JPH11326503A - Gps利用音波式距離および位置計測装置 - Google Patents

Gps利用音波式距離および位置計測装置

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JPH11326503A
JPH11326503A JP12732198A JP12732198A JPH11326503A JP H11326503 A JPH11326503 A JP H11326503A JP 12732198 A JP12732198 A JP 12732198A JP 12732198 A JP12732198 A JP 12732198A JP H11326503 A JPH11326503 A JP H11326503A
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JP
Japan
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sound wave
gps
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utc
sound
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JP12732198A
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English (en)
Inventor
Ryutaro Fukumoto
龍太郎 福元
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • 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】本発明は、安価でかつ、無索状態で2点間の距
離をmm単位で正確に計測することが出来る装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】本発明装置は、(A)GPS衛星1と音波
発信装置10と音波受信装置20とからなり、(B)前
記音波発信装置10は、世界協定時(UTC)機能を持
つGPS受信器2aと、前記GPS受信機2aに接続し
た音波発信制御装置3と、前記音波発信制御装置3に接
続した音波発信器4を具備し、(C)前記音波受信装置
20は、世界協定時(UTC)機能を持つGPS受信器
2bと、前記GPS受信機2bに接続した距離計測演算
装置6と,前記距離計測演算装置6に接続した音波受信
機5を具備し、(D)音波の発信基準時間および音波の
到達時間計測の計測開始基準時刻にGPSからの世界協
定時(UTC)を利用することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、GPSを利用した
音波式距離または位置計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術を図6に示す。図6は従来の
超音波を用いた反射式計測装置の説明図である。従来の
固定側Aと移動体B間、または移動体Aと移動体B間の
音波式距離計測装置としては、超音波を用いた反射式計
測装置100がある。
【0003】すなわち、送受信部101から対象物10
3に向かって超音波104を発信し、対象物103から
の反射波105を送受信部101で受信し、発信から受
信までの時間から計測装置102で距離を算出する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、次の
ような問題がある。 (1)従来の装置では発信源に対する反射物が必要な
上、正対面が狭い場合は測定距離を長く出来ないことか
ら、相当離れた位置の測定のための特定ポイント間の距
離を正確に測定することはきわめて困難であった。 (2)従来のレーザ方式の装置は高価であるため、あま
り採用されていない。本発明は、これらの問題を解決す
ることができる装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】(第1の手段)本発明に
係るGPS利用音波式距離計測装置30は、(A)GP
S衛星1と音波発信装置10と音波受信装置20とから
なり、(B)前記音波発信装置10は、世界協定時(U
TC)機能を持つGPS受信器2aと、前記GPS受信
機2aに接続した音波発信制御装置3と、前記音波発信
制御装置3に接続した音波発信器4を具備し、(C)前
記音波受信装置20は、世界協定時(UTC)機能を持
つGPS受信器2bと、前記GPS受信機2bに接続し
た距離計測演算装置6と,前記距離計測演算装置6に接
続した音波受信機5を具備し、(D)音波の発信基準時
間および音波の到達時間計測の計測開始基準時刻にGP
Sからの世界協定時(UTC)を利用することを特徴と
する。
【0006】すなわち、本発明は音波式距離計測装置に
おいて、音波の発信基準時間および音波の到達時間計測
の計測開始基準時刻にGPSからの世界協定時を利用し
て、無索状態の2点間の距離計測を可能にしたことを特
徴とする。 (第2の手段)本発明に係るGPS利用音波式位置計測
装置40は、(A)GPS衛星1と音波発信装置10と
音波受信装置20とからなり、(B)前記音波発信装置
10は、世界協定時(UTC)機能を持つGPS受信器
2aと、前記GPS受信器2aに接続した音波発信制御
装置3と、前記音波発信制御装置3に接続した複数の音
波発信器4a、4bとを具備し、(C)前記音波受信装
置20は、世界協定時(UTC)機能を持つGPS受信
