KR20020013735A - 수조 내의 유영체와 그의 제어 장치 및 위치 계측 장치 - Google Patents

수조 내의 유영체와 그의 제어 장치 및 위치 계측 장치 Download PDF

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KR20020013735A
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KR1020010047883A
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이소미치간지
데라다유우지
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마스다 노부유키
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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    • G—PHYSICS
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Abstract

전파 송신기는 수조 내의 인공어에 대하여 발신 지령을 송신한다. 인공어 내의 전파 수신기는 수신한 발신 지령을 초음파 발신기에 출력하여 초음파 송신 펄스를 출력시킨다. 이 초음파 송신 펄스는 수조 내의 수신 장치에 의해 수신되며, 그 수신 신호는 전파 시간 클럭 발생기에 전송된다. 전파 시간 클럭 발생기는 인공어로부터 수신 장치까지의 초음파 전파 시간에 대응한 전파 시간 클럭 펄스를 발생한다. 이 전파 시간 클럭 펄스를 펄스 카운터에서 카운트하고, 그 카운트 값을 연산 제어부에 입력하여 전파 시간을 구하여, 인공어의 3차원 위치를 산출한다.

Description

수조 내의 유영체와 그의 제어 장치 및 위치 계측 장치{NATATOR IN WATER TANK, CONTROLLING APPARATUS AND POSITION MEASURING APPARATUS THEREON}
본 발명은, 예컨대, 수족관의 수조 내에서 유영하는 인공어 등의 수조 내의 유영체와 수조 내의 유영체를 제어하는 제어 장치 및 위치 계측 장치에 관한 것이다.
최근, 수조 내의 유영체로서, 예컨대, 수족관의 수조 내에서 유영시키는 인공어가 고려되고 있다. 인공어는 건전지, 모터 및 모터를 구동 제어하는 제어부 등을 내장하여, 제어 지령에 따라서 모터에 의해 지느러미 등을 움직여 수조 내를 유영시키는 것이다. 이러한 인공어가 수중에서 현실감 있게 움직이도록 제어하거나, 내장된 건전지를 비접촉 충전 기구부로 유도하기 위해서는 수중에서의 3차원 위치 계측은 불가피하다.
종래, 초음파를 이용하여, 그 전파 시간을 계측하여 수조 내의 액면을 계측하도록 한 수조 내 액면계(2차원)나, 관내를 흐르는 액체의 속도를 계측하는 액체 유속계 등이 있지만, 수조 내 유영체의 3차원 위치를 계측하는 위치 계측 장치는 아직 실용화되어 있지 않다.
본 발명의 목적은 3차원 위치의 계측을 가능하게 하는 수조 내의 유영체와 그 제어 장치 및 수조 내 유영체의 3차원 위치를 계측하는 위치 계측 장치를 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명에 있어서의 수조 내 유영체의 위치 계측 장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 있어서의 위치 계측 동작을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 있어서의 초음파 송신 펄스 및 수신 펄스의 송수신 타이밍을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 있어서의 초음파 펄스의 전파 시간으로부터 유영체의 3차원 위치를 간단하게 구하기 위한 데이터 테이블의 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 있어서의 초음파 발신기의 회로 구성도,
도 6은 본 발명에 있어서의 초음파 발신기의 동작을 설명하기 위한 타이밍차트,
도 7은 본 발명에 있어서의 수신 증폭기를 상세하게 도시한 구성도,
도 8은 본 발명에 있어서의 전파 시간 클럭 발생기를 상세하게 도시한 회로구성도,
도 9는 발신 지령 검출 회로를 상세하게 도시한 구성도,
도 10은 전파 시간 클럭 발생기의 동작을 설명하기 위한 타이밍차트,
도 11은 전파 시간 클럭 발생기에서의 각 부의 관측 파형 예를 도시한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 수조 2 : 물
3 : 인공어 4 : 건전지
5 : 전파 수신기 6 : 서보 모터
8 : 초음파 발신기
상기의 목적은 다음과 같은 발명에 의해 달성할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 1 특징에 따르면, 수조 내의 유영체는 외부로부터 송신되는 전파에 의한 신호를 수신하는 전파 수신기와, 전파 수신기에 의해 수신된 신호에 근거하여 초음파를 발신하는 초음파 발신기와, 전파 수신기에 의해 수신된 신호에 따라서 제어 구동되는 유영 동작용 서보 모터로 구성된다.
이에 따라, 수조 내의 유영체는 외부로부터 송신되는 신호에 따라서 구동 제어되고, 또한 초음파를 발신함으로써 자기의 위치에 관한 정보를 외부로 전달할 수 있게 된다. 또한, 내장된 건전지로부터, 전파 수신기, 초음파 발신기, 유영 동작용 서보 모터에 필요한 전원이 공급된다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 수조 내 유영체의 제어 장치는 수조 내의 유영체에 전파에 의한 제어 지령을 송신하는 전파 송신기와, 수조 내의 유영체에 마련되고, 전파 송신기로부터 송신되는 전파를 수신하는 전파 수신기와, 전파 수신기에 의해 수신된 제어 지령에 따라서 구동 제어되는 유영 동작용 서보 모터로 구성된다.
이에 따라, 수조 내 유영체의 제어 장치는 외부로부터 수조 내의 유영체에 제어 신호를 송신하고, 이 제어 신호에 근거하여 수조 내 유영체의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 전파 수신기에 의해 수신된 제어 지령에 의해 초음파 송신 펄스를 발신하는 초음파 발신기와, 초음파 발신기로부터 송신된 초음파 송신 펄스를 수신하는 수신 장치와, 수신 장치에 의해 수신된 초음파 수신 신호에 근거하여 전파 송신기가 제어 지령을 송신하도록 제어하는 제어부를 부가함으로써, 수조 내 유영체의 위치를 파악하고, 또한, 파악한 위치에 근거하여 수조 내 유영체의 동작을 제어할 수 있게 된다.
본 발명의 제 3 특징에 따르면, 수조 내 유영체의 위치 계측 장치는 수조 내의 유영체에 전파에 의한 발신 지령을 송신하는 전파 송신기와, 수조 내의 유영체에 마련되고, 전파 송신기로부터 송신되는 전파를 수신하는 전파 수신기와, 전파 수신기에 의해 수신된 발신 지령에 의해 초음파 송신 펄스를 발신하는 초음파 발신기와, 수조 내에 설치되며, 초음파 발신기로부터 송신된 초음파 송신 펄스를 수신하는 적어도 3개의 수신 장치와, 전파 송신기로부터 출력되는 송신 모니터 신호 및각 수신 장치에 의해서 수신된 초음파 수신 신호에 근거하여, 초음파 발신기로부터 각 수신 장치까지의 초음파 전파 시간을 계측하는 전파 시간 계측부와, 전파 시간 계측부에 의해 계측된 초음파의 각 전파 시간으로부터 수조 내 유영체의 3차원 위치를 산출하는 위치 산출부로 구성된다.
