JPH08248114A - 水中航走体の測位方式 - Google Patents
水中航走体の測位方式Info
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- JPH08248114A JPH08248114A JP7056047A JP5604795A JPH08248114A JP H08248114 A JPH08248114 A JP H08248114A JP 7056047 A JP7056047 A JP 7056047A JP 5604795 A JP5604795 A JP 5604795A JP H08248114 A JPH08248114 A JP H08248114A
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- Japan
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- underwater vehicle
- gps
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 101100511466 Caenorhabditis elegans lon-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101150061388 LON1 gene Proteins 0.000 description 1
- 102100034238 Linker for activation of T-cells family member 2 Human genes 0.000 description 1
- 108091006238 SLC7A8 Proteins 0.000 description 1
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Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 時間経過に依らず、正確な自己の位置を検出
することができる水中航走体の測位方式を提供する。 【構成】 水面に浮かんだ複数のブイは、自己の絶対位
置の情報を含んだ音波信号をビーコン波として送信す
る。水中航走体は、この複数のブイから発せられるビー
コン波の到来方向にしたがって、ブイと自己との相対位
置を測定する。さらに、水中航走体は、このビーコン波
に含まれるブイの絶対位置の情報を抽出する。水中航走
体は、このブイの絶対位置の情報とブイと自己との相対
位置の情報とにしたがって、自己の絶対位置を演算す
る。 【効果】 広範囲にわたり無人水中探査を行うことがで
きる。
することができる水中航走体の測位方式を提供する。 【構成】 水面に浮かんだ複数のブイは、自己の絶対位
置の情報を含んだ音波信号をビーコン波として送信す
る。水中航走体は、この複数のブイから発せられるビー
コン波の到来方向にしたがって、ブイと自己との相対位
置を測定する。さらに、水中航走体は、このビーコン波
に含まれるブイの絶対位置の情報を抽出する。水中航走
体は、このブイの絶対位置の情報とブイと自己との相対
位置の情報とにしたがって、自己の絶対位置を演算す
る。 【効果】 広範囲にわたり無人水中探査を行うことがで
きる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は無人水中探査に利用す
る。特に、水中航走体の位置測定技術に関する。
る。特に、水中航走体の位置測定技術に関する。
【0002】
【従来の技術】無人の水中航走体を遠隔操作により航行
させ、様々な分野に利用するための研究開発が行われて
いる。現在実用化されている方法を大別すると、水中航
走体を有線で遠隔操作する方法と、無線で遠隔操作する
方法とがある。
させ、様々な分野に利用するための研究開発が行われて
いる。現在実用化されている方法を大別すると、水中航
走体を有線で遠隔操作する方法と、無線で遠隔操作する
方法とがある。
【0003】いずれの方法においても、水中航走体が自
位置を検出する方法としては慣性航法装置が用いられて
いる。その主な理由としては、水中においては水上で用
いられているGPSその他の外部から到来する電波を利
用した航法装置の使用が困難だからである。
位置を検出する方法としては慣性航法装置が用いられて
いる。その主な理由としては、水中においては水上で用
いられているGPSその他の外部から到来する電波を利
用した航法装置の使用が困難だからである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、慣性航
法装置には、出発後の経過時間に比例して位置誤差が増
加するという欠点がある。このため水上における慣性航
法装置は、外部から到来する電波により正確な位置情報
を得て位置誤差を一定時間毎に修正しているが、前述し
たように、電波の到達しない水中においては外部より正
