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JPH05297138A - Method and device for sensing position of underwater running body - Google Patents

Method and device for sensing position of underwater running body

Info

Publication number
JPH05297138A
JPH05297138A JP4097587A JP9758792A JPH05297138A JP H05297138 A JPH05297138 A JP H05297138A JP 4097587 A JP4097587 A JP 4097587A JP 9758792 A JP9758792 A JP 9758792A JP H05297138 A JPH05297138 A JP H05297138A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acoustic
acoustic sensor
transponder
signal
dimensional
Prior art date
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Granted
Application number
JP4097587A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2755863B2 (en
Inventor
Masao Igarashi
正夫 五十嵐
Akio Kaya
彰夫 賀谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP4097587A priority Critical patent/JP2755863B2/en
Publication of JPH05297138A publication Critical patent/JPH05297138A/en
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Publication of JP2755863B2 publication Critical patent/JP2755863B2/en
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  • Details Of Aerials (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水中航走体の位置検出装置及びその位置検出
方法において、信号の伝播時間を短縮して高速のデータ
レートが得られ、海面付近の流れなどに影響を受けずに
高精度の位置測定ができ、また、高精度の深度方向の情
報を得ることができる。 【構成】 水中航走体の位置検出装置及び位置検出方法
において、航走体に深度情報で変調したピンガ信号を同
期たは非同期で送信する音響ピンガを取付け、海底に複
数個のトランスポンダを設置し、海面に複数個のフロー
トブイを置き、水中を移動する航走体の3次元位置をL
BL方式によって音響計測するものである。
(57) [Abstract] [Purpose] In the position detecting device and its position detecting method for underwater vehicles, the signal propagation time is shortened to obtain a high-speed data rate, and it is not affected by the flow near the sea surface. Highly accurate position measurement can be performed, and highly accurate depth direction information can be obtained. [Structure] In a position detecting device and a position detecting method for an underwater vehicle, an acoustic pinger that transmits a pinga signal modulated by depth information synchronously or asynchronously is attached to the vehicle, and a plurality of transponders are installed on the seabed. , Place multiple float buoys on the surface of the sea, and set the three-dimensional position of the underwater vehicle to L
Acoustic measurement is performed by the BL method.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、水中を高速で移動する
航走体の3次元位置をリアルタイムで音響計測する装置
及びその位置検出方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for acoustically measuring in real time the three-dimensional position of a watercraft moving in water at high speed, and a position detecting method therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来水中で航走体の位置を音響計測する
方式としてLBL方式がある。LBL方式では、通常航
走体に装着した同期又は非同期の音響ピンガから信号を
送信し、その信号を計測エリア内に設置した複数個の音
響センサで受信し、音響ピンガと音響センサ間の距離を
計測して航走体の位置を求めるものである。音響ピンガ
には、同期ピンガと非同期ピンガとがある。同期ピンガ
の場合には、音響ピンガからの信号を受信する音響セン
サの個数は最低3個以上必要であり、測定した音響ピン
ガと音響センサ間の距離から球面法によって航走体の位
置を求めている。一方、非同期ピンガの場合には、音響
センサの個数は最低4個以上必要であり、測定した音響
ピンガと音響センサ間の距離から双曲面法によって航走
体の位置を求めている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is an LBL system as a system for acoustically measuring the position of a vehicle underwater. In the LBL method, a signal is transmitted from a synchronous or asynchronous acoustic pinga that is usually attached to a running body, and the signal is received by a plurality of acoustic sensors installed in the measurement area, and the distance between the acoustic pinga and the acoustic sensor is measured. It measures and obtains the position of the vehicle. The acoustic pinger includes a synchronous pinger and an asynchronous pinger. In the case of the synchronous pinger, the number of acoustic sensors that receive the signal from the acoustic pinger must be at least 3 or more, and the position of the vehicle is obtained by the spherical method from the measured distance between the acoustic pinger and the acoustic sensor. There is. On the other hand, in the case of the asynchronous pinger, the number of acoustic sensors is required to be at least four or more, and the position of the vehicle is obtained by the hyperboloid method from the measured distance between the acoustic pinger and the acoustic sensor.

【0003】また、音響ピンガからの信号を受信する音
響センサの設置方法として(a)海底に設置したトラン
スポンダに音響センサを設ける方法と、(b)海面に浮
くフロートブイから音響センサを海中に吊下させる方法
とが採られている。以下に、前記の従来の2つの音響セ
ンサの設置方法による水中航走体位置検出装置及びその
位置検出方法ついて説明する。
As a method of installing an acoustic sensor for receiving a signal from an acoustic pinga, (a) a method of providing an acoustic sensor on a transponder installed on the seabed, and (b) a floating buoy floating on the sea surface suspends the acoustic sensor in the sea. The method of lowering is adopted. The underwater vehicle position detecting device and the position detecting method thereof by the above-described conventional two acoustic sensor installation methods will be described below.

【0004】始めに、従来の海底に設置したトランスポ
ンダに音響センサを設ける方法による水中航走体位置検
出装置及びその位置検出方法について説明する。この音
響センサの設置方法は、例えば「潜水調査船「しんかい
6500」潜航支援音響システムの開発」沖電気研究開
発第146 号Vol. 57 No.2(1990 年4 月)pp.87-94.」の文
献において知られている。図2は、従来の海底に設置し
たトランスポンダに音響センサを設ける方法による水中
航走体位置検出装置及びその方法の概略図である。この
場合では、同期ピンガを用いて海底に設置したトランス
ポンダ3を基準として航走体1の位置計測を行ってい
る。トランスポンダ3は海底においてほぼ同一平面上に
分布して配置されている。そのため、送受波器41〜4
3の間隔であるベースライン長に対して音響ピンガ11
とトランスポンダ31〜33の深度差が小さい場合に
は、音響ピンガ11の深度方向の位置計測の精度が低く
なる。このため、従来は航走体1に深度センサ12を装
着し、これによって音響ピンガ11の深度を計測してそ
の音響ピンガの深度情報を計測船2側に伝送し、この情
報から高度を求め、トランスポンダ3を基準とした音響
ピンガ11の3次元位置を求めている。
First, a conventional underwater vehicle position detecting device and its position detecting method by a method of providing an acoustic sensor on a transponder installed on the seabed will be described. This acoustic sensor can be installed by, for example, "Development of submersible research ship" Shinkai 6500 "submarine support acoustic system" Oki R & D No. 146 Vol. 57 No. 2 (April 1990) pp. 87-94. Known in the literature. FIG. 2 is a schematic view of a conventional underwater vehicle position detection apparatus and method by a method of providing an acoustic sensor on a transponder installed on a seabed. In this case, the position of the vehicle 1 is measured using the transponder 3 installed on the seabed as a reference using a synchronous pinger. The transponders 3 are distributed and arranged on the same floor on the seabed. Therefore, the transceivers 41 to 4
Acoustic pingers 11 for baseline lengths of 3
If the depth difference between the transponders 31 to 33 is small, the accuracy of the position measurement of the acoustic pinger 11 in the depth direction becomes low. For this reason, conventionally, the depth sensor 12 is mounted on the navigation body 1, the depth of the acoustic pinga 11 is measured by this, the depth information of the acoustic pinga is transmitted to the measurement ship 2 side, and the altitude is obtained from this information. The three-dimensional position of the acoustic pinger 11 with respect to the transponder 3 is obtained.

【0005】位置計測は次の手順によって行われる。 (1)海底に3本以上のトランスポンダ31〜33を係
留し、トランスポンダ31〜33の位置をキャリブレー
ションによって求める。図においてはトランスポンダ3
を3本設置した場合を示しており、前記キャリブレーシ
ョンによって求められたトランスポンダ31〜33の位
置は測定エリアに設定した基準座標系に対する位置とな
る。また、計測船1の船底に設置された受波器20とト
ランスポンダ31〜33の送受波器41〜43の間の距
離L1〜L3が別の手段によって適当な時間間隔で計測
されている。 (2)航走体1に同期ピンガによる音響ピンガ11を取
り付け、航走体1の深度センサ12からの深度情報に応
じてピンガ信号を変調して送信する。 3)航走体1の同期ピンガによる音響ピンガ11から深
度情報で変調したピンガ信号を各トランスポンダ31〜
33に対して一定間隔で送信する。送信されたピンガ信
号は図の経路I1 ,I2 ,I3 を経て送受波器41〜4
3によって受信される。トランスポンダ31〜33は、
計測船2に対しそれぞれトランスポンダごとに固有の周
波数で応答信号を経路L1 ,L2 ,L3 によって送信す
る。 (4)計測船2では、音響ピンガ11の送信時刻と各ト
ランスポンダ31〜33からの応答信号の受信時刻の時
間間隔によって、から、図2において経路I1 +L1
2 +L2 及びI3 +L3 で表される航走体1の音響ピ
ンガ11−各トランスポンダ31〜33の音響センサ4
1〜43−計測船2の船底受波器21経路の音波の伝搬
時間を計測する。この伝搬時間は図2においてそれぞれ
1 +L1,I2 +L2 及びI3 +L3 で表される経路
である。該音波の伝搬時間に水中音速値を掛けることに
よって経路I1 +L1 ,I2 +L2 及びI3 +L3 の距
離を求める。 (5)航走体1の音響ピンガ11−トランスポンダ31
〜33の送受波器41〜43−計測船2の船底受波器2
1の経路長I1 +L1 ,I2 +L2 及びI3 +L 3 から
計測船2の船底受波器21とトランスポンダ31〜33
の送受波器41〜43の間の経路長L1 ,L2 及びL3
を差し引くことによって、航走体1の音響ピンガ11か
ら各トランスポンダ31〜33の送受波器41〜43間
の距離I1,I2 及びI3 を求める。 (6)航走体1の音響ピンガ11から各トランスポンダ
31〜33の送受波器41〜43の間の距離からI1
2 及びI3 によって球面法を用いてトランスポンダ3
1〜33に対する航走体1の音響ピンガ11の2次元位
置を求める。一方、航走体1の音響ピンガ11の高度は
応答信号値中の深度情報を復調して求める。 (7)前記の基準座標系に対するトランスポンダ31〜
33位置と該トランスポンダ31〜33に対する航走体
1の音響ピンガ11の位置と航走体1の音響ピンガ11
の深度情報によって、航走体1の音響ピンガ11の基準
座標系に対する位置を求める。
Position measurement is performed by the following procedure. (1) Engage three or more transponders 31-33 on the seabed
Stay and calibrate the position of transponders 31-33
Depending on the option. In the figure, transponder 3
The figure shows the case where three units are installed.
Position of transponders 31-33 required by
Position is the position with respect to the reference coordinate system set in the measurement area.
It In addition, the wave receiver 20 installed on the bottom of the measurement ship 1
Distance between the transceivers 41 to 43 of the transponders 31 to 33
Distances L1 to L3 are measured at appropriate time intervals by another means.
Has been done. (2) Install the acoustic pinger 11 with the synchronous pinger on the navigation body 1.
Installed and responding to the depth information from the depth sensor 12 of the vehicle 1.
Then, the Pinger signal is modulated and transmitted. 3) Depth from the acoustic pinger 11 by the synchronous pinger of the navigation body 1.
The transponders 31 to 31 to the pinga signal modulated by the degree information.
33 is transmitted at regular intervals. Sent Pinga
No. is route I in the figure1, I2, I3Transceivers 41 through 4
3 received. The transponders 31-33 are
A unique circumference for each transponder with respect to the measuring vessel 2.
Response signal path L by wave number1, L2, L3Send by
It (4) On the measurement ship 2, the transmission time of the acoustic pinger 11 and each
At the time of reception of the response signal from the responders 31 to 33
Depending on the interspace, from1+ L1
I2+ L2And I3+ L3The acoustic pie of the vehicle 1 represented by
NGGA 11-acoustic sensor 4 of each transponder 31-33
1 to 43-Propagation of sound waves on the bottom receiver 21 path of the measurement ship 2
Time is measured. This propagation time is
I1+ L1, I2+ L2And I3+ L3The route represented by
Is. To multiply the propagation time of the sound wave by the underwater sound velocity value
Therefore route I1+ L1, I2+ L2And I3+ L3Distance
Ask for separation. (5) Acoustic Pinger 11 of Transit 1-Transponder 31
To 33 of transducers 41 to 43-bottom receiver 2 of measurement vessel 2
Path length I of 11+ L1, I2+ L2And I3+ L 3From
Bottom receiver 21 and transponders 31 to 33 of the measuring vessel 2
Path length L between the transceivers 41 to 43 of1, L2And L3
To subtract the acoustic pinga 11 of the vehicle 1.
Between the transponders 41-43 of each transponder 31-33
Distance I1, I2And I3Ask for. (6) Each transponder from the acoustic pinga 11 of the navigation body 1.
From the distance between the transducers 41 to 43 of 31 to 33, I1
I2And I3By using the spherical method transponder 3
Two-dimensional position of the acoustic pinger 11 of the navigation body 1 with respect to 1 to 33
Ask for a place. On the other hand, the altitude of the acoustic pinga 11 of the vehicle 1
The depth information in the response signal value is demodulated and obtained. (7) Transponders 31 to 31 for the reference coordinate system
The vehicle at 33 position and the transponders 31 to 33
Position of the acoustic pinga 11 of No. 1 and acoustic pinga 11 of the navigation body 1
Based on the depth information of the sound,
Find the position with respect to the coordinate system.