이에 따라, 수조 내의 유영체로부터 발신되는 초음파를 적어도 3개의 수신 장치를 통해 수신함으로써, 수조 내의 유영체와 각 수신 장치 사이의 초음파 전파 시간을 계측하고, 각 전파 시간에 근거하여 수조 내 유영체의 3차원 위치를 산출할 수 있다. 수조 내 유영체의 3차원 위치를 산출하기 위해서는, 적어도 3개의 수신 장치로도 무방하므로, 수신 장치를 3개 이상 마련되어 있는 경우, 모든 수신 장치를 통해서 수신된 초음파를 고려할 필요 없이, 수신 상태에 따라 3개의 수신 장치를 적절히 선택하고, 선택된 3개의 수신 장치를 통해서 수신된 초음파만을 고려하도록 하여도 무방하다.
또한, 초음파 전파 시간을 계측하는 전파 시간 계측부 대신에, 전파 시간 클럭 발생부와 펄스 카운터와 전파 시간 산출부를 마련하여, 전파 시간 클럭 발생부에 의해서 초음파 전파 시간에 대응하는 수의 전파 시간 클럭 펄스를 각각 발생하고, 펄스 카운터에 의해서 전파 시간 클럭 펄스를 카운트하여, 펄스 카운트 값보다 초음파 발신기로부터 각 수신 장치까지의 초음파 전파 시간을 산출하도록 하여도 무방하다.
또한, 전술한 바와 같은 수조 내의 유영체로부터 각 수신 장치까지의 초음파 전파 시간에 근거하여, 위치 산출부에서 수조 내 유영체의 3차원 위치를 순차적으로 산출하는 방법 대신에, 이하에 나타낸 바와 같은 방법을 채용하여도 무방하다. 즉, 수조 내의 유영체로부터 각 수신 장치까지의 초음파 전파 시간에 근거하는 수조 내 유영체의 3차원 위치를 미리 계산하여 두고, 초음파 전파 시간과 3차원 위치의 데이터 테이블을 작성해 둔다. 그리고, 계측된 초음파 전파 시간에 근거하여, 대응하는 3차원 위치를 사전에 작성된 데이터 테이블로부터 구한다. 이와 같이 하여도, 수조 내 유영체의 3차원 위치를 계측할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 1에 있어서, 참조 부호 1은 수조이다. 수조(1)는 주위가, 예컨대, 유리나 아크릴 등이 투명한 부재로 구성되며, 내부에는 물(2)이 채워져 있다. 그리고, 수조(1) 내에는, 유영체로서, 예컨대, 인공어(3)가 넣어져 있다. 이 인공어(3)는 건전지(4), 전파 수신기(5), 서보 모터(7), 초음파 발신기(8)를 내장하고 있다. 전파 수신기(5)는 외부로부터 전송되는 전파를 안테나(6)를 통해 수신한다. 서보 모터(7)는 전파 수신기(5)에 의해 수신된 신호에 의해서 구동 제어된다. 초음파 발신기(8)는 전파 수신기(5)에 의해 수신된 신호에 동기하여 초음파 송신 펄스 T를 발신한다. 또한, 서보 모터(7)는 인공어(3)의 유영 제어나 부력 제어를 수행하는 데에 마련된 것으로, 복수개 마련된다. 또한, 초음파 발신기(8)는 초음파 진동자(9)를 가지며, 예컨대, 200kHz의 초음파 송신 펄스 T를 초음파 진동자(9)로부터 발신한다.
또한, 수조(1)에는, 예컨대, 수면 아래에 위치하도록 3개의 수신 장치(1la∼11c)가 상면에서 볼 때 삼각형을 이루도록 고정되어 마련된다. 예컨대,수조(1)의 한쪽 면의 모서리부에 2개의 수신 장치(1la, 11c)가 배치되고, 대향하는 면의 중앙부에 수신 장치(1lb)가 배치된다. 수신 장치(1la, 11b, 11c)는 인공어(3)의 위치 계측을 용이하게 하기 위해서, 상면에서 볼 때 서로 60°의 각도가 되도록, 즉 정삼각형이 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
수신 장치(1la∼11c)는 각각 초음파 수신 소자(12a∼12c) 및 수신 증폭기(13a∼13c)로 구성되어 있다. 수신 장치(11a∼11c)는 초음파 진동자(9)로부터 송출되는 초음파 송신 펄스 T를 초음파 수신 소자(12a∼12c)를 통해 수신하고, 수신 증폭기(13a∼13c)에서 증폭하여 초음파 수신 신호 A1∼A3을 출력한다. 이 초음파 수신 신호 A1∼A3은 수조(1)의 외부에 마련되어 있는 전파 시간 클럭 발생기(14)로 전송된다. 초음파 진동자(9) 및 초음파 수신 소자(12a∼12c)로서는, 예컨대, 세라믹 진동자(티탄산 지르코늄)가 사용된다.
전파 시간 클럭 발생기(14)는 초음파 진동자(9)로부터 발신된 초음파 송신 펄스 T가 수신 장치(1la∼11c)에 도달하기까지의 전파 시간 t1∼t3에 대응한 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3을 발생한다. 또한, 전파 시간 클럭 발생기(14)에 대해서는 이하 더욱 상세하게 설명한다.
전파 시간 클럭 발생기(14)로부터 출력된 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3은 퍼스널 컴퓨터(15)로 전송된다. 퍼스널 컴퓨터(15)는 펄스 카운터(16) 및 연산 제어부(17)를 구비하고 있다. 그리고, 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3이 펄스 카운터(16)에 의해서 카운트됨으로써, 전파 시간 t1∼t3에 상당하는 카운트 값이 구해진다. 다음에, 구해진 카운트 값에 근거하여, 연산 제어부(17)에 의해서 전파 시간t1∼t3이 구해지며, 또한, 전파 시간 t1∼t3에 근거하여 인공어(3)의 3차원 위치 x, y, z가 산출된다.
퍼스널 컴퓨터(15)는 인공어(3)에 대한 유영 제어 지령 및 발신 지령(위치 계측 개시 지령)을 전파 송신기(18)를 통해서 송신한다. 전파 송신기(18)는 퍼스널 컴퓨터(15)로부터 인가된 유영 제어 지령 및 발신 지령을, 예컨대, 40MHz의 전파를 사용하여 안테나(19)로부터 인공어(3)로 송신하고, 또한, 이 송신 신호에 대한 모니터 신호 TM을 신호선(20)을 거쳐서 전파 시간 클럭 발생기(14)로 송출한다.
전파 시간 클럭 발생기(14)는 모니터 신호 TM에서 발신 지령을 검출하면, 이 발신 지령에 동기하여 동작한다. 그리고, 전파 시간 클럭 발생기(14)는 초음파 발신기(8)로부터 발신되는 초음파 펄스가 수신 장치(1la∼11c)에 도달할 때까지의 전파 시간 t1∼t3에 대응한 수의 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3을 발생한다.