確な位置情報を得ることは困難であり、次回、水面に浮
上するまで、位置誤差をリセットすることはできない。
法装置には、出発後の経過時間に比例して位置誤差が増
加するという欠点がある。このため水上における慣性航
法装置は、外部から到来する電波により正確な位置情報
を得て位置誤差を一定時間毎に修正しているが、前述し
たように、電波の到達しない水中においては外部より正
確な位置情報を得ることは困難であり、次回、水面に浮
上するまで、位置誤差をリセットすることはできない。
【0005】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、時間経過に依らず、正確な自己の位置を検出す
ることができる水中航走体の測位方式を提供することを
目的とする。本発明は、広範囲にわたり無人水中探査を
行うことができる水中航走体の測位方式を提供すること
を目的とする。
であり、時間経過に依らず、正確な自己の位置を検出す
ることができる水中航走体の測位方式を提供することを
目的とする。本発明は、広範囲にわたり無人水中探査を
行うことができる水中航走体の測位方式を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は水中航走体の測
位方式であり、その特徴とするところは、水中航走体
と、その近傍に浮かぶ複数のブイとを備え、前記ブイ
は、自己の絶対位置を検出する手段と、この絶対位置の
情報を含む音波信号を水中に送出する手段とを備え、前
記水中航走体は、前記音波信号の到来方向を測定する手
段と、前記音波信号に含まれる前記絶対位置の情報を抽
出する手段と、この絶対位置の情報および前記到来方向
の測定結果にしたがって自己の絶対位置を演算する手段
とを備えることろにある。前記検出する手段は、GPS
(Global Positioning System) であることが望ましい。
このGPSは、修正情報を受信し自己の絶対位置を修正
演算する手段を含むことが望ましい。
位方式であり、その特徴とするところは、水中航走体
と、その近傍に浮かぶ複数のブイとを備え、前記ブイ
は、自己の絶対位置を検出する手段と、この絶対位置の
情報を含む音波信号を水中に送出する手段とを備え、前
記水中航走体は、前記音波信号の到来方向を測定する手
段と、前記音波信号に含まれる前記絶対位置の情報を抽
出する手段と、この絶対位置の情報および前記到来方向
の測定結果にしたがって自己の絶対位置を演算する手段
とを備えることろにある。前記検出する手段は、GPS
(Global Positioning System) であることが望ましい。
このGPSは、修正情報を受信し自己の絶対位置を修正
演算する手段を含むことが望ましい。
【0007】
【作用】水面に浮かんだ複数のブイは、自己の絶対位置
をGPSその他の既存の位置測定方法を用いて測定す
る。ブイはそれぞれ自己の絶対位置の情報を含んだ音波
信号をビーコン波として送信する。水中航走体は、この
複数のブイから発せられるビーコン波の到来方向にした
がって、ブイと自己との相対位置を測定する。さらに、
水中航走体は、このビーコン波に含まれるブイの絶対位
置の情報を抽出する。水中航走体は、このブイの絶対位
置の情報とブイと自己との相対位置の情報とにしたがっ
て、自己の絶対位置を演算することができる。
をGPSその他の既存の位置測定方法を用いて測定す
る。ブイはそれぞれ自己の絶対位置の情報を含んだ音波
信号をビーコン波として送信する。水中航走体は、この
複数のブイから発せられるビーコン波の到来方向にした
がって、ブイと自己との相対位置を測定する。さらに、
水中航走体は、このビーコン波に含まれるブイの絶対位
置の情報を抽出する。水中航走体は、このブイの絶対位
置の情報とブイと自己との相対位置の情報とにしたがっ
て、自己の絶対位置を演算することができる。
【0008】
【実施例】本発明実施例の構成を図1ないし図3を参照
して説明する。図1は本発明実施例の構成図である。図
2はブイのブロック構成図である。図3は水中航走体内
部の絶対位置演算装置のブロック構成図である。
して説明する。図1は本発明実施例の構成図である。図
2はブイのブロック構成図である。図3は水中航走体内
部の絶対位置演算装置のブロック構成図である。
【0009】本発明は水中航走体AUVの測位方式であ
り、その特徴とするところは、水中航走体AUVと、そ
の近傍に浮かぶブイ1および2とを備え、図2に示すよ
うに、ブイ1および2は、自己の絶対位置を検出する手
段としてのGPS部34と、この絶対位置の情報を含む
音波信号を水中に送出する手段としての送信部38とを
備え、図3に示すように、水中航走体AUVは、前記音
波信号の到来方向を測定する手段としての到来方向測定
部54と、前記音波信号に含まれる前記絶対位置の情報
を抽出する手段としてのブイ絶対位置情報抽出部56
と、この絶対位置の情報および前記到来方向の測定結果
にしたがって自己の絶対位置を演算する手段としての絶
対位置演算部58とを備えるところにある。
