JP7156129B2 - Positioning system and positioning method - Google Patents

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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本開示は、測位システム及び測位方法に関する。 The present disclosure relates to positioning systems and positioning methods.

従来から、音響測位によって水中航走体の位置を測定する技術が知られている（例えば、下記特許文献１及び２）。特許文献１には、音響送受波器及びＧＰＳ受信器を有する第一水面曳航体と、音響受波器及びＧＰＳ受信器を有する第二水面曳航体と、第一水面曳航体及び第二水面曳航体を曳航する観測船と、深海曳航器とを有するシステムが開示されている。このシステムでは、第一水面曳航体の音響送受波器から音響パルスを発信してから、深海曳航器のトランスポンダからの応答波が第一水面曳航体の音響送受波器及び第二水面曳航体の音響受波器で受信されるまでの時間から、音響送受波器と深海曳航器との間の距離、及び、音響受波器と深海曳航器との間の距離が検出される。そして、第一水面曳航体のＧＰＳ受信器を用いて取得された音響送受波器の位置情報、第二水面曳航体のＧＰＳ受信器を用いて取得された音響受波器の位置情報、音響送受波器と深海曳航器との間の距離、及び、音響受波器と深海曳航器との間の距離に基づいて、深海曳航器の位置を算出している。 Conventionally, techniques for measuring the position of an underwater vehicle by acoustic positioning have been known (for example, Patent Documents 1 and 2 below). Patent Document 1 discloses a first surface towed body having an acoustic transducer and a GPS receiver, a second surface towed body having an acoustic wave receiver and a GPS receiver, and a first and second surface towed body. A system is disclosed having a body towing survey vessel and a deep sea tow. In this system, after an acoustic pulse is transmitted from the acoustic transducer of the first surface tow body, the response wave from the transponder of the deep sea tow body is transmitted to the acoustic transducer of the first surface tow body and the second surface tow body. The distance between the acoustic transducer and the deep-sea tow vehicle and the distance between the acoustic transducer and the deep-sea tow vehicle are detected from the time until reception by the acoustic wave receiver. Then, the position information of the acoustic transducer acquired using the GPS receiver of the first surface towed body, the position information of the acoustic transducer acquired using the GPS receiver of the second surface towed object, the acoustic transmission and reception The position of the deep-sea tow is calculated based on the distance between the wave generator and the deep-sea tow and the distance between the acoustic receiver and the deep-sea tow.

特開２００２－１６２４５９号公報JP-A-2002-162459 特開昭６３－３０５０９６号公報JP-A-63-305096

特許文献１に記載のシステムでは、水面に配置された第一水面曳航体及び第二水面曳航体に音響測位装置を設け、当該音響測位装置を用いて深海曳航器の位置を検出している。しかしながら、特許文献１に記載のように、音響測位装置を水面付近に配置した場合には、曳航船のエンジン等による音響雑音、水面反射等に起因するノイズ等の影響により、水中航走体を高い精度で測位することが困難となる。 In the system described in Patent Document 1, acoustic positioning devices are provided on the first water surface towing body and the second water surface towing body arranged on the water surface, and the position of the deep sea towing device is detected using the acoustic positioning device. However, as described in Patent Document 1, when the acoustic positioning device is placed near the surface of the water, the underwater vehicle may be affected by acoustic noise from the engine of the tow ship, noise caused by reflections on the water surface, and the like. Positioning with high accuracy becomes difficult.

そこで、水中航走体の位置を高い精度で測定することができる測位システム及び測位方法が求められている。 Therefore, there is a demand for a positioning system and a positioning method capable of measuring the position of an underwater vehicle with high accuracy.

一態様では、水中航走体の位置を測定する測位システムが提供される。この測位システムは、測位衛星から測位情報を受信する受信器を有する曳航船と、曳航船によって水中を曳航される曳航体であり、水中航走体の位置を測定するための音響測位装置を有する、該曳航体と、曳航船と曳航体とを連結する索体と、測位情報から得られる曳航船の絶対位置情報と、曳航船と曳航体との間で延びる索体の長さ、索体のヨー方向の角度、及び、索体のピッチ方向の角度に基づいて算出される曳航船を基準とした曳航体の相対位置情報と、音響測位装置によって測定された曳航体を基準とした水中航走体の相対位置情報とに基づいて、水中航走体の絶対位置情報を算出する演算器と、を備える。 In one aspect, a positioning system is provided for determining the position of an underwater vehicle. This positioning system comprises a towship having a receiver for receiving positioning information from a positioning satellite, a towed body towed underwater by the towed ship, and having an acoustic positioning device for measuring the position of the underwater vehicle. , the tow body, the cable connecting the tow vessel and the tow body, the absolute position information of the tow vessel obtained from the positioning information, the length of the cable extending between the tow vessel and the tow body, the cable body The relative position information of the tow body with respect to the tow vessel calculated based on the yaw angle and the pitch direction angle of the rope, and the underwater navigation with respect to the tow body measured by the acoustic positioning device a calculator for calculating absolute position information of the underwater vehicle based on the relative position information of the vehicle.

上記態様に係る測位システムでは、曳航船と曳航体との間で延びる索体の長さ、ピッチ方向の角度及びヨー方向の角度に基づいて曳航船を基準とした曳航体の相対位置情報を算出しているので、曳航体の曳航船及び水面からの距離を離すことで、音響雑音、水面反射といったノイズの影響を小さくして、高い精度で曳航体の相対位置情報を取得することができる。また、このシステムでは、音響測位装置が水中で曳航される曳航体に設けられているので、音響雑音、水面反射等に起因するノイズの影響を受けずに、曳航体を基準とした水中航走体の相対位置情報を測定することができる。したがって、水中航走体の測位成功確率及び測位精度を向上させることができる。本態様に係るシステムでは、上述のように取得された水中航走体の相対位置情報と共に、曳航体の相対位置情報及び曳航船の絶対位置情報を用いることにより、水中航走体の絶対位置情報を高い精度で算出することができる。 In the positioning system according to the above aspect, the relative position information of the towing body with respect to the towing vessel is calculated based on the length of the rope extending between the towing vessel and the towing body, the angle in the pitch direction, and the angle in the yaw direction. Therefore, by increasing the distance from the towing vessel and the water surface of the towing body, the influence of noise such as acoustic noise and water surface reflection can be reduced, and the relative position information of the towing body can be obtained with high accuracy. In addition, in this system, since the acoustic positioning device is installed on the towed body that is towed underwater, underwater navigation based on the towed body is not affected by noise caused by acoustic noise, water surface reflection, etc. Relative body position information can be measured. Therefore, it is possible to improve the positioning success probability and the positioning accuracy of the underwater vehicle. In the system according to this aspect, the absolute position information of the underwater vehicle is obtained by using the relative position information of the towed vehicle and the absolute position information of the towing vessel together with the relative position information of the underwater vehicle obtained as described above. can be calculated with high accuracy.