【0006】次に、従来の海面に浮くフロートブイから
音響センサを海中に吊下させる方法による水中航走体位
置検出装置及びその位置検出方法について説明する。図
3は、従来の海面に浮くフロートブイから音響センサを
海中に吊下させる方法による水中航走体位置検出装置及
びその方法の概略図であり、ソノブイ技術から類推され
る構成例である。この構成例では前記の従来の海底に係
留した3本以上のトランスポンダ3の代わりに、3本以
上のフロートブイ5から海中に音響センサ6を吊下し、
フロートブイ5を基準として航走体1の位置計測を行っ
ている。前記のトランスポンダの場合と同様に、フロー
トブイ5は海面近傍においてほぼ同一平面上に分布して
配置されているため、音響センサ61〜63の間隔であ
るベースライン長に対して航走体1の音響ピンガ11の
深度が浅い場合には、音響ピンガ11の3次元位置のう
ち高度の計測精度が低くなる。このため、航走体1に深
度センサ12を装着し、これによって計測した航走体1
の音響ピンガ11の深度情報を計測船2側に伝送し、こ
の深度情報からフロートブイ51〜53を基準とした航
走体1の音響ピンガ11の3次元位置を求めている。
Next, a conventional underwater vehicle position detecting device and its position detecting method by a method of suspending an acoustic sensor in the sea from a float buoy floating on the sea surface will be described. FIG. 3 is a schematic view of a conventional underwater vehicle position detection device and method by a method in which an acoustic sensor is suspended in the sea from a float buoy floating on the surface of the sea, and is an example of the configuration inferred from the sonobuoy technology. In this configuration example, an acoustic sensor 6 is suspended in the sea from three or more float buoys 5 instead of the three or more transponders 3 moored on the conventional seabed.
The position of the vehicle 1 is measured with the float buoy 5 as a reference. As in the case of the transponder described above, the float buoys 5 are distributed and arranged on the substantially same plane near the sea surface. When the depth of the acoustic pinger 11 is shallow, the accuracy of measuring the altitude of the three-dimensional position of the acoustic pinger 11 becomes low. For this reason, the depth sensor 12 is attached to the vehicle 1 and the vehicle 1 measured by the depth sensor 12 is attached.
The depth information of the acoustic pinga 11 is transmitted to the measurement vessel 2 side, and the three-dimensional position of the acoustic pinga 11 of the navigation body 1 based on the float buoys 51 to 53 is obtained from the depth information.

【0007】この構成では音響ピンガ11として同期ピ
ンガを用い、LBL方式によって航走体の位置計測を行
うものである。位置計測の手順は以下の通りである。 (1)3本以上(図1の例では3本)のフロートブイ5
から海中に単一の無指向性の音響センサ6を吊下し、レ
ーダなどにより測定エリアに設定した基準座標系におけ
るフロートブイの位置を適当な時間間隔で求める。 (2)航走体1に同期ピンガによる音響ピンガ11を取
り付け、航走体1の深度センサ12からの深度情報でピ
ンガ信号を変調し、送信する。 (3)航走体1の音響ピンガ11から深度情報で変調し
たピンガ信号を各フロートブイ51〜53の音響センサ
61〜63に対して経路M1 ,M2 及びM3 で送信し、
各フロートブイ51〜53は受信信号を無線データリン
ク71〜73を介して計測船2に伝送する。 (4)計測船2では、各フロートブイ51〜53からの
受信信号から航走体1の音響ピンガ11から各フロート
ブイ51〜53の音響センサ61〜63間の音波の伝搬
時間を計測し、該音波の伝搬時間に水中音速値を掛ける
ことによって経路M1 ,M2 及びM3 の距離を求める。 (5)航走体1の音響ピンガ11から各フロートブイ5
1〜53の音響センサ61〜63間の経路M1 ,M2
びM3 の距離から、球面法によって音響ピンガ11の2
次元位置を求める。一方、航走体1の音響ピンガ11の
高度は応答信号値中の深度情報を復調して求める。
In this structure, a synchronous pinger is used as the acoustic pinger 11, and the position of the running body is measured by the LBL method. The procedure for position measurement is as follows. (1) Three or more (three in the example of FIG. 1) float buoy 5
Then, a single omnidirectional acoustic sensor 6 is suspended in the sea, and the position of the float buoy in the reference coordinate system set in the measurement area is determined by a radar or the like at appropriate time intervals. (2) An acoustic pinger 11 by a synchronous pinger is attached to the running body 1, and a pinger signal is modulated by the depth information from the depth sensor 12 of the running body 1 and transmitted. (3) The pinga signal modulated by the depth information from the acoustic pinga 11 of the navigation vehicle 1 is transmitted to the acoustic sensors 61 to 63 of the float buoys 51 to 53 through the routes M 1 , M 2 and M 3 .
Each float buoy 51-53 transmits the received signal to the measuring vessel 2 via the wireless data links 71-73. (4) In the measuring ship 2, the propagation time of the sound wave between the acoustic sensors 61 to 63 of the float buoys 51 to 53 is measured from the acoustic pinga 11 of the navigation vehicle 1 from the received signals from the float buoys 51 to 53, The distances of the paths M 1 , M 2 and M 3 are obtained by multiplying the propagation time of the sound wave by the underwater sound velocity value. (5) Each float buoy 5 from the acoustic pinga 11 of the vehicle 1
From the distances of the paths M 1 , M 2 and M 3 between the acoustic sensors 61 to 63 of 1 to 53, 2 of the acoustic pinger 11 by the spherical method.
Find the dimensional position. On the other hand, the altitude of the acoustic pinger 11 of the navigation vehicle 1 is obtained by demodulating the depth information in the response signal value.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では以下のような問題点を有している。 従来の海底に設置したトランスポンダに音響センサを
設け、計測船の船底受波器によって受信する方法では、
航走体の同期ピンガ信号は、航走体−各トランスポンダ
−計測船の経路で伝送されるので、伝搬時間が長くな
り、高速のデータレートが得られない。 海面に浮くフロートブイから音響センサを海中に吊下
させる方法では、航走体−各フロートブイの経路となる
ためデータレートは高速となるが、フロートブイの位置
を計測する必要がある。該フロートブイの位置の計測も
レーダなどの電波による方法では高精度が期待できな
い。さらに、音響センサは海中に吊下れるため、海面付
近の流れなどによって音響センサの正確な位置が不明に
であり、これにより大きな音響測定誤差が生ずる。 LBL音響センサがほぼ同一平面に配置され、深度方
向の精度が悪いため、航走体の3次元位置を計測するた
めには、航走体に深度センサを取り付けておき、ピンガ
信号を変調するなどして深度情報を計測船に伝送する必
要がある。
However, the conventional method has the following problems. In the conventional method of installing an acoustic sensor on the transponder installed on the seabed and receiving by the bottom receiver of the measurement ship,
Since the synchronous pinger signal of the vehicle is transmitted through the route of the vehicle-the transponders-the measuring vessel, the propagation time becomes long and a high data rate cannot be obtained. In the method in which the acoustic sensor is suspended in the sea from the float buoy floating on the sea surface, the data rate becomes high because it is a route between the floating body and each float buoy, but it is necessary to measure the position of the float buoy. The measurement of the position of the float buoy cannot be expected to be highly accurate by a method using radio waves such as radar. Further, since the acoustic sensor is suspended in the sea, the exact position of the acoustic sensor is unknown due to the flow near the sea surface, which causes a large acoustic measurement error. Since the LBL acoustic sensors are arranged on almost the same plane and the accuracy in the depth direction is poor, in order to measure the three-dimensional position of the running body, a depth sensor is attached to the running body and the pinga signal is modulated. Therefore, it is necessary to transmit the depth information to the measurement ship.

【0009】本発明は以上述べた問題点を除去し、信号
の伝播時間を短縮して高速のデータレートが得られ、海
面付近の流れなどに影響を受けずに高精度の位置測定が
でき、また、高精度の深度方向の情報が得られる水中航
走体の位置検出装置及びその位置検出方法を提供するこ
とを目的とする。
The present invention eliminates the above-mentioned problems, shortens the signal propagation time, obtains a high data rate, and enables highly accurate position measurement without being affected by the flow near the sea surface. Another object of the present invention is to provide a position detection device for an underwater vehicle and a position detection method therefor that can obtain highly accurate information in the depth direction.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、水中航走体の位置検出装置において、航走
体に深度情報で変調したピンガ信号を同期又は非同期で
送信する音響ピンガを取付け、海底に複数個のトランス
ポンダを設置し、海面に複数個のフロートブイを置き、
水中を移動する航走体の3次元位置をLBL方式によっ
て音響計測する装置であり、測定エリアに設定した座標
系におけるトランスポンダの位置及び計測船の船底送波
器と各トランスポンダの送受波器との間の距離は別の計
測手段によって計測されているものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention relates to an underwater vehicle position detecting apparatus, in which an acoustic pinger for transmitting a pinga signal modulated with depth information to a running body in a synchronous or asynchronous manner. , Install multiple transponders on the seabed, place multiple float buoys on the sea surface,
This is a device for acoustically measuring the three-dimensional position of a moving body moving in water by the LBL method. The position of the transponder in the coordinate system set in the measurement area, the bottom wave transmitter of the measurement ship, and the transducer of each transponder. The distance between them is measured by another measuring means.

【0011】この装置において、航走体の音響ピンガか
らの深度情報で変調された同期又は非同期ピンガ信号を
送信し、該信号を海上にある同期方式では3個以上又
は、非同期方式では4個以上の複数個のフロートブイか
ら吊下げられた音響センサで受信し、受信時刻から音響
ピンガと各音響センサとの距離を求め、次に各音響セン
サの基準座標系における3次元位置を海底に設置したト
ランスポンダによってLBL方式で求め、これらの結果
から音響センサを基準とした座標系における音響ピンガ
の2次元位置を同期方式に場合には球面法で、非同期方
式の場合には双曲面法で求め、この結果及び音響ピンガ
を復調して得られる航走体の深度情報から、音響センサ
を基準とした座標系における音響ピンガの3次元位置を
求め、座標変換によって基準座標系における音響ピンガ
の3次元位置を求めるものである。
In this device, a synchronous or asynchronous pinger signal modulated by depth information from the acoustic pinger of the vehicle is transmitted, and the signal is 3 or more in the synchronous system at sea or 4 or more in the asynchronous system. Received by the acoustic sensor suspended from multiple float buoys, the distance between the acoustic pinga and each acoustic sensor was obtained from the reception time, and then the three-dimensional position of each acoustic sensor in the reference coordinate system was installed on the seabed. The transponder is used to obtain the LBL method. From these results, the two-dimensional position of the acoustic pinga in the coordinate system based on the acoustic sensor is obtained by the spherical method in the synchronous method and by the hyperboloid method in the asynchronous method. The three-dimensional position of the acoustic pinga in the coordinate system based on the acoustic sensor is obtained from the result and the depth information of the navigation vehicle obtained by demodulating the acoustic pinger, and coordinate transformation is performed. And requests the three-dimensional position of the acoustic pinger in the reference coordinate system Te.

【0012】また、本発明は上記目的を達成するため
に、水中航走体の位置検出装置において、航走体に深度
情報で変調したピンガ信号を同期たは非同期で送信する
音響ピンガを取付け、海底に少なくとも3本の複数個の
トランスポンダを設置し、海面に同期方式では3本以上
で非同期方式では4本以上の複数個のフロートブイを置
き、水中を移動する航走体の2次元の水平位置をLBL
方式によって音響計測するとともに、深度方向の位置を
SBL方式で音響計測する装置であり、測定エリアに設
定した座標系におけるトランスポンダの位置及び計測船
の船底送波器と各トランスポンダの送受波器との間の距
離は別の計測手段によって計測されているものであり、
各フロートブイからは音響センサが海中に吊下げられ、
複数個のフロートブイの内1本以上のフロートブイから
吊下げられる音響センサは、2個以上の音響センサが深
度方向に離れた位置に取り付けられた構造の音響センサ
アレイからなるSBL音響センサである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention further comprises, in a position detecting device for an underwater vehicle, an acoustic pinger for transmitting a pinga signal modulated by depth information to the cruising object synchronously or asynchronously, At least three transponders are installed on the seabed, and three or more float buoys are placed on the surface of the sea in the synchronous system and four or more in the asynchronous system. Position is LBL
It is a device that acoustically measures the position in the depth direction by the SBL method as well as the acoustic measurement by the method, and the position of the transponder in the coordinate system set in the measurement area and the bottom transmitter of the measurement ship and the transducer of each transponder. The distance between is measured by another measuring means,
From each float buoy, an acoustic sensor is suspended in the sea,
The acoustic sensor suspended from one or more float buoys among the plurality of float buoys is an SBL acoustic sensor including an acoustic sensor array having a structure in which two or more acoustic sensors are attached at positions separated in the depth direction. ..

【0013】この装置において、各音響センサの基準座
標系における3次元位置を海底に設置したトランスポン
ダによってLBL方式で求め、SBL音響センサを構成
する2つの音響センサのそれぞれでトランスポンダから
の信号を受信し、SBL音響センサへの信号の入射方向
をSBL方式により求め、この結果から基準座標系にお
けるSBL音響センサの傾斜を求め、次に、航走体の音
響ピンガから同期又は非同期ピンガ信号を送信し、この
信号を音響センサで受信し、受信時刻から音響ピンガと
各音響センサとの距離を求め、これらの結果から音響セ
ンサを基準とした座標系における音響ピンガの2次元位
置をLBL方式で求め、さらに、SBL音響センサでピ
ンガ信号を送信し、SBL音響センサを基準とした音響
ピンガの入射方向をSBL方式により求め、座標変換に
よって基準座標系における音響ピンガの3次元位置を求
めるものである。
In this device, the three-dimensional position of each acoustic sensor in the reference coordinate system is obtained by the LBL method by a transponder installed on the seabed, and the signals from the transponder are received by each of the two acoustic sensors constituting the SBL acoustic sensor. , The direction of incidence of the signal to the SBL acoustic sensor is obtained by the SBL method, the inclination of the SBL acoustic sensor in the reference coordinate system is obtained from this result, and then the synchronous or asynchronous pinga signal is transmitted from the acoustic pinga of the vehicle. This signal is received by the acoustic sensor, the distance between the acoustic pinger and each acoustic sensor is obtained from the reception time, and the two-dimensional position of the acoustic pinger in the coordinate system based on the acoustic sensor is obtained from these results by the LBL method. , SBL acoustic sensor transmits a pinger signal, and the incident direction of the acoustic pinga based on the SBL acoustic sensor Determined by SBL method, and requests the three-dimensional position of the acoustic pinger in the reference coordinate system by the coordinate transformation.