器2bと、前記GPS受信器2bに接続した位置計測演
算装置8と、前記位置計測演算装置6に接続した複数の
音波受信器5a、5bを具備し、(D)音波の発信基準
時間および音波の到達時間計測の計測開始基準時刻にG
PSからの世界協定時(UTC)を利用することを特徴
とする。 (第3の手段)本発明に係るGPS利用音波式距離計測
装置40は、(A)GPS衛星1と音波発信装置10と
音波受信装置20とからなり、(B)前記音波発信装置
10は、世界協定時(UTC)機能を持つGPS受信器
2aと、前記GPS受信器2aに接続した音波発信制御
装置3と、前記音波発信制御装置3に接続した複数の音
波発信器4a、4bとを具備し、(C)前記音波受信装
置20は、世界協定時(UTC)機能を持つGPS受信
器2bと、前記GPS受信器2bに接続した位置計測演
算装置8と、前記位置計測演算装置8に接続した周波数
フィルター7と、前記周波数フィルター7に接続した複
数の音波受信器5a、5bを具備し、(D)音波の発信
基準時間および音波の到達時間計測の計測開始基準時刻
にGPSからの世界協定時(UTC)を利用することを
特徴とする。
【0007】すなわち、本発明の位置計測装置は、GP
Sの世界協定時(UTC)に同期して作動する複数の音
波式測距装置を、発信側のタイミングを順次発振する
か、発振周波数を異なるようにして発振器を識別できる
様にして、複数の発信側基準位置を基に受信器側の位置
及び方向などを正確に計測するようにしたことを特徴と
する。
【0008】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)本発明の第
1の実施の形態を図1〜図2に示す。図1は、実施例1
に係るGPSを利用した音波式測距装置の構成図、図2
は、実施例1に係るGPSを利用した音波式測距装置の
計測原理の説明図である。
【0009】図1において、1はGPS衛星、2はGP
S受信器、3は音波発信制御装置、4は音波発信器、5
は音波受信器、6は距離計測演算装置であり、図1に示
すように接続されている。 (作用)本発明の装置によれば、GPS受信器2を利用
しGPS衛星1からの時間情報により、世界協定時(U
TC)に100ns(1ns=10-9s)程度の極めて
小さい誤差で基準時間信号を発生することが出来る。
【0010】すなわち、図2に示すように、音波発信制
御装置3では、GPS受信器2aからの世界協定時(U
TC)の正1秒毎、tn に世界協定時(UTC)に同期
したタイミングで音波発信器4を一定時間だけ駆動して
音波を発信し、音波受信器5でその音波を受信する。
【0011】距離計測演算装置6では、GPS受信器2
bからの世界協定時(UTC)の正1秒毎に(上記音波
発信時刻tn 毎に)計測を開始し、音波の到着と同時に
計測を終了し、計測時間tm と音速Vsから、温度、湿
度、風向、風速等の音速に影響する気象条件等の補正を
行って、式(1)に基づいて、音波発信器4と音波受信
器5の距離Lを演算するようにした。
【0012】 L=Vs×tm ×f(a) 式(1) ただし、 L 測定距離 Vs 音速Vs tm 遅延時間(計測時間) f(a) 気象条件係数 (第2の実施の形態)本発明の第2の実施の形態を図3
〜図5に示す。
【0013】図3は実施例2に係る位置計測装置の構成
図、図4は実施例2を応用した船舶位置計測装置の概要
図、図5は本発明の装置を船舶の位置計測装置に応用し
た例である。
【0014】図3において、1はGPS衛星、2はGP
S受信器、3は音波発信制御装置、4a,4bは音波発
信器、5a、5bは音波受信器、8は位置計測演算装置
であり、図3に示すように接続されている。
【0015】位置計測演算装置8には、予め音波発信器
4a、4bの位置情報及び世界協定時(UTC)による
発信時間等の作動条件が入力されている。図4におい
て、1はGPS衛星、2はGPS受信器、3は音波発信
制御装置、4a〜4bは音波発信器、5a〜5bは音波
受信器、8は位置計測演算装置、7は周波数フィルター
であり、図4に示すように接続されている。
【0016】位置計測装置8には、予め音波発信器4
a、4bの位置情報及び世界協定時(UTC)による発
信時間及び発信周波数等の作動条件が入力されている。 (作用)本発明の装置によれば、実施例1の基本的計測
原理により、音波発信器4a、4bと音波受信器5a、
5bの距離(図5) Laa=4a〜5a の距離 Lba=4b〜5a の距離 Lab=4a〜5b の距離 Lbb=4b〜5b の距離 すなわち、各々音波発信器から音波受信器間の距離を算
出することができる。
【0017】図3の例では音波発信器4a、4bは、音
波発信制御装置3によりそれぞれ世界協定時(UTC)
の3n、3n+1,秒毎に作動し、位置計測演算装置8
では、 3n秒毎に、 距離Laa,Lab
を、3n+1秒毎に、距離Lba,Lbbを求めること
ができる。
【0018】図4の例では、音波発信器4a、4bは、
音波発信制御装置3により、それぞれ発振周波数の異な
る音波を同時に発信し、音波受信器5a、5bの後に設
置された周波数フィルタ−7により信号分離され、距離
Laa,Lba,Lab,Lbb,すなわち、各々の音
波発信器から音波受信器間の距離を算出することができ
る。
【0019】この算出された距離により音波発信器4
a、4bの基準位置情報を基に音波受信器5a、5bの
3次元的に正確な位置を求めることができる.このよう
にして求められた音波受信器5a,5bの位置により、
例えば図5に示すような船舶の位置計測装置の場合、音
波受信器5a,5bを船首と船尾の特定の位置に設置す
ることで、接岸地点の岸壁に対する相対位置、方向を正
