JPS61228371A - 水中位置検出装置 - Google Patents

水中位置検出装置

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Publication number
JPS61228371A
JPS61228371A JP60069707A JP6970785A JPS61228371A JP S61228371 A JPS61228371 A JP S61228371A JP 60069707 A JP60069707 A JP 60069707A JP 6970785 A JP6970785 A JP 6970785A JP S61228371 A JPS61228371 A JP S61228371A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
master station
signals
transmitting
wave transmitting
Prior art date
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Pending
Application number
JP60069707A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiichiro Fujii
藤井 喜一郎
Akira Sawa
明 澤
Toyoki Sasakura
豊喜 笹倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
UNYUSHO DAIYON KOWAN KENSETSU KYOKUCHO
Furuno Electric Co Ltd
Original Assignee
UNYUSHO DAIYON KOWAN KENSETSU KYOKUCHO
Furuno Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by UNYUSHO DAIYON KOWAN KENSETSU KYOKUCHO, Furuno Electric Co Ltd filed Critical UNYUSHO DAIYON KOWAN KENSETSU KYOKUCHO
Priority to JP60069707A priority Critical patent/JPS61228371A/ja
Publication of JPS61228371A publication Critical patent/JPS61228371A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009Transmission of position information to remote stations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、水中のオイル関係の調査や、海底調査などを
行う作業用ロボットなどの位置を検知する水中位置検出
装置に関する。
(従来の技術) 従来から使用されているこの種の水中位置検出装置は、
次に説明するようなトランスポンダ方式により行われて
いる。トランスポンダ方式とは、簡単に言えば、音波の
応答により親局とその周辺に配置された複数の子局との
各距離を知り、その親局の二次元的あるいは三次元的な
位置を検出するものである。
このような水中位置検出装置は、応用範囲が広く、例え
ばオイルリグの洋上位置制御や、海底での探索機材(サ
イドルッキングソナー等)や、潜水夫の水中位置検出な
どに用いられている。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、水中において前記親局と子局との間で行なわ
れる信号の水中伝送方式には、パルス方式、FSKコー
ド方式、および位相変調方式の3方式が知られている。
最初のパルス方式は、短いパルス幅のパルス信号により
送受信を行うものである。次のFSKコード方式は、所
定のコードを一定の周波数の搬送波に乗せて伝送するも
のであり、前記子局のコードを予め決めておけば何種類
の子局でも配置することができる。最後の位相変調コー
ド方式は、コードを位相変調して伝送するものであり、
ノイズに対しては有利である。
このような各方式により、水中における信号の伝送が行
なわれている。
しかしながら、前記パルス方式は、装置自体の構成は簡
単になる利点があるが、ノイズの影響を極めて受けやす
く、また海底や、海面での多重信号伝搬に対しても実用
上信号の分離は困難であるという欠点がある。前記FS
Kコード方式は、多重信号伝搬に対して周波数の変動が
受けやすいので正確なコードを伝送しにくいという欠点
がある。
前記位相変調コード方式は、実用技術面で困難な箇所が
多いという欠点がある。例えば、周波数のトラッキング
や、位相のトラッキングなどを行うのに技術的に容易で
はない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、作業ロボットなどの水中での位置を検出するための
情報を正確に伝送することができるよう(こすることを
目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、このような目的を達成するために、水中に配
置されたものであって、かつ探知を行う送受波部、およ
び船舶に装備され前記送受波部とケーブルを介して接続
される本体部を有する親局と、水中において前記送受波
部の周辺に配置される複数の子局とを有する水中位置検
出装置において、 前記親局は、前記子局のそれぞれに
対応して定められた中心周波数を有する信号を各子局に
送波し、前記子局は、受波した前記中心周波数信号をリ
ニア周波数変調された信号で前記親局に位置情報として
送波し、前記親局は前記子局から送波されてくる情報に
より前記送受波部の位置を検出するようにしている。
(実施例) 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。第1図は、本発明の実施例に係る水中位置検出装
置の全体を説明、するための構成図である。第1図にお
いて、船舶に装備されるサイドルッキングソナーなどの
水中探知装置の親局の送受波部11Aは、移動可能に海
中に位置され、海底調査などが行なわれる。送受波部1
1Aはまた、ケーブルLを介して船舶Eに装備される親
局の本体部A2に接続される。この送受波部11Aの周
辺には、その上位部よりも下位部に沿って所定間隔毎に
複数個のトランスポンダである子局S1、S2.S3.
