JPH09145821A

JPH09145821A - 水中物体位置測定装置

Info

Publication number: JPH09145821A
Application number: JP32632895A
Authority: JP
Inventors: Akihide Sakitani; 昭秀崎谷; Shigeru Aoyama; 繁青山; Shozo Shibuya; 正三渋谷
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1995-11-20
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間で準備および撤収することができると
共に、装備をコストダウンすることができる水中物体位
置測定装置を提供する。【解決手段】水中に存在する水中ロボット２に対して
現在位置を認識させるものである。グローバルポジショ
ニングシステムを構成するＧＰＳ衛星４からのＧＰＳ信
号を基にして位置データを求め、該位置データを超音波
信号として水中に発信すると共に、所定の時刻に時刻パ
ルスを超音波信号として水中に発信するブイ１と、水中
ロボット２に備えられ、ブイ１からの超音波信号を受信
することによって、ブイ１の位置データと時刻パルスの
到達時間差とを求め、これら位置データと到達時間差と
を基にして現在位置データを算出する演算器等とを有し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中に存在する水
中物体の位置を測定する水中物体位置測定装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】海や湖等の水中において潜水調査や土木
工事等の作業を行う場合、水面に位置した母船から遠隔
操作で作業するよりも、水中において自立的に作業する
ほうが作業内容によっては望ましい場合がある。この場
合、水中の作業員や作業装置に現在位置を認識させるこ
とが作業を進める上で必要となるため、従来は、ＬＢＬ
方式(Long Base Line System) やＳＢＬ方式(Short Bas
e Line System)、ＳＳＢＬ方式(Super Short Base Line
System)による位置決定方法によって、作業員や作業装
置の現在位置が測定されるようになっている。

【０００３】即ち、上記の各方式による位置決定方法
は、質問信号を発信して応答信号を受信するトランスデ
ューサと、質問信号を受信したときに応答信号を発信す
るトランスポンダとを有した構成にされており、トラン
スポンダを水底に設置して設置位置を測定した後、トラ
ンスポンダから発信された応答信号をトランスデューサ
により受信することによって、既知のトランスポンダの
設置位置と信号の伝搬時間とで現在位置を求めるように
なっている。

【０００４】

【発明を解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の位置決定方法では、トランスポンダを水中に設置す
る際に、設置場所から移動しないように固定する作業が
必要であると共に、トランスポンダの設置位置を測定す
る作業が必要であり、これらの作業の困難性からトラン
スデューサにより現在位置が測定可能となるまでの準備
時間に長時間を要するという問題がある。また、潜水調
査等の終了後に、トランスポンダを水中から引き上げて
回収する必要があるため、撤収時間にも長時間を要する
という問題がある。さらに、トランスポンダおよびトラ
ンスデューサの双方に、質問信号や応答信号を送受信す
る超音波送信機と超音波受信機とを備えさせることが必
要となるため、装備がコストアップしたものになってい
るという問題もある。

【０００５】従って、本発明は、短時間で準備および撤
収することができると共に、装備をコストダウンするこ
とができる水中物体位置測定装置を提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、請求項１の発明は、水中物体の位置を測定する水中
物体位置測定装置において、グローバルポジショニング
システムを構成する複数の衛星から送信されるＧＰＳ信
号を受信しそれらの信号に基づいて位置を検出する検出
手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超音波信号
として所定の時刻に水中に送信する送信手段とをそれぞ
れ保持し互いに離隔して水面に位置する４台の保持体
と、上記水中物体に備えられ、上記４個の送信手段から
の超音波信号を受信し、これらの信号の各送信手段から
の到達時間差を求め、上記位置データと到達時間差とに
基づいて水中物体の現在位置を算出する位置算出手段と
を有していることを特徴としている。

【０００７】これにより、保持体から発信された超音波
信号を基にして水中物体に現在位置を認識させるように
なっているため、準備作業が保持体を水面に浮かべる作
業のみとなり、撤収作業が水面を浮遊する保持体を回収
する作業のみとなる。従って、準備および撤収時の全て
の作業を船上において簡単に行うことができるため、短
時間のうちに準備および撤収することが可能になってい
る。また、水中物体が超音波信号を受信する超音波受信
機を備えるだけで現在位置データを求めて確認すること
が可能になっているため、超音波送信機等に要する装備
費用をコストダウンすることが可能になっている。

【０００８】請求項２の発明は、水中物体の位置を測定
する水中物体位置測定装置において、グローバルポジシ
ョニングシステムを構成する複数の衛星から送信される
ＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基づいて位置を検出
する検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超
音波信号として所定の時刻に水中にそれぞれ送信する送
信手段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水面に位置す
る３台の保持体と、上記水中物体に備えられ、上記３個
の送信手段からの超音波信号を受信し、これらの信号の
各送信手段からの到達時間を求め、上記位置データと到
達時間とに基づいて水中物体の現在位置を算出する位置
算出手段とを有していることを特徴としている。

【０００９】これにより、請求項１の場合と同様に、準
備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行う
ことができるため、短時間のうちに準備および撤収する
ことが可能になっている。さらに、３台の保持体で構成
されているため、４台の保持体で構成される請求項１よ
りも、一層短時間のうちに準備および撤収することが可
能になっていると共に、コストダウンすることが可能に
なっている。

【００１０】請求項３の発明は、水中物体の位置を測定
する水中物体位置測定装置において、グローバルポジシ
ョニングシステムを構成する複数の衛星から送信される
ＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基づいて位置を検出
する検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超
音波信号として所定の時刻に水中に送信する送信手段と
を保持し水面に位置する１台の保持体と、上記水中物体
に備えられ、上記送信手段からの超音波信号を受信し、
送信手段からの超音波信号の到達時間及び上記水中物体
に対する上記保持体の方向とを求め、上記位置データと
到達時間と上記保持体の方向とに基づいて水中物体の現
在位置を算出する位置算出手段とを有していることを特
徴としている。

【００１１】これにより、請求項１の場合と同様に、準
備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行う
ことができるため、短時間のうちに準備および撤収する
ことが可能になっている。さらに、１台の保持体で構成
されているため、４台の保持体で構成される請求項１よ
りも、一層短時間のうちに準備および撤収することが可
能になっていると共に、コストダウンすることが可能に
なっている。

【００１２】請求項４の発明は、水中に存在する水中物
体に対して現在位置を認識させる水中位置測定装置にお
いて、グローバルポジショニングシステムを構成する衛
星からのＧＰＳ信号を基にして位置データを求め、該位
置データを超音波信号として水中に発信する１台の保持
体と、上記水中物体に備えられ、該水中物体の深度を求
めると共に、上記保持体からの超音波信号を受信するこ
とにより上記保持体の位置データと保持体方向とを求
め、これら深度と位置データと保持体方向とを基にして
現在位置データを算出する位置算出手段とを有している
ことを特徴としている。

【００１３】これにより、請求項１の場合と同様に、準
備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行う
ことができるため、短時間のうちに準備および撤収する
ことが可能になっている。さらに、１台の保持体で構成
されているため、４台の保持体で構成される請求項１よ
りも、一層短時間のうちに準備および撤収することが可
能になっていると共に、コストダウンすることが可能に
なっている。

【００１４】請求項５の発明は、水中物体の位置を測定
する水中物体位置測定装置において、グローバルポジシ
ョニングシステムを構成する複数の衛星から送信される
ＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基づいて位置を検出
する検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超
音波信号として所定の時刻に水中にそれぞれ送信する送
信手段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水面に位置す
る３台の保持体と、上記水中物体に備えられ、該水中物
体の深度を求めると共に、上記３個の送信手段からの超
音波信号を受信し、これらの信号の各送信手段からの到
達時間差を求め、水中物体の深度並びに上記位置データ
と到達時間差とに基づいて水中物体の現在位置を算出す
る位置算出手段とを有していることを特徴としている。

