JPS5823903B2 - 船上での現在位置計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は陸上の基準位置に対する洋上における船の現在
位置を当該船上で直接計測する装置に関する。

公害問題が強（叫ばれている昨今、工場の排水等による
河川、湖、海洋等の汚染の実体を正確に把握するために
は汚染源周辺のみならず広範囲に亘り水質分布測定を行
うことが必要である。

従来、このような測定は第１図に示すように排水口等の
陸上の所定位置に基準点Ａを、該基準点Ａから所定距離
ｌ隔てた位置に基準点Ｂを夫々選定し、一方、海洋２に
は水質分析器等の各種の計測器（図示せず）を搭載した
測定船３を航行させ、測定箇所を無線で基準点Ａ、 Ｂ
位置にいる測定者に知らせる。

基準点へ、Ｂにおける測定者は該基準点Ａ、 Ｂから夫
々トランシット等で基準船ＡＢと船３とのなす挟角θＡ
、θＢを夫々測定して前記測定箇所における船３の位置
を測定しその位置を船３に知らせる。

そして、船３において所定の地図上に水温等の測定値を
順次直接記入するようにしている。

しかしながら、上記従来の位置測定方法は所謂通常の三
角測量であり、陸上の基準点Ａ、 Ｂの選定及びこれら
の基準点Ａ、 Ｂにおけるトランシット等による測定者
と船３におけるこれら測定者との無線連絡を行うための
要員及び連絡機器を必要とし、このため多大の人手と費
用を要するという欠点があった。

本発明は一ヒ記欠点を除去する目的でなされたもので、
陸上の所定の位置に基準点を２箇所選定し該各基単点に
反射鏡を配設し、一方、船上にはレーザ投受光器を具備
する定跡記録装置を配設して当該船と前記基準点間の距
離を計測し三角測量に基いて当該船の現在位置を該船上
で直接且つ実時間内に測定記録するようにした船上での
現在位置計測装置を提供するものである。

以下本発明を添付図面の一実施例に基いて詳述する。

先ず、第２図に示すように陸上の所定位置例えば排水口
付近に基準点Ａを設定し、次いで、この基準点Ａから海
岸線１ａに沿って正確に所定の距離ｌ離隔した位置にも
う１つの基準点Ｂを選定する。

そして、この両基準点Ａ、 Ｂに反射器例えばコーナキ
ューブリフレクタ４．５を設置する。

コーナキューブリフレクタ４．５は所定の反射角を有す
るようにカットされたプリズムを同一円周上に複数配設
し、或は該プリズムを水平面内で回転させることにより
３６０°に亘ついずれの方向から入射せる光も該入射方
向と同一方向に反射するように構成されたもので、かか
る構造の反射器は種種の光学系に使用されており周知で
ある。

一方、観測船３上には定跡記録装置６が搭載されており
、該定跡記録装置６の位置を前記基準点Ａ、 Ｂに対す
る測定点、すなわち、当該船３の海洋２における現在位
置とする。

そして、基準点Ａ、Ｂと老防記録装置６間の距離ａ、ｂ
を測定する。

尚、当該船３には各種計測機器（図示せず）が搭載され
ており海洋２の水質、水温等を測定するようになってい
る。

定跡記録装置６は第３図に示すようにレーザ光を投光受
光するレーザ投受光部６ａ、該レーザ光に基いて目標ま
での距離を測定しかつ表示する測距表示部６ｂ及び前記
レーザ投受光部６ａを駆動制御する駆動制御部６ｃによ
り構成されている。