一実施形態では、曳航船に設けられ、ヨー方向及びピッチ方向に対して索体を回動自在に支持するジョイントを更に備えていてもよい。なお、別の一実施形態では、ジョイントのヨー方向及びピッチ方向への回動角度を検出するポテンショメータを更に備えてもよい。この実施形態では、ジョイントの回動角度から、索体のヨー方向の角度、及び、索体のピッチ方向の角度を容易に取得することができる。 In one embodiment, the towing vessel may further include a joint that supports the rope rotatably in the yaw direction and the pitch direction. In another embodiment, a potentiometer for detecting the rotation angle of the joint in the yaw direction and the pitch direction may be further provided. In this embodiment, it is possible to easily obtain the angle of the cord in the yaw direction and the angle of the cord in the pitch direction from the rotation angle of the joint.

一実施形態では、曳航体が、水中航走体と通信するための音響通信装置を更に有していてもよい。この実施形態では、曳航体が水中で曳航されており、音響雑音、水面反射といったノイズの影響を抑制することができるので、曳航体と水中航走体との間の通信品質を向上させることができる。 In one embodiment, the tow vehicle may further have an acoustic communication device for communicating with the underwater vehicle. In this embodiment, the towed body is towed underwater, and the influence of noise such as acoustic noise and water surface reflection can be suppressed, so that the communication quality between the towed body and the underwater vehicle can be improved. can.

一実施形態では、索体が、中性浮力を有していてもよい。索体が水中で撓むと、曳航船と曳航体との間で延びる索体の長さと、曳航船と曳航体との間の実際の距離との間でずれが生じ、曳航体の相対位置情報を高い精度で取得することが困難になる。この実施形態では、索体が中性浮力を有しているので、索体が水中で撓みにくくなる。よって、曳航体の相対位置情報の計測精度を高めることができる。 In one embodiment, the cord may have neutral buoyancy. Deflection of the cable in the water causes a discrepancy between the length of the cable extending between the tow vessel and the tow body and the actual distance between the tow vessel and the tow body, providing information about the relative position of the tow body. is difficult to obtain with high accuracy. In this embodiment, since the cord body has neutral buoyancy, the cord body is less likely to bend in water. Therefore, it is possible to improve the measurement accuracy of the relative position information of the towed object.

一実施形態では、曳航船及び曳航体に接続され、索体に沿って延在するケーブルを更に備えていてもよい。このケーブルによって、曳航体と曳航船との間で高品質な通信を行うことが可能となる。 An embodiment may further comprise a cable connected to the tow vessel and the tow body and extending along the cable. This cable allows high quality communication between the tow body and the tow vessel.

一態様では、測位システムを用いて水中航走体の位置を測定する測位方法が提供される。この測位システムは、曳航船と、曳航船によって水中を曳航される曳航体であり、水中航走体の位置を測定するための音響測位装置を有する、該曳航体と、曳航船と曳航体とを連結する索体と、を備えている。上記方法は、測位衛星から測位情報を受信して曳航船の絶対位置情報を取得する工程と、曳航船と曳航体との間で延びる索体の長さ、索体のピッチ方向の角度及び索体のヨー方向の角度に基づいて、曳航船を基準とした曳航体の相対位置情報を取得する工程と、音響測位装置を用いて曳航体を基準とした水中航走体の相対位置情報を計測する工程と、曳航船の絶対位置情報と、曳航体の相対位置情報と、水中航走体の相対位置情報とに基づいて、水中航走体の絶対位置情報を取得する工程と、を含む。 In one aspect, a positioning method is provided for measuring the position of an underwater vehicle using a positioning system. The positioning system includes a tow vessel and a tow vehicle towed through water by the tow vessel, the tow vehicle, the tow vessel and the tow vehicle having an acoustic positioning device for determining the position of the underwater vehicle. and a cord body that connects the The above method includes the steps of receiving positioning information from positioning satellites and obtaining absolute position information of the towed vessel; A process of acquiring relative position information of the towed body with respect to the towed vessel based on the yaw direction angle of the body, and measuring relative positional information of the underwater vehicle with the towed body as the reference using the acoustic positioning device. and obtaining absolute position information of the underwater vehicle based on the absolute position information of the towing vessel, the relative position information of the towed object, and the relative position information of the underwater vehicle.

この方法によれば、水中航走体の絶対位置情報を高い精度で算出することができる。 According to this method, the absolute position information of the underwater vehicle can be calculated with high accuracy.

本発明の一態様及び種々の実施形態によれば、水中航走体の位置を高い精度で測定することができる。 According to one aspect and various embodiments of the present invention, the position of an underwater vehicle can be determined with high accuracy.

一実施形態の測位システムの概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the positioning system of one Embodiment. 一実施形態の測位システムの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the positioning system of one Embodiment. ジョイントの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a joint; 一実施形態の測位方法を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a positioning method of one embodiment; 曳航体及び索体を上方から見た図である。FIG. 4 is a top view of the tow body and cable body; （ａ）は曳航船及び索体を上方から見た図であり、（ｂ）は曳航船及び索体を側方から見た図である。(a) is a top view of the towing vessel and cable, and (b) is a side view of the towing vessel and cable.

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will not be repeated. The dimensional proportions of the drawings do not necessarily match those of the description.

図１は、一実施形態の測位システム１の概略的な構成を示している。図２は、測位システム１の機能構成を示すブロック図である。この測位システム１は、水中の探査や監視を行う水中航走体の絶対位置を測定するものであり、曳航船１０、曳航体２０、索体３０及び一以上の水中航走体４０を含んでいる。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a positioning system 1 of one embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the positioning system 1. As shown in FIG. This positioning system 1 measures the absolute position of an underwater vehicle for underwater exploration and surveillance, and includes a towing vessel 10, a towing body 20, a cable 30 and one or more underwater vehicles 40. there is

曳航体２０は、曳航船１０によって水中で曳航されており、水中航走体４０の位置を測定する機能と、音響通信により水中航走体４０と情報の送受信を行う機能と、曳航船１０と情報の送受信を行う機能とを有している。 The towing body 20 is towed underwater by the towing vessel 10, and has a function of measuring the position of the underwater vehicle 40, a function of transmitting and receiving information to and from the underwater vehicle 40 by acoustic communication, and a function of communicating with the towing vessel 10. It has a function of transmitting and receiving information.