상기의 구성에 있어서, 퍼스널 컴퓨터(15)는 사전에 설정된 프로그램이나 외부로부터의 조작 지령에 근거하여, 인공어(3)에 대한 유영 제어 지령 및 위치 계측 개시를 지령하는 발신 지령을 전파 송신기(18)를 통해서 송신한다. 인공어(3)에 내장되어 있는 전파 수신기(5)는 전파 송신기(18)로부터 전송되는 유영 제어 지령을 수신하면, 이 유영 제어 지령에 따라서 복수의 서보 모터(7)를 구동하여 인공어(3)를 유영시킨다. 또한, 전파 수신기(5)는 전파 송신기(18)로부터 전송되는 발신 지령을 초음파 발신기(8)에 출력한다. 이 초음파 발신기(8)는 송신 모니터 신호로부터 발신 지령을 검출하고, 이 발신 지령에 동기하여 초음파 송신 펄스 T를 발신한다.
초음파 발신기(8)로부터 송신된 초음파 송신 펄스 T는 수조(1) 내의 물(2)을 매체로서 전파되고, 수신 장치(11a∼11c)의 초음파 수신 소자(12a∼12c)에 의해서 수신된다. 또한, 초음파 수신 소자(12a∼12c)에 의해서 수신된 초음파 송신 펄스 T는 수신 증폭기(13a∼13c)에 의해서 증폭되고, 초음파 수신 신호 A1∼A3으로서 전파 시간 클럭 발생기(14)로 전송된다.
한편, 전파 시간 클럭 발생기(14)는 전파 송신기(18)로부터 전송되는 송신 모니터 신호 TM을 수신하면, 이 송신 모니터 신호 TM 내에 발신 지령이 포함되어 있는지 여부를 검출한다. 전파 시간 클럭 발생기(14)는 발신 지령을 검출한 경우에는, 이 발신 지령에 동기하여 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3을 발생시킨다. 그리고, 수신 장치(1la∼11c)가 초음파 발신기(8)로부터 송신된 초음파 송신 펄스 T를 수신하여 초음파 수신 신호 A1∼A3을 출력하면, 전파 시간 클럭 발생기(14)는 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3의 출력을 정지한다.
따라서, 전파 시간 클럭 발생기(14)로부터 출력되는 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3은 초음파 발신기(8)로부터 발신되는 초음파 송신 펄스 T가 수신 장치(11a∼11c)에 도달하기까지의 전파 시간 t1∼t3에 대응한 펄스수로 된다.
전파 시간 클럭 발생기(14)로부터 출력되는 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3은 펄스 카운터(16)에 의해서 카운트되고, 그 카운트 값은 연산 제어부(17)에 출력된다. 연산 제어부(17)에서는, 펄스 카운터(16)의 카운트 값으로부터 전파 시간 t1∼t3이 구해지며, 또한 전파 시간 t1∼t3에 근거하여 인공어(3)의 3차원 위치(x, y, z)가 산출된다.
다음에, 인공어(3)의 3차원 위치(x, y, z)를 구하는 동작 원리에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 위치 계측 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 수조(1)를 측면에서 바라본 경우에 인공어(3)의 초음파 진동자(9(a))와 초음파 수신 소자(12a∼12c)의 배치 관계를 나타낸 도면과, 수조(1)를 상면에서 바라본 경우에 초음파 진동자(9(b))와 초음파 수신 소자(12a∼12c)와의 배치 관계를 나타낸 도면을 함께 도시하고 있다.
본 예에서는, 초음파 수신 소자(12a∼12c)를 상면에서 볼 때 정삼각형이 되도록 배치하고 있기 때문에, 각 초음파 수신 소자(12a∼12c)가 이루는 각도는 60°이다.
도 3에 도시한 t1, t2, t3은 초음파 진동자(9)로부터 송출된 초음파 송신 펄스 T가 각 초음파 수신 소자(12a∼12c)에서 수신되어, 초음파 수신 신호 A1∼A3으로서 출력되기까지의 전파 시간이다. 전파 시간 t1, t2, t3과 초음파 진동자(9) (인공어(3))의 위치 x, y, z 사이에는, 이하에 나타내는 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3이 성립된다. 따라서, 전파 시간 클럭 발생기(14) 및 퍼스널 컴퓨터(15)에 의해 전파 시간 t1, t2, t3을 계측함으로써, 초음파 진동자(9)의 위치, 즉 인공어(3)의 위치가 산출된다.
단, S: 수중의 음속(1483m/s (0℃, 1atm))
L: 각 초음파 수신 소자(12a, 12b, 12c) 사이의 거리
상기의 예에서는, 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3을 이용하여 인공어(3)의 3차원 위치 x, y, z를 그 때마다 산출하는 경우에 대해서 도시하였다. 그러나, 예컨대, 도 4에 도시하는 바와 같이, 전파 시간 t1, t2, t3과 인공어(3)의 3차원 위치 x, y, z의 관계를 나타내는 데이터 테이블을 미리 작성하여 두고, 계측한 전파 시간 t1, t2, t3과 데이터 테이블을 비교하여 인공어(3)의 3차원 위치 x, y, z를 구하도록 하여도 무방하다. 이와 같이 미리 데이터 테이블을 작성하여 퍼스널 컴퓨터(15)에 기억해 둠으로써, 그 때마다 매번 계산하지 않고, 인공어(3)의 3차원 위치 x, y, z가 신속하게 구해진다.
다음에, 초음파 발신기(8), 수신 장치(1la∼11c) 및 전파 시간 클럭 발생기(14)에 대하여 도 5 및 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
초음파 발신기(8)의 회로 구성은 도 5에 도시한 바와 같다. 또한, 도 6에서, (a)송신 제어 전압 및 (b)송신 모니터 신호(TM1)는 전파 송신기(18) 측의 타이밍차트를 나타내고 있다. 또한, 도 6에서, (c)발신 지령의 펄스 폭, (d)발신 지령 식별 펄스, (e)발신 지령 게이트 신호(GA), (f)초음파 발신 신호, (e')발신 지령게이트 신호(GA), (f')초음파 송신 펄스 2(T)는 초음파 발신기(8) 측의 타이밍차트를 나타내고 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 초음파 발신기(8)는 발신 지령 검출 회로(21), 발진 회로(22), 초음파 구동 회로(23) 및 전원 회로(24)로 구성된다.
발신 지령 검출 회로(21)는 전파 수신기(5)에서 수신한 송신 모니터 신호 TM1로부터 발신 지령을 검출한다. 발진 회로(22)는 발신 지령 검출 회로(21)에 의해 검출된 발신 지령에 동기하여, 예컨대, 200kHz의 신호를 일정 시간 출력한다. 초음파 구동 회로(23)는 발진 회로(22)의 출력에 의해 초음파 진동자(9)를 구동하여 초음파 송신 펄스 T를 출력한다. 전원 회로(24)는 이들의 각 회로에 동작 전원을 공급한다.
