JPH11231039A - Multi-user underwater positioning device - Google Patents
Multi-user underwater positioning deviceInfo
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- JPH11231039A JPH11231039A JP4469798A JP4469798A JPH11231039A JP H11231039 A JPH11231039 A JP H11231039A JP 4469798 A JP4469798 A JP 4469798A JP 4469798 A JP4469798 A JP 4469798A JP H11231039 A JPH11231039 A JP H11231039A
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- underwater
- positioning
- transmitters
- fixed
- transmitter
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイバーの位置
や、水中ロボットの位置計測等に用いられる水中位置出
し装置の技術分野に属する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of an underwater positioning device used for measuring the position of a diver or the position of an underwater robot.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の水中位置出し装置は、水中の異な
る２箇所の既知の位置に固定設置された２台の固定水中
トランスポンダと、水中移動体に設ける移動局とからな
り、移動局から超音波パルス信号を発し、それをトラン
スポンダが受けてトランスポンダから折り返し応答送信
し、この信号を移動局が受信し、自己の送信から該受信
までの伝搬時間を計測することにより、２台の各トラン
スポンダから水中移動体までの距離を算出することによ
り、平面上において２点からの距離が分かれば位置が定
まるという幾何学上の原理から自己の位置を算出してい
た。2. Description of the Related Art A conventional underwater positioning device comprises two fixed underwater transponders fixedly installed at two different known positions in the water and a mobile station provided on an underwater mobile body. The transponder receives a sound wave pulse signal, and transmits a return response from the transponder.The mobile station receives the signal and measures the propagation time from its own transmission to the reception. By calculating the distance to the underwater vehicle, the position of itself is calculated from the geometrical principle that the position is determined if the distance from two points on the plane is known.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術では、複数の移動局が時間を接して発した場合、ト
ランスポンダからの応答送信がどの移動局からの信号に
よるものか不明となり、トランスポンダからの正しい距
離を知ることができなくなるので時間を接して複数の移
動局の位置を求めることができないという問題がある。
従来の技術でこのような問題を回避するためには移動局
１局毎に２台１組のトランスポンダを設け、且つ各組毎
に異なる周波数で動作させなければならないという経済
的な問題およびトランスポンダ設置上の問題がある。However, according to the above-mentioned prior art, when a plurality of mobile stations are transmitted in close contact with each other, it is not clear from which mobile station the response transmission from the transponder is based on a signal from which transponder. Since the distance cannot be known, there is a problem that the positions of a plurality of mobile stations cannot be determined in time.
In order to avoid such a problem in the prior art, one set of transponders is provided for each mobile station, and each set must be operated at a different frequency. There is a problem above.
【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み
て、水中固定局は３局或いは４局とし、ここから局毎に
周波数の異なる超音波信号を同時に送信することを周期
的に繰り返えすだけで、水中の複数の移動局が自己の位
置を何時でも算出できるマルチユーザ水中位置出し装置
を提供することにある。In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention has three or four underwater fixed stations, and periodically transmits ultrasonic signals having different frequencies from each station periodically. It is an object of the present invention to provide a multi-user underwater positioning device that allows a plurality of underwater mobile stations to calculate their own positions at any time.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために次の手段構成を有する。即ち、第１の構
成は、下記の各構成を有することを特徴とするマルチユ
ーザ水中位置出し装置である。 （イ） 水中の異なる３箇所の既知の位置に固定設置さ
れ、異なる周波数の超音波信号を水中へ同時に送波する
ことを周期的に繰り返す３個の固定水中発信器 （ロ） 水中で前記３個の固定水中発信器からの信号を
受信し、２つの固定水中発信器からの受信信号を１組と
し、組み合わせの異なる２組のそれぞれについて、その
組における受信時間差から、前記３箇所を含む平面上で
その組の受信信号の固定水中発信器の位置を焦点とする
双曲線群の中から自己の存在する位置点を含む双曲線を
求め、求められた２つの双曲線の交点を自己の位置とし
て算出する位置出し受信器これは、２次元平面における
位置出し装置である。The present invention has the following means in order to achieve the above object. That is, the first configuration is a multi-user underwater positioning device having the following configurations. (B) Three fixed underwater transmitters that are fixedly installed at three different known positions in the water and periodically repeat transmitting ultrasonic signals of different frequencies simultaneously into the water. A signal including the signals from the two fixed underwater transmitters, one set of the received signals from the two fixed underwater transmitters, and a plane including the three points from the reception time difference in each of the two different combinations. Above, a hyperbola including the position point where the self exists is determined from a group of hyperbolas focusing on the position of the fixed underwater transmitter of the reception signal of the set, and the intersection of the obtained two hyperbolas is calculated as the own position. Positioning receiver This is a positioning device in a two-dimensional plane.
