JPH11183580A - 水中位置測定装置 - Google Patents
水中位置測定装置Info
- Publication number
- JPH11183580A JPH11183580A JP36437897A JP36437897A JPH11183580A JP H11183580 A JPH11183580 A JP H11183580A JP 36437897 A JP36437897 A JP 36437897A JP 36437897 A JP36437897 A JP 36437897A JP H11183580 A JPH11183580 A JP H11183580A
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
を正確に測定する水中位置測定装置に関する。 【解決手段】水中に位置する被測定部21と、この被測
定部の位置を測定する測定部31とからなる水中位置測
定装置であって、被測定部は、水圧測定用センサー部2
5,水圧を水深に換算する演算部26,水深データの送
波時刻を設定する送信タイマー27,送信データを送波
する送波器23,送信タイマー校正用同期信号の受信ア
ンテナ28,送信タイマー校正用の同期信号受信部29
を備え、測定部は、被測定部からの送信データを受波す
る複数の受波器32,受波時刻検出用の受信タイマー3
3,各受波時刻の時間差及び水深データから被測定部の
位置を演算する演算部35,被測定部の水中位置表示用
表示部36,送信タイマーの時刻校正用同期信号を発生
する同期信号発生部38,同期信号送信用の送信アンテ
ナ40を備えている。
Description
舶から水中に位置するトランスポンダ,レスポンダ,ピ
ンガーなどの音源位置を測定する水中位置測定装置に関
するものである。
に示すように、船舶1に設置された測定部2の送受波器
3から超音波(音波)Sを海底に向けて発射してトラン
スポンダ4を呼出し、トランスポンダ4により測定され
た水圧の水深に換算された水深データの音波Sによる応
答信号を送受波器3で受波して、送受波器3での送波か
ら受波までに要した時間に基づき距離を求めると共に、
送受波器3と測定部2に設けられた2個の受波器5a,
5bで受波した音波の位相差、及び前記水深データとか
らトランスポンダ4の位置を求めるものである。なお、
図3において、Rは直距離、Lは水平距離、Dは深度、
ψは方位角、θは垂直角である。このような水中位置測
定装置の回路構成例としては、図4に示したブロック回
路図のように構成される。なお、図4に示した例は、複
数のトランスポンダの位置を測定する構成としているも
のである。
定部で、送受波器3,受波器5a,5b、送受信部6,
演算部7,制御部8,表示部9などから構成されてい
る。また、水中(海水中)に位置する被測定部側のトラ
ンスポンダ4a,4bは、それぞれ送受波器10,送受
信部11,演算部12,制御部13,センサー部14等
から構成されている。測定部2から所定の周期で海底に
向けて発射される音波S1 ,S2 は、トランスポンダ4
aの送受波器10で検知され、その信号が測定部2から
のものであることを送受信部11で確認されると、セン
サー部14で測定された水圧値を演算部12で水深値に
換算し、送受信部11からの指示により各トランスポン
ダ4a,4bの送受波器10は直ちに音波S3 ,S4 を
海面に向けて発射する。この音波S3 ,S4 は測定部2
の送受波器3と受波器5a,5bで受信され、各トラン
スポンダ毎の信号は送受信部6を介して演算部7に入力
されて、受信時間の位相差に対応するそれぞれの距離差
と水深データとに基づいて演算処理される。その演算処
理結果に基づいて、各被測定部の音源位置を表示部9の
表示画面に、例えば図5に示すように測定船舶1を中心
として、船首に対する音源の方位角と水平距離を表した
水平画面と、船舶1の左右断面に投影した音源の垂直角
と直距離を表した垂直画面とによりグラフィック表示さ
せるようにしている。なお、図5は4個のトランスポン
ダの水中位置を測定し、表示させている例を示している
ものである。
se Line)測定原理は、図6に示すように送受波器3を
原点(0,0)にとり、受波器5a,5bをそれぞれ
(0,a)(b,0),トランスポンダ4aと送受波器
3を含む各受波器5a,5bとの距離をr1 ,r2 ,r
3 とするとして、トランスポンダ4aの位置を(X,
Y)とすると位置(X,Y)は次式で表される。
は別の測定装置としては、一定周期毎に超音波パルスを
送信する音源として、ピンガーを用いるものがある。こ
の場合も測定部側は、図4に示したブロック回路図の測
定部2にぼぼ対応する回路構成により測定するものであ
る。
水中位置測定装置は、何等かの原因により呼出信号(音
波)S1 ,S2 がトランスポンダ4a,4bに届かない
