JPH0833441B2 - 音響測位装置 - Google Patents
音響測位装置Info
- Publication number
- JPH0833441B2 JPH0833441B2 JP31238589A JP31238589A JPH0833441B2 JP H0833441 B2 JPH0833441 B2 JP H0833441B2 JP 31238589 A JP31238589 A JP 31238589A JP 31238589 A JP31238589 A JP 31238589A JP H0833441 B2 JPH0833441 B2 JP H0833441B2
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- JP
- Japan
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- ssbl
- receiver
- sound source
- sound wave
- sound
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は水中超音波を用いて船あるいは水中の移動物
体の位置を測定する音響測位装置に関するものである。
体の位置を測定する音響測位装置に関するものである。
［従来の技術］ 従来のこの種の技術は、「海洋音響」P.209〜P.214
（昭和59.3.1発行 海洋音響研究会）に開示されたもの
があり、SSBL方式を用いた音響測位装置は、第３図に示
すような構成となつている。
（昭和59.3.1発行 海洋音響研究会）に開示されたもの
があり、SSBL方式を用いた音響測位装置は、第３図に示
すような構成となつている。
水中３には発音器１が設置されており、船４に取付け
られた受波器アレイ２により発音器１からの超音波信号
を受信し、SSBL受信機５により発音器１と受波器アレイ
２との間の直距離（以下スラントレンジという）が計測
される。SSBL受信機５からの信号は演算回路６を介して
表示器７に伝達され発音器１の深度と水平距離とが計算
され、表示器７上に表示される。
られた受波器アレイ２により発音器１からの超音波信号
を受信し、SSBL受信機５により発音器１と受波器アレイ
２との間の直距離（以下スラントレンジという）が計測
される。SSBL受信機５からの信号は演算回路６を介して
表示器７に伝達され発音器１の深度と水平距離とが計算
され、表示器７上に表示される。
このような装置における計測動作は以下のようにおこ
なわれる。
なわれる。
まず演算回路６から発音指令が送信機８およびSSBL受
信機５に送出される。すると送信機８は発音器１に対し
超音波の信号を水中３に送信するよう指令する。通常、
発音器１は測定対象物体に取付けられており、船４上に
設置された送信機８とはケーブルにより接続されてい
る。
信機５に送出される。すると送信機８は発音器１に対し
超音波の信号を水中３に送信するよう指令する。通常、
発音器１は測定対象物体に取付けられており、船４上に
設置された送信機８とはケーブルにより接続されてい
る。
発音器１から発信された超音波信号は水中３を経て船
４に取付けられた受波器アレイ２によって受信され、SS
BL受信機５に伝達される。SSBL受信機５は送信機８によ
る送信指令から受波器アレイ２が音波を受信するまでの
時間を計測し、スラントレンジｒを測定する。さらに受
波器アレイの各素子に入力される信号の位相差から方位
各θを計測する。これらのデータは演算回路６に送ら
れ、前述したスラントレンジｒと方位角θとから発音器
１の深度と水平距離とが計算され、表示器７上に表示さ
れる。
４に取付けられた受波器アレイ２によって受信され、SS
BL受信機５に伝達される。SSBL受信機５は送信機８によ
る送信指令から受波器アレイ２が音波を受信するまでの
時間を計測し、スラントレンジｒを測定する。さらに受
波器アレイの各素子に入力される信号の位相差から方位
各θを計測する。これらのデータは演算回路６に送ら
れ、前述したスラントレンジｒと方位角θとから発音器
１の深度と水平距離とが計算され、表示器７上に表示さ
れる。
［発明が解決しようとする課題］ しかし上記構成の装置では、測位レートを上げるため
に送信周期を短くすると、もともとスラントレンジｒは
送信開始から受波器アレイ２が超音波を受信するまでの
時間によって計測されているため、受波器アレイ２に最
初の音波が到達前に再び次の音波を出力せねばならず、
受信側ではどの音波がどの時点で送信されたものかを判
定することが困難となり、誤計測を引き起こしていた。
に送信周期を短くすると、もともとスラントレンジｒは
送信開始から受波器アレイ２が超音波を受信するまでの
時間によって計測されているため、受波器アレイ２に最