【００１５】これにより、請求項１の場合と同様に、準
備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行う
ことができるため、短時間のうちに準備および撤収する
ことが可能になっている。さらに、３台の保持体で構成
されているため、４台の保持体で構成される請求項１よ
りも、一層短時間のうちに準備および撤収することが可
能になっていると共に、コストダウンすることが可能に
なっている。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１、２、３、
４、または５記載の上記保持体は、固有の識別データを
含ませながら超音波信号を発信するようになっており、
上記位置算出手段は、上記識別データを基にして上記保
持体を特定するようになっていることを特徴としてい
る。これにより、多数の保持体群の中から任意の保持体
を選択して現在位置データを求めることができるため、
多数の保持体が配置されている場合でも、超音波信号の
混信等による現在位置データの誤検出を防止することが
可能になっている。

【００１７】請求項７の発明は、請求項１、２、３、
４、または５記載の上記保持体は、固有の周波数で超音
波信号を発信するようになっており、上記位置算出手段
は、上記周波数を基にして上記保持体を特定するように
なっていることを特徴としている。これにより、多数の
保持体群の中から任意の保持体を選択して現在位置デー
タを求めることができるため、多数の保持体が配置され
ている場合でも、超音波信号の混信等による現在位置デ
ータの誤検出を防止することが可能になっている。

【００１８】請求項８の発明は、請求項１、２、３、
４、または５記載の上記保持体は、固有のＭ系列のコー
ドを含んだ超音波信号を発信するようになっており、上
記位置算出手段は、上記Ｍ系列のコードを基にして上記
保持体を特定するようになっていることを特徴としてい
る。これにより、多数の保持体群の中から任意の保持体
を選択して現在位置データを求めることができるため、
多数の保持体が配置されている場合でも、超音波信号の
混信等による現在位置データの誤検出を防止することが
可能になっている。

【００１９】請求項９の発明は、請求項１、２、３、
４、または５記載の上記保持体は、上記超音波信号を発
信する超音波送信機の位置を示すように位置データを補
正していることを特徴としている。これにより、超音波
信号の発信元となる超音波送信機の位置を示すように位
置データが補正されるため、現在位置データを高精度に
求めることが可能になっている。

【００２０】請求項１０の発明は、請求項１、２、３、
４、または５記載の上記位置算出手段は、上記水中物体
の移動量を検出し、該移動量で現在位置データを補正し
ていることを特徴としている。これにより、水中物体の
移動量で現在位置データを補正することによって、現在
位置データを高精度に求めることが可能になっている。

【００２１】請求項１１の発明は、水中物体の位置を測
定する水中物体位置測定装置において、水面に位置し、
グローバルポジショニングシステムを構成する複数の衛
星から送信されるＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基
づいて位置を検出する手段と、該位置を表すデータ信号
等を超音波信号として水中に送信する送信手段とを保持
する保持体と、上記水中物体に備えられ、上記保持体か
ら送信される超音波信号を受信し、該信号に基づいて水
中物体の現在位置を算出する位置算出手段とを有してい
ることを特徴としている。

【００２２】これにより、保持体から発信された超音波
信号を基にして水中物体に現在位置を認識させるように
なっているため、準備作業が保持体を水面に浮かべる作
業のみとなり、撤収作業が水面を浮遊する保持体を回収
する作業のみとなる。従って、準備および撤収時の全て
の作業を船上において簡単に行うことができるため、短
時間のうちに準備および撤収することが可能になってい
る。また、水中物体が超音波信号を受信する超音波受信
機を備えるだけで現在位置データを求めて確認すること
が可能になっているため、超音波送信機等に要する装備
費用をコストダウンすることが可能になっている。

【００２３】請求項１２の発明は、水中物体の位置を測
定する水中物体位置測定装置において、位置を検出する
検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超音波
信号として所定の時刻に水中に送信する送信手段とをそ
れぞれ保持し互いに離隔して水面に位置する４台の保持
体と、上記水中物体に備えられ、上記４個の送信手段か
らの超音波信号を受信し、これらの信号の各送信手段か
らの到達時間差を求め、上記位置データと到達時間差と
に基づいて水中物体の現在位置を算出する位置算出手段
とを有していることを特徴としている。

【００２４】これにより、請求項１１の場合と同様に、
準備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行
うことができるため、短時間のうちに準備および撤収す
ることが可能になっていると共に、超音波送信機等に要
する装備費用をコストダウンすることが可能になってい
る。

【００２５】請求項１３の発明は、水中物体の位置を測
定する水中物体位置測定装置において、位置を検出する
検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超音波
信号として所定の時刻に水中にそれぞれ送信する送信手
段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水面に位置する３
台の保持体と、上記水中物体に備えられ、上記３個の送
信手段からの超音波信号を受信し、これらの信号の各送
信手段からの到達時間を求め、上記位置データと到達時
間とに基づいて水中物体の現在位置を算出する位置算出
手段とを有していることを特徴としている。

【００２６】これにより、請求項１１の場合と同様に、
準備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行
うことができるため、短時間のうちに準備および撤収す
ることが可能になっていると共に、超音波送信機等に要
する装備費用をコストダウンすることが可能になってい
る。

【００２７】請求項１４の発明は、水中物体の位置を測
定する水中物体位置測定装置において、位置を検出する
検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超音波
信号として所定の時刻に水中にそれぞれ送信する送信手
段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水面に位置する３
台の保持体と、上記水中物体に備えられ、該水中物体の
深度を求めると共に、上記３個の送信手段からの超音波
信号を受信し、これらの信号の各送信手段からの到達時
間差を求め、水中物体の深度並びに上記位置データと到
達時間差とに基づいて水中物体の現在位置を算出する位
置算出手段とを有していることを特徴としている。

【００２８】これにより、請求項１１の場合と同様に、
準備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行
うことができるため、短時間のうちに準備および撤収す
ることが可能になっていると共に、超音波送信機等に要
する装備費用をコストダウンすることが可能になってい
る。。

【００２９】請求項１５の水中物体の位置を測定する水
中物体位置測定装置において、水面に位置し、位置を検
出する手段と、該位置を表すデータ信号等を超音波信号
として水中に送信する送信手段とを保持する保持体と、
上記水中物体に備えられ、上記保持体から送信される超
音波信号を受信し、該信号に基づいて水中物体の現在位
置を算出する位置算出手段とを有していることを特徴と
している。

【００３０】これにより、請求項１１の場合と同様に、
準備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行
うことができるため、短時間のうちに準備および撤収す
ることが可能になっていると共に、超音波送信機等に要
する装備費用をコストダウンすることが可能になってい
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】

〔実施例１〕本発明の一実施例を図１ないし図５を用い
て説明する。本実施例に係る水中物体位置測定装置は、
図１に示すように、グローバルポジショニングシステム
受信機２１（以下、ＧＰＳ(Global Positioning syste
m) 受信機２１と称する）および超音波送信機２４を搭
載し、電池や太陽電池からの電力供給により作動する４
台のブイ１…（保持体）と、水中物体である水中ロボッ
ト２に搭載された超音波受信機３とを有している。尚、
水中物体には、上記の水中ロボット２の他、潜水艦や潜
水調査船、水中曳航体、ダイバー等を挙げることができ
る。また、水中物体位置測定装置は、水中物体の種類に
より海洋調査や海難救助、レジャー等の各種の分野に用
いられる。

