JP2987252B2 - 音響測位装置 - Google Patents
音響測位装置Info
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Description
【０００１】
【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。
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。
【０００２】
【従来の技術】従来、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は、座標系
を決定するときの基となる船上送受波器あるいはビーコ
ンの素子の間隔の長短によってＬＢＬ方式、ＳＢＬ方式
及びＳＳＢＬ（ＵＳＢＬ）方式の３種の方式がある。
中の移動物体の位置を測定する音響測位装置は、座標系
を決定するときの基となる船上送受波器あるいはビーコ
ンの素子の間隔の長短によってＬＢＬ方式、ＳＢＬ方式
及びＳＳＢＬ（ＵＳＢＬ）方式の３種の方式がある。
【０００３】図３は従来のＬＢＬ方式の音響測位装置の
機能ブロック図である。ＬＢＬ方式の音響測位装置で
は、３個以上のトランスポンダを海底に設置し、船上の
送受波器とおのおののトランスポンダの間の直距離（ス
ラントレンジ、slant range ）ｒi （ｉ＝１，２，３・
・・）（以下スラントレンジという）を測定することに
よって、トランスポンダでつくられる座標系からみた送
受波器の位置（ｘv ，ｙ v ，ｚv ）を求めるものであ
る。この方式のベースライン長はトランスポンダの間隔
と考えられ、長いもので数キロメートルに及ぶ。
機能ブロック図である。ＬＢＬ方式の音響測位装置で
は、３個以上のトランスポンダを海底に設置し、船上の
送受波器とおのおののトランスポンダの間の直距離（ス
ラントレンジ、slant range ）ｒi （ｉ＝１，２，３・
・・）（以下スラントレンジという）を測定することに
よって、トランスポンダでつくられる座標系からみた送
受波器の位置（ｘv ，ｙ v ，ｚv ）を求めるものであ
る。この方式のベースライン長はトランスポンダの間隔
と考えられ、長いもので数キロメートルに及ぶ。
【０００４】図３において、１Ａは演算制御部、２は送
信制御器、３は電力増幅器、４は送受信切換器、５は船
上の本装置とケーブルで接続され、海中に設けられる超
音波の送受波器、６−１〜６−３はそれぞれ海底に設置
される第１〜第３トランスポンダ、７は前置増幅器、８
−１〜８−３は第１〜第３ミクサ（周波数混合器ともい
う）、９−１〜９−３は第１〜第３局部発振器、１０−
１〜１０−３は第１〜第３帯域通過フィルタ（ＢＰ
Ｆ）、１１−１〜１１−３は第１〜第３増幅器、１２−
１〜１２−３は第１〜第３検波器、１３−１〜１３−３
は第１〜第３カウンタ、１４は表示器である。
信制御器、３は電力増幅器、４は送受信切換器、５は船
上の本装置とケーブルで接続され、海中に設けられる超
音波の送受波器、６−１〜６−３はそれぞれ海底に設置
される第１〜第３トランスポンダ、７は前置増幅器、８
−１〜８−３は第１〜第３ミクサ（周波数混合器ともい
う）、９−１〜９−３は第１〜第３局部発振器、１０−
１〜１０−３は第１〜第３帯域通過フィルタ（ＢＰ
Ｆ）、１１−１〜１１−３は第１〜第３増幅器、１２−
１〜１２−３は第１〜第３検波器、１３−１〜１３−３
は第１〜第３カウンタ、１４は表示器である。
【０００５】以下、図３によって従来の音響測位装置の
動作を説明する。まず、演算制御部１Ａは計測開始のタ
イミング信号を送信制御部２へ送出する。送信制御部２
はタイミング信号を受けて送信周波数を決定し送信パル
スを発生する。この送信パルスは電力増幅器３に出力さ
れるとともに、第１〜第３カウンタ１３−１〜１３−３
の計数動作を開始させる。この第１〜第３カウンタ１３
−１〜１３−３の計数動作の停止は、後記するトランス
ポンダからの受信信号に基づいて行われる。電力増幅器
３は送信制御部２からの送信パルスを電力増幅し、これ
を送受信切換器４を介して海中に配設された送受波器５
に印加する。送受波器５は海中に超音波パルスを送信す
る。この超音波パルスはトランスポンダへの質問信号と
なる。海底に設置された第１〜第３トランスポンダ６−
１〜６−３は、前記送受波器５から送信された質問信号
である超音波パルスを受信すると、それぞれあらかじめ
指定された周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 （例えば、ｆ1 ＝１
５ｋＨｚ，ｆ2 ＝１６ｋＨｚ，ｆ3 ＝１７ｋＨｚ）の応
答信号を送出する。これらの応答信号は再び海中を伝搬
し、送受波器５で受波され電気信号に変換される。この
送受波器５からの電気信号は、送受信切換器４を介して
前置増幅器７に送信され信号増幅された後、それぞれ第
１〜第３ミクサ８−１〜８−３へ供給される。第１〜第
３ミクサ８−１〜８−３では、周波数変換を行い送受波
器５で受ける信号の周波数を本発明の装置で使用する中
間周波数ｆ1Fに変換する。
動作を説明する。まず、演算制御部１Ａは計測開始のタ
イミング信号を送信制御部２へ送出する。送信制御部２
はタイミング信号を受けて送信周波数を決定し送信パル
スを発生する。この送信パルスは電力増幅器３に出力さ
れるとともに、第１〜第３カウンタ１３−１〜１３−３
の計数動作を開始させる。この第１〜第３カウンタ１３
−１〜１３−３の計数動作の停止は、後記するトランス
ポンダからの受信信号に基づいて行われる。電力増幅器
３は送信制御部２からの送信パルスを電力増幅し、これ
を送受信切換器４を介して海中に配設された送受波器５
に印加する。送受波器５は海中に超音波パルスを送信す
る。この超音波パルスはトランスポンダへの質問信号と
なる。海底に設置された第１〜第３トランスポンダ６−
１〜６−３は、前記送受波器５から送信された質問信号
である超音波パルスを受信すると、それぞれあらかじめ
指定された周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 （例えば、ｆ1 ＝１
５ｋＨｚ，ｆ2 ＝１６ｋＨｚ，ｆ3 ＝１７ｋＨｚ）の応
答信号を送出する。これらの応答信号は再び海中を伝搬
し、送受波器５で受波され電気信号に変換される。この
送受波器５からの電気信号は、送受信切換器４を介して
前置増幅器７に送信され信号増幅された後、それぞれ第
１〜第３ミクサ８−１〜８−３へ供給される。第１〜第
３ミクサ８−１〜８−３では、周波数変換を行い送受波
器５で受ける信号の周波数を本発明の装置で使用する中
間周波数ｆ1Fに変換する。
【０００６】図５、６によって、周波数変換の説明を行
う。図５は周波数変換の構成図であり、図６は周波数変
換操作による周波数関係図である。図５において、ミク
サ８には入力信号ｇ（ｔ）と、局部発振器からの周波数
ｆ i ＋ｆ1Fの信号あるいは周波数ｆi −ｆ1Fの信号が入
力されｓ（ｔ）が出力される。出力信号ｓ（ｔ）は帯域
通過フィルタ１０（ＢＰＦ）を通過後ｓo （ｔ）とな
る。入力信号ｇ（ｔ）と出力信号ｓo （ｔ）との間で周
波数変換が行われる。
う。図５は周波数変換の構成図であり、図６は周波数変
換操作による周波数関係図である。図５において、ミク
サ８には入力信号ｇ（ｔ）と、局部発振器からの周波数
ｆ i ＋ｆ1Fの信号あるいは周波数ｆi −ｆ1Fの信号が入
力されｓ（ｔ）が出力される。出力信号ｓ（ｔ）は帯域
通過フィルタ１０（ＢＰＦ）を通過後ｓo （ｔ）とな
る。入力信号ｇ（ｔ）と出力信号ｓo （ｔ）との間で周
波数変換が行われる。
【０００７】図６の（ａ）は入力信号ｇ（ｔ）の周波数
スペクトルＧ（ｆ）であり、±ｆiの周波数成分を有し
ている。図６の（ｂ）は差波乗算を行なったときのミク
サ８の出力信号ｓ（ｔ）の周波数スペクトルＳ（ｆ）で
あり、ｆ1F−ｆi の周波数を中心にｆi だけ離れた周波
数の位置である周波数ｆ1F−２ｆi と周波数ｆ1Fとに周
波数成分を持つ。この周波数ｆ1F−２ｆi と周波数ｆ1F
との周波数成分とを帯域通過フィルタ１０に入力して周
波数ｆ1F−２ｆi を除き周波数ｆ1Fの出力信号ｓ
o （ｔ）を得る。出力信号ｓo （ｔ）の周波数スペクト
ルＳ（ｆ）は図６の（ｃ）に示され、周波数ｆ1Fの出力
信号のみが得られる。また、図６の（ｄ）は和波乗算を
行なったときのミクサ８の出力信号ｓ（ｔ）の周波数ス
ペクトルＳo （ｆ）であり、ｆ1F＋ｆi の周波数を中心
にｆi だけ離れた周波数の位置である周波数ｆ1F＋２ｆ
i と周波数ｆ1Fとに周波数成分を持つ。この周波数ｆ1F
＋２ｆiと周波数ｆ1Fとの周波数成分とを帯域通過フィ
ルタ１０に入力して周波数ｆ1F＋２ｆi を除き周波数ｆ
1Fの出力信号ｓo （ｔ）を得る。出力信号ｓo （ｔ）の
周波数スペクトルＳ（ｆ）は図６の（ｅ）に示され、周
波数ｆ1Fの出力信号のみが得られる。これによって、周
波数ｆi から周波数ｆ1Fへの周波数変換が行われる。
スペクトルＧ（ｆ）であり、±ｆiの周波数成分を有し
ている。図６の（ｂ）は差波乗算を行なったときのミク
サ８の出力信号ｓ（ｔ）の周波数スペクトルＳ（ｆ）で
あり、ｆ1F−ｆi の周波数を中心にｆi だけ離れた周波
数の位置である周波数ｆ1F−２ｆi と周波数ｆ1Fとに周
波数成分を持つ。この周波数ｆ1F−２ｆi と周波数ｆ1F
との周波数成分とを帯域通過フィルタ１０に入力して周
波数ｆ1F−２ｆi を除き周波数ｆ1Fの出力信号ｓ
o （ｔ）を得る。出力信号ｓo （ｔ）の周波数スペクト
ルＳ（ｆ）は図６の（ｃ）に示され、周波数ｆ1Fの出力
信号のみが得られる。また、図６の（ｄ）は和波乗算を
行なったときのミクサ８の出力信号ｓ（ｔ）の周波数ス
ペクトルＳo （ｆ）であり、ｆ1F＋ｆi の周波数を中心
にｆi だけ離れた周波数の位置である周波数ｆ1F＋２ｆ
i と周波数ｆ1Fとに周波数成分を持つ。この周波数ｆ1F
＋２ｆiと周波数ｆ1Fとの周波数成分とを帯域通過フィ
ルタ１０に入力して周波数ｆ1F＋２ｆi を除き周波数ｆ
1Fの出力信号ｓo （ｔ）を得る。出力信号ｓo （ｔ）の
周波数スペクトルＳ（ｆ）は図６の（ｅ）に示され、周
波数ｆ1Fの出力信号のみが得られる。これによって、周
波数ｆi から周波数ｆ1Fへの周波数変換が行われる。
【０００８】第１〜第３局部発振器９−１〜９−３は、
それぞれ前記トランスポンダの応答周波数ｆ1 ，ｆ2 ，
ｆ3 より本装置で使用する中間周波数ｆ1Fだけ高いか又
は低い周波数ｆ1 ±ｆ1F，ｆ2 ±ｆ1F，ｆ3 ±ｆ1Fの＋
側か−側かのいずれかの周波数を発振し、この周波数を
対応する第１〜第３ミクサ８−１〜８−３に供給する。
したがって、第１ミクサ８−１には第１局部発振器９−
１から周波数ｆ1 ＋ｆ 1Fあるいはｆ1 −ｆ1Fの信号が印
加されるとともに、送受波器５からの周波数ｆ 1 ，
ｆ2 ，ｆ3 の応答信号が入力される。第１ミクサ８−１
においては、送受波器５からの周波数ｆ1 の入力信号に
対しては周波数変換後に中間周波数ｆ1Fの信号を出力す
るが、周波数ｆ2 及びｆ3 の入力信号に対しては中間周