り、その特徴とするところは、水中航走体AUVと、そ
の近傍に浮かぶブイ1および2とを備え、図2に示すよ
うに、ブイ1および2は、自己の絶対位置を検出する手
段としてのGPS部34と、この絶対位置の情報を含む
音波信号を水中に送出する手段としての送信部38とを
備え、図3に示すように、水中航走体AUVは、前記音
波信号の到来方向を測定する手段としての到来方向測定
部54と、前記音波信号に含まれる前記絶対位置の情報
を抽出する手段としてのブイ絶対位置情報抽出部56
と、この絶対位置の情報および前記到来方向の測定結果
にしたがって自己の絶対位置を演算する手段としての絶
対位置演算部58とを備えるところにある。
【0010】本発明実施例で用いたGPSは、GPS衛
星10〜12からの電波に加えて特定の較正参照点20
からの電波を併せて受信する高精度なGPSを採用し
た。このGPSは一般にD−GPSと呼ばれている。こ
こで、簡単にD−GPSについて説明する。GPSは本
来、アメリカ合衆国において軍事用に開発された衛星航
法であるが、平常時は何人もこれを利用することができ
る。しかし、その精度は軍事上の理由から、通常民間に
おいて利用する上では、さほどの支障がない程度に、故
意に誤差が与えられている。しかも、その誤差方向は一
定ではない。そこで、その位置があらかじめ正確に計測
されている較正参照点20を設け、この較正参照点20
において、その時点におけるGPSから得られた位置情
報とその較正参照点20の位置とを比較することによ
り、誤差の大きさととその方向を判定し、較正情報を生
成することができる。GPS衛星10〜12から得られ
た位置情報に、較正参照点20から送信される較正情報
を加味することにより、きわめて誤差の少ない高精度の
位置情報を得ることができる。本発明実施例では、図2
に示すGPS較正部36において、この較正情報を受信
している。GPS衛星10〜12からの電波および較正
参照点20からの電波は、同一のアンテナ30により受
信され、分配器32によりGPS部34またはGPS較
正部36に振り分けられている。
星10〜12からの電波に加えて特定の較正参照点20
からの電波を併せて受信する高精度なGPSを採用し
た。このGPSは一般にD−GPSと呼ばれている。こ
こで、簡単にD−GPSについて説明する。GPSは本
来、アメリカ合衆国において軍事用に開発された衛星航
法であるが、平常時は何人もこれを利用することができ
る。しかし、その精度は軍事上の理由から、通常民間に
おいて利用する上では、さほどの支障がない程度に、故
意に誤差が与えられている。しかも、その誤差方向は一
定ではない。そこで、その位置があらかじめ正確に計測
されている較正参照点20を設け、この較正参照点20
において、その時点におけるGPSから得られた位置情
報とその較正参照点20の位置とを比較することによ
り、誤差の大きさととその方向を判定し、較正情報を生
成することができる。GPS衛星10〜12から得られ
た位置情報に、較正参照点20から送信される較正情報
を加味することにより、きわめて誤差の少ない高精度の
位置情報を得ることができる。本発明実施例では、図2
に示すGPS較正部36において、この較正情報を受信
している。GPS衛星10〜12からの電波および較正
参照点20からの電波は、同一のアンテナ30により受
信され、分配器32によりGPS部34またはGPS較
正部36に振り分けられている。
【0011】次に、本発明実施例の動作を図4および図
5を参照して説明する。図4は本発明実施例の動作を示
すフローチャートである。図5は絶対位置演算を説明す
るための図である。ブイ1および2からは、前述したよ
うに計測された絶対位置情報が送信部38に入力され、
無指向性のハイドロフォン40を介して50KHzの音
波信号のビーコン波に収容されて送出される。このビー
コン波は、スプレッドスペクトラム方式により変調さ
れ、チップレート1ms、データレート50BPSによ
り送出される。ブイ1または2からの絶対位置情報に
は、緯度、経度の情報の他に、絶対位置を計測した日
付、時刻の情報が含まれる。送信周期は1秒毎であり、
時刻はGPSタイムに同期する。ビーコン波がブイ1ま
たは2のいずれから送信されたものであるかを水中航走
体AUVの絶対位置演算装置70において識別する方法
は、ビーコン波の中に各ブイ1または2で異なる同期語
を用い、この同期語を絶対位置演算装置70の到来方向
測定部54において識別することにより実現することが
できる。あるいは、ブイ1および2を投入した艦船がマ
スター局となり、ブイ1および2の送信タイミングを制
御することにより実現することもできる。
5を参照して説明する。図4は本発明実施例の動作を示
すフローチャートである。図5は絶対位置演算を説明す
るための図である。ブイ1および2からは、前述したよ
うに計測された絶対位置情報が送信部38に入力され、
無指向性のハイドロフォン40を介して50KHzの音
波信号のビーコン波に収容されて送出される。このビー
コン波は、スプレッドスペクトラム方式により変調さ