전파 송신기(18)는, 도 6의 (b)송신 모니터 신호로 도시하는 바와 같이, 예컨대, 18㎳ 마다 송신 모니터 신호 TM1을 전파 수신기(5)에 송신한다. 이 송신 모니터 신호 TM1은, 예컨대, 제 1 내지 제 5 제어 채널을 가지며, 제 1 내지 제 4 채널 Pw1∼Pw4를 인공어(3)의 유영 제어나 부력 제어용으로서 사용하고, 제 5 채널 Pw5를 발신 지령용으로서 사용한다. 또한, 전파 송신기(18)는 인공어(3)의 위치 계측을 실행하기 위해서, 도 6의 (a)송신 제어 전압에 나타내는 시간 폭이 대략 55㎳인 송신 제어 전압을 수십㎳ 마다 비동기적으로 발생시킨다. 제 5 채널 Pw5의 시간 폭은 평상시에는 1㎳로 설정되어 있지만, (a)송신 제어 전압이 하이 레벨로 상승하고 있는 동안은 2㎳로 설정된다. 발신 지령은 제 5 채널 Pw5의 시간 폭이 2㎳로 된 경우에 유효하게 된다.
전파 수신기(5)는 전파 송신기(18)로부터 송신 모니터 신호 TM1을 수신하면, 제 1 내지 제 4 채널 Pw1∼Pw4의 신호에 의해 서보 모터(7)를 구동하여, 인공어(3)의 유영이나 부력을 제어하고, 또한, 제 5 채널 Pw5의 신호를 발신 지령 검출 회로(21)에 출력한다.
발신 지령 검출 회로(21)는 레벨 변환 회로(211), 식별 펄스 발생 회로(212) 및 발신 지령 식별부(213)로 구성되어 있다. 레벨 변환 회로(211)는, 예컨대, NPN 형태의 트랜지스터에 의해서 구성된다. 레벨 변환 회로(211)는, 도 6의 (c)발신 지령의 펄스 폭으로 도시하는 바와 같이, 전파 수신기(5)로부터 입력 단자(210)에 입력되는 제 5 채널 Pw5의 신호를 소정의 신호 레벨로 변환하여, 식별 펄스 발생 회로(212) 및 발신 지령 식별부(213)에 입력한다. 식별 펄스 발생 회로(212)는, 예컨대, 플립플롭 회로를 이용하여 구성된다. 식별 펄스 발생 회로(212)는 저항 R 및 콘덴서 C로 구성되는 시정수 회로(214)를 구비하며, 레벨 변환 회로(211)로부터 입력되는 제 5 채널 Pw5의 신호에 동기하여, 도 6의 (d)발신 지령 식별 펄스에 도시하는 바와 같이, 예컨대, 1.5㎳의 발신 지령 식별 펄스를 생성하여 발신 지령 식별부(213)에 입력한다.
발신 지령 식별부(213)는, 예컨대, 플립플롭 회로를 이용하여 구성되며, 저항 R 및 콘덴서 C로 구성되는 시정수 회로(215)를 구비하고 있다. 발신 지령 식별부(213)는 제 5 채널 Pw5의 신호와 발신 지령 식별 펄스 (d)를 비교하여, 제 5 채널 Pw5의 신호 폭이 (d)발신 지령 식별 펄스보다도 긴 경우, 즉, 제 5 채널 Pw5의 신호 폭이 2㎳인 경우에는, 전파 송신기(18)로부터 발신 지령이 전송된 것으로 판정하고, 도 6에서, (e)발신 지령 게이트 신호 (GA) 및 (e')발신 지령 게이트 신호 (GA)에 도시하는 바와 같이, 발신 지령의 하강에 동기하여 발신 지령 게이트 신호 GA(예컨대, 20㎲ 폭)를 출력한다. 이 경우, 발신 지령 식별부(213)의 Q측 출력 단자로부터 출력되는 신호가 발신 지령 게이트 신호 GA로서 발진 회로(22)에 전송된다. 또한, 발신 지령 식별부(213)의 /Q측 출력 단자(Q의 반전 출력 단자)부터 출력되는 신호는 발진 회로(22)의 출력 측에 마련된 NOR 게이트(26, 27)에 입력된다.
발진 회로(22)는, 예컨대, 3.2 MHz의 발진기(221) 및 발진기(221)로부터 출력되는 3.2 MHz의 신호를 200kHz의 신호로 분주하는 분주 회로(222)로 구성된다. 발진 회로(22)에는, 발신 지령 식별부(213)로부터 전송되는 발신 지령 게이트 신호 GA가 분주 회로(222)에 입력된다. 이 분주 회로(222)는 평상시에는 신호를 출력하지 않고, 발신 지령 식별부(213)로부터 도 6에서의 (e')의 발신 지령 게이트 신호(GA)에 나타낸 20㎲ 폭의 발신 지령 게이트 신호 GA가 인가되면, 그 동안만큼 200kHz의 신호를 출력한다.
발진 회로(22)로부터 출력되는 200kHz의 신호는, NOR 게이트(26)에 입력되고, 또한 인버터(25)에 의해 위상이 반전되어 NOR 게이트(27)에 입력된다. NOR 게이트(26, 27)는 발신 지령 검출 회로(21)로부터 발신 지령 게이트 신호 GA가 출력되고 있는 동안, 발신 지령 식별부(213)의 /Q측 단자로부터 인가되는 신호에 따라 게이트를 개방하여, 발진 회로(22)로부터 출력되는 200kHz의 신호 및 인버터(25)에 의해 위상 반전된 신호를 초음파 구동 회로(23)에 출력한다. 초음파 구동 회로(23)는 NOR 게이트(26, 27)를 거쳐서 입력되는 신호에 의해 초음파 진동자(9)를 푸시-풀(push-pull) 구동하여, 도 6에서 (f)초음파 발신 신호, (f')초음파 송신 펄스에 도시하는 바와 같이, 20㎲ 동안, 200kHz의 초음파 송신 펄스 T를 생성한다. 초음파 진동자(9)로부터 발신되는 초음파의 신호는 수조(1) 내의 물(2)을 전파하여 수신 장치(1la∼11c)의 초음파 수신 소자(12a∼12c)에 의해 수신된다.
또한, 도 5에 있어서의 전원 회로(24)는 건전지(4)의 출력 전압을 안정화하는 안정화 회로(241) 및 안정화 회로(241)에서 안정화된 전압을 승압하는 승압 회로(242)로 구성되어 있다. 안정화 회로(241)는 건전지(4)로부터 출력되는, 예컨대, 7.2V의 전압을 5V의 전압으로 강압하여 안정화를 꾀하고, 발신 지령 검출 회로(21), 발진 회로(22), 초음파 구동 회로(23)에 동작 전압으로서 공급한다. 또한, 승압 회로(242)는 안정화 회로(241)에서 안정화된 5V의 전압을, 예컨대, 28V의 전압으로 승압하여, 초음파 구동 회로(23)에 초음파 진동자(9)의 구동 전압으로서 공급한다.