【００３２】上記のＧＰＳ受信機２１は、図２に示すよ
うに、誤差１００ｎｓ程度の高精度の基準時計２１ａを
内蔵している。ＧＰＳ受信機２１は、基準時計２１ａが
予め設定された発信時刻（例えば偶数秒の時刻）を指し
たときに、ＧＰＳ衛星４…から送信されたＧＰＳ信号１
０を受信し、受信信号等に基づいてデジタル信号からな
る位置データを求める。そして、ＧＰＳ受信機２１は、
位置データを求めると、この位置データを含む通信デー
タの最初のビットを立ち上げて時刻パルスを形成する。

【００３３】上記のＧＰＳ受信機２１は、変調器２２お
よび増幅器２３を介して超音波送信機２４に接続され
る。ＧＰＳ受信機２１から通信データが入力される変調
器２２は、通信データを振幅変調方式や周波数変調方
式、位相変調方式により変調する。また、増幅器２３
は、変調された通信データを増幅する。そして、超音波
送信機２４は、増幅器２３から入力された通信データを
超音波信号１１の形態で水中に発信する。これにより、
全てのブイ１…は、基準時計２１ａを基にして同時刻に
位置データおよび時刻パルスを超音波信号１１の形態で
発信する。尚、時刻パルスは、位置データを含む通信デ
ータとは別のパルス信号として超音波送信機２４から発
信することもできる。

【００３４】上記のブイ１…から発信された超音波信号
１１は、図３に示すように、水中ロボット２に備えられ
た位置算出手段を構成する超音波受信機３により受信さ
れる。水中ロボット２は、超音波受信機３の他、受信し
た超音波信号１１を増幅する増幅器５と、超音波信号１
１を復調する復調器６と、時刻パルス又は位置データの
受信時刻の測定に用いられる計測時計１２と、演算器７
とを位置算出手段として備えている。そして、演算器７
は、各ブイ１…から順次到達する通信データから時刻パ
ルスおよび位置データを読み取り、超音波信号の受信時
刻から到達時間差を求め、これらの到達時間差と位置デ
ータとに基づいて水中ロボット２の現在位置を算出する
ようになっている。

【００３５】上記の構成において、水中物体位置測定装
置の動作について説明する。ブイ１…と水中ロボット２
とが図示しない母船に搭載されて作業水域まで運搬され
た後、４台のブイ１…が水面上に浮かべられると共に、
水中ロボット２が水中に沈められる。水面を浮遊する各
ブイ１…は、ＧＰＳ受信機２１および超音波送信機２４
を作動させ、ＧＰＳ受信機２１は、基準時計２１ａが所
定の発信時刻を指したときに、ＧＰＳ衛星４からのＧＰ
Ｓ信号１０を基にして位置データを算出する。

【００３６】上記のＧＰＳ受信機２１による算出によっ
て、各ブイ１…の位置が位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ
１）〜（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）としてそれぞれ求められる
と、各位置データは、時刻パルスと共に通信データに含
められ、変調器２２および増幅器２３を介して超音波送
信機２４に出力される。尚、位置データ中の“Ｘ”は南
北方向、“Ｙ”は東西方向、“Ｚ”は高さ（深度）を示
しているものとする。そして、超音波送信機２４から位
置データおよび時刻パルスを含む通信データが超音波信
号１１の形態で水中に発信される。この超音波信号１１
は水中ロボット２の超音波受信機３により受信される。

【００３７】この際、水中ロボット２の現在位置が（Ｘ
０，Ｙ０，Ｚ０）であるとし、水中ロボット２から各ブ
イ１…までの直線距離がＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４である
とすると、図１に示すように、各ブイ１…から同時刻に
発信された超音波信号１１中の時刻パルスが水中ロボッ
ト２の超音波受信機３に到達するまでの時間は、直線距
離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に応じて伸縮する。従って、
超音波受信機３は、図４および図５に示すように、各ブ
イ(1-1),(1-2),(1-3),(1-4) が時刻パルスを発信してか
ら到達時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の経過後に超音波信
号１１を受信するため、計測時計１２による受信時刻を
基にして時刻パルスの到達時間差ＤＴ１２，ＤＴ２３，
ＤＴ３４を求めた後、下記の計算式（１）〜（４）に代
入することによって、現在位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と
最先に到達した時刻パルスの到達時間Ｔ１とを算出す
る。尚、Ｃは、水中における音速である。

【００３８】Ｒ１＝[(X1-X0)²+(Y1-Y0)²+(Z1-Z0)²]^1/2＝Ｔ１×Ｃ … （１）

【００３９】Ｒ２＝[(X2-X0)²+(Y2-Y0)²+(Z2-Z0)²]^1/2＝Ｔ２×Ｃ＝（Ｔ１＋ＤＴ１２）×Ｃ … （２）

【００４０】Ｒ３＝[(X3-X0)²+(Y3-Y0)²+(Z3-Z0)²]^1/2＝Ｔ３×Ｃ＝（Ｔ１＋ＤＴ１２＋ＤＴ２３）×Ｃ … （３）

【００４１】Ｒ４＝[(X4-X0)²+(Y4-Y0)²+(Z4-Z0)²]^1/2＝Ｔ４×Ｃ＝（Ｔ１＋ＤＴ１２＋ＤＴ２３＋ＤＴ３４）×Ｃ … （４）

【００４２】これにより、水中ロボット２は、図３に示
すように、超音波受信機３を備えるだけで現在位置（Ｘ
０，Ｙ０，Ｚ０）を検出することができ、超音波送信機
が不要になった分だけコストダウンすることが可能にな
る。この後、作業が終了すると、ブイ１…および水中ロ
ボット２を母船に回収するように、水中ロボット２が浮
上させた後、水面を浮遊するブイ１…と共に水中ロボッ
ト２が母船に引き上げられることになる。従って、作業
終了後の全ての撤収作業が船上において簡単に行われる
ため、短時間のうちに撤収作業が完了することになる。
尚、超音波信号機２４から時刻パルスを送ることなく位
置データを所定時刻に送信しても水中物体の位置を検出
することができる。尚、位置データに時刻データを付加
していると、上記到達時間Ｔ１に基づいて、水中ロボッ
ト２において正確な時刻を求めることができる。

【００４３】〔実施例２〕本発明の他の実施例を図６お
よび図７を用いて説明する。尚、実施例１と同一の部材
には同一の符号を付記してその説明を省略する。

【００４４】本実施例に係る水中物体位置測定装置は、
図６に示すように、ＧＰＳ受信機２１および超音波送信
機２４を搭載し、電池や太陽電池からの電力供給により
作動する３台のブイ(1-1),(1-2),(1-3) （図１および図
２参照）と、水中ロボット２に搭載された超音波受信機
３とを有している。水中ロボット２は、図７に示すよう
に、超音波受信機３、増幅器５、復調器６、および演算
器７を位置算出手段として備えていると共に、全ブイ(1
-1),(1-2),(1-3) と同一の時刻を共有するように、ＧＰ
Ｓ受信機２１と同等の基準時計１３を位置算出手段とし
て備えている。そして、演算器７は、時刻パルスを受信
したときの受信時刻を基準時計１３を用いてそれぞれ獲
得し、各受信時刻から発信時刻を減算することにより到
達時間をそれぞれ求め、これらの到達時間と位置データ
とを基にして現在位置データを算出するようになってい
る。その他の構成は、実施例１と同一である。

【００４５】上記の構成において、水中物体位置測定装
置の動作について説明する。図６に示すように、３台の
ブイ(1-1),(1-2),(1-3) の基準時計２１ａ…および水中
ロボット２の基準時計１３が同一時刻を指すように時刻
合わせが行われた後、ブイ(1-1),(1-2),(1-3) が水面上
に浮かべられると共に、水中ロボット２が水中に沈めら
れることになる。水面を浮遊する各ブイ(1-1),(1-2),(1
-3) は、基準時計１３が所定の時刻を指したときに、Ｇ
ＰＳ衛星４からのＧＰＳ信号１０を基にして位置データ
を算出することになる。そして、各ブイ(1-1),(1-2),(1
-3) の位置が位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘ
３，Ｙ３，Ｚ３）としてそれぞれ求められたとすると、
これらの位置データは、時刻パルスと共に超音波信号１
１として水中に発信されて水中ロボット２の超音波受信
機３により受信されることになる。

