JPH0815427A - 音響計測ブイ - Google Patents
音響計測ブイInfo
- Publication number
- JPH0815427A JPH0815427A JP6146120A JP14612094A JPH0815427A JP H0815427 A JPH0815427 A JP H0815427A JP 6146120 A JP6146120 A JP 6146120A JP 14612094 A JP14612094 A JP 14612094A JP H0815427 A JPH0815427 A JP H0815427A
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- JP
- Japan
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- buoy
- acoustic
- receiver
- wave receiver
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 音響受波器が海流や潮流に流されても、ブイ
本体や音響受波器に取り付けた各種センサのデータを利
用して、音響受波器の絶対位置を求め、正確な水中航走
体の位置を標定することができる音響計測ブイを提供す
る。 【構成】 ブイ本体１から吊下ケーブル２により吊り下
げられる音響受波器３で海中の音響を受信し、水中航走
体などの音源の位置を標定する音響計測ブイにおいて、
ブイ本体１に搭載されるこのブイ本体の絶対位置検出装
置４と、前記ブイ本体１から吊り下げられる吊下ケーブ
ル２の先端部に設けられる深度計としての圧力センサ
６、流向計５及び音響受波器３を装備し、前記圧力セン
サ６と流向計５からのデータと、前記ブイ本体１の絶対
位置検出装置４からのデータに基づいて、前記音響受波
器３の絶対位置を測定する。
本体や音響受波器に取り付けた各種センサのデータを利
用して、音響受波器の絶対位置を求め、正確な水中航走
体の位置を標定することができる音響計測ブイを提供す
る。 【構成】 ブイ本体１から吊下ケーブル２により吊り下
げられる音響受波器３で海中の音響を受信し、水中航走
体などの音源の位置を標定する音響計測ブイにおいて、
ブイ本体１に搭載されるこのブイ本体の絶対位置検出装
置４と、前記ブイ本体１から吊り下げられる吊下ケーブ
ル２の先端部に設けられる深度計としての圧力センサ
６、流向計５及び音響受波器３を装備し、前記圧力セン
サ６と流向計５からのデータと、前記ブイ本体１の絶対
位置検出装置４からのデータに基づいて、前記音響受波
器３の絶対位置を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、海中に雑音を放射する
水中航走体などの音源の位置等を正確に標定するための
音響計測ブイに関するものである。
水中航走体などの音源の位置等を正確に標定するための
音響計測ブイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、以下に示すようなものがあった。図４はかかる
従来の音響計測ブイの構成図である。この図に示すよう
に、この音響計測ブイは海面にブイ本体１０が浮遊して
いる。そのブイ本体１０内には無線機１１、電子機器１
２、電池１３が収納されている。そして、そのブイ本体
１０の底部より、吊下ケーブル１４が延び、その先端に
は音響受波器１５が付いている。
例えば、以下に示すようなものがあった。図４はかかる
従来の音響計測ブイの構成図である。この図に示すよう
に、この音響計測ブイは海面にブイ本体１０が浮遊して
いる。そのブイ本体１０内には無線機１１、電子機器１
２、電池１３が収納されている。そして、そのブイ本体
１０の底部より、吊下ケーブル１４が延び、その先端に
は音響受波器１５が付いている。
【０００３】ここで、図５に示すように、この種のブイ
本体３本１０，１６，１７をＰ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 の点の海
域に敷設する。この時、海中に雑音を放射する水中航走
体１８等が近づくと、３本のブイの音響受波器１５、１
９、２０では、その放射雑音を受信する。その受信信号
は、吊下ケーブル１４を通り、電子機器１２でアナログ
信号がデジタル信号に変換され、無線機１１で航空機２
１等に伝送され、各ブイからの信号をもとに、航空機内
で計算処理される。
本体３本１０，１６，１７をＰ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 の点の海
域に敷設する。この時、海中に雑音を放射する水中航走
体１８等が近づくと、３本のブイの音響受波器１５、１
９、２０では、その放射雑音を受信する。その受信信号
は、吊下ケーブル１４を通り、電子機器１２でアナログ
信号がデジタル信号に変換され、無線機１１で航空機２
