中移動物体の移動領域の周辺の海底に、少くと
も3個のトランスポンダを設置し、あらかじめ前記トラ
ンスポンダの各位置をキャリブレーションにより確定し
ておき、前記移動領域内の水上母船から水中移動物体の
位置を測定する音響測位装置において、前記母船に搭載
されGPS衛星からの電波を受信し、逐次母船の測位情
報を出力するGPS受信機と、前記水中移動物体に搭載
され、前記母船内の基準時計と同期した基準時刻から一
定周期毎に繰返し音響波パルスを送信する同期ピンガ
と、前記母船に搭載され、前記同期ピンガから送信され
る音響波パルスに基づき前記各トランスポンダから応答
信号として送信される各音響波をそれぞれ受信し、その
伝播所要時間から、前記水中移動物体から各トランスポ
ンダを経由した母船までの各直距離をそれぞれ測定する
少くとも3個の水中音響波受信手段と、前記母船に搭載
され、前記少くとも3個の水中音響波受信手段により測
定された前記水中移動物体から各トランスポンダを経由
した母船までの各直距離から、前記キャリブレーション
により確定された各トランスポンダの位置と前記GPS
受信機が出力する母船の測位情報とから求めた各トラン
スポンダと母船との各直距離をそれぞれ減算して、水中
移動物体から各トランスポンダとの各直距離を算出し、
該算出した各直距離から水中移動物体の位置を算出する
位置算出手段とを備えたものである。
An acoustic positioning device according to the present invention has at least three transponders installed on the seabed around a moving region of an underwater moving object, and each position of the transponders is calibrated in advance. In an acoustic positioning device that is fixed and measures the position of an underwater moving object from a waterborne mother ship within the movement area, GPS reception that receives radio waves from GPS satellites mounted on the mother ship and sequentially outputs positioning information of the mother ship Machine, a synchronizing pinger mounted on the underwater moving object, which transmits an acoustic wave pulse repeatedly at regular intervals from a reference time synchronized with the reference clock in the mother ship, and mounted on the mother ship and transmitted from the synchronizing pinger. Receiving each acoustic wave transmitted as a response signal from each transponder based on the acoustic wave pulse, and from the time required for its propagation, By at least three underwater acoustic wave receiving means for measuring each direct distance from the underwater moving object to the mother ship via each transponder, and by at least three underwater acoustic wave receiving means mounted on the mother ship. From each measured direct distance from the underwater moving object to the mother ship via each transponder, the position of each transponder determined by the calibration and the GPS
Subtract each direct distance between each transponder and the mother ship obtained from the positioning information of the mother ship output by the receiver, and calculate each direct distance from each underwater moving object to each transponder,
And a position calculating means for calculating the position of the underwater moving object from the calculated direct distances.

【0014】[0014]

【作用】本発明においては、水中移動物体の移動領域の
周辺の海底に、少くとも3個のトランスポンダを設置
し、あらかじめ前記トランスポンダの各位置をキャリブ
レーションにより確定しておき、前記移動領域内の水上
母船から水中移動物体の位置を測定する音響測位装置に
おいて、GPS受信機は前記母船に搭載されGPS衛星
からの電波を受信し、逐次母船の測位情報を出力し、同
期ピンガは前記水中移動物体に搭載され、前記母船内の
基準時計と同期した基準時刻から一定周期毎に繰返し音
響波パルスを送信し、少くとも3個の水中音響波受信手
段は前記母船に搭載され、前記同期ピンガから送信され
る音響波パルスに基づき前記各トランスポンダから応答
信号として送信される各音響波をそれぞれ受信し、その
伝播所要時間から、前記水中移動物体から各トランスポ
ンダを経由した母船までの各直距離をそれぞれ測定し、
位置算出手段は前記母船に搭載され、前記少くとも3個
の水中音響波受信手段により測定された前記水中移動物
体から各トランスポンダを経由した母船までの各直距離
から、前記キャリブレーションにより確定された各トラ
ンスポンダの位置と前記GPS受信機が出力する母船の
測位情報とから求めた各トランスポンダと母船との各直
距離をそれぞれ減算して、水中移動物体から各トランス
ポンダとの各直距離を算出し、該算出した各直距離から
水中移動物体の位置を算出するようにしたので、水中音
響波を用いる計測は、水中移動物体と各トランスポンダ
との直距離を求める場合のみとなり、その計測間隔は従
来のSHIP/SUBモード計測法の半分以下に短縮さ
れる結果、水中移動物体の運動性能が良い場合にも、母
船から水中移動物体の運動を正確にモニタできるように
なる。
In the present invention, at least three transponders are installed on the seabed around the moving area of the underwater moving object, and the respective positions of the transponders are determined by calibration in advance, and In an acoustic positioning device that measures the position of an underwater moving object from a waterborne mother ship, a GPS receiver is mounted on the mother ship and receives radio waves from GPS satellites, and sequentially outputs positioning information of the mother ship. Is mounted on the mother ship and repeatedly transmits acoustic wave pulses at regular intervals from a reference time synchronized with the reference clock inside the mother ship, and at least three underwater acoustic wave receiving means are mounted on the mother ship and transmitted from the synchronization pinga. Receiving each of the acoustic waves transmitted as a response signal from each of the transponders based on the acoustic wave pulse, the propagation required time, Each straight distance from serial underwater moving objects to the mother ship, which via each transponder is measured,
The position calculating means is mounted on the mother ship, and is determined by the calibration from each direct distance from the underwater moving object measured by the at least three underwater acoustic wave receiving means to the mother ship via each transponder. The respective direct distances of the transponders and the mother ship obtained from the position of each transponder and the positioning information of the mother ship output by the GPS receiver are respectively subtracted to calculate the respective direct distances of the transponders from the underwater moving object, Since the position of the underwater moving object is calculated from each of the calculated direct distances, the measurement using the underwater acoustic wave is performed only when the direct distance between the underwater moving object and each transponder is obtained, and the measurement interval is the same as the conventional one. As a result of being shortened to less than half of the SHIP / SUB mode measurement method, even if the moving performance of the underwater moving object is good, the underwater moving object from the mother ship Consisting of motion can be accurately monitored.