波数ｆ1Fの信号は出力しない。同様に、第２ミクサ８−
２は周波数ｆ2 の入力信号に対し、第３ミクサ８−３は
周波数ｆ3 の入力信号に対して、それぞれ周波数変換後
に中間周波数ｆ1Fの信号を出力する。
それぞれ前記トランスポンダの応答周波数ｆ1 ，ｆ2 ，
ｆ3 より本装置で使用する中間周波数ｆ1Fだけ高いか又
は低い周波数ｆ1 ±ｆ1F，ｆ2 ±ｆ1F，ｆ3 ±ｆ1Fの＋
側か−側かのいずれかの周波数を発振し、この周波数を
対応する第１〜第３ミクサ８−１〜８−３に供給する。
したがって、第１ミクサ８−１には第１局部発振器９−
１から周波数ｆ1 ＋ｆ 1Fあるいはｆ1 −ｆ1Fの信号が印
加されるとともに、送受波器５からの周波数ｆ 1 ，
ｆ2 ，ｆ3 の応答信号が入力される。第１ミクサ８−１
においては、送受波器５からの周波数ｆ1 の入力信号に
対しては周波数変換後に中間周波数ｆ1Fの信号を出力す
るが、周波数ｆ2 及びｆ3 の入力信号に対しては中間周
波数ｆ1Fの信号は出力しない。同様に、第２ミクサ８−
２は周波数ｆ2 の入力信号に対し、第３ミクサ８−３は
周波数ｆ3 の入力信号に対して、それぞれ周波数変換後
に中間周波数ｆ1Fの信号を出力する。
【０００９】第１〜第３帯域通過フィルタ１０−１〜１
０−３は、それぞれこの中間周波数ｆ1Fを中心周波数し
て所要帯域を通過させるバンドパスフィルタである。し
たがって、これら三つの帯域通過フィルタでそれぞれ異
なる周波数ｆ1 ，ｆ 2 ，ｆ3 による応答信号の選択がな
される。第１〜第３増幅器１１−１〜１１−３は、それ
ぞれ第１〜第３帯域通過フィルタ１０−１〜１０−３か
らの出力信号を一定レベルまで信号増幅する。そして、
これらの増幅された受信信号は、それぞれ第１〜第３検
波器１２−１〜１２−３により、あらかじめ設定された
基準レベルと比較され、受信信号がこの基準レベルを超
えた場合に受信パルスを出力する。
０−３は、それぞれこの中間周波数ｆ1Fを中心周波数し
て所要帯域を通過させるバンドパスフィルタである。し
たがって、これら三つの帯域通過フィルタでそれぞれ異
なる周波数ｆ1 ，ｆ 2 ，ｆ3 による応答信号の選択がな
される。第１〜第３増幅器１１−１〜１１−３は、それ
ぞれ第１〜第３帯域通過フィルタ１０−１〜１０−３か
らの出力信号を一定レベルまで信号増幅する。そして、
これらの増幅された受信信号は、それぞれ第１〜第３検
波器１２−１〜１２−３により、あらかじめ設定された
基準レベルと比較され、受信信号がこの基準レベルを超
えた場合に受信パルスを出力する。
【００１０】第１〜第３カウンタ１３−１〜１３−３
は、それぞれ送信時点で計数を開始し、前記第１〜第３
検波器１２−１〜１２〜３からの受信パルスが入力され
た時点で計数を停止する。これにより、第１〜第３カウ
ンタ１３−１〜１３−３は、送受波器５からそれぞれ第
１〜第３トランスポンダ６−１〜６−３までの直距離を
計測したことになる。これは一般にスラントレンジと呼
ばれ、正確には超音波パルスが往復する伝搬時間である
が、超音波の水中音速から直距離が算出される。いま、
第１カウンタ１３−１により計測された第１トランスポ
ンダ６−１までの直距離をｒ1 とし、第２カウンタ６−
２により計測された第２トランスポンダ６−２までの直
距離をｒ2 、第３カウンタ６−３により計測さた第３ト
ランスポンダ６−３までの直距離をｒ3 とする。これら
の直距離データｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 は演算制御部１Ａに供
給される。いま、第１〜第３トランスポンダ６−１〜６
−３が三角形を形成するような位置に設置され、キャリ
ブレーションと呼ばれる作業により、トランスポンダ同
士の相対的位置関係が決定されているとする。また、送
受波器５が前記三角形の面積内にあるとすると、前記直
距離データｒ1 ，ｒ2，ｒ3 から演算制御部１Ａは送受
波器５の位置を演算により算出することができる。した
がって、本装置を搭載した船舶の位置を測定することが
てきる。この測定された船の位置と表示器１４により表
示される。
は、それぞれ送信時点で計数を開始し、前記第１〜第３
検波器１２−１〜１２〜３からの受信パルスが入力され
た時点で計数を停止する。これにより、第１〜第３カウ
ンタ１３−１〜１３−３は、送受波器５からそれぞれ第
１〜第３トランスポンダ６−１〜６−３までの直距離を
計測したことになる。これは一般にスラントレンジと呼
ばれ、正確には超音波パルスが往復する伝搬時間である
が、超音波の水中音速から直距離が算出される。いま、
第１カウンタ１３−１により計測された第１トランスポ
ンダ６−１までの直距離をｒ1 とし、第２カウンタ６−
２により計測された第２トランスポンダ６−２までの直
距離をｒ2 、第３カウンタ６−３により計測さた第３ト
ランスポンダ６−３までの直距離をｒ3 とする。これら
の直距離データｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 は演算制御部１Ａに供
給される。いま、第１〜第３トランスポンダ６−１〜６
−３が三角形を形成するような位置に設置され、キャリ
ブレーションと呼ばれる作業により、トランスポンダ同
士の相対的位置関係が決定されているとする。また、送
受波器５が前記三角形の面積内にあるとすると、前記直
距離データｒ1 ，ｒ2，ｒ3 から演算制御部１Ａは送受
波器５の位置を演算により算出することができる。した
がって、本装置を搭載した船舶の位置を測定することが
てきる。この測定された船の位置と表示器１４により表
示される。
【００１１】図４のタイムチャートによって、従来の音
響測定装置の動作を説明する。演算制御部１Ａからのタ
イミングパルスは送信制御部２に送信され、そのタイミ
ングパルスに従って送信周波数を決定し送信パルスＰを
発生する。この送信パルスＰは電力増幅器３に出力され
るとともに、第１〜第３カウンタ１３−１〜１３−３の
計数動作を開始させる。また、電力増幅器３によって電
力増幅された送信パルスＰは、送受信切替器４を介して
送受波器５に送信され送波器５−１を駆動する。送波器
５−１は前記の送信周波数の超音波パルスＱを水中に送
波する。水中に送波された超音波パルスＱは距離ｒ1 、
ｒ2 、ｒ3 の距離を伝搬して海底に設置された第１〜第
３トランスポンダ６−１〜６−３に到達する。第１トラ
ンスポンダ６−１は超音波パルスＱを質問信号として応
答し、あらかじめ指定された周波数ｆ1 の応答信号Ｔ−
１を送出する。この送波器５−１からの質問信号の送信
時刻と応答信号の送信時刻との間の時間間隔は、送受波
器５と第１トランスポンダ６−１との距離ｒ1 に対応す
るものである。この応答信号Ｔ−１は再び水中を伝搬し
て送受波器５の受波器５−２によって受信され受波信号
Ｒ−１を発生する。この受波信号Ｒ−１の周波数は、周
波数ｆ1 であり、送波器５−１からの質問信号の送信時
刻と受波信号Ｒ−１の受信時刻との間の時間間隔は、送
受波器５と第１トランスポンダ６−１との距離の２倍の
２ｒ1 に対応するものである。同様にして、第１トラン
スポンダ６−２、６−３は超音波パルスＱを質問信号と
して応答し、あらかじめ指定された周波数ｆ2 及びｆ3
の応答信号Ｔ−２及びＴ−３を送信する。この送波器５
−１からの質問信号の送信時刻と応答信号の送信時刻と
の間の時間間隔は、送受波器５と第１トランスポンダ６
−２及び６−３との距離ｒ2 及びｒ3 に対応するもので
ある。この応答信号Ｔ−２及びＴ−３は再び水中を伝搬
して送受波器５の受波器５−２によって受信され受波信
号Ｒ−２及びＲ−３を発生する。この受波信号Ｒ−２、
Ｒ−３の周波数は、周波数ｆ2 及びｆ3 であり、送波器
５−１からの質問信号の送信時刻と受波信号Ｒ−２及び
Ｒ−３の受信時刻との間の時間間隔は、送受波器５と第
１トランスポンダ６−２、６−３との距離ｒ2 及びｒ3
の２倍の２ｒ2 及び２ｒ3 に対応するものである。
響測定装置の動作を説明する。演算制御部１Ａからのタ
イミングパルスは送信制御部２に送信され、そのタイミ
ングパルスに従って送信周波数を決定し送信パルスＰを
発生する。この送信パルスＰは電力増幅器３に出力され
るとともに、第１〜第３カウンタ１３−１〜１３−３の
計数動作を開始させる。また、電力増幅器３によって電
力増幅された送信パルスＰは、送受信切替器４を介して
送受波器５に送信され送波器５−１を駆動する。送波器
５−１は前記の送信周波数の超音波パルスＱを水中に送
波する。水中に送波された超音波パルスＱは距離ｒ1 、
ｒ2 、ｒ3 の距離を伝搬して海底に設置された第１〜第
３トランスポンダ６−１〜６−３に到達する。第１トラ
ンスポンダ６−１は超音波パルスＱを質問信号として応
答し、あらかじめ指定された周波数ｆ1 の応答信号Ｔ−
１を送出する。この送波器５−１からの質問信号の送信
時刻と応答信号の送信時刻との間の時間間隔は、送受波
器５と第１トランスポンダ６−１との距離ｒ1 に対応す
るものである。この応答信号Ｔ−１は再び水中を伝搬し
て送受波器５の受波器５−２によって受信され受波信号
Ｒ−１を発生する。この受波信号Ｒ−１の周波数は、周
波数ｆ1 であり、送波器５−１からの質問信号の送信時
刻と受波信号Ｒ−１の受信時刻との間の時間間隔は、送
受波器５と第１トランスポンダ６−１との距離の２倍の
２ｒ1 に対応するものである。同様にして、第１トラン
スポンダ６−２、６−３は超音波パルスＱを質問信号と
して応答し、あらかじめ指定された周波数ｆ2 及びｆ3
の応答信号Ｔ−２及びＴ−３を送信する。この送波器５
−１からの質問信号の送信時刻と応答信号の送信時刻と
の間の時間間隔は、送受波器５と第１トランスポンダ６
−２及び６−３との距離ｒ2 及びｒ3 に対応するもので
ある。この応答信号Ｔ−２及びＴ−３は再び水中を伝搬
して送受波器５の受波器５−２によって受信され受波信
号Ｒ−２及びＲ−３を発生する。この受波信号Ｒ−２、
Ｒ−３の周波数は、周波数ｆ2 及びｆ3 であり、送波器
５−１からの質問信号の送信時刻と受波信号Ｒ−２及び
Ｒ−３の受信時刻との間の時間間隔は、送受波器５と第
１トランスポンダ６−２、６−３との距離ｒ2 及びｒ3
の２倍の２ｒ2 及び２ｒ3 に対応するものである。
【００１２】受波信号Ｒ−１、Ｒ−２、Ｒ−３は送受信
切替器４を介し前置増幅器７に送られて信号増幅され第
１〜第３ミクサ８−１〜８−３に送信される。第１〜第
３ミクサ８−１〜８−３にそれぞれ第１〜第３局部発振
器９−１〜９−３から、周波数ｆ1 ±ｆ1F，ｆ2 ±
ｆ1F，ｆ3 ±ｆ1Fの＋側か−側かのいずれかの周波数が
供給される。第１〜第３ミクサ８−１〜８−３の出力
は、それぞれ第１〜３帯域通過フィルタ１０−１〜１０
−３に入力され、周波数変換が行われ、周波数ｆ1Fの信
号を出力する。第１〜３帯域通過フィルタ１０−１〜１
０−３の出力は第１〜３増幅器１１−１〜１１−３で増
幅された後、第１〜３検波器１２−１〜１２−１におい
て設定値以上の信号のときに出力信号を出力する。第１
検波器１２−１からは、受波器５−２において受波した
周波数ｆ1 の超音波パルスに対応するＵ−１の信号が出