【０００６】次に、第２の構成は、下記の各構成を有す
ることを特徴とするマルチユーザ水中位置出し装置であ
る。 （イ） 水中の異なる４箇所の既知の位置に固定設置さ
れ、異なる周波数の超音波信号を水中へ同時に送波する
ことを周期的に繰り返す４個の固定水中発信器 （ロ） 水中で前記４個の固定水中発信器からの信号を
受信し、２つの固定水中発信器からの受信信号を１組と
し、組み合わせの異なる３組のそれぞれについて、その
組における受信時間差からその組の受信信号の固定水中
発信器の位置を焦点とする双曲面群の中から自己の存在
する位置点を含む双曲面を求め、求められた３つの双曲
面の交点を自己の位置として算出する位置出し受信器こ
れは、３次元空間における位置出し装置である。[0006] A second configuration is a multi-user underwater positioning device having the following configurations. (B) Four fixed underwater transmitters that are fixedly installed at four different known locations in the water and periodically repeat transmitting ultrasonic signals of different frequencies simultaneously into the water. The signals from the two fixed underwater transmitters are received, and the received signals from the two fixed underwater transmitters are regarded as one set. For each of the three different sets, the received signal of the set is fixed based on the reception time difference in the set. A position finding receiver that calculates a hyperboloid including a position point where the self exists from a group of hyperboloids having a focus on the position of the underwater transmitter, and calculates an intersection of the obtained three hyperbolas as a self position. Is a positioning device in a three-dimensional space.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】本発明の第１の構成は、平面上に
おいて、２点からの距離の差が一定になるような位置点
の連鎖は双曲線を形成するという幾何学上の原理を用い
るものであり、２点からの距離が分かれば位置が定まる
という従来技術の原理とは異なる。第１の構成では固定
水中発信器を水中の位置が知れている３箇所に設け、そ
れぞれ異なる周波数のパルス状の超音波を同時に送波す
る。周波数を異ならせているのはどの位置からの信号で
あるかを識別可能にするためである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The first configuration of the present invention uses a geometric principle that a chain of position points such that a difference in distance from two points on a plane is constant forms a hyperbola. This is different from the principle of the prior art that the position is determined if the distance from the two points is known. In the first configuration, fixed underwater transmitters are provided at three locations whose positions in the water are known, and pulsed ultrasonic waves having different frequencies are simultaneously transmitted. The reason why the frequencies are made different is to make it possible to identify from which position the signal is coming.
【０００８】ところで、図１に示すように、平面上の或
る２点Ｆ、Ｆ′からの距離の差が同じである点を連鎖し
ていくと双曲線を形成する。前記２点Ｆ、Ｆ′を焦点と
呼ぶ。そして、その距離差の値に応じて焦点を同じくす
る双曲線は無限に存在する。従って、位置が不明でも２
点からの距離の差が分かればその差に対応する双曲線上
にあるということになる。しかしこれだけではまだ線上
にあるというだけで位置は特定されないが、別の２点か
らの距離の差が分かれば、その２点を焦点とする別の双
曲線上にもあることになる。異なる２つの双曲線上にあ
るということは、取りも直さず２つの双曲線の交点であ
るということになる。By the way, as shown in FIG. 1, when points having the same distance difference from certain two points F and F 'on a plane are linked, a hyperbola is formed. The two points F and F 'are called focal points. There are infinite hyperbolas with the same focus according to the value of the distance difference. Therefore, even if the position is unknown, 2
If the difference in the distance from the point is known, it is on the hyperbola corresponding to the difference. However, this alone does not specify the position just because it is still on the line, but if the difference in distance from the other two points is known, it will be on another hyperbola with the two points as focal points. Being on two different hyperbolas means that it is the intersection of the two hyperbolas without any modification.