場合や、外部的要因により呼出信号(音波)S1 ,S2
が本来の信号成分に比較して、大きく異なってしまうよ
うな場合には、トランスポンダ4側は応答ができず欠測
になるという問題があった。また、後者の場合は、一方
的な音波の送出であることからピンガーの設置数が多く
なると、各ピンガーの発信する信号相互間で干渉し、本
来の信号成分でなくなってしまうため、ピンガーの設置
数が限定されるという問題があった。本発明は、トラン
スポンダ,ピンガー等の被測定部と船舶に設置された測
定部とにタイマーを設け、この両方のタイマーを同期を
とることにより、被測定部と測定部との間の音波の伝搬
時間の測定精度を高めて、被測定部の音源位置の測定精
度を高めるようにしたものである。
定装置は、水中に位置する被測定部と、該被測定部の水
中位置を測定する測定部とからなる水中位置測定装置で
あって、前記被測定部は、水圧を測定するセンサー部
と、該測定された水圧データを水深に換算する演算部
と、該換算された水深データを音波信号に変換して送波
する時刻を設定する送信タイマーと、該被測定部の個別
番号,前記水深データ及び前記送波時刻の各送信データ
を音波信号に変換して所定の周期で水面に向けて送波す
る送波器と、前記送信タイマーを校正するために前記測
定部から送信される同期信号を受信する受信アンテナ
と、該受信アンテナで受信された前記同期信号により前
記送信タイマーを校正する同期信号受信部とを備え、前
記測定部は、前記被測定部から送波される個別番号,水
深データ及び送波時刻の各送信データの音波信号を受波
する複数の受波器と、該各受波器で受波したそれぞれの
時刻を検出する受信タイマーと、前記被測定部の送波時
刻と前記受信タイマーによって検出された各受波時刻と
の各時間差及び前記水深データとから前記被測定部の水
中位置を演算する演算部と、該演算部の演算結果から該
測定部の位置を基準にして前記被測定部の水中位置を画
面上に表示せしめる表示部と、前記受信タイマーの時刻
を基準として前記被測定部の送信タイマーの時刻を校正
するための同期信号を発生する同期信号発生部と、該同
期信号発生部の同期信号を前記受信アンテナに向けて送
信する送信アンテナとを備えたものである。
装置の一実施例を示すブロック回路図で、水中に位置す
る被測定部21と、この被測定部21の水中位置を測定
する船舶に設置される測定部31とから構成されてい
る。なお、この実施例においては、被測定部21を1箇
所として示してあるが、複数箇所に位置するものであっ
ても同様に測定し得るものである。先ず、被測定部21
は、測定部31に超音波信号(音波)による個別番号
(ID),送信時刻及び水圧を水深に換算した水深デー
タを送信する送信信号を音波に変換する送信部22と、
この送信部22で変換された音波S5 を水面に向けて送
波する送波器23と、この音波S5 を所定の周期で送出
されるよう制御する制御部24と、水圧を測定するセン
サー部25と、測定された水圧値を水深値に換算する演
算部26と、音波S5 に含まれる送信時刻データを作成
する送信タイマー27と、この送信タイマー27の時刻
を校正するために測定部31から送信される同期信号E
を受信する受信アンテナ28と、この受信アンテナ28
で受信した同期信号Eにより送信タイマー27を校正す
る同期信号受信部29とを備えている。
測定部21の送波器23から送波される送信データの音
波S5 による送信信号を受波する3個の受波器32a〜
32cと、この各受波器32a〜32cでそれぞれ受波
した音波S5 を受信信号に変換する受信部33と、この
受波した受信信号の受信時刻を検出する受信タイマー3
4と、被測定部21から送信される送信データの送信時
刻とこれを受波した受信時刻との時間差及び水深データ
から被測定部21の水中位置を演算する演算部35と、
この演算部35での演算結果から被測定部21の水中位
置を画面上にグラフィック表示せしめる表示部36と、
受信タイマー34の時刻を所定の周期で基準時刻データ
としてを読み出すと共に、演算部35,受信部33の動
作を制御する制御部37と、受信タイマー34の時刻デ
ータを被測定部21の送信タイマー27の校正用の同期
信号に変換する同期信号発生部38と、この同期信号を
送信するための同期信号送信部39と、この同期信号送
信部39によって整形された同期信号Eを、被測定部2
1の受信アンテナ28に向けて送信する送信アンテナ4
0とを備えたものである。
〜32cの船舶における配置と、この各受波器32a〜
32cの受信データに基づく被測定部21の位置測定方
法、或いはこれらの位置測定結果による表示部36への
表示は、図5,図6に基づき説明した従来例と同様であ
るため説明を省略する。次に、図1に示した本発明のブ
ロック回路図の動作の概要を説明する。 被測定部21の個別番号の割当、大凡の測定距離に
対応する測定部31の測定レンジの選定、送信タイマー