【0015】[0015]

【実施例】図1は本発明に係る音響測位装置の機能ブロ
ック図である。図1において、13は母船12に搭載さ
れたGPS受信機(アンテナを含む)であり、GPS測
位信号を逐次演算制御部7へ供給する。14は無線機
(アンテナを含む)であり、陸上の基準位置から送信さ
れるGPS平均誤差情報を受信し、この受信情報を演算
制御部7へ供給する。図1の1〜5−3、7〜9、11
及び12は図3と同一のものである。従って図1の構成
による装置は、図3の構成による装置から送信機6と送
波器10とを除去し、代わりにGPS受信機13と無線
機14を母船12に設けたものである。なお演算制御部
7は同一構成ではあるが、図1と図3とでは、その動作
内容は異なるものとなる。
FIG. 1 is a functional block diagram of an acoustic positioning device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 13 denotes a GPS receiver (including an antenna) mounted on the mother ship 12, which supplies GPS positioning signals to the sequential calculation control unit 7. Reference numeral 14 denotes a wireless device (including an antenna), which receives GPS average error information transmitted from a reference position on land and supplies this received information to the arithmetic control unit 7. 1-5-3, 7-9, 11 in FIG.
And 12 are the same as in FIG. Therefore, the apparatus having the configuration shown in FIG. 1 is obtained by removing the transmitter 6 and the transmitter 10 from the apparatus having the configuration shown in FIG. 3 and providing a GPS receiver 13 and a radio 14 on the mother ship 12 instead. Although the arithmetic control unit 7 has the same configuration, the operation content is different between FIG. 1 and FIG.

【0016】図1の音響測位装置の機能が、図3の装置
と本質的に相違する点は、#1〜#3トランスポンダの
位置をあらかじめキャリブレーションによって確定した
後に、母船12の位置をGPS受信機13により測定す
る点にある。即ちGPS受信機13が測定した母船12
の測位情報と、無線機14が受信したGPS平均誤差情
報に基づき、演算制御部7が母船12と各トランスポン
ダとの直距離r11,r12,r13を算出する。従って母船
12の位置測定には水中音響波は使用せず、潜水船4と
各トランスポンダとの直距離r21,r22,r23を測定す
る場合にのみ、図3の場合と同様に水中音響波を用いて
計測を行う。図2は図1の音響測位動作を説明する波形
図であり、以下図2を参照し、図1の動作を説明する。
The function of the acoustic positioning device of FIG. 1 is essentially different from that of the device of FIG. 3 in that the positions of the transponders # 1 to # 3 are fixed by calibration in advance, and then the position of the mother ship 12 is received by GPS. It is a point measured by the machine 13. That is, the mother ship 12 measured by the GPS receiver 13
The calculation control unit 7 calculates the direct distances r 11 , r 12 , and r 13 between the mother ship 12 and each transponder based on the positioning information of No. 1 and the GPS average error information received by the wireless device 14. Therefore, the underwater acoustic wave is not used for the position measurement of the mother ship 12, and only when the direct distances r 21 , r 22 and r 23 between the submersible 4 and each transponder are measured, the underwater acoustic wave is obtained as in the case of FIG. Measure using waves. 2 is a waveform diagram for explaining the acoustic positioning operation of FIG. 1, and the operation of FIG. 1 will be described below with reference to FIG.