初の音波が到達前に再び次の音波を出力せねばならず、
受信側ではどの音波がどの時点で送信されたものかを判
定することが困難となり、誤計測を引き起こしていた。
すなわち水中の音波伝搬速度をｃとすれば、音波の伝
搬時間ｔはｔ＝r/cで定まり、この伝搬時間ｔよりも短
い送信周期で音波を送信することが出来なくなる。
搬時間ｔはｔ＝r/cで定まり、この伝搬時間ｔよりも短
い送信周期で音波を送信することが出来なくなる。
発音器１を取付けた物体が高速で移動する場合前述し
た伝搬時間ｔで定まる送信周期でしか位置の計測が出来
なくなり、この間の移動距離が誤差として現われ、計測
誤差が非常に大きくなる。したがって従来の装置を用い
た計測方法では、水中伝搬時間により測位周期が制限さ
れ、深い海中での移動体の運動の計測には不向きである
という問題点があった。
た伝搬時間ｔで定まる送信周期でしか位置の計測が出来
なくなり、この間の移動距離が誤差として現われ、計測
誤差が非常に大きくなる。したがって従来の装置を用い
た計測方法では、水中伝搬時間により測位周期が制限さ
れ、深い海中での移動体の運動の計測には不向きである
という問題点があった。
本発明は上述した測位レートをあげると正確なスラン
トレンジが測定できなくなるという問題点を除去するた
めになされたもので、測位レートを上げても所定のタイ
ミングで開閉するゲートを設け多数発射された音波信号
を分離して計測できるような構成を用いているため、測
位レートを上げても誤差なく計測を行うことの出来る音
響測位装置を提供することを目的とする。
トレンジが測定できなくなるという問題点を除去するた
めになされたもので、測位レートを上げても所定のタイ
ミングで開閉するゲートを設け多数発射された音波信号
を分離して計測できるような構成を用いているため、測
位レートを上げても誤差なく計測を行うことの出来る音
響測位装置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は水中の音源からの音波信号を送信する送信手
段、該音源からの音波信号を受信する受波器アレイ、受
波器アレイで受信した音波信号を受信するSSBL受信機及
び演算処理手段を具備し、該演算処理手段で該SSBL受信
機の出力を演算処理して音源の方位角とスラントレンジ
を測定する音響測位装置において、SSBL受信機を複数設
けると共に、それぞれのSSBL受信機は受信ゲートを介し
て受波器アレイで受信した音波信号を受信するように構
成し、更に音源にその深度を測定する深度センサを設
け、送信手段は音源から受波器アレイまでの音波伝搬時
間よりも短い周期で前記音源から音波信号を送信し、演
算処理手段は深度センサで測定された音源の深度とSSBL
受信機で測定された音源の方位角とから最初のスラント
レンジを計算し、この最初のスラントレンジを用いて複
数のSSBL受信機の各々に対応する前記音波信号の送信タ
イミングにあった受波音波信号を供給するように各受信
ゲートのコントロールタイミングを決定し、各々の前記
SSBL受信機の受信した音波信号から音源の最終の方位角
とスラントレンジを測定するようにしたものである。
段、該音源からの音波信号を受信する受波器アレイ、受
波器アレイで受信した音波信号を受信するSSBL受信機及
び演算処理手段を具備し、該演算処理手段で該SSBL受信
機の出力を演算処理して音源の方位角とスラントレンジ
を測定する音響測位装置において、SSBL受信機を複数設
けると共に、それぞれのSSBL受信機は受信ゲートを介し
て受波器アレイで受信した音波信号を受信するように構
成し、更に音源にその深度を測定する深度センサを設
け、送信手段は音源から受波器アレイまでの音波伝搬時
間よりも短い周期で前記音源から音波信号を送信し、演
算処理手段は深度センサで測定された音源の深度とSSBL
受信機で測定された音源の方位角とから最初のスラント
レンジを計算し、この最初のスラントレンジを用いて複
数のSSBL受信機の各々に対応する前記音波信号の送信タ
イミングにあった受波音波信号を供給するように各受信
ゲートのコントロールタイミングを決定し、各々の前記
SSBL受信機の受信した音波信号から音源の最終の方位角
とスラントレンジを測定するようにしたものである。
［作用］ 測位レートを上げると正確なスラントレンジが測定で
きなくなるため、まず発音器に取付けた深度センサで深
度を計測し、かつ音波の方向余弦を測定してその方位角
を求め、前記深度とから最初にスラントレンジを計算
し、このスラントレンジに基づいてSSBL受信機の受信タ
イミングを決定し、多数発射された音波信号を分離して
各々のSSBL受信機に供給することにより測位レートに無
関係に最終のスラントレンジを計測する。
きなくなるため、まず発音器に取付けた深度センサで深