１等に伝送され、各ブイからの信号をもとに、航空機内
で計算処理される。
【０００４】今、それぞれのブイ間の距離をＬ1 ，Ｌ2
とする。音響受波器１５と１９の受信信号の遅延時間τ
1 、音響受波器１９と２０の受信信号の遅延時間τ2 を
得る。ここで、水中音速をＣとすると、図５中のＸm ，
Ｘn は次式で求まる。 Ｘm ＝τ1 ×Ｃ，Ｘn ＝τ2 ×Ｃ これより、 α＝ｃｏｓ-1（Ｘm ／Ｌ1 ），β＝ｃｏｓ-1（Ｘn ／Ｌ
2 ） α，βの交点から目標の水中航走体１８の位置を標定す
ることが可能である。
とする。音響受波器１５と１９の受信信号の遅延時間τ
1 、音響受波器１９と２０の受信信号の遅延時間τ2 を
得る。ここで、水中音速をＣとすると、図５中のＸm ，
Ｘn は次式で求まる。 Ｘm ＝τ1 ×Ｃ，Ｘn ＝τ2 ×Ｃ これより、 α＝ｃｏｓ-1（Ｘm ／Ｌ1 ），β＝ｃｏｓ-1（Ｘn ／Ｌ
2 ） α，βの交点から目標の水中航走体１８の位置を標定す
ることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブイ本
体は時間経過とともに、風や波等の影響を受けて移動
し、更に、音響受波器は、海流や潮流の影響によって、
ブイ本体とは無関係に吊下ケーブルの長さの範囲内で自
由に移動し、音響受波器１５，１９，２０の海中におけ
る位置は、ブイ本体の真下にない場合が多い。したがっ
て、ブイ本体及び音響受波器の位置が正確に判定できな
い。この種のブイによる標定は、短時間で行う場合は可
能でも、長時間にわたる場合は標定結果に誤差を含むこ
とになる。
体は時間経過とともに、風や波等の影響を受けて移動
し、更に、音響受波器は、海流や潮流の影響によって、
ブイ本体とは無関係に吊下ケーブルの長さの範囲内で自
由に移動し、音響受波器１５，１９，２０の海中におけ
る位置は、ブイ本体の真下にない場合が多い。したがっ
て、ブイ本体及び音響受波器の位置が正確に判定できな
い。この種のブイによる標定は、短時間で行う場合は可
能でも、長時間にわたる場合は標定結果に誤差を含むこ
とになる。
【０００６】本発明は、上記の問題点を除去し、音響受
波器が海流や潮流に流されても、ブイ本体や音響受波器
に取り付けた各種センサのデータを利用して、音響受波
器の絶対位置を求め、正確な水中航走体の位置を標定す
ることができる音響計測ブイを提供することを目的とす
る。
波器が海流や潮流に流されても、ブイ本体や音響受波器
に取り付けた各種センサのデータを利用して、音響受波
器の絶対位置を求め、正確な水中航走体の位置を標定す
ることができる音響計測ブイを提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ブイ本体から吊下ケーブルにより吊り下
げられる音響受波器で海中の音響を受信し、水中航走体
などの音源の位置を標定する音響計測ブイにおいて、ブ
イ本体に搭載される該ブイ本体の絶対位置検出装置と、
前記ブイ本体から吊り下げられる吊下ケーブルの先端部
に設けられる深度計、流向計及び音響送波器とを装備
し、前記深度計と流向計からのデータと、前記ブイ本体
の絶対位置検出装置からのデータに基づいて前記音響受
波器の絶対位置を測定するようにしたものである。
成するために、ブイ本体から吊下ケーブルにより吊り下
げられる音響受波器で海中の音響を受信し、水中航走体
などの音源の位置を標定する音響計測ブイにおいて、ブ
イ本体に搭載される該ブイ本体の絶対位置検出装置と、
前記ブイ本体から吊り下げられる吊下ケーブルの先端部
に設けられる深度計、流向計及び音響送波器とを装備
し、前記深度計と流向計からのデータと、前記ブイ本体
の絶対位置検出装置からのデータに基づいて前記音響受
波器の絶対位置を測定するようにしたものである。
【０００８】また、上記に付加して、前記ブイ本体の下
部に音響送波器を装備し、該音響送波器から前記音響受
波器までの伝搬時間に基づいて、前記音響送波器と音響
受波器間の直線距離を測定するようにしたものである。
部に音響送波器を装備し、該音響送波器から前記音響受
波器までの伝搬時間に基づいて、前記音響送波器と音響
受波器間の直線距離を測定するようにしたものである。
【０００９】
【作用】本発明によれば、音響計測ブイを航空機や船等
から海面に向けて投下する。ブイ本体は海面上に浮遊
し、ブイ本体から吊下ケーブルを吊下し、それに取り付
けられた音響受波器が展張される。音響受波器は、水中
航走体などが放射して海中を伝搬している音響雑音を受
信する。受信データはアナログ−デジタル変換され、ブ
イ本体の無線機から航空機や船等に伝送される。ブイ本
体にはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ：絶対位置検出装置）受信機が搭載され
ていて、ブイの地図上の位置が判り、また、音響受波器
には深度計、流向計が取り付けられており、これから得
られるデータと、ＧＰＳのデータにより、音響受波器の
絶対位置が判る。この音響受波器で水中航走体等の放射