【００４６】ここで、水中ロボット２の現在位置が（Ｘ
０，Ｙ０，Ｚ０）であるとし、水中ロボット２から各ブ
イ(1-1),(1-2),(1-3) までの直線距離がＲ１，Ｒ２，Ｒ
３であるとすると、超音波受信機３が時刻パルスを受信
する受信時刻は、直線距離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に応じて異
なったものになる。この際、これらの受信時刻は、水中
ロボット２の基準時計１３により求められており、基準
時計１３は、ブイ(1-1),(1-2),(1-3) と同一の時刻を指
すように時刻合わせされている。従って、水中ロボット
２の演算器７は、受信した時刻パルスの発信時刻を認識
しているため、各時刻パルスの受信時刻から発信時刻を
減算することによって、時刻パルスの発信から受信まで
の到達時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を求めることが可能になっ
ている。そして、このようにして演算器７が到達時間Ｔ
１，Ｔ２，Ｔ３を求めると、下記の計算式（５）〜
（７）に代入することによって、現在位置（Ｘ０，Ｙ
０，Ｚ０）を算出することになる。

【００４７】Ｒ１＝[(X1-X0)²+(Y1-Y0)²+(Z1-Z0)²]^1/2＝Ｔ１×Ｃ … （５）

【００４８】Ｒ２＝[(X2-X0)²+(Y2-Y0)²+(Z2-Z0)²]^1/2＝Ｔ２×Ｃ … （６）

【００４９】Ｒ３＝[(X3-X0)²+(Y3-Y0)²+(Z3-Z0)²]^1/2＝Ｔ３×Ｃ … （７）

【００５０】〔実施例３〕本発明の他の実施例を図８お
よび図９を用いて説明する。尚、実施例１と同一の部材
には同一の符号を付記してその説明を省略する。

【００５１】本実施例に係る水中物体位置測定装置は、
図８に示すように、ＧＰＳ受信機２１および超音波送信
機２４を搭載し、電池や太陽電池からの電力供給により
作動する１台のブイ(1-1) と、水中ロボット２に搭載さ
れた超音波受信機３’とを有している。水中ロボット２
は、図９に示すように、３受波器からなる超音波受信機
３’、増幅器５、復調器６、および演算器７を位置算出
手段として備えている。また、水中ロボット２は、水中
ロボット２の傾斜角を検出する水平ジャイロ３２と鉛直
ジャイロ３３を位置算出手段として備えており、この水
平ジャイロ３２と鉛直ジャイロ３３と超音波受信機３’
とで超音波送信機２４の方向を検出するようになってい
る。

【００５２】さらに、水中ロボット２は、ブイ(1-1) と
同一の時刻を共有するように、ＧＰＳ受信機２１の基準
時計２１ａと同等の基準時計１３を位置算出手段として
備えている。そして、水中ロボット２の演算器７は、時
刻パルスを受信したときの受信時刻を基準時計１３を用
いて獲得し、この受信時刻から発信時刻を減算すること
により到達時間を求め、さらに、超音波送信機２４の方
向をブイ方向として求めることによって、現在位置デー
タを算出するようになっている。その他の構成は、実施
例１と同一である。

【００５３】上記の構成において、水中物体位置測定装
置の動作について説明する。図８に示すように、ブイ(1
-1) の基準時計２１ａおよび水中ロボット２の基準時計
１３が同一時刻を指すように時刻合わせが行われた後、
ブイ(1-1) が水面上に浮かべられると共に、水中ロボッ
ト２が水中に沈められることになる。水面を浮遊するブ
イ(1-1) は、ＧＰＳ受信機２１および超音波送信機２４
を作動させており、ＧＰＳ受信機２１は、基準時計２１
ａが所定の時刻を示したときに、ＧＰＳ衛星４からのＧ
ＰＳ信号１０を基にして位置データを算出することにな
る。ＧＰＳ受信機２１による算出によって、ブイ(1-1)
の位置が位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）として求めら
れたとすると、この位置データは、超音波送信機２４か
ら時刻パルスと共に超音波信号１１として水中に発信さ
れ、水中ロボット２の超音波受信機３’により受信され
ることになる。

【００５４】ここで、水中ロボット２の現在位置が（Ｘ
０，Ｙ０，Ｚ０）であるとし、水中ロボット２からブイ
(1-1) までの直線距離がＲ１であるとすると、超音波受
信機３’が時刻パルスを受信する受信時刻は、直線距離
Ｒ１に応じたものになる。この際、受信時刻は、水中ロ
ボット２に内蔵された基準時計１３により求められてお
り、この基準時計１３は、ブイ(1-1) と同一の時刻を指
すように時刻合わせされている。従って、水中ロボット
２の演算器７は、受信した時刻パルスの発信時刻を認識
しているため、各時刻パルスの受信時刻から発信時刻を
減算することによって、時刻パルスの発信から受信まで
の到達時間Ｔ１を求めることが可能になっている。これ
により、演算器は、到達時間Ｔ１を求めると共に、超音
波受信機３’の方向（θＸ，θＹ，θＺ）をブイ方向と
して求めた後、これらの到達時間Ｔ１とブイ方向（θ
Ｘ，θＹ，θＺ）とを下記の計算式（８）〜（１１）に
代入することによって、現在位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）
を算出することになる。

【００５５】Ｒ１＝Ｔ１×Ｃ … （８）

【００５６】Ｘ０＝Ｒ１×ＣＯＳ（θＸ）＋Ｘ１ … （９）

【００５７】Ｙ０＝Ｒ１×ＣＯＳ（θＹ）＋Ｙ１ … （１０）

【００５８】Ｚ０＝Ｒ１×ＣＯＳ（θＺ）＋Ｚ１ … （１１）

【００５９】〔実施例４〕本発明の他の実施例を図１０
および図１１を用いて説明する。尚、実施例１と同一の
部材には同一の符号を付記してその説明を省略する。

【００６０】本実施例に係る水中物体位置測定装置は、
図１０に示すように、ＧＰＳ受信機２１および超音波送
信機２４を搭載し、電池や太陽電池からの電力供給によ
り作動する１台のブイ(1-1) と、水中ロボット２に搭載
された超音波受信機３’とを有している。水中ロボット
２は、図１１に示すように、３受波器からなる超音波受
信機３’、増幅器５、復調器６、および演算器７を位置
算出手段として備えている。また、水中ロボット２は、
水中ロボット２の傾斜角を検出する水平ジャイロ３２と
鉛直ジャイロ３３を位置算出手段として備えており、こ
の水平ジャイロ３２と鉛直ジャイロ３３と超音波受信機
３’とで超音波送信機２４の方向を検出するようになっ
ている。さらに、水中ロボット２は、深度計３４を位置
算出手段として備えており、演算器７は、超音波送信機
２４のブイ方向と水中ロボット２の深度とを基にして現
在位置データを算出するようになっている。その他の構
成は、実施例１と同一である。

