JPH11142518A - 水中航走体の運動制御方式および運動制御装置 - Google Patents
水中航走体の運動制御方式および運動制御装置Info
- Publication number
- JPH11142518A JPH11142518A JP9326955A JP32695597A JPH11142518A JP H11142518 A JPH11142518 A JP H11142518A JP 9326955 A JP9326955 A JP 9326955A JP 32695597 A JP32695597 A JP 32695597A JP H11142518 A JPH11142518 A JP H11142518A
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- Japan
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- underwater vehicle
- speed
- response signal
- motion control
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水底形状および水深に無関係に安定した運動
制御を行うことが可能な水中航走体の運動制御方式およ
び運動制御装置を提供する。 【解決手段】 トランスポンダを海底の所定位置に設置
し、該トランスポンダの応答音からドプラ量を検出し
て、水中航走体の位置および水中航走体の方位角によ
り、水中航走体の前後方向および横方向の速度を求め、
水中航走体の運動制御を安定化させる。
制御を行うことが可能な水中航走体の運動制御方式およ
び運動制御装置を提供する。 【解決手段】 トランスポンダを海底の所定位置に設置
し、該トランスポンダの応答音からドプラ量を検出し
て、水中航走体の位置および水中航走体の方位角によ
り、水中航走体の前後方向および横方向の速度を求め、
水中航走体の運動制御を安定化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中航走体の運動
制御方式および運動制御装置に関し、特に海洋観測，海
中工事等に使用する水中航走体に好適な運動制御方式お
よび運動制御装置に関する。
制御方式および運動制御装置に関し、特に海洋観測，海
中工事等に使用する水中航走体に好適な運動制御方式お
よび運動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の水中航走体の運動制御装
置に使用する速度検出手段の一つとして、水中航走体の
慣性力を積分して求める慣性装置がある。この慣性装置
の速度情報はドリフトが大きいため、水中音波を使用し
たドプラソーナの速度情報で補正処理を行って水中航走
体の速度情報とし、水中航走体の運動制御を行ってい
た。
置に使用する速度検出手段の一つとして、水中航走体の
慣性力を積分して求める慣性装置がある。この慣性装置
の速度情報はドリフトが大きいため、水中音波を使用し
たドプラソーナの速度情報で補正処理を行って水中航走
体の速度情報とし、水中航走体の運動制御を行ってい
た。
【０００３】図４は従来の水中航走体の運動制御装置Ｄ
100 の一例のブロック図である。図４に示すように、水
中航走体の運動制御装置Ｄ100 は、水中航走体の現位置
から目標位置までの変位量を設定する設定部１０１と、
水中航走体の方位・ロールおよびピッチを検出するジャ
イロ１０２と、水中航走体の深度を検出する深度計１０
３と、水中航走体の慣性力を検出して速度情報を得る慣
性装置１０４と、水中音波を使用して水中航走体の速度
を検出するドプラソーナ１０５と、該ドプラソーナ１０
５の速度情報により速度補正を行う速度補正部１０６
と、前記設定部１０１の変位量とジャイロ１０２の方位
・ロール・ピッチ情報と深度計１０３の深度情報と速度
補正部１０６の速度情報からスラスタ（推進器）を制御
するための処理を行う運動制御部１０７とを備えてい
る。
100 の一例のブロック図である。図４に示すように、水
中航走体の運動制御装置Ｄ100 は、水中航走体の現位置
から目標位置までの変位量を設定する設定部１０１と、
水中航走体の方位・ロールおよびピッチを検出するジャ
イロ１０２と、水中航走体の深度を検出する深度計１０
３と、水中航走体の慣性力を検出して速度情報を得る慣
性装置１０４と、水中音波を使用して水中航走体の速度
を検出するドプラソーナ１０５と、該ドプラソーナ１０
５の速度情報により速度補正を行う速度補正部１０６
と、前記設定部１０１の変位量とジャイロ１０２の方位
・ロール・ピッチ情報と深度計１０３の深度情報と速度
補正部１０６の速度情報からスラスタ（推進器）を制御
するための処理を行う運動制御部１０７とを備えてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
水中航走体の運動制御装置は、次の問題点があった。即