【0014】また、本発明は上記目的を達成するため
に、水中航走体の位置検出装置において、航走体に深度
情報で変調したピンガ信号を同期又は非同期で送信する
音響ピンガを取付け、海底に少なくとも3本のトランス
ポンダを設置し、海面に同期方式では少なくとも3本で
非同期方式では少なくとも4本の複数個のフロートブイ
を置き、水中を移動する航走体の2次元の水平位置をL
BL方式によって音響計測するとともに深度方向の位置
を3次元のSSBL方式で音響計測する装置であり、測
定エリアに設定した座標系におけるトランスポンダの位
置及び計測船の船底送波器と各トランスポンダの送受波
器との間の距離は別の計測手段によって計測されている
ものであり、各フロートブイからは音響センサが海中に
吊下げられ、複数個のフロートブイの内1本以上のフロ
ートブイから吊下げられる音響センサは、2個以上の音
響センサが深度方向に離れた位置に取り付けられた構造
の音響センサアレイからなり、一方の音響センサはLB
L測位を行うものであり、他方の音響センサは3次元S
SBL測位を行うものである3次元SSBL音響センサ
である。
In order to achieve the above object, the present invention provides a position detecting device for an underwater vehicle, which is equipped with an acoustic pinger for transmitting a pinger signal modulated with depth information to the vehicle in a synchronous or asynchronous manner. At least three transponders are installed in the sea, and at least three float buoys are placed on the sea surface in the synchronous method and at least four in the asynchronous method, and the two-dimensional horizontal position of the underwater vehicle is set to L.
This is a device that performs acoustic measurement by the BL method and acoustic measurement of the position in the depth direction by the three-dimensional SSBL method. The position of the transponder in the coordinate system set in the measurement area and the bottom wave transmitter of the measurement ship and transmission / reception of each transponder The distance to the vessel is measured by another measuring means. An acoustic sensor is hung in the sea from each float buoy, and is suspended from one or more float buoys among a plurality of float buoys. The acoustic sensor to be used is an acoustic sensor array having a structure in which two or more acoustic sensors are attached at positions separated in the depth direction, and one acoustic sensor is an LB.
L positioning is performed, and the other acoustic sensor is a three-dimensional S
It is a three-dimensional SSBL acoustic sensor that performs SBL positioning.

【0015】この装置において、各音響センサの基準座
標系における3次元位置を海底に設置したトランスポン
ダによってLBL方式で求め、3次元SSBL音響セン
サでトランスポンダからの信号を受信し、3次元SSB
L音響センサへの信号の入射方向をSSBL方式により
求め、この結果から基準座標系における3次元SSBL
音響センサの方向及び傾斜を求め、次に、航走体の音響
ピンガから同期又は非同期ピンガ信号を送信し、この信
号を音響センサで受信し、受信時刻から音響ピンガと各
音響センサとの距離を求め、これらの結果から音響セン
サを基準とした座標系における音響ピンガの2次元位置
をLBL方式で求め、さらに、3次元SSBL音響セン
サでピンガ信号を送信し、3次元SSBL音響センサを
基準とした音響ピンガの入射方向をSSBL方式により
求め、座標変換によって基準座標系における音響ピンガ
の3次元位置を求めるものである。
In this device, the three-dimensional position of each acoustic sensor in the reference coordinate system is obtained by the LBL method by a transponder installed on the seabed, and the three-dimensional SSBL acoustic sensor receives the signal from the transponder and receives the three-dimensional SSB.
The incident direction of the signal to the L acoustic sensor is obtained by the SSBL method, and from this result, the three-dimensional SSBL in the reference coordinate system
Obtain the direction and inclination of the acoustic sensor, then send a synchronous or asynchronous pinger signal from the acoustic pinga of the navigation vehicle, receive this signal with the acoustic sensor, and determine the distance between the acoustic pinga and each acoustic sensor from the reception time. Obtained from these results, the two-dimensional position of the acoustic pinga in the coordinate system with the acoustic sensor as the reference is obtained by the LBL method, and the pinger signal is transmitted by the three-dimensional SSBL acoustic sensor and the three-dimensional SSBL acoustic sensor is used as the reference. The three-dimensional position of the acoustic pinger in the reference coordinate system is obtained by coordinate conversion by obtaining the incident direction of the acoustic pinger by the SSBL method.

【0016】[0016]

【作用】本発明によれば、水中航走体の位置検出装置及
びその位置検出方法において、ピンガ信号をフロートブ
イから吊下した音響センサで受信し、その信号を無線デ
ータリンクを経て計測船に伝送するようにしたので、ピ
ンガ信号の海中伝搬距離が短くなり、データレートの高
速化が可能となり、また、海底に係留したトランスポン
ダにより、LBL音響センサの位置のキャリブレーショ
ンを行うようにしたので、高い精度で音響測位が可能と
なる。
According to the present invention, in the position detecting device and the position detecting method for an underwater vehicle, a pinga signal is received by an acoustic sensor suspended from a float buoy, and the signal is sent to a measuring ship via a wireless data link. Since the transmission is performed, the submarine propagation distance of the pinga signal is shortened, the data rate can be increased, and the position of the LBL acoustic sensor is calibrated by the transponder moored on the sea floor. Acoustic positioning can be performed with high accuracy.

【0017】また、最低1個以上のフロートブイでSB
L音響センサにより航走体の深度を検出するので、航走
体から深度情報を送ることなく3次元位置の検出が可能
である。さらに、最低1個以上のフロートブイで3次元
SSBL音響センサにより航走体の深度を検出するの
で、航走体から深度情報を送ることなく3次元位置の検
出が可能である。
In addition, at least one float buoy has SB
Since the depth of the running body is detected by the L acoustic sensor, it is possible to detect the three-dimensional position without sending depth information from the running body. Furthermore, since the depth of the running body is detected by at least one float buoy by the three-dimensional SSBL acoustic sensor, it is possible to detect the three-dimensional position without sending depth information from the running body.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例について図を参
照しながら詳細に説明する。図1は航走体1の音響ピン
ガ11に同期ピンガを用いた場合の本発明の第1の実施
例を示す図である。本発明の第1の実施例の水中航走体
の位置検出装置は、航走体1と、海底に係留されている
トランスポンダ31〜33と、海上に浮遊しているフロ
ートブイ51〜53と、計測船2とから構成されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention when a synchronous pinger is used as the acoustic pinger 11 of the navigation body 1. The position detecting device for an underwater vehicle according to the first embodiment of the present invention includes a vehicle 1, transponders 31 to 33 moored to the seabed, and float buoys 51 to 53 floating on the sea. It is composed of a measuring vessel 2.

【0019】本発明の水中航走体の位置検出装置におい
ては、3本以上のトランスポンダを海底に係留する。図
示の第1の実施例では3本のトランスポンダ31〜33
を海底に係留し、キャリブレーションにより測定エリア
に設定した基準座標系における3次元位置を測定してお
く。さらに、別の音響計測手段によって計測船2の船底
送波器21と各トランスポンダの送受波器41〜43の
距離L1 〜L3 を適当な時間間隔で計測しておく。ま
た、複数個のフロートブイ51〜53は測定エリア内の
海上を適当な間隔で浮遊しており、海中には1個の受波
器から構成される音響センサ61〜63を海中に吊下
し、音響センサ61〜63の受信信号を空中部のアンテ
ナから無線データリンク71〜73を通して計測船2に
伝送する機能を有する。フロートブイ51〜53は、航
走体1の音響ピンガ11が同期ピンガの場合3本、非同
期ピンガの場合4本以上が使用される。本実施例におい
ては、トランスポンダ31〜33のベースライン長に比
べ、トランスポンダ31〜33とフロートブイ51〜5
3の音響センサ61〜63の深度差は十分大きく、LB
L方式によりトランスポンダ31〜33を用いて音響セ
ンサ61〜63の3次元位置が計測できる場合を想定す
る。
In the position detecting device for an underwater vehicle of the present invention, three or more transponders are moored to the seabed. In the illustrated first embodiment, three transponders 31 to 33 are used.
Is moored to the seabed, and the three-dimensional position in the reference coordinate system set in the measurement area is measured by calibration. Furthermore, the distances L 1 to L 3 between the bottom wave transmitter 21 of the measuring ship 2 and the wave transmitters / receivers 41 to 43 of each transponder are measured at appropriate time intervals by another acoustic measuring means. Further, the plurality of float buoys 51 to 53 float above the sea in the measurement area at appropriate intervals, and acoustic sensors 61 to 63 composed of one wave receiver are suspended in the sea. , And has a function of transmitting the reception signals of the acoustic sensors 61 to 63 from the antenna in the air to the measurement ship 2 through the wireless data links 71 to 73. Three float buoys 51 to 53 are used when the acoustic pinger 11 of the navigation vehicle 1 is a synchronous pinger, and four or more are used when the acoustic pinger 11 is an asynchronous pinger. In this embodiment, the transponders 31 to 33 and the float buoys 51 to 5 are compared with the baseline lengths of the transponders 31 to 33.
3 has a sufficiently large depth difference between the acoustic sensors 61 to 63, and
It is assumed that the three-dimensional positions of the acoustic sensors 61 to 63 can be measured by the L method using the transponders 31 to 33.

【0020】以下、本発明の第1の実施例の動作を説明
する。まず、計測船2の船底に取り付けたインタロゲー
ト送波器22から周波数f1でインタロゲート信号を送
信する。この信号は、海底に設置した各トランスポンダ
31〜33の送受波器41〜43で受信される。トラン
スポンダ31では、経路L1 を経て計測船2からのイン
タロゲート信号を受信すると、直ちに周波数f2 で応答
信号を送信する。応答信号は経路J11を経てフロートブ
イ51から吊下した音響センサ61で受信される。ま
た、応答信号は、同様に、経路J12を経てフロートブイ
52の音響センサ62により受信され、経路J13を経て
フロートブイ53の音響センサ63でそれぞれ受信され
る。
The operation of the first embodiment of the present invention will be described below. First, an interrogate transmitter 22 attached to the bottom of the measuring ship 2 transmits an interrogate signal at a frequency f 1 . This signal is received by the transceivers 41 to 43 of the transponders 31 to 33 installed on the seabed. When the transponder 31 receives the interrogate signal from the measuring vessel 2 via the route L 1 , it immediately transmits the response signal at the frequency f 2 . The response signal is received by the acoustic sensor 61 suspended from the float buoy 51 via the route J 11 . Similarly, the response signal is received by the acoustic sensor 62 of the float buoy 52 via the path J 12, and is received by the acoustic sensor 63 of the float buoy 53 via the path J 13 .

【0021】トランスポンダ32及びトランスポンダ3
3についても、同様に、インタロゲート送波器22から
の周波数f1 のインタロゲート信号を受信し、それぞれ
直ちに各トランスポンダ固有の周波数f3 及び周波数f
4 で応答信号を送信する。トランスポンダ1の場合と同
様に、応答信号はフロートブイ51、フロートブイ52
及びフロートブイ53でおのおの受信される。したがっ
て、フロートブイ51の受信する応答信号は、経路J11
を経て送信される周波数f2 の信号と、経路J 21を経て
送信される周波数f3 の信号と、経路J31を経て送信さ
れる周波数f4の信号である。また、フロートブイ52
の受信する応答信号は、経路J12を経て送信される周波
数f2 の信号と、経路J22を経て送信される周波数f3
の信号と、経路J32を経て送信される周波数f4 の信号
である。
Transponder 32 and transponder 3
Similarly, for 3 from the interrogator transmitter 22
Frequency f1Receive the interrogation signals of
Immediately the frequency f peculiar to each transponder3And frequency f
FourTo send a response signal. Same as for transponder 1
Similarly, the response signal is float buoy 51, float buoy 52
And each is received by the float buoy 53. Because
The response signal received by the float buoy 51 is route J11
Frequency f transmitted via2Signal and route J twenty oneThrough
Frequency f transmitted3Signal and route J31Sent via
Frequency fFourSignal. Also, float buoy 52
The response signal received by the12Frequency transmitted through
Number f2Signal and route Jtwenty twoFrequency f transmitted via3
Signal and route J32Frequency f transmitted viaFourSignal of
Is.

【0022】航走体1には、同期ピンガ又は非同期ピン
ガが取り付けてあり、各フロートブイ51〜53の音響
センサ61〜63に対し、経路M1 ,M2 及びM3 を経
て周波数f5 でピンガ信号を送信する。各フロートブイ
51〜53では、航走体1からのピンガ信号及びトラン
スポンダ31、トランスポンダ32並びにトランスポン
ダ33からの応答信号を音響センサ61〜63で受信
し、直ちにフロートブイ51〜53の空中部のアンテナ
から無線データリンク71〜73を通して計測船2に送
る。
A synchronous pinger or an asynchronous pinger is attached to the navigation body 1, and the acoustic sensors 61 to 63 of the float buoys 51 to 53 are passed through the paths M 1 , M 2 and M 3 at a frequency f 5 . Send a pinga signal. In each of the float buoys 51 to 53, the acoustic sensors 61 to 63 receive the pinger signal from the running body 1 and the response signals from the transponder 31, the transponder 32, and the transponder 33, and immediately the antennas in the air in the float buoys 51 to 53. To the measurement ship 2 via the wireless data links 71 to 73.