【０００９】そこで、ダイバーや水中ロボット等の水中
移動体に取り付ける位置出し受信器は、３箇所の固定水
中発信器からの信号を受信し、２箇所からの受信信号を
１組として、組み合わせの異なる２組について、受信時
間差を求める。送信は同時に行われているから受信時間
差は２箇所からの距離の差に相当する距離の伝搬時間と
いうことになる。距離と伝搬時間は比例するから、受信
時間差を求めることにより２箇所からの距離の差を求め
ることができる。これにより、当該２箇所の地点を焦点
とする双曲線群のうち当該距離差に対応する双曲線が求
められることになる。もう１組についても同様にして双
曲線が求められ、２つの双曲線の交点を求めることによ
り位置出し受信器すなわち移動体の平面上の位置が知れ
ることになる。Therefore, a positioning receiver attached to an underwater vehicle such as a diver or an underwater robot receives signals from three fixed underwater transmitters, and receives signals from two places as one set, and the combination is different. The reception time difference is obtained for the two sets. Since transmission is performed simultaneously, the reception time difference is a propagation time of a distance corresponding to the difference between the distances from the two locations. Since the distance and the propagation time are proportional, the difference between the distances from the two locations can be obtained by calculating the reception time difference. Thereby, a hyperbola corresponding to the distance difference is obtained from the group of hyperbolas having the two points as focal points. The hyperbola is similarly obtained for the other set, and the position of the positioning receiver, that is, the moving body on the plane can be known by obtaining the intersection of the two hyperbolas.
【００１０】第２の構成のものは、固定水中発信器をも
う１箇所増やすとともに、位置出し受信器の方も受信時
間差を計測する受信信号の組み合わせをもう１組増や
し、組み合わせの異なる３組について受信時間差を計測
する。ところで、３次元の空間における或る２点からの
距離の差が同じである位置点を網羅すると双曲面を形成
する。これは、図１の双曲線を焦点Ｆ、Ｆ′を通る直線
を軸として回転したとき形成される２次曲面である。そ
して、距離差の値に応じて無限の双曲面が存在する。従
って、位置出し受信器では、３つの受信時間差から自己
がその上に存在する３つの双曲面を求めることになる。
３つの双曲面上に存在する位置とは取りも直さず３双曲
面の交点ということになるので、位置出し受信器では求
めた３つの双曲面の交点を求める。２つの面の交わると
ころは線となり、この線ともう１つの面と交わるところ
は点となるから、３面の交点は容易に求められる。In the second configuration, the number of fixed underwater transmitters is increased by one more, and the positioning receiver also increases the number of combinations of reception signals for measuring the reception time difference by one more. Measure the reception time difference. By the way, if the position points having the same distance difference from a certain two points in a three-dimensional space are covered, a hyperboloid is formed. This is a quadratic surface formed when the hyperbola of FIG. 1 is rotated around a straight line passing through the focal points F and F '. Then, an infinite hyperboloid exists according to the value of the distance difference. Accordingly, in the positioning receiver, the three hyperboloids on which the self exists are obtained from the three reception time differences.
Since the positions existing on the three hyperboloids are the intersections of the three hyperbolas without being corrected, the positioning receiver obtains the intersections of the three hyperboloids determined. The intersection of the two surfaces is a line, and the intersection of this line and the other surface is a point, so the intersection of the three surfaces can be easily determined.