【0017】第1工程 最初に、水中移動物体の水中での移動領域が決まると、
通常はこの移動領域が含まれる円を画き、この円周上の
3点(例えばこの円に内接する三角形の頂点となる3
点)を選んで、この3点の海底にそれぞれ#1〜#3ト
ランスポンダ2−1〜2−3を設置する。次に、潜水船
3の位置測定に使用する3次元座標を設定する。この3
次元座標の各軸の値x,y,zは、一般的に地球上の位
置を示す経度、緯度及び高度(又は深度)に対応するも
のであり、両者の間の座標位置の変換が可能であればよ
い。次に上記設置した3次元座標により、#1〜#3ト
ランスポンダ2−1〜2−3の各位置P1 (x1
1 ,z1 )、P2 (x2 ,y2 ,z2 )、P
3 (x3,y3 ,z3 )をキャリブレーションという作
業によって確定しておく。
First Step First, when the moving area of the underwater moving object in water is determined,
Usually, a circle including this moving area is drawn, and three points on this circumference (for example, 3 which are the vertices of a triangle inscribed in this circle)
Points), and # 1 to # 3 transponders 2-1 to 2-3 are installed on these three seabeds, respectively. Next, three-dimensional coordinates used to measure the position of the submersible 3 are set. This 3
The values x, y, z on each axis of the dimensional coordinate generally correspond to the longitude, latitude and altitude (or depth) indicating the position on the earth, and the coordinate position between the two can be converted. I wish I had it. Next, according to the three-dimensional coordinates installed above, each position P 1 (x 1 ,
y 1 , z 1 ), P 2 (x 2 , y 2 , z 2 ), P
3 (x 3 , y 3 , z 3 ) is fixed by a work called calibration.

【0018】第2工程 GPS測位情報から母船12の位置P0 (x0 ,y0
0 )の算出、 母船12に搭載されたGPS(Global Posi
tioning System)受信機13は、自己の
アンテナを介して、地表から約21,000km上空の
宇宙空間を巡る24個の人工衛星のうち受信状態の良好
な3つの衛星を選んで、これらのGPS電波を受信し
て、常に母船12の測位情報(経度、緯度及び高度の情
報)を算出し、毎秒1回程度の割合で算出されるGPS
測位情報を順次演算制御部7へ供給する。しかし一般の
民間用のGPS受信機により得られる測位情報には約1
00〜200メートル程度の測定誤差が含まれているほ
か、GPS衛星の運行位置やGPS電波の伝播状態(例
えば太陽に黒点が発生すると電波の伝播状態が変化す
る)等により常に測定値が変動し、ばらつきがある。こ
のため、本発明においては、複数の測位情報を用いて測
定値のばらつきの平均化を行うと共に、陸上の基準位置
に設けられた誤差評価用のGPS受信機から得られるG
PS平均誤差情報が利用できる場合には、このGPS平
均誤差情報を用いてGPS測位情報の平均値に対して補
正を行い、母船12の測定位置の精度を向上させてい
る。
Second step The position P 0 (x 0 , y 0 , of the mother ship 12 is determined from the GPS positioning information.
z 0 ), GPS (Global Posi) mounted on the mother ship 12
The positioning system receiver 13 selects, through its own antenna, three satellites in good reception condition out of the 24 artificial satellites traveling in outer space about 21,000 km above the surface of the earth, and the GPS radio waves of these satellites are selected. GPS that is calculated by receiving positioning information and calculating positioning information (longitude, latitude and altitude information) of the mother ship 12 at a rate of about once per second.
Positioning information is sequentially supplied to the arithmetic control unit 7. However, the positioning information obtained by a general civilian GPS receiver is about 1
In addition to the measurement error of about 100 to 200 meters, the measured value constantly fluctuates due to the operating position of GPS satellites and the propagation state of GPS radio waves (for example, the propagation state of radio waves changes if a sunspot occurs on the sun). , There are variations. Therefore, in the present invention, a plurality of positioning information is used to average the dispersion of the measured values, and G obtained from the GPS receiver for error evaluation provided at the reference position on land is used.
When the PS average error information is available, the GPS average error information is used to correct the average value of the GPS positioning information to improve the accuracy of the measurement position of the mother ship 12.