【0023】計測船2は、各フロートブイ51〜53か
ら伝送された音響センサ61〜63の受信信号について
以下の処理を行う。まず、計測船2からのインタロゲー
ト信号に対する各トランスポンダからの応答信号のフロ
ートブイ51〜53の音響センサ61〜63における受
信時刻を計測する。この計測時間によって計測船2のイ
ンタロゲート送波器22−各トランスポンダ31〜33
の送受波器−各フロートブイ51〜53の音響センサ6
1〜63の経路、すなわち経路(L1 −J11)、(L1
−J12)、(L1 −J13)、経路(L2 −J21)、(L
2 −J22)、(L2 −J23)及び経路(L3 −J31)、
(L3 −J32)、(L3 −J33)のおのおのに沿った伝
搬時間を求め、この伝搬時間から各経路の距離を算出す
る。ここで、計測船2のインタロゲート送波器22−各
トランスポンダ31〜33送受波器の経路L1 、経路L
2 及び経路L3の距離は別の音響計測手段によって既知
である。したがって、前記の計測船2のインタロゲート
送波器22−各トランスポンダ31〜33の送受波器−
各フロートブイ51〜53の音響センサ61〜63の経
路、すなわち経路(L1 −J11)、(L1 −J12)、
(L1 −J13)、経路(L2 −J21)、(L2
22)、(L2 −J23)及び経路(L3 −J31)、(L
3 −J32)、(L3 −J33)の距離から前記既知の経路
1 、経路L2 及び経路L3 の距離を差し引くことによ
り、各トランスポンダ31〜33の送受波器−各フロー
トブイ51〜53の音響センサ61〜63の経路J11
12,J13、経路J21,J22,J23及び経路J31
32,J33の距離を算出することができる。
Is the measuring ship 2 one of the float buoys 51 to 53?
The received signals of the acoustic sensors 61 to 63 transmitted from
The following processing is performed. First, the interrogation from the measurement ship 2
Flow of the response signal from each transponder
Of the acoustic sensors 61-63 of the buoys 51-53
Measure the time of delivery. By this measurement time,
Input gate transmitter 22-transponders 31 to 33
Transducer-Acoustic sensor 6 of each float buoy 51-53
1 to 63 routes, that is, the route (L1-J11), (L1
-J12), (L1-J13), Route (L2-Jtwenty one), (L
2-Jtwenty two), (L2-Jtwenty three) And the route (L3-J31),
(L3-J32), (L3-J33) Along each line
Calculate the carrying time and calculate the distance of each route from this propagation time
It Here, the interrogator transmitter 22 of each measuring ship 2
Transponders 31 to 33 Transceiver path L1, Route L
2And route L3Distance is known by another acoustic measurement means
Is. Therefore, the interrogation of the above-mentioned measurement ship 2
Transmitter 22-Transceiver of each transponder 31-33-
The acoustic sensors 61-63 of each float buoy 51-53
Road, that is, route (L1-J11), (L1-J12),
(L1-J13), Route (L2-Jtwenty one), (L2
Jtwenty two), (L2-Jtwenty three) And the route (L3-J31), (L
3-J32), (L3-J33) Distance from the known route
L1, Route L2And route L3By subtracting the distance
, Transponders of each transponder 31-33-each flow
Path J of acoustic sensors 61-63 of Tobu 51-5311
J12, J13, Route Jtwenty one, Jtwenty two, Jtwenty threeAnd route J31
J 32, J33The distance can be calculated.

【0024】キャリブレーションにより、各トランスポ
ンダ31〜33の座標位置は既知であるから、これらの
結果と前記の経路J11,J12,J13、経路J21,J22
23及び経路J31,J32,J33の距離とから、球面法に
より基準座標系における各フロートブイ51〜53の音
響センサ61〜63の3次元位置が計算できる。また、
音響センサ61〜63に深度センサを内蔵させて計測船
から送信されるインタロゲート信号に対するトランスポ
ンダの応答信号を各音響センサで受信し、この応答信号
の受信時刻からトランスポンダと各音響センサ間の距離
を求め、該距離から球面法により2次元位置を求め、深
度方向の位置を内蔵深度センサの情報を求め、これらに
よってトランスポンダを基準とした座標系における音響
センサの3次元位置を求めることもできる。
Since the coordinate positions of the transponders 31 to 33 are known by the calibration, these results and the above-mentioned routes J 11 , J 12 , J 13 , routes J 21 , J 22 ,
The three-dimensional positions of the acoustic sensors 61 to 63 of the float buoys 51 to 53 in the reference coordinate system can be calculated from the distances of J 23 and the paths J 31 , J 32 , and J 33 by the spherical method. Also,
Each acoustic sensor receives the response signal of the transponder to the interrogate signal transmitted from the measurement ship by incorporating the depth sensor in each of the acoustic sensors 61 to 63, and calculates the distance between the transponder and each acoustic sensor from the reception time of this response signal. It is also possible to obtain a two-dimensional position from the distance by the spherical method, obtain information on the position in the depth direction of the built-in depth sensor, and obtain the three-dimensional position of the acoustic sensor in the coordinate system with the transponder as a reference.

【0025】この結果から、音響センサ61〜63を基
準とした座標系を設定する。次に、音響センサ61〜6
3を基準とした座標系における航走体1の音響ピンガ1
1の位置を求める。一般に、航走体の深度範囲は水面か
ら海底付近まで取り得るので、航走体1の音響ピンガ1
1と音響センサ61〜63の深度差が音響センサのベー
スライン長より小さくなることもある。この場合、音響
センサ61〜63を用いたLBL方式により航走体1の
音響ピンガ11の位置計測において深度方向の計測精度
は低くなる。このため、LBL方式により音響ピンガ1
1の2次元位置を求め、音響ピンガ11の深度方向の位
置は航走体1に取り付けた深度センサ12によって計測
した深度情報を別途伝送する方法が妥当である。
From this result, a coordinate system based on the acoustic sensors 61 to 63 is set. Next, the acoustic sensors 61 to 6
Acoustic Pinger 1 of Navigation Vehicle 1 in the coordinate system based on 3
Find the position of 1. Generally, the depth range of the vehicle is from the water surface to near the seabed.
1 and the acoustic sensors 61 to 63 may have a depth difference smaller than the baseline length of the acoustic sensor. In this case, the LBL method using the acoustic sensors 61 to 63 reduces the measurement accuracy in the depth direction in the position measurement of the acoustic pinger 11 of the navigation body 1. For this reason, the acoustic pinger 1 is used by the LBL method.
The method of obtaining the two-dimensional position of 1 and transmitting the depth information separately measured for the position of the acoustic pinger 11 in the depth direction by the depth sensor 12 attached to the navigation body 1 is appropriate.

【0026】そこで、本実施例においては、ピンガ信号
を航走体1の深度情報で変調して送信する。音響ピンガ
11が同期ピンガの場合、まず、同期ピンガの受信時刻
から航走体1−各LBL音響センサ61〜63間の経
路、すなわち経路M1 、経路M 2 及びM3 の音波の伝搬
時間を求め、各経路の距離を算出する。この結果を用い
て球面法により音響センサ61〜63を基準とした座標
系における航走体1の2次元位置が決まる。さらに、ピ
ンガ信号を復調して航走体1の深度を求める。これらに
より、音響センサ61〜63を基準とした座標系におけ
る音響ピンガ11の3次元位置を導くことができる。
Therefore, in this embodiment, the pinger signal is used.
Is modulated with the depth information of the vehicle 1 and transmitted. Acoustic pinga
If 11 is a synchronization pinger, first the reception time of the synchronization pinger
To the spacecraft 1-the path between each LBL acoustic sensor 61-63
Road, that is, path M1, Route M 2And M3Sound wave propagation
The time is calculated and the distance of each route is calculated. Use this result
Coordinates based on the acoustic sensors 61 to 63 by the spherical method
The two-dimensional position of the spacecraft 1 in the system is determined. In addition,
The depth of the running body 1 is obtained by demodulating the Nga signal. To these
The coordinate system based on the acoustic sensors 61-63.
The three-dimensional position of the acoustic pinger 11 can be guided.

【0027】この結果を座標変換して、基準座標系にお
ける航走体1の音響ピンガ11の3次元位置を求める。
非同期ピンガの場合、4個以上の音響センサのおのおの
について、音響ピンガ−音響センサ間の距離差を求め、
双曲面法によって基準座標系における航走体1の位置を
算出する。
The coordinates of this result are converted to obtain the three-dimensional position of the acoustic pinger 11 of the navigation body 1 in the reference coordinate system.
In the case of the asynchronous pinger, the distance difference between the acoustic pinger and the acoustic sensor is calculated for each of the four or more acoustic sensors,
The position of the navigation vehicle 1 in the reference coordinate system is calculated by the hyperboloid method.

【0028】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。前記の本発明の第1の実施例においては、LBL
音響センサがほぼ同一平面に配置され、深度方向の精度
が悪いため、航走体の3次元位置を計測するためには、
航走体に深度センサを取り付けておき、ピンガ信号を変
調するなどして深度情報を計測船に伝送する必要がある
という解決すべき問題点のを依然として有している。
本発明の第2の実施例は問題点の、を解決するとと
もに、この問題点のをも解決するものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment of the present invention described above, the LBL
Since the acoustic sensors are arranged on almost the same plane and the accuracy in the depth direction is poor, in order to measure the three-dimensional position of the vehicle,
It still has the problem to be solved that it is necessary to transmit the depth information to the measurement vessel by attaching a depth sensor to the vehicle and modulating the pinga signal.
The second embodiment of the present invention solves not only the problem but also this problem.

【0029】図4は航走体1の音響ピンガ11に同期ピ
ンガを用いた場合の本発明の第2の実施例を示す図であ
る。本発明の第2の実施例の水中航走体の位置検出装置
は、航走体1と、海底に係留されているトランスポンダ
31〜33と、海上に浮遊しているフロートブイ51〜
53と、計測船2とから構成され、各フロートブイ51
〜53からは音響センサ80、62、63が海中に吊下
げられ、複数本のフロートブイ51〜53のうち1本以
上のフロートブイからは2個以上の音響センサ81、8
2が深度方向に離れた位置に取り付けられた構造からな
る音響センサアレイが吊下げられている。この音響セン
サアレイをSBL音響センサ80と呼ぶ。
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention in the case where a synchronous pinger is used as the acoustic pinger 11 of the navigation vehicle 1. The position detecting device for an underwater vehicle according to the second embodiment of the present invention comprises a vehicle 1, transponders 31 to 33 moored to the sea bottom, and float buoys 51 to 51 floating on the sea.
Each float buoy 51 is composed of 53 and a measuring ship 2.
Acoustic sensors 80, 62, 63 are suspended from the sea from 53 to 53, and two or more acoustic sensors 81, 8 from one or more float buoys among the plurality of float buoys 51 to 53.
An acoustic sensor array having a structure in which 2 is attached at positions separated in the depth direction is suspended. This acoustic sensor array is called an SBL acoustic sensor 80.

【0030】本発明の水中航走体の位置検出装置におい
ては、3本以上のトランスポンダを海底に係留する。図
示の第2の実施例では3本のトランスポンダ31〜33
を海底に係留し、キャリブレーションにより測定エリア
に設定した基準座標系における3次元位置を測定してお
く。さらに、別の音響計測手段によって計測船2の船底
送波器21と各トランスポンダの送受波器41〜43の
距離L1 〜L3 を適当な時間間隔で計測しておく。ま
た、複数個のフロートブイ51〜53は測定エリア内の
海上を適当な間隔で浮遊しており、海中には1個の受波
器から構成される音響センサ62、63と音響センサア
レイのSBL音響センサ80を海中に吊下し、音響セン
サ62、63とSBL音響センサ80の受信信号を空中
部のアンテナから無線データリンク71〜73を通して
計測船2に伝送する機能を有する。フロートブイ51〜
53は、航走体1の音響ピンガ11が同期ピンガの場合
3本、非同期ピンガの場合4本以上が使用される。フロ
ートブイ51〜53のうち、最低1本以上のフロートブ
イからは2個以上の音響センサが深度方向に離れた位置
に取り付けたアレイ構造の音響センサアレイが吊下げら
れている。音響センサアレイの一方を音響センサ81、
他方を音響センサ82によって構成し、SBL音響セン
サ80と呼ぶ。本実施例においては、トランスポンダ3
1〜33のベースライン長に比べ、トランスポンダ31
〜33とフロートブイ51〜53の音響センサ62、6
3とSBL音響センサ80の深度差は十分大きく、LB
L方式によりトランスポンダ31〜33を用いて音響セ
ンサ62、63とSBL音響センサ80の3次元位置が
計測できる場合を想定する。
In the position detecting device for an underwater vehicle of the present invention, three or more transponders are moored to the seabed. In the illustrated second embodiment, three transponders 31 to 33 are used.
Is moored to the seabed, and the three-dimensional position in the reference coordinate system set in the measurement area is measured by calibration. Furthermore, the distances L 1 to L 3 between the bottom wave transmitter 21 of the measuring ship 2 and the wave transmitters / receivers 41 to 43 of each transponder are measured at appropriate time intervals by another acoustic measuring means. Further, the plurality of float buoys 51 to 53 are floating on the sea in the measurement area at appropriate intervals, and in the sea, acoustic sensors 62 and 63 composed of one wave receiver and the SBL of the acoustic sensor array. It has a function of suspending the acoustic sensor 80 in the sea and transmitting the reception signals of the acoustic sensors 62 and 63 and the SBL acoustic sensor 80 from the antennas in the air to the measurement ship 2 through the wireless data links 71 to 73. Float buoy 51-
Three 53 are used when the acoustic pinger 11 of the navigation body 1 is a synchronous pinger, and four or more are used when it is an asynchronous pinger. Among the float buoys 51 to 53, at least one float buoy hangs an acoustic sensor array having an array structure in which two or more acoustic sensors are attached at positions separated in the depth direction. One of the acoustic sensor arrays is an acoustic sensor 81,
The other is configured by the acoustic sensor 82 and is referred to as an SBL acoustic sensor 80. In this embodiment, the transponder 3
Compared to the baseline length of 1-33, transponder 31
~ 33 and the acoustic sensors 62, 6 of the float buoys 51-53
3 and the SBL acoustic sensor 80 have a large depth difference,
It is assumed that the three-dimensional positions of the acoustic sensors 62 and 63 and the SBL acoustic sensor 80 can be measured using the transponders 31 to 33 by the L method.