雑音を受信し、計算処理することにより目標の絶対位置
を測定することができる。
から海面に向けて投下する。ブイ本体は海面上に浮遊
し、ブイ本体から吊下ケーブルを吊下し、それに取り付
けられた音響受波器が展張される。音響受波器は、水中
航走体などが放射して海中を伝搬している音響雑音を受
信する。受信データはアナログ−デジタル変換され、ブ
イ本体の無線機から航空機や船等に伝送される。ブイ本
体にはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ：絶対位置検出装置）受信機が搭載され
ていて、ブイの地図上の位置が判り、また、音響受波器
には深度計、流向計が取り付けられており、これから得
られるデータと、ＧＰＳのデータにより、音響受波器の
絶対位置が判る。この音響受波器で水中航走体等の放射
雑音を受信し、計算処理することにより目標の絶対位置
を測定することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１実施例を示
す音響計測ブイの構成図である。この図に示すように、
音響計測ブイは、航空機や船によって、計測海域に運ば
れて投下される。海面に着水したブイ本体１は、ブイ底
部より吊下ケーブル２を繰り出す。この吊下ケーブル２
は、音響受波器３等のセンサを吊下すると同時に信号線
として利用する複合ケーブルである。
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１実施例を示
す音響計測ブイの構成図である。この図に示すように、
音響計測ブイは、航空機や船によって、計測海域に運ば
れて投下される。海面に着水したブイ本体１は、ブイ底
部より吊下ケーブル２を繰り出す。この吊下ケーブル２
は、音響受波器３等のセンサを吊下すると同時に信号線
として利用する複合ケーブルである。
【００１１】ここで、ブイ本体１内には位置センサであ
るＧＰＳ４が搭載されており、吊下ケーブル２の先端に
は、海水の流れの方向を測定するための流向計（絶対方
位出力）５及び海中深度を測定する深度計としての圧力
センサ６、及び音響受波器３が取付けられている。海上
に浮遊するブイ本体１の現在地点（Ｘ0 ，Ｙ0 ）は、Ｇ
ＰＳ４によって検出される。音響受波器３は、海流、潮
流など海水に流れがなければ、ブイ本体１の真下にあ
り、その深度は圧力センサ６の出力（Ｚ0 ）から測定で
きる。したがって、音響受波器３の絶対位置（Ｘ0 ，Ｙ
0 ，Ｚ0 ）が判る。
るＧＰＳ４が搭載されており、吊下ケーブル２の先端に
は、海水の流れの方向を測定するための流向計（絶対方
位出力）５及び海中深度を測定する深度計としての圧力
センサ６、及び音響受波器３が取付けられている。海上
に浮遊するブイ本体１の現在地点（Ｘ0 ，Ｙ0 ）は、Ｇ
ＰＳ４によって検出される。音響受波器３は、海流、潮
流など海水に流れがなければ、ブイ本体１の真下にあ
り、その深度は圧力センサ６の出力（Ｚ0 ）から測定で
きる。したがって、音響受波器３の絶対位置（Ｘ0 ，Ｙ
0 ，Ｚ0 ）が判る。
【００１２】図２は海水に流れがあり吊下ケーブルが傾
斜し、音響受波器がブイ本体の真下からずれる状態を示
す図であり、図２（ａ）はその場合の側面図、図２
（ｂ）はその場合の上面図である。これらの図に示すよ
うに、海水に流れがあると、吊下ケーブル２は傾斜し、
音響受波器３はブイ本体１の真下からずれ、吊下ケーブ
ル２を半径とする円周上にあり、その位置Ｐ点（Ｘ1 ，
Ｙ1 ，Ｚ1 ）を各センサの出力によって求める。
斜し、音響受波器がブイ本体の真下からずれる状態を示
す図であり、図２（ａ）はその場合の側面図、図２
（ｂ）はその場合の上面図である。これらの図に示すよ
うに、海水に流れがあると、吊下ケーブル２は傾斜し、
音響受波器３はブイ本体１の真下からずれ、吊下ケーブ
ル２を半径とする円周上にあり、その位置Ｐ点（Ｘ1 ，
Ｙ1 ，Ｚ1 ）を各センサの出力によって求める。
【００１３】まず、深度Ｚ1 は、圧力センサ６の出力に
より直接求まる。次に、ブイ本体１がどの方角に流され
ているかを流向計５によって測定する。流向計５は磁気
方位計を内蔵し、その出力δ度は絶対方位である。これ
から、円周上のＰ点が求まる。そして、この点の位置
（Ｘ1 ，Ｙ1 ）を次の手順で求める。
より直接求まる。次に、ブイ本体１がどの方角に流され
ているかを流向計５によって測定する。流向計５は磁気
方位計を内蔵し、その出力δ度は絶対方位である。これ
から、円周上のＰ点が求まる。そして、この点の位置
（Ｘ1 ，Ｙ1 ）を次の手順で求める。
【００１４】図２において、吊下ケーブル長をＬ、深度
Ｚ1 から、吊下ケーブル２とブイ本体１の垂線のなす角
をθ1 とすると、 θ1 ＝ｃｏｓ-1（Ｚ1 ／Ｌ） Ｍ＝Ｌｓｉｎθ1 Ｘ1 ＝Ｍｓｉｎδ ∴ Ｘ1 ＝Ｌｓｉｎθ1 ｓｉｎδ Ｙ1 ＝Ｍｃｏｓδ ∴ Ｙ1 ＝Ｌｓｉｎθ1 ｃｏｓδ このようにして、Ｘ1 ，Ｙ1 が求まる。
Ｚ1 から、吊下ケーブル２とブイ本体１の垂線のなす角