27を校正する同期信号Eの送信周期を選定する。 測定部31の受信タイマー34と、被測定部21の
送信タイマー27とを初期化する。この初期化は、先ず
基準となる受信タイマー34を所定時刻に設定すると同
時に、その所定時刻に対応する同期信号Eを被測定部2
1に送信し、送信タイマー27の時刻を測定部31の受
信タイマー34と一致するように校正する。
タ及び水深データを含んだ送信信号が音波として測定部
31に向けて送波される。 測定部31は被測定部21から送波された送信デー
タを、3個の受波器32a〜32cで受波し、個別番号
(ID.1)で被測定部21を特定し、その被測定部2
1から各受波器32a〜32cまでの各距離を求めると
共に水深データにより水深値を検出し、それらのデータ
から被測定部21の水中位置を求め、表示部36の表示
画面にグラフィック表示させる。 このグラフィック表示の後に、測定部31は受信タ
イマー34の時刻データを同期信号Eとして被測定部2
1に送信し、送信タイマー27を校正する。この校正動
作は毎回行う必要はなく、例えば1分(60秒)程度の
間隔で行えば足りる。
て、測定部31の表示部36に被測定部21の水中位置
を所定の周期で表示させるものである。従って、例えば
表示部36のフルスケールに関係する測定レンジを70
0mとした場合、音速を1500m/sec とするなら
ば、最大距離であったとしても0.5秒以内で音波(送
信データ)S5 は測定部31に到達するので、被測定部
21からの音波S5 の最後尾と、次の音波S5 の最前部
までの時間間隔は0.5秒あればよい。ただし、被測定
部21の個数を例えば3個とした場合は、これに送信タ
イマー校正用の同期信号を送信する1回分を含めると、
各被測定部21の送信データの送波周期は2秒となる。
と3個あった場合において、その内のNo.1の被測定部2
1が自己の個別番号,送信時刻データ及び水深データを
1つの送信データとして、図2に示すフォーマットの音
波S5 として送信する。測定部31の3個の受波器32
a〜32cによって受波されるが、送信された音波S5
(送波信号)の個別番号によって被測定部21がNo.1で
あることを識別し、そのデータ送出時刻が3時2分1秒
0000であったことを知ることができる。そしてこの
音波S5 の受波器32aでの受信時刻が3時2分1秒1
000であったとするならば、両者の時間差は0秒10
00であり、No.1の被測定部21と測定部31との直距
離は150mと測定することができる。なお、この直距
離測定の分解能は、この実施例では1/10000秒で
150mmとしている。
受波器32b,32cによっても受波され、それぞれの
受波時刻との時間差からNo.1の被測定部21との距離を
測定し、3個の受波器32a〜32cの測定距離データ
と深度データから、No.1の被測定部21の水中位置を測
定することができる。また、図示してないNo.2及びNo.3
の被測定部からそれぞれ送信される音波についても、3
個の受波器32a〜32cによりNo.2及びNo.3の各被測
定部の個別番号,送信時刻及び水深データを1つの送信
データとして受波し、No.1の被測定部21と同様にNo.2
及びNo.3の各被測定部と受波器32a〜32cとの各距
離を測定し、No.2及びNo.3の被測定部21の水中位置を
測定することができる。
31の受信タイマー34と同期がとられた送信時刻デー
タを含む送信データを送波信号として発射し、測定部3
1の各受波器32a〜32cで受信した受信時刻との時
間差から、被測定部21と測定部31の各受波器32a
〜32cとの距離を求め、同時に受信された水深データ
とから被測定部21の水中位置を測定し、画面上にその
位置表示をする表示部36に表示させるようにしたもの
である。
部から被測定部に音波を送信して、被測定部側から音波
を発射させる呼出方式でないため、呼出信号の欠落によ
る被測定部側からのデータ欠測が皆無となる。測定部
と被測定部との音波の授受をタイマーを同期させて音波
の伝搬時間を測定するものであるため、時間管理による
データ収集を行うことができる。前述したように、測
定部からの呼出に応答して被測定部から音波を発射させ
る両方向通信でないため、測定誤差が少なくなるなどの
効果を奏するものである。
ロック回路図である。
される送信信号のフォーマットの一例である。
る模式図である。
回路図である。
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】 水中に位置する被測定部と、該被測定部
の水中位置を測定する測定部とからなる水中位置測定装
置であって、 前記被測定部は、水圧を測定するセンサー部と、該測定
された水圧データを水深に換算する演算部と、該換算さ
れた水深データを音波信号に変換して送波する時刻を設
定する送信タイマーと、該被測定部の個別番号,前記水