【００６１】上記の構成において、水中物体位置測定装
置の動作について説明する。図１１に示すように、１台
のブイ(1-1) が水面上に浮かべられると共に、水中ロボ
ット２が水中に沈められることになる。水面を浮遊する
ブイ(1-1) は、ＧＰＳ受信機２１および超音波送信機２
４を作動させており、ＧＰＳ受信機２１は、ＧＰＳ衛星
４からのＧＰＳ信号１０を基にして位置データを算出す
ることになる。ＧＰＳ受信機２１による算出によって、
ブイ(1-1) の位置が位置データ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と
して求められたとすると、この位置データは、超音波送
信機２４から超音波信号１１として水中に発信され、水
中ロボット２の超音波受信機］’により受信されること
になる。そして、水中ロボット２の演算器は、位置デー
タ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と深度計から得られた深度デー
タＺＳと超音波受信機３’のブイ方向（θＸ，θＹ，θ
Ｚ）とを下記の計算式（１２）〜（１５）に代入するこ
とによって、現在位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を算出する
ことになる。

【００６２】Ｒ１＝ＺＳ／ＣＯＳ（θＺ） … （１２）

【００６３】Ｘ０＝Ｒ１×ＣＯＳ（θＸ）＋Ｘ１ … （１３）

【００６４】Ｙ０＝Ｒ１×ＣＯＳ（θＹ）＋Ｙ１ … （１４）

【００６５】Ｚ０＝ＺＳ＋Ｚ１ … （１５）

【００６６】〔実施例５〕本発明の他の実施例を図１２
ないし図１４を用いて説明する。尚、実施例１と同一の
部材には同一の符号を付記してその説明を省略する。

【００６７】本実施例に係る水中物体位置測定装置は、
図１２に示すように、ＧＰＳ受信機２１および超音波送
信機２４を搭載し、電池や太陽電池からの電力供給によ
り作動する３台のブイ(1-1),(1-2),(1-3) と、水中物体
である水中ロボット２に搭載された超音波受信機３とを
有している。

【００６８】上記のＧＰＳ受信機２１は、実施例１の図
２に示すように、誤差１００ｎｓ程度の高精度の基準時
計２１ａを内蔵している。ＧＰＳ受信機２１は、基準時
計２１ａが予め設定された発信時刻（例えば偶数秒の時
刻）を指したときに、ＧＰＳ衛星４…から送信されたＧ
ＰＳ信号１０を受信し、受信信号等に基づいてデジタル
信号からなる位置データを求める。そして、ＧＰＳ受信
機２１は、位置データを求めると、この位置データを含
む通信データの最初のビットを立ち上げて時刻パルスを
形成する。

【００６９】上記のＧＰＳ受信機２１は、変調器２２お
よび増幅器２３を介して超音波送信機２４に接続され
る。ＧＰＳ受信機２１から通信データが入力される変調
器２２は、通信データを振幅変調方式や周波数変調方
式、位相変調方式により変調する。また、増幅器２３
は、変調された通信データを増幅する。そして、超音波
送信機２４は、増幅器２３から入力された通信データを
超音波信号１１の形態で水中に発信する。これにより、
全てのブイ１…は、基準時計２１ａを基にして同時刻に
位置データおよび時刻パルスを超音波信号１１の形態で
発信する。尚、時刻パルスは、位置データを含む通信デ
ータとは別のパルス信号として超音波送信機２４から発
信することもできる。

【００７０】一方、水中ロボット２は、図１３に示すよ
うに、超音波受信機３の他、受信した超音波信号１１を
増幅する増幅器５と、超音波信号１１を復調する復調器
６と、時刻パルス又は位置データの受信時刻の測定に用
いられる計測時計１２と、演算器７とを位置算出手段と
して備えていると共に、時刻パルスの受信時刻を測定す
る計測時計１２と、水中ロボット２の深度を測定する深
度計３４とを位置算出手段として備えている。そして、
演算器７は、各ブイ(1-1),(1-2),(1-3) から順次到達す
る時刻パルスの受信時刻から時刻パルスの到達時間差を
求め、これらの到達時間差と位置データと深度とを基に
して現在位置データを算出するようになっている。

【００７１】上記の構成において、水中物体位置測定装
置の動作について説明する。図１２に示すように、ブイ
(1-1),(1-2),(1-3) と水中ロボット２とが図示しない母
船に搭載されて作業水域まで運搬された後、３台のブイ
(1-1),(1-2),(1-3)が水面上に浮かべられると共に、水
中ロボット２が水中に沈められる。水面を浮遊する各ブ
イ(1-1),(1-2),(1-3) は、ＧＰＳ受信機２１および超音
波送信機２４を作動させ、ＧＰＳ受信機２１は、基準時
計２１ａが所定の発信時刻を指したときに、ＧＰＳ衛星
４からのＧＰＳ信号１０を基にして位置データを算出す
る。

【００７２】上記のＧＰＳ受信機２１による算出によっ
て、各ブイ(1-1),(1-2),(1-3) の位置が位置データ（Ｘ
１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）としてそれぞ
れ求められると、各位置データは、超音波送信機２４か
ら時刻パルスと共に超音波信号１１として水中に発信さ
れ、水中ロボット２の超音波受信機３により受信される
ことになる。尚、位置データ中の“Ｘ”は南北方向、
“Ｙ”は東西方向、“Ｚ”は高さ（深度）を示している
ものとする。

【００７３】ここで、水中ロボット２の現在位置が（Ｘ
０，Ｙ０，Ｚ０）であるとし、水中ロボット２から各ブ
イ(1-1),(1-2),(1-3) までの直線距離がＲ１，Ｒ２，Ｒ
３であるとすると、各ブイ(1-1),(1-2),(1-3) から同時
刻に発信された超音波信号１１中の時刻パルスが水中ロ
ボット２の超音波受信機３に到達するまでの時間は、直
線距離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に応じて伸縮する。従って、各
ブイ(1-1),(1-2),(1-3) から発信された時刻パルスは、
図１４に示すように、到達時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の経過
後にそれぞれ超音波受信機３により受信されることにな
る。

【００７４】時刻パルスを受信すると、演算器７は、計
測時計１２による受信時刻を基にして時刻パルスの到達
時間差ＤＴ１２，ＤＴ２３を求めることなると共に、深
度計３４により水中ロボット２の深度データＺＳを獲得
し、この深度データＺＳと例えばブイ(1-1) の位置デー
タＺ１とを加算して水中ロボット２の位置データＺ０を
求めることになる。そして、位置データＺ０と到達時間
差ＤＴ１２，ＤＴ２３とを下記の計算式（１６）〜（１
８）に代入することによって、現在位置（Ｘ０，Ｙ０，
Ｚ０）と最先に到達した時刻パルスの到達時間Ｔ１とを
算出することになる。

【００７５】Ｒ１＝[(X1-X0)²+(Y1-Y0)²+(Z1-Z0)²]^1/2＝Ｔ１×Ｃ … （１６）

【００７６】Ｒ２＝[(X2-X0)²+(Y2-Y0)²+(Z2-Z0)²]^1/2＝Ｔ２×Ｃ＝（Ｔ１＋ＤＴ１２）×Ｃ … （１７）

【００７７】Ｒ３＝[(X3-X0)²+(Y3-Y0)²+(Z3-Z0)²]^1/2＝Ｔ３×Ｃ＝（Ｔ１＋ＤＴ１２＋ＤＴ２３）×Ｃ … （１８）

【００７８】これにより、水中ロボット２は、図１２に
示すように、超音波受信機３を備えるだけで現在位置
（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を検出することができ、超音波送
信機が不要になった分だけコストダウンすることが可能
になる。この後、作業が終了すると、ブイ(1-1),(1-2),
(1-3) および水中ロボット２を母船に回収するように、
水中ロボット２が浮上させた後、水面を浮遊するブイ(1
-1),(1-2),(1-3) と共に水中ロボット２が母船に引き上
げられることになる。従って、作業終了後の全ての撤収
作業が船上において簡単に行われるため、短時間のうち
に撤収作業が完了することになる。尚、位置データに時
刻データを付加していると、上記到達時間Ｔ１に基づい
て、水中ロボット２において正確な時刻を求めることが
できる。

