JPH092391A - 定点保持艇 - Google Patents

定点保持艇

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JPH092391A
JPH092391A JP7171599A JP17159995A JPH092391A JP H092391 A JPH092391 A JP H092391A JP 7171599 A JP7171599 A JP 7171599A JP 17159995 A JP17159995 A JP 17159995A JP H092391 A JPH092391 A JP H092391A
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JP
Japan
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signal
fixed point
ship
boat
point holding
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JP7171599A
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English (en)
Inventor
Isao Watanabe
功 渡辺
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AMUSUKO INTERNATL KK
Original Assignee
AMUSUKO INTERNATL KK
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Publication date
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】潮流の影響を受けずに、定点でトランスポンダ
ーから受波した信号を電波信号に変換する。 【構成】音響送受波器4を曳航し、海底に敷設したトラ
ンスポンダーT1〜T7からの信号を電波に変換して艦艇K
へ送信する定点保持艇1において、GPS受信機12及
び艦艇Kからの位置指令信号に基づき、定点に位置する
ように推進装置を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、水中航走体の位置計
測用に用いられる定点保持艇に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、水中航走体の位置計測をおこ
なうために、水中航走体から発する特定の周波数の超音
波パルスを受波して夫々固有の周波数の超音波パルス信
号を送波するトランスポンダーを、少なくとも4本以上
海底に敷設する方法が用いられていた。
【0003】この方法では、各トランスポンダーの位置
関係は、水中航走体に対して夫々異なるため、水中航走
体から発した超音波パルスは、異なった時間に各トラン
スポンダーに到達し、各トランスポンダーは、この超音
波パルスを受波すると、各々異なった周波数の超音波パ
ルス信号を送波し、これらのパルス信号を中継ブイが受
波して、電気信号に変換し、電波信号として送信する。
そして、海上を航行する艦艇等は、この電波信号を受信
し、各トランスポンダーの敷設された位置データと水中
航走体から各トランスポンダーに到達した超音波パルス
の時間差データから、コンピューター処理により水中航
走体の位置データをリアルタイムで得ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の水中航
走体の位置計測システムでは、各トランスポンダーから
のパルス信号を中継ブイを用いて艦艇等に伝えていたの
で、例えば、水深があり、しかも潮流が速く、かつ、そ
の速さの変化が大きい海峡等においては、中継ブイは海
底にアンカーで係留されているため、潮流が最も速いと
きには水没してしまうこともあり、このため電波信号が
発信できず、水中航走体の位置計測ができなくなるとい
った問題が生じていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑みてな
されたもので、艦艇等からの位置指令信号に基づいて推
進装置を制御する定点保持艇であって、海底に敷設され
た複数本のトランスポンダーと信号の送受をおこなう音
響送受波器を曳航し、かつ前記複数本のトランスポンダ
ーから受波した信号を電気信号に変換し電波信号として
送信すると共に、自艇の位置を計測する衛星測位手段を
備え、自艇が前記位置指令信号に基づいた定点に位置す
るように前記推進装置を制御することを特徴とする。
【0006】
【作用】潮流の影響を受けずに、定点でトランスポンダ
ーから受波した信号を電気信号に変換し、確実に電波信
号として送信することが可能になると共に、位置指令信
号に基づいて容易に位置の変更をおこなうことができ
る。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い説明す
る。図1は本発明に係わる定点保持艇1の部分欠截構成
図である。この実施例における定点保持艇1は、例え
ば、通常は艦艇Kに搭載されており、必要に応じてクレ
ーン等により海面におろされて運用され、運用が終わる
と再びクレーン等により海面から回収されるものであ
る。
【0008】前記定点保持艇1はグラスファイバー強化
樹脂で一体的に形成された船体部1a上に、同じくグラ
スファイバー強化樹脂で一体的に形成されたデッキ部2
が固定され、内部は気密状態になっており、前記デッキ
部2上には、図示していない吊り下げ用のフックを備え
ている。
【0009】また、前記デッキ部2上には、艦艇Kから
定点保持艇1に対する位置指令信号等の制御信号を受信
したり、定点保持艇1の制御状態等を艦艇Kに送信する
アンテナ3a、及び艦艇Kから各トランスポンダーを制
御する制御信号を受信したり、前記各トランスポンダー
から受波した信号を艦艇Kに送信するアンテナ3bから
なるアンテナ部3が設置されている。
【0010】前記船体部1aの船底からは、流線型をし
た音響送受波器4がケーブル5により曳航される。そし
て、前記船底には、前記音響送受波器4を収納する凹部
が形成されており、後述するウィンチ6により、前記ケ
ーブル5が完全に巻き揚げられた際には、前記音響送受
波器4は、前記凹部に収納されるように構成されてお
り、運用時以外は、前記音響送受波器4は、前記凹部に
よって保護されていると共に、前記定点保持艇1の移動
時には水の抵抗が最小限となるように設定されている。
【0011】前記ケーブル5は、前記音響送受波器4を
曳航できるだけの強度を有するワイヤーケーブルをケー
ブルの外周部分に、前記音響送受波器4の電子回路部に
電力を供給する電源系統の線材や前記船体部1a内に設
けた後述する超音波信号送信装置13及び超音波信号受
信装置14と前記音響送受波器4内の電子回路部(マッ
チングネットワーク4a及び前置増幅器4d)との間の
信号の伝送に用いる例えば同軸ケーブルからなる信号系
統の線材を内周部分に同軸状に配置して組編んでいる。
【0012】尚、前記音響送受波器4を運用する際に
は、前記定点保持艇1の推進機から発生するキャビテー
ションノイズ等の影響を少なくし、S/N比を向上させ
るために、前記音響送受波器4及び海底に敷設された複
数本のトランスポンダーから前記定点保持艇1を可能な
限り離す必要がある。本発明に係わる前記定点保持艇1
では、予め後述する無線送受信機10を介して艦艇Kか
らウィンチ制御信号を受信し、艇制御装置11により前
記船体部1a内に設けられたウィンチ6を制御して前記
ケーブル5を巻き戻し、前記定点保持艇1の後方約15
0mの位置で前記音響送受波器4を曳航することにより
この問題を解決している。
【0013】一方、前記音響送受波器4や前記ケーブル
5が邪魔になる場合、例えば、艦艇Kからの位置指令信
号に基づいて前記定点保持艇1が移動する場合には、位
置指令信号に先立って、艦艇Kからウィンチ制御信号を
受信して、前記ウィンチ6を制御することにより前記ケ
ーブル5を巻き揚げ、前記音響送受波器4が船底の凹部
に収納された後で、艦艇Kに対して巻き揚げ完了信号を
送信し、その後、艦艇Kから位置指令信号を受信して移
動をおこなう。
【0014】前記定点保持艇1の推進装置は、前記船体
部1aの後部に設けられ、かつ前記定点保持艇1に推進
力をあたえるスクリュー7と、該スクリュー7を駆動す
るトランスミッション手段を備えたエンジン部7aと、
該エンジン部7aに燃料を供給する燃料タンク7b及び
前記定点保持艇1の推進方向を制御する舵機8と、該舵
機8を制御する操舵機8aと、該操舵機8aの電源とし
て用いられるバッテリー8b、並びに前記エンジン部7
a及び前記操舵機8aを制御する推進制御装置9により
構成されており、前記音響送受波器4を曳航している状
態においても、潮流の影響を受けないだけの推進力を有
している。
【0015】尚、前記バッテリー8bは、他の装置の電
源も兼ねている。また、前記エンジン部7aの給気口及
び排気口を、前記デッキ部2上に防水上の工夫をして設
けている。更に、前記バッテリー8bを充電するための
コネクター及び前記燃料タンク7bの給油口(何れも図
示せず)も前記デッキ部2上に防水上の工夫をして配置
されている。
【0016】また、前記定点保持艇1の前記船体部1a
内には、後述する各種電子機器、例えば、前記アンテナ
3aを介して艦艇Kとの間で電波信号を送受信する定点
保持艇制御用の無線送受信機10、前記アンテナ3bを
介して艦艇Kとの間で前記無線送受信機10と異なる周
波数の電波信号を送受信する超音波信号系統の無線送受
信機15、前記定点保持艇1の位置情報を測位する衛星
測位手段としてのGPS(Global Positioning Syste
m)受信機12、該GPS受信機12で得られた自艇の
位置データ及び前記無線送受信機10で受信した艦艇K
からの位置指令信号に基づいて前記推進制御装置9を制
御すると共に前記無線送受信機10で受信した艦艇Kか
らの各種の制御信号に基づいた自艇における制御結果や
GPS受信機12で得られた自艇の位置データを前記無
線送受信機10から前記アンテナ3aを介して艦艇Kへ
送信するように制御する艇制御装置11を備えている。
【0017】更に、前記無線送受信機15の受信した信
号に基づいて前記音響送受波器4へ超音波のパルス信号
や超音波のパルス符号信号を出力する超音波信号送信装
置13、及び前記音響送受波器4から超音波のパルス信
号や超音波のパルス符号信号を受信して前記無線送受信
機15に信号を出力する超音波信号受信装置14が装備
されている。尚、前記GPS受信機12のアンテナ部1
2′は、前記デッキ部2上の最高位置に設けられてい
る。
【0018】次に、本発明に係わる定点保持艇1の動作
を図2に示す電気系統のブロック図に基づいて説明す
る。図2において前記無線送受信機10は、例えば、艦
艇Kから発した位置指令信号の電波信号を前記アンテナ
3aを介して受信し、前記位置指令信号を前記艇制御装
置11に出力する。
【0019】一方、前記定点保持艇1には前記GPS受
信機12が搭載され、前記GPS受信機12は、地球の
周回軌道上に位置するGPS衛星の中の4個のGPS衛
星から電波信号を同時に受信し、各GPS衛星から送ら
れてくるC/AコードやPコードと呼ばれているデータ
に基づいて前記GPS受信機12と各GPS衛星の距離
を計算し、かつ、前記C/Aコードや前記Pコードから
各GPS衛星の軌道情報やその他測位に必要な情報を抽
出して、前記定点保持艇1の位置情報を算出し、前記艇
制御装置11に出力する。
【0020】尚、この実施例では、自艇の位置情報をG
PS受信機12により求めているが、ディファレンシャ
ルGPS装置を用いることにより、更に高精度な位置情
報を得ることができる。
【0021】また、前記艇制御装置11は、前記位置指
令信号に基づいた地点に前記定点保持艇1が位置するよ
うに、前記推進制御装置9を制御し、該推進制御装置9
により前記操舵機8a及び前記エンジン部7aを制御し
ながら前記定点保持艇1を所定の位置まで自動的に移動
させる。そして、前記GPS受信機12で得られた自艇
の位置情報信号を前記送受信機10によりアンテナ3a
を介して艦艇Kに電波信号で送信する。
【0022】これにより、前記定点保持艇1は、GPS
の精度で艦艇Kの指令した位置において前記音響送受波
器4を曳航することができると共に、艦艇Kでは前記定
点保持艇1の位置情報を常にモニターすることが可能と
なる。更に、前記艇制御装置11は、前記位置指令信号
に基づいた地点に前記定点保持艇1が到達した際に、こ
れを知らせる信号を前記送受信機10によりアンテナ3
aを介して艦艇Kに電波信号で送信する。
【0023】尚、この際に、前記定点保持艇1は、潮流
に対して常に艇首を向けておくように推進機を制御する
必要があり、この為に、潮流の向きを検知するセンサー
を船底に備えてもよく、艦艇Kから潮流の向きを示すデ