力されるが、第１帯域通過フィルタ１０−１におけるカ
ットオフ特性が充分でない場合にはこのＵ−１の信号の
他にＵ−２、Ｕ−３の信号が出力される。このＵ−２、
Ｕ−３の信号は受波器５−２において受波される周波数
ｆ 2 、ｆ3 の超音波パルスに対応するものであり、第１
帯域通過フィルタ１０−１において周波数ｆ2 、ｆ3 の
周波数の分離が充分でないために出力されるものであ
る。第１帯域通過フィルタ１０−１が理想的であれば周
波数ｆ1 に対応するＵ−１の信号のみ出力される。第１
検波器１２−１は第１増幅器１１−１の出力の中で設定
した値以上の信号のみを選別して出力するものであり、
この場合はＵ−１、Ｕ−２、Ｕ−３の信号の中からＵ−
１の信号を選出する。この選出されたＵ−１の信号は第
１カウンタ１３−１に入力される。第１カウンタ１３−
１にはＵ−１の信号によって計数値Ｃ−１を得る。この
計数値Ｃ−１は、送受波器５と第１トランスポンダ６−
１との距離ｒ1 に対応するものであり、演算制御部１Ａ
において距離ｒ1 を演算する。同様にして、第２、３カ
ウンタ１３−２、１３−３には送受波器５と第２、３ト
ランスポンダ６−２、６−３との距離ｒ2 、ｒ3 に対応
する計数値Ｃ−２、Ｃ−３が得られる。演算制御部１Ａ
では、計数値Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３から送受波器の位
置を演算し表示器１４に表示する。
切替器４を介し前置増幅器７に送られて信号増幅され第
１〜第３ミクサ８−１〜８−３に送信される。第１〜第
３ミクサ８−１〜８−３にそれぞれ第１〜第３局部発振
器９−１〜９−３から、周波数ｆ1 ±ｆ1F，ｆ2 ±
ｆ1F，ｆ3 ±ｆ1Fの＋側か−側かのいずれかの周波数が
供給される。第１〜第３ミクサ８−１〜８−３の出力
は、それぞれ第１〜３帯域通過フィルタ１０−１〜１０
−３に入力され、周波数変換が行われ、周波数ｆ1Fの信
号を出力する。第１〜３帯域通過フィルタ１０−１〜１
０−３の出力は第１〜３増幅器１１−１〜１１−３で増
幅された後、第１〜３検波器１２−１〜１２−１におい
て設定値以上の信号のときに出力信号を出力する。第１
検波器１２−１からは、受波器５−２において受波した
周波数ｆ1 の超音波パルスに対応するＵ−１の信号が出
力されるが、第１帯域通過フィルタ１０−１におけるカ
ットオフ特性が充分でない場合にはこのＵ−１の信号の
他にＵ−２、Ｕ−３の信号が出力される。このＵ−２、
Ｕ−３の信号は受波器５−２において受波される周波数
ｆ 2 、ｆ3 の超音波パルスに対応するものであり、第１
帯域通過フィルタ１０−１において周波数ｆ2 、ｆ3 の
周波数の分離が充分でないために出力されるものであ
る。第１帯域通過フィルタ１０−１が理想的であれば周
波数ｆ1 に対応するＵ−１の信号のみ出力される。第１
検波器１２−１は第１増幅器１１−１の出力の中で設定
した値以上の信号のみを選別して出力するものであり、
この場合はＵ−１、Ｕ−２、Ｕ−３の信号の中からＵ−
１の信号を選出する。この選出されたＵ−１の信号は第
１カウンタ１３−１に入力される。第１カウンタ１３−
１にはＵ−１の信号によって計数値Ｃ−１を得る。この
計数値Ｃ−１は、送受波器５と第１トランスポンダ６−
１との距離ｒ1 に対応するものであり、演算制御部１Ａ
において距離ｒ1 を演算する。同様にして、第２、３カ
ウンタ１３−２、１３−３には送受波器５と第２、３ト
ランスポンダ６−２、６−３との距離ｒ2 、ｒ3 に対応
する計数値Ｃ−２、Ｃ−３が得られる。演算制御部１Ａ
では、計数値Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３から送受波器の位
置を演算し表示器１４に表示する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の音響測位装置においては、トランスポンダを多く設
置するため、トランスポンダに割り当てられた周波数間
隔を接近させると、船上の受信部の帯域通過フィルタで
は、フィルタのスカート特性で充分分離できず、トラン
スポンダを識別することができなくなるという欠点があ
る。また、鋭いスカート特性を持ったフィルタの製造は
困難であり、製造できたとしても極めて大型のものとな
る。また、通常１５ｋＨｚ付近の周波数を使用する場
合、一般的には、周波数間隔は５００Ｈｚが基準であ
る。しかしながら、周波数間隔が１００〜２００Ｈｚと
なると、充分に信号を分離するフィルタを製造すること
はむずかしい。
来の音響測位装置においては、トランスポンダを多く設
置するため、トランスポンダに割り当てられた周波数間
隔を接近させると、船上の受信部の帯域通過フィルタで
は、フィルタのスカート特性で充分分離できず、トラン
スポンダを識別することができなくなるという欠点があ
る。また、鋭いスカート特性を持ったフィルタの製造は
困難であり、製造できたとしても極めて大型のものとな
る。また、通常１５ｋＨｚ付近の周波数を使用する場
合、一般的には、周波数間隔は５００Ｈｚが基準であ
る。しかしながら、周波数間隔が１００〜２００Ｈｚと
なると、充分に信号を分離するフィルタを製造すること
はむずかしい。
【００１４】このことを図６の（ｂ）、（ｃ）及び図
７、８によって説明する。ミクサ８において周波数ｆi
の信号が局部発振器の周波数ｆ1F−ｆi と混合されると
例えば周波数ｆ1Fの他にｆ1F−２ｆi （ｉ＝１、２、
３）の周波数の信号が得られる。第１帯域通過フィルタ
１０−１の周波数特性が図７のようにフィルタのスカー
ト特性が不充分であると、そのフィルタ出力に不必要な
信号も出力されることになる。つまり、第１ミクサ８−
１によって周波数ｆ1 の入力信号は周波数ｆ1Fと周波数
ｆ1F−２ｆ1 の信号を発生し、周波数ｆ2 の入力信号は
周波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ2 の信号を発生し、周波数ｆ3 の
入力信号は周波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ3 の信号を発生する。
図において周波数の関係は一例を示したに過ぎず、周波
数ｆi に応じて変化するものである。第１帯域通過フィ
ルタ１０−１の周波数数特性が充分に設計されている場
合には、第１帯域通過フィルタ１０−１は周波数ｆ1Fの
信号のみも通過させ他の周波数信号をカットするが、フ
ィルタの周波数数特性が不充分であると図７のように周
波数ｆ1Fと周波数ｆ1F−２ｆ1 の信号と周波数ｆ1F−ｆ
1 −ｆ2 の信号と周波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ3 の信号を通過
させ、その出力はフィルタの出力特性に応じてそれぞれ
Ｖ1 、Ｖ4 、Ｖ2 、Ｖ3 となる。この出力信号は検波器
において基準のレベルＶ0 と比較され、基準のレベルＶ
0 以上の信号のみ出力される。したがって、図７の場合
には第１のチャネルに周波数ｆ1 ｆ2 ｆ3の信号が入力
されると検波器からは周波数ｆ1Fと周波数ｆ1F−ｆ1 −
ｆ2 と周波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ3 の信号が出力され、周波
数の分離が充分に行えず正確な測位を行うことができな
い。図７において、フィルタの周波数特性や入力の周波
数ｆ i に応じて検波器から出力される周波数及び出力値
は異なる。
７、８によって説明する。ミクサ８において周波数ｆi
の信号が局部発振器の周波数ｆ1F−ｆi と混合されると
例えば周波数ｆ1Fの他にｆ1F−２ｆi （ｉ＝１、２、
３）の周波数の信号が得られる。第１帯域通過フィルタ
１０−１の周波数特性が図７のようにフィルタのスカー
ト特性が不充分であると、そのフィルタ出力に不必要な
信号も出力されることになる。つまり、第１ミクサ８−
１によって周波数ｆ1 の入力信号は周波数ｆ1Fと周波数
ｆ1F−２ｆ1 の信号を発生し、周波数ｆ2 の入力信号は
周波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ2 の信号を発生し、周波数ｆ3 の
入力信号は周波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ3 の信号を発生する。
図において周波数の関係は一例を示したに過ぎず、周波
数ｆi に応じて変化するものである。第１帯域通過フィ
ルタ１０−１の周波数数特性が充分に設計されている場
合には、第１帯域通過フィルタ１０−１は周波数ｆ1Fの
信号のみも通過させ他の周波数信号をカットするが、フ
ィルタの周波数数特性が不充分であると図７のように周
波数ｆ1Fと周波数ｆ1F−２ｆ1 の信号と周波数ｆ1F−ｆ
1 −ｆ2 の信号と周波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ3 の信号を通過
させ、その出力はフィルタの出力特性に応じてそれぞれ
Ｖ1 、Ｖ4 、Ｖ2 、Ｖ3 となる。この出力信号は検波器
において基準のレベルＶ0 と比較され、基準のレベルＶ
0 以上の信号のみ出力される。したがって、図７の場合
には第１のチャネルに周波数ｆ1 ｆ2 ｆ3の信号が入力
されると検波器からは周波数ｆ1Fと周波数ｆ1F−ｆ1 −
ｆ2 と周波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ3 の信号が出力され、周波
数の分離が充分に行えず正確な測位を行うことができな
い。図７において、フィルタの周波数特性や入力の周波
数ｆ i に応じて検波器から出力される周波数及び出力値
は異なる。
【００１５】図８は、第１〜３のチャネルに周波数ｆ1
の信号が入力されたときの各帯域通過フィルタの出力特
性を示した図であり、図８の（ａ）は第１帯域通過フィ
ルタの出力特性、図８の（ｂ）は第２帯域通過フィルタ
の出力特性、図８の（ｃ）は第３帯域通過フィルタの出
力特性である。第１チャネルに周波数ｆ1 の信号が入力
されると第１ミクサ８−１において第１局部発振器９−
１の周波数ｆ1F−ｆ1 が入力され周波数混合されると周
波数ｆ1Fと周波数ｆ1F−２ｆ1 が生じ、第１検波器１２
−１によって基準レベルのＶ 0 以上の信号のＶ1 が出力
される。また、第２チャネルに周波数ｆ1 の信号が入力
されると第２ミクサ８−２において第２局部発振器９−
２の周波数ｆ1F−ｆ2が入力され周波数混合されると周
波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ2 が生じ、その出力値Ｖ2が基準レ
ベルのＶ0 以上の場合には第２検波器１２−２によって
Ｖ2 の信号が出力される（図８の（ｂ））。また、第３
チャネルに周波数ｆ1 の信号が入力されると第３ミクサ
８−３において第３局部発振器９−３の周波数ｆ1F−ｆ
3 が入力され周波数混合されると周波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ
3 が生じ、その出力値Ｖ3 が基準レベルのＶ0 以上の場