曳航体２０の本体は、負の浮力を有しており、曳航体２０が静止しているときには水中に沈むように構成されている。また、曳航体２０の本体は、水中で曳航体２０が静止しているときに、水平な姿勢を保つように浮心及び重心が設計されている。曳航体２０の本体には、尾翼２１が形成されている。この尾翼２１は、曳航体２０が所定の速度で曳航されているときに、所定の深度（例えば、１５ｍ以上の深度）を保つように曳航体２０の姿勢を制御する。なお、尾翼２１は、曳航体２０が所定の深度を保つように、アクチュエータによってその傾きが制御できるようになっていてもよい。このように、曳航体２０は、その全体が水中に配置された状態で曳航船１０に曳航される。例えば、曳航体２０は、水面ＷＳから１５ｍ以上の深度で曳航船１０に曳航される。 The body of tow body 20 is negatively buoyant and is configured to be submerged when tow body 20 is at rest. Also, the body of the tow body 20 is designed with a center of buoyancy and a center of gravity such that when the tow body 20 is stationary in water, it maintains a horizontal attitude. A tail 21 is formed on the main body of the tow body 20 . The tail 21 controls the attitude of the towing body 20 so as to maintain a predetermined depth (for example, a depth of 15 m or more) when the towing body 20 is towed at a predetermined speed. The tilt of the tail 21 may be controlled by an actuator so that the towing body 20 maintains a predetermined depth. Thus, the tow body 20 is towed to the tow vessel 10 with its entirety disposed in the water. For example, the tow body 20 is towed by the tow vessel 10 at a depth of 15m or more from the water surface WS.

図２に示すように、曳航体２０は、制御装置２２、ＡＨＲＳ（Attitude Heading Reference System）２３、音響通信装置２４、音響測位装置２５及び通信機２６を備えている。なお、ＡＨＲＳ２３は姿勢方位基準装置である。曳航体２０は、ＡＨＲＳ２３に代えて、情報収集がより高度な慣性航法装置を備えていてもよい。制御装置２２は、曳航体２０を部分的に又は全体的に制御可能に構成されている。 As shown in FIG. 2 , the tow vehicle 20 includes a control device 22 , an AHRS (Attitude Heading Reference System) 23 , an acoustic communication device 24 , an acoustic positioning device 25 and a communication device 26 . AHRS 23 is an attitude and heading reference device. The tow vehicle 20 may be equipped with an inertial navigation system with more sophisticated information gathering in place of the AHRS 23 . Controller 22 is configured to be able to partially or wholly control tow body 20 .

制御装置２２は、曳航体２０の各種装置（例えば、ＡＨＲＳ２３、音響通信装置２４、音響測位装置２５及び通信機２６）を制御する。制御装置２２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されており、所定の機能を実現するためのコンピュータプログラムがＲＯＭなどに記憶されている。そして、ＣＰＵやＲＡＭ上に上記のコンピュータプログラムを読み込ませ、ＣＰＵの制御の下で動作させることで、各種機能が実現される。なお、一実施形態においては、制御装置２２の各機能が集積回路によって実現されてもよい。 The control device 22 controls various devices of the tow vehicle 20 (eg, AHRS 23, acoustic communication device 24, acoustic positioning device 25, and communication device 26). The control device 22 is mainly composed of a computer including, for example, a CPU, a ROM, and a RAM, and computer programs for realizing predetermined functions are stored in the ROM or the like. Various functions are realized by loading the computer program into the CPU or RAM and operating it under the control of the CPU. Note that, in one embodiment, each function of the control device 22 may be realized by an integrated circuit.

ＡＨＲＳ２３は、ジャイロ及び加速度計等のセンサからの情報に基づいて、曳航体２０の方位及びピッチ角度を測定する。 AHRS 23 measures the azimuth and pitch angle of tow vehicle 20 based on information from sensors such as gyros and accelerometers.

図１に示すように、音響通信装置２４及び音響測位装置２５は、曳航体２０の本体下部に設けられている。音響通信装置２４は、例えば、水中に音波を送信する送信器と、音波（反射波）を受信する受信器とを含む送受信機（トランシーバ）を含んでおり、音響通信を用いて後述する水中航走体４０の音響通信装置４３との間で相互に情報を送受信する機能を有している。 As shown in FIG. 1 , the acoustic communication device 24 and the acoustic positioning device 25 are provided on the lower body of the towing body 20 . The acoustic communication device 24 includes, for example, a transceiver that includes a transmitter that transmits sound waves underwater and a receiver that receives sound waves (reflected waves). It has a function of transmitting and receiving information to and from the acoustic communication device 43 of the running body 40 .

音響測位装置２５は、後述する水中航走体４０の応答機４４からの応答に基づいて、曳航体２０を基準とした水中航走体の相対位置を測定する。音響測位装置２５としては、例えば、ＳＳＢＬ（Super Short Base Line）測位システムを利用することができる。ＳＳＢＬ測位システムでは、水中に向けて定期的にパルス音を発信し、当該パルス音に対する応答エコーを少なくとも３つの音響センサで受信して、水中航走体４０までの直線距離、水中航走体４０までの方位角度、水中航走体４０までのピッチ角度を用いて曳航体２０を基準とした三次元相対座標系における水中航走体４０の位置（水中航走体４０の相対位置情報）を計測する。 The acoustic positioning device 25 measures the relative position of the underwater vehicle with respect to the towing vehicle 20 based on a response from the transponder 44 of the underwater vehicle 40, which will be described later. As the acoustic positioning device 25, for example, an SSBL (Super Short Base Line) positioning system can be used. In the SSBL positioning system, a pulse sound is periodically transmitted into the water, response echoes to the pulse sound are received by at least three acoustic sensors, and the straight line distance to the underwater vehicle 40, the underwater vehicle 40 Measure the position of the underwater vehicle 40 (relative position information of the underwater vehicle 40) in the three-dimensional relative coordinate system with the towing object 20 as the reference using the azimuth angle to the underwater vehicle 40 and the pitch angle to the underwater vehicle 40 do.

通信機２６は、通信ケーブル３２を介して後述する曳航船１０の通信機１４と相互に情報を送受信する機能を有する。なお、曳航体２０は、当該曳航体２０の深度を計測する深度計を更に備えていてもよい。 The communication device 26 has a function of transmitting and receiving information to and from the communication device 14 of the towing vessel 10 to be described later via the communication cable 32 . Note that the towing body 20 may further include a depth gauge for measuring the depth of the towing body 20 .

水中航走体４０は、例えば海底探査用のソナーを有する探査ロボットであり、当該ソナーを用いて水底ＷＢを探査する。水中航走体４０は、水中を自律航行することが可能である。水中航走体４０は、制御装置４１、慣性航法装置４２、音響通信装置４３及び応答機４４を有している。 The underwater vehicle 40 is, for example, an exploration robot having a sonar for seabed exploration, and explores the seabed WB using the sonar. The underwater vehicle 40 can autonomously navigate underwater. The underwater vehicle 40 has a control device 41 , an inertial navigation device 42 , an acoustic communication device 43 and a transponder 44 .