【００７９】尚、以上の実施例１〜５においては、位置
データの検出数に対応した台数のブイ１を水面に浮遊さ
せた場合について説明しているが、これに限定されるこ
とはなく、水面を浮遊する多数のブイ１…のうちの特定
のブイ１…から信号を受けて現在位置を把握するように
なっていても良い。この際、ブイ１…を特定する方法に
は、ブイ１毎に固有の識別番号を付与し、この識別番
号を示す識別データを通信データに付加して特定する方
法、ブイ１毎に設定された固有の周波数の超音波信号
１１により特定する方法、ブイ１毎に設定された固有
のＭ系列(Maximal Length sequences)のコードにより特
定する方法を挙げることができる。Ｍ系列のコードによ
る特定方法を説明すると、Ｌ個の“＋”，“−”の符号
で形成された一つの群を用いてブイ１に固有のコードを
設定し、このコードを受信した受信側において自己相関
を行うことによって、送信したブイ１を特定するもので
ある。また、実施例１〜５においては、ＧＰＳ受信機２
１に代えて、ディファレンシャルＧＰＳやキネマティッ
クＧＰＳを使用しても良い。

【００８０】また、実施例１・２・５においては、全て
のブイ１…から同時刻に時刻パルスを出力するようにな
っているが、これに限定されるものでもなく、各ブイ１
…に異なった時刻をそれぞれ設定し、これらの時刻デー
タを位置データに付加しながら出力するようになってい
ても良い。

【００８１】また、実施例１〜５の計算式（１）〜（１
８）は、時刻パルスがブイ１…から発信された時点にお
ける水中ロボット２の位置を現在位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ
０）として求めるものであり、水中ロボット２が静止し
ている状態において成立するものである。従って、水中
ロボット２が移動していると、求められた現在位置（Ｘ
０，Ｙ０，Ｚ０）に誤差が存在することになるため、移
動する水中ロボット２の現在位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）
を正確に求めることができるように、水中ロボット２の
Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の移動量や位置を測定し、これ
らの移動量や位置でもって現在位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ
０）を補正するようになっていることが望ましい。この
際、水中ロボット２の移動量は、図３に示すように、加
速度計３１と水平ジャイロ３２と鉛直ジャイロ３３とを
用いて測定することができると共に、Ｚ方向の移動量を
測定する深度計３４とＸ方向およびＹ方向の移動量を測
定するドップラー速度計等を用いても測定することがで
きる。さらに、水中音速計３５の代わりに、塩分、深
度、水温の測定データを用いて計算により音速を求める
ことができる。

【００８２】また、実施例１〜５において、ＧＰＳ受信
機２１により検出されたブイ１の位置データは、ＧＰＳ
受信機２１のアンテナ位置を示しているため、アンテナ
位置と超音波送信機２４との位置ズレが誤差成分として
存在している。従って、水中ロボット２の現在位置デー
タをより高精度に求めることができるように、ブイ１内
に水平および鉛直ジャイロを設置し、このジャイロの修
正データを用いて位置データを超音波送信機２４の設置
位置に補正するようになっていることが望ましい。さら
に、実施例１〜５においては、ブイ１を保持体として用
いた場合について説明しているが、例えば母船や支援船
を保持体として用いることもできる。

【００８３】

【発明の効果】請求項１の発明は、水中物体の位置を測
定する水中物体位置測定装置において、グローバルポジ
ショニングシステムを構成する複数の衛星から送信され
るＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基づいて位置を検
出する検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を
超音波信号として所定の時刻に水中に送信する送信手段
とをそれぞれ保持し互いに離隔して水面に位置する４台
の保持体と、上記水中物体に備えられ、上記４個の送信
手段からの超音波信号を受信し、これらの信号の各送信
手段からの到達時間差を求め、上記位置データと到達時
間差とに基づいて水中物体の現在位置を算出する位置算
出手段とを有している構成である。

【００８４】これにより、保持体から発信された超音波
信号を基にして水中物体に現在位置を認識させるように
なっているため、準備作業が保持体を水面に浮かべる作
業のみとなり、撤収作業が水面を浮遊する保持体を回収
する作業のみとなる。従って、準備および撤収時の全て
の作業を船上において簡単に行うことができるため、短
時間のうちに準備および撤収することが可能である。ま
た、水中物体が超音波信号を受信する超音波受信機を備
えるだけで現在位置データを求めて確認することが可能
になっているため、超音波送信機等に要する装備費用を
コストダウンすることが可能であるという効果を奏す
る。

【００８５】請求項２の発明は、水中物体の位置を測定
する水中物体位置測定装置において、グローバルポジシ
ョニングシステムを構成する複数の衛星から送信される
ＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基づいて位置を検出
する検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超
音波信号として所定の時刻に水中にそれぞれ送信する送
信手段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水面に位置す
る３台の保持体と、上記水中物体に備えられ、上記３個
の送信手段からの超音波信号を受信し、これらの信号の
各送信手段からの到達時間を求め、上記位置データと到
達時間とに基づいて水中物体の現在位置を算出する位置
算出手段とを有している構成である。

【００８６】これにより、請求項１の場合と同様に、準
備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行う
ことができるため、短時間のうちに準備および撤収する
ことが可能である。さらに、３台の保持体で構成されて
いるため、４台の保持体で構成される請求項１よりも、
一層短時間のうちに準備および撤収することが可能であ
ると共に、コストダウンすることが可能であるという効
果を奏する。

【００８７】請求項３の発明は、水中物体の位置を測定
する水中物体位置測定装置において、グローバルポジシ
ョニングシステムを構成する複数の衛星から送信される
ＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基づいて位置を検出
する検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超
音波信号として所定の時刻に水中に送信する送信手段と
を保持し水面に位置する１台の保持体と、上記水中物体
に備えられ、上記送信手段からの超音波信号を受信し、
送信手段からの超音波信号の到達時間及び上記水中物体
に対する上記保持体の方向とを求め、上記位置データと
到達時間と上記保持体の方向とに基づいて水中物体の現
在位置を算出する位置算出手段とを有している構成であ
る。

【００８８】これにより、請求項１の場合と同様に、準
備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行う
ことができるため、短時間のうちに準備および撤収する
ことが可能である。さらに、１台の保持体で構成されて
いるため、４台の保持体で構成される請求項１よりも、
一層短時間のうちに準備および撤収することが可能であ
ると共に、コストダウンすることが可能であるという効
果を奏する。

【００８９】請求項４の発明は、水中に存在する水中物
体に対して現在位置を認識させる水中位置測定装置にお
いて、グローバルポジショニングシステムを構成する衛
星からのＧＰＳ信号を基にして位置データを求め、該位
置データを超音波信号として水中に発信する１台の保持
体と、上記水中物体に備えられ、該水中物体の深度を求
めると共に、上記保持体からの超音波信号を受信するこ
とにより上記保持体の位置データと保持体方向とを求
め、これら深度と位置データと保持体方向とを基にして
現在位置データを算出する位置算出手段とを有している
構成である。

【００９０】これにより、請求項１の場合と同様に、準
備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行う
ことができるため、短時間のうちに準備および撤収する
ことが可能である。さらに、１台の保持体で構成されて
いるため、４台の保持体で構成される請求項１よりも、
一層短時間のうちに準備および撤収することが可能であ
ると共に、コストダウンすることが可能であるという効
果を奏する。

【００９１】請求項５の発明は、水中物体の位置を測定
する水中物体位置測定装置において、グローバルポジシ
ョニングシステムを構成する複数の衛星から送信される
ＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基づいて位置を検出
する検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超
音波信号として所定の時刻に水中にそれぞれ送信する送
信手段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水面に位置す
る３台の保持体と、上記水中物体に備えられ、該水中物
体の深度を求めると共に、上記３個の送信手段からの超
音波信号を受信し、これらの信号の各送信手段からの到
達時間差を求め、水中物体の深度並びに上記位置データ
と到達時間差とに基づいて水中物体の現在位置を算出す
る位置算出手段とを有している構成である。