合には第３検波器１２−３によってＶ3 の信号が出力さ
れる。
の信号が入力されたときの各帯域通過フィルタの出力特
性を示した図であり、図８の（ａ）は第１帯域通過フィ
ルタの出力特性、図８の（ｂ）は第２帯域通過フィルタ
の出力特性、図８の（ｃ）は第３帯域通過フィルタの出
力特性である。第１チャネルに周波数ｆ1 の信号が入力
されると第１ミクサ８−１において第１局部発振器９−
１の周波数ｆ1F−ｆ1 が入力され周波数混合されると周
波数ｆ1Fと周波数ｆ1F−２ｆ1 が生じ、第１検波器１２
−１によって基準レベルのＶ 0 以上の信号のＶ1 が出力
される。また、第２チャネルに周波数ｆ1 の信号が入力
されると第２ミクサ８−２において第２局部発振器９−
２の周波数ｆ1F−ｆ2が入力され周波数混合されると周
波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ2 が生じ、その出力値Ｖ2が基準レ
ベルのＶ0 以上の場合には第２検波器１２−２によって
Ｖ2 の信号が出力される（図８の（ｂ））。また、第３
チャネルに周波数ｆ1 の信号が入力されると第３ミクサ
８−３において第３局部発振器９−３の周波数ｆ1F−ｆ
3 が入力され周波数混合されると周波数ｆ1F−ｆ1 −ｆ
3 が生じ、その出力値Ｖ3 が基準レベルのＶ0 以上の場
合には第３検波器１２−３によってＶ3 の信号が出力さ
れる。
【００１６】したがって、フィルタ特性が充分に設計で
きる場合には第１検波器１２−１からのみ出力されるの
に対して、第１〜３検波器１２−１〜１２−３から同時
に出力信号が出力されて第１〜３カウンタ１３−１〜１
３−３が計数を行い、正確な測位が困難となる。本発明
は、前記従来の音響測位装置の問題点を解決して、特殊
なフィルタを使用することなく、近接する周波数を分離
する音響測位装置を提供することを目的とする。
きる場合には第１検波器１２−１からのみ出力されるの
に対して、第１〜３検波器１２−１〜１２−３から同時
に出力信号が出力されて第１〜３カウンタ１３−１〜１
３−３が計数を行い、正確な測位が困難となる。本発明
は、前記従来の音響測位装置の問題点を解決して、特殊
なフィルタを使用することなく、近接する周波数を分離
する音響測位装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明の音響測位装置は、音響質問信号を発信し音
響応答信号を受信する送受波器と、前記音響質問信号を
受信してそれぞれ異なる周波数の前記音響応答信号を送
信する複数個のトランスポンダと、前記音響応答信号の
周波数分離を行うフィルタと、前記異なる周波数に対応
したチャネルに設けられ前記質問信号の送信と前記応答
信号の受信とによって計数の制御が行なわれるカウンタ
と、前記周波数分離された音響応答信号の受信レベルと
設定レベルとの比較を行い、設定レベルを超えたとき検
出信号を出力する検波器と、前記検波器の出力レベルを
監視して最大の受信レベルを持つチャネルを受信チャネ
ルとして、該チャネルのカウンタの値を選択する手段と
から構成し、前記選択されたカウンタの値から位置を測
定する。
めに本発明の音響測位装置は、音響質問信号を発信し音
響応答信号を受信する送受波器と、前記音響質問信号を
受信してそれぞれ異なる周波数の前記音響応答信号を送
信する複数個のトランスポンダと、前記音響応答信号の
周波数分離を行うフィルタと、前記異なる周波数に対応
したチャネルに設けられ前記質問信号の送信と前記応答
信号の受信とによって計数の制御が行なわれるカウンタ
と、前記周波数分離された音響応答信号の受信レベルと
設定レベルとの比較を行い、設定レベルを超えたとき検
出信号を出力する検波器と、前記検波器の出力レベルを
監視して最大の受信レベルを持つチャネルを受信チャネ
ルとして、該チャネルのカウンタの値を選択する手段と
から構成し、前記選択されたカウンタの値から位置を測
定する。
【００１８】
【作用】本発明によれば、前記のように音響測位装置を
構成し、送受波器から質問信号を発信し、該質問信号に
応答して海底に設置された複数個のトランスポンダから
それぞれ異なる周波数の音響応答信号を送信し、その音
響応答信号をフィルタによって周波数分離を行い、前記
異なる周波数に対応したチャネルに設けられたカウンタ
によって前記質問信号の送信と前記応答信号の受信との
時間間隔を計数して送受波器とトランスポンダとの距離
を計測し、前記周波数分離された音響応答信号の受信レ
ベルと設定レベルとの比較を検波器において行なって、
設定レベルを超えたとき検出信号を出力するとともに、
前記検波器の出力レベルを監視して最大の受信レベルを
持つチャネルを受信チャネルとして、該チャネルのカウ
ンタの値を選択する手段とから構成し、前記選択された
カウンタの値から位置を測定する。
構成し、送受波器から質問信号を発信し、該質問信号に
応答して海底に設置された複数個のトランスポンダから
それぞれ異なる周波数の音響応答信号を送信し、その音
響応答信号をフィルタによって周波数分離を行い、前記
異なる周波数に対応したチャネルに設けられたカウンタ
によって前記質問信号の送信と前記応答信号の受信との
時間間隔を計数して送受波器とトランスポンダとの距離
を計測し、前記周波数分離された音響応答信号の受信レ
ベルと設定レベルとの比較を検波器において行なって、
設定レベルを超えたとき検出信号を出力するとともに、
前記検波器の出力レベルを監視して最大の受信レベルを
持つチャネルを受信チャネルとして、該チャネルのカウ
ンタの値を選択する手段とから構成し、前記選択された
カウンタの値から位置を測定する。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例の
音響測位装置の機能ブロック図である。この実施例は図
３の従来の音響測位装置と同様にＬＢＬ方式を例にして
説明する。本発明の第１の実施例の音響測位装置では、
３個以上のトランスポンダを海底に設置し、船上の送受
波器とおのおののトランスポンダの間の直距離（スラン
トレンジ、slant rang）ｒi （ｉ＝１，２，３・・・）
（以下スラントレンジという）を測定することによっ
て、トランスポンダでつくられる座標系からみた送受波
器の位置（ｘv ，ｙv ，ｚv ）を求める。このベースラ
イン長はトランスポンダの間隔と考えられ、長いもので
数キロメートルに及ぶ。
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例の
音響測位装置の機能ブロック図である。この実施例は図
３の従来の音響測位装置と同様にＬＢＬ方式を例にして
説明する。本発明の第１の実施例の音響測位装置では、
３個以上のトランスポンダを海底に設置し、船上の送受
波器とおのおののトランスポンダの間の直距離（スラン
トレンジ、slant rang）ｒi （ｉ＝１，２，３・・・）
（以下スラントレンジという）を測定することによっ
て、トランスポンダでつくられる座標系からみた送受波
器の位置（ｘv ，ｙv ，ｚv ）を求める。このベースラ
イン長はトランスポンダの間隔と考えられ、長いもので
数キロメートルに及ぶ。
【００２０】図１において、１Ａは演算制御部、２は送
信制御器、３は電力増幅器、４は送受信切換器、５は船
上の本装置とケーブルで接続され、海中に設けられる超
音波の送受波器、６−１〜６−３はそれぞれ海底に設置
される第１〜第３トランスポンダ、７は前置増幅器、８
−１〜８−３は第１〜第３ミクサ（周波数混合器ともい
う）、９−１〜９−は第１〜第３局部発振器、１０−１
〜１０−３は第１〜第３帯域通過型フィルタ（ＢＰ
Ｆ）、１１−１〜１１−３は第１〜第３増幅器、１２−
１〜１２−３は第１〜第３検波器、１３−１〜１３−３
は第１〜第３カウンタ、１４は表示器、１５−１〜１５
−３は第１〜第３アナログ・デジタル変換（以下Ａ／Ｄ
変換器という）、１６は大小比較回路である。
信制御器、３は電力増幅器、４は送受信切換器、５は船
上の本装置とケーブルで接続され、海中に設けられる超
音波の送受波器、６−１〜６−３はそれぞれ海底に設置
される第１〜第３トランスポンダ、７は前置増幅器、８
−１〜８−３は第１〜第３ミクサ（周波数混合器ともい
う）、９−１〜９−は第１〜第３局部発振器、１０−１
〜１０−３は第１〜第３帯域通過型フィルタ（ＢＰ
Ｆ）、１１−１〜１１−３は第１〜第３増幅器、１２−
１〜１２−３は第１〜第３検波器、１３−１〜１３−３
は第１〜第３カウンタ、１４は表示器、１５−１〜１５
−３は第１〜第３アナログ・デジタル変換（以下Ａ／Ｄ
変換器という）、１６は大小比較回路である。
【００２１】次に図１によって本発明の第１の実施例の
音響測位装置の動作を説明する。まず、演算制御部１Ａ
は計測開始のタイミング信号を送信制御部２へ送出す
る。送信制御部２はタイミング信号を受けて送信周波数
を決定し送信パルスを発生する。この送信パルスは電力
増幅器３に出力されるとともに、第１〜第３カウンタ１
３−１〜１３−３の計数動作を開始させる。この第１〜
第３カウンタ１３−１〜１３−３の計数動作の停止は、
後記するトランスポンダからの受信信号に基づいて行わ
れる。電力増幅器３は送信制御部２からの送信パルスを
電力増幅し、これを送受信切換器４を介して海中に配設
された送受波器５に印加する。送受波器５は海中に超音
波パルスを送信する。この超音波パルスはトランスポン
ダへの質問信号となる。海底に設置された第１〜第３ト
ランスポンダ６−１〜６−３は、前記送受波器５から送
信された質問信号である超音波パルスを受信すると、そ
れぞれあらかじめ指定された周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ
3 （例えば、ｆ1 ＝１５ｋＨｚ，ｆ2 ＝１６ｋＨｚ，ｆ
3 ＝１７ｋＨｚ）の応答信号を送出する。これらの応答
信号は再び海中を伝搬し、送受波器５で受波され電気信
号に変換される。この送受波器５からの電気信号は、送
受信切換器４を介して前置増幅器７に送信され信号増幅
された後、それぞれ第１〜第３ミクサ８−１〜８−３へ
供給される。第１〜第３ミクサ８−１〜８−３では、周
波数変換を行い送受波器５で受ける信号の周波数を本発
明の装置で使用する中間周波数ｆ1Fに変換する。
音響測位装置の動作を説明する。まず、演算制御部１Ａ
は計測開始のタイミング信号を送信制御部２へ送出す
る。送信制御部２はタイミング信号を受けて送信周波数
を決定し送信パルスを発生する。この送信パルスは電力
増幅器３に出力されるとともに、第１〜第３カウンタ１
３−１〜１３−３の計数動作を開始させる。この第１〜
第３カウンタ１３−１〜１３−３の計数動作の停止は、
後記するトランスポンダからの受信信号に基づいて行わ
れる。電力増幅器３は送信制御部２からの送信パルスを
電力増幅し、これを送受信切換器４を介して海中に配設
された送受波器５に印加する。送受波器５は海中に超音
波パルスを送信する。この超音波パルスはトランスポン
ダへの質問信号となる。海底に設置された第１〜第３ト
ランスポンダ６−１〜６−３は、前記送受波器５から送
信された質問信号である超音波パルスを受信すると、そ
