JPH1068773A - 被曳航体の位置計測装置 - Google Patents

被曳航体の位置計測装置

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JPH1068773A
JPH1068773A JP8227134A JP22713496A JPH1068773A JP H1068773 A JPH1068773 A JP H1068773A JP 8227134 A JP8227134 A JP 8227134A JP 22713496 A JP22713496 A JP 22713496A JP H1068773 A JPH1068773 A JP H1068773A
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JP
Japan
Prior art keywords
towed
buoy
sensor
unit
measuring
Prior art date
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Application number
JP8227134A
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English (en)
Inventor
Isao Umetsu
功 梅津
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被曳航体の高精度かつ定常的な位置計測を行
なう。 【解決手段】 母船14にセンサ17と共に海水15面
上を曳航されるブイ16を接続し、このブイ16にセン
サ17の位置を計測する位置計測部12を設け、この位
置計測部12による計測データからセンサ17の位置を
算出する位置算出部13を母船14に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば母船によっ
て水中を曳航される海中センサの位置を計測する場合に
使用して好適な被曳航体の位置計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】海底状況の調査は、例えば母船(曳航
体)の航行によって海中を進行するサイドスキャンソー
ナー等の海中センサ(被曳航体)を用いて行なわれる。
【0003】このような海中調査において、探知目標の
位置を高精度に計測するには、海中センサの位置を確実
に把握する必要がある。
【0004】従来、この種の被曳航体の位置計測装置
は、特開平4−359181号公報に「水中航走体用位
置測定装置」として開示されたものが採用されている。
これは、曳航体に設置された送受信器と被曳航体に設置
されたトランスポンダとを備えたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の被
曳航体の位置計測装置においては、曳航体に位置計測用
の送受信器が設置されているため、例えば被曳航体が曳
航体より数百m後方を曳航される場合、位置計測誤差が
距離に比例して増大し、精密な被曳航体の位置計測を行
なうことができないという問題があった。
【0006】また、位置計測用の送受信器が曳航体に設
置されていることは、図4に示すように被曳航体1の音
響計測可能領域(音響的視野)2が海面3から海底(図
示せず)に向かって広がるコーン状の領域となり、この
ため曳航体4の速力変化に伴い被曳航体1が上下し、音
響計測可能領域から外れて位置計測が不能になるという
問題もあった。
【0007】なお、被曳航体が曳航体の音響的な視野か
ら外れた場合、被曳航体上の慣性航法装置による推測航
法を用いて被曳航体の位置を推定することが行なわれて
いるが、この場合被曳航体の位置計測にジャイロ等によ
る方位およびトップラーソーナーによる速力計測に基づ
く推測値を用いるため、音響測位に比べて時間経過に伴
い被曳航体の位置計測誤差が大きくなる。特に、トップ
ラーソーナーを用いる場合、音波が海底まで到達しなか
ったり、反射波が減衰したりして対地速力を計測するこ
とができなくなり、対水速力を利用せざるを得ず、さら
なる誤差の増大が見込まれる。
【0008】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ブイ上における位置計測部の音響的視野内に被
曳航体を位置付けることができ、もって被曳航体の位置
計測を高精度かつ定常的に行なうことができる被曳航体
の位置計測装置の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項1記載の被曳航体の位置計測装置
は、曳航体の航行によって水中を進行する被曳航体の位
置を計測する被曳航体の位置計測装置において、曳航体
に被曳航体と共に水面上を曳航されるブイを接続し、こ
のブイに被曳航体の位置を計測する位置計測部を設け、
この位置計測部による計測データから被曳航体の位置を
算出する位置算出部を曳航体に設けた構成としてある。
したがって、ブイ上における位置計測部の音響的視野内