ち、第１問題点は、速度情報を補正するドプラソーナの
速度情報は海底形状（水底形状）が複雑になると安定し
ないことである。その理由は、海底形状が複雑になると
海底からの反射波が乱れるために、速度情報に影響し、
その結果運動制御に影響するからである。第２問題点
は、速度情報を補正するドプラソーナの速度情報は水深
が深くなると絶対速度（対地速度）が得られなくなるこ
とである。その理由は、水中音波が海底（水底）まで往
復するため距離減衰が大きくなり、相対速度（対水速
度）となるからである。
水中航走体の運動制御装置は、次の問題点があった。即
ち、第１問題点は、速度情報を補正するドプラソーナの
速度情報は海底形状（水底形状）が複雑になると安定し
ないことである。その理由は、海底形状が複雑になると
海底からの反射波が乱れるために、速度情報に影響し、
その結果運動制御に影響するからである。第２問題点
は、速度情報を補正するドプラソーナの速度情報は水深
が深くなると絶対速度（対地速度）が得られなくなるこ
とである。その理由は、水中音波が海底（水底）まで往
復するため距離減衰が大きくなり、相対速度（対水速
度）となるからである。
【０００５】そこで本発明の目的は、水底形状および水
深に無関係に安定した運動制御を行うことが可能な水中
航走体の運動制御方式および運動制御装置を提供するこ
とである。
深に無関係に安定した運動制御を行うことが可能な水中
航走体の運動制御方式および運動制御装置を提供するこ
とである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項に記載の発明は、水中に応答信号発射手段を設
置し、該応答信号発射手段に向けて航走中の水中航走体
の質問信号発射手段から質問信号を発射し、該質問信号
に対する前記応答信号発射手段からの応答信号に基づき
水中航走体のスカラ速度を求め、前記応答信号発射手段
と水中航走体との位置関係情報に基づき水中航走体のベ
クトル速度を求め、前記求めたスカラ速度とベクトル速
度に基づき水中航走体の前後方向速度および横方向速度
を求め、水中航走体の運動制御を行うことを特徴とす
る。
に請求項に記載の発明は、水中に応答信号発射手段を設
置し、該応答信号発射手段に向けて航走中の水中航走体
の質問信号発射手段から質問信号を発射し、該質問信号
に対する前記応答信号発射手段からの応答信号に基づき
水中航走体のスカラ速度を求め、前記応答信号発射手段
と水中航走体との位置関係情報に基づき水中航走体のベ
クトル速度を求め、前記求めたスカラ速度とベクトル速
度に基づき水中航走体の前後方向速度および横方向速度
を求め、水中航走体の運動制御を行うことを特徴とす
る。
【０００７】このようにすれば、水中の所望の位置に応
答信号発射手段を設置し、水中航走体の質問信号発射手
段から発射して応答信号を得て、水中航走体のスカラ速
度およびベクトル速度に基づき該水中航走体の前後方向
速度および横方向速度を求めるようにしているので、水
底形状に依存せず（直接波を使用）、水底から離れてい
ても、常に絶対速度（対地速度）を得ることができる。
従って、水底形状および水深に無関係に安定した運動制
御を行うことができる。
答信号発射手段を設置し、水中航走体の質問信号発射手
段から発射して応答信号を得て、水中航走体のスカラ速
度およびベクトル速度に基づき該水中航走体の前後方向
速度および横方向速度を求めるようにしているので、水
底形状に依存せず（直接波を使用）、水底から離れてい
ても、常に絶対速度（対地速度）を得ることができる。
従って、水底形状および水深に無関係に安定した運動制
御を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態例
に基づいて説明する。図１は本実施形態例の水中航走体
の運動制御装置Ｄのブロック図であり、図２は海底の異
なった位置３ヵ所に固定設置した第１〜第３トランスポ
ンダ１２〜１４と、水中航走体１１との関係図（本実施
形態例の概念図）である。なお、既に説明した部分には
同一符号を付し、重複記載を省略する。
に基づいて説明する。図１は本実施形態例の水中航走体
の運動制御装置Ｄのブロック図であり、図２は海底の異
なった位置３ヵ所に固定設置した第１〜第３トランスポ
ンダ１２〜１４と、水中航走体１１との関係図（本実施
形態例の概念図）である。なお、既に説明した部分には
同一符号を付し、重複記載を省略する。
【０００９】図１に示すように、水中航走体の運動制御
装置Ｄは、従来と同一構成の設定部１０１と、ジャイロ
１０２と、深度計１０３と、慣性装置１０４とに加え
て、以下の装置を備えている。即ち、水中航走体の位置
情報を計測するトランスポンダ航法装置１と、該トラン
スポンダ航法装置１から発射された信号（質問信号）に
対してトランスポンダから発射される信号（応答信号）
に基づきドプラ量を検出するドプラ検出部２と、ジャイ
ロ１０２の方位情報とトランスポンダ航法装置１の水中