【0019】演算制御部7は、所定数の測位情報を記憶
できるメモリを内蔵しており、GPS受信機13から逐
次入力される測位情報を前記メモリに順次記憶してゆ
き、メモリが一杯になったら、メモリ内の最も古い測位
情報を記憶しているアドレスに最も新しい測位情報を書
込み情報の更新を行う。このようにして常に更新された
所定数の測位情報を記憶するようにする。一方潜水船3
の作業中に、母船12は通常エンジンを停止し、海上に
漂っていることが多いので、短時間内においては、母船
12はほぼ同一位置にあるとみなせる。従って演算制御
部7はその内蔵メモリから前記母船12が同一位置にあ
るとみなし得る時間内の複数の測位情報を読出し、その
平均値(実質的に移動平均値)を算出する。この平均化
処理により、GPS測定値のばらつきは収斂するが、平
均誤差(オフセット値のように平均値に含まれている誤
差)は除去されないので、GPS測位誤差はまだ大き
い。
The arithmetic and control unit 7 has a built-in memory capable of storing a predetermined number of positioning information. The positioning information sequentially input from the GPS receiver 13 is sequentially stored in the memory, and the memory becomes full. Then, the newest positioning information is written to the address where the oldest positioning information is stored in the memory to update the information. In this way, a predetermined number of updated positioning information is constantly stored. Meanwhile submersible 3
Since the mother ship 12 usually stops the engine during the work of (1) and is drifting over the sea, it can be considered that the mother ship 12 is in substantially the same position within a short time. Therefore, the arithmetic control unit 7 reads out a plurality of positioning information within the time when the mother ship 12 can be considered to be at the same position from its built-in memory, and calculates the average value (substantially the moving average value). By this averaging process, the dispersion of the GPS measurement values converges, but the average error (error included in the average value like the offset value) is not removed, so the GPS positioning error is still large.

【0020】母船12のGPS測位平均誤差を除去する
ために、母船12と比較的近距離の陸上の基準位置(こ
の基準位置は、GPSの測定に用いる約21,000k
mの上空にある各衛星から母船12とこの基準位置とを
みた方位と距離が近似的に等しいとみなし得る程度の位
置にあることが望ましく、またこの基準位置の経度、緯
度及び高度の情報はあらかじめ較正されて既知であ
る。)に、誤差評価用のGPS受信機を設置する。次に
この誤差評価用のGPS受信機を用いGPS衛星から逐
次測定される複数の測位情報の移動平均値(経度、緯度
及び高度の各平均値)を算出し、この移動平均値と前記
既知である基準位置の経度、緯度及び高度の各較正値と
をそれぞれ比較し、GPS測位情報の平均誤差(経度、
緯度及び高度の各平均誤差)を算出する。
In order to eliminate the GPS positioning average error of the mother ship 12, a land reference position relatively close to the mother ship 12 (this reference position is about 21,000 k used for GPS measurement).
It is desirable that the azimuths and distances of the mother ship 12 and this reference position from each satellite above m can be considered to be approximately equal, and the information on the longitude, latitude, and altitude of this reference position is Pre-calibrated and known. ), A GPS receiver for error evaluation is installed. Next, using this GPS receiver for error evaluation, a moving average value (longitude, latitude, and altitude average value) of a plurality of positioning information that is sequentially measured from GPS satellites is calculated. By comparing each of the calibration values of longitude, latitude and altitude of a certain reference position, the average error of the GPS positioning information (longitude,
Calculate each average error of latitude and altitude).

【0021】このように陸上の基準位置において算出さ
れたGPS測位情報の平均誤差を無線機等を介して母船
12へ電送する。母船12では、この電送されたGPS
平均誤差情報を無線機14により受信し、この受信情報
を演算制御部7へ供給する。演算制御部7は、前記算出
した母船12の測位情報(経度、緯度及び高度)の平均
値に対して、前記無線機14から受信したGPS平均誤
差情報(経度、緯度及び高度の各平均誤差)の補正を行
い、補正後の母船12の位置P0 (x0 ,y0 ,z0
を算出する。このようにGPS測位平均誤差の補正を行
うことにより、GPS受信機13からの測位情報が当初
有する100〜200メートル程度の誤差を、10〜2
0メートル程度の誤差にまで低減することができる。な
お、母船12の高度(GPSアンテナの高度)は、海面
レベルであるとみなして、前記高度の補正は省略でき
る。
The average error of the GPS positioning information calculated at the reference position on land in this manner is transmitted to the mother ship 12 via a radio device or the like. On the mother ship 12, this transmitted GPS
The wireless device 14 receives the average error information, and supplies the received information to the arithmetic control unit 7. The arithmetic control unit 7 receives GPS average error information (each average error of longitude, latitude and altitude) received from the radio 14 with respect to the calculated average value of the positioning information (longitude, latitude and altitude) of the mother ship 12. Is corrected, and the corrected position P 0 (x 0 , y 0 , z 0 ) of the mother ship 12 is corrected.
To calculate. By correcting the GPS positioning average error in this manner, an error of about 100 to 200 meters originally held by the positioning information from the GPS receiver 13 is reduced to 10 to 2
The error can be reduced to about 0 meters. The altitude of the mother ship 12 (the altitude of the GPS antenna) is regarded as the sea level, and the correction of the altitude can be omitted.