度を計測し、かつ音波の方向余弦を測定してその方位角
を求め、前記深度とから最初にスラントレンジを計算
し、このスラントレンジに基づいてSSBL受信機の受信タ
イミングを決定し、多数発射された音波信号を分離して
各々のSSBL受信機に供給することにより測位レートに無
関係に最終のスラントレンジを計測する。
［実施例］ 以下本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
第１図は、本発明による音響測位装置の構成を示すブ
ロック図である。なお第３図に示した従来の装置と同一
部分には同一符号を付しその詳細説明は省略する。
ロック図である。なお第３図に示した従来の装置と同一
部分には同一符号を付しその詳細説明は省略する。
本発明では発音器１の深度を測定するための深度セン
サ９を発音器１に取付けて使用する。したがって発音器
１と深度センサ９とは水中の移動物体に取付けられてい
る。深度センサ９からの深度データは深度処理器10によ
り計測され、演算回路６に送られる。
サ９を発音器１に取付けて使用する。したがって発音器
１と深度センサ９とは水中の移動物体に取付けられてい
る。深度センサ９からの深度データは深度処理器10によ
り計測され、演算回路６に送られる。
また受波器アレイ２からの受信信号を処理するSSBL受
信機51〜53が複数並列して設けられ、各々のスイッチ回
路11〜13を介して受信信号を受け取るよう構成されてい
る。スイッチ回路11〜13は演算回路６の指令に応答して
所定のタイミングだけゲートが開き、受波器アレイ２か
らの受信信号をSSBL受信機51〜53に伝達する。まず演算
回路６の指令に基づいて送信機８から発音器１に対し電
力が供給され、発音器１から第２図Ａに示すようなパル
ス状の音波が発信される。音波信号の周期はＴで各々の
タイミングT1、T2、T3で発信された音波は後述するスイ
ッチ回路11〜13のゲート開閉動作によりそれぞれSSBL受
信機51〜53により受信されるように構成されている。こ
の音波は水中３を伝搬し受波器アレイ２により受信され
る。
信機51〜53が複数並列して設けられ、各々のスイッチ回
路11〜13を介して受信信号を受け取るよう構成されてい
る。スイッチ回路11〜13は演算回路６の指令に応答して
所定のタイミングだけゲートが開き、受波器アレイ２か
らの受信信号をSSBL受信機51〜53に伝達する。まず演算
回路６の指令に基づいて送信機８から発音器１に対し電
力が供給され、発音器１から第２図Ａに示すようなパル
ス状の音波が発信される。音波信号の周期はＴで各々の
タイミングT1、T2、T3で発信された音波は後述するスイ
ッチ回路11〜13のゲート開閉動作によりそれぞれSSBL受
信機51〜53により受信されるように構成されている。こ
の音波は水中３を伝搬し受波器アレイ２により受信され
る。
さらにスイッチ回路11〜13を介してSSBL受信機51〜53
に入力され、方位角θが計測される。なお、受波器アレ
イ２とSSBL受信機51〜53とを用いてスラントレンジｒと
方位角θとを測定する方法については、前述した文献等
にも記載され、周知であるためここでは説明は省略す
る。
に入力され、方位角θが計測される。なお、受波器アレ
イ２とSSBL受信機51〜53とを用いてスラントレンジｒと
方位角θとを測定する方法については、前述した文献等
にも記載され、周知であるためここでは説明は省略す
る。
スラントレンジｒを伝搬する時間ｔはｔ＝r/c（ｃは
速度）である。送信周期Ｔをこの時間ｔよりも大きく取
れば計測上何ら問題はないが、測位レートを上げるため
にＴ＜ｔの関係にしようとすると、受信側では第２図Ｂ
に示すように受波が同一の送信周期内に存在せず、他の
周期からの受波と重なって正確なスラントレンジｒの測
定が困難となる。そこでまずSSBL受信機51〜53を用いて
方位角θのみを測定し演算回路６に送出する。
速度）である。送信周期Ｔをこの時間ｔよりも大きく取
れば計測上何ら問題はないが、測位レートを上げるため
にＴ＜ｔの関係にしようとすると、受信側では第２図Ｂ
に示すように受波が同一の送信周期内に存在せず、他の
周期からの受波と重なって正確なスラントレンジｒの測
定が困難となる。そこでまずSSBL受信機51〜53を用いて
方位角θのみを測定し演算回路６に送出する。
一方、発音器１には深度センサ９が取付けられている
ため、この深度センサ９を用いて発音器１の設置されて
いる深度を測定する。この深度データは船４上に設置さ
れている深度処理器10に伝達され、測定した深度Ｄから
受波器アレイ２の深度D2を減じて演算回路６に送られ
る。演算回路６ではSSBL受信機51〜53で得た方位角θと
深度センサ９で得た進度とからスラントレンジｒを次式
により計算する。