制御装置４１は、水中航走体４０を部分的に又は全体的に制御可能に構成されている。制御装置４１は、水中航走体４０の各種装置（例えば、慣性航法装置４２、音響通信装置４３及び応答機４４）を制御する。制御装置４１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されており、所定の機能を実現するためのコンピュータプログラムがＲＯＭなどに記憶されている。そして、ＣＰＵやＲＡＭ上に上記のコンピュータプログラムを読み込ませ、ＣＰＵの制御の下で動作させることで、各種機能が実現される。なお、一実施形態においては、制御装置４１の各機能が集積回路によって実現されてもよい。 The control device 41 is configured to be able to partially or wholly control the underwater vehicle 40 . The control device 41 controls various devices of the underwater vehicle 40 (for example, the inertial navigation device 42, the acoustic communication device 43, and the transponder 44). The control device 41 is mainly composed of a computer including, for example, a CPU, a ROM, and a RAM, and computer programs for realizing predetermined functions are stored in the ROM or the like. Various functions are realized by loading the computer program into the CPU or RAM and operating it under the control of the CPU. Note that, in one embodiment, each function of the control device 41 may be realized by an integrated circuit.

慣性航法装置４２は、ジャイロ及び加速度計等のセンサからの情報に基づいて、水中航走体４０の起点からの移動距離、移動方向、速度等を測定する。 The inertial navigation system 42 measures the moving distance, moving direction, speed, etc. from the starting point of the underwater vehicle 40 based on information from sensors such as gyros and accelerometers.

音響通信装置４３は、音響通信を用いて曳航体２０の音響通信装置２４との間で情報の送受信が可能に構成されている。音響通信装置４３は、例えば、音響通信装置２４と同様の構成を有している。応答機４４は、曳航体２０の音響測位装置２５から送信される音を受信すると、瞬時に応答音を音響測位装置２５に送信するように構成されている。 The acoustic communication device 43 is configured to be able to transmit and receive information to and from the acoustic communication device 24 of the towed body 20 using acoustic communication. The acoustic communication device 43 has the same configuration as the acoustic communication device 24, for example. The transponder 44 is configured to instantly transmit a response sound to the acoustic positioning device 25 upon receiving the sound transmitted from the acoustic positioning device 25 of the towed vehicle 20 .

なお、水中航走体４０は、当該水中航走体４０の深度を計測する深度計を更に備えていてもよい。 In addition, the underwater vehicle 40 may further include a depth gauge for measuring the depth of the underwater vehicle 40 .

曳航体２０と曳航船１０とは、索体３０によって連結されている。索体３０は、例えば曳航体２０を曳航するための化繊ロープである。索体３０は、水中で撓まないように中性浮力を有する素材から構成されていてもよい。また、索体３０は、捩れやすい素材によって構成されてもよいし、流体抵抗を低減されるために、細く形成され、流線形の断面形状を有していてもよい。 The towing body 20 and the towing vessel 10 are connected by a cable body 30 . The cable body 30 is, for example, a synthetic fiber rope for towing the towing body 20 . The cord body 30 may be made of a material having neutral buoyancy so as not to bend in water. In addition, the cord body 30 may be made of a material that is easily twisted, or may be formed thin and have a streamlined cross-sectional shape in order to reduce fluid resistance.

また、索体３０の内部には、曳航船１０と曳航体２０との間で通信を行うための通信ケーブル３２（ケーブル）が設けられていてもよい。索体３０の内部には、曳航船１０から曳航体２０に電力を供給するための電力ケーブルが更に設けられていてもよい。なお、電力ケーブル及び通信ケーブル３２は、索体３０に沿って延在していればよく、索体３０に隣接するように設けられていてもよい。 A communication cable 32 (cable) for communication between the towing vessel 10 and the towing body 20 may be provided inside the cable body 30 . A power cable for supplying power from the tow vessel 10 to the tow body 20 may be further provided inside the cable body 30 . The power cable and the communication cable 32 may extend along the cable 30 and may be provided adjacent to the cable 30 .

索体３０の一端は、例えばシャックルを介して曳航体２０に連結されており、索体３０の他端は、曳航船１０に連結されている。なお、曳航船１０には、索体３０を巻き取り、又は、繰り出すことができるドラムが設けられており、索体３０の他端は当該ドラムに固定されていてもよい。 One end of the cable 30 is connected to the tow body 20 via, for example, a shackle, and the other end of the cable 30 is connected to the tow vessel 10 . The towboat 10 may be provided with a drum on which the cable 30 can be wound up or unwound, and the other end of the cable 30 may be fixed to the drum.

図２に示すように、曳航船１０は、ジョイント１１、ポテンショメータ１２、測位機１３、通信機１４、演算器１５及びＡＨＲＳ１６を備えている。ジョイント１１は、曳航船１０の船体から後方に張り出した船尾部１９に設けられている。図３に示すように、ジョイント１１は、互いに直交する２つの軸ＡＸ１，ＡＸ２を有する２自由度ジョイントであり、その内部通路ＳＰに索体３０が挿通されている。ジョイント１１の軸ＡＸ１は、鉛直方向に延在しており、軸ＡＸ２は、水平方向に延在している。したがって、ジョイント１１は、索体３０の延在方向に応じて、軸ＡＸ１を中心として索体３０のヨー方向に回動し、且つ、軸ＡＸ２を中心として索体３０のピッチ方向に回動する。すなわち、このジョイント１１は、索体３０のヨー方向及びピッチ方向に対して回動自在に索体３０を支持している。なお、ヨー方向の角度とは、基準方向（例えば、真北方向）に対する索体３０の水平方向の角度を表しており、索体３０のピッチ方向の角度とは、水平面を基準とした索体３０の鉛直方向の角度を表している。 As shown in FIG. 2, the towing vessel 10 has a joint 11, a potentiometer 12, a positioning device 13, a communication device 14, a calculator 15 and an AHRS 16. The joint 11 is provided at a stern portion 19 projecting rearward from the hull of the towing vessel 10 . As shown in FIG. 3, the joint 11 is a two-degree-of-freedom joint having two axes AX1 and AX2 orthogonal to each other, and a rope 30 is inserted through its internal passage SP. Axis AX1 of joint 11 extends vertically, and axis AX2 extends horizontally. Therefore, the joint 11 rotates in the yaw direction of the cable 30 around the axis AX1 and rotates in the pitch direction of the cable 30 around the axis AX2 in accordance with the extending direction of the cable 30. . That is, the joint 11 supports the cable 30 so as to be rotatable in the yaw direction and the pitch direction of the cable 30 . The angle in the yaw direction represents the angle of the horizontal direction of the cord body 30 with respect to the reference direction (for example, due north), and the angle of the pitch direction of the cord body 30 is the angle of the cord body with respect to the horizontal plane. 30 represents the vertical angle.