【００９２】これにより、請求項１の場合と同様に、準
備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行う
ことができるため、短時間のうちに準備および撤収する
ことが可能である。さらに、３台の保持体で構成されて
いるため、４台の保持体で構成される請求項１よりも、
一層短時間のうちに準備および撤収することが可能であ
ると共に、コストダウンすることが可能であるという効
果を奏する。

【００９３】請求項６の発明は、請求項１、２、３、
４、または５記載の上記保持体は、固有の識別データを
含ませながら超音波信号を発信するようになっており、
上記位置算出手段は、上記識別データを基にして上記保
持体を特定するようになっている構成である。これによ
り、多数の保持体群の中から任意の保持体を選択して現
在位置データを求めることができるため、多数の保持体
が配置されている場合でも、超音波信号の混信等による
現在位置データの誤検出を防止することが可能であると
いう効果を奏する。

【００９４】請求項７の発明は、請求項１、２、３、
４、または５記載の上記保持体は、固有の周波数で超音
波信号を発信するようになっており、上記位置算出手段
は、上記周波数を基にして上記保持体を特定するように
なっている構成である。これにより、多数の保持体群の
中から任意の保持体を選択して現在位置データを求める
ことができるため、多数の保持体が配置されている場合
でも、超音波信号の混信等による現在位置データの誤検
出を防止することが可能であるという効果を奏する。

【００９５】請求項８の発明は、請求項１、２、３、
４、または５記載の上記保持体は、固有のＭ系列のコー
ドを含んだ超音波信号を発信するようになっており、上
記位置算出手段は、上記Ｍ系列のコードを基にして上記
保持体を特定するようになっている構成である。これに
より、多数の保持体群の中から任意の保持体を選択して
現在位置データを求めることができるため、多数の保持
体が配置されている場合でも、超音波信号の混信等によ
る現在位置データの誤検出を防止することが可能である
という効果を奏する。

【００９６】請求項９の発明は、請求項１、２、３、
４、または５記載の上記保持体は、上記超音波信号を発
信する超音波送信機の位置を示すように位置データを補
正している構成である。これにより、超音波信号の発信
元となる超音波送信機の位置を示すように位置データが
補正されるため、現在位置データを高精度に求めること
が可能であるという効果を奏する。

【００９７】請求項１０の発明は、請求項１、２、３、
４、または５記載の上記位置算出手段は、上記水中物体
の移動量を検出し、該移動量で現在位置データを補正し
ている構成である。これにより、水中物体の移動量で現
在位置データを補正することによって、現在位置データ
を高精度に求めることが可能であるという効果を奏す
る。

【００９８】請求項１１の発明は、水中物体の位置を測
定する水中物体位置測定装置において、水面に位置し、
グローバルポジショニングシステムを構成する複数の衛
星から送信されるＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基
づいて位置を検出する手段と、該位置を表すデータ信号
等を超音波信号として水中に送信する送信手段とを保持
する保持体と、上記水中物体に備えられ、上記保持体か
ら送信される超音波信号を受信し、該信号に基づいて水
中物体の現在位置を算出する位置算出手段とを有してい
る構成である。

【００９９】これにより、保持体から発信された超音波
信号を基にして水中物体に現在位置を認識させるように
なっているため、準備作業が保持体を水面に浮かべる作
業のみとなり、撤収作業が水面を浮遊する保持体を回収
する作業のみとなる。従って、準備および撤収時の全て
の作業を船上において簡単に行うことができるため、短
時間のうちに準備および撤収することが可能である。ま
た、水中物体が超音波信号を受信する超音波受信機を備
えるだけで現在位置データを求めて確認することが可能
であるため、超音波送信機等に要する装備費用をコスト
ダウンすることが可能であるという効果を奏する。

【０１００】請求項１２の発明は、水中物体の位置を測
定する水中物体位置測定装置において、位置を検出する
検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超音波
信号として所定の時刻に水中に送信する送信手段とをそ
れぞれ保持し互いに離隔して水面に位置する４台の保持
体と、上記水中物体に備えられ、上記４個の送信手段か
らの超音波信号を受信し、これらの信号の各送信手段か
らの到達時間差を求め、上記位置データと到達時間差と
に基づいて水中物体の現在位置を算出する位置算出手段
とを有している構成である。

【０１０１】これにより、請求項１１の場合と同様に、
準備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行
うことができるため、短時間のうちに準備および撤収す
ることが可能であると共に、超音波送信機等に要する装
備費用をコストダウンすることが可能であるという効果
を奏する。

【０１０２】請求項１３の発明は、水中物体の位置を測
定する水中物体位置測定装置において、位置を検出する
検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超音波
信号として所定の時刻に水中にそれぞれ送信する送信手
段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水面に位置する３
台の保持体と、上記水中物体に備えられ、上記３個の送
信手段からの超音波信号を受信し、これらの信号の各送
信手段からの到達時間を求め、上記位置データと到達時
間とに基づいて水中物体の現在位置を算出する位置算出
手段とを有している構成である。

【０１０３】これにより、請求項１１の場合と同様に、
準備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行
うことができるため、短時間のうちに準備および撤収す
ることが可能であると共に、超音波送信機等に要する装
備費用をコストダウンすることが可能であるという効果
を奏する。

【０１０４】請求項１４の発明は、水中物体の位置を測
定する水中物体位置測定装置において、位置を検出する
検出手段と、これらの位置を表すデータ信号等を超音波
信号として所定の時刻に水中にそれぞれ送信する送信手
段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水面に位置する３
台の保持体と、上記水中物体に備えられ、該水中物体の
深度を求めると共に、上記３個の送信手段からの超音波
信号を受信し、これらの信号の各送信手段からの到達時
間差を求め、水中物体の深度並びに上記位置データと到
達時間差とに基づいて水中物体の現在位置を算出する位
置算出手段とを有している構成である。

【０１０５】これにより、請求項１１の場合と同様に、
準備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行
うことができるため、短時間のうちに準備および撤収す
ることが可能であると共に、超音波送信機等に要する装
備費用をコストダウンすることが可能であるという効果
を奏する。

【０１０６】請求項１５の水中物体の位置を測定する水
中物体位置測定装置において、水面に位置し、位置を検
出する手段と、該位置を表すデータ信号等を超音波信号
として水中に送信する送信手段とを保持する保持体と、
上記水中物体に備えられ、上記保持体から送信される超
音波信号を受信し、該信号に基づいて水中物体の現在位
置を算出する位置算出手段とを有している構成である。

【０１０７】これにより、請求項１１の場合と同様に、
準備および撤収時の全ての作業を船上において簡単に行
うことができるため、短時間のうちに準備および撤収す
ることが可能であると共に、超音波送信機等に要する装
備費用をコストダウンすることが可能であるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】水中物体位置測定装置の概略構成図である。