수신 장치(1la∼11c)는 초음파 수신 소자(12a∼12c) 및 수신 증폭기(13a∼13c)로 구성되어 있다. 초음파 수신 소자(12a∼12c)는 초음파 발신기(8)로부터 송신되는 초음파 송신 펄스 T를 수신한다. 수신 증폭기(13a∼13c)는 초음파 수신 소자(12a∼12c)에서 수신된 신호를 증폭한다. 초음파 수신 소자(12a∼12c)는 초음파 발신기(8)로부터 송신되는 초음파를 수신하여, 전기 신호로 변환하여 수신 증폭기(13a∼13c)에 입력한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 수신 증폭기(13a∼13c)는 초음파 수신 소자(12a∼12c)에 의해 변환된 초음파의 전기 신호를 증폭하는 2단의 연산 증폭기(31, 32),전원부(33), 외부 접속 단자(34)로 구성된다. 연산 증폭기(31) 중 하나의 입력 단자와 출력 단자 사이에 네거티브 피드백용(negative feedback)의 콘덴서 C 및 값이 상이한 복수개(예컨대, 3개)의 저항 R1∼R3이 스위칭 단자(311∼313)를 통해서 병렬로 접속된다. 스위칭 단자(311∼313)의 입력 단자 사이를 점퍼선(314)을 이용하여 단락 접속함으로써, 네거티브 피드백용 저항 R1∼R3의 접속을 스위칭하여 연산 증폭기(31)의 증폭도가 임의로 설정된다. 도 7에서는, 스위칭 단자(311)의 입력 단자 사이를 점퍼선(314)을 이용하여 단락 접속하여, 네거티브 피드백용 저항 R1을 선택한 상태를 도시하고 있다.
연산 증폭기(31, 32)에서 증폭된 신호는, 초음파 수신 신호 A1∼A3으로서 외부 접속 단자(34)로부터 전파 시간 클럭 발생기(14)로 송신된다. 또한, 전파 시간 클럭 발생기(14)로부터는, 예컨대, ±15V의 직류 전압이 외부 접속 단자(34)에 공급된다. 전원부(33)는 ±15V의 직류 전압을 콘덴서에 의해 안정화하여, 연산 증폭기(31, 32)에 동작 전원으로서 공급한다.
전파 시간 클럭 발생기(14)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 발신 지령 검출 회로(41), 파형 성형 회로(42), 전파 시간 검출 펄스 발생 회로(43), 카운트 클럭 발진기(44), 클럭 게이트 회로(45)로 구성된다. 발신 지령 검출 회로(41)에 의해서, 전파 송신기(18)로부터 전송되는 무선 송신 모니터 신호 TM 중 발신 지령이 검출된다. 파형 성형 회로(42)에 의해서, 수신 장치(1la∼11c)에서 수신된 초음파 수신 신호 A1∼A3이 파형 성형된다. 전파 시간 검출 펄스 발생 회로(43)에 의해서, 파형 성형 회로(42)에서 파형 성형된 초음파 수신 펄스 P1∼P3 및 발신 지령검출 회로(41)에서 검출된 발신 지령에 근거하여 전파 시간 검출 펄스가 발생된다. 카운트 클럭 발진기(44)에 의해서, 예컨대, 500kHz의 카운트 클럭이 출력된다. 전파 시간 검출 펄스 발생 회로(43)로부터 출력되는 전파 시간 검출 펄스에 의해서 게이트 제어되고, 카운트 클럭 발진기(44)로부터 출력되는 카운트 클럭은 클럭 게이트 회로(45)에 의해서 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3으로서 펄스 카운터(16)에 출력된다.
발신 지령 검출 회로(41)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 구성되어 있다. 도 9는 수조(1) 내에 복수(예컨대, 3마리)의 인공어(3)가 유영하고 있는 경우의 예를 도시한 것이다. 여기에서는, 발신 지령 검출 회로(41)는 초음파 발신 지령 타이밍 검출 회로(41la∼411c), 타이밍 설정 스위치(412a∼412c), 초음파 발신 타이밍 펄스 발생 회로(413a∼413c) 및 OR 회로(414)에 의해서 구성된다.
그리고, 전파 송신기(18)로부터 전송되는 각 인공어(3)에 대한 송신 모니터 신호 TMa∼TMc가 입력 단자(410a∼410c)를 거쳐서 초음파 발신 지령 타이밍 검출 회로(41la∼411c)에 입력된다. 타이밍 설정 스위치(412a∼412c)에서는, 초음파 발신 지령 타이밍 검출 회로(411a∼411c)의 발신 지령 검출의 타이밍이 설정된다. 초음파 발신 지령 타이밍 검출 회로(41la∼411c)에서는, 도 5에 나타낸 초음파 발신기(8)에서의 발신 지령 검출 회로(21)와 마찬가지로 하여 무선 송신 모니터 신호 TMa∼TMc로부터 2㎳의 신호 폭을 갖는 발신 지령이 검출되고, 초음파 발신 타이밍 펄스 발생 회로(413a∼413c)로 출력된다.
초음파 발신 타이밍 펄스 발생 회로(413a∼413c)는 퍼스널 컴퓨터(15)로부터인버터(48)를 거쳐서 전송되는 리셋 신호 RST에 의해서 초기화된다. 초음파 발신 타이밍 펄스 발생 회로(413a∼413c)는 리셋 신호 RST에 의해서 초기화된 뒤, 최초로 입력된 발신 타이밍 펄스에 동기하여 발신 지령 검출 신호 G를 출력한다. 발신 지령 검출 신호 G는 노이즈 등의 영향을 제거하기 위해서, 그 시간 폭이, 예컨대, 70㎲로 설정된 것으로, OR 회로(414)를 거쳐서 AND 회로(46)에 입력된다. 그러나, 초음파 발신 타이밍 펄스 발생 회로(413a∼413c)는 이후에 발신 타이밍 펄스가 입력되어도, 발신 지령 검출 신호 G를 출력하는 것을 금지하고 있다.
또한, 파형 성형 회로(42)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 수신 장치(11a∼11c)에서 수신된 초음파 수신 신호 A1∼A3을 파형 성형용 증폭기(421∼423)에 의해서 파형 성형하여 전파 시간 검출 펄스 발생 회로(43)에 입력한다. 전파 시간 검출 펄스 발생 회로(43)는, 예컨대, 플립플롭 회로(431∼433)에 의해서 구성되며, /Q측 출력 단자(Q측 출력의 반전 출력 단자)로부터 출력되는 신호가 AND 회로(46)에 입력되고, 또한 인버터(47a∼47c)를 거쳐서 추출되어, 수신 완료 신호 M1∼M3으로서 퍼스널 컴퓨터(15)의 연산 제어부(17)에 전송된다. 연산 제어부(17)는 수신 완료 신호 M1∼M3을 수신한 후, 초기 리셋 신호 RST를 전파 시간 클럭 발생기(14)에 출력한다. 초기 리셋 신호 RST는 인버터(48)를 거쳐서 플립플롭 회로(431∼433)의 초기 리셋 단자 IR에 입력된다. AND 회로(46)에는, 상술한 바와 같이, 발신 지령 검출 회로(41)에 의해 검출된 발신 지령이 입력되어, AND 회로(46)의 출력 신호가 설정 펄스 SP로서 플립플롭 회로(431∼433)의 설정 단자 S에 입력된다.