ポテンショメータ１２は、ジョイント１１のヨー方向及びピッチ方向の角度を検出する。ポテンショメータ１２は、検出したヨー方向及びピッチ方向の角度を示す情報を演算器１５に出力する。なお、ジョイント１１のヨー方向及びピッチ方向の角度検出は、ポテンショメータに限らず、角度を計測可能な任意のセンサを用いてもよい。 The potentiometer 12 detects the angles of the joint 11 in the yaw and pitch directions. The potentiometer 12 outputs information indicating the detected angles in the yaw direction and the pitch direction to the calculator 15 . Note that the angles of the joint 11 in the yaw direction and the pitch direction are not limited to the potentiometer, and any sensor capable of measuring angles may be used.

ジョイント１１には、ガイド１８が接続されていてもよい。ガイド１８は、筒状又は断面コの字状をなす長尺部材であり、その内部空間に沿って索体３０が延在している。したがって、ガイド１８は、索体３０の延在方向を向くように構成されている。このガイド１８の端部は、ジョイント１１に接続されており、索体３０の延在方向の変化に応じて、ジョイント１１のヨー方向及びピッチ方向の角度を変化させる。 A guide 18 may be connected to the joint 11 . The guide 18 is an elongated member having a tubular shape or a U-shaped cross section, and a cord body 30 extends along its inner space. Therefore, the guide 18 is configured to face the extending direction of the cord body 30 . The end of the guide 18 is connected to the joint 11, and changes the angles of the joint 11 in the yaw direction and the pitch direction according to the change in the extending direction of the cable 30. FIG.

測位機１３は、曳航船１０の絶対位置情報を取得する。測位機１３は、例えばＧＮＳＳアンテナであり、測位衛星から測位情報を受信する受信器として機能する。図１に示すように、測位機１３は、ジョイント１１の近傍に設けられている。したがって、測位機１３は、測位衛星から測位情報を受信することによって、絶対座標系における曳航船１０（より具体的にはジョイント１１）の三次元の位置情報（緯度、緯度及び高度）を取得する。測位機１３は、取得した曳航船１０の絶対位置情報を演算器１５に出力する。なお、測位機１３は、曳航船１０のジョイント１１から離れた位置に配置されていてもよい。この場合、ジョイント１１の絶対位置は、ジョイント１１と測位機１３との離間距離と、測位機１３の絶対位置情報とを組み合わせることで得ることができる。 The positioning device 13 acquires absolute position information of the towing vessel 10 . The positioning device 13 is, for example, a GNSS antenna, and functions as a receiver that receives positioning information from positioning satellites. As shown in FIG. 1 , the positioning device 13 is provided near the joint 11 . Therefore, the positioning device 13 acquires three-dimensional position information (latitude, latitude and altitude) of the towing vessel 10 (more specifically, the joint 11) in the absolute coordinate system by receiving positioning information from the positioning satellites. . The positioning device 13 outputs the acquired absolute position information of the towing vessel 10 to the calculator 15 . Note that the positioning device 13 may be arranged at a position distant from the joint 11 of the towing vessel 10 . In this case, the absolute position of the joint 11 can be obtained by combining the distance between the joint 11 and the positioning device 13 and the absolute position information of the positioning device 13 .

通信機２６は、通信ケーブル３２を介して曳航体２０の通信機２６と相互に情報を送受信する。通信機２６は、曳航体２０から受信した情報を演算器１５に出力する。 Communicator 26 transmits and receives information to and from communicator 26 of tow vehicle 20 via communication cable 32 . The communicator 26 outputs the information received from the towed vehicle 20 to the calculator 15 .

演算器１５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されており、所定の機能を実現するためのコンピュータプログラムがＲＯＭなどに記憶されている。そして、ＣＰＵやＲＡＭ上に上記のコンピュータプログラムを読み込ませ、ＣＰＵの制御の下で動作させることで、各種機能が実現される。なお、一実施形態においては、演算器１５が集積回路によって実現されてもよい。この演算器１５は、曳航船１０と曳航体２０との間で延びる索体３０の長さＬ、索体３０のヨー方向の角度、及び、索体３０のピッチ方向の角度に基づいて、曳航船１０を基準とした曳航体２０の相対位置情報を取得する。また、演算器１５は、曳航船１０の絶対位置情報と、曳航体２０の相対位置情報と、水中航走体４０の相対位置情報とに基づいて、水中航走体４０の絶対位置情報を取得する。 The calculator 15 is mainly composed of a computer including, for example, a CPU, a ROM, and a RAM, and a computer program for realizing a predetermined function is stored in the ROM or the like. Various functions are realized by loading the computer program into the CPU or RAM and operating it under the control of the CPU. Note that, in one embodiment, the computing unit 15 may be realized by an integrated circuit. The computing unit 15 calculates the towing speed based on the length L of the cable 30 extending between the towing vessel 10 and the tow 20, the angle of the cable 30 in the yaw direction, and the angle of the cable 30 in the pitch direction. Acquire relative position information of the towed body 20 with respect to the ship 10 . Further, the calculator 15 acquires the absolute position information of the underwater vehicle 40 based on the absolute position information of the towing vessel 10, the relative position information of the tow vehicle 20, and the relative position information of the underwater vehicle 40. do.

以下、図４を参照して、一実施形態の測位方法について説明すると共に、演算器１５による演算処理の詳細について説明する。 Hereinafter, the positioning method of one embodiment will be described with reference to FIG. 4, and the details of the arithmetic processing by the calculator 15 will be described.

図４に示す一実施形態の測位方法ＭＴでは、まず工程ＳＴ１が行われる。工程ＳＴ１では、曳航船１０の絶対位置情報が取得される。この工程ＳＴ１では、測位機１３によって測位衛星からの測位情報を受信することで、曳航船１０の絶対位置情報が取得される。ここでは、測位機１３によって取得された絶対座標系における曳航船１０の三次元の絶対位置情報を（ｌａｔ＿ｓ，ｌｏｎｇ＿ｓ，ｄ＿ｓ）と表す。 In the positioning method MT of one embodiment shown in FIG. 4, step ST1 is first performed. In step ST1, the absolute position information of the towing vessel 10 is obtained. In this step ST1, the absolute position information of the towing vessel 10 is acquired by receiving the positioning information from the positioning satellites by the positioning device 13 . Here, the three-dimensional absolute position information of the towing vessel 10 in the absolute coordinate system acquired by the positioning device 13 is expressed as (lat_s, long_s, d_s).

続く工程ＳＴ２では、曳航船１０を基準とした曳航体２０の相対位置情報が取得される。この工程ＳＴ２では、演算器１５が、索体３０の長さＬ、索体３０のピッチ方向の角度θ、及び、索体３０のヨー方向の角度ψに基づいて、曳航船１０を基準とした曳航体２０の相対位置を算出する。図１に示すように、索体３０の長さＬは、曳航船１０（より詳細には、ジョイント１１）と曳航体２０との間で延在する索体３０の長さを表している。この長さＬは、索体３０のドラムからの繰り出し量から求められてもよいし、索体３０に付与された目盛りを読み取ることによって取得されてもよい。また、索体３０のピッチ方向の角度θ、及び、索体３０のヨー方向の角度ψは、図６に示すように、ポテンショメータ１２によって検出されたジョイント１１の回動角度、及び、曳航船１０に装備されたＡＨＲＳ１６で計測した方位角度及びピッチ角度から取得される。なお、図６（ａ）は曳航船１０及び索体３０を上方から見た図であり、図６（ｂ）は曳航船１０及び索体３０を側方から見た図である。図６（ａ）中のψ＿ｓは、真北方向を基準とした船尾部１９の方位を示し、ψ＿ＡＸ１は、ジョイント１１の軸ＡＸ１周りの角度を示している。また、図６（ｂ）中のθ＿ｓは、水平方向を基準とした船尾部１９の方位を示し、θ＿ＡＸ２は、ジョイント１１の軸ＡＸ２周りの角度を示している。 In the subsequent step ST2, relative position information of the towing body 20 with respect to the towing vessel 10 is obtained. In this step ST2, the calculator 15 uses the towing vessel 10 as a reference based on the length L of the cable 30, the angle θ of the cable 30 in the pitch direction, and the angle ψ of the cable 30 in the yaw direction. A relative position of the tow body 20 is calculated. As shown in FIG. 1, the length L of the cable 30 represents the length of the cable 30 that extends between the tow vessel 10 (more specifically, the joint 11) and the tow body 20. As shown in FIG. The length L may be obtained from the length of the cord 30 extended from the drum, or may be obtained by reading the scale given to the cord 30 . The angle θ of the cable 30 in the pitch direction and the angle ψ of the cable 30 in the yaw direction are, as shown in FIG. obtained from the azimuth and pitch angles measured by the AHRS 16 installed in the . 6(a) is a top view of the towing vessel 10 and the cable 30, and FIG. 6(b) is a side view of the towing vessel 10 and the cable 30. FIG. ψ_s in FIG. 6(a) indicates the azimuth of the stern portion 19 with reference to the true north direction, and ψ_AX1 indicates the angle of the joint 11 around the axis AX1. θ_s in FIG. 6B indicates the orientation of the stern portion 19 with reference to the horizontal direction, and θ_AX2 indicates the angle of the joint 11 around the axis AX2.

図５は、曳航体２０及び索体３０を上方から見た図である。図５のＹ方向は、ヨー方向の基準となる方向であり、例えば真北方向である。図５のＸ方向は、水平面内でＹ方向と直交する方向であり、例えば真東方向である。図５では、Ｙ方向と索体３０の延在方向とがなす角度を索体３０のヨー方向の角度ψとしている。図５に示すように、曳航船１０と曳航体２０と間の距離の水平成分は、Ｌ・ｃｏｓ（θ）で求められる。 FIG. 5 is a top view of the tow body 20 and cable body 30. FIG. The Y direction in FIG. 5 is a reference direction for the yaw direction, for example, the due north direction. The X direction in FIG. 5 is a direction perpendicular to the Y direction in the horizontal plane, for example, the due east direction. In FIG. 5, the angle formed by the Y direction and the extending direction of the cord 30 is the angle ψ of the cord 30 in the yaw direction. As shown in FIG. 5, the horizontal component of the distance between the towing vessel 10 and the towing body 20 is given by L·cos(θ).

ここでは、ジョイント１１を基準とした相対座標系における曳航体２０の三次元の位置情報を（Δｌｏｎ１，Δｌａｔ１，Δｄ１）と表すものとする。この場合、ジョイント１１に対する曳航体２０の相対位置（Δｌａｔ１，Δｌｏｎ１，Δｄ１）は、以下の式から求められる。
Δｌａｔ１＝Ｌ・ｃｏｓ（θ）・ｃｏｓ（ψ）
Δｌｏｎ１＝Ｌ・ｃｏｓ（θ）・ｓｉｎ（ψ）
Δｄ１＝Ｌ・ｓｉｎ（θ） Here, the three-dimensional position information of the towing body 20 in the relative coordinate system with the joint 11 as a reference is expressed as (Δlon1, Δlat1, Δd1). In this case, the relative position (Δlat1, Δlon1, Δd1) of the tow body 20 with respect to the joint 11 is obtained from the following equations.
Δlat1=L・cos(θ)・cos(ψ)
Δlon1=L・cos(θ)・sin(ψ)
Δd1=L·sin(θ)

なお、曳航体２０が深度計を備えている場合には、曳航体２０の鉛直方向の位置Δｄ１が、ジョイント１１の水面ＷＳからの高度Ｄｆｂに深度計によって計測された曳航体２０の深度を加算することによって求められてもよい。 If the towing body 20 has a depth gauge, the vertical position Δd1 of the towing body 20 is obtained by adding the depth of the towing body 20 measured by the depth gauge to the altitude Dfb of the joint 11 from the water surface WS. may be requested by

続く工程ＳＴ３では、曳航体２０を基準とした水中航走体４０の相対位置が取得される。ここでは、曳航体２０を基準とした相対座標系における水中航走体４０の三次元の位置情報を（Δｌａｔ２，Δｌｏｎ２，Δｄ２）と表すものとする。このＳＴ３では、音響測位装置２５は、水中航走体４０に音波を送出して、水中航走体４０の応答機４４からの応答エコーを示す音波を受信することで、曳航体２０を基準とした水中航走体４０の相対位置（Δｌａｔ２，Δｌｏｎ２，Δｄ２）を計測する。計測された水中航走体４０の相対位置情報は、通信ケーブル３２を介して曳航体２０から曳航船１０の演算器１５に送信される。 In the subsequent step ST3, the relative position of the underwater vehicle 40 with respect to the towing vehicle 20 is acquired. Here, the three-dimensional positional information of the underwater vehicle 40 in the relative coordinate system with the towing vehicle 20 as a reference is represented by (Δlat2, Δlon2, Δd2). In ST3, the acoustic positioning device 25 transmits sound waves to the underwater vehicle 40 and receives sound waves indicating response echoes from the transponder 44 of the underwater vehicle 40, thereby setting the towing vehicle 20 as a reference. Then, the relative position (Δlat2, Δlon2, Δd2) of the underwater vehicle 40 is measured. The measured relative position information of the underwater vehicle 40 is transmitted from the towing vehicle 20 to the calculator 15 of the towing vessel 10 via the communication cable 32 .

続く工程ＳＴ４では、水中航走体４０の絶対位置情報が取得される。この工程ＳＴ４では、演算器１５が、曳航船１０の絶対位置情報と、曳航体２０の相対位置情報と、水中航走体４０の相対位置情報に基づいて、水中航走体４０の絶対位置を算出する。工程ＳＴ４では、まず演算器１５は、曳航船１０の絶対位置情報と、曳航船１０を基準とした曳航体２０の相対位置情報を組み合わせることで、曳航体２０の絶対位置情報を取得する。ここでは、絶対座標系における曳航体２０の三次元の位置情報を（ｌａｔ＿ｔ，ｌｏｎ＿ｔ，ｄ＿ｔ）と表すものとする。このとき、曳航体２０の絶対位置（ｌａｔ＿ｔ，ｌｏｎ＿ｔ，ｄ＿ｔ）は、以下の式から求められる。
ｌａｔ＿ｔ＝ｌａｔ＿ｓ＋Δｌａｔ１
ｌｏｎ＿ｔ＝ｌｏｎ＿ｓ＋Δｌｏｎ１
ｄ＿ｔ＝ｄ＿ｓ＋Δｄ１ In the subsequent step ST4, the absolute position information of the underwater vehicle 40 is obtained. In step ST4, the computing unit 15 calculates the absolute position of the underwater vehicle 40 based on the absolute position information of the towing vessel 10, the relative position information of the towing object 20, and the relative position information of the underwater vehicle 40. calculate. In step ST4, the calculator 15 first acquires the absolute position information of the towing body 20 by combining the absolute position information of the towing vessel 10 and the relative position information of the towing body 20 with respect to the towing vessel 10 . Here, the three-dimensional position information of the towing body 20 in the absolute coordinate system shall be expressed as (lat_t, lon_t, d_t). At this time, the absolute position (lat_t, lon_t, d_t) of the towing body 20 is obtained from the following equation.
lat_t=lat_s+Δlat1
lon_t=lon_s+Δlon1
d_t=d_s+Δd1

次いで、演算器１５は、算出された曳航体２０の絶対位置と、曳航体２０を基準とした水中航走体４０の相対位置を組み合わせることで、水中航走体４０の絶対位置を算出する。ここでは、絶対座標系における水中航走体４０の三次元の位置情報を（ｌａｔ＿ａ，ｌｏｎ＿ａ，ｄ＿ａ）と表すものとする。このとき、水中航走体４０の絶対位置（ｌａｔ＿ａ，ｌｏｎ＿ａ，ｄ＿ａ）は、以下の式から求められる。
ｌａｔ＿ａ＝ｌａｔ＿ｔ＋Δｌａｔ２
ｌｏｎ＿ａ＝ｌｏｎ＿ｔ＋Δｌｏｎ２
ｄ＿ａ＝ｄ＿ｔ＋Δｄ２ Next, the calculator 15 calculates the absolute position of the underwater vehicle 40 by combining the calculated absolute position of the towed object 20 and the relative position of the underwater vehicle 40 with the towed object 20 as a reference. Here, the three-dimensional position information of the underwater vehicle 40 in the absolute coordinate system shall be expressed as (lat_a, lon_a, d_a). At this time, the absolute position (lat_a, lon_a, d_a) of the underwater vehicle 40 is obtained from the following equation.
lat_a=lat_t+Δlat2
lon_a=lon_t+Δlon2
d_a=d_t+Δd2

なお、水中航走体４０が深度計を備えている場合には、水中航走体４０の鉛直方向の位置ｄ＿ａが、水中航走体４０の深度計によって計測された深度から求められてもよい。 If the underwater vehicle 40 has a depth gauge, the vertical position d_a of the underwater vehicle 40 may be obtained from the depth measured by the depth gauge of the underwater vehicle 40. .

上述した一実施形態に係る測位システム１では、曳航船１０の絶対位置情報と、曳航体２０の相対位置情報と、水中航走体４０の相対位置情報とに基づいて、水中航走体４０の絶対位置情報が算出される。水中航走体４０の絶対位置は、曳航船１０から曳航体２０に送信され、音響通信によって曳航体２０から水中航走体４０に送信される。そのため、水中航走体４０は、算出された自身の絶対位置に基づいて、より精度よく水中又は水底の調査を行うことが可能となる。 In the positioning system 1 according to the embodiment described above, the position of the underwater vehicle 40 is determined based on the absolute position information of the towing vessel 10, the relative position information of the tow object 20, and the relative position information of the underwater vehicle 40. Absolute position information is calculated. The absolute position of the underwater vehicle 40 is transmitted from the tow vessel 10 to the tow vehicle 20 and from the tow vehicle 20 to the underwater vehicle 40 by acoustic communication. Therefore, the underwater vehicle 40 can survey the water or the bottom of the water with higher accuracy based on the calculated absolute position of itself.

また、上記実施形態に係る測位システム１では、水中に配置された音響測位装置２５を用いて水中航走体４０の相対位置情報を取得しているので、音響雑音、水面反射等に起因するノイズの影響を抑制することができる。したがって、水中航走体４０の相対位置情報を高い精度で測定することができる。特に、曳航体２０が１５ｍ以上の深度で曳航されることにより、音響測位装置２５に対するノイズの影響をより小さくすることができる。このように測定された水中航走体４０の相対位置情報を用いることによって、高い精度で水中航走体４０の絶対位置情報を算出することができる。 In addition, in the positioning system 1 according to the above embodiment, since the relative position information of the underwater vehicle 40 is acquired using the acoustic positioning device 25 placed underwater, noise caused by acoustic noise, water surface reflection, etc. can suppress the influence of Therefore, the relative position information of the underwater vehicle 40 can be measured with high accuracy. In particular, by towing the towed body 20 at a depth of 15 m or more, the influence of noise on the acoustic positioning device 25 can be further reduced. By using the relative position information of the underwater vehicle 40 thus measured, the absolute position information of the underwater vehicle 40 can be calculated with high accuracy.

また、測位システム１では、音響通信装置２４が水中に配置されているので、音響雑音、水面反射等に起因するノイズの影響によって音響通信の品質が劣化することを抑制することができる。 Further, in the positioning system 1, since the acoustic communication device 24 is placed underwater, it is possible to suppress the deterioration of the quality of acoustic communication due to the influence of noise caused by acoustic noise, water surface reflection, and the like.

さらに、上記実施形態では、索体３０が、中性浮力を有しているので、索体が水中で撓みにくくなる。これにより、曳航船１０と曳航体２０との間で延びる索体の長さＬと、曳航船１０と曳航体２０との間の実際の距離との間でずれが生じにくくなるので、曳航体２０の相対位置情報の検出精度を高めることができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, since the cord 30 has neutral buoyancy, the cord is less likely to bend in water. This makes it less likely that the length L of the cable extending between the tow vessel 10 and the tow body 20 and the actual distance between the tow vessel 10 and the tow body 20 will occur. 20 relative position information can be detected with higher accuracy.

以上、種々の実施形態に係る測位システム及び測位方法について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。 Although the positioning systems and positioning methods according to various embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the invention.