レーザ投受光器７はレーザ投光部８及びレーザ受光部９
を具備しており、レーザ投光部８はトリガパルス発生器
１０のトリガパルスｔｐの周期でレーザ光りを送出する
。

レーザ受光部９は例えば受光素子で上記送出されたレー
ザ光りの反射光Ｌ′を受光検出して受光信号ｔｒを出力
する。

また、トリガパルスｔｐは遅延回路１１を介してゲート
回路１２に加えられ該ゲート回路１２を開放する。

尚、遅延回路１１はレーザ投光部８の応答時間を考慮し
てレーザ光りの送出時刻とゲート回路１２の開放時刻と
を一致させるためのものである。

受光信号ｔｒはゲート回路１２及び遅延回路１６、アン
ド回路１９に加えられる。

そして、ゲート回路１２は受光信号ｔｒが加えられると
閉成する。

また、レーザ投受光器７は後述する１駆動用モータ２５
により時計方向、反時計方向に水平走査される。

更に、このレーザ投受光器７は始動時における駆動方向
は常に一定方向例えば反時計方向に回動されるように構
成されている。

尚、このような始動機構は各種の装置例えば自動車のワ
イパー等に使用されており周知である。

尚、モータ２５はレーザ投受光器７を反時計方向に回動
させるときを正転、時計方向に回動させるときを逆転方
向とする。

また、とのモータ２５は後述するようにカウンタ２１の
出力信号ｅ２１が「ロー」（以下単に０という）のとき
にはインバータ２２の出力ｅ ２２がバイ（以下１とい
う）となって正転用リレー２３がオンして正転し、カウ
ンタ出力ｅ２１が１のときには逆転用リレー２４がオン
して逆転する。

尚、カウンタ２１は２進のカウンタであり、最初の出力
はＯである。

そして、パルス信号Ｐ］９が加えられる毎に信号１．０
を交互に出力する。

さて、船３が陸上の基準点へ、Ｂに対して第２図に示す
ような位置関係にある場合の当該船３とこれら両基準点
Ａ、Ｂ間の距離ａ、ｂを測定する場合について説明する
。

いま、時刻ｔｏにおいて計測を開始したとする。

この時刻ｔｏにおいてはカウンタ２１の出力ｅ２１は０
であり（第４図ｇ）、この信号ｅ２］はインバータ２２
を介して反転され信号ｅ２２＝ １ （同図）として正
転用リレー２３に加えられ、該リレー２３をオンする。

従って、モータ２５は前述したように正転してレーザ投
受光器７を反時計方向に回動させる。

そして、レーザ光りが基準点Ａに設置したコーナキュー
ブリフレクタ４により反射され、受光素子９がその反射
光Ｌ′を受光検出して時刻ｔ１において信号ｔｒ１を出
力したとする。

ゲート回路１２はレーザ光りが送出されたと同時に遅延
回路１１を介して加えられるトリガパルスｔｐにより開
放される。

該ゲート回路１２が開放されるとクロックパルス発生器
１３から出力されたクロックパルスｔｃｐが該ゲート回
路１２を介してカウンタ１４に順次加えられる。

そして、該ゲート回路１２は時刻ｔ］において受光信号
ｔｒ１が加えられると閉成してクロックパルスｔｃｐを
遮断する。

従って、ゲート回路１２はレーザ光りがレーザ投受光器
７とコーナキューブリフレクタ４間を往復した時間開放
されてクロックパルスｔｃｐをカウンタ１４に加える。

従って、カウンタ１４の全計数値の％が基準点Ａと船３
との間の距離ａに相当する。

カウンタ１４は入力せるクロックパルスｔｃｐの数を計
数して計数出力信号りをデジタルアナログ変換器（以下
単にＤ−入質換器という）１５に加える。

該Ｄ−Ａ変換器１５は入力信号りの％に相当するアナロ
グ信号ｅ１５を出力しアナログスイッチ３２．３３に加
える。

従って、この信号ｅ１５は前述したように基準点Ａと船
３間の距離ａに相当する。

尚、カウンタ１４はレーザ光りが送出された後一定時間
後すなわち、該レーザ光りが一定距離を往復するに必要
な時間後に当該レーザ光りの反射光Ｌ′が受光検出され
ないときにはカウンタクリアされるようになっている。

従って、測距表示部６ｂはレーザ光りが送出される毎に
間歇的に測距することができる。

一方、受光信号ｔｒ１はアンド回路１９の一方入力側及
び遅延回路１６に加えられる。

遅延回路１６は入力信号ｔｒ１を一定時間Ｔ１だげ遅延
（第４図ｂ）した後タイマ回路１７に加える。

該タイマ回路１７は信号ｔｒ’、が加えられると一定時
間τ１の開信号ｅ１７（同図Ｃ）を出力し、インバータ
１８を介して前記アンド回路１９の他方入力側に加える
。

従って、受光信号ｔｒ１が出力された時刻ｔ１において
はインバータ１８の出力ｅ１８は１であり（同図ｄ）、
アンド回路１９が信号Ｐ１９（＝１）を出力する（同図
ｅ）。