【図２】ブイのブロック図である。

【図３】水中ロボットのブロック図である。

【図４】水中ロボットとブイとの位置関係を示す説明図
である。

【図５】超音波信号の到達時間差を示す説明図である。

【図６】水中ロボットとブイとの位置関係を示す説明図
である。

【図７】水中ロボットのブロック図である。

【図８】水中ロボットとブイとの位置関係を示す説明図
である。

【図９】水中ロボットのブロック図である。

【図１０】水中ロボットとブイとの位置関係を示す説明
図である。

【図１１】水中ロボットのブロック図である。

【図１２】水中ロボットとブイとの位置関係を示す説明
図である。

【図１３】水中ロボットのブロック図である。

【図１４】超音波信号の到達時間差を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ブイ２水中ロボット３超音波受信機４ＧＰＳ衛星５増幅器６復調器７演算器１０ＧＰＳ信号１１超音波信号１２計測時計１３基準時計２１グローバルポジショニングシステム受信機２２変調器２３増幅器２４超音波送信機３１加速度計３２水平ジャイロ３３鉛直ジャイロ３４深度計３５水中音速計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渋谷正三兵庫県西宮市芦原町９番52号古野電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水中物体の位置を測定する水中物体位置
測定装置において、グローバルポジショニングシステムを構成する複数の衛
星から送信されるＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基
づいて位置を検出する検出手段と、これらの位置を表す
データ信号等を超音波信号として所定の時刻に水中に送
信する送信手段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水面
に位置する４台の保持体と、上記水中物体に備えられ、上記４個の送信手段からの超
音波信号を受信し、これらの信号の各送信手段からの到
達時間差を求め、上記位置データと到達時間差とに基づ
いて水中物体の現在位置を算出する位置算出手段とを有
していることを特徴とする水中物体位置測定装置。
【請求項２】水中物体の位置を測定する水中物体位置
測定装置において、グローバルポジショニングシステムを構成する複数の衛
星から送信されるＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基
づいて位置を検出する検出手段と、これらの位置を表す
データ信号等を超音波信号として所定の時刻に水中にそ
れぞれ送信する送信手段とをそれぞれ保持し互いに離隔
して水面に位置する３台の保持体と、上記水中物体に備えられ、上記３個の送信手段からの超
音波信号を受信し、これらの信号の各送信手段からの到
達時間を求め、上記位置データと到達時間とに基づいて
水中物体の現在位置を算出する位置算出手段とを有して
いることを特徴とする水中物体位置測定装置。
【請求項３】水中物体の位置を測定する水中物体位置
測定装置において、グローバルポジショニングシステムを構成する複数の衛
星から送信されるＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基
づいて位置を検出する検出手段と、これらの位置を表す
データ信号等を超音波信号として所定の時刻に水中に送
信する送信手段とを保持し水面に位置する１台の保持体
と、上記水中物体に備えられ、上記送信手段からの超音波信
号を受信し、送信手段からの超音波信号の到達時間及び
上記水中物体に対する上記保持体の方向とを求め、上記
位置データと到達時間と上記保持体の方向とに基づいて
水中物体の現在位置を算出する位置算出手段とを有して
いることを特徴とする水中物体位置測定装置。
【請求項４】水中に存在する水中物体に対して現在位
置を認識させる水中位置測定装置において、グローバルポジショニングシステムを構成する衛星から
のＧＰＳ信号を基にして位置データを求め、該位置デー
タを超音波信号として水中に発信する１台の保持体と、上記水中物体に備えられ、該水中物体の深度を求めると
共に、上記保持体からの超音波信号を受信することによ
り上記保持体の位置データと保持体方向とを求め、これ
ら深度と位置データと保持体方向とを基にして現在位置
データを算出する位置算出手段とを有していることを特
徴とする水中位置測定装置。
【請求項５】水中物体の位置を測定する水中物体位置
測定装置において、グローバルポジショニングシステムを構成する複数の衛
星から送信されるＧＰＳ信号を受信しそれらの信号に基
づいて位置を検出する検出手段と、これらの位置を表す
データ信号等を超音波信号として所定の時刻に水中にそ
れぞれ送信する送信手段とをそれぞれ保持し互いに離隔
して水面に位置する３台の保持体と、上記水中物体に備えられ、該水中物体の深度を求めると
共に、上記３個の送信手段からの超音波信号を受信し、
これらの信号の各送信手段からの到達時間差を求め、水
中物体の深度並びに上記位置データと到達時間差とに基
づいて水中物体の現在位置を算出する位置算出手段とを
有していることを特徴とする水中物体位置測定装置。
【請求項６】上記保持体は、固有の識別データを含ま
せながら超音波信号を発信するようになっており、上記位置算出手段は、上記識別データを基にして上記保
持体を特定するようになっていることを特徴とする請求
項１、２、３、４、または５記載の水中位置測定装置。
【請求項７】上記保持体は、固有の周波数で超音波信
号を発信するようになっており、上記位置算出手段は、上記周波数を基にして上記保持体
を特定するようになっていることを特徴とする請求項
１、２、３、４、または５記載の水中位置測定装置。
【請求項８】上記保持体は、固有のＭ系列のコードを
含んだ超音波信号を発信するようになっており、上記位置算出手段は、上記Ｍ系列のコードを基にして上
記保持体を特定するようになっていることを特徴とする
請求項１、２、３、４、または５記載の水中位置測定装
置。
【請求項９】上記保持体は、上記超音波信号を発信す
る超音波送信機の位置を示すように位置データを補正し
ていることを特徴とする請求項１、２、３、４、または
５記載の水中位置測定装置。
【請求項１０】上記位置算出手段は、上記水中物体の
移動量を検出し、該移動量で現在位置データを補正して
いることを特徴とする請求項１、２、３、４、または５
記載の水中位置測定装置。
【請求項１１】水中物体の位置を測定する水中物体位
置測定装置において、水面に位置し、グローバルポジショニングシステムを構
成する複数の衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信しそ
れらの信号に基づいて位置を検出する手段と、該位置を
表すデータ信号等を超音波信号として水中に送信する送
信手段とを保持する保持体と、上記水中物体に備えられ、上記保持体から送信される超
音波信号を受信し、該信号に基づいて水中物体の現在位
置を算出する位置算出手段とを有していることを特徴と
する水中物体位置測定装置。
【請求項１２】水中物体の位置を測定する水中物体位
置測定装置において、位置を検出する検出手段と、これらの位置を表すデータ
信号等を超音波信号として所定の時刻に水中に送信する
送信手段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水面に位置
する４台の保持体と、上記水中物体に備えられ、上記４個の送信手段からの超
音波信号を受信し、これらの信号の各送信手段からの到
達時間差を求め、上記位置データと到達時間差とに基づ
いて水中物体の現在位置を算出する位置算出手段とを有
していることを特徴とする水中物体位置測定装置。
【請求項１３】水中物体の位置を測定する水中物体位
置測定装置において、位置を検出する検出手段と、これらの位置を表すデータ
信号等を超音波信号として所定の時刻に水中にそれぞれ
送信する送信手段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水
面に位置する３台の保持体と、上記水中物体に備えられ、上記３個の送信手段からの超
音波信号を受信し、これらの信号の各送信手段からの到
達時間を求め、上記位置データと到達時間とに基づいて
水中物体の現在位置を算出する位置算出手段とを有して
いることを特徴とする水中物体位置測定装置。
【請求項１４】水中物体の位置を測定する水中物体位
置測定装置において、位置を検出する検出手段と、これらの位置を表すデータ
信号等を超音波信号として所定の時刻に水中にそれぞれ
送信する送信手段とをそれぞれ保持し互いに離隔して水
面に位置する３台の保持体と、上記水中物体に備えられ、該水中物体の深度を求めると
共に、上記３個の送信手段からの超音波信号を受信し、
これらの信号の各送信手段からの到達時間差を求め、水
中物体の深度並びに上記位置データと到達時間差とに基
づいて水中物体の現在位置を算出する位置算出手段とを
有していることを特徴とする水中物体位置測定装置。
【請求項１５】水中物体の位置を測定する水中物体位
置測定装置において、水面に位置し、位置を検出する手段と、該位置を表すデ
ータ信号等を超音波信号として水中に送信する送信手段
とを保持する保持体と、上記水中物体に備えられ、上記保持体から送信される超
音波信号を受信し、該信号に基づいて水中物体の現在位
置を算出する位置算出手段とを有していることを特徴と
する水中物体位置測定装置。