ため、この深度センサ９を用いて発音器１の設置されて
いる深度を測定する。この深度データは船４上に設置さ
れている深度処理器10に伝達され、測定した深度Ｄから
受波器アレイ２の深度D2を減じて演算回路６に送られ
る。演算回路６ではSSBL受信機51〜53で得た方位角θと
深度センサ９で得た進度とからスラントレンジｒを次式
により計算する。
（１）式にしめしたスラントレンジｒを用いて伝搬時
間tDを計算すると、 が得られる。
間tDを計算すると、 が得られる。
さらにこの伝搬時間tDを用いてスイッチ回路11〜13の
ゲート開閉動作をさせるためのゲート時間Ｇを求める。
ゲート開閉動作をさせるためのゲート時間Ｇを求める。
Ｇ＝tn±tD（ｎ＝１、２、３） ……（３） このゲート時間Ｇは第２図Ｃ〜Ｅに示すように第２図
Ａで送信したパルスT1、T2、T3が受波器アレイ２に到達
したタイミングE1、E2、E3に合わせてそれぞれスイッチ
回路11、12、13を開くようにセットする。すなわちタイ
ミングT1で送信された音波がt1時間後にタイミングE1で
受波器アレイ２に到達する場合、t1時間の前後にtDの時
間間隔でスイッチ回路11のゲートを開き、受波器アレイ
２からの受波信号をSSBL受信器51に伝達する。
Ａで送信したパルスT1、T2、T3が受波器アレイ２に到達
したタイミングE1、E2、E3に合わせてそれぞれスイッチ
回路11、12、13を開くようにセットする。すなわちタイ
ミングT1で送信された音波がt1時間後にタイミングE1で
受波器アレイ２に到達する場合、t1時間の前後にtDの時
間間隔でスイッチ回路11のゲートを開き、受波器アレイ
２からの受波信号をSSBL受信器51に伝達する。
このように発音器１と受波器アレイ２との間の音波の
伝搬時間よりも短い周期で送り出される送信タイミング
の受波が受信される時間と、前回測定した方位角と、音
源の深度とをもとにスラントレンジを計算し、これにも
とづいてゲート時間を設定することにより受波どうしを
分離することが出来る。これによりSSBL受信機51はT1の
タイミングでスラントレンジの計測を開始し、受波タイ
ミングE1でこのT1のタイミングで送信された受波のみを
入力するため正確なスラントレンジの計測が行える。
伝搬時間よりも短い周期で送り出される送信タイミング
の受波が受信される時間と、前回測定した方位角と、音
源の深度とをもとにスラントレンジを計算し、これにも
とづいてゲート時間を設定することにより受波どうしを
分離することが出来る。これによりSSBL受信機51はT1の
タイミングでスラントレンジの計測を開始し、受波タイ
ミングE1でこのT1のタイミングで送信された受波のみを
入力するため正確なスラントレンジの計測が行える。
同様にSSBL受信機52はT2のタイミングで計測を開始
し、受波タイミングE2のみで受信を行い、SSBL受信機53
はT3のタイミングで計測を開始し、受波タイミングE3の
みで受信を行う。したがって各送信タイミングに対応す
る受波のみが該当するSSBL受信機に入力され測定が行わ
れることになる。ただし誤計測を避けるため測定された
スラントレンジはゲート時間のコントロールタイミング
の決定を行うためには使用せずゲート時間のコントロー
ルは方位角と音源深度とを用いて前述したように計算す
る。このようにして最終的に計測された方位角とスラン
トレンジとは表示器７により表示される。
し、受波タイミングE2のみで受信を行い、SSBL受信機53
はT3のタイミングで計測を開始し、受波タイミングE3の
みで受信を行う。したがって各送信タイミングに対応す
る受波のみが該当するSSBL受信機に入力され測定が行わ
れることになる。ただし誤計測を避けるため測定された
スラントレンジはゲート時間のコントロールタイミング
の決定を行うためには使用せずゲート時間のコントロー
ルは方位角と音源深度とを用いて前述したように計算す
る。このようにして最終的に計測された方位角とスラン
トレンジとは表示器７により表示される。
なお第１図に示した実施例では伝搬時間に対し送信周
期を３倍としたため、SSBL受信機を３台設けたが、一般
に送信周期をｎ倍（ｎは整数）とした場合ｎ台のSSBL受
信機を必要とする。
期を３倍としたため、SSBL受信機を３台設けたが、一般
に送信周期をｎ倍（ｎは整数）とした場合ｎ台のSSBL受
信機を必要とする。
［発明の効果］ 以上実施例に基づいて詳細に説明したように、この発
明では最初に測定した方位角と音源深度とを用いて最初
のスラントレンジを計算し、このスラントレンジを用い
て所定のタイミングで開閉するゲートをコントロルし送
信タイミングに合った受波のみを分離して受信し、最終
的な方位角とスラントレンジとを測定するようにしてい
るため、音源と受波器との間の伝搬時間よりも短い周期