ータを送信してもらい、前記推進機を制御してもよい。
【0024】前記定点保持艇1が前記位置指令信号に基
づいた地点に到達したならば、前記音響送受波器4を曳
航状態にするため、艦艇Kはウィンチ制御信号を前記定
点保持艇1に対して送信する。そして、前記定点保持艇
1はこのウィンチ制御信号に基づいて、前記ウィンチ6
を巻き戻して前記ケーブル5を船底から所定の長さ(こ
の実施例では、約150m)だけ送り出すと共に、前記
ケーブル5を全て送り出した後で、この情報を前記送受
信機10によりアンテナ3aを介して艦艇Kに電波信号
で送信する。
【0025】前記音響送受波器4が所定の位置で曳航状
態になると、艦艇Kは前記定点保持艇1の制御に用いる
電波信号と異なる周波数の電波信号を送信し、前記定点
保持艇1のアンテナ3bを介して無線送受信機15で受
信し、制御信号を超音波信号送信装置13に出力する。
そして超音波信号送信装置13は、前記無線送受信機1
5からの制御信号に基づいて、超音波のパルス信号や超
音波のパルス符号信号を前記ケーブル5を介して前記音
響送受波器4に出力する。
【0026】前記音響送受波器4は、送波部としてマッ
チングネットワーク4a及び超音波発信子4bで構成さ
れ、かつ、受波部として水中マイクロフォン4c及び前
置増幅器4dで構成されており、夫々を音響的に隔離し
た気密性のある流線型をした匡体部4′内に収納してお
り、前記ケーブル5にて前記定点保持艇1から曳航され
ている。尚、匡体部4′の後部には、前記音響送受波器
4を正常な姿勢で曳航するための固定翼が設けられてい
る。
【0027】前記音響送受波器4に送られてきた超音波
パルス信号や超音波パルス符号信号は、前記マッチング
ネットワーク4aを介して前記超音波発信子4bによっ
て、所定の波長の超音波パルス信号もしくは超音波パル
ス符号信号として海中に送波される。
【0028】一方、海中から前記音響送受波器4に到達
した超音波のパルス信号やパルス符号信号は、水中マイ
クロフォン4cで受波し、電気信号に変換されて前置増
幅器4dで増幅され、前記ケーブル5を介して、前記超
音波信号受信装置14に送られる。
【0029】そして、超音波信号受信装置14は、送ら
れてきた超音波のパルス信号や超音波のパルス符号信号
に対応する電気信号を受信し、必要に応じて低周波成分
を除去して前記無線送受信機15に出力する。該無線送
受信機15は、超音波信号受信装置14から入力した信
号を例えば広帯域のFM信号に変調し、前記アンテナ3
bを介して艦艇Kに電波信号で送信する。
【0030】図3は、本発明にかかわる定点保持艇1の
運用状態を示す概念図であり、海底の所要地点には7本
のトランスポンダーT1〜T7が敷設されている。また、前
記定点保持艇1を運用する艦艇Kが海上を航行し、艦艇
Kから送られてきた前記位置指令信号及び前記GPS受
信機12で得られた自艇の位置情報信号に基づいて、前
記定点保持艇1は、指令を受けた位置まで移動すると共
に、自艇の位置情報信号を前記送受信機10によりアン
テナ3aを介して艦艇Kに送信する。
【0031】これにより、前記定点保持艇1は、GPS
の精度で艦艇Kの指令した位置において前記音響送受波
器4を曳航することができると共に、艦艇Kにおいても
前記定点保持艇1の位置を常にモニターすることが可能
になる。更に、前記艇制御装置11は、前記位置指令信
号に基づいた地点に前記定点保持艇1が到達した際に、
これを知らせる信号を艦艇Kに電波信号で送信するの
で、艦艇K側では、常時前記定点保持艇1の位置を確認
しなくて済む。
【0032】前記定点保持艇1は所定の位置に到達する
と、潮流に対して常に艇首を向けながら、前記GPS受
信機12で得られた自艇の位置情報信号に基づいて、定
点を保持すべく推進機を駆動させながら艦艇Kから制御
信号が送られてくるのを待つ状態となる。そして艦艇K
からウィンチ制御信号が送られてくると、前記定点保持
艇1はウィンチ6を巻き戻して船底からケーブル5を送
り出し、前記音響送受波器4を所定の位置で曳航すると
共に、この情報を艦艇Kに伝達する。
【0033】艦艇Kは、前記音響送受波器4が所定の位
置にて曳航されていることを確認すると、前記音響送受
波器4から前記トランスポンダーT1〜T7に対して、休止
状態の解除や前記トランスポンダーT1〜T7のバッテリー