この信号Ｐ１９はアンド回路２６．２７に加えられる。

また、このアンド回路２６．２７には夫々インバータ２
２、カウンタ２１の出力信号ｅ２２、ｅ２１が加えられ
る。

そして、レーザ投受光器７が反時計方向に回動している
現在の状態では前述したようにインバータ２２の出力ｅ
２２が１、カウンタ２１の出力ｅ２１が０である。

従って、アンド回路２６が信号Ｐ２６（同図ｋ）を出力
し、インバータ２８を介してワンショット回路３０に加
える。

該ワンショット回路３０は信号Ｐ２６が加えられると一
定時間τ２の開信号ｅ３ｏ＝１（同図ｍ）を出力し、こ
の時間τ２の間前記アナログスイッチ３２をオンにする
。

従って、Ｄ−Ａ変換器１５からの前記信号ｅ１５が該７
ナログスイツチ３２を介してホールド回路３４に加えら
れる。

該ホールド回路３４は次に信号が加えられるまで該信号
ｅ１５をホールドし、且つ前記基準点Ａと船３間の距離
ａに対応する距離信号ｅａとして出力する１、 また、アンド回路１９の出力信号Ｐ１．２は遅延回路２
０に加えられ、該遅延回路２０は信号Ｐ１９を一定時間
Ｔ２遅延させ、信号Ｐ’１９（同図ｆ）としてカウンタ
２１に加える。

該カウンタ２１は信号Ｆ／１９が加えられると計数出力
ｅ２Ｊ−１（同図ｇ）を出力する。

信号ｅ２］が１となるとインバータ２２の出力ｅ２２が
０となり正転用リレー２３がオフとなってモータ２５が
停止する。

同時に逆転用リレー２４がオンとなり、該モータ２５が
逆転してレーザ投受光器７を時計方向へ回動する。

尚、遅延回路２０でカウンタ２１に加える信号Ｐ］９を
時間Ｔ２の間遅延させた理由は送出したレーザ光りがコ
ーナキューブリフレクタ４を完全に横切る位置までレー
ザ投受光器７を回動させるためである。

尚、遅延時間Ｔ２はレーザ投受光器７の１駆動速度等に
応じて適宜の値に設定すればよい。

レーザ投受光器７が時計方向に反転回動後再び該レーザ
投受光器７から送出されたレーザ光りが基準点Ａのコー
ナキューブリフレクタ４で反射される。

この反射光Ｌ′は前述のように受光検出されて時刻ｔ２
において受光信号ｔｒ２が出力される（第４図ａ）。

しかしながら、この時刻ｔ２においては測距は不要であ
り、且つ受光信号ｔｒ２はモータ２５の駆動制御上除去
する必要がある。

この目的を達成するために前述の遅延回路１６、タイマ
回路１７及びインバータ１８が設けられている。

すなわち、遅延回路１６で最初の受光信号ｔｒ１をＴ１
〈△ｔ（△ｔ＝ｔ２−ｔｌ）時間遅延させて信号ｔｒ（
を得（第４図ｂ）、この信号ｔｒ′１をタイマ回路１７
に加える。

そして、この信号ｔｒｆによりタイマ回路１７から時間
τ１〈△ｔの開信号ｅ１７＝１を出力させ（同図Ｃ）、
インバータ１８を介してアンド回路１９に加える。

従って、信号ｔｒ’ｌが出力された時刻ｔ′１から時間
τ′１の間インバータ１８の出力ｅ１８は０となる（同
図ｄ）。

従って、時刻ｔ２において出力された受光信号ｔｒ２が
アンド回路１９に加えられても該アンド回路１９はアン
ド条件が不成立となり該アンド回路１９からは信号Ｐ１
９は出力されない。

また、ゲート回路１２はレーザ光Ｌ）差出時に開放され
、時刻ｔ２における受光信号ｔｒ２により閉成されるま
での間クロックパルスｔｃｐをカウンタ１４に加え、こ
のカウンタ１４の計数出力に基いて前述したようにＤ−
Ａ変換器１５から距離信号ｅ１５が出力されてアナログ
スイッチ３２．３３に加えられる。