例えば、上記実施形態では、曳航船１０に設けられた演算器１５によって水中航走体４０の絶対位置情報を算出しているが、演算器１５は、曳航船１０とは異なる位置に配置されていてもよい。例えば、演算器１５による演算処理は、曳航体２０の制御装置２２又は水中航走体４０の制御装置４１によって実行されてもよいし、他の船舶に設けられた演算装置によって行われてもよい。 For example, in the above embodiment, the calculator 15 provided on the towship 10 calculates the absolute position information of the underwater vehicle 40 , but the calculator 15 is arranged at a position different from that of the towship 10 . may For example, the arithmetic processing by the arithmetic unit 15 may be performed by the control device 22 of the towing vehicle 20 or the control device 41 of the underwater vehicle 40, or may be performed by an arithmetic device provided in another vessel. .

また、上記実施形態の曳航船１０は、ジョイント１１を備えているが、索体３０のピッチ方向の角度、及び、索体３０のヨー方向の角度を取得することができれば、必ずしもジョイント１１を備えていなくてもよい。また、方法ＭＴでは、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３は任意の順番で行われてもよい。
任意の構成を採用することができる。 In addition, although the towing vessel 10 of the above-described embodiment includes the joint 11, the joint 11 is not necessarily provided if the angle of the cable 30 in the pitch direction and the angle of the cable 30 in the yaw direction can be obtained. It doesn't have to be. In method MT, step ST1, step ST2, and step ST3 may be performed in any order.
Any configuration can be adopted.

１ 測位システム
１０ 曳航船
１１ ジョイント
１２ ポテンショメータ
１３ 測位機（受信器）
１５ 演算器
２０ 曳航体
２４ 音響通信装置
２５ 音響測位装置
３０ 索体
３２ 通信ケーブル
４０ 水中航走体
４３ 音響通信装置
４４ 応答機
θ ピッチ方向の角度
ψ ヨー方向の角度 1 positioning system 10 towing vessel 11 joint 12 potentiometer 13 positioning device (receiver)
15 Computing unit 20 Towing body 24 Acoustic communication device 25 Acoustic positioning device 30 Rope 32 Communication cable 40 Underwater vehicle 43 Acoustic communication device 44 Answering machine θ Angle in pitch direction ψ Angle in yaw direction

Claims (7)

水中航走体の位置を測定する測位システムであって、
測位衛星から測位情報を受信する受信器を有する曳航船と、
前記曳航船によって水中を曳航される曳航体であり、前記水中航走体の位置を測定するための音響測位装置を有する、該曳航体と、
前記曳航船と前記曳航体とを連結する索体と、
前記測位情報から得られる前記曳航船の絶対位置情報と、前記曳航船と前記曳航体との間で延びる前記索体の長さ、前記索体のヨー方向の角度、及び、前記索体のピッチ方向の角度に基づいて算出される前記曳航船を基準とした前記曳航体の相対位置情報と、前記音響測位装置によって測定された前記曳航体を基準とした前記水中航走体の相対位置情報とに基づいて、前記水中航走体の絶対位置情報を算出する演算器と、
を備える、測位システム。 A positioning system for measuring the position of an underwater vehicle,
a towing vessel having a receiver for receiving positioning information from positioning satellites;
a tow body towed through water by said tow vessel, said tow body having an acoustic positioning device for determining the position of said underwater vehicle;
a rope that connects the tow vessel and the tow body;
Absolute position information of the towing vessel obtained from the positioning information, the length of the cable extending between the towing vessel and the tow, the angle of the cable in the yaw direction, and the pitch of the cable relative position information of the towed vehicle with respect to the towing vessel calculated based on the directional angle; and relative positional information of the underwater vehicle with respect to the towed vehicle measured by the acoustic positioning device. a calculator for calculating the absolute position information of the underwater vehicle based on
A positioning system comprising: 前記曳航船に設けられ、前記ヨー方向及び前記ピッチ方向に対して前記索体を回動自在に支持するジョイントを更に備える、請求項１に記載の測位システム。 2. The positioning system according to claim 1, further comprising a joint provided on said towing vessel and supporting said rope rotatably in said yaw direction and said pitch direction. 前記ジョイントの前記ヨー方向及び前記ピッチ方向への回動角度を検出するポテンショメータを更に備える、請求項２に記載の測位システム。 3. The positioning system according to claim 2, further comprising a potentiometer for detecting rotation angles of said joint in said yaw direction and said pitch direction. 前記曳航体が、前記水中航走体と通信するための音響通信装置を更に有する、請求項１～３の何れか一項に記載の測位システム。 A positioning system according to any preceding claim, wherein the tow vehicle further comprises an acoustic communication device for communicating with the underwater vehicle. 前記索体が、中性浮力を有する、請求項１～４の何れか一項に記載の測位システム。 The positioning system according to any one of claims 1 to 4, wherein said cord has neutral buoyancy. 前記曳航船及び前記曳航体に接続され、前記索体に沿って延在するケーブルを更に備える、請求項１～５の何れか一項に記載の測位システム。 A positioning system according to any one of claims 1 to 5, further comprising a cable connected to said tow vessel and said tow body and extending along said cable. 測位システムを用いて水中航走体の位置を測定する測位方法であって、
前記測位システムは、
曳航船と、
前記曳航船によって水中を曳航される曳航体であり、前記水中航走体の位置を測定するための音響測位装置を有する、該曳航体と、
前記曳航船と前記曳航体とを連結する索体と、
を備え、
前記測位方法は、
測位衛星から測位情報を受信して前記曳航船の絶対位置情報を取得する工程と、
前記曳航船と前記曳航体との間で延びる前記索体の長さ、前記索体のピッチ方向の角度及び前記索体のヨー方向の角度に基づいて、前記曳航船を基準とした前記曳航体の相対位置情報を取得する工程と、
前記音響測位装置を用いて前記曳航体を基準とした前記水中航走体の相対位置情報を計測する工程と、
前記曳航船の絶対位置情報と、前記曳航体の相対位置情報と、前記水中航走体の相対位置情報とに基づいて、前記水中航走体の絶対位置情報を取得する工程と、
を含む、測位方法。
A positioning method for measuring the position of an underwater vehicle using a positioning system,
The positioning system is
a towboat and
a tow body towed through water by said tow vessel, said tow body having an acoustic positioning device for determining the position of said underwater vehicle;
a rope that connects the tow vessel and the tow body;
with
The positioning method is
receiving positioning information from positioning satellites to obtain absolute position information of the towing vessel;
said tow body relative to said tow vessel based on the length of said line extending between said tow vessel and said tow body, said line pitch angle and said line yaw angle; a step of obtaining relative position information of
a step of measuring relative position information of the underwater vehicle with respect to the towed object using the acoustic positioning device;
obtaining absolute position information of the underwater vehicle based on the absolute position information of the towing vessel, the relative position information of the tow object, and the relative position information of the underwater vehicle;
Positioning methods, including
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