航走体の位置情報とドプラ検出部２のドプラ量から水中
航走体の速度情報（スカラ量）を求める第１速度処理部
３と、トランスポンダ航法装置１からの位置情報とジャ
イロ１０２の方位情報と第１速度処理部３の速度情報
（スカラ量）から水中航走体の前後方向および横方向速
度情報を求める第２速度処理部４と、慣性装置１０４の
速度情報に対して第２速度処理部４からの速度情報とに
より速度補正を行う速度補正部５と、設定部１０１の変
位量とジャイロ１０２の方位・ロール・ピッチ情報と深
度計１０３の深度情報と速度補正部５の速度情報からス
ラスタを制御するための処理を行う運動制御部６とを備
えている。
装置Ｄは、従来と同一構成の設定部１０１と、ジャイロ
１０２と、深度計１０３と、慣性装置１０４とに加え
て、以下の装置を備えている。即ち、水中航走体の位置
情報を計測するトランスポンダ航法装置１と、該トラン
スポンダ航法装置１から発射された信号（質問信号）に
対してトランスポンダから発射される信号（応答信号）
に基づきドプラ量を検出するドプラ検出部２と、ジャイ
ロ１０２の方位情報とトランスポンダ航法装置１の水中
航走体の位置情報とドプラ検出部２のドプラ量から水中
航走体の速度情報（スカラ量）を求める第１速度処理部
３と、トランスポンダ航法装置１からの位置情報とジャ
イロ１０２の方位情報と第１速度処理部３の速度情報
（スカラ量）から水中航走体の前後方向および横方向速
度情報を求める第２速度処理部４と、慣性装置１０４の
速度情報に対して第２速度処理部４からの速度情報とに
より速度補正を行う速度補正部５と、設定部１０１の変
位量とジャイロ１０２の方位・ロール・ピッチ情報と深
度計１０３の深度情報と速度補正部５の速度情報からス
ラスタを制御するための処理を行う運動制御部６とを備
えている。
【００１０】次に本実施形態例の動作を、前記図１，図
２と、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
図３に示すように、航走中の水中航走体に備えられたト
ランスポンダ航法装置１は第１トランスポンダ１２に向
けて水中音波（質問信号、コマンド）を発射する（ステ
ップＳ１）。ドプラ検出部２は第１トランスポンダ１２
からの応答音（応答信号）を受信し、該応答音に基づい
て第１トランスポンダ１２のドプラ量を検出し、第１速
度処理部３は、該ドプラ量と水中航走体１１と第１トラ
ンスポンダ１２との距離に基づき水中航走体１１の相対
速度（スカラ量，スカラ速度）を求める（ステップＳ
２）。以上のステップＳ１，Ｓ２を３ヵ所のトランスポ
ンダ１２〜１４に対して実行し、３ヵ所が終了するまで
繰り返す（ステップＳ３：ＹＥＳ）。
２と、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
図３に示すように、航走中の水中航走体に備えられたト
ランスポンダ航法装置１は第１トランスポンダ１２に向
けて水中音波（質問信号、コマンド）を発射する（ステ
ップＳ１）。ドプラ検出部２は第１トランスポンダ１２
からの応答音（応答信号）を受信し、該応答音に基づい
て第１トランスポンダ１２のドプラ量を検出し、第１速
度処理部３は、該ドプラ量と水中航走体１１と第１トラ
ンスポンダ１２との距離に基づき水中航走体１１の相対
速度（スカラ量，スカラ速度）を求める（ステップＳ
２）。以上のステップＳ１，Ｓ２を３ヵ所のトランスポ
ンダ１２〜１４に対して実行し、３ヵ所が終了するまで
繰り返す（ステップＳ３：ＹＥＳ）。
【００１１】３ヵ所のスカラ速度と第１〜第３トランス
ポンダ１２〜１４が固定設置されている位置関係とか
ら、第２速度処理部４は各トランスポンダに対するベク
トル速度を算出する（ステップＳ４）。図２は第１トラ
ンスポンダ１２に対する速度ベクトルの求められた結果
である。更に第２速度処理部４は、トランスポンダ航法
装置１からの位置情報と、ジャイロ１０２の方位情報
と、第１速度処理部３で求めたスカラ速度情報と、前記
ベクトル速度情報とから水中航走体１１の前後方向速度
と横方向速度速度を求める（ステップＳ５）。
ポンダ１２〜１４が固定設置されている位置関係とか
ら、第２速度処理部４は各トランスポンダに対するベク
トル速度を算出する（ステップＳ４）。図２は第１トラ
ンスポンダ１２に対する速度ベクトルの求められた結果
である。更に第２速度処理部４は、トランスポンダ航法
装置１からの位置情報と、ジャイロ１０２の方位情報
と、第１速度処理部３で求めたスカラ速度情報と、前記
ベクトル速度情報とから水中航走体１１の前後方向速度
と横方向速度速度を求める（ステップＳ５）。
【００１２】一方、速度補正部５は、慣性装置１０４か
らの速度情報を、第２速度処理部４からの速度情報（前
後方向と横方向）に基づいて補正する（ステップＳ
６）。運動制御部６は、設定部１０１の変位量とジャイ
ロ１０２の方位・ロール・ピッチ情報と深度計１０３の
深度情報と速度補正部５の速度情報（前後方向と横方
向）とからスラスタを制御するための処理を行う。な