【0022】第3工程 母船12と#1〜#3トランスポンダ2−1〜2−3と
の直距離r11,r12,r13の算出、 演算制御部7は、前記GPS受信機13の測位情報に基
づき得られた母船12の位置P0 (x0 ,y0 ,z0
と前記キャリブレーションにより確定された各トランス
ポンダの位置P1 (x1 ,y1 ,z1 )、P2 (x2
2 ,z2 )、P3 (x3 ,y3 ,z3 )とから、その
間の直距離r11,r12,r13を下記の式(1)、
(2)、(3)により算出する。
Third step Calculation of direct distances r 11 , r 12 and r 13 between the mother ship 12 and the # 1 to # 3 transponders 2-1 to 2-3, and the arithmetic control unit 7 measures the positioning of the GPS receiver 13. Position P 0 (x 0 , y 0 , z 0 ) of the mother ship 12 obtained based on the information
And the positions P 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) and P 2 (x 2 ,
y 2 , z 2 ), P 3 (x 3 , y 3 , z 3 ) and the direct distances r 11 , r 12 , r 13 between them are calculated by the following formula (1),
It is calculated by (2) and (3).

【0023】[0023]

【数1】 [Equation 1]

【0024】第4工程 潜水船3と#1〜#3トランスポンダ2−1〜2−3と
の直距離r21,r22,r23の算出、 この工程は図3で説明したSUBモードの工程とほぼ同
一であるが、主要部分は繰返して説明する。潜水船3に
は、母船12内の基準時計9と同期して動作する一般に
「同期ピンガ」と呼ばれるピンガ4が装着されており、
このピンカ4はある基準時刻から一定周期T毎に繰返し
超音波パルスを送信する(図2の(a)を参照)。なお
この母船12内の基準時計9と同期して動作するピンガ
4の各送信時刻を、演算制御部7は承知している。
Fourth step Calculation of the direct distances r 21 , r 22 , r 23 between the submersible 3 and the # 1 to # 3 transponders 2-1 to 2-3. This step is the step in the SUB mode described in FIG. Although it is almost the same as the above, the main part will be described repeatedly. The submarine 3 is equipped with a pinga 4 which is generally called "synchronous pinga" and which operates in synchronization with the reference clock 9 in the mother ship 12,
The pinker 4 repeatedly transmits an ultrasonic pulse at regular intervals T from a certain reference time (see (a) of FIG. 2). The arithmetic and control unit 7 is aware of each transmission time of the pinger 4 that operates in synchronization with the reference clock 9 in the mother ship 12.

【0025】潜水船3のピンガ4から送信された超音波
パルスは質問信号として#1〜#3トランスポンダ2−
1〜2−3により受信され、各トランスポンダは、直ち
にそれぞれ異なった周波数f1 ,f2 ,f3 (例えばf
1 =15kHz、f2 =16kHz、f3 =17kH
z)による音響応答信号を送信する。そしてこれらの音
響応答信号は、母船12の受波器11により受波され、
電気信号に変換された後に#1〜#3LBL受信機5−
1〜5−3によって受信される。
The ultrasonic pulses transmitted from the pinga 4 of the submersible 3 are used as interrogation signals # 1 to # 3 transponder 2-.
1 to 2-3, each transponder immediately receives a different frequency f 1 , f 2 , f 3 (eg f.
1 = 15kHz, f 2 = 16kHz , f 3 = 17kH
The acoustic response signal according to z) is transmitted. Then, these acoustic response signals are received by the receiver 11 of the mother ship 12,
# 1 to # 3 LBL receiver 5-after being converted into an electric signal
1 to 5-3.