【００１１】以上のように本発明の水中位置出し装置で
は、３箇所あるいは４箇所の固定位置から、独自に即ち
移動体からの送信を受けずに信号を送出し、移動体側の
位置出し受信器はこの信号を受けるだけで位置を求める
ことができるので、固定水中発信器の数を増やすことな
く多数の移動体がいつでも自己の位置出しをすることが
できることになる。As described above, in the underwater positioning device according to the present invention, signals are transmitted independently from three or four fixed positions, that is, without receiving transmission from the mobile body, and the positioning receiver on the mobile body side is provided. Since the position can be obtained simply by receiving this signal, a large number of mobile bodies can always locate themselves without increasing the number of fixed underwater transmitters.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明のマルチユーザ水中位置出し装
置の実施例を図面を参照して説明する。図２は、第１の
構成の固定水中発信器の構成を示すブロック図である。
１，２，３はそれぞれ異なった場所に固定設置される固
定水中発信器（以下単に発信器と呼ぶことにする）であ
る。発信器１は送波器４、送信器５、パルス発生器６お
よびタイミング発生器７を有する。発信器２、３もタイ
ミング発生器を有しない点を除いては発信器１と同じで
ある。タイミング発生器７は一定周期のトリガーパルス
を発生し各パルス発生器６へ出力する。発信器２、３へ
はケーブル８を通して送る。こうして３つの発信器１、
２、３が同時に送波するよう同期がとられる。各パルス
発生器６ではトリガーパルスが入力されると予め設定さ
れた時間幅のパルス信号を発生し送信器５へ送る。送信
器５ではこのパルス幅の時間だけ超音波周波信号を発生
し送波器４へ送る。送波器４はこの信号を超音波に変換
して水中へ送波する。この場合、各発信器の送波周波数
は発信器１がｆ1 、発信器２がｆ2 、発信器３がｆ3 と
いうように、周波数を違えてある。これは、受信側の方
で受信した場合、どの箇所の発信器からの信号かを識別
できるようにするためである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a multi-user underwater positioning apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the fixed underwater transmitter having the first configuration.
Reference numerals 1, 2, and 3 denote fixed underwater transmitters (hereinafter, simply referred to as transmitters) which are fixedly installed at different locations. The transmitter 1 has a transmitter 4, a transmitter 5, a pulse generator 6, and a timing generator 7. The transmitters 2 and 3 are the same as the transmitter 1 except that they do not have a timing generator. The timing generator 7 generates a trigger pulse having a constant period and outputs it to each pulse generator 6. The signal is sent to the transmitters 2 and 3 through the cable 8. Thus, three transmitters 1,
Synchronization is performed so that two and three transmit simultaneously. Each of the pulse generators 6 generates a pulse signal having a predetermined time width when a trigger pulse is input, and sends the pulse signal to the transmitter 5. The transmitter 5 generates an ultrasonic frequency signal for the time of this pulse width and sends it to the transmitter 4. The transmitter 4 converts this signal into an ultrasonic wave and transmits it into the water. In this case, the transmission frequencies of the respective transmitters are different such that the transmitter 1 has f 1 , the transmitter 2 has f 2 , and the transmitter 3 has f 3 . This is so that when the signal is received on the receiving side, it is possible to identify the signal from which transmitter.
【００１３】図３は、水中移動体に取り付けられる位置
出し受信器９の構成を示すブロック図である。受波器１
０は、発信器１、２、３の送波した周波数がそれぞれｆ
1、ｆ2、ｆ3 の超音波を受波し、電気信号に変換して周波
数弁別受信器１１へ送る。ここでは周波数が弁別され
て、各周波数毎に増幅検波される。そして、周波数ｆ1
に対応する検波信号Ｓ1 と周波数ｆ2 に対応する検波信
号Ｓ2 は時間差計測器１２へ送られ受信時間差ｔ1 が計
測される。この時間差ｔ1 は、図４において発信器１か
ら位置出し受信器９までの距離ｄ1 と、同じく発信器２
からの距離ｄ2 との差ｄ2−ｄ1 に対応する時間という
ことになる。従って、この時間差を用いて、発信器１の
位置と発信器２の位置を焦点とする距離差ｄ2 −ｄ1 の
双曲線を求めることができる。双曲線関数器１４はこの
双曲線を求める。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the positioning receiver 9 attached to the underwater vehicle. Receiver 1
0 indicates that the frequencies transmitted by the transmitters 1, 2, and 3 are f
The ultrasonic waves of 1 , f 2 and f 3 are received, converted into electric signals, and sent to the frequency discriminating receiver 11. Here, the frequencies are discriminated and amplified and detected for each frequency. And the frequency f 1
Corresponding detection signals S 1 and the detection signal S 2 is reception time difference t 1 is sent to the time difference measurement unit 12 corresponding to the frequency f 2 is measured. This time difference t 1 is the distance d 1 from the transmitter 1 to the positioning receiver 9 in FIG.
It comes to the difference d 2 -d time corresponding to 1 between the distance d 2 from. Therefore, using this time difference, a hyperbola of the distance difference d 2 −d 1 having the position of the transmitter 1 and the position of the transmitter 2 as focal points can be obtained. The hyperbolic function unit 14 calculates this hyperbola.