お、本実施形態例ではトランスポンダを海底に設置した
場合を説明したが、海底に櫓を建て、この櫓にトランス
ポンダを設置してもよいのは勿論である。また、本実施
形態例ではトランスポンダを３ヵ所に設置したが、例え
ば２ヵ所に設置し、補助の航法装置を使用して水中航走
体を該２ヵ所を結んだ直線上を航走させるようにしても
本発明を適用することができる。
らの速度情報を、第２速度処理部４からの速度情報（前
後方向と横方向）に基づいて補正する（ステップＳ
６）。運動制御部６は、設定部１０１の変位量とジャイ
ロ１０２の方位・ロール・ピッチ情報と深度計１０３の
深度情報と速度補正部５の速度情報（前後方向と横方
向）とからスラスタを制御するための処理を行う。な
お、本実施形態例ではトランスポンダを海底に設置した
場合を説明したが、海底に櫓を建て、この櫓にトランス
ポンダを設置してもよいのは勿論である。また、本実施
形態例ではトランスポンダを３ヵ所に設置したが、例え
ば２ヵ所に設置し、補助の航法装置を使用して水中航走
体を該２ヵ所を結んだ直線上を航走させるようにしても
本発明を適用することができる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
中の所望の位置に応答信号発射手段を設置し、水中航走
体の質問信号発射手段から発射して応答信号を得て、水
中航走体のスカラ速度およびベクトル速度に基づき該水
中航走体の前後方向速度および横方向速度を求めるよう
にしているので、水底形状に依存せず（直接波を使
用）、水底から離れていても、常に絶対速度（対地速
度）を得ることができる。従って、水底形状および水深
に無関係に安定した運動制御を行うことができる。
中の所望の位置に応答信号発射手段を設置し、水中航走
体の質問信号発射手段から発射して応答信号を得て、水
中航走体のスカラ速度およびベクトル速度に基づき該水
中航走体の前後方向速度および横方向速度を求めるよう
にしているので、水底形状に依存せず（直接波を使
用）、水底から離れていても、常に絶対速度（対地速
度）を得ることができる。従って、水底形状および水深
に無関係に安定した運動制御を行うことができる。
【図１】本発明の実施形態例のブロック図である。
【図２】同実施形態例の概念を説明する図である。
【図３】同実施形態例の動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】従来例のブロック図である。
１ トランスポンダ航法装置（質問信号発射手段） ２ ドプラ検出部（スカラ速度検出手段） ３ 第１速度処理部（スカラ速度検出手段） ４ 第２速度処理部（ベクトル速度検出手段、速度算出
手段） ５ 速度補正部 ６ 運動制御部 １０１ 設定部 １０２ ジャイロ １０３ 深度計 １０４ 慣性装置
手段） ５ 速度補正部 ６ 運動制御部 １０１ 設定部 １０２ ジャイロ １０３ 深度計 １０４ 慣性装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｄ 1/00 Ｇ０５Ｄ 1/00 Ａ
Claims (5)
- 【請求項１】 水中に応答信号発射手段を設置し、 該応答信号発射手段に向けて航走中の水中航走体の質問
信号発射手段から質問信号を発射し、 該質問信号に対する前記応答信号発射手段からの応答信
号に基づき水中航走体のスカラ速度を求め、 前記応答信号発射手段と水中航走体との位置関係情報に
基づき水中航走体のベクトル速度を求め、 前記求めたスカラ速度とベクトル速度に基づき水中航走
体の前後方向速度および横方向速度を求め、 水中航走体の運動制御を行うことを特徴とする水中航走
体の運動制御方式。 - 【請求項２】 水中に設置された応答信号発射手段と、 該応答信号発射手段に向けて質問信号を発射する水中航
走体に備えられた質問信号発射手段と、 該質問信号に対する前記応答信号発射手段からの応答信
号に基づき水中航走体のスカラ速度を検出するスカラ速
度検出手段と、 該スカラ速度検出手段が検出した水中航走体のスカラ速
度と、前記応答信号発射手段と水中航走体との位置関係
情報に基づき水中航走体のベクトル速度を算出するベク
トル速度算出手段と、 前記スカラ速度検出手段とベクトル速度検出手段がそれ
ぞれ検出したスカラ速度とベクトル速度とに基づき水中
航走体の前後方向速度および横方向速度を求める速度算
出手段とを備えたことを特徴とする水中航走体の運動制
御装置。 - 【請求項３】 前記水中航走体は該水中航走体の慣性力
を積分して求める慣性装置を備え、 前記求めたベクトル速度に基づき、前記慣性装置による
速度情報を補正するようにしたことを特徴とする請求項
１または請求項２記載の水中航走体の運動制御方式また
は水中航走体の運動制御装置。 - 【請求項４】 予め水中に設置した応答信号発射手段に
向けて航走中の水中航走体の質問信号発射手段から質問
信号を発射する処理と、 該質問信号に対する前記応答信号発射手段からの応答信