れぞれあらかじめ指定された周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ
3 （例えば、ｆ1 ＝１５ｋＨｚ，ｆ2 ＝１６ｋＨｚ，ｆ
3 ＝１７ｋＨｚ）の応答信号を送出する。これらの応答
信号は再び海中を伝搬し、送受波器５で受波され電気信
号に変換される。この送受波器５からの電気信号は、送
受信切換器４を介して前置増幅器７に送信され信号増幅
された後、それぞれ第１〜第３ミクサ８−１〜８−３へ
供給される。第１〜第３ミクサ８−１〜８−３では、周
波数変換を行い送受波器５で受ける信号の周波数を本発
明の装置で使用する中間周波数ｆ1Fに変換する。
【００２２】第１〜第３局部発振器９−１〜９−３は、
それぞれ前記トランスポンダの応答周波数ｆ1 ，ｆ2 ，
ｆ3 より本装置で使用する中間周波数ｆ1Fだけ高いか又
は低い周波数ｆ1 ±ｆ1F，ｆ2 ±ｆ1F，ｆ3 ±ｆ1Fの＋
側か−側かのいずれかの周波数を発振し、この周波数を
対応する第１〜第３ミクサ８−１〜８−３に供給する。
したがって、第１ミクサ８−１には第１局部発振器９−
１から周波数ｆ1 ＋ｆ 1Fあるいはｆ1 −ｆ1Fの信号が印
加されるとともに、送受波器５からの周波数ｆ 1 ，
ｆ2 ，ｆ3 の応答信号が入力される。第１ミクサ８−１
においては、送受波器５からの周波数ｆ1 の入力信号に
対しては周波数変換後に中間周波数ｆ1Fの信号を出力す
るが、周波数ｆ2 及びｆ3 の入力信号に対しては中間周
波数ｆ1Fの信号は出力しない。同様に、第２ミクサ８−
２は周波数ｆ2 の入力信号に対し、第３ミクサ８−３は
周波数ｆ3 の入力信号に対して、それぞれ周波数変換後
に中間周波数ｆ1Fの信号を出力する。
それぞれ前記トランスポンダの応答周波数ｆ1 ，ｆ2 ，
ｆ3 より本装置で使用する中間周波数ｆ1Fだけ高いか又
は低い周波数ｆ1 ±ｆ1F，ｆ2 ±ｆ1F，ｆ3 ±ｆ1Fの＋
側か−側かのいずれかの周波数を発振し、この周波数を
対応する第１〜第３ミクサ８−１〜８−３に供給する。
したがって、第１ミクサ８−１には第１局部発振器９−
１から周波数ｆ1 ＋ｆ 1Fあるいはｆ1 −ｆ1Fの信号が印
加されるとともに、送受波器５からの周波数ｆ 1 ，
ｆ2 ，ｆ3 の応答信号が入力される。第１ミクサ８−１
においては、送受波器５からの周波数ｆ1 の入力信号に
対しては周波数変換後に中間周波数ｆ1Fの信号を出力す
るが、周波数ｆ2 及びｆ3 の入力信号に対しては中間周
波数ｆ1Fの信号は出力しない。同様に、第２ミクサ８−
２は周波数ｆ2 の入力信号に対し、第３ミクサ８−３は
周波数ｆ3 の入力信号に対して、それぞれ周波数変換後
に中間周波数ｆ1Fの信号を出力する。
【００２３】第１〜第３帯域通過型フィルタ１０−１〜
１０−３は、それぞれこの中間周波数ｆ1Fを中心周波数
して所要帯域を通過させるバンドパスフィルタである。
したがって、これら三つの帯域通過型フィルタでそれぞ
れ異なる周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 による応答信号の選択
がなされる。第１〜第３増幅器１１−１〜１１−３は、
それぞれ第１〜第３帯域通過型フィルタ１０−１〜１０
−３からの出力信号を一定レベルまで信号増幅する。そ
して、これらの増幅された受信信号は、それぞれ第１〜
第３検波器１２−１〜１２−３により、あらかじめ設定
された基準レベルと比較され、受信信号がこの基準レベ
ルを超えた場合に受信パルスを出力する。
１０−３は、それぞれこの中間周波数ｆ1Fを中心周波数
して所要帯域を通過させるバンドパスフィルタである。
したがって、これら三つの帯域通過型フィルタでそれぞ
れ異なる周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 による応答信号の選択
がなされる。第１〜第３増幅器１１−１〜１１−３は、
それぞれ第１〜第３帯域通過型フィルタ１０−１〜１０
−３からの出力信号を一定レベルまで信号増幅する。そ
して、これらの増幅された受信信号は、それぞれ第１〜
第３検波器１２−１〜１２−３により、あらかじめ設定
された基準レベルと比較され、受信信号がこの基準レベ
ルを超えた場合に受信パルスを出力する。
【００２４】第１〜第３Ａ／Ｄ変換器１５−１〜１５−
３は、各検波器のアナログ出力をデジタル値に変換す
る。デジタル値に変換された受波信号は、大小比較回路
１６に入力される。この回路によって、第１〜第３まで
の最大値を示すチャネルを演算制御部１Ａに知らせる。
この回路によって、第１〜第３までの最大値を示すカウ
ンタのデータを読み込む。この値がスラントレンジとな
る。従来例において説明したように、第１帯域通過フィ
ルタ１０−１の周波数特性が図７のようにフィルタのス
カート特性が不充分であると、そのフィルタ出力に不必
要な信号も出力されることになる。ここで、第１ミク
サ、第１帯域通過型フィルタ、第１増幅器、第１検波
器、第１カウンタのチャネルを第１チャネルとし、また
第２、３ミクサ、第２、３帯域通過型フィルタ、第２、
３増幅器、第２、３検波器、第２、３カウンタのチャネ
ルを第２、３チャネルとする。
３は、各検波器のアナログ出力をデジタル値に変換す
る。デジタル値に変換された受波信号は、大小比較回路
１６に入力される。この回路によって、第１〜第３まで
の最大値を示すチャネルを演算制御部１Ａに知らせる。
この回路によって、第１〜第３までの最大値を示すカウ
ンタのデータを読み込む。この値がスラントレンジとな
る。従来例において説明したように、第１帯域通過フィ
ルタ１０−１の周波数特性が図７のようにフィルタのス
カート特性が不充分であると、そのフィルタ出力に不必
要な信号も出力されることになる。ここで、第１ミク
サ、第１帯域通過型フィルタ、第１増幅器、第１検波
器、第１カウンタのチャネルを第１チャネルとし、また
第２、３ミクサ、第２、３帯域通過型フィルタ、第２、
３増幅器、第２、３検波器、第２、３カウンタのチャネ
ルを第２、３チャネルとする。
【００２５】図８は第１、２、３チャネルにｆ１の信号
が入力され場合の第１〜第３までの帯域通過型フィルタ
の出力信号であり、それぞれのチャネルの出力レベルは
帯域通過型フィルタのスカート特性に相当する信号レベ
ルを示す。従来の技術で説明したように、従来技術の音
響測位装置では一定のレベルの信号があれば、受信信号
として検出する。したがって、受信周波数を接近させる
と、三つの受信部は同時に受信したような状態となる。
が入力され場合の第１〜第３までの帯域通過型フィルタ
の出力信号であり、それぞれのチャネルの出力レベルは
帯域通過型フィルタのスカート特性に相当する信号レベ
ルを示す。従来の技術で説明したように、従来技術の音
響測位装置では一定のレベルの信号があれば、受信信号
として検出する。したがって、受信周波数を接近させる
と、三つの受信部は同時に受信したような状態となる。
【００２６】これを避けるため、三つの帯域通過型フィ
ルタの出力を監視し、互いのレベル差によってどの帯域
通過型フィルタを通過した信号であるか判定する。一定
のレベル以下の信号は受信信号として検出しない。一定
のレベル以上の信号で、三つのチャネルとも同じ信号が
受信された場合、三つの信号は同時に受信さたものとし
て処理される。
ルタの出力を監視し、互いのレベル差によってどの帯域
通過型フィルタを通過した信号であるか判定する。一定
のレベル以下の信号は受信信号として検出しない。一定
のレベル以上の信号で、三つのチャネルとも同じ信号が
受信された場合、三つの信号は同時に受信さたものとし
て処理される。
【００２７】第１〜第３の帯域通過型フィルタの出力と
して検波出力をＶ１，Ｖ２，Ｖ３とすると、そのレベル
に応じて大小比較回路１６は以下のような処理を行な
う。ただし、一定のレベル以下の信号は受信信号として
検出しない。 Ｖ１≫Ｖ２，Ｖ１≫Ｖ３の場合： 第１チャネルを受
信する Ｖ２≫Ｖ１，Ｖ２≫Ｖ３の場合： 第２チャネルを受
信する Ｖ３≫Ｖ１，Ｖ３≫Ｖ２の場合： 第３チャネルを受
信する Ｖ１＝Ｖ２，Ｖ１≫Ｖ３の場合： 第１，２チャネル
を受信する Ｖ２＝Ｖ３，Ｖ２≫Ｖ１の場合： 第２，３チャネル
を受信する Ｖ１＝Ｖ３，Ｖ１≫Ｖ２の場合： 第１，３チャネル
を受信する Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３の場合： 第１，２，３，チ
ャネルを受信する 第１〜第３カウンタ１３−１〜１３−３は、それぞれ送
信制御部２の送信時点で計数を開始し、前記第１〜第３
検波器１２−１〜１２〜３からの受信パルスが入力され
た時点での計数を計数する。
して検波出力をＶ１，Ｖ２，Ｖ３とすると、そのレベル
に応じて大小比較回路１６は以下のような処理を行な
う。ただし、一定のレベル以下の信号は受信信号として
検出しない。 Ｖ１≫Ｖ２，Ｖ１≫Ｖ３の場合： 第１チャネルを受
信する Ｖ２≫Ｖ１，Ｖ２≫Ｖ３の場合： 第２チャネルを受
信する Ｖ３≫Ｖ１，Ｖ３≫Ｖ２の場合： 第３チャネルを受
信する Ｖ１＝Ｖ２，Ｖ１≫Ｖ３の場合： 第１，２チャネル
を受信する Ｖ２＝Ｖ３，Ｖ２≫Ｖ１の場合： 第２，３チャネル
を受信する Ｖ１＝Ｖ３，Ｖ１≫Ｖ２の場合： 第１，３チャネル
を受信する Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３の場合： 第１，２，３，チ
ャネルを受信する 第１〜第３カウンタ１３−１〜１３−３は、それぞれ送
信制御部２の送信時点で計数を開始し、前記第１〜第３
検波器１２−１〜１２〜３からの受信パルスが入力され
た時点での計数を計数する。
【００２８】第１〜第３カウンタ１３−１〜１３−３の
計数の終了は次のようにして行なわれる。大小比較回路
１６は第１，２，３，チャネルに入力された信号のなか
から受信するチャネルを選択し、その選択信号を演算制
御部１Ａに入力して第１〜第３カウンタ１３−１〜１３
−３のなかから対応するチャネルのカウンタを選び、そ
の計数値を得る。
計数の終了は次のようにして行なわれる。大小比較回路
１６は第１，２，３，チャネルに入力された信号のなか
から受信するチャネルを選択し、その選択信号を演算制
御部１Ａに入力して第１〜第３カウンタ１３−１〜１３
−３のなかから対応するチャネルのカウンタを選び、そ
の計数値を得る。
【００２９】これにより、第１〜第３カウンタ１３−１
〜１３−３は、送受波器５からそれぞれ第１〜第３トラ
ンスポンダ６−１〜６−３までの直距離を計測したこと
になる。これは一般にスラントレンジと呼ばれ、正確に
は超音波パルスが往復する伝搬時間であるが、超音波の
水中音速から直距離が算出される。いま、第１カウンタ
１３−１により計測された第１トランスポンダ６−１ま
での直距離をｒ1 とし、第２カウンタ６−２により計測
された第２トランスポンダ６−２までの直距離をｒ2 、
第３カウンタ６−３により計測さた第３トランスポンダ
６−３までの直距離をｒ3 とする。これらの直距離デー
タｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 は演算制御部１Ａに供給される。い