の残存容量を確認するための超音波のパルス符号信号を
発生させるように、前記定点保持艇1に制御信号を送信
する。
【0034】前記定点保持艇1は、この制御信号を前記
アンテナ3bを介して前記無線送受信機15で受信する
と、前記音響送受波器4の送波部(超音波発信子4b)
から前記トランスポンダーT1〜T7に対して所定周波数
で、かつ予め定められたパターンの超音波パルス符号信
号を送波して、前記トランスポンダーT1〜T7をアクティ
ブな状態に設定すると共に、前記トランスポンダーT1〜
T7が発したバッテリーの残存容量等をあらわす超音波の
パルス符号信号を受波して、前記無線送受信機15にて
電波信号に変換し、前記アンテナ3bを介して艦艇Kに
送信する。
【0035】これによって、艦艇Kでは前記トランスポ
ンダーT1〜T7が正常に動作することが確認できる。更
に、艦艇Kは、前記音響送受波器4から前記トランスポ
ンダーT1〜T7に対して、約10秒毎に超音波のパルス信
号が送波されるように前記定点保持艇1に制御信号を送
り、前記定点保持艇1はこの制御信号を受信することに
よって、前記超音波信号制御装置13から前記音響送受
波器4の送波部に対して約10秒毎に超音波のパルス信
号を出力し、前記音響送受波器4の送波部は、これに基
づいて約10秒毎に超音波のパルス信号を海中に送波す
る。
【0036】前記トランスポンダーT1〜T7は、超音波の
パルス信号を受波すると、その受波したパルス信号と同
じタイミングで夫々が異なる波長の超音波のパルス信号
を送波する。よって、通常、前記トランスポンダーT1〜
T7は、前記音響送受波器4の前記送波部から約10秒毎
に送波された超音波のパルス信号を受波し、その受波し
たタイミングで各々固有の波長の超音波のパルス信号を
送波する。
【0037】前記トランスポンダーT1〜T7から前記音響
送受波器4に到達した超音波のパルス信号は、前記水中
マイクロフォン4cで受波し、電気信号に変換されて前
記前置増幅器4dで増幅され、前記ケーブル5を介し
て、前記定点保持艇1内の前記超音波信号受信装置14
に入力される。該超音波信号受信装置14は、前記トラ
ンスポンダーT1〜T7が出力した7つの異なった波長の超
音波パルス信号に基づいた電気信号を受信し、必要であ
れば低周波成分を除去して前記無線送受信機15に送
り、広帯域のFM信号に変換して前記アンテナ3bを介
して電波信号で艦艇Kに送信する。
【0038】この送信されてきた電波信号を艦艇Kが受
信すると、この電波信号に基づいた電気信号を艦艇Kに
設けた信号処理装置内の7チャンネルのバンドパスフィ
ルターにより前記トランスポンダーT1〜T7の出力信号に
夫々分別し、コンピューターで信号処理することによっ
て、前記トランスポンダーT1〜T7に到達した超音波パル
スの時間差データから、前記音響送受波器4と前記トラ
ンスポンダーT1〜T7の相対位置データが約10秒毎に算
出され、また、前記トランスポンダーT1〜T7の出力信号
が前記音響送受波器4に到達する迄の時間差データも約
10秒毎に算出される。
【0039】これにより、必要に応じて、前記音響送受
波器4と前記トランスポンダーT1〜T7の位置関係が最良
となる地点に前記定点保持艇1を移動させことが可能に
なる。更には、前記トランスポンダーT1〜T7が正常に機
能しているかの確認も同時におこなえる。
【0040】尚、前記音響送受波器4の前記送波部から
送波される超音波のパルス信号の間隔は、この実施例に
おいては約10秒としているが、これに限定されるもの
ではなく、後述する前記トランスポンダーT1〜T7におけ
る水中航走体Fからの超音波パルス信号の検出を妨害し
ない範囲で任意に設定できる。
【0041】一方、前記トランスポンダーT1〜T7に、水
中航走体Fから、所定の周期で固有の波長の超音波のパ
ルス信号が到達した場合、前記トランスポンダーT1〜T7
は、同様に、その受波したタイミングで各々固有の波長
の超音波のパルス信号を送波し、前記音響送受波器4に
到達した超音波のパルス信号は、上記したように同時に
電波信号として艦艇Kに送信される。
【0042】艦艇Kはこの電波信号を受信して、上述し
たようにこの電波信号に基づいた電気信号を艦艇Kに設
けた信号処理装置内の7チャンネルのバンドパスフィル
ターにより、前記トランスポンダーT1〜T7の出力信号に