【0031】一般に、航走体1の深度範囲は水面から海
水付近まで取り得るので、航走体1の音響ピンガ11と
音響センサ62、63とSBL音響センサ80の深度差
が音響センサ62、63とSBL音響センサ80のベー
スライン長より小さくなることもある。この場合、音響
センサを用いたLBL方式によって航走体1の音響ピン
ガ11の位置計測において深度方向の計測精度が低くな
る。このため、本実施例では、LBL方式により音響ピ
ンガ11の2次元位置を求め、音響ピンガ11の深度方
向の位置はSBL音響センサ80を用いてSBL方式に
より航走体1の音響ピンガ11の俯仰方向を求め、両者
から音響ピンガ11の3次元位置を求める。
Generally, since the depth range of the navigation body 1 can be from the surface of the water to the vicinity of seawater, the depth difference between the acoustic pinga 11 of the navigation body 1 and the acoustic sensors 62, 63 and the SBL acoustic sensor 80 is the acoustic sensors 62, 63. And the SBL acoustic sensor 80 may be shorter than the baseline length. In this case, the LBL method using the acoustic sensor reduces the measurement accuracy in the depth direction in the position measurement of the acoustic pinger 11 of the navigation body 1. Therefore, in this embodiment, the two-dimensional position of the acoustic pinger 11 is obtained by the LBL method, and the position of the acoustic pinger 11 in the depth direction is looked up by the SBL acoustic sensor 80 by the SBL method. The direction is obtained, and the three-dimensional position of the acoustic pinger 11 is obtained from both.

【0032】以下、本発明の第2の実施例の動作を説明
する。まず、計測船2の船底に取り付けたインタロゲー
ト送波器22から周波数f1でインタロゲート信号を送
信する。この信号は、海底に設置した各トランスポンダ
31〜33の送受波器41〜43で受信される。トラン
スポンダ31では、経路L1 を経て計測船2からのイン
タロゲート信号を受信すると、直ちに周波数f2 で応答
信号を送信する。応答信号は経路J11を経てフロートブ
イ51から吊下したSBL音響センサ80で受信され
る。また、応答信号は、同様に、経路J12を経てフロー
トブイ52の音響センサ62により受信され、経路J13
を経てフロートブイ53の音響センサ63でそれぞれ受
信される。トランスポンダ32及びトランスポンダ33
についても、同様に、インタロゲート送波器22からの
周波数f1 のインタロゲート信号を受信し、それぞれ直
ちに各トランスポンダ固有の周波数f3 及び周波数f4
で応答信号を送信する。トランスポンダ1の場合と同様
に、応答信号はフロートブイ51、フロートブイ52及
びフロートブイ53でおのおの受信される。したがっ
て、フロートブイ51の受信する応答信号は、経路J11
を経て送信される周波数f2 の信号と、経路J21を経て
送信される周波数f3 の信号と、経路J31を経て送信さ
れる周波数f4 の信号である。また、フロートブイ52
の受信する応答信号は、経路J12を経て送信される周波
数f2 の信号と、経路J22を経て送信される周波数f3
の信号と、経路J32を経て送信される周波数f4 の信号
である。
The operation of the second embodiment of the present invention will be described below. First, an interrogate transmitter 22 attached to the bottom of the measuring ship 2 transmits an interrogate signal at a frequency f 1 . This signal is received by the transceivers 41 to 43 of the transponders 31 to 33 installed on the seabed. When the transponder 31 receives the interrogate signal from the measuring vessel 2 via the route L 1 , it immediately transmits the response signal at the frequency f 2 . The response signal is received by the SBL acoustic sensor 80 suspended from the float buoy 51 via the route J 11 . In addition, the response signal is similarly received by the acoustic sensor 62 of the float buoy 52 via the route J 12 , and the route J 13
After that, the sound sensor 63 of the float buoy 53 receives them. Transponder 32 and transponder 33
Similarly, the interrogated signal of the frequency f 1 is received from the interrogated transmitter 22, and the frequency f 3 and the frequency f 4 peculiar to each transponder are immediately received.
To send a response signal. As with the transponder 1, the response signals are respectively received by the float buoy 51, the float buoy 52 and the float buoy 53. Therefore, the response signal received by the float buoy 51 is the path J 11
A signal of frequency f 2 transmitted via path J, a signal of frequency f 3 transmitted via path J 21, and a signal of frequency f 4 transmitted via path J 31 . Also, float buoy 52
The response signal received by the signal is a signal of frequency f 2 transmitted via the path J 12 and a frequency f 3 transmitted via path J 22.
And the signal of frequency f 4 transmitted via path J 32 .

【0033】航走体1には、同期ピンガ又は非同期ピン
ガが取り付けてあり、各フロートブイ51〜53の音響
センサ62、63及びSBL音響センサ80に対し、経
路M 1 ,M2 及びM3 を経て周波数f5 でピンガ信号を
送信する。各フロートブイ51〜53では、航走体1か
らのピンガ信号及びトランスポンダ31、トランスポン
ダ32並びにトランスポンダ33からの応答信号を音響
センサ62、63及びSBL音響センサ80で受信し、
直ちにフロートブイ51〜53の空中部のアンテナから
無線データリンク71〜73を通して計測船2に送る。
The running body 1 has a synchronous pinga or an asynchronous pin.
The moth is attached and the sound of each float buoy 51-53
For sensors 62, 63 and SBL acoustic sensor 80,
Road M 1, M2And M3Frequency fFiveA pinga signal at
Send. In each float buoy 51 to 53
Pinger signal and transponder 31, transponder
Sound from the response signal from the DA 32 and transponder 33
The sensors 62, 63 and the SBL acoustic sensor 80 receive,
Immediately from the aerial part of the float buoy 51-53
The data is sent to the measuring ship 2 through the wireless data links 71 to 73.

【0034】計測船2は、各フロートブイ51〜53か
ら伝送された音響センサ62、63及びSBL音響セン
サ80の受信信号について以下の処理を行う。まず、計
測船2からのインタロゲート信号に対する各トランスポ
ンダ31〜33からの応答信号のフロートブイ51〜5
3の音響センサ81、62、63における受信時刻を計
測する。この計測時間によって計測船2のインタロゲー
ト送波器22−各トランスポンダ31〜33の送受波器
−各フロートブイ51〜53の音響センサ61〜63の
経路、すなわち経路(L1 −J11)、(L1 −J12)、
(L1 −J13)、経路(L2 −J21)、(L2
22)、(L2 −J23)及び経路(L3 −J31)、(L
3 −J32)、(L3 −J33)のおのおのに沿った伝搬時
間を求め、この伝搬時間から各経路の距離を算出する。
ここで、計測船2のインタロゲート送波器22−各トラ
ンスポンダ31〜33送受波器の経路L1 、経路L2
び経路L3 の距離は別の音響計測手段によって既知であ
る。したがって、前記の計測船2のインタロゲート送波
器22−各トランスポンダ31〜33の送受波器−各フ
ロートブイ51〜53の音響センサ81、62、63の
経路、すなわち経路(L1 −J11)、(L1 −J12)、
(L1 −J13)、経路(L2 −J21)、(L2
22)、(L2 −J23)及び経路(L3 −J31)、(L
3 −J32)、(L3 −J33)の距離から前記既知の経路
1 、経路L2 及び経路L3 の距離を差し引くことによ
り、各トランスポンダ31〜33の送受波器−各フロー
トブイ51〜53の音響センサ81、62、63の経路
11,J12,J13、経路J21,J22,J23及び経路
31,J32,J33の距離を算出することができる。
The measuring ship 2 performs the following processing on the reception signals of the acoustic sensors 62 and 63 and the SBL acoustic sensor 80 transmitted from the float buoys 51 to 53. First, the float buoys 51 to 5 of the response signals from the transponders 31 to 33 in response to the interrogation signal from the measurement ship 2.
The reception times at the acoustic sensors 81, 62, 63 of No. 3 are measured. The measured time by the transducer of the interrogating transmitters 22- Each transponder 31 to 33 Measurement Ship 2 - path of the acoustic sensor 61 to 63 of the float buoy 51 to 53, or path (L 1 -J 11), ( L 1 -J 12 ),
(L 1 -J 13), the path (L 2 -J 21), ( L 2 -
J 22), (L 2 -J 23) and the path (L 3 -J 31), ( L
The propagation time along each of ( 3- J 32 ) and (L 3- J 33 ) is obtained, and the distance of each route is calculated from this propagation time.
Here, interrogated transmitters 22- path L 1 of each transponder 31-33 transducer measuring vessel 2, the distance of the route L 2 and the path L 3 are known by other acoustic measuring means. Therefore, said transducer for interrogating transmitters 22- Each transponder 31 to 33 Measurement Ship 2 - path of the acoustic sensor 81,62,63 of each float buoy 51 to 53, or path (L 1 -J 11) , (L 1 -J 12 ),
(L 1 -J 13), the path (L 2 -J 21), ( L 2 -
J 22), (L 2 -J 23) and the path (L 3 -J 31), ( L
3- J 32 ), (L 3 -J 33 ) by subtracting the distances of the known paths L 1 , L 2 and L 3 from the distances of (L 3 -J 33 ), the transducers of the transponders 31 to 33-the float buoys. It is possible to calculate the distances of the routes J 11 , J 12 , J 13 , the routes J 21 , J 22 , J 23, and the routes J 31 , J 32 , J 33 of the acoustic sensors 81, 62, 63 of 51 to 53.

【0035】キャリブレーションにより、各トランスポ
ンダ31〜33の座標位置は既知であるから、これらの
結果と前記の経路J11,J12,J13、経路J21,J22
23及び経路J31,J32,J33の距離とから、球面法に
より基準座標系における各フロートブイ51〜53の音
響センサ81、62、63の3次元位置が計算できる。
Since the coordinate positions of the transponders 31 to 33 are known by the calibration, these results and the above-mentioned routes J 11 , J 12 , J 13 , routes J 21 , J 22 ,
The three-dimensional positions of the acoustic sensors 81, 62, 63 of the float buoys 51 to 53 in the reference coordinate system can be calculated from the distances of J 23 and the paths J 31 , J 32 , J 33 by the spherical method.

【0036】また、音響センサ61〜63に深度センサ
を内蔵させて計測船から送信されるインタロゲート信号
に対するトランスポンダの応答信号を各音響センサで受
信し、この応答信号の受信時刻からトランスポンダと各
音響センサ間の距離を求め、該距離から球面法により2
次元位置を求め、深度方向の位置を内蔵深度センサの情
報を求め、これらによってトランスポンダを基準とした
座標系における音響センサの3次元位置を求めることも
できる。
Further, the acoustic sensors 61 to 63 have depth sensors built-in, and each acoustic sensor receives a response signal of the transponder to the interrogate signal transmitted from the measurement vessel, and the transponder and each acoustic sensor are received from the reception time of the response signal. Then, the distance between the two
It is also possible to obtain the three-dimensional position of the acoustic sensor in the coordinate system with the transponder as a reference by obtaining the dimensional position, obtaining the depth direction information of the built-in depth sensor.

【0037】この結果から、音響センサ81、62、6
3を基準とした座標系を設定する。上記の処理と並行し
て、SBL音響センサ80で、経路J11によってトラン
スポンダ1からの応答信号を受信し、SBL音響センサ
80を構成する音響センサ81A及び音響センサ82B
の間の受信信号の時間差から、SBL音響センサ80を
基準としたトランスポンダ1の俯仰方向をSBL方式で
算出する。同様に、経路J12及び経路J13によってトラ
ンスポンダ32及びトランスポンダ33から応答信号を
受信し、SBL音響センサ80を基準としたトランスポ
ンダ32及びトランスポンダ33の俯仰方向を算出す
る。各トランスポンダ31及び33の座標及びSBL音
響センサ80の座標は既知であるから、座標変換によっ
て基準座標系におけるSBL音響センサ80の傾斜を計
算する。
From these results, the acoustic sensors 81, 62, 6
Set the coordinate system based on 3. In parallel with the above processing, the SBL acoustic sensor 80 receives the response signal from the transponder 1 via the path J 11 and constitutes the SBL acoustic sensor 80.
The elevation direction of the transponder 1 with the SBL acoustic sensor 80 as a reference is calculated by the SBL method from the time difference between the received signals. Similarly, the response signals are received from the transponder 32 and the transponder 33 through the routes J 12 and J 13 , and the elevation direction of the transponder 32 and the transponder 33 with respect to the SBL acoustic sensor 80 is calculated. Since the coordinates of each transponder 31 and 33 and the coordinates of the SBL acoustic sensor 80 are known, the inclination of the SBL acoustic sensor 80 in the reference coordinate system is calculated by coordinate conversion.

【0038】次に、経路M1 ,M2 及びM3 を経て受信
した音響ピンガ1からのピンガ信号の受信時刻から各経
路長を求め、球面法により音響センサ81、62、63
を基準とした座標系における航走体1の音響ピンガ11
の位置を求める。これらにより、音響センサ81、6
2、63を基準とした座標系における音響ピンガ11の
2次元位置が導ける。さらに、SBL音響センサ80で
音響ピンガ11からのピンガ信号を受信して、SBL方
式によりSBL音響センサ80を基準とした音響ピンガ
11の俯仰方向を算出し、この結果及び音響ピンガ11
の2次元位置から、音響センサ81、62、63を基準
とした座標系における音響ピンガ11の3次元位置が求
められる。既に、基準座標系における各音響センサ8
1、62、63の位置並びにSBL音響センサ80の位
置及び傾斜は求められているので、音響センサ81、6
2、63及びSBL音響センサ80を基準とした音響ピ
ンガ11の3次元位置を座標変換することにより、基準
座標系における航走体1の音響ピンガ11の3次元位置
が求められる。
Next, each path length is obtained from the reception time of the pinga signal from the acoustic pinga 1 received via the paths M 1 , M 2 and M 3 , and the acoustic sensors 81, 62 and 63 are calculated by the spherical method.
Acoustic pinga 11 of the vehicle 1 in the coordinate system based on
Find the position of. With these, the acoustic sensors 81, 6
The two-dimensional position of the acoustic pinger 11 in the coordinate system based on 2, 63 can be derived. Further, the SBL acoustic sensor 80 receives the pinging signal from the acoustic pinger 11 and calculates the elevation direction of the acoustic pinger 11 based on the SBL acoustic sensor 80 by the SBL method.
The three-dimensional position of the acoustic pinger 11 in the coordinate system with the acoustic sensors 81, 62, and 63 as the reference is obtained from the two-dimensional position of the acoustic sensor. Already, each acoustic sensor 8 in the reference coordinate system
Since the positions of 1, 62, 63 and the position and inclination of the SBL acoustic sensor 80 have been obtained, the acoustic sensors 81, 6
The three-dimensional position of the acoustic pinger 11 of the navigation body 1 in the reference coordinate system is obtained by coordinate-converting the three-dimensional position of the acoustic pinger 11 with the SBL acoustic sensors 80 and 63 as the reference.