그리고, 플립플롭 회로(431∼433)의 Q측 출력 단자로부터 출력되는 신호가 클럭 게이트 회로(45)에 전송된다. 클럭 게이트 회로(45)는, 예컨대, AND 회로(45l∼453)로 구성되며, 각 AND 회로(451∼453)에 플립플롭 회로(431∼433)의 출력 신호 및 카운트 클럭 발진기(44)로부터의 카운트 클럭이 입력된다. AND 회로(451∼453)는 플립플롭 회로(431∼433)로부터 전파 시간 검출 펄스가 인가되는 동안 게이트를 개방하여, 카운트 클럭 발진기(44)로부터의 카운트 클럭을 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3으로서 출력한다.
상술한 바와 같이 구성된 전파 시간 클럭 발생기(14)에는, 도 10에서, (b)송신 모니터 신호(TM)에 도시하는 바와 같이, 전파 송신기(18)로부터 인공어(3)로 전송되는 무선 신호와 동일한 송신 모니터 신호 TM이 신호선을 거쳐서 입력된다. 송신 모니터 신호 TM은, 상술한 바와 같이, 제 1 내지 제 5 제어 채널 Pw1∼Pw5를 구비하며, 제 5 채널 Pw5가 발신 지령용으로서 사용된다. 또한, 전파 송신기(18)는 인공어(3)의 위치 계측을 실행하기 위해서, 도 10에서 (a)송신 제어 전압으로 도시하는 바와 같이, 대략 55㎳의 송신 제어 전압을 수십㎳마다 비동기적으로 발생시키고 있다. 제 5 채널 Pw5의 시간 폭은, 도 10에서 (c)발신 지령의 펄스 폭으로 도시하는 바와 같이, 평상시에는 1㎳로 설정되어 있지만, 송신 제어 전압이 하이 레벨로 상승하는 동안은 2㎳로 설정된다.
전파 시간 클럭 발생기(14)는 전파 송신기(18)로부터 송신 모니터 신호 TM이 전송되면, 발신 지령 검출 회로(41)에 의해 발신 지령을 검출한다. 즉, 발신 지령 검출 회로(41)는 초음파 발신기(8)에서의 발신 지령 검출 회로(21)와 마찬가지로시간 폭이 1.5㎳인 식별 펄스를 생성하고, 이 식별 펄스와 제 5 채널 Pw5의 시간 폭을 비교하여 시간 폭이 2㎳인 발신 지령을 검출한다. 발신 지령 검출 회로(41)는 발신 지령을 검출하면, 그의 하강 시에, 도 10에서 (d)발신 지령 검출 신호(G) 및 (d')발신 지령 검출 신호(G)에 도시하는 바와 같이, 시간 폭이, 예컨대, 70㎲인 발신 지령 검출 신호 G를 AND 회로(46)로 출력한다.
한편, 전파 시간 검출 펄스 발생 회로(43)는 수신 완료 신호 M1∼M3을 퍼스널 컴퓨터(15)로 출력한 후, 퍼스널 컴퓨터(15)로부터 전송되는 초기 리셋 신호 RST에 의해 리셋되어, 그 /Q측 출력 단자로부터 "1" 신호가 AND 회로(46)로 출력된다. 따라서, 발신 지령 검출 회로(41)로부터 발신 지령 검출 신호 G가 출력되면, AND 회로(46)의 논리 조건이 성립된다. 이에 따라, 발신 지령 검출 신호 G가 그대로 설정 펄스 SP로서 출력되어, 전파 시간 검출 펄스 발생 회로(43)의 플립플롭 회로(431∼433)가 설정된다. 이 결과, 플립플롭 회로(431∼433)의 Q측 출력이 "1"로 되고, 클럭 게이트 회로(45)의 AND 회로(451∼453)의 게이트가 개방되어, 카운트 클럭 발진기(44)로부터의 카운트 클럭이 AND 회로(451∼453)를 거쳐서 출력된다. AND 회로(451∼453)로부터 출력되는 카운트 클럭이, 도 10에서의 (f) 및 (f')에 도시하는 바와 같이, 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3으로서 펄스 카운터(16)로 전송된다. 이것에 의해 펄스 카운터(16)의 카운트 동작이 시작된다.
한편, 도 5에 나타낸 초음파 발신기(8)에서도, 발신 지령 검출 회로(21)가 발신 지령 검출 회로(41)와 동일한 타이밍에서 전파 송신기(18)로부터의 발신 지령을 검출하고, 초음파 구동 회로(23)에 의해 초음파 진동자(9)를 구동하여 초음파송신 펄스 T를 발신한다.
초음파 진동자(9)로부터의 초음파 송신 펄스 T는 수조(1) 내의 물(2)을 전파하고, 각각 t1, t2, t3 시간 지연되어 수신 장치(1la∼11c)에 의해 수신된다. 수신 장치(11a∼11c)는 초음파 진동자(9)로부터의 초음파 송신 펄스 T를 초음파 수신 소자(12a∼12c)를 통해 수신하여 수신 증폭기(13a∼13c)에서 증폭하고, 초음파 수신 신호 A1∼A3으로서 전파 시간 클럭 발생기(14)로 출력한다. 전파 시간 클럭 발생기(14)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 초음파 수신 신호 A1∼A3을 파형 성형 회로(42)에서 파형 성형하고, 도 10에서의 (e) 및 (e')에 도시하는 바와 같이, 초음파 수신 펄스 P1∼P3으로서 전파 시간 검출 펄스 발생 회로(43)로 출력한다. 전파 시간 검출 펄스 발생 회로(43)는 초음파 수신 펄스 P1∼P3에 의해 플립플롭 회로(431∼433)가 각각 리셋되고, Q측 출력이 "0"으로 되어 클럭 게이트 회로(45)의 AND 회로(451∼453)의 게이트를 폐쇄한다.
따라서, AND 회로(451∼453)로부터는, 도 10에서의 (f) 및 (f')에 도시하는 바와 같이, 발신 지령 검출 회로(41)에 의해 발신 지령이 검출되어 플립플롭 회로(431∼433)가 설정된 후, 초음파 수신 펄스 P1∼P3에 의해서 리셋될 때까지의 동안에 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3이 출력된다. AND 회로(451∼453)로부터 각각 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3이 출력되는 시간은 초음파 발신기(8)로부터 발신되는 초음파 송신 펄스 T의 전파 시간 t1, t2, t3에 상당한다.
클럭 게이트 회로(45)로부터 출력되는 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3은 퍼스널 컴퓨터(15)의 펄스 카운터(16)로 전송되어 카운트되고, 그 카운트 값 D1∼D3이 연산 제어부(17)로 전송된다. 연산 제어부(17)는 펄스 카운터(16)의 카운트 값 D1∼D3에 근거하여, 초음파 송신 펄스 T의 전파 시간을 산출하고, 또한, 수학식 1 내지 수학식 3의 연산을 실행하여 인공어(3)의 3차원 위치 x, y, z를 구한다. 또는, 도 4에 도시한 바와 같이, 전파 시간 t1, t2, t3과 인공어(3)의 3차원 위치 x, y, z의 관계를 나타내는 데이터 테이블을 미리 작성하여 두고, 계측한 전파 시간 t1, t2, t3과 데이터 테이블을 비교하여 인공어(3)의 3차원 위치 x, y, z를 구한다.