【００１４】同様にして、周波数ｆ2 に対応する検波信
号Ｓ2 と周波数ｆ3 に対応する検波信号Ｓ3 が時間差検
出器１３へ送られ時間差ｔ2 が計測され、双曲線関数器
１５はこの時間差ｔ2 から、図４における距離ｄ2 とｄ
3 の差を求め、発信器２の位置と発信器３の位置を焦点
とする距離差ｄ3 −ｄ2 の双曲線を求める。こうして得
られた双曲線を表わす信号は交点位置出し器１６へ送ら
れ両双曲線の交点を算出する。この交点位置が位置出し
受信器９の位置即ち移動体の位置ということになる。[0014] Similarly, the detection signal S 2 and the detection signal S 3 is a time difference t 2 is fed into the time difference detector 13 corresponding to the frequency f 3 is measured corresponding to the frequency f 2, hyperbolic function unit 15 this time difference From t 2 , distances d 2 and d in FIG.
The difference of 3 is obtained, and the hyperbola of the distance difference d 3 -d 2 having the position of the transmitter 2 and the position of the transmitter 3 as focal points is obtained. The signal representing the hyperbola obtained in this way is sent to the intersection position locator 16 to calculate the intersection of the two hyperbolas. This intersection point is the position of the positioning receiver 9, that is, the position of the moving body.
【００１５】図５に、２つの双曲線の交錯の例を示す。
１、２、３は固定水中発信器である。双曲線は曲線が２
つ現れるが、距離差のプラス・マイナスによっていずれ
かを用いることになる。また焦点を結ぶ軸に関して対称
な曲線であるため交点は２箇所に現れるが、これは予め
軸のどちら側にあって用いるかを予め定めておけばよ
い。FIG. 5 shows an example of the intersection of two hyperbolas.
1, 2, and 3 are fixed underwater transmitters. Hyperbola has curve 2
One appears, but one is used depending on whether the distance difference is positive or negative. In addition, since the curve is symmetrical with respect to the axis that forms the focal point, the intersections appear at two places.
【００１６】図６は、３次元的位置出しをするために、
固定水中発信器（以下単に発信器と呼ぶことにする）を
４箇所に設けた場合のブロック図である。発信器２１の
構成および動作は図２の発信器１の構成および動作と同
じであるし、発信器２２、２３、２４の構成および動作
は図２の発信器２、３の構成および動作と同じである。
各発信器の周波数がｆ1、ｆ2、ｆ3、ｆ4 のように異なるこ
とも図２の場合と同じである。即ち、予め位置の決まっ
ている４箇所から同時に超音波パルスを周期的に送波す
る。FIG. 6 shows three-dimensional positioning.
It is a block diagram in the case where fixed underwater transmitters (hereinafter simply referred to as transmitters) are provided at four locations. The configuration and operation of the transmitter 21 are the same as the configuration and operation of the transmitter 1 of FIG. 2, and the configurations and operations of the transmitters 22, 23, and 24 are the same as those of the transmitters 2 and 3 of FIG. It is.
The frequency of the transmitter is different as f 1, f 2, f 3 , f 4 is the same as in FIG. That is, an ultrasonic pulse is periodically transmitted simultaneously from four positions determined in advance.
【００１７】図７は、水中移動体に取り付けられ、３次
元的に位置出しをする位置出し受信器２４の構成を示す
ブロック図である。受波器２５は４箇所の発信器からの
超音波を受波し、電気信号に変換して周波数弁別受信器
２６へ送る。ここでは周波数が弁別されて各周波数毎に
増幅検波される。そして周波数ｆ1 に対応する検波信号
Ｓ1 は時間差計測器２７へ送られる。同様にして、周波
数ｆ2 に対応する検波信号Ｓ2 は時間差計測器２７と同
２８へ送られる。周波数ｆ3 に対応する検波信号Ｓ3 は
時間差計測器２８と同２９へ送られる。周波数ｆ4 に対
応する検波信号Ｓ4 は時間差計測器２９へ送られる。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a positioning receiver 24 mounted on an underwater vehicle and performing positioning in three dimensions. The receiver 25 receives the ultrasonic waves from the four transmitters, converts them into electric signals, and sends them to the frequency discriminating receiver 26. Here, the frequencies are discriminated and amplified and detected for each frequency. Then, the detection signal S 1 corresponding to the frequency f 1 is sent to the time difference measuring device 27. Similarly, the detection signal S 2 corresponding to the frequency f 2 is sent to the time difference measurement devices 27 and 28. The detection signal S 3 corresponding to the frequency f 3 is sent to the time difference measurement devices 28 and 29. The detection signal S 4 corresponding to the frequency f 4 is sent to the time difference measuring device 29.