【0026】いまピンガ4から各トランスポンダ2−1
〜2−3までの直距離をr21,r22,r23とし、水中音
響波の伝播速度をCとすると、各LBL受信機5−1〜
5−3は、潜水船3のピンガ4が音波を送信してから各
トランスポンダを中継した応答信号が閾値を越えて検出
されるまでの時間t1 ,t2 ,t3 を計測し、この各時
間に対応するそれぞれの直距離(r21+r11)、(r22
+r12)、(r23+r13)を算出する(図2の(b)を
参照)。
Now, from the pinger 4 to each transponder 2-1.
Each of the LBL receivers 5-1 to 5-1 is assumed to have a direct distance of up to 2-3 as r 21 , r 22 and r 23 and a propagation velocity of an underwater acoustic wave as C.
5-3 measures the times t 1 , t 2 and t 3 from when the pinger 4 of the submersible 3 transmits a sound wave until the response signal relayed by each transponder exceeds the threshold and is detected. The respective direct distances (r 21 + r 11 ) corresponding to the time, (r 22
+ R 12 ) and (r 23 + r 13 ) are calculated (see (b) in FIG. 2).

【0027】即ち#1LBL受信機5−1は#1トラン
スポンダ2−1から送信された周波数f1 の応答信号を
受信し、その計測時間t1 より直距離(r21+r11)=
Ct1 を算出する。また#2LBL受信機5−2は#2
トランスポンダ2−2から送信された周波数f2 の応答
信号を受信し、その計測時間t2 より直距離(r22+r
12)=Ct2 を算出する。同様に#3LBL受信機5−
3は#3トランスポンダ2−3から送信された周波数f
3 の応答信号を受信し、その計測時間t3 より直距離
(r23+r13)=Ct3 を算出する。そしてこの直距離
のデータはそれぞれ演算制御部7へ供給される。
That is, the # 1 LBL receiver 5-1 receives the response signal of the frequency f 1 transmitted from the # 1 transponder 2-1, and the direct distance (r 21 + r 11 ) = from the measurement time t 1 thereof.
Calculate Ct 1 . Also, the # 2 LBL receiver 5-2 is the # 2
Receiving a response signal of frequency f 2 transmitted from the transponder 2-2, the measured time t 2 from the straight distance (r 22 + r
12 ) = Ct 2 is calculated. Similarly, # 3LBL receiver 5-
3 is the frequency f transmitted from the # 3 transponder 2-3
The response signal 3 is received, and the direct distance (r 23 + r 13 ) = Ct 3 is calculated from the measured time t 3 . Then, the data of the direct distances are supplied to the arithmetic control unit 7.

【0028】演算制御部7は、各LBL受信機から供給
される潜水船3から各トランスポンダを経由した母船1
2までの3つの直距離(r21+r11)、(r22
12)、(r23+r13)のデータから、前記式(1),
(2),(3)により求めた各トランスポンダと母船1
2までの直距離r11,r12,r13を減算し、各トランス
ポンダと潜水船4までの直距離r21,r22,r23を求め
る。
The arithmetic and control unit 7 operates from the submarine 3 supplied from each LBL receiver to the mother ship 1 via each transponder.
3 direct distances up to 2 (r 21 + r 11 ), (r 22 +
From the data of r 12 ), (r 23 + r 13 ), the above formula (1),
Each transponder and mother ship 1 determined by (2) and (3)
The direct distances r 11 , r 12 , r 13 to 2 are subtracted to obtain the direct distances r 21 , r 22 , r 23 to each transponder and the submarine 4.

【0029】第5工程 潜水船3の位置の算出、 次に演算制御部7は、前記キャリブレーションされた#
1〜#3トランスポンダ2−1〜2−3の位置P1 ,P
2 ,P3 から3つの直距離r21,r22,r23の交点位置
として潜水船3の位置を算出することができる。この算
出された潜水船3の位置は表示器8によって表示され
る。なお潜水船3の位置を求める場合に、理論上は、#
1〜#3トランスポンダ2−1〜2−3を含む平面(ほ
ぼ海底と同一)の上側と下側の2つの位置が求められる
が海底より下側に潜水船3が存在することはないので、
海底より上側の位置が当然選択される。
Fifth step: Calculation of the position of the submarine 3, and then the arithmetic control unit 7 makes the calibrated #
Positions P 1 and P of 1 to # 3 transponders 2-1 to 2-3
It is possible to calculate the position of the submersible 3 as an intersection position of three straight distances r 21 , r 22 , r 23 from 2 , P 3 . The calculated position of the submersible 3 is displayed on the display 8. In addition, when calculating the position of the submarine 3, theoretically, #
Two positions, an upper side and a lower side of a plane including 1 to # 3 transponders 2-1 to 2-3 (substantially the same as the seabed) are required, but since the submersible 3 does not exist below the seabed,
The position above the seabed is naturally selected.