S4がそれぞれ設置される。
第2図は、送受波部11Aの位置を検出する条件説明に
供する送受波部11Aと子局Sl、S2゜S3.S4と
の位置関係を示す図である。送受波部11Aは、2次元
的には子局Sl、S2.S3゜S4で囲まれた部分(図
中、点線で囲む部分)を移動するものとする。また、こ
の4個の子局St。
S2.S3.S4の3次元的な位置は、予め判っている
ものとする。
第3図(IO2)は、前記送受波器の指向特性の説明に
供する図である。第3図(1)は送受波器31の垂直断
面図であり、この図のケーブル31Lは送受波器3Iか
ら発生する音波の伝搬状態を示すものである。第3図(
2)は送受波器31の水平断面図であり、この図のケー
ブル32Lは送受波器3Iから発生する音波の伝搬状態
を示すものである。このように本実施例における音響系
の基本設計として、送受波器31の指向特性は第3図(
1)(2)のそれぞれに示すように無指向性でかつ広帯
域であることが望ましい。
第4図は、本発明の一実施例の全体的な構成を説明する
ためのブロック図である。親局Aは、水中に配置される
送受波部A1と船舶61内に設置される処理部A2とか
らなる。親局Aの送受波部AIは、ケーブルLを介して
船舶61に設置された本体部A2に接続される。送受波
部AIの周囲には第1図に示したような位置で水中に子
局S1ないしS4が配置される。子局SlないしS4は
内蔵される電池により駆動し、親局Aとの応答は超音波
により行なわれる。
親局Aから子局StないしS4への命令の送波は第5図
に示す大出力(例えばIKW程度)の短い時間幅の中心
周波数を有する信号で行い、子局SlないしS4から親
局Aへの送波は小出力(例えばIOW以下)のリニア周
波数変調信号゛で行なう。
子局S1ないしS4は、それぞれ異なる4つの中心周波
数filないしfo4を有する信号をそれぞれリニア周
波数変調して送波を行なう。例えば、中心周波数は、r
o 1 =40KHz、 fo 2=50KHzS f
03=60KHz、f04=70KHzとし、帯域幅B
wはすべて5KHzとする。
第5図に示すように親局Aはパルス圧縮信号により送波
を行い、子局はリニア周波数変調により送波を行う。
第6図に示すように親局Aの本体部A2に具備される処
理部は、インターフェース81と、パーソナルコンピュ
ータなどで実現される処理装置82と、データを印字す
るプリンタ83とを有する。
第7図は本発明の一実施例の子局の電気的構成を示すブ
ロック図であり、第8図(1)ないしく8)はこの子局
の動作を説明するための信号波形図である。送受波切換
回路92は、受波動作に切り換えられ、超音波振動子9
1を介して第8図(1)に示すような親局Aからの命令
信号を受波する。
第8図(1)に示す信号は多重信号PiとノイズN1と
を有する。この信号は増幅回路93、混合回路94、バ
ンドパスフィルタ95および増幅回路96を介して検波
回路97に与えられる。検波回路97からは、前記多重
信号PIの検波信号P2と、この検波と同時に検波され
るノイズN2とが送出される。シュミット回路98を介
して検波回路97の出力を受信し、第8図(3)に示す
有効ゲート信号P3により多重分の信号が残ったパルス
信号P4を作成し、そのパルス信号P4の前のパルスを
とったパルス信号P5を遅延回路99aに与える。アド
レスクロック回路100は、信号P5を時間ταだけ遅
延された第8図(6)に示すアドレススタート信号P6
により動作を開始し、第8図(7)に示す読み出し信号
P7を発生する。
ROMl0Iは、第8図(8)に示すような例えば時間
の経過とともに、周波数が高くなるようなアップチャー
ブ信号P8をデジタル値として予め記憶している。した
がって、ROMI O1はアドレススタート信号P6に
より前記デジタル値の信号の読み出し動作を開始し、前
記読み出し信号P7により読み出された信号はD/A変
換回路102によりアナログ信号に変換される。したが
って、D/A変換回路102からは、第8図(8)に示
すようなアップチャーブ信号P8が送り出され、増幅回
路103を介して送受波切換回路92に与えられる。こ
のアップチャーブ信号P8は、超音波振動子91により
超音波となり、親局Aに送波される。
第9図は本発明の一実施例の親局Aの全体の電気的構成
を示すブロック図である。親局Aは、送受波部11Aと
、送信部12Aと、受信部13Aないし13Dと、処理
部Fとを有する。第1O図に示す波形図を参照して、親
局Aの送振動作について説明する。本体部A2は、送信
部12Aと受信部13Aないし13Dと処理部Fとから
なる。
基準トリガ発生回路115からは第1O図(1)に示す
ようなトリガ信号pHが発生し、パルス発生回路114
に与えられる。パルス発生回路114発生トリガ信号p
Hにより動作を開始し、中心周波数r01 JO2、f
o 3 、ro 4ノ命令信号P21、P22.P23
.P24を送出し、増幅回路113に与える。増幅回路
113は、命令信号P21、P22.P23.P24を
それぞれ増幅して、水中ケーブルl13Lを介して親局
Aの送受波部11Aの送受波切換回路112に与えられ
、超音波振動子I11から超音波として水中に送波され
る。なお、第10図(2)に示す命令信号Pは、一定間
隔の時間をおいてシリアルに送波され、その信号のパル
ス幅τOはすべて、例えば0.2msとする。
次に、第11図に示す波形図は参照して親局Aの受波動
作について説明する。トリガ発生回路1l5は第11図
(1)に示すようなトリガ信号を発生し、前述したよう
な動作を行い、命令信号が子局S1ないしS4に送波さ
れる。第11図(2)において、時間幅TIの信号P3
1は直接波であり、時間幅T2の信号P32は多重伝播
により遅れてくる信号である。送受波切換回路112は
、超音波振動子111を介して第11図に示す信号P3
1 、P 32を受波し、広帯域増幅回路1161こ与
える。この広帯域増幅回路116の出力は、バンドパス
フィルタ118、混合回路119およびローパスフィル
タ120を通過することにより第11図(3)に示すよ
うな信号P33となる。この信号P33は、DCないし
5KHzの周波数を有する信号である。この信号P33
は、リミッタ回路+21により振幅制限される。パルス
圧縮回路122は、例えばマツチドフィルタからなり、
リミッタ回路121からの出力をパルス圧縮し、第11
図(4)に示すようなパルス信号P34.P35を作成
する。この2つの信号間の出力レベル差ADRと、第1
1図(2)に示す圧縮前のレベル差ADとの関係は、A
DR≧ADとなることが確認されている。この式で等号
が成立するのは、直接波と多重波との振幅が等しいとき
である。即ち、リニア周波数変調信号をパルス圧縮すれ
ば多重波の方が直接波のレベルより小さくなる。このた
め、両信号のレベル差により直接波によるパルス出力P
34を選別することは極めて容易となる。処理装置82
(第6図)ではこのパルス出力P34と第11図(1)
に示すトリガ信号間の時間を測定して子局間との距離を
測定する。なお、親局からの送信時にもパルス圧縮技術
を使用することができるが、回路が複雑になる欠点があ
る。
(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、親局は子局にそれぞれ
対応する中心周波数を有する信号をパルス圧縮した信号
で情報を子局に伝送し、子局は前記中心周波数信号をリ
ニア周波数変調された信号で親局に情報を伝送するので
、電気ノイズや他の信号等に影響されることなく、正確
な情報の伝送を行うことが可能となり、これにより親局
の送受波部の水中における位置を正確に検出することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る水中位置検出装置の全体
的な構成図、第2図は送受波部と子局との位置関係を示
す図、第3図は送受波部の送受波器の指向特性の説明に
供する図、第4図は実施例装置の全体的なブロック図、
第5図は親局と子局との送波状態の説明に供する図、第
6図は親局の処理部の構成図、第7図は子局の電気的構
成のブロック図、第8図は子局の動作の説明に供する図
、第9図は親局の電気的構成の構成のブロック図、第1
0図は親局の送波動作の説明に供する波形図、第2図は
親局の受波動作の説明に供する波形図である。 各図中、符号Aは親局、AI、IIAは送受波部、A2
は親局Aの本体部、S、SlないしS4は子局、E、6
1は船舶、L、113L、118Lはケーブル、12A
は送信部、13AないしI3Dは受信部、Fは処理部。 第1図 第2図 第3図 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水中に配置されるものであって、探知を行う送受
    波部、および船舶に装備され前記送受波部とケーブルを
    介して接続される本体部を有する親局と、 水中において前記送受波部の周辺に配置される複数の子
    局と を有する水中位置検出装置において、 前記親局は、前記子局のそれぞれに対応して定められた
    中心周波数を有する信号を各子局に送波し、 前記子局は、受波した前記中心周波数信号をリニア周波
    数変調された信号の形で前記親局に位置情報として送波
    し、 前記親局は前記子局から送波されてくる情報に基づいて
    前記送受波部の位置を検出することを特徴とする水中位
    置検出装置。
JP60069707A 1985-04-01 1985-04-01 水中位置検出装置 Pending JPS61228371A (ja)

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KR100769464B1 (ko) 2006-07-31 2007-10-23 (주)다사로봇 스테이션에 구비된 주파수발신기를 이용한 이동로봇의 위치인식 시스템

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