【００１８】そして、時間差計測器２７はＳ1 とＳ2 の
時間差ｔ1 、同２８はＳ2 とｓ3 の時間差ｔ2 、同２９
はＳ3 とＳ4 の時間差ｔ3 を計測し、それぞれ双曲面関
数器３０、同３１、同３２へ送る。各双曲面関数器は時
間差をとった発信器の位置を焦点とする入力された時間
差に対応する距離差を有する双曲面を求める。これら双
曲面を表す信号は交点位置出し器３３へ送られ３面の交
点位置が求められこれが自己の存在する位置の情報とし
て出力される。双曲面も１つの距離差に対して２つ現れ
るが、距離差の極性によっていずれかに定まることおよ
び計算上交点が２箇所に現れても、それは各焦点を結ぶ
軸に対してどちら側の空間を用いるかを把握しておけ
ば、位置が特定されること平面位置出しの場合と同じで
ある。The time difference measuring device 27 calculates the time difference t 1 between S 1 and S 2 , and the time difference measuring device 28 calculates the time difference t 2 between S 2 and s 3 , and 29
Measures the time difference t 3 between S 3 and S 4 and sends it to the hyperboloid function units 30, 31 and 32, respectively. Each hyperboloid function unit finds a hyperboloid having a distance difference corresponding to the input time difference, which focuses on the position of the transmitter having the time difference. The signals representing these hyperboloids are sent to the intersection position locator 33, where the intersection positions of the three surfaces are obtained, and this is output as information of the position where the self exists. Two hyperboloids also appear for one distance difference. However, even if the intersection point appears at two places in the calculation depending on the polarity of the distance difference and the calculation results in two places, it is determined by the space on either side with respect to the axis connecting each focal point. If it is known whether or not to use, the position is specified, which is the same as in the case of the plane position determination.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
固定水中発信器として、従来のような移動体からの信号
を受けてこれに応答するように送信するトランスポンダ
ではなく、一方的に超音波パルスの送信を繰り返す発信
器とし、これを３箇所或いは４箇所に固定設置し、移動
体の位置出し受信器は送信することなく、固定水中発信
器からの信号を受信するだけで位置出しできるようにな
っているので、位置出し受信器（移動体）の数や位置出
し時刻に全く制限がないという利点があるうえ、位置出
し手法として双曲線或いは双曲面の交点を求める手段を
用いているので位置出しをする移動体が増加しても固定
水中発信器は３個又は４個でよいという利点がある。As described above, in the present invention, the fixed underwater transmitter is not a transponder which receives a signal from a moving body and transmits it in response to the signal as in the prior art, but a unidirectional ultrasonic wave. It is a transmitter that repeats pulse transmission, fixedly installed at three or four places, and positioning of the moving object The receiver can be located just by receiving the signal from the fixed underwater transmitter without transmitting Therefore, there is an advantage that there is no restriction on the number of positioning receivers (moving bodies) and the positioning time at all. In addition, since a means for obtaining the intersection of a hyperbola or a hyperboloid is used as a positioning method, the position is determined. There is an advantage that the number of fixed underwater transmitters may be three or four even if the number of moving objects to be put out increases.
【図１】本発明の位置出し原理の双曲線説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a hyperbola of a positioning principle of the present invention.
【図２】本発明における平面位置出しのための固定水中
発信器の実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a fixed underwater transmitter for positioning a plane in the present invention.
【図３】本発明における平面位置出しのための位置出し
受信器の実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a positioning receiver for positioning a plane according to the present invention.
【図４】本発明における平面位置出し全体説明図であ
る。FIG. 4 is an overall explanatory view of positioning in a plane according to the present invention.
【図５】２つの双曲線の交錯説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of intersection of two hyperbolas.
【図６】本発明における３次元位置出しのための固定水
中発信器の実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a fixed underwater transmitter for three-dimensional positioning in the present invention.