をθ1 とすると、 θ1 ＝ｃｏｓ-1（Ｚ1 ／Ｌ） Ｍ＝Ｌｓｉｎθ1 Ｘ1 ＝Ｍｓｉｎδ ∴ Ｘ1 ＝Ｌｓｉｎθ1 ｓｉｎδ Ｙ1 ＝Ｍｃｏｓδ ∴ Ｙ1 ＝Ｌｓｉｎθ1 ｃｏｓδ このようにして、Ｘ1 ，Ｙ1 が求まる。
【００１５】したがって、音響受波器３のブイ本体１を
原点としたときの位置（Ｘ1 ，Ｙ1，Ｚ1 ）が求まる。
これに、ブイ本体の絶対位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を代入し、
音響受波器３の絶対位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）を求める
と次の通りである。 Ｘａ…Ｘ0 ±Ｘ1 Ｙａ…Ｙ0 ±Ｙ1 Ｚａ…Ｚ1 次に、本発明の第２実施例について説明する。
原点としたときの位置（Ｘ1 ，Ｙ1，Ｚ1 ）が求まる。
これに、ブイ本体の絶対位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を代入し、
音響受波器３の絶対位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）を求める
と次の通りである。 Ｘａ…Ｘ0 ±Ｘ1 Ｙａ…Ｙ0 ±Ｙ1 Ｚａ…Ｚ1 次に、本発明の第２実施例について説明する。
【００１６】図３は本発明の第２実施例を示す音響計測
ブイによる音響受波器の絶対位置の測定説明図である。
上記第１実施例においては、図２において、吊下ケーブ
ル２は角θ1 をもって直線的に傾斜していると見たが、
図３に示すように、吊下ケーブル２が歪んでいる場合
は、次のようにして、音響受波器３の絶対位置を求め
る。
ブイによる音響受波器の絶対位置の測定説明図である。
上記第１実施例においては、図２において、吊下ケーブ
ル２は角θ1 をもって直線的に傾斜していると見たが、
図３に示すように、吊下ケーブル２が歪んでいる場合
は、次のようにして、音響受波器３の絶対位置を求め
る。
【００１７】ブイ本体１の下部に音響送波器７を取付
け、この音響送波器７から音波を発射し、音響受波器３
で受信し、受信信号を吊下ケーブル２を通して、ブイ本
体１に送り、その伝搬時間：Ｔを計測し、その時間Ｔか
らブイ本体１と音響受波器３の間の直距離Ｅを計算す
る。 Ｅ＝Ｔ×Ｃ ただし、Ｃ：海中音速 前述の吊下ケーブル長：Ｌの代わりに、Ｅを代入するこ
とにより、音響受波器３の絶対位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚ
ａ）を求めることができる。
け、この音響送波器７から音波を発射し、音響受波器３
で受信し、受信信号を吊下ケーブル２を通して、ブイ本
体１に送り、その伝搬時間：Ｔを計測し、その時間Ｔか
らブイ本体１と音響受波器３の間の直距離Ｅを計算す
る。 Ｅ＝Ｔ×Ｃ ただし、Ｃ：海中音速 前述の吊下ケーブル長：Ｌの代わりに、Ｅを代入するこ
とにより、音響受波器３の絶対位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚ
ａ）を求めることができる。
【００１８】θ2 ＝ｃｏｓ-1（Ｚ1 ／Ｅ） Ｍ＝Ｅｓｉｎθ2 Ｘ2 ＝Ｅｓｉｎθ2 ｓｉｎδ Ｙ2 ＝Ｅｓｉｎθ2 ｃｏｓδ 故に、 Ｘａ…Ｘ0 ±Ｘ2 Ｙａ…Ｙ0 ±Ｙ2 Ｚａ…Ｚ2 なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。
【００１９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、海上に波や風が、海中に海流や潮流が、たとえ
あったとしても、音響受波器の正確な位置が判るので、
この音響計測ブイを３個以上展開することにより、この
３個の音響計測ブイの音響受波器で受信された信号の時
間差から、音源の位置を正確に標定できる。
よれば、海上に波や風が、海中に海流や潮流が、たとえ
あったとしても、音響受波器の正確な位置が判るので、
この音響計測ブイを３個以上展開することにより、この
３個の音響計測ブイの音響受波器で受信された信号の時
間差から、音源の位置を正確に標定できる。
【００２０】また、音源が時間内に移動している場合
は、その放射雑音の信号処理をした後、その航跡を得る
ことができる。
は、その放射雑音の信号処理をした後、その航跡を得る
ことができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す音響計測ブイの構成
図である。
図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す音響計測ブイによる
音響受波器の絶対位置の測定説明図である。
音響受波器の絶対位置の測定説明図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す音響計測ブイによる
音響受波器の絶対位置の測定説明図である。
音響受波器の絶対位置の測定説明図である。