確に検知でき、自動着桟装置の安価で正確な位置計測装
置を提供することができる。
【0020】なお、幾何学的には基準位置が2点または
3点の場合、計測位置以外にも別解が求まるが、GPS
やその他の一般的な手段で得られる大まかな位置情報
や、数回の計測値との連続性から正解を求めるか、また
は、3点で構成する平面上にない4点目の基準位置を設
けても良い。
【0021】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 (1)GPS受信器2aとGPS受信器2bは世界協定
時(UTC)とほとんど誤差がなく、別々の電源で駆動
できるので、無索状態で2点間の距離をmm単位で正確
に計測することが出来る。 (2)そのため、同等の距離精度を持つレーザ式距離計
測装置等に比較し、安価な装置を提供することができ
る。 (3)本発明装置によれば、例えば図5に示すような船
舶の位置計測装置の場合には、音波受信器5a,5bを
船首と船尾の特定の位置に設置することにより、接岸地
点の岸壁に対する相対位置、方向を正確に検知できる。
そのため、船舶の自動着桟装置としても使用可能な、安
価で正確な位置計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るGPSを利用
した音波式測距装置の構成図。
【図2】第1の実施の形態に係るGPSを利用した音波
式測距装置の計測原理説明図。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る位置計測装置
の構成図。
【図4】第2の実施の形態を応用した船舶位置計測装置
の概要図。
【図5】第2の実施の形態を船舶の位置計測装置に応用
した例を示す図。
【図6】従来の超音波を用いた反射式計測装置の説明
図。
【符号の説明】
1 …GPS衛星 2 …GPS受信器 3 …音波発信制御装置 4 …音波発信器 5 …音波受信器 6 …距離計測演算装置 7 …周波数フィルター 8 …位置計測演算装置 10…音波発信装置 20…音波受信装置 30…音波式距離計測装置 40…音波式位置計測装置 100…従来の反射式計測装置 101…送受信部 102…計測装置 103…対象物 104…超音波 105…反射波

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)GPS衛星と音波発信装置と音波受
    信装置とからなり、(B)前記音波発信装置は、世界協
    定時(UTC)機能を持つGPS受信器と、前記GPS
    受信機に接続した音波発信制御装置と、前記音波発信制
    御装置に接続した音波発信器を具備し、(C)前記音波
    受信装置は、世界協定時(UTC)機能を持つGPS受
    信器と、前記GPS受信機に接続した距離計測演算装置
    と,前記距離計測演算装置に接続した音波受信機を具備
    し、(D)音波の発信基準時間および音波の到達時間計
    測の計測開始基準時刻にGPSからの世界協定時(UT
    C)を利用することを特徴とするGPS利用音波式距離
    計測装置。
  2. 【請求項2】(A)GPS衛星と音波発信装置と音波受
    信装置とからなり、(B)前記音波発信装置は、世界協
    定時(UTC)機能を持つGPS受信器と、前記GPS
    受信器に接続した音波発信制御装置と、前記音波発信制
    御装置に接続した複数の音波発信器とを具備し、(C)
    前記音波受信装置は、世界協定時(UTC)機能を持つ
    GPS受信器と、前記GPS受信器に接続した位置計測
    演算装置と、前記位置計測演算装置に接続した複数の音
    波受信器を具備し、(D)音波の発信基準時間および音
    波の到達時間計測の計測開始基準時刻にGPSからの世
    界協定時(UTC)を利用することを特徴とするGPS
    利用音波式位置計測装置。
  3. 【請求項3】(A)GPS衛星と音波発信装置と音波受
    信装置とからなり、(B)前記音波発信装置は、世界協
    定時(UTC)機能を持つGPS受信器と、前記GPS
    受信器に接続した音波発信制御装置と、前記音波発信制
    御装置に接続した複数の音波発信器とを具備し、(C)
    前記音波受信装置は、世界協定時(UTC)機能を持つ
    GPS受信器と、前記GPS受信器に接続した位置計測
    演算装置と、前記位置計測演算装置に接続した周波数フ
    ィルターと、前記周波数フィルターに接続した複数の音
    波受信器を具備し、(D)音波の発信基準時間および音
    波の到達時間計測の計測開始基準時刻にGPSからの世
    界協定時(UTC)を利用することを特徴とするGPS
    利用音波式位置計測装置。
JP12732198A 1998-05-11 1998-05-11 Gps利用音波式距離および位置計測装置 Pending JPH11326503A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100916584B1 (ko) * 2008-12-24 2009-09-11 주식회사 태형중공업 선박의 자동접안 시스템
JP2010139342A (ja) * 2008-12-11 2010-06-24 Taisei Corp 高精度同期方法
JP2015166685A (ja) * 2014-03-03 2015-09-24 株式会社デンソー 位置測定システム

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