号に基づき水中航走体のスカラ速度を求める処理と、 前記応答信号発射手段と水中航走体との位置関係情報に
基づき水中航走体のベクトル速度を求める処理と、 前記処理により求めたスカラ速度とベクトル速度に基づ
いて水中航走体の前後方向速度および横方向速度を求め
る処理と、 該求めた前後方向速度および横方向速度に基づき水中航
走体の運動制御を行う処理とをコンピュータに実行させ
るためのプログラムを記憶した記録媒体。 - 【請求項５】 前記応答信号発射手段および質問信号発
射手段は、それぞれトランスポンダおよびトランスポン
ダ航法装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項
４記載の水中航走体の運動制御方式または水中航走体の
運動制御装置または記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9326955A JPH11142518A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 水中航走体の運動制御方式および運動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9326955A JPH11142518A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 水中航走体の運動制御方式および運動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142518A true JPH11142518A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=18193654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9326955A Pending JPH11142518A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 水中航走体の運動制御方式および運動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11142518A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003026090A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-29 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 自律型無人航走体を用いた海底探査方式及びその装置 |
| CN103738489A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-04-23 | 上海大学 | 一种洋流漫游水下机器人 |
| CN106595407A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-04-26 | 中国船舶重工集团公司第七0研究所 | 一种远程自航水雷运动布放锚雷的弹道控制系统 |
| CN117268192A (zh) * | 2023-11-03 | 2023-12-22 | 西安现代控制技术研究所 | 一种新的适用于潜射导弹引信的保险逻辑设计方法 |
-
1997
- 1997-11-12 JP JP9326955A patent/JPH11142518A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003026090A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-29 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 自律型無人航走体を用いた海底探査方式及びその装置 |
| CN103738489A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-04-23 | 上海大学 | 一种洋流漫游水下机器人 |
| CN106595407A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-04-26 | 中国船舶重工集团公司第七0研究所 | 一种远程自航水雷运动布放锚雷的弹道控制系统 |
| CN106595407B (zh) * | 2016-11-25 | 2019-04-26 | 中国船舶重工集团公司第七一0研究所 | 一种远程自航水雷运动布放锚雷的弹道控制系统 |
| CN117268192A (zh) * | 2023-11-03 | 2023-12-22 | 西安现代控制技术研究所 | 一种新的适用于潜射导弹引信的保险逻辑设计方法 |
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