【図４】従来の音響計測ブイの構成図である。
【図５】従来の音響計測ブイによる水中航走体などの音
源の位置の標定説明図である。
源の位置の標定説明図である。
１ ブイ本体 ２ 吊下ケーブル ３ 音響受波器 ４ ＧＰＳ（絶対位置検出装置） ５ 流向計（絶対方位出力） ６ 圧力センサ ７ 音響送波器
Claims (2)
- 【請求項１】 ブイ本体から吊下ケーブルにより吊り下
げられる音響受波器で海中の音響を受信し、水中航走体
などの音源の位置を標定する音響計測ブイにおいて、
（ａ）ブイ本体に搭載される該ブイ本体の絶対位置検出
装置と、（ｂ）前記ブイ本体から吊り下げられる吊下ケ
ーブルの先端部に設けられる深度計、流向計及び音響受
波器を装備し、（ｃ）前記深度計と流向計からのデータ
と、前記ブイ本体の絶対位置検出装置からのデータに基
づいて前記音響受波器の絶対位置を測定することを特徴
とする音響計測ブイ。 - 【請求項２】 前記ブイ本体の下部に音響送波器を装備
し、該音響送波器から前記音響受波器までの伝搬時間に
基づいて、前記音響送波器と音響受波器間の直線距離を
測定することを特徴とする請求項１記載の音響計測ブ
イ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146120A JPH0815427A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 音響計測ブイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146120A JPH0815427A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 音響計測ブイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815427A true JPH0815427A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15400613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6146120A Withdrawn JPH0815427A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 音響計測ブイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815427A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6387537B1 (en) | 1999-03-31 | 2002-05-14 | Sumitomo Bakelite Co., Ltd. | Epoxy resin composition and semiconductor device |
| GB2398872A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-01 | Nec Corp | Bistatic azimuth detection using position information on sound source and wave receiving equipment |
| JP2009527763A (ja) * | 2006-02-23 | 2009-07-30 | オーシヤン・サーバー・テクノロジー・インコーポレーテツド | 水中移動体の位置決定のシステムと方法 |
| JP2015169596A (ja) * | 2014-03-10 | 2015-09-28 | 日本電気株式会社 | 探知システム、監視装置およびその制御方法 |
| JP2020157970A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 株式会社Ihi | 測位システム及び測位方法 |
| WO2022019257A1 (ja) * | 2020-07-20 | 2022-01-27 | 株式会社amuse oneself | 検出システム、被吊下装置及び検出方法 |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP6146120A patent/JPH0815427A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
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| JP2022020467A (ja) * | 2020-07-20 | 2022-02-01 | 株式会社amuse oneself | 検出システム、被吊下装置及び検出方法 |
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