深データ及び前記送波時刻の各送信データを音波信号に
変換して所定の周期で水面に向けて送波する送波器と、
前記送信タイマーを校正するために前記測定部から送信
される同期信号を受信する受信アンテナと、該受信アン
テナで受信された前記同期信号により前記送信タイマー
を校正する同期信号受信部とを備え、 前記測定部は、前記被測定部から送波される個別番号,
水深データ及び送波時刻の各送信データの音波信号を受
波する複数の受波器と、該各受波器で受波したそれぞれ
の時刻を検出する受信タイマーと、前記被測定部の送波
時刻と前記受信タイマーによって検出された各受波時刻
との各時間差及び前記水深データとから前記被測定部の
水中位置を演算する演算部と、該演算部の演算結果から
該測定部の位置を基準にして前記被測定部の水中位置を
画面上に表示せしめる表示部と、前記受信タイマーの時
刻を基準として前記被測定部の送信タイマーの時刻を校
正するための同期信号を発生する同期信号発生部と、該
同期信号発生部の同期信号を前記受信アンテナに向けて
送信する送信アンテナとを備えてなる水中位置測定装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36437897A JPH11183580A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 水中位置測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36437897A JPH11183580A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 水中位置測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11183580A true JPH11183580A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18481662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36437897A Pending JPH11183580A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 水中位置測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11183580A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101833081A (zh) * | 2010-04-23 | 2010-09-15 | 哈尔滨工程大学 | 深海海底应答器绝对位置的精确标校方法 |
JP2012137412A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Biva Holdings Co Ltd | 水中位置探知システム、水中位置探知システムに用いられる超音波発信手段および船側受信手段、ならびに水中位置探知方法 |
JP2019138879A (ja) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | Necネットワーク・センサ株式会社 | ソナー装置、応答装置、識別システム、識別方法、応答方法及びプログラム |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP36437897A patent/JPH11183580A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101833081A (zh) * | 2010-04-23 | 2010-09-15 | 哈尔滨工程大学 | 深海海底应答器绝对位置的精确标校方法 |
JP2012137412A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Biva Holdings Co Ltd | 水中位置探知システム、水中位置探知システムに用いられる超音波発信手段および船側受信手段、ならびに水中位置探知方法 |
JP2019138879A (ja) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | Necネットワーク・センサ株式会社 | ソナー装置、応答装置、識別システム、識別方法、応答方法及びプログラム |
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A521 | Written amendment |
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