しかしながら、アンド回路１９の出力信号Ｐ］９は前述
したようにＯであり、従って、アンド回路２６．２７は
いずれもアンド条件が成立せず、このためアナログスイ
ッチ３２．３３はいずれもオフ状態となっている。

従って、信号Ｃ１５はいずれのホールド回路３４．３５
にも加えられず距離信号としてホールドされない。

アナログスイッチ３３も前述したアナログスイッチ３２
と全く同様に作動するものであり、これについては後述
する。

このようにして、時刻ｔ２における受光信号ｔｒ２を実
質的に除去する。

レーザ投受光器１が時計方向に回動後レーザ光りが基準
点Ｂに設置したコーナキューブリフレクタ５により反射
され、時刻ｔ３において受光素子９がその反射光Ｌ′を
受光検出して信号ｔｒ３を出力したとする（第４図ａ）
。

この信号ｔｒ３は前述した信号ｔｒＪと同様にゲート回
路１２及びアンド回路１９、遅延回路１６に加えられる
。

ゲート回路１２はレーザ光りがレーザ投光器７とコーナ
キューブリフレクタ５間を往復した時間開放されクロッ
クパルスｔｃｐをカウンタ１４に加える。

カウンタ１４は入力クロックパルスｔｃｐの数を計数し
て計数出力信号りをＤ−Ａ変換器１５に加える。

該Ｄ−Ａ変換器１５は入力信号りの％に相当するアナロ
グ信号ｅ１５を入力しアナログスイッチ３２．３３に加
える。

この信号ｅ１５は前述したように基準点Ｂと船３間の距
離すに相当する。

一方、信号ｔｒ３が出力された時刻ｔ３においては前述
と同様にインバータ１８の出力ｅ１８は１（同図ｄ）で
あり、アンド回路１９が信号Ｐ］９−１を出力する（同
図ｅ）。

この信号Ｐ１９はアンド回路２６．２７に加えられる。

レーザ投受光器７が時計方向に回動している現在の状態
においてはカウンタ２１の出力ｅ２１は１であり、イン
バータ２２の出力ｅ２２はＯである。

従って、アンド回路２７のアンド条件が成立し信号Ｐ２
７を出力しく同図２）、インバータ２９を介してワンシ
ョット回路３１に加える。

該ワンショット回路３１は信号Ｐ２７が加えられると一
定時間τ３の開信号ｅ３に１（同図ｎ）を出力してアナ
ログスイッチ３３に加え、該アナログスイッチ３３をオ
ンする。

従って、Ｄ−Ａ変換器１５からの前記出力信号ｅ１５が
該アナログスイッチ３３を介してホールド回路３５に加
えられる。

該ホールド回路３５は次に信号が加えられるまで該信号
ｅ１５をホールドし、且つ前記基準点Ｂと船３間の距離
すに対応する距離信号ｅｂとして出力する。

また、アンド回路１９の出力信号Ｐ１９は遅延回路２０
を介して時間Ｔ２の間遅延された後信号Ｐ′１９として
カウンタ２１に加えられる（同図ｆ）、該カウンタ２１
は信号Ｐ’１９が加えられると計数出力信号ｅ２１が０
となる（同図ｇ）。

この計数出力信号ｅ２１がＯとなると、逆転用リレー２
４がオフとなってモータ２５が神止する。

同時に、インバータ２２の出力ｅ２２が１となり、正転
用リレー２３がオンとなり該モータ２５が正転してレー
ザ投受光器７を反時計方向へ反転回動させる。

勿論。前述と同様にレーザ投受光器７はレーザ光りがコ
ーナキューブリフレクタ５を完全に横切る位置まで回動
される。

レーザ投受光器７が反時計方向に反転回動後再び該レー
ザ投受光器７から送出されたレーザ光りが基準点Ｂのコ
ーナキューブリフレクタ５で反射される。

この反射光Ｌ′は前述のように受光検出され時刻ｔ４に
おいて受光信号ｔｒ４が出力される。

この信号ｔｒ４は前述の信号ｔｒ２と同様に測距用の信
号としては不必要であり、且つモータ２５の駆動制御上
において有害である。

この信号ｔｒ４は前記信号ｔｒ２と同様にして除去され
る。

このようにして、レーザ投受光器７は基準点へ、Ｂ間を
駆動制御される。

ホールド回路３４．３５かもの出力信号ｅａ、ｅｂは記
録計３６に加えられる。

該記録計３６は例えば第５図に示すように基準線ｃ１−
ｃ２及びＤｌ−Ｄ２上を基準点Ｃ１、Ｄｌを原点として
夫々Ｃ１，Ｄ１方向へ各別に移行し得るペン３６ａ、３
６ｂを有し１・る。