전술한 바와 같이 하여, 계측한 3차원 위치 x, y, z의 데이터는 인공어(3)의 위치 제어, 유도 제어에 사용된다. 예컨대, 건전지(4)를 충전하는 경우, 인공어(3)를 충전하는 소정의 장소까지 유도하고, 이 충전 장소에서 교류 전력을 무선으로 인공어(3) 측에 유기시켜, 이 유기 전력을 정류함으로써 건전지(4)가 충전된다.
또한, 도 8에 있어서, 플립플롭 회로(431∼433)가 초음파 수신 펄스 P1∼P3에 의해 리셋되면, /Q측 출력이 인버터(47a∼47c)를 거쳐서 출력되어, 수신 완료 신호 M1∼M3으로서 퍼스널 컴퓨터(15)의 연산 제어부(17)로 전송된다. 연산 제어부(17)는 도 10에서 (a)로 나타낸 송신 제어 전압이 하강한 후, 도 10에서 (h)로 나타낸 리셋 신호 RST를 출력하여 전파 시간 검출 펄스 발생 회로(43)의 플립플롭 회로(431∼433)를 초기화하여 다음의 위치 계측에 대비한다.
도 10의 타이밍차트에 나타낸 예에서는, (a)에 나타내는 송신 제어 전압이 하이 레벨로 상승하는 동안에, 복수회(예컨대, 3회)의 발신 지령이 출력되고, 그때마다 초음파 발신기(8)로부터 초음파 송신 펄스 T가 발신되어 수신 장치(1la∼11c)에서 수신된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 발신 지령 검출 회로(41) 내의 초음파 발신 타이밍 펄스 발생 회로(413a∼413c)가 최초 1회만 발신 지령을 수신하여 계측 처리를 실행한다.
인공어(3)의 위치 계측 주기는 전파 송신기(18)로부터의 전파 송신 주기 18㎳의 2배(최소 2배)에서 가능하다.
다음에, 전파 시간 클럭 발생기(14)에서의 카운트 클럭 발진기(44)의 발신 주파수의 설정에 대하여 설명한다.
인공어(3)를 유도 제어하는 경우, 그 위치 검출 정밀도는 x, y, z의 3축 모두 2∼3㎝ 이내로 위치시킬 필요가 있다. 따라서, 초음파 진동자(9)로부터 초음파 수신 소자(12a∼12c)까지의 초음파 송신 펄스 T의 전파 시간 t1, t2, t3을 정확히 계측할 필요가 있다. 인공어(3)의 위치 검출 정밀도는 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3의 주파수, 즉, 카운트 클럭 발진기(44)의 발진 주파수에 의해서 결정되는 것으로, 그 발진 주파수를 다음과 같이 하여 설정한다.
수중의 음속은 1483m/s(0℃, 1atm)이고, 1㎝의 전파 시간은 0.674㎲이다. 따라서, x, y, z의 각 위치 검출 정밀도를 3㎝로 설정하면, 카운트 클럭 발진기(44)의 발진 주파수 f는
로 된다. 따라서, 카운트 클럭 발진기(44)의 발진 주파수는 500kHz로 설정하면, 3㎝ 이하의 위치 검출 정밀도로 할 수 있다. 또한, 카운트 클럭 발진기(44)의 발진 주파수를 500kHz 이상의 높은 주파수로 설정하면, 위치 검출 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
초음파 수신 신호 A1∼A3, 초음파 수신 펄스 P1∼P3, 전파 시간 클럭 펄스 C1∼C3, 수신 완료 신호 M1∼M3의 관측 파형 예는 도 11의 타이밍차트와 같이 도시되어 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 전파 송신기(18)는 40MHz 대역의 전파를 사용한 경우에 대하여 설명했지만, 수중에서의 감쇠가 적은 주파수 대역, 예컨대, 수 MHz∼100MHz의 주파수 대역을 사용할 수 있다. 또한, 초음파 발신기(8)의 발신 주파수도 200kHz에 한정되지 않고, 그 밖의 다른 주파수를 사용하여도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 수조(1) 내의 수면 아래에 수신 장치(1la∼11c)를 설치한 경우에 대하여 설명했지만, 그 밖의 위치, 예컨대, 수조(1) 내의 바닥부에 수신 장치(1la∼11c)를 설치하여도 마찬가지로 계측 처리를 실행할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 상기 수신 장치(1la∼11c)를 정삼각형이 되도록 배치한 경우에 대하여 설명했지만, 수신 장치(1la∼11c)의 배치는 정삼각형이 아니어도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 수조(1) 내에 3개의 수신 장치(1la∼11c)를 설치한 경우에 대하여 설명했지만, 그 보다 많은 다수(예컨대, 4개)의 수신 장치를 설치하고, 그 중에서 3개의 수신 장치를 계측 상태 등에 따라 선택하여, 그 수신 신호에 의해 위치 계측 처리를 실행하도록 하여도 무방하다. 이 경우, 전파 시간 클럭 발생기(14)에는 수신 장치의 설치 개수에 대응한 처리 시스템을 마련하고, 퍼스널 컴퓨터(15)에 의해 신호를 선택하여 처리한다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 예컨대, 수조(1) 내에 인공어(3)의 유영 위치에 의해서 장해로 되는 물건이 배치되어 있는 경우에도, 장해물의 영향을 받지 않는 수신 장치의 수신 신호를 선택하여 계측 처리를 실행할 수 있어, 위치 계측을 확실하게 실행할 수 있다.
상기에 있어서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하였는데, 본 발명의 특허 청구 범위를 이탈하지 않는 범위에서 당업자는 다양한 변경을 행할 수 있음은 물론이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 수조 내에 인공어의 유영 위치에 따라 장해로 되는 물건이 배치되어 있는 경우에도, 장해물의 영향을 받지 않는 수신 장치의 수신 신호를 선택하여 계측 처리를 실행할 수 있어, 위치 계측을 확실하게 실행할 수 있다.

Claims (19)

  1. 외부로부터 송신되는 전파에 의한 신호를 수신하는 전파 수신기와,
    상기 전파 수신기에 의해 수신된 신호에 근거하여 초음파를 발신하는 초음파 발신기
    로 구성되는 수조 내의 유영체.
  2. 외부로부터 송신되는 전파에 의한 제어 지령을 수신하는 전파 수신기와,
    상기 전파 수신기에 의해 수신된 제어 지령에 따라서 제어 구동되는 유영 동작용 서보 모터
    로 구성되는 수조 내의 유영체.
  3. 외부로부터 송신되는 전파에 의한 신호를 수신하는 전파 수신기와,
    상기 전파 수신기에 의해 수신된 신호에 근거하여 초음파를 발신하는 초음파 발신기와,
    상기 전파 수신기에 의해 수신된 신호에 따라서 제어 구동되는 유영 동작용 서보 모터
    로 구성되는 수조 내의 유영체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전파 수신기, 상기 초음파 발신기 및 상기 유영 동작용 서보 모터를 동작시키기 위한 전원을 공급하는 건전지를 더 구비하는
    수조 내의 유영체.