【0030】このように水中音響波を用いる計測は、潜
水船と各トランスポンダとの直距離を求める場合のみで
あるので、その計測間隔は従来の半分以下に短縮され、
潜水船の運動性能が良い場合にも、母船から潜水船の運
動を正確にモニタできるようになる。また母船の位置を
測定するのにGPS受信機を使用し、さらにGPS測位
情報の平均誤差を補正することにより、高精度で母船位
置の測定ができるので、結果的に、この母船位置を利用
した潜水船の位置測定の精度も向上させることができ
る。
Since the measurement using the underwater acoustic wave is performed only when the direct distance between the submersible and each transponder is obtained, the measurement interval is shortened to less than half of the conventional one.
Even when the performance of the submersible is good, the movement of the submersible can be accurately monitored from the mother ship. In addition, since the GPS receiver is used to measure the position of the mother ship and the average error of the GPS positioning information is corrected, the position of the mother ship can be measured with high accuracy. As a result, the position of the mother ship was used. The accuracy of the position measurement of the submersible can also be improved.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、水中移動
物体の移動領域の周辺の海底に、少くとも3個のトラン
スポンダを設置し、あらかじめ前記トランスポンダの各
位置をキャリブレーションにより確定しておき、前記移
動領域内の水上母船から水中移動物体の位置を測定する
音響測位装置において、GPS受信機は前記母船に搭載
されGPS衛星からの電波を受信し、逐次母船の測位情
報を出力し、同期ピンガは前記水中移動物体に搭載さ
れ、前記母船内の基準時計と同期した基準時刻から一定
周期毎に繰返し音響波パルスを送信し、少くとも3個の
水中音響波受信手段は前記母船に搭載され、前記同期ピ
ンガから送信される音響波パルスに基づき前記各トラン
スポンダから応答信号として送信される各音響波をそれ
ぞれ受信し、その各伝播所要時間から、前記水中移動物
体から各トランスポンダを経由した母船までの各直距離
をそれぞれ測定し、位置算出手段は前記母船に搭載さ
れ、前記少くとも3個の水中音響波受信手段により測定
された前記水中移動物体から各トランスポンダを経由し
た母船までの各直距離から、前記キャリブレーションに
より確定された各トランスポンダの位置と前記GPS受
信機が出力する母船の測位情報とから求めた各トランス
ポンダと母船との各直距離をそれぞれ減算して、水中移
動物体から各トランスポンダとの各直距離を算出し、該
算出した各直距離から水中移動物体の位置を算出するよ
うにしたので、水中音響波を用いる計測間隔は従来のS
HIP/SUBモード計測法の半分以下に短縮され、水
中移動物体の運動性能が良い場合にも、母船から水中移
動物体の運動を正確にモニタできるようになる。
As described above, according to the present invention, at least three transponders are installed on the seabed around the moving region of an underwater moving object, and the respective positions of the transponders are previously determined by calibration. Every other time, in the acoustic positioning device for measuring the position of the underwater moving object from the waterborne mother ship in the movement area, the GPS receiver receives radio waves from GPS satellites mounted on the mother ship and sequentially outputs positioning information of the mother ship, The synchronizing pinger is mounted on the underwater moving object, and repeatedly transmits acoustic wave pulses at regular intervals from a reference time synchronized with the reference clock in the mother ship, and at least three underwater acoustic wave receiving means are mounted on the mother ship. And receiving each acoustic wave transmitted as a response signal from each of the transponders based on the acoustic wave pulse transmitted from the synchronization pinger, and From the time required for sowing, each direct distance from the underwater moving object to the mother ship via each transponder is measured, and the position calculating means is mounted on the mother ship and measured by the at least three underwater acoustic wave receiving means. From each direct distance from the underwater moving object to the mother ship via each transponder, each transponder and mother ship obtained from the position of each transponder determined by the calibration and the positioning information of the mother ship output by the GPS receiver. By subtracting each of the direct distances from and, to calculate each direct distance from the underwater moving object to each transponder, so as to calculate the position of the underwater moving object from each calculated direct distance, the underwater acoustic wave The measurement interval used is the conventional S
It is shortened to less than half of the HIP / SUB mode measurement method, and the motion of the underwater moving object can be accurately monitored from the mother ship even when the moving performance of the underwater moving object is good.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る音響測位装置の機能ブロック図で
ある。
FIG. 1 is a functional block diagram of an acoustic positioning device according to the present invention.

【図2】図1の音響測位動作を説明する波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram illustrating the acoustic positioning operation of FIG.

【図3】従来の音響測位装置の機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of a conventional acoustic positioning device.