に被曳航体が位置付けられる。
【0010】請求項2記載の発明は、請求項1記載の被
曳航体の位置計測装置において、ブイは被曳航体の直上
方に位置付けられている構成としてある。したがって、
ブイ上の位置計測部によって被曳航体が音響的視野内に
確実に位置付けられる。
【0011】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の被曳航体の位置計測装置において、位置計測部に
は、GPS衛星からの信号を受けて前記ブイの緯度およ
び経度を計測する手段と、ブイの向きおよびピッチ角を
計測する手段と、ブイを計測基点とする被曳航体までの
距離,被曳航体の方位および俯角を計測する手段とが含
まれている構成としてある。
【0012】請求項4記載の発明は、請求項1,2また
は3記載の被曳航体の位置計測装置において、位置算出
部は、ブイの向きおよびピッチ角を補正する手段を含
み、各手段の計測データから被曳航体の緯度,経度およ
び深度を算出する算出部である構成としてある。したが
って、ブイの向きおよびピッチ角を補正する手段によっ
て被曳航体の位置計測が一層高精度に行なわれる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形
態に係る被曳航体の位置計測装置の使用例を示す概略
図、図2は同じく本発明の実施の形態に係る被曳航体の
位置計測装置を示すブロック図、図3は本発明の実施の
形態に係る被曳航体の位置計測装置においてブイの向き
を補正する例を説明するために示す図である。同図にお
いて、符号11で示す被曳航体の位置計測装置は、位置
計測部12と位置算出部13とを備えている。
【0014】位置計測部12は、送受信器(図示せず)
および内蔵ジャイロ(図示せず)を有し、曳航体しての
母船14の航行によって海水15面上を曳航される(進
行する)ブイ16上に設けられている。この位置計測部
12は、GPS(グローバルポジションニングシステ
ム)衛星から送出される電波を受信してブイ16の経度
xおよび緯度yを計測するGPS位置計測手段12a
と、内蔵ジャイロ(図示せず)によってブイ16の向き
θ0およびピッチ角δ0(ブイの海水面に対する傾斜角)
を計測する姿勢計測手段12bと、被曳航体としてのセ
ンサ17からの信号を受けてブイ16を計測基点とする
センサ17までの距離r,センサ17の方位θおよび俯
角δを計測する水中位置計測手段12cとを有してい
る。
【0015】なお、水中位置計測手段12cの送受信器
(図示せず)は、質問信号を音響信号に変換して水中に
放射し、センサ17上のレスポンタ゛(図示せず)から
の応答信号を受ける。そして、位置算出部13において
信号の応答時間,位相差から距離r,方位θおよび俯角
δが算出される。
【0016】センサ17は、母船14にケーブル18に
よって接続されており、母船14の航行によって海水1
5中を進行する。また、ブイ16は、センサ17の直上
方に位置し、母船14にケーブル(図示せず)によって
接続されている。したがって、ブイ16上の位置計測部
12からセンサ17までの距離が母船14からセンサ1
7までの距離より短くなり、位置計測部12の音響的視
野(音響計測可能領域)19内にセンサ17が確実に位
置付けられる。
【0017】位置算出部13は、母船14上に設けられ
ており、位置計測部12による計測データ(ブイ16の
経度x,緯度y,向きθ0,ピッチ角δ0およびブイ16
を計測基点とするセンサ17までの距離r,センサ17
の方位θおよび俯角δ)からセンサ17の経度X,緯度
Yおよび深度Zが算出される。この位置算出部13に
は、図3に示すようにブイ16の向きθ0およびピッチ
角δ0を補正する補正手段13aが含まれている。これ
により、センサ17の位置計測が一層高精度に行なわれ
る。
【0018】このように構成された被曳航体の位置計測
装置においては、位置計測部12が常時作動し、ブイ1
6の経度x,緯度y,向きθ0,ピッチ角δ0およびブイ
16を計測基点とするセンサ17までの距離r,センサ
17の方位θおよび俯角δの計測が一定時間間隔で実施
され、位置算出部13に計測データが送出される。
【0019】そして、位置算出部13では、補正手段1
3aによってブイ16の向きθ0およびピッチ角δ0が補
正され、センサ17の経度X,緯度Yおよび深度Zが算
出される。
【0020】この場合、センサ17の経度X,緯度Yお
よび深度Zは、次式によって表わされる。 X=x+r・sin(θ0+θ)cos(δ0+θ)・M
TLON Y=y+r・cos(θ0+θ)cos(δ0+θ)・M
TLAT Z=r・sin(δ0+δ) なお、MTLONおよびMTLATは、基準点からの経
度方向の距離および緯度方向の距離を経度と緯度に変換
するための係数である。
【0021】次に、被曳航体(センサ)の位置精度につ
き、本実施形態における方式と従来技術における方式と
を比較する。各位置計測部からセンサの位置を計測した
場合の誤差は、次式によって表わされる。 σT ={σGPS 2+σr 2+r2×(σGO 2+σG 2+σPO 2
σP 2)}1/2