で音波が送信されても、すなわち測位レートを上げても
正確に計測が可能となる。
明では最初に測定した方位角と音源深度とを用いて最初
のスラントレンジを計算し、このスラントレンジを用い
て所定のタイミングで開閉するゲートをコントロルし送
信タイミングに合った受波のみを分離して受信し、最終
的な方位角とスラントレンジとを測定するようにしてい
るため、音源と受波器との間の伝搬時間よりも短い周期
で音波が送信されても、すなわち測位レートを上げても
正確に計測が可能となる。
第１図は本発明の音響測位装置の一例を示すブロック
図、第２図は本発明の音響測位装置の各部信号のタイム
チャート、第３図は従来の測位装置の構成を示すブロッ
ク図である。 １……発音器、２……受波器アレイ、３……水中、６…
…演算回路、８……送信機、９……深度センサ、10……
深度処理器、11〜13……スイッチ回路、51〜53……SSBL
受信機。
図、第２図は本発明の音響測位装置の各部信号のタイム
チャート、第３図は従来の測位装置の構成を示すブロッ
ク図である。 １……発音器、２……受波器アレイ、３……水中、６…
…演算回路、８……送信機、９……深度センサ、10……
深度処理器、11〜13……スイッチ回路、51〜53……SSBL
受信機。
Claims (1)
- 【請求項１】水中の音源からの音波信号を送信する送信
手段、該音源からの音波信号を受信する受波器アレイ、
受波器アレイで受信した音波信号を受信するSSBL受信機
及び演算処理手段を具備し、該演算処理手段で該SSBL受
信機の出力を演算処理して前記音源の方位角とスラント
レンジを測定する音響測位装置において、 前記SSBL受信機を複数設けると共に、それぞれのSSBL受
信機は受信ゲートを介して前記受波器アレイで受信した
音波信号を受信するように構成し、更に前記音源にその
深度を測定する深度センサを設け、 前記送信手段は前記音源から前記受波器アレイまでの音
波伝搬時間よりも短い周期で前記音源から音波信号を送
信し、前記演算処理手段は前記深度センサで測定された
音源の深度と前記SSBL受信機で測定された音源の方位角
とから最初のスラントレンジを計算し、この最初のスラ
ントレンジを用いて複数の前記SSBL受信機の各々に対応
する前記音波信号の送信タイミングにあった受波信号を
供給するように各受信ゲートのコントロールタイミング
を決定し、各々の前記SSBL受信機の受信した受波信号か
ら前記音源の最終の方位角とスラントレンジを測定する
ことを特徴とする音響測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31238589A JPH0833441B2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 音響測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31238589A JPH0833441B2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 音響測位装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03172785A JPH03172785A (ja) | 1991-07-26 |
| JPH0833441B2 true JPH0833441B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=18028617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31238589A Expired - Fee Related JPH0833441B2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 音響測位装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833441B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6414673B1 (en) * | 1998-11-10 | 2002-07-02 | Tidenet, Inc. | Transmitter pen location system |
-
1989
- 1989-12-01 JP JP31238589A patent/JPH0833441B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03172785A (ja) | 1991-07-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |