JPS62185185A - 超音波送受信方法及びその装置 - Google Patents

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） 本発明は超音波を利用して位置計測を行う場合の送受信
方式に関する。

（従来の技術） 従来技術において、船上から水中のダイパー等の位置を
測定する場合、超音波パルスを用いた位ｔｌ　［１１定
が行なわれる。この様な方法が記載された文献としては
例えば、「海洋音響、基礎と応用」海洋音響研究会、１
９８４．Ｐ２Ｏ９〜Ｐ２１４があり、ＳＢＬ　（５ｈｏ
ｒｔ　Ｂａ５ｅ　Ｌｉｎｅ　）方式、５ＳＢＬ　（５ｕ
ｐｅｒＳｈｏｒｔ　Ｂａ５ｅ　Ｌｉｎｅ　）方式といっ
たシステムが記載されている。

ＳＢＬ方式は船底に１個の送波器と３個の受波器（場合
により１個は送受兼用とする時もある。）を設け、ｄｌ
１１定しようとする相手側にトランスポンダを取付け、
船底の送波器から超音波パルスを送波シ、相手側のトラ
ンスポンダでその超音波・ぐルスを受波し、応答信号と
して別の周波数の超音波・ぐルスを送波し、船底の受波
器で前記別の周波数の超音波・母ルスを受波する方式で
あり、船底の送波器から送波してトランスポンダから返
送パルスを受波するまでの時間差から、船からトランス
−ンダまでの距離を測定すると共に、前記３個の受波器
間の受波時間差から、トランスポンダの方向を算出する
方式である。また、同方式ではジャイロコンパスからの
方位信号を使用することにより、トランスポンダの方向
を真方位として表わすことも出来る。

もう一方の５ＳＢＬ方式は、船底に１個の送波器と３個
以上の受波器をもつが、ＳＢＬ方式に比べて受波器間の
間隔はせまくしておく。５ＳＢＬ方式とＳＢＬ方式の違
いは、ＳＢＬ方式がトランス−ンダからの返送・ぐルス
の受波器での受波時間差から超音波パルスの受波方向を
算出するのに対して、５ＳＢＬ方式は、受波器での受波
位相差から超音波・ぐルスの受波方向を算出することで
ある。このようなＳＢＬ方式又は５ＳＢＬ方式を使用し
て、船上からダイパー等の移動体までの距離及び方位を
測定する場合、ダイパー等がトランスポンダを携帯すれ
ばよい。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、逆にダイパー等から船までの距離及び方
位は知ることができない。ダイパー等の側から船までの
距離及び方位を知るには、ダイパー等の側に船上のＳＢ
Ｌ又は５ＳＢＬ用装置を持てばよいが、これらの装置は
規模が大きくなり、また、電力も多く必要であるため携
帯するのは非常に困難であった。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明の目的は、ダイパーが携帯可能な規模の装置にお
いて、ダイパーの側から親となる船までの距離及び方位
を知ることが出来る超音波の送受信方式を提供すること
にある。

本発明は上記目的を達成するため、船に搭載される超音
波送受信機側に、例えば従来のＳＢＬ方式等によって得
られた距離および方位の値に応じた間隔を有する超音波
ノクルスをそれぞれ発生し、トランスポンダに送信する
手段を設け、 トランスポンダ側に、受信した超音波・ぐルスの間隔を
測定するカウント手段と、該カウント手段で得られた直
を一時記憶する記憶手段と、該記憶手段に格納された値
を読み出し、前記間隔が距離を表わすか方位を表わすか
を判断しその判断に従って読み出した直を距離もしくは
方位のデータに変換する手段と、前記データに従い、前
記距離および方位をそれぞれ表示する手段を設け、船に
ある超音波送受信機がダイパー等の持つトランスポンダ
までの距離および方位を測定すると、それらの値に応じ
て送波間隔を変えた複数の超音波ノクルスを、予め定め
られた順序でトランスポンダに送信し、トランスポンダ
がそれらの超音波ｉ４ルスを受波し、その間隔を測定し
てデータ変換し、表示することにより、トランスポンダ
側で船までの距離、方位を得ることを可能としたもので
ある。