ま、第１〜第３トランスポンダ６−１〜６−３が三角形
を形成するような位置に設置され、キャリブレーション
と呼ばれる作業により、トランスポンダ同士の相対的位
置関係が決定されているとする。また、送受波器５が前
記三角形の面積内にあるとすると、前記直距離データｒ
1 ，ｒ2 ，ｒ3 から演算制御部１Ａは送受波器５の位置
を演算により算出することができる。したがって、本装
置を搭載した船舶の位置を測定することがてきる。この
測定された船の位置と表示器１４により表示される。
〜１３−３は、送受波器５からそれぞれ第１〜第３トラ
ンスポンダ６−１〜６−３までの直距離を計測したこと
になる。これは一般にスラントレンジと呼ばれ、正確に
は超音波パルスが往復する伝搬時間であるが、超音波の
水中音速から直距離が算出される。いま、第１カウンタ
１３−１により計測された第１トランスポンダ６−１ま
での直距離をｒ1 とし、第２カウンタ６−２により計測
された第２トランスポンダ６−２までの直距離をｒ2 、
第３カウンタ６−３により計測さた第３トランスポンダ
６−３までの直距離をｒ3 とする。これらの直距離デー
タｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 は演算制御部１Ａに供給される。い
ま、第１〜第３トランスポンダ６−１〜６−３が三角形
を形成するような位置に設置され、キャリブレーション
と呼ばれる作業により、トランスポンダ同士の相対的位
置関係が決定されているとする。また、送受波器５が前
記三角形の面積内にあるとすると、前記直距離データｒ
1 ，ｒ2 ，ｒ3 から演算制御部１Ａは送受波器５の位置
を演算により算出することができる。したがって、本装
置を搭載した船舶の位置を測定することがてきる。この
測定された船の位置と表示器１４により表示される。
【００３０】図２のタイムチャートによって、本発明の
第１の実施例の音響測定装置の動作を説明する。演算制
御部１Ａからのタイミングパルスは送信制御部２に送信
され、そのタイミングパルスに従って送信周波数を決定
し送信パルスＰを発生する。この送信パルスＰは電力増
幅器３に出力されるとともに、第１〜第３カウンタ１３
−１〜１３−３の計数動作を開始させる。また、電力増
幅器３によって電力増幅された送信パルスＰは、送受信
切替器４を介して送受波器５に送信され送波器５−１を
駆動する。送波器５−１は前記の送信周波数の超音波パ
ルスＱを水中に送波する。水中に送波された超音波パル
スＱは距離ｒ1 、ｒ2 、ｒ3 の距離を伝搬して海底に設
置された第１〜第３トランスポンダ６−１〜６−３に到
達する。第１トランスポンダ６−１は超音波パルスＱを
質問信号として応答し、あらかじめ指定された周波数ｆ
1 の応答信号Ｔ−１を送出する。この送波器５−１から
の質問信号の送信時刻と応答信号の送出時刻との間の時
間間隔は、送受波器５と第１トランスポンダ６−１との
距離ｒ1 に対応するものである。この応答信号Ｔ−１は
再び水中を伝搬して送受波器５の受波器５−２によって
受信され受波信号Ｒ−１を発生する。この受波信号Ｒ−
１の周波数は、周波数ｆ1 であり、送波器５−１からの
質問信号の送信時刻と受波信号Ｒ−１の発生時刻との間
の時間間隔は、送受波器５と第１トランスポンダ６−１
との距離の２倍の２ｒ1 に対応するものである。同様に
して、第１トランスポンダ６−２、６−３は超音波パル
スＱを質問信号として応答し、あらかじめ指定された周
波数ｆ2 及びｆ3 の応答信号Ｔ−２及びＴ−３を送出す
る。この送波器５−１からの質問信号の送信時刻と応答
信号の送出時刻との間の時間間隔は、送受波器５と第１
トランスポンダ６−２及び６−３との距離ｒ2 及びｒ3
に対応するものである。この応答信号Ｔ−２及びＴ−３
は再び水中を伝搬して送受波器５の受波器５−２によっ
て受信され受波信号Ｒ−２及びＲ−３を発生する。この
受波信号Ｒ−２、Ｒ−３の周波数は、周波数ｆ2 及びｆ
3 であり、送波器５−１からの質問信号の送信時刻と受
波信号Ｒ−２及びＲ−３の発生時刻との間の時間間隔
は、送受波器５と第１トランスポンダ６−２、６−３と
の距離ｒ2 及びｒ3 の２倍の２ｒ2 及び２ｒ3 に対応す
るものである。
第１の実施例の音響測定装置の動作を説明する。演算制
御部１Ａからのタイミングパルスは送信制御部２に送信
され、そのタイミングパルスに従って送信周波数を決定
し送信パルスＰを発生する。この送信パルスＰは電力増
幅器３に出力されるとともに、第１〜第３カウンタ１３
−１〜１３−３の計数動作を開始させる。また、電力増
幅器３によって電力増幅された送信パルスＰは、送受信
切替器４を介して送受波器５に送信され送波器５−１を
駆動する。送波器５−１は前記の送信周波数の超音波パ
ルスＱを水中に送波する。水中に送波された超音波パル
スＱは距離ｒ1 、ｒ2 、ｒ3 の距離を伝搬して海底に設
置された第１〜第３トランスポンダ６−１〜６−３に到
達する。第１トランスポンダ６−１は超音波パルスＱを
質問信号として応答し、あらかじめ指定された周波数ｆ
1 の応答信号Ｔ−１を送出する。この送波器５−１から
の質問信号の送信時刻と応答信号の送出時刻との間の時
間間隔は、送受波器５と第１トランスポンダ６−１との
距離ｒ1 に対応するものである。この応答信号Ｔ−１は
再び水中を伝搬して送受波器５の受波器５−２によって
受信され受波信号Ｒ−１を発生する。この受波信号Ｒ−
１の周波数は、周波数ｆ1 であり、送波器５−１からの
質問信号の送信時刻と受波信号Ｒ−１の発生時刻との間
の時間間隔は、送受波器５と第１トランスポンダ６−１
との距離の２倍の２ｒ1 に対応するものである。同様に
して、第１トランスポンダ６−２、６−３は超音波パル
スＱを質問信号として応答し、あらかじめ指定された周
波数ｆ2 及びｆ3 の応答信号Ｔ−２及びＴ−３を送出す
る。この送波器５−１からの質問信号の送信時刻と応答
信号の送出時刻との間の時間間隔は、送受波器５と第１
トランスポンダ６−２及び６−３との距離ｒ2 及びｒ3
に対応するものである。この応答信号Ｔ−２及びＴ−３
は再び水中を伝搬して送受波器５の受波器５−２によっ
て受信され受波信号Ｒ−２及びＲ−３を発生する。この
受波信号Ｒ−２、Ｒ−３の周波数は、周波数ｆ2 及びｆ
3 であり、送波器５−１からの質問信号の送信時刻と受
波信号Ｒ−２及びＲ−３の発生時刻との間の時間間隔
は、送受波器５と第１トランスポンダ６−２、６−３と
の距離ｒ2 及びｒ3 の２倍の２ｒ2 及び２ｒ3 に対応す
るものである。
【００３１】受波信号Ｒ−１、Ｒ−２、Ｒ−３は送受信
切替器４を介し前置増幅器７に送られて信号増幅され第
１〜第３ミクサ８−１〜８−３に送信される。第１〜第
３ミクサ８−１〜８−３にそれぞれ第１〜第３局部発振
器９−１〜９−３から、周波数ｆ1 ±ｆ1F，ｆ2 ±
ｆ1F，ｆ3 ±ｆ1Fの＋側か−側かのいずれかの周波数が
供給される。第１〜第３ミクサ８−１〜８−３の出力
は、それぞれ第１〜３帯域通過フィルタ１０−１〜１０
−３に入力され、周波数変換が行なわれ、周波数ｆ1Fの
信号を出力する。第１〜３帯域通過フィルタ１０−１〜
１０−３の出力は第１〜３増幅器１１−１〜１１−３で
増幅された後、第１〜３検波器１２−１〜１２−１にお
いて設定値以上の信号のときに出力信号を出力する。第
１検波器１２−１からは、受波器５−２において受波し
た周波数ｆ1 の超音波パルスに対応するＵ−１の信号が
出力されるが、第１帯域通過フィルタ１０−１における
カットオフ特性が充分でない場合にはこのＵ−１の信号
の他にＵ−２、Ｕ−３の信号が出力される。このＵ−
２、Ｕ−３の信号は受波器５−２において受波される周
波数ｆ2 、ｆ3 の超音波パルスに対応するものであり、
第１帯域通過フィルタ１０−１において周波数ｆ2 、ｆ
3 の周波数の分離が充分でないために出力されるもので
ある。第１帯域通過フィルタ１０−１が理想的であれば
周波数ｆ1 に対応するＵ−１の信号のみ出力される。第
１検波器１２−１は第１増幅器１１−１の出力のなかか
ら設定した値以上のもののみを選別して出力するもので
あり、この場合はＵ−１、Ｕ−２、Ｕ−３の信号の中か
らＵ−１の信号を選出する。この選出された信号Ｕ−１
は第１カウンタ１３−１に入力される。第１カウンタ１
３−１にはＵ−１の信号によって計数値Ｃ−１を得る。
しかしながら、フィルタの分離が不充分な場合には第１
〜３検波器１２−１〜１２−３において、応答信号Ｒ１
の有する周波数ｆ1 の他に周波数ｆ2 、ｆ3 の部分につ
いても出力され、Ｕ−１の信号だけでなくＶ−２、Ｗ−
３の信号をも選出することになり、誤った計数を行うこ
とになる。そこで、第１〜第３Ａ／Ｄ変換器１５−１〜
１５−３は、各検波器のアナログ出力をデジタル値に変
換する。例えば第１Ａ／Ｄ変換器１５−１では信号Ｕ−
１、Ｕ−２、Ｕ−３に対してＶｌ、Ｖｓ、Ｖｓのデータ
を出力する。また、第２、３Ａ／Ｄ変換器１５−２、１
５−３では信号Ｖ−１、Ｖ−２、Ｖ−３及びＷ−１、Ｗ
−２、Ｗ−３に対してＶｌ、Ｖｓ、Ｖｓのデータ及びＶ
ｓ、Ｖｓ、Ｖｌのデータを出力する。このデジタル値に
変換された受波信号のデータは、大小比較回路１６に入
力される。この回路によって、第１〜第３までの最大値
を示すチャネルを演算制御部１Ａに知らせる。応答信号
Ｒ１に対しては、第１Ａ／Ｄ変換器１５−１ではＶｌの
データ、第２Ａ／Ｄ変換器１５−２ではＶｓのデータ、
第３Ａ／Ｄ変換器１５−３ではＶｓのデータであるの
で、第１Ａ／Ｄ変換器１５−１ではデータＶｌが大と判
定され、大小比較回路１６は第１Ａ／Ｄ変換器１５−１
が大であることを示す信号１５−１を出力する。この大
小比較回路１６の信号によって、演算制御部１Ａにおい
て第１〜第３までの最大値を示すカウンタのデータを読
み込む。この値がスラントレンジとなる。信号１５−１
の信号によって、第１カウンタ１３−１のカウンタの計
数値Ｃ−１が演算制御部１Ａに読み込まれる。この計数
値Ｃ−１は、送受波器５と第１トランスポンダ６−１と
の距離ｒ1 に対応するものであり、演算制御部１Ａにお
いて距離ｒ1 を演算する。同様にして、第２、３カウン
タ１３−２、１３−３には送受波器５と第２、３トラン
スポンダ６−２、６−３との距離ｒ2 、ｒ3 に対応する
計数値Ｃ−２、Ｃ−３が得られる。演算制御部１Ａで
は、計数値Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３から送受波器の位置
を演算し表示器１４に表示する。
切替器４を介し前置増幅器７に送られて信号増幅され第
１〜第３ミクサ８−１〜８−３に送信される。第１〜第
３ミクサ８−１〜８−３にそれぞれ第１〜第３局部発振
器９−１〜９−３から、周波数ｆ1 ±ｆ1F，ｆ2 ±
ｆ1F，ｆ3 ±ｆ1Fの＋側か−側かのいずれかの周波数が
供給される。第１〜第３ミクサ８−１〜８−３の出力
は、それぞれ第１〜３帯域通過フィルタ１０−１〜１０
−３に入力され、周波数変換が行なわれ、周波数ｆ1Fの
信号を出力する。第１〜３帯域通過フィルタ１０−１〜
１０−３の出力は第１〜３増幅器１１−１〜１１−３で
増幅された後、第１〜３検波器１２−１〜１２−１にお