れ、チップレート1ms、データレート50BPSによ
り送出される。ブイ1または2からの絶対位置情報に
は、緯度、経度の情報の他に、絶対位置を計測した日
付、時刻の情報が含まれる。送信周期は1秒毎であり、
時刻はGPSタイムに同期する。ビーコン波がブイ1ま
たは2のいずれから送信されたものであるかを水中航走
体AUVの絶対位置演算装置70において識別する方法
は、ビーコン波の中に各ブイ1または2で異なる同期語
を用い、この同期語を絶対位置演算装置70の到来方向
測定部54において識別することにより実現することが
できる。あるいは、ブイ1および2を投入した艦船がマ
スター局となり、ブイ1および2の送信タイミングを制
御することにより実現することもできる。
【0012】図4に示すように、ブイ1からのビーコン
波は水中航走体AUVの絶対位置演算装置70のフェー
ズドアレイ・ハイドロフォン52に受信される(S
1)。到来方向測定部54は、フェーズドアレイ・ハイ
ドロフォン52を指向回転させ、最大信号強度の方向を
到来方向(DIR1)として測定する(S2)。さら
に、ブイ絶対位置情報抽出部56において、ビーコン波
に含まれるブイ1の絶対位置情報である日付(DAY
1)、時刻(TIM1)、緯度(LAT1)、経度(L
ON1)が抽出される(S3)。このデータは絶対位置
演算部58内のメモリにストアされる(S4)。同様
に、ブイ2からのビーコン波は水中航走体AUVの絶対
位置演算装置70のフェーズドアレイ・ハイドロフォン
52に受信される(S5)。到来方向測定部54は、フ
ェーズドアレイ・ハイドロフォン52を指向回転させ、
最大信号強度の方向を到来方向(DIR2)として測定
する(S6)。さらに、ブイ絶対位置情報抽出部56に
おいて、ビーコン波に含まれるブイ2の絶対位置情報で
ある日付(DAY2)、時刻(TIM2)、緯度(LA
T2)、経度(LON2)が抽出される(S7)。この
データは絶対位置演算部58内のメモリにストアされる
(S8)。この絶対位置情報(DAY1,2、TIM
1,2、LAT1,2、LON1,2)と到来方向(D
IR1,2)とから絶対位置演算部58において水中航
走体AUVの絶対位置が演算される(S9)。
波は水中航走体AUVの絶対位置演算装置70のフェー
ズドアレイ・ハイドロフォン52に受信される(S
1)。到来方向測定部54は、フェーズドアレイ・ハイ
ドロフォン52を指向回転させ、最大信号強度の方向を
到来方向(DIR1)として測定する(S2)。さら
に、ブイ絶対位置情報抽出部56において、ビーコン波
に含まれるブイ1の絶対位置情報である日付(DAY
1)、時刻(TIM1)、緯度(LAT1)、経度(L
ON1)が抽出される(S3)。このデータは絶対位置
演算部58内のメモリにストアされる(S4)。同様
に、ブイ2からのビーコン波は水中航走体AUVの絶対
位置演算装置70のフェーズドアレイ・ハイドロフォン
52に受信される(S5)。到来方向測定部54は、フ
ェーズドアレイ・ハイドロフォン52を指向回転させ、
最大信号強度の方向を到来方向(DIR2)として測定
する(S6)。さらに、ブイ絶対位置情報抽出部56に
おいて、ビーコン波に含まれるブイ2の絶対位置情報で
ある日付(DAY2)、時刻(TIM2)、緯度(LA
T2)、経度(LON2)が抽出される(S7)。この
データは絶対位置演算部58内のメモリにストアされる
(S8)。この絶対位置情報(DAY1,2、TIM
1,2、LAT1,2、LON1,2)と到来方向(D
IR1,2)とから絶対位置演算部58において水中航
走体AUVの絶対位置が演算される(S9)。
【0013】絶対位置演算部58における演算方法を説
明すると図5に示すように、ブイ1の水中航走体AUV
からの方向(DIR1)と、ブイ2の水中航走体AUV
からの方向(DIR2)とから、水中航走体AUVとブ
イ1およびブイ2との相対位置が演算される。さらに、
ブイ1の絶対位置(LAT1、LON1)およびブイ2
の絶対位置(LAT2、LON2)の情報にしたがって
水中航走体AUVの絶対位置が演算される。
明すると図5に示すように、ブイ1の水中航走体AUV
からの方向(DIR1)と、ブイ2の水中航走体AUV
からの方向(DIR2)とから、水中航走体AUVとブ
イ1およびブイ2との相対位置が演算される。さらに、
ブイ1の絶対位置(LAT1、LON1)およびブイ2
の絶対位置(LAT2、LON2)の情報にしたがって
水中航走体AUVの絶対位置が演算される。
【0014】実際の海中では、深度によって海水温度が
異なる場合があり、音波信号は温度の異なる層の境界線
で屈折を受ける。したがって、ブイ1または2から水中
航走体AUVに至る音波信号の伝送距離は、時々刻々変
化するといっても過言ではない。しかし、このような場
合でも、水中航走体AUVからみたブイ1または2から
の音波信号到来方向は一定であり、精度の高い到来方向
の測定を行うことができる。
異なる場合があり、音波信号は温度の異なる層の境界線