【0039】非同期ピンガの場合、4個以上の音響セン
サのおのおのについて、音響ピンガ11−音響センサ間
の距離差を求め、双曲面法によって音響センサを基準と
した座標系における航走体1の音響ピンガ11の位置を
求める。この結果とSBL音響センサ80を基準とした
音響ピンガ11の俯仰方向の算出結果とから、基準座標
系における航走体1の3次元位置が算出できる。
In the case of the asynchronous pinger, the distance difference between the acoustic pinger 11 and the acoustic sensor is obtained for each of the four or more acoustic sensors, and the sound of the running body 1 in the coordinate system based on the acoustic sensor is calculated by the hyperboloid method. The position of the pinger 11 is obtained. From this result and the calculation result of the elevation direction of the acoustic pinger 11 based on the SBL acoustic sensor 80, the three-dimensional position of the navigation body 1 in the reference coordinate system can be calculated.

【0040】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。本発明の第3の実施例は、前記の本発明の第2の
実施例と同様に問題点の、及びを解決するもので
ある。図5は航走体1の音響ピンガ11に同期ピンガを
用いた場合の本発明の第3の実施例を示す図である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment of the present invention solves the problems and in the same manner as the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the present invention in the case where a synchronous pinger is used as the acoustic pinger 11 of the navigation body 1.

【0041】本発明の第3の実施例の水中航走体の位置
検出装置は、航走体1と、海底に係留されているトラン
スポンダ31〜33と、海上に浮遊しているフロートブ
イ51〜53と、計測船2とから構成され、各フロート
ブイ51〜53からは音響センサ61、62、63が海
中に吊下げられ、さらに複数本のフロートブイ51〜5
3のうち1本以上のフロートブイからは3次元SSBL
音響センサ90が前記の音響センサと深度方向に離れた
位置に取り付けられている。一方の音響センサ61、6
2、63はLBL測位を行うためのものであり、他方の
3次元SSBL音響センサは3次元SSBL測位を行う
ものである。
The position detecting device for an underwater vehicle according to the third embodiment of the present invention comprises a vehicle 1, transponders 31 to 33 moored to the seabed, and float buoys 51 to floating on the sea. 53 and the measuring ship 2, acoustic sensors 61, 62, 63 are suspended from the float buoys 51 to 53 in the sea, and a plurality of float buoys 51 to 5 are provided.
3D SSBL from one or more float buoys out of 3
The acoustic sensor 90 is attached at a position separated from the acoustic sensor in the depth direction. One acoustic sensor 61, 6
Reference numerals 2 and 63 are for performing LBL positioning, and the other three-dimensional SSBL acoustic sensor is for performing three-dimensional SSBL positioning.

【0042】本発明の水中航走体の位置検出装置におい
ては、3本以上のトランスポンダを海底に係留する。図
示の第2の実施例では3本のトランスポンダ31〜33
を海底に係留し、キャリブレーションにより測定エリア
に設定した基準座標系における3次元位置を測定してお
く。さらに、別の音響計測手段によって計測船2の船底
送波器21と各トランスポンダの送受波器41〜43の
距離L1 〜L3 を適当な時間間隔で計測しておく。
In the position detecting device for an underwater vehicle of the present invention, three or more transponders are moored to the seabed. In the illustrated second embodiment, three transponders 31 to 33 are used.
Is moored to the seabed, and the three-dimensional position in the reference coordinate system set in the measurement area is measured by calibration. Furthermore, the distances L 1 to L 3 between the bottom wave transmitter 21 of the measuring ship 2 and the wave transmitters / receivers 41 to 43 of each transponder are measured at appropriate time intervals by another acoustic measuring means.

【0043】また、複数個のフロートブイ51〜53は
測定エリア内の海上を適当な間隔で浮遊しており、海中
には1個の受波器から構成される音響センサ62、63
と音響センサ91と3次元SSBL音響センサ92を深
さ方向に離して構成して成る2種類の音響センサの組が
吊下げられている。音響センサ61、62、63と3次
元SSBL音響センサ90の受信信号は、空中部のアン
テナから無線データリンク71〜73を通して計測船2
に伝送される。フロートブイ51〜53は、航走体1の
音響ピンガ11が同期ピンガの場合3本、非同期ピンガ
の場合4本以上が使用される。
Further, the plurality of float buoys 51 to 53 are floating above the sea in the measurement area at appropriate intervals, and acoustic sensors 62 and 63 composed of one wave receiver in the sea.
An acoustic sensor 91 and a three-dimensional SSBL acoustic sensor 92 are separated from each other in the depth direction to suspend a set of two types of acoustic sensors. The reception signals of the acoustic sensors 61, 62, 63 and the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90 are transmitted from the antennas in the air through the wireless data links 71 to 73 to the measurement ship 2
Be transmitted to. Three float buoys 51 to 53 are used when the acoustic pinger 11 of the navigation vehicle 1 is a synchronous pinger, and four or more are used when the acoustic pinger 11 is an asynchronous pinger.

【0044】本実施例においては、トランスポンダ31
〜33のベースライン長に比べ、トランスポンダ31〜
33とフロートブイ51〜53の音響センサ61、6
2、63との深度差は十分大きく、LBL方式によりト
ランスポンダ31〜33を用いて音響センサ61、6
2、63の3次元位置が計測できる場合を想定する。一
般に、航走体1の深度範囲は水面から海水付近まで取り
得るので、航走体1の音響ピンガ11と音響センサ6
1、62、63の深度差が音響センサ61、62、63
のベースライン長より小さくなることもある。この場
合、音響センサを用いたLBL方式によって航走体1の
音響ピンガ11の位置計測において深度方向の計測精度
が低くなる。このため、本実施例では、フロートブイ5
1〜53の音響センサ61〜63を基準とした音響ピン
ガ11の位置を、まず、LBL方式により2次元位置を
求め、次に、深度方向の位置は3次元SSBL音響セン
サ90を用いてSSBL方式により航走体1の音響ピン
ガ11の3次元方向を求め、これらの結果から座標変換
により、基準座標系における音響ピンガ11の3次元位
置を求める。以下に本発明の第3の実施例の動作を説明
する。
In this embodiment, the transponder 31
~ 33 compared to the baseline length, transponder 31 ~
33 and acoustic sensors 61 and 6 of the float buoys 51 to 53
The depth difference between the two sensors 63 and 63 is sufficiently large, and the acoustic sensors 61, 6 using the transponders 31-33 by the LBL method.
It is assumed that the two-dimensional positions of 2, 63 can be measured. In general, the depth range of the vehicle 1 can range from the surface of the water to the vicinity of seawater. Therefore, the acoustic pinga 11 and the acoustic sensor 6 of the vehicle 1 can be used.
The depth difference of 1, 62, 63 is the acoustic sensor 61, 62, 63.
It may be smaller than the baseline length of. In this case, the LBL method using the acoustic sensor reduces the measurement accuracy in the depth direction in the position measurement of the acoustic pinger 11 of the navigation body 1. Therefore, in this embodiment, the float buoy 5
The position of the acoustic pinger 11 based on the acoustic sensors 61 to 63 of 1 to 53 is first obtained as a two-dimensional position by the LBL method, and then the position in the depth direction is determined by the SSBL method using the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90. The three-dimensional direction of the acoustic pinger 11 of the navigation body 1 is obtained by the above, and the three-dimensional position of the acoustic pinger 11 in the reference coordinate system is obtained by coordinate conversion from these results. The operation of the third embodiment of the present invention will be described below.

【0045】LBL方式により音響ピンガ11の2次元
位置を求め、音響ピンガ11の深度方向の位置はSBL
音響センサ80を用いてSBL方式により航走体1の音
響ピンガ11の俯仰方向を求め、両者から音響ピンガ1
1の3次元位置を求める。以下、本発明の第2の実施例
の動作を説明する。まず、計測船2の船底に取り付けた
インタロゲート送波器22から周波数f1でインタロゲ
ート信号を送信する。この信号は、海底に設置した各ト
ランスポンダ31〜33の送受波器41〜43で受信さ
れる。
The two-dimensional position of the acoustic pinger 11 is obtained by the LBL method, and the position of the acoustic pinger 11 in the depth direction is SBL.
Using the acoustic sensor 80, the elevation direction of the acoustic pinger 11 of the navigation body 1 is obtained by the SBL method, and the acoustic pinger 1 is calculated from both directions.
Obtain the three-dimensional position of 1. The operation of the second embodiment of the present invention will be described below. First, an interrogate transmitter 22 attached to the bottom of the measuring ship 2 transmits an interrogate signal at a frequency f 1 . This signal is received by the transceivers 41 to 43 of the transponders 31 to 33 installed on the seabed.

【0046】トランスポンダ31では、経路L1 を経て
計測船2からのインタロゲート信号を受信すると、直ち
に周波数f2 で応答信号を送信する。応答信号は経路J
11を経てフロートブイ51から吊下した音響センサ61
で受信される。また、応答信号は、同様に、経路J12
経てフロートブイ52の音響センサ62により受信さ
れ、経路J13を経てフロートブイ53の音響センサ63
及び3次元SSBL音響センサ90でそれぞれ受信され
る。
When the transponder 31 receives the interrogate signal from the measuring vessel 2 via the route L 1 , it immediately transmits the response signal at the frequency f 2 . Response signal is route J
Acoustic sensor 61 suspended from float buoy 51 via 11
Will be received at. Similarly, the response signal is received by the acoustic sensor 62 of the float buoy 52 via the route J 12 and is also received by the acoustic sensor 63 of the float buoy 53 via the route J 13.
And the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90 respectively.

【0047】トランスポンダ32及びトランスポンダ3
3についても、同様に、インタロゲート送波器22から
の周波数f1 のインタロゲート信号を受信し、それぞれ
直ちに各トランスポンダ固有の周波数f3 及び周波数f
4 で応答信号を送信する。トランスポンダ1の場合と同
様に、応答信号はフロートブイ51、フロートブイ52
及びフロートブイ53でおのおの受信される。したがっ
て、フロートブイ51の受信する応答信号は、経路J11
を経て送信される周波数f2 の信号と、経路J 21を経て
送信される周波数f3 の信号と、経路J31を経て送信さ
れる周波数f4の信号である。また、フロートブイ52
の受信する応答信号は、経路J12を経て送信される周波
数f2 の信号と、経路J22を経て送信される周波数f3
の信号と、経路J32を経て送信される周波数f4 の信号
である。
Transponder 32 and transponder 3
Similarly, for 3 from the interrogator transmitter 22
Frequency f1Receive the interrogation signals of
Immediately the frequency f peculiar to each transponder3And frequency f
FourTo send a response signal. Same as for transponder 1
Similarly, the response signal is float buoy 51, float buoy 52
And each is received by the float buoy 53. Because
The response signal received by the float buoy 51 is route J11
Frequency f transmitted via2Signal and route J twenty oneThrough
Frequency f transmitted3Signal and route J31Sent via
Frequency fFourSignal. Also, float buoy 52
The response signal received by the12Frequency transmitted through
Number f2Signal and route Jtwenty twoFrequency f transmitted via3
Signal and route J32Frequency f transmitted viaFourSignal of
Is.

【0048】航走体1には、同期ピンガ又は非同期ピン
ガが取り付けてあり、各フロートブイ51〜53の音響
センサ61、62、63及び3次元SSBL音響センサ
90に対し、経路M1 ,M2 及びM3 を経て周波数f5
でピンガ信号を送信する。各フロートブイ51〜53で
は、航走体1からのピンガ信号及びトランスポンダ3
1、トランスポンダ32並びにトランスポンダ33から
の応答信号を音響センサ61、62、63及び3次元S
SBL音響センサ90で受信し、直ちにフロートブイ5
1〜53の空中部のアンテナから無線データリンク71
〜73を通して計測船2に送る。
A synchronous pinger or an asynchronous pinger is attached to the navigation body 1 , and the paths M 1 and M 2 are connected to the acoustic sensors 61, 62 and 63 of the float buoys 51 to 53 and the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90. And the frequency f 5 via M 3
To send a pinga signal. In each of the float buoys 51 to 53, the pinger signal from the navigation vehicle 1 and the transponder 3
1, response signals from the transponder 32 and the transponder 33 are transmitted to the acoustic sensors 61, 62, 63 and the three-dimensional S
Received by SBL acoustic sensor 90 and immediately float buoy 5
Wireless data link 71 from antennas 1 to 53 in the air
~ 73 to send to the measuring ship 2.