いて設定値以上の信号のときに出力信号を出力する。第
１検波器１２−１からは、受波器５−２において受波し
た周波数ｆ1 の超音波パルスに対応するＵ−１の信号が
出力されるが、第１帯域通過フィルタ１０−１における
カットオフ特性が充分でない場合にはこのＵ−１の信号
の他にＵ−２、Ｕ−３の信号が出力される。このＵ−
２、Ｕ−３の信号は受波器５−２において受波される周
波数ｆ2 、ｆ3 の超音波パルスに対応するものであり、
第１帯域通過フィルタ１０−１において周波数ｆ2 、ｆ
3 の周波数の分離が充分でないために出力されるもので
ある。第１帯域通過フィルタ１０−１が理想的であれば
周波数ｆ1 に対応するＵ−１の信号のみ出力される。第
１検波器１２−１は第１増幅器１１−１の出力のなかか
ら設定した値以上のもののみを選別して出力するもので
あり、この場合はＵ−１、Ｕ−２、Ｕ−３の信号の中か
らＵ−１の信号を選出する。この選出された信号Ｕ−１
は第１カウンタ１３−１に入力される。第１カウンタ１
３−１にはＵ−１の信号によって計数値Ｃ−１を得る。
しかしながら、フィルタの分離が不充分な場合には第１
〜３検波器１２−１〜１２−３において、応答信号Ｒ１
の有する周波数ｆ1 の他に周波数ｆ2 、ｆ3 の部分につ
いても出力され、Ｕ−１の信号だけでなくＶ−２、Ｗ−
３の信号をも選出することになり、誤った計数を行うこ
とになる。そこで、第１〜第３Ａ／Ｄ変換器１５−１〜
１５−３は、各検波器のアナログ出力をデジタル値に変
換する。例えば第１Ａ／Ｄ変換器１５−１では信号Ｕ−
１、Ｕ−２、Ｕ−３に対してＶｌ、Ｖｓ、Ｖｓのデータ
を出力する。また、第２、３Ａ／Ｄ変換器１５−２、１
５−３では信号Ｖ−１、Ｖ−２、Ｖ−３及びＷ−１、Ｗ
−２、Ｗ−３に対してＶｌ、Ｖｓ、Ｖｓのデータ及びＶ
ｓ、Ｖｓ、Ｖｌのデータを出力する。このデジタル値に
変換された受波信号のデータは、大小比較回路１６に入
力される。この回路によって、第１〜第３までの最大値
を示すチャネルを演算制御部１Ａに知らせる。応答信号
Ｒ１に対しては、第１Ａ／Ｄ変換器１５−１ではＶｌの
データ、第２Ａ／Ｄ変換器１５−２ではＶｓのデータ、
第３Ａ／Ｄ変換器１５−３ではＶｓのデータであるの
で、第１Ａ／Ｄ変換器１５−１ではデータＶｌが大と判
定され、大小比較回路１６は第１Ａ／Ｄ変換器１５−１
が大であることを示す信号１５−１を出力する。この大
小比較回路１６の信号によって、演算制御部１Ａにおい
て第１〜第３までの最大値を示すカウンタのデータを読
み込む。この値がスラントレンジとなる。信号１５−１
の信号によって、第１カウンタ１３−１のカウンタの計
数値Ｃ−１が演算制御部１Ａに読み込まれる。この計数
値Ｃ−１は、送受波器５と第１トランスポンダ６−１と
の距離ｒ1 に対応するものであり、演算制御部１Ａにお
いて距離ｒ1 を演算する。同様にして、第２、３カウン
タ１３−２、１３−３には送受波器５と第２、３トラン
スポンダ６−２、６−３との距離ｒ2 、ｒ3 に対応する
計数値Ｃ−２、Ｃ−３が得られる。演算制御部１Ａで
は、計数値Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３から送受波器の位置
を演算し表示器１４に表示する。
【００３２】次に、図９によって本発明の第２の実施例
の説明をする。本発明の第２の実施例は、図１で示す本
発明の第１の実施例において大小比較回路１６の出力を
演算制御部１Ａではなく直接第１〜第３カウンタ１３−
１〜１３−３に入力し、検波器１２とカウンタ１３との
接続を分離しておくものである。この場合の第１〜第３
カウンタ１３−１〜１３−３の計数の終了は次のように
して行なわれる。大小比較回路１６は第１，２，３，チ
ャネルに入力された信号のなかから受信するチャネルを
選択し、その選択信号を第１〜第３カウンタ１３−１〜
１３−３に入力し選択されたチャネルのカウンタの計数
を停止する。この計数値によって第１〜第３カウンタ１
３−１〜１３−３は、送受波器５からそれぞれ第１〜第
３トランスポンダ６−１〜６−３までの直距離を計測し
たことになる。第１〜第３カウンタ１３−１〜１３−３
において計数された計数値Ｃ−１〜Ｃ−３を演算制御部
１Ａに入力し送受波器の位置を演算し表示器１４に表示
する。
の説明をする。本発明の第２の実施例は、図１で示す本
発明の第１の実施例において大小比較回路１６の出力を
演算制御部１Ａではなく直接第１〜第３カウンタ１３−
１〜１３−３に入力し、検波器１２とカウンタ１３との
接続を分離しておくものである。この場合の第１〜第３
カウンタ１３−１〜１３−３の計数の終了は次のように
して行なわれる。大小比較回路１６は第１，２，３，チ
ャネルに入力された信号のなかから受信するチャネルを
選択し、その選択信号を第１〜第３カウンタ１３−１〜
１３−３に入力し選択されたチャネルのカウンタの計数
を停止する。この計数値によって第１〜第３カウンタ１
３−１〜１３−３は、送受波器５からそれぞれ第１〜第
３トランスポンダ６−１〜６−３までの直距離を計測し
たことになる。第１〜第３カウンタ１３−１〜１３−３
において計数された計数値Ｃ−１〜Ｃ−３を演算制御部
１Ａに入力し送受波器の位置を演算し表示器１４に表示
する。
【００３３】次に、本発明の第３の実施例の説明を行
う。本発明の第３の実施例は、本発明の第１の実施例に
おいて局部発振器の中心周波数及びその中心周波数に対
応させて帯域通過フィルタの帯域周波数をチャネルごと
に異ならせるものである。例えば、第１、２、３局部発
振器９−１、９−２、９−３の中心周波数をｆ1F、
ｆ2F、ｆ3Fとし、第１、２、３帯域通過フィルタ１０−
１、１０−２、１０−３の帯域周波数をｆ1F、ｆ2F、ｆ
3Fとするものである。この中心周波数の値を応答信号の
周波数に応じて設定することによってフィルタ特性を向
上させることができる。
う。本発明の第３の実施例は、本発明の第１の実施例に
おいて局部発振器の中心周波数及びその中心周波数に対
応させて帯域通過フィルタの帯域周波数をチャネルごと
に異ならせるものである。例えば、第１、２、３局部発
振器９−１、９−２、９−３の中心周波数をｆ1F、
ｆ2F、ｆ3Fとし、第１、２、３帯域通過フィルタ１０−
１、１０−２、１０−３の帯域周波数をｆ1F、ｆ2F、ｆ
3Fとするものである。この中心周波数の値を応答信号の
周波数に応じて設定することによってフィルタ特性を向
上させることができる。
【００３４】次に、本発明の第４の実施例の説明を図１
０によって行う。第４の実施例は、第３の実施例と同様
に帯域通過型フィルタの帯域周波数をチャネルごとに異
ならせるものであり、さらに第１の実施例において各チ
ャネルに設けられているミクサ８−１〜８−３及び第１
〜３局部発振器９−１〜８−１を兼用して１個とするも
のである。つまり、前置増幅器７の次にミクサ８と局部
発振器９を１個だけ接続し、そのミクサ８の出力を各チ
ャネルの第１〜３帯域通過フィルタ１０−１〜１０−３
に入力する。局部発振器９においては各チャネルに対し
て中心周波数をｆ1F、ｆ2F、ｆ3Fとし、周波数ｆ1 ±ｆ
1F，ｆ2 ±ｆ2F，ｆ 3 ±ｆ2Fの＋側か−側かのいずれか
の周波数を同時に供給する。ミクサ８において、前記周
波数ｆ1 ±ｆ1F，ｆ2 ±ｆ2F，ｆ3 ±ｆ2Fの＋側か−側
かのいずれかの周波数と送受波器５からの応答周波数ｆ
1 ，ｆ2 ，ｆ3 とが混合され、ミクサ８に接続された第
１、２、３帯域通過フィルタ１０−１、１０−２、１０
−３において周波数変換が行われる。応答周波数の中に
ｆ1 がある場合には、局部発振器９のｆ1 ±ｆ1Fの＋側
か−側かのいずれかの周波数との混合によって中心周波
数をｆ1F、が発生し、第１帯域通過フィルタ１０−１に
よってその中心周波数をｆ1Fが分離され、応答周波数の
中にｆ1 を受信したことを検出することができる。この
中心周波数をｆ1Fは増幅器１１−１によって増幅され検
波器１２−１によって基準値を超えた信号が出力され、
第１カウンタ１３−１に入力される。また、本発明の第
１の実施例と同様にしてチャネルの選択を行なう。第１
帯域通過フィルタ１０−１の他にも第２、３帯域通過フ
ィルタ１０−２、１０−３においても局部発振器９のｆ
1 ±ｆ1Fの＋側か−側かのいずれかの周波数との混合に
よる周波数信号が入力される。第２、３帯域通過フィル
タ１０−２、１０−３の通過の中心周波数はそれぞれｆ
2F、ｆ3Fでありフィルタ特性が十分であれば中心周波数
をｆ1Fによる混合周波数によっては出力されないが、フ
ィルタ特性が十分であると第２、３帯域通過フィルタ１
０−２、１０−３からも出力され、誤信号となる可能性
がある。そこで、大小比較回路１６の出力によって本来
出力されるべきチャネルの選択を行い、不十分なフィル
タの特性を補う。検波器１２−１の出力は第１Ａ／Ｄ変
換器１５−１においてディジタル値に変換されて大小比
較回路１６に入力される。大小比較回路１６はその他の
第２、３１Ａ／Ｄ変換器１５−２、１５−３の値と比較
して最大の値のチャネルを選択して演算制御部１Ａに入
力する。つまり、フィルタの周波数特性から見て、３個
の帯域通過フィルタの出力信号のなかで本来出力される
べきフィルタからの出力値が最大の値となるからであ
る。この選択信号を演算制御部１Ａに入力し、実施例１
と同様にして演算が行われる。
０によって行う。第４の実施例は、第３の実施例と同様
に帯域通過型フィルタの帯域周波数をチャネルごとに異
ならせるものであり、さらに第１の実施例において各チ
ャネルに設けられているミクサ８−１〜８−３及び第１
〜３局部発振器９−１〜８−１を兼用して１個とするも
のである。つまり、前置増幅器７の次にミクサ８と局部
発振器９を１個だけ接続し、そのミクサ８の出力を各チ
ャネルの第１〜３帯域通過フィルタ１０−１〜１０−３
に入力する。局部発振器９においては各チャネルに対し
て中心周波数をｆ1F、ｆ2F、ｆ3Fとし、周波数ｆ1 ±ｆ
1F，ｆ2 ±ｆ2F，ｆ 3 ±ｆ2Fの＋側か−側かのいずれか
の周波数を同時に供給する。ミクサ８において、前記周
波数ｆ1 ±ｆ1F，ｆ2 ±ｆ2F，ｆ3 ±ｆ2Fの＋側か−側
かのいずれかの周波数と送受波器５からの応答周波数ｆ
1 ，ｆ2 ，ｆ3 とが混合され、ミクサ８に接続された第
１、２、３帯域通過フィルタ１０−１、１０−２、１０
−３において周波数変換が行われる。応答周波数の中に
ｆ1 がある場合には、局部発振器９のｆ1 ±ｆ1Fの＋側
か−側かのいずれかの周波数との混合によって中心周波
数をｆ1F、が発生し、第１帯域通過フィルタ１０−１に
よってその中心周波数をｆ1Fが分離され、応答周波数の
中にｆ1 を受信したことを検出することができる。この
中心周波数をｆ1Fは増幅器１１−１によって増幅され検
波器１２−１によって基準値を超えた信号が出力され、
第１カウンタ１３−１に入力される。また、本発明の第
１の実施例と同様にしてチャネルの選択を行なう。第１
帯域通過フィルタ１０−１の他にも第２、３帯域通過フ
ィルタ１０−２、１０−３においても局部発振器９のｆ
1 ±ｆ1Fの＋側か−側かのいずれかの周波数との混合に
よる周波数信号が入力される。第２、３帯域通過フィル