【図７】本発明における３次元位置出しのための位置出
し受信器の実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a positioning receiver for three-dimensional positioning according to the present invention.
１，２，３ 固定水中発信器 ４ 送波器 ５ 送信器 ６ パルス発生器 ７ タイミング発生器 ８ ケーブル ９ 位置出し受信器 １０ 受波器 １１ 周波数弁別受信器 １２，１３ 時間差計測器 １４，１５ 双曲線関数器 １６ 交点位置出し器 ２１〜２４ 固定水中発信器 ２５ 受波器 ２６ 周波数弁別受信器 ２７，２８，２９ 時間差計測器 ３０，３１，３２ 双曲面関数器 1, 2, 3 Fixed underwater transmitter 4 Transmitter 5 Transmitter 6 Pulse generator 7 Timing generator 8 Cable 9 Positioning receiver 10 Receiver 11 Frequency discriminating receiver 12, 13 Time difference measuring instrument 14, 15 Hyperbolic Function unit 16 Intersection position locator 21 to 24 Fixed underwater transmitter 25 Receiver 26 Frequency discriminating receiver 27, 28, 29 Time difference measuring device 30, 31, 32 Hyperbolic function device
Claims (2)
マルチユーザ水中位置出し装置。 （イ） 水中の異なる３箇所の既知の位置に固定設置さ
れ、異なる周波数の超音波信号を水中へ同時に送波する
ことを周期的に繰り返す３個の固定水中発信器 （ロ） 水中で前記３個の固定水中発信器からの信号を
受信し、２つの固定水中発信器からの受信信号を１組と
し、組み合わせの異なる２組のそれぞれについて、その
組における受信時間差から、前記３箇所を含む平面上で
その組の受信信号の固定水中発信器の位置を焦点とする
双曲線群の中から自己の存在する位置点を含む双曲線を
求め、求められた２つの双曲線の交点を自己の位置とし
て算出する位置出し受信器1. A multi-user underwater positioning device having the following configurations. (B) Three fixed underwater transmitters that are fixedly installed at three different known positions in the water and periodically repeat transmitting ultrasonic signals of different frequencies simultaneously into the water. A signal including the signals from the two fixed underwater transmitters, one set of the received signals from the two fixed underwater transmitters, and a plane including the three points from the reception time difference in each of the two different combinations. Above, a hyperbola including the position point where the self exists is determined from a group of hyperbolas focusing on the position of the fixed underwater transmitter of the reception signal of the set, and the intersection of the obtained two hyperbolas is calculated as the own position. Positioning receiver
マルチユーザ水中位置出し装置。 （イ） 水中の異なる４箇所の既知の位置に固定設置さ
れ、異なる周波数の超音波信号を水中へ同時に送波する
ことを周期的に繰り返す４個の固定水中発信器 （ロ） 水中で前記４個の固定水中発信器からの信号を
受信し、２つの固定水中発信器からの受信信号を１組と
し、組み合わせの異なる３組のそれぞれについて、その
組における受信時間差からその組の受信信号の固定水中
発信器の位置を焦点とする双曲面群の中から自己の存在
する位置点を含む双曲面を求め、求められた３つの双曲
面の交点を自己の位置として算出する位置出し受信器2. A multi-user underwater positioning apparatus having the following configurations. (B) Four fixed underwater transmitters that are fixedly installed at four different known locations in the water and periodically repeat transmitting ultrasonic signals of different frequencies simultaneously into the water. The signals from the two fixed underwater transmitters are received, and the received signals from the two fixed underwater transmitters are regarded as one set. For each of the three different sets, the received signal of the set is fixed based on the reception time difference in the set. A positioning receiver that obtains a hyperboloid including a position point where the self exists from a group of hyperboloids whose focal point is the position of the underwater transmitter, and calculates an intersection of the obtained three hyperbolas as the own position.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4469798A JPH11231039A (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Multi-user underwater positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4469798A JPH11231039A (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Multi-user underwater positioning device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11231039A true JPH11231039A (en) | 1999-08-27 |
Family
ID=12698620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4469798A Pending JPH11231039A (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Multi-user underwater positioning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11231039A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1998
- 1998-02-10 JP JP4469798A patent/JPH11231039A/en active Pending
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| Date | Code | Title | Description |
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| A711 | Notification of change in applicant |
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