以下、実施例を用いてその方法、および装置（以下、ま
とめて方式と称す）について詳細に説明する。

（実施例） 第１図は本方式を利用した超音波位置測定装置の実施例
の１つで、図の上側は船上にお（ＳＢＬ送受信Ｆ’ｌＵ
で、図の下側は水中におくトランスポンダを示す。

図中の破線内部分は、本発明の方式のため従来装置に付
加した内容を示している。第１図において、ＳＥＬ送受
信機側の発振器１の出力は、パルス変調器２と接続され
、その出力は電力増幅器３と接続され、電力増幅器３の
出力は送波器４と接続されている。３個ある受波器５の
出力は、それぞれ増幅回路６と接続され、その出力はフ
ィルタ７と接続され、フィルタ７の出力は・ぐルス検定
回路８と接続され、その出力はレンジカウンタ９と接続
され、レンジカウンタ９の出力は、方位演算回路１）と
接続されると同時に、出力の１本は距離変換回路１２と
接続されている。方位演算回路１ノの出力及び距離変換
回路１２の出力はパルス間隔設定回路１３と接続されて
いる。また、方位演算回路１１のもう一方の出力は方位
表示器１４と接続さｈ、距離変換回路１２のもう１方の
出力は距離表示器１５と接続されている。パルス間隔設
定回路１３の出力は、・ぐルス間隔発生回路１６と接続
され、その出力は・ぞルス変調器２及びレンツカウンタ
９と接続されている。

トランスポンダ側の送受波器１７は、送受分離回路１８
と接続され送受分離回路１８は増幅回路１９と接続され
、その出力はフィルタ２０と接続され、フィルタ２０の
出力はｉ９ルス検定回路２１と接続され、その出力は遅
延回路２２と接続され、遅延回路２２の出力はパルス変
調器２３と接続され、パルス変調器２３の入力は発振器
２４と接続され、パルス変調器２３の出力は電力増幅器
２５と接続され、その出力は送受分離回路１８と接続さ
れている。

その他、ノＪ？ルス検定回路２１の出力は、時間カウン
タ２６とも接続されており、時間カウンタ２６の出力は
メモリ２７と接続され、その出力はデータ変換回路２８
と接続され、データ変換回路２８の出力の一方は方位表
示器２９と接続され、他方は距離表示器３０と接続され
ている。

第２図は第１図の動作をさらに理解しやすくするため、
主要部分の信号の時間的経過を表わしたタイムチャート
である。第２図において、記号ＡからＨは第１図の主要
部分に付与した記号と対応している。

第１図の装置における動作を説明すると、まずＳＢＬ送
受信機側の発振器１において、超音波となる周波数を発
振させ、パルス変調器２に加える。

パルス変調器２には、ｚＪ？ルス間隔発生回路１６から
第２図Ａに示す・ぐルスが入り、発振器１からの信号を
変調して電力増幅器３に送り出す。

一方、パルス間隔発生回路１６の出力はレンジカウンタ
９をスタートさせる。電力増幅器３では、入力された信
号を増幅して、第２図Ｂに示す様に周波数の高い交流波
形として送波器４に送υ、該送波器４で電気信号から音
響信号に変換して超音波を送波する。

送波された超音波は水中を伝搬してトランスポンダの送
受波器１７で受波され、電気信号に変換された後、送受
分離回路１８を通り、第２図Ｃに示す信号となる。この
信号は増幅回路Ｉ９で増幅された後、フィルタ２０によ
り不要な周波数成分カ除かれ、ｉＪ？ルス検出回路２１
に送られてパルス幅、・ぐルス振幅が検定された後、第
２図りに示す信号となり、遅延回路２２で短かい時間遅
延を行い、第２図Ｅに示す信号として・ぐルス変調器２
３に送られる。