そしてこれタハン３６ａ、３６ｂは前述の入力信号ｅａ
、 ｅｂに応じて夫々基準線Ｃ１−Ｃ２、Ｄｌ−Ｄ２上
を移行する。

また、基準点Ｃ１、Ｄｌ間の距離ｄは前記基準点Ａ、Ｂ
間の距離ｌに対応している。

このような記録計３６は例えば通常のＸ−Ｙレコーダを
改良して構成することができる。

記録計３６上には記録紙３７が載置されており、この記
録紙３７は基準点Ｃ１、Ｄｌを原点として図示の如く円
弧状に距離目盛３７ａ、３７ｂが所定距離例えば５ｍ毎
に描かれている。

そして、入力信号ｅａ。ｅｂに応じてペン３６ａ、３６
ｂが例えば目盛３７ａ１．３７ｂ１の位置まで移行した
とする。

従って、この目盛３７ａ１と３７ｂ１との交点Ｃを求め
れば、この点Ｃが当該船３の現在位置となる。

すなわち、該点Ｃは基準点Ｃ１、Ｄｌから夫々距離°ａ
、ｂに対応する位置にあり、かつ、該基準点Ｃ１、Ｄｌ
は夫々前記基準点Ａ、 Ｂと対応しており、従つて、該
点Ｃは船３の基準点Ａ、 Ｂに対する現在位置となる。

このようにして順次所望の位置において当該船３の現在
位置を船上で直接測定することができる。

以上説明したように本発明によれば、船上において陸上
の基準点に対する当該船の現在位置を直接迅速かつ正確
に測定することができ、測定が非常に簡単であり且つ入
手を省くことができる。

更に、作業効率を向上させることができる等により必要
経費を大幅に減らすことが可能であり非常に経済的であ
る等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の船の位置測定を示す概略図、第２図は本
発明に係る船上での現在位置計測装置の計測原理を示す
図、第３図は本発明装置の一実施例を示すブロック図、
第４図は第３図に示すブロック図の各部出力波形のタイ
ミングを示すグラフ、第５図は本装置に使用する記録計
及び記録紙の一実施例を示す平面図である。 ３・・・船、４，５・・・コーナキューブリフレクタ、
６・・・定跡記録装置、７・・・レーザ投受光器、１０
・・・トリガ回路、１１，１６．２０・・・遅延回路、
１２・・・ゲート回路、１３・・・クロックパルス発生
器、１４ 、２１・・・カウンタ、１５・・・Ｄ−Ａ変
換器、１７・・・タイマ、１８ 、２２ 、２８ 、２
９・・・インバータ、１９，２６，２７・・・アンド回
路、２３・・・正転用リレー、２４・・・逆転用リレー
、２５・・・モータ、３０．３１・・・ワンショット回
路、３２ 、３３・・・アナログスイッチ、３４，３５
・・・ホールド回路、３６・・・記録計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １２つの所定基準位置に別名に配設された反射器と、船
   上に配設され、所定周期でレーザ光を送出するとともに
   前記反射器で反射されたレーザ光を受光するレーザ投受
   光部と、前記反射器で反射されたレーザ光が前記レーザ
   投受光部により受光されると所定時間遅延させた後前記
   レーザ投受光部の回動方向を反転させ、かつ該反転によ
   り再び受光される当該反射器からのレーザ光による回動
   方向の再反転を禁止し、前記２つの反射器が少なくとも
   含まれる範囲で前記レーザ投受光部を時計、反時計方向
   に交互に回動走査する駆動制御部と、前記レーザ投受光
   部からレーザ光が送出されてから前記反射器によって反
   射されたレーザ光が該レーザ投受光部により受光される
   までの時間を計測して前記レーザ投受光部から当該反射
   器までの距離を測定する測距部とを具え、前記２つの反
   射器に対する該船の現在位置を当該船上で直接測定する
   ようにした船上での現在位置計測装置。