【0049】計測船2は、各フロートブイ51〜53か
ら伝送された音響センサ61、62、63及び3次元S
SBL音響センサ90の受信信号について以下の処理を
行う。まず、計測船2からのインタロゲート信号に対す
る各トランスポンダ31〜33からの応答信号のフロー
トブイ51〜53の音響センサ61、62、63におけ
る受信時刻を計測する。この計測時間によって計測船2
のインタロゲート送波器22−各トランスポンダ31〜
33の送受波器−各フロートブイ51〜53の音響セン
サ61〜63の経路、すなわち経路(L1 −J11)、
(L1 −J12)、(L1 −J13)、経路(L2
21)、(L2 −J22)、(L2 −J23)及び経路(L
3 −J31)、(L3 −J32)、(L3 −J33)のおのお
のに沿った伝搬時間を求め、この伝搬時間から各経路の
距離を算出する。ここで、計測船2のインタロゲート送
波器22−各トランスポンダ31〜33送受波器の経路
1 、経路L2 及び経路L3 の距離は別の音響計測手段
によって既知である。したがって、前記の計測船2のイ
ンタロゲート送波器22−各トランスポンダ31〜33
の送受波器−各フロートブイ51〜53の音響センサ6
1、62、63の経路、すなわち経路(L1 −J11)、
(L1 −J12)、(L1 −J13)、経路(L2
21)、(L2 −J22)、(L2 −J23)及び経路(L
3 −J31)、(L3 −J32)、(L3 −J33)の距離か
ら前記既知の経路L1 、経路L2 及び経路L3 の距離を
差し引くことにより、各トランスポンダ31〜33の送
受波器−各フロートブイ51〜53の音響センサ61、
62、63の経路J11,J12,J13、経路J21,J22
23及び経路J31,J32,J33の距離を算出することが
できる。
The measuring ship 2 has acoustic sensors 61, 62, 63 and three-dimensional S transmitted from the float buoys 51-53.
The following processing is performed on the reception signal of the SBL acoustic sensor 90. First, the reception times at the acoustic sensors 61, 62, 63 of the float buoys 51 to 53 of the response signals from the transponders 31 to 33 in response to the interrogation signal from the measurement ship 2 are measured. Measuring ship 2 by this measuring time
Interrogator transmitter 22-each transponder 31-
33 of the transducer - path of the acoustic sensor 61 to 63 of the float buoy 51 to 53, or path (L 1 -J 11),
(L 1 -J 12), ( L 1 -J 13), the path (L 2 -
J 21), (L 2 -J 22), (L 2 -J 23) and the path (L
3 -J 31), (L 3 -J 32), obtains a propagation time along the each of the (L 3 -J 33), calculates the distance of each path from the propagation time. Here, interrogated transmitters 22- path L 1 of each transponder 31-33 transducer measuring vessel 2, the distance of the route L 2 and the path L 3 are known by other acoustic measuring means. Therefore, the interrogator wave transmitter 22 of each of the above-mentioned measurement vessels 2 and each transponder 31 to 33
Transducer-Acoustic sensor 6 of each float buoy 51-53
1 , 62, 63 routes, that is, the route (L 1 -J 11 ),
(L 1 -J 12), ( L 1 -J 13), the path (L 2 -
J 21), (L 2 -J 22), (L 2 -J 23) and the path (L
3 -J 31), (L 3 -J 32), (L 3 path L 1 from the distance of the known -J 33), by subtracting the distance of the route L 2 and the path L 3, each transponder 31-33 Transducer-acoustic sensor 61 of each float buoy 51-53,
62, 63 routes J 11 , J 12 , J 13 , routes J 21 , J 22 ,
It is possible to calculate the distance between J 23 and the routes J 31 , J 32 , and J 33 .

【0050】キャリブレーションにより、各トランスポ
ンダ31〜33の座標位置は既知であるから、これらの
結果と前記の経路J11,J12,J13、経路J21,J22
23及び経路J31,J32,J33の距離とから、球面法に
より基準座標系における各フロートブイ51〜53の音
響センサ61、62、63の3次元位置が計算できる。
Since the coordinate positions of the transponders 31 to 33 are known by the calibration, these results and the above-mentioned routes J 11 , J 12 , J 13 , routes J 21 , J 22 ,
The three-dimensional positions of the acoustic sensors 61, 62, 63 of the float buoys 51 to 53 in the reference coordinate system can be calculated from the distances of J 23 and the paths J 31 , J 32 , J 33 by the spherical method.

【0051】また、音響センサ61〜63に深度センサ
を内蔵させて計測船から送信されるインタロゲート信号
に対するトランスポンダの応答信号を各音響センサで受
信し、この応答信号の受信時刻からトランスポンダと各
音響センサ間の距離を求め、該距離から球面法により2
次元位置を求め、深度方向の位置を内蔵深度センサの情
報を求め、これらによってトランスポンダを基準とした
座標系における音響センサの3次元位置を求めることも
できる。
Further, the acoustic sensors 61 to 63 have depth sensors built-in, and each acoustic sensor receives a response signal of the transponder to the interrogate signal transmitted from the measurement ship, and the transponder and each acoustic sensor are received from the reception time of the response signal. Then, the distance between the two
It is also possible to obtain the three-dimensional position of the acoustic sensor in the coordinate system with the transponder as a reference by obtaining the dimensional position, obtaining the depth direction information of the built-in depth sensor.

【0052】この結果から、音響センサ61、62、6
3を基準とした座標系を設定する。上記の処理と並行し
て、3次元SSBL音響センサ90で、経路J11によっ
てトランスポンダ1からの応答信号を受信する。3次元
SSBL音響センサ90は互いに直交する3本のライン
アレイで構成され、ラインアレイを構成する音響センサ
素子間の受信信号の位相差から音波の到来方向を検出す
るものである。3本のラインアレイのおのおので受信音
信号の到来方向を検出することによって、信号の到来方
向が3次元で検出することができる。この3次元SSB
L音響センサによって、3次元SSBL音響センサ90
を基準としたトランスポンダ31の3次元方向をSSB
L方式で算出する。
From these results, the acoustic sensors 61, 62, 6
Set the coordinate system based on 3. In parallel with the above processing, the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90 receives the response signal from the transponder 1 via the path J 11 . The three-dimensional SSBL acoustic sensor 90 is composed of three line arrays that are orthogonal to each other, and detects the arrival direction of a sound wave from the phase difference of the received signals between the acoustic sensor elements that form the line array. By detecting the arrival direction of the received sound signal for each of the three line arrays, the arrival direction of the signal can be detected in three dimensions. This 3D SSB
3D SSBL acoustic sensor 90 by L acoustic sensor
3D direction of transponder 31 based on SSB
It is calculated by the L method.

【0053】同様に、経路J12及び経路J13によってト
ランスポンダ32及びトランスポンダ33から応答信号
を受信し、3次元SSBL音響センサ90を基準とした
トランスポンダ32及びトランスポンダ33の3次元方
向を算出する。この結果から、各トランスポンダ31及
び33の座標及び3次元SSBL音響センサ90の座標
は既知であるから、座標変換によって基準座標系におけ
る3次元SSBL音響センサ90の傾斜と方向を計算し
て3次元姿勢を求める。
Similarly, the response signals are received from the transponder 32 and the transponder 33 through the routes J 12 and J 13 , and the three-dimensional directions of the transponder 32 and the transponder 33 with reference to the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90 are calculated. From this result, since the coordinates of the transponders 31 and 33 and the coordinates of the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90 are known, the three-dimensional posture is calculated by calculating the tilt and direction of the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90 in the reference coordinate system by coordinate conversion. Ask for.

【0054】次に、経路M1 ,M2 及びM3 を経て受信
した音響ピンガ1からのピンガ信号の受信時刻から各経
路長を求め、球面法により音響センサ61、62、63
を基準とした座標系における航走体1の音響ピンガ11
の位置を求める。これらにより、音響センサ61、6
2、63を基準とした座標系における音響ピンガ11の
2次元位置が導ける。さらに、3次元SSBL音響セン
サ90で音響ピンガ11からのピンガ信号を受信して、
SSBL方式により3次元SSBL音響センサ90を基
準とした音響ピンガ11の3次元方向を算出し、この結
果及び音響ピンガ11の2次元位置から、音響センサ6
1、62、63を基準とした座標系における音響ピンガ
11の3次元位置が求められる。既に、基準座標系にお
ける各音響センサ61、62、63の位置並びに3次元
SSBL音響センサ90の位置、傾斜及び方向は求めら
れているので、音響センサ61、62、63及び3次元
SSBL音響センサ90を基準とした音響ピンガ11の
3次元位置を座標変換することにより、基準座標系にお
ける航走体1の音響ピンガ11の3次元位置が求められ
る。
Next, each path length is obtained from the reception time of the pinga signal from the acoustic pinga 1 received via the paths M 1 , M 2 and M 3 , and the acoustic sensors 61, 62, 63 by the spherical method.
Acoustic pinga 11 of the vehicle 1 in the coordinate system based on
Find the position of. With these, the acoustic sensors 61, 6
The two-dimensional position of the acoustic pinger 11 in the coordinate system based on 2, 63 can be derived. Further, the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90 receives the pinga signal from the acoustic pinga 11,
The three-dimensional direction of the acoustic pinger 11 is calculated based on the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90 by the SSBL method, and the acoustic sensor 6 is calculated from the result and the two-dimensional position of the acoustic pinger 11.
The three-dimensional position of the acoustic pinger 11 in the coordinate system based on 1, 62, 63 is obtained. Since the positions of the respective acoustic sensors 61, 62, 63 and the position, inclination and direction of the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90 in the reference coordinate system have already been obtained, the acoustic sensors 61, 62, 63 and the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90. By coordinate-converting the three-dimensional position of the acoustic pinger 11 with reference to, the three-dimensional position of the acoustic pinger 11 of the navigation body 1 in the reference coordinate system is obtained.

【0055】非同期ピンガの場合、4個以上の音響セン
サのおのおのについて、音響ピンガ11−音響センサ間
の距離差を求め、双曲面法によって音響センサを基準と
した座標系における航走体1の音響ピンガ11の位置を
求める。この結果と3次元SSBL音響センサ90を基
準とした音響ピンガ11の3次元方向の算出結果とか
ら、基準座標系における航走体1の3次元位置が算出で
きる。
In the case of the asynchronous pinger, the distance difference between the acoustic pinger 11 and the acoustic sensor is obtained for each of the four or more acoustic sensors, and the sound of the running body 1 in the coordinate system with the acoustic sensor as a reference by the hyperboloid method. The position of the pinger 11 is obtained. From this result and the calculation result of the acoustic pinger 11 in the three-dimensional direction based on the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90, the three-dimensional position of the navigation body 1 in the reference coordinate system can be calculated.

【0056】なお、本実施例では3次元SSBL音響セ
ンサ90を、互いに直交する3本のラインアレイで構成
したが、互いの交差する角度が既知であれば3本のライ
ンアレイが直交していなくてもよい。また、ラインアレ
イの代わりに面アレイで構成することも可能である。さ
らに、フロートブイ1においてLBL測位を行う音響セ
ンサ61〜63と3次元SSBL音響センサ90を構成
する音響センサ素子の1個を共用することも可能であ
る。
In this embodiment, the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90 is composed of three line arrays orthogonal to each other. However, if the mutually intersecting angles are known, the three line arrays are not orthogonal. May be. Further, it is also possible to configure a plane array instead of the line array. Further, in the float buoy 1, it is possible to share one of the acoustic sensors 61 to 63 for performing LBL positioning and one acoustic sensor element constituting the three-dimensional SSBL acoustic sensor 90.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 (1)航走体の位置計測に、ピンガ信号をフロートブイ
から吊下した音響センサで受信し、その信号を無線デー
タリンクを経て計測船に伝送するようにしたので、ピン
ガ信号の海中伝搬距離が短くなり、データレートの高速
化が可能となる。 (2)従来のフロートブイ方式では、ブイ空中部の位置
をレーダなどで計測するため、流れのある海域では、水
中に吊下したLBL音響センサの位置は時間とともに変
動し、音響測位では大きな誤差要因となるが、本発明で
は、海底に係留したトランスポンダにより、LBL音響
センサの位置のキャリブレーションを行うようにしたの
で、高い精度で音響測位が可能となる。 (3)さらに、本発明の第2実施例によって、最低1個
以上のフロートブイでSBL音響センサにより航走体の
深度を検出できるようにしたので、航走体から深度情報
を送ることなく、3次元位置の検出が可能となる。 (4)また、本発明の第3実施例によって、最低1個以
上のフロートブイで3次元SSBL音響センサにより航
走体の深度を検出できるようにしたので、航走体から深
度情報を送ることなく、3次元位置の検出が可能とな
る。
As described above, according to the present invention, (1) for measuring the position of a vehicle, a pinga signal is received by an acoustic sensor suspended from a float buoy, and the signal is transmitted via a wireless data link. Since it is transmitted to the measurement vessel after that, the underwater propagation distance of the pinga signal is shortened, and the data rate can be increased. (2) In the conventional float buoy method, the position of the buoy in the air is measured by a radar or the like, so the position of the LBL acoustic sensor suspended in the water fluctuates with time in a sea area where there is a flow, and there is a large error in acoustic positioning. Although it becomes a factor, in the present invention, since the position of the LBL acoustic sensor is calibrated by the transponder moored on the seabed, acoustic positioning can be performed with high accuracy. (3) Further, according to the second embodiment of the present invention, since the depth of the vehicle is detected by the SBL acoustic sensor with at least one float buoy, the depth information is not sent from the vehicle. It becomes possible to detect a three-dimensional position. (4) In addition, according to the third embodiment of the present invention, since the depth of the running body can be detected by the three-dimensional SSBL acoustic sensor with at least one float buoy, the depth information can be sent from the running body. Therefore, the three-dimensional position can be detected.

【0058】なお、本発明は上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き種々の変化が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の海底に設置したトランスポンダに音響セ
ンサを設ける方法による水中航走体位置検出装置及びそ
の方法の概略図である。
FIG. 2 is a schematic view of a conventional underwater vehicle position detecting device and method by a method of providing an acoustic sensor on a transponder installed on a seabed.

【図3】従来の海面に浮くフロートブイから音響センサ
を海中に吊下させる方法による水中航走体位置検出装置
及びその方法の概略図である。
FIG. 3 is a schematic view of a conventional underwater vehicle position detection device and method by a method of suspending an acoustic sensor in the sea from a float buoy floating on the sea surface.