  5. 수조 내를 유영하는 유영체와,
    상기 유영체에 전파에 의한 제어 지령을 송신하는 전파 송신기와,
    상기 유영체에 마련되어, 상기 전파 송신기로부터 송신되는 전파를 수신하는 전파 수신기와,
    상기 전파 수신기에 의해 수신된 제어 지령에 따라서 구동 제어되는 유영 동작용 서보 모터
    로 구성되는 수조 내 유영체의 제어 장치.
  6. 수조 내를 유영하는 유영체와,
    상기 유영체에 전파에 의한 제어 지령을 송신하는 전파 송신기와,
    상기 유영체에 마련되어, 상기 전파 송신기로부터 송신되는 전파를 수신하는 전파 수신기와,
    상기 전파 수신기에 의해 수신된 제어 지령에 의해 초음파 송신 펄스를 발신하는 초음파 발신기와,
    상기 수조 내에 설치되어, 상기 초음파 발신기로부터 송신된 초음파 송신 펄스를 수신하는 수신 장치와,
    상기 수신 장치에 의해 수신된 초음파 수신 신호에 근거하여 상기 전파 송신기로부터 제어 지령을 송신시키는 제어부
    로 구성되는 수조 내 유영체의 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전파 수신기에 의해 수신된 제어 지령에 따라서 구동 제어되는 유영 동작용 서보 모터를 더 구비하는
    수조 내 유영체의 제어 장치.
  8. 수조 내를 유영하는 유영체와,
    상기 유영체로 전파에 의한 발신 지령을 송신하는 전파 송신기와,
    상기 유영체에 마련되어, 상기 전파 송신기로부터 송신되는 전파를 수신하는 전파 수신기와,
    상기 전파 수신기에 의해 수신된 발신 지령에 의해 초음파 송신 펄스를 발신하는 초음파 발신기와,
    상기 수조 내에 설치되어, 상기 초음파 발신기로부터 송신된 초음파 송신 펄스를 수신하는 적어도 3개의 수신 장치와,
    상기 전파 송신기로부터 출력되는 송신 모니터 신호 및 상기 각 수신 장치에 의해서 수신된 초음파 수신 신호에 근거하여, 상기 초음파 발신기로부터 각 수신 장치까지의 초음파 전파 시간을 계측하는 전파 시간 계측부와,
    상기 전파 시간 계측부에 의해 계측된 초음파의 각 전파 시간으로부터 상기 유영체의 3차원 위치를 산출하는 위치 산출부
    로 구성되는 수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전파 시간 계측부는
    상기 적어도 3개의 수신 장치 중에서 상기 초음파 펄스의 수신 상태에 근거하여 3개의 수신 장치를 선택하고, 상기 전파 송신기로부터 출력되는 송신 모니터 신호 및 상기 선택된 3개의 수신 장치에 의해서 수신된 초음파 수신 신호에 근거하여, 상기 초음파 발신기로부터 각 수신 장치까지의 초음파 전파 시간을 계측하는
    수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 수신 장치는 3개이며, 이들 3개의 수신 장치는 각각 상기 수조 내의 수면으로부터 거의 동일한 수심의 설치 위치에 설치되고, 또한 각 설치 위치 사이의 거리가 각각 거의 등거리로 되도록 설치된
    수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 각 수신 장치는
    상기 초음파 발신기로부터 송신된 초음파 송신 펄스를 수신하는 초음파 수신 소자와,
    상기 초음파 수신 소자에 의해서 수신된 초음파 송신 펄스를 증폭하여 상기 초음파 수신 신호로서 상기 전파 시간 계측부로 송신하는 수신 증폭기로 구성되는
    수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 각 수신 장치는 상기 수조 내의 수면 아래에 설치된 수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
  13. 수조 내를 유영하는 유영체와,
    상기 유영체에 전파에 의한 발신 지령을 송신하는 전파 송신기와,
    상기 유영체에 마련되어, 상기 전파 송신기로부터 송신되는 전파를 수신하는 전파 수신기와,
    상기 전파 수신기에 의해 수신된 발신 지령에 의해 초음파 송신 펄스를 발신하는 초음파 발신기와,
    상기 수조 내에 설치되어, 상기 초음파 발신기로부터 송신된 초음파 송신 펄스를 수신하는 적어도 3개의 수신 장치와,
    상기 전파 송신기로부터 출력되는 송신 모니터 신호 중 발신 지령을 검출하여 동작하고, 상기 초음파 발신기로부터 각 수신 장치까지의 초음파 전파 시간에 대응하는 수의 전파 시간 클럭 펄스를 각각 발생하는 전파 시간 클럭 발생부와,
    상기 전파 시간 클럭 발생부로부터 출력되는 각 전파 시간 클럭 펄스를 카운트하는 펄스 카운터와,
    상기 펄스 카운터의 펄스 카운트 값에 의해서 상기 초음파 발신기로부터 각 수신 장치까지의 초음파 전파 시간을 산출하는 전파 시간 산출부와,
    상기 전파 시간 산출부에 의해 산출된 각 초음파 전파 시간으로부터 상기 유영체의 3차원 위치를 산출하는 위치 산출부
    로 구성되는 수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전파 시간 클럭 발생부는
    상기 적어도 3개의 수신 장치 중에서 상기 초음파 펄스의 수신 상태에 근거하여 3개의 수신 장치를 선택하고, 상기 초음파 발신기로부터 상기 선택된 3개의 수신 장치까지의 초음파 전파 시간에 대응하는 수의 전파 시간 클럭 펄스를 각각 발생시키는
    수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 수신 장치는 3개이며, 이들 3개의 수신 장치는 각각 상기 수조 내의 수면으로부터 거의 동일한 수심의 설치 위치에 설치되고, 또한 각 설치 위치 사이의 거리가 각각 거의 등거리로 되도록 설치되는 수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 각 수신 장치는
    상기 초음파 발신기로부터 송신된 초음파 송신 펄스를 수신하는 초음파 수신 소자와,
    상기 초음파 수신 소자에 의해서 수신된 초음파 송신 펄스를 증폭하여 상기 초음파 수신 신호로서 상기 전파 시간 계측부로 송신하는 수신 증폭기로 구성되는
    수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 각 수신 장치는 상기 수조 내의 수면 아래에 설치되는 수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 유영체의 3차원 위치를 산출하는 위치 산출부는 초음파 전파 시간과 유영체의 3차원 위치의 관계를 나타내는 데이터 테이블을 사전에 작성하여 두고, 상기 전파 시간 산출부에 의해 산출된 초음파 전파 시간과 상기 데이터 테이블을 비교하여 유영체의 3차원 위치를 구하는 수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 위치 산출부에 의해서 사전에 작성된 상기 데이터 테이블을 기억하는 기억부를 더 구비하되,
    상기 위치 산출부는 상기 전파 시간 산출부에 의해 산출된 초음파 전파 시간과 상기 기억부에 기억된 상기 데이터 테이블을 비교하여 유영체의 3차원 위치를 구하는
    수조 내 유영체의 위치 계측 장치.
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