この遅延回路２２の目的は、トランスポンダが受波して
いる間、応答信号を出すのを止め、受波と送波が重なら
ないようにするためである。

パルス変調器２３には予めトランスポンダからの応答周
波数となる信号を発振器２４で発振させておく。ｉ４ル
ス変調器２３に、遅延回路２２からの・ぞルスが入った
とき、発振器２４からの信号が電力増幅器２５に送られ
、電力増幅された信号は第２図Ｆに示す信号となり、送
受分離回路１８を通り送受波器１７に入り、電気信号か
ら音響信号に変換され、水中に超音波・ぐルスをトラン
スポンダからの応答信号として送波する。

この送波された超音波／’Ｐルスは、水中を伝搬後、Ｓ
ＢＬ送受信機の受波器５で受波され、電気信号に変換さ
れて第２図Ｇに示す信号となり、増幅回路６で増幅され
、さらにフィルタ２で不要な周波数成分が除かれ、・ぐ
ルス検定回路８に送られている。

パルス検定回路８では、パルス幅、パルス振幅カ検定さ
れ第２図Ｈに示す信号となってレンジカウンタ９に入力
される。レンジカウンタ９は前に述べた通りすでにスタ
ートしており、・母ルス検定回路８からの信号が入ると
レンジカウンタ９はカウントストップする。

この時点のレンジカウンタ９の計数値が方位演算回路１
１に入力される。また、レンジカウンタ９の１つの出力
は距離変換回路１２に入り、カウンタの計数（直が距離
信号に変換され、ｉＪ？ルス間隔間隔設定回路及３距離
表示器１５に送られ、距離表示器１５では船からトラン
スポンダ迄の距離が表示される。

一方、方位演算回路１）にレンツカウンタ９の出力が入
力されると、３個のレンジカウンタ９の出力時間差から
トランスポンダの方向が算出される。

この算出された方向は、ジャイロコア　／＃　スｌ　Ｑ
の方位信号により真方位に変換され出力される。

この出力は、パルス間隔設定回路１３及び方位表示器１
４に送られ、方位表示器１４でトランスポンダの方位を
表示する。

・母ルス間隔設定回路１３は、従来の超音波送受信方式
にはない回路であって、方位演算回路１ノの出力と、距
離変換回路１２の出力を受け、方位信号からパルス間隔
信号への変換、及び距離信号から・ぐルス間隔信号への
変換を行う。この変換は、同時に行わず、予め定められ
た順序で方位信号の次は距離信号、距離信号の次は方位
信号というように切替て行なう。

・ぐルス間隔設定回路１３の出力は、例えば方位信号の
場合、０度から３６０度の間をパルス間隔０．８秒から
１．０秒の間を等分したり、距離信号の場合、５ｍ〜５
００ｍの間を１．１秒から１．３秒の間を等分して用い
る場合がある。

次に実際のｉ作に基いて説明する。

まず、船からトランスポンダに対して第１回目の超音波
パルスを送波して、トランス−ンダからの応答信号を受
け、トランスポンダの方位及び距離を計測した後、その
方位信号に対応するパルス間隔をｉ４ルス間隔設定回路
１３で行い第２回目のノｅルス送波を行う。次にこの・
ぐルスの送波によりトランスポンダが応答した信号を受
けて方位及び距離を計測するが、パルス間隔設定回路１
３ではこの内の距離信号のみを受付け、これに対応した
パルス間隔を設定し、第３回目のパルス送波を行う〇う
〇 一方、トランスポンダ側では前述の船からの第１回目の
パルス送波を受波し、・母ルス検定した後、時間カウン
タ２６をスタートさせる。船からの第２回目の・ぐルス
送波を受波し、・ぐルス検定すると、今度は時間カウン
タ２６をストップさせ、カラ／りの計数値をメモリ２２
で記憶させる。そして時間カウンタ２６は計数値をリセ
ットした後、すぐに再スタートする。

メモリ２７の数値はデータ変換回路２８に送られ、数値
から方位データと判定され、方位表示用の信号に変換さ
れて方位表示器２９に送られ、方位表示器２９で船の方
位として表示される。