で屈折を受ける。したがって、ブイ1または2から水中
航走体AUVに至る音波信号の伝送距離は、時々刻々変
化するといっても過言ではない。しかし、このような場
合でも、水中航走体AUVからみたブイ1または2から
の音波信号到来方向は一定であり、精度の高い到来方向
の測定を行うことができる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
時間経過に依らず、水中航走体が正確な自己の位置を検
出することができる。本発明によれば、広範囲にわたり
無人水中探査を行うことができる。
時間経過に依らず、水中航走体が正確な自己の位置を検
出することができる。本発明によれば、広範囲にわたり
無人水中探査を行うことができる。
【図1】本発明実施例の構成図。
【図2】ブイのブロック構成図。
【図3】水中航走体内部の絶対位置演算装置のブロック
構成図。
構成図。
【図4】本発明実施例の動作を示すフローチャート。
【図5】絶対位置演算を説明するための図。
1、2 ブイ 10〜12 GPS衛星 20 較正参照点 30 アンテナ 32 分配器 34 GPS部 36 GPS較正部 38 送信部 40 ハイドロフォン 52 フェーズドアレイ・ハイドロフォン 54 到来方向測定部 56 ブイ絶対位置情報抽出部 58 絶対位置演算部 60 出力端子 70 絶対位置演算装置
Claims (3)
- 【請求項1】 水中航走体と、その近傍に浮かぶ複数の
ブイとを備え、 前記ブイは、自己の絶対位置を検出する手段と、この絶
対位置の情報を含む音波信号を水中に送出する手段とを
備え、 前記水中航走体は、前記音波信号の到来方向を測定する
手段と、前記音波信号に含まれる前記絶対位置の情報を
抽出する手段と、この絶対位置の情報および前記到来方
向の測定結果にしたがって自己の絶対位置を演算する手
段とを備えたことを特徴とする水中航走体の測位方式。 - 【請求項2】 前記検出する手段は、GPS(Global Po
sitioning System) である請求項1記載の水中航走体の
測位方式。 - 【請求項3】 前記GPSは、修正情報を受信し自己の
絶対位置を修正演算する手段を含む請求項2記載の水中
航走体の測位方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7056047A JPH08248114A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 水中航走体の測位方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7056047A JPH08248114A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 水中航走体の測位方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08248114A true JPH08248114A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=13016179
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7056047A Pending JPH08248114A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 水中航走体の測位方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08248114A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2018203192A (ja) * | 2017-06-09 | 2018-12-27 | 株式会社荏原製作所 | 水中ロボット制御システム及び水中ロボット制御方法 |
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US11391940B2 (en) | 2017-03-31 | 2022-07-19 | Ebara Corporation | Industrial endoscope, observation method, observation device, underwater machine, pump inspection system, underwater robot control system, and underwater robot control method |
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-
1995
- 1995-03-15 JP JP7056047A patent/JPH08248114A/ja active Pending
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