【図4】図3の音響測位動作を説明する波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram illustrating the acoustic positioning operation of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水中 2−1〜2−3 トランスポンダ 3 潜水船 4 ピンガ 5−1〜5−3 LBL受信機 7 演算制御部 8 表示器 9 基準時計 11 受波器 12 母船 13 GPS受信機 14 無線機 1 Underwater 2-1 to 2-3 Transponder 3 Submersible 4 Pingers 5-1 to 5-3 LBL receiver 7 Arithmetic control unit 8 Display 9 Reference clock 11 Wave receiver 12 Mother ship 13 GPS receiver 14 Radio equipment

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor ▲ Takahashi Hideyuki Toranomon 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水中移動物体の移動領域の周辺の海底
に、少くとも3個のトランスポンダを設置し、あらかじ
め前記トランスポンダの各位置をキャリブレーションに
より確定しておき、前記移動領域内の水上母船から水中
移動物体の位置を測定する音響測位装置において、 前記母船に搭載されGPS衛星からの電波を受信し、逐
次母船の測位情報を出力するGPS受信機と、 前記水中移動物体に搭載され、前記母船内の基準時計と
同期した基準時刻から一定周期毎に繰返し音響波パルス
を送信する同期ピンガと、 前記母船に搭載され、前記同期ピンガから送信される音
響波パルスに基づき前記各トランスポンダから応答信号
として送信される各音響波をそれぞれ受信し、その伝播
所要時間から、前記水中移動物体から各トランスポンダ
を経由した母船までの各直距離をそれぞれ測定する少く
とも3個の水中音響波受信手段と、 前記母船に搭載され、前記少くとも3個の水中音響波受
信手段により測定された前記水中移動物体から各トラン
スポンダを経由した母船までの各直距離から、前記キャ
リブレーションにより確定された各トランスポンダの位
置と前記GPS受信機が出力する母船の測位情報とから
求めた各トランスポンダと母船との各直距離をそれぞれ
減算して、水中移動物体から各トランスポンダとの各直
距離を算出し、該算出した各直距離から水中移動物体の
位置を算出する位置算出手段とを備えたことを特徴とす
る音響測位装置。
1. At least three transponders are installed on the seabed around the moving area of an underwater moving object, and the respective positions of the transponders are preliminarily determined by calibration. In an acoustic positioning device for measuring the position of an underwater moving object, a GPS receiver mounted on the mother ship for receiving radio waves from GPS satellites and successively outputting positioning information of the mother ship; A synchronization pinger that repeatedly transmits an acoustic wave pulse at regular intervals from a reference time synchronized with a reference clock in the ship, and is mounted on the mother ship, and as a response signal from each transponder based on the acoustic wave pulse transmitted from the synchronization pinga. Each transmitted acoustic wave is received, and from the time required for its propagation, the underwater moving object passes through each transponder. The at least three underwater acoustic wave receiving means for measuring the respective direct distances to the mother ship, and the underwater moving object mounted on the mother ship and measured by the at least three underwater acoustic wave receiving means. From each direct distance to the mother ship via the transponder, each direct distance between each transponder and the mother ship obtained from the position of each transponder determined by the calibration and the positioning information of the mother ship output by the GPS receiver, respectively. An acoustic positioning device, comprising: a position calculating means that subtracts and calculates each direct distance from an underwater moving object to each transponder, and calculates the position of the underwater moving object from each calculated direct distance.
【請求項2】 前記位置算出手段は、前記母船がほぼ同
一位置にあるとみなせる時間内に、前記母船のGPS受
信機から逐次出力される複数の測位情報の平均値を算出
する平均値算出手段を含む請求項1記載の音響測位装
置。
2. The position calculating means calculates an average value of a plurality of positioning information sequentially output from the GPS receiver of the mother ship within a time period in which the mother ship can be considered to be at substantially the same position. The acoustic positioning device according to claim 1, comprising:
【請求項3】 前記位置算出手段には、陸上の基準位置
に設置された誤差評価用GPS受信機の測位情報に基づ
き算出されたGPS測位平均誤差情報が供給され、前記
平均値算出手段により算出された母船のGPS測位情報
の平均値に対して、前記供給されるGPS測位平均誤差
情報により補正を行う平均値補正手段を付加した請求項
2記載の音響測位装置。
3. The position calculating means is supplied with GPS positioning average error information calculated based on the positioning information of an error-evaluating GPS receiver installed at a reference position on land, and is calculated by the average value calculating means. The acoustic positioning device according to claim 2, further comprising: an average value correction unit that corrects the average value of the GPS positioning information of the mother ship, which is supplied, by the supplied GPS positioning average error information.
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