【0022】ここで、σTはセンサの位置誤差、σGPS
位置計測部の位置をGPS衛星を用いて計測した場合の
誤差、σr は位置計測部からセンサを計測した場合の測
距誤差、σGOは位置計測部の向きの誤差、σGは位置計
測部からセンサを計測した場合の方位方向の誤差、σPO
は位置計測部のピッチ誤差、σPは位置計測部からセン
サを計測した場合の俯角の誤差を示す。また、rは位置
計測部とセンサ間の距離を示す。
【0023】従来技術の方式においては、位置計測部が
母船の船底に設けられており、この位置計測部からセン
サの位置を計測する場合のσTを求める。r=300
m,σGPS=10m,σT=3m(rの1%),σGO=σ
G=σPO=σP=1度として各値を上式に代入すると、σ
T=14.8mとなる。
【0024】これに対し、本実施形態の方式において
は、位置計測部がセンサ直上のブイ上に設けられてお
り、この位置計測部からセンサの位置を計測する場合の
σTを求める。r=50m,σr=0.5m(rの1%)
とし、各誤差については従来の場合と同様として各値を
上式に代入すると、σT=10.2mとなる。これよ
り、本実施形態の方式においては、従来技術の方式と比
較してセンサの位置精度が高められることが理解されよ
う。
【0025】なお、本実施形態においては、曳航体とし
て母船である場合を示したが、本発明はこれに限定され
ず、例えば飛行艇でも実施形態と同様の効果を奏する。
【0026】また、本発明における被曳航体は、前述し
た実施形態に限定されるものでないことは勿論である。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、曳
航体に被曳航体と共に水面上を曳航されるブイを接続
し、このブイに被曳航体の位置を計測する位置計測部を
設け、この位置計測部による計測データから被曳航体の
位置を算出する位置算出部を曳航体に設けたので、ブイ
上における位置計測部の音響的視野内に被曳航体を位置
付けることができ、被曳航体の位置計測を高精度かつ定
常的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る被曳航体の位置計測
装置の使用例を示す概略図である。
【図2】同じく本発明の実施の形態に係る被曳航体の位
置計測装置を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る被曳航体の位置計測
装置においてブイの向きを補正する例を説明するために
示す図である。
【図4】従来における被曳航体の位置計測装置の使用例
を示す概略図である。
【符号の説明】
11 位置計測装置 12 位置計測部 13 位置算出部 14 母船 15 海水 16 ブイ 17 センサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 曳航体の航行によって水中を進行する被
    曳航体の位置を計測する被曳航体の位置計測装置におい
    て、 前記曳航体に前記被曳航体と共に水面上を曳航されるブ
    イを接続し、 このブイに前記被曳航体の位置を計測する位置計測部を
    設け、 この位置計測部による計測データから前記被曳航体の位
    置を算出する位置算出部を前記曳航体に設けたことを特
    徴とする被曳航体の位置計測装置。
  2. 【請求項2】 前記ブイは、前記被曳航体の直上方に位
    置付けられていることを特徴とする請求項1記載の被曳
    航体の位置計測装置。
  3. 【請求項3】 前記位置計測部には、GPS衛星からの
    信号を受けて前記ブイの緯度および経度を計測する手段
    と、前記ブイの向きおよびピッチ角を計測する手段と、
    前記ブイを計測基点とする前記被曳航体までの距離,前
    記被曳航体の方位および俯角を計測する手段とが含まれ
    ていることを特徴とする請求項1または2記載の被曳航
    体の位置計測装置。
  4. 【請求項4】 前記位置算出部は、前記ブイの向きおよ
    びピッチ角を補正する手段を含み、前記各手段の計測デ
    ータから前記被曳航体の緯度,経度および深度を算出す
    る算出部であることを特徴とする請求項1,2または3
    記載の被曳航体の位置計測装置。
JP8227134A 1996-08-28 1996-08-28 被曳航体の位置計測装置 Pending JPH1068773A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018156314A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 三菱造船株式会社 航走制御装置、航走体監視システム、水上航走体の航走制御方法、およびプログラム
US12000922B2 (en) 2020-06-08 2024-06-04 Elta Systems Ltd. Determination of cardinal direction

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