さらに、船からの第３回目のパルス送波を受波すると、
パルス検定した後の信号により時間カウンタ２６をスト
ップさせ、カウンタの計数値をメモリ２７に送り記憶、
させる。そして前述の方位の場合と同様に、時間カウン
タ２６は計数値をリセットした後、すぐに再スタートす
る。メモリ２７の数値はデータ変換回路２８に送られ、
数値から距離データと判定され、距離表示器３ｏに送ら
れ、該距離表示器３０で船までの距離を表示する。

以上、本実施例で説明したように、本発明によれば、船
の超音波送受信機には・母ルス間隔設定回路１３を、ト
ランスポンダ側には時間カウンタ２６、メモリ２７、デ
ータ変換回路２８、方位表示器２９、距離表示器３０を
設けるだけで良いので、半導体メモリ、マイクログロセ
ッサ、等の小型の部品を用いれば櫃めて小型でダイパー
等にも持ち運びのできる規模の超音波送受信方式が実現
できる。

（発明の効果） 本発明によれば、ダイパー等が携帯するトランスポンダ
の規模を大きくすることなく、トランスポンダ側で船ま
での距離および方位を知ることができ、例えばダイパー
が水中の透明度が非常に悪い所で作業を行う場合、ある
いは親となる船から数Ｌｏｏｍ離れた所で作業を行う場
合に、船までの距離、方位を容易に知ることができ、安
全に行動することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方式を利用した超音波位置測定装置の
例を示すブロック図、第２図は第１図の装置の動作を説
明するだめのタイムチャートである。 １３・・すにルス間隔設定回路、１６・・・パルス間隔
発生回路、２６・・・時間カウンタ、２７・・・メモリ
、２８・・・データ変換回路、２９・・・方位表示器、
３０・・・距離表示器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波送受信機とトランスポンダを用い、該超音波
   送受信機からトランスポンダまでの距離および方位を測
   定する超音波送受信方法において、前記超音波送受信機
   から超音波を送信し、前記トランスポンダに返送させる
   ことにより、前記超音波送受信機からトランスポンダま
   での距離及び方位を測定する手順と、 前記超音波送受信機が、前記手順で得られた距離および
   方位に対して予め割当てられた時間間隔内で送波間隔を
   変えた複数の超音波パルスを発生させ、それぞれの超音
   波パルスを予め定められた順序でトランスポンダに送信
   する手順と、 前記トランスポンダが前記超音波パルスのいづれかを受
   信し、受信した超音波パルスの間隔を測定して該超音波
   パルスが距離を表わすか方位を表わすかを判断し、その
   判断結果に基いて前記超音波パルスの間隔を距離もしく
   は方位の値にデータ変換する手順と、 前記データ変換された距離および方位をトランスポンダ
   側で表示する手順と、 から成ることを特徴とする超音波送受信方法。 ２、超音波送受信機とトランスポンダとの組み合わせか
   らなり、 該超音波送受信機からトランスポンダまでの距離および
   方位を測定する超音波送受信装置において、 超音波送受信機側に、測定によって得られた距離および
   方位に対して予め割当てられた時間間隔内で送波間隔を
   変えた超音波パルスをそれぞれ発生し、予め定められた
   順序で送信する手段を設け、トランスポンダ側に、受信
   した超音波パルスの間隔を測定するカウント手段と、 該カウント手段で得られた値を一時記憶する記憶手段と
   、該記憶手段に格納された値を読み出し、前記間隔が方
   位を表すものか距離を表すものか判断し、該判断に従っ
   て読み出した値を距離もしくは方位のデータに変換する
   手段と、前記データに従い、前記距離もしくは方位をそ
   れぞれ表示する手段とを設け、 超音波送受信機から送信されてきた、距離および方位の
   値に対応した間隔を有する超音波パルスをトランスポン
   ダが受信し、トランスポンダ側で前記超音波送受信機ま
   での距離および方位を表示可能としたことを特徴とする
   超音波送受信装置。