夫々分別し、前記トランスポンダーT1〜T7の敷設された
3次元位置データと、前記水中航走体Fから前記トラン
スポンダーT1〜T7に到達した超音波パルスの時間差デー
タ及び約10秒毎に更新される前記トランスポンダーT1
〜T7の出力信号が前記音響送受波器4に到達する迄の時
間差データから、コンピューター処理により水中航走体
Fの絶対3次元位置データをリアルタイムで算出するこ
とができる。
【0043】尚、上記した実施例では、複数のトランス
ポンダーの出力信号の分別を、艦艇Kに設けた信号処理
装置内の複数のバンドパスフィルターによりおこなって
いるが、前記定点保持艇1に設置された超音波信号受信
装置14内に複数チャンネルのバンドパスフィルターを
設けてもよく、この場合には、無線送受信機15に、使
用するトランスポンダーと同数のチャンネルの送信ユニ
ットを設ける必要がある。
【0044】ここで、艦艇Kにおいて、前記水中航走体
Fの位置検出を終了する際には、艦艇Kから前記トラン
スポンダーT1〜T7を休止状態に設定する制御信号を送信
し、前記定点保持艇1は、この制御信号を前記アンテナ
3bを介して前記無線送受信機15で受信すると、前記
音響送受波器4の送波部から前記トランスポンダーT1〜
T7に対して、所定周波数で、かつ予め決められたパター
ンの超音波パルス符号信号を送波して、前記トランスポ
ンダーT1〜T7を休止状態に設定する。
【0045】尚、必要があれば、艦艇Kはウィンチ制御
信号を送信して、前記定点保持艇1に前記ケーブル5を
巻き揚げさせて、前記音響送受波器4を収容させ、その
後、艦艇Kは前記定点保持艇1を回収すべく定点まで航
行し、前記定点保持艇1をクレーン等で回収する。
【0046】この際、艦艇Kが定点まで航行できない場
合には、艦艇Kから位置指令信号を送信して、前記定点
保持艇1を艦艇Kの近くまで移動させ、その後に回収し
てもよい。
【0047】以上、本発明を図示の実施例について説明
したが、本発明は上記した実施例に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限り
適宜に実施できる。例えば、上記した実施例において使
用されるトランスポンダーの数は7本であるが、本発明
においてはこの数に限定されるものではなく、4本以上
であれば、水中航走体の計測位置精度とコンピューター
の処理速度の兼ね合いで任意に設定できる。
【0048】
【発明の効果】以上のように本発明における定点保持艇
においては、衛星航法手段で得られる位置精度内で自艇
を定点保持させながらトランスポンダーから受波した信
号を電気信号に変換し、潮流の影響を受けずに、確実に
電波信号として送信することが可能であると共に、位置
指令信号に基づいて容易に位置の変更をおこなうことが
できるといった本発明特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】定点保持艇の部分欠截構成図である。
【図2】定点保持艇の電気系統のブロック図である。
【図3】定点保持艇の運用状況を示す概念図である。
【符号の説明】 1 定点保持艇 3 アンテナ部 4 音響送受波器 9 推進制御装置 10 無線送受信機 12 GPS受信機 15 無線送受信機 F 水中航走体 K 艦艇 T1〜T7 トランスポンダー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 艦艇等からの位置指令信号に基づいて推
    進装置を制御する定点保持艇であって、海底に敷設され
    た複数本のトランスポンダーと信号の送受をおこなう音
    響送受波器を曳航し、かつ前記複数本のトランスポンダ
    ーから受波した信号を電気信号に変換し電波信号として
    送信すると共に、自艇の位置を計測する衛星測位手段を
    備え、自艇が前記位置指令信号に基づいた定点に位置す
    るように前記推進装置を制御することを特徴とする定点
    保持艇。
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JP2009143331A (ja) * 2007-12-13 2009-07-02 Hitachi Zosen Corp 津波・波浪観測用ブイ

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