タ１０−２、１０−３の通過の中心周波数はそれぞれｆ
2F、ｆ3Fでありフィルタ特性が十分であれば中心周波数
をｆ1Fによる混合周波数によっては出力されないが、フ
ィルタ特性が十分であると第２、３帯域通過フィルタ１
０−２、１０−３からも出力され、誤信号となる可能性
がある。そこで、大小比較回路１６の出力によって本来
出力されるべきチャネルの選択を行い、不十分なフィル
タの特性を補う。検波器１２−１の出力は第１Ａ／Ｄ変
換器１５−１においてディジタル値に変換されて大小比
較回路１６に入力される。大小比較回路１６はその他の
第２、３１Ａ／Ｄ変換器１５−２、１５−３の値と比較
して最大の値のチャネルを選択して演算制御部１Ａに入
力する。つまり、フィルタの周波数特性から見て、３個
の帯域通過フィルタの出力信号のなかで本来出力される
べきフィルタからの出力値が最大の値となるからであ
る。この選択信号を演算制御部１Ａに入力し、実施例１
と同様にして演算が行われる。
【００３５】この実施例によれば、ミクサ及び局部発振
器の個数を減らすことができる。次に、本発明の第５の
実施例の説明を図１１によって行う。本発明の第５の実
施例は、本発明の第１の実施例においてミクサ８及び局
部発振器９を省略して帯域通過フィルタ１０のによって
周波数の分離を行うものであり、その他の構成は同じで
ある。つまり、送受波器５の出力信号は送受信切替器４
及び前置増幅器７を介して直接帯域通過フィルタ１０に
入力されその後増幅器１１及び検波器１２に入力され
る。
器の個数を減らすことができる。次に、本発明の第５の
実施例の説明を図１１によって行う。本発明の第５の実
施例は、本発明の第１の実施例においてミクサ８及び局
部発振器９を省略して帯域通過フィルタ１０のによって
周波数の分離を行うものであり、その他の構成は同じで
ある。つまり、送受波器５の出力信号は送受信切替器４
及び前置増幅器７を介して直接帯域通過フィルタ１０に
入力されその後増幅器１１及び検波器１２に入力され
る。
【００３６】前置増幅器７の出力信号には応答信号の周
波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 を含まれている。この応答信号を
帯域通過フィルタ１０によって周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3
に応じて分離する。つまり、第１帯域通過フィルタ１０
−１は周波数ｆ1 の周波数の信号を通過させ、第２帯域
通過フィルタ１０−２及び第３帯域通過フィルタ１０−
３は周波数ｆ2 、ｆ3 を通過させる。帯域通過フィルタ
１０を通過した応答信号は増幅器１１及び検波器１２を
介してカウンタ１３に入力される。一方、検波器１２の
出力はＡ／Ｄ変換器１５によってディジタル信号に変換
後、大小比較回路１６において信号値の大きさの比較が
行われ、その比較結果を演算制御部１Ａに入力し、実施
例１と同様にして演算が行われる。
波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 を含まれている。この応答信号を
帯域通過フィルタ１０によって周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3
に応じて分離する。つまり、第１帯域通過フィルタ１０
−１は周波数ｆ1 の周波数の信号を通過させ、第２帯域
通過フィルタ１０−２及び第３帯域通過フィルタ１０−
３は周波数ｆ2 、ｆ3 を通過させる。帯域通過フィルタ
１０を通過した応答信号は増幅器１１及び検波器１２を
介してカウンタ１３に入力される。一方、検波器１２の
出力はＡ／Ｄ変換器１５によってディジタル信号に変換
後、大小比較回路１６において信号値の大きさの比較が
行われ、その比較結果を演算制御部１Ａに入力し、実施
例１と同様にして演算が行われる。
【００３７】応答周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 の周波数が信
号処理可能な周波数帯域である場合には、この第５の実
施例によってミクサ８及び局部発振器９を省略すること
ができる。本発明では、受信周波数が３チャネルの場合
について説明したが、周波数が多くなっても処理チャネ
ルが増大するのみで、同様の効果を奏することができ
る。
号処理可能な周波数帯域である場合には、この第５の実
施例によってミクサ８及び局部発振器９を省略すること
ができる。本発明では、受信周波数が３チャネルの場合
について説明したが、周波数が多くなっても処理チャネ
ルが増大するのみで、同様の効果を奏することができ
る。
【００３８】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形すること
が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形すること
が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。
【００３９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、近接した周波数の信号を、シャープなフィルタを
使用せずに分離することができ、限られた周波数帯域に
多くのチャネルを持つことができる。
れば、近接した周波数の信号を、シャープなフィルタを
使用せずに分離することができ、限られた周波数帯域に
多くのチャネルを持つことができる。
【図１】本発明の第１の実施例の音響測位装置の機能ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例の音響測定装置の動作を
説明するタイムチャートである。
説明するタイムチャートである。
【図３】従来の音響測位装置の機能ブロック図である。
【図４】従来の音響測定装置の動作を説明するタイムチ
ャートである。
ャートである。
【図５】周波数変換の構成図である。
【図６】周波数変換操作による周波数関係図である。
【図７】帯域通過フィルタの周波数特性図である。
【図８】帯域通過フィルタの出力特性図である。
【図９】本発明の第２の実施例の音響測位装置の機能ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施例の音響測位装置の機能
ブロック図である。
ブロック図である。
【図１１】本発明の第５の実施例の音響測位装置の機能
ブロック図である。
ブロック図である。
１Ａ 演算制御部 ２ 送信制御器 ３ 電力増幅器 ４ 送受信切替器 ５ 送受波器 ６−１〜６−３ トランスポンダ ７ 前置増幅器 ８−１〜８−３ ミクサ ９−１〜９−３ 局部発振器 １０−１〜１０−３ 帯域通過型フィルタ １１−１〜１１−３ 増幅器 １２−１〜１２−３ 検波器 １３−１〜１３−３ カウンタ １４ 表示器 １５−１３〜１５−３ Ａ／Ｄ変換器 １６ 大小比較回路
フロントページの続き (72)発明者 中川 重夫 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 審査官 宮川 哲伸 (56)参考文献 特開 平４−40391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−256881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−104272（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−163476（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/00 - 5/30 G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96
Claims (2)
- 【請求項１】 （ａ）音響質問信号を発信し音響応答信
号を受信する送受波器と、（ｂ）前記音響質問信号を受
信してそれぞれ異なる周波数の前記音響応答信号を送信
する複数個のトランスポンダと、（ｃ）前記異なる周波
数に対応したチャネルに設けられ、前記質問信号の送信
と前記応答信号の受信とによって計数の制御が行なわれ
るカウンタと、（ｄ）前記音響応答信号の周波数分離を
行なうフィルタと、（ｅ）前記音響応答信号の受信レベ
ルと設定レベルとの比較を行ない、設定レベルを超えた
とき検出信号を出力する検波器と、（ｆ）前記検波器の
出力レベルを監視して最大の受信レベルを持つチャネル
を受信チャネルとして、該チャネルのカウンタの値を選
択する手段とからなり、（ｇ）前記選択されたカウンタ
の値から位置を測定することを特徴とする音響測位装
置。 - 【請求項２】 前記チャネルのカウンタの値を選択する
手段は、前記検波器の検出信号をディジタル信号に変換
するアナログ・ディジタル変換器と該ディジタル信号の
大小を比較する大小比較回路とからなる請求項１記載の
音響測位装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4109623A JP2987252B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 音響測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4109623A JP2987252B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 音響測位装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05302975A JPH05302975A (ja) | 1993-11-16 |
| JP2987252B2 true JP2987252B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=14514985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4109623A Expired - Fee Related JP2987252B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 音響測位装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2987252B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP4109623A patent/JP2987252B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05302975A (ja) | 1993-11-16 |
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Legal Events
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