【図4】本発明の第2の実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 航走体 2 計測船 3,31,32,33 トランスポンダ 11 音響ピンガ 12 深度センサ 21 船底送波器 22 インタロゲート送波器 41,42,43 送受波器 51,52,53 フロートブイ 61,62,63,81,82 音響センサ 71,72,73 無線データリンク 80 SBL音響センサ 90 3次元SSBL音響センサ 1 Vessel 2 Measuring Ship 3, 31, 32, 33 Transponder 11 Acoustic Pinger 12 Depth Sensor 21 Bottom Transducer 22 Interrogate Transmitter 41, 42, 43 Transducer 51, 52, 53 Float Buoy 61, 62, 63,81,82 acoustic sensor 71,72,73 wireless data link 80 SBL acoustic sensor 90 three-dimensional SSBL acoustic sensor

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)航走体に取り付けた音響ピンガ
と、(b)前記航走体の深度を計測する深度計測手段
と、(c)計測船に取り付けた音響インタロゲータと、
(d)前記音響インタロゲータからのインタロゲート信
号に対し、それぞれ異なる周波数で応答信号を送信する
3個以上の海底設置位置が既知のトランスポンダと、
(e)前記航走体からのピンガ信号及び前記各トランス
ポンダからの応答信号を無線データリンクを通して前記
計測船に伝送する複数のフロートブイと、(f)前記フ
ロートブイから吊下げられ、前記ピンガ信号と前記応答
信号とを受信する音響センサとよりなり、(g)前記航
走体の3次元位置を前記ピンガ信号と前記応答信号と前
記深度とからLBL方式で音響計測する水中航走体の位
置検出装置。
1. An acoustic pinger attached to a running body, (b) depth measuring means for measuring the depth of the running body, and (c) an acoustic interrogator attached to a measuring vessel.
(D) Three or more transponders whose seabed installation positions are known, which transmit response signals to the interrogation signals from the acoustic interrogator at different frequencies, respectively.
(E) a plurality of float buoys for transmitting a pinga signal from the navigation vehicle and a response signal from each of the transponders to the measurement vessel through a wireless data link; and (f) the pinga signal suspended from the float buoy. And (g) an acoustic sensor that receives the response signal, and (g) a position of the underwater vehicle that acoustically measures the three-dimensional position of the vehicle by the LBL method from the pinga signal, the response signal, and the depth. Detection device.
【請求項2】 前記深度計測手段は、前記水中航走体に
内蔵され、該深度計測手段の信号によって前記ピンガ信
号が変調される請求項1記載の水中航走体の位置検出装
置。
2. The position detecting device for an underwater vehicle according to claim 1, wherein the depth measuring means is built in the underwater vehicle, and the pinger signal is modulated by a signal of the depth measuring means.
【請求項3】 前記深度計測手段は、2個以上の音響セ
ンサを深度方向に離れて取り付けられてなる音響センサ
アレイである請求項1記載の水中航走体の位置検出装
置。
3. The position detecting device for an underwater vehicle according to claim 1, wherein the depth measuring means is an acoustic sensor array in which two or more acoustic sensors are attached separately in the depth direction.
【請求項4】 前記深度計測手段は、SSBL方式によ
って信号の到来方向を3次元で検出する3次元SSBL
音響センサである請求項1記載の水中航走体の位置検出
装置。
4. The three-dimensional SSBL for detecting the signal arrival direction in three dimensions by the SSBL method.
The position detecting device for an underwater vehicle according to claim 1, which is an acoustic sensor.
【請求項5】 前記音響センサは該音響センサの深度を
検出する深度センサを内蔵する請求項1、2、3又は4
記載の水中航走体の位置検出装置。
5. The acoustic sensor has a built-in depth sensor for detecting the depth of the acoustic sensor.
The position detecting device for the underwater vehicle described.
【請求項6】 航走体に取り付けた音響ピンガと、計測
船に取り付けた音響インタロゲータと、該音響インタロ
ゲータからのインタロゲート信号に対し、それぞれ異な
った周波数で応答信号を送信する3個以上の海底設置位
置が既知のトランスポンダと、前記航走体からのピンガ
信号及び各トランスポンダからの応答信号を無線データ
リンクを通して計測船に伝送する複数のフロートブイ
と、該フロートブイに吊下げられた音響センサよりな
り、前記航走体の3次元位置をLBL方式で音響計測す
る水中航走体の位置検出方法において、(a)前記イン
タロゲート信号に対する前記トランスポンダの応答信号
を前記音響センサで受信し、(b)前記応答信号の受信
時刻から前記トランスポンダと音響センサとの距離を求
め、該距離から球面法によって前記トランスポンダを基
準とする座標系における音響センサの3次元位置を求
め、(c)音響ピンガから深度センサ情報で変調したピ
ンガ信号を同期ピンガで送信し、(d)前記ピンガ信号
を前記音響センサで受信し、(e)該ピンガ信号の前記
トランスポンダでの受信時刻から前記音響ピンガと前記
音響センサ間の距離を求め、(f)該距離から球面法に
よって前記音響センサを基準とした座標系における前記
航走体の2次元位置を求め、(g)前記航走体の2次元
位置と前記深度センサ情報とから前記音響センサを基準
とした座標系における前記航走体の3次元位置を求め、
(h)前記航走体の3次元位置を前記トランスポンダを
基準とした座標系における前記航走体の3次元位置に座
標変換して前記航走体の3次元位置を求めることを特徴
とする水中航走体の位置検出方法。
6. An acoustic pinger attached to a navigation vehicle, an acoustic interrogator attached to a measurement vessel, and three or more submarine installations that transmit response signals at different frequencies to interrogate signals from the acoustic interrogator. It consists of a transponder whose position is known, a plurality of float buoys for transmitting a pinger signal from the above-mentioned vehicle and a response signal from each transponder to a measuring vessel through a wireless data link, and an acoustic sensor suspended on the float buoy. In the method for detecting the position of an underwater vehicle which acoustically measures the three-dimensional position of the vehicle by the LBL method, (a) a response signal of the transponder to the interrogate signal is received by the acoustic sensor, and (b) the The distance between the transponder and the acoustic sensor is calculated from the reception time of the response signal, and the spherical method is calculated from the distance. Therefore, the three-dimensional position of the acoustic sensor in the coordinate system with the transponder as a reference is obtained, (c) the pinga signal modulated by the depth sensor information is transmitted from the acoustic pinga by the synchronous pinga, and (d) the pinga signal is transmitted by the acoustic sensor. And (e) the distance between the acoustic pinga and the acoustic sensor is obtained from the reception time of the pinger signal at the transponder, and (f) the coordinate system with the acoustic sensor as a reference by the spherical method from the distance. Obtaining the two-dimensional position of the running body, and (g) obtaining the three-dimensional position of the running body in the coordinate system based on the acoustic sensor from the two-dimensional position of the running body and the depth sensor information,
(H) Water characterized in that the three-dimensional position of the running body is obtained by performing coordinate conversion of the three-dimensional position of the running body to the three-dimensional position of the running body in a coordinate system with the transponder as a reference. Position detection method for mid-water vehicles.
【請求項7】 航走体に取り付けた音響ピンガと、計測
船に取り付けた音響インタロゲータと、該音響インタロ
ゲータからのインタロゲート信号に対し、それぞれ異な
った周波数で応答信号を送信する3個以上の海底設置位
置が既知のトランスポンダと、前記航走体からのピンガ
信号及び各トランスポンダからの応答信号を無線データ
リンクを通して計測船に伝送する複数のフロートブイ
と、該フロートブイに吊下げられた音響センサよりな
り、前記航走体の3次元位置をLBL方式で音響計測す
る水中航走体の位置検出方法において、(a)前記イン
タロゲート信号に対する前記トランスポンダの応答信号
を前記音響センサで受信し、(b)前記応答信号の受信
時刻から前記トランスポンダと音響センサとの距離を求
め、該距離から球面法によって前記トランスポンダを基
準とする座標系における音響センサの3次元位置を求
め、(c)音響ピンガから深度センサ情報で変調したピ
ンガ信号を非同期ピンガで送信し、(d)前記ピンガ信
号を前記音響センサで受信し、(e)該ピンガ信号の前
記トランスポンダでの受信時刻から前記音響ピンガと前
記音響センサ間の距離を求め、(f)該距離から双曲面
法によって前記音響センサを基準とした座標系における
前記航走体の2次元位置を求め、(g)前記航走体の2
次元位置と前記深度センサ情報とから前記音響センサを
基準とした座標系における前記航走体の3次元位置を求
め、(h)前記航走体の3次元位置を前記トランスポン
ダを基準とした座標系における前記航走体の3次元位置
に座標変換して前記航走体の3次元位置を求めることを
特徴とする水中航走体の位置検出方法。
7. An acoustic pinger attached to a navigation vehicle, an acoustic interrogator attached to a measurement ship, and three or more submarine installations that transmit response signals at different frequencies to interrogate signals from the acoustic interrogator. It consists of a transponder whose position is known, a plurality of float buoys for transmitting a pinger signal from the above-mentioned vehicle and a response signal from each transponder to a measuring vessel through a wireless data link, and an acoustic sensor suspended on the float buoy. In the method for detecting the position of an underwater vehicle which acoustically measures the three-dimensional position of the vehicle by the LBL method, (a) a response signal of the transponder to the interrogate signal is received by the acoustic sensor, and (b) the The distance between the transponder and the acoustic sensor is calculated from the reception time of the response signal, and the spherical method is calculated from the distance. Therefore, the three-dimensional position of the acoustic sensor in the coordinate system based on the transponder is obtained, (c) the pinga signal modulated by the depth sensor information is transmitted from the acoustic pinga by the asynchronous pinga, and (d) the pinga signal is transmitted by the acoustic sensor. And (e) the distance between the acoustic pinga and the acoustic sensor is obtained from the reception time of the pinger signal at the transponder, and (f) the coordinate system based on the acoustic sensor by the hyperboloid method from the distance. The two-dimensional position of the vehicle in
A three-dimensional position of the running body in a coordinate system based on the acoustic sensor is obtained from the dimensional position and the depth sensor information, and (h) the coordinate system based on the transponder is the three-dimensional position of the running body. The method for detecting the position of an underwater vehicle, wherein the three-dimensional position of the vehicle is converted into coordinates to obtain the three-dimensional position of the vehicle.
【請求項8】 航走体に取り付けた音響ピンガと、計測
船に取り付けた音響インタロゲータと、該音響インタロ
ゲータからのインタロゲート信号に対し、それぞれ異な
った周波数で応答信号を送信する3個以上の海底設置位
置が既知のトランスポンダと、前記航走体からのピンガ
信号及び各トランスポンダからの応答信号を無線データ
リンクを通して計測船に伝送する複数のフロートブイ
と、該フロートブイに吊下げられた音響センサ及び音響
センサアレイよりなり、前記航走体の3次元位置をLB
L方式で音響計測する水中航走体の位置検出方法におい
て、(a)前記インタロゲート信号に対する前記トラン
スポンダの応答信号を前記音響センサ及び音響センサア
レイで受信し、(b)前記応答信号の受信時刻から前記
トランスポンダと音響センサとの距離を求め、該距離か
ら球面法によって前記トランスポンダを基準とする座標
系における音響センサの3次元位置を求め、(c)前記
応答信号の受信時刻から音響センサアレイを基準とした
前記トランスポンダの俯仰方向を求め、該俯仰方向から
座標変換によりトランスポンダを基準とする座標系にお
ける音響センサアレイの傾斜を求め、(d)音響ピンガ
から深度センサ情報で変調したピンガ信号を同期ピンガ
で送信し、(e)前記ピンガ信号を前記音響センサ及び
音響センサアレイで受信し、(f)該ピンガ信号の前記
トランスポンダでの受信時刻から前記音響ピンガと前記
音響センサ間の距離を求め、(g)該距離から球面法に
よって前記音響センサを基準とした座標系における前記
航走体の2次元位置を求め、(h)前記ピンガ信号の受
信時刻から音響センサアレイを基準とした音響ピンガの
俯仰方向を求め、(i)前記音響センサを基準とした座
標系における前記航走体の2次元位置と前記音響センサ
アレイを基準とした音響ピンガの俯仰方向から、音響セ
ンサを基準とした座標系における航走体の3次元位置を
求め、(j)前記航走体の3次元位置を前記トランスポ
ンダを基準とした座標系における前記航走体の3次元位
置に座標変換して前記航走体の3次元位置を求めること
を特徴とする水中航走体の位置検出方法。
8. An acoustic pinger attached to a navigation vehicle, an acoustic interrogator attached to a measuring vessel, and three or more submarine installations that transmit response signals at different frequencies to interrogate signals from the acoustic interrogator. A transponder whose position is known, a plurality of float buoys for transmitting a pinger signal from the vehicle and a response signal from each transponder to a measurement ship through a wireless data link, and an acoustic sensor and sound suspended on the float buoy. It consists of a sensor array, and the three-dimensional position of the vehicle is LB.
In a method of detecting a position of an underwater vehicle that acoustically measures by the L method, (a) a response signal of the transponder to the interrogate signal is received by the acoustic sensor and an acoustic sensor array, and (b) from a reception time of the response signal. The distance between the transponder and the acoustic sensor is obtained, the three-dimensional position of the acoustic sensor in the coordinate system with the transponder as a reference is obtained by the spherical method from the distance, and (c) the acoustic sensor array is referred to from the reception time of the response signal. Then, the elevation direction of the transponder is obtained, the inclination of the acoustic sensor array in the coordinate system with the transponder as a reference is obtained by coordinate conversion from the elevation direction, and (d) the pinga signal modulated by the depth sensor information from the acoustic pinga is used as a synchronization pinga. And (e) transmitting the pinger signal to the acoustic sensor and the acoustic sensor array. (F) the distance between the acoustic pinga and the acoustic sensor is obtained from the reception time of the pinger signal at the transponder, and (g) the distance in the coordinate system with the acoustic sensor as a reference by the spherical method from the distance. The two-dimensional position of the vehicle is obtained, (h) the elevation direction of the acoustic pinger based on the acoustic sensor array is determined from the reception time of the pinger signal, and (i) the navigation in the coordinate system based on the acoustic sensor is performed. From the two-dimensional position of the running body and the elevation direction of the acoustic pinga based on the acoustic sensor array, the three-dimensional position of the running body in the coordinate system based on the acoustic sensor is obtained, and (j) 3 of the running body is obtained. Position detection of an underwater vehicle, wherein the three-dimensional position of the vehicle is obtained by performing coordinate conversion of the three-dimensional position into a three-dimensional position of the vehicle in a coordinate system with the transponder as a reference. Law.
【請求項9】 航走体に取り付けた音響ピンガと、計測
船に取り付けた音響インタロゲータと、該音響インタロ
ゲータからのインタロゲート信号に対し、それぞれ異な
った周波数で応答信号を送信する3個以上の海底設置位
置が既知のトランスポンダと、前記航走体からのピンガ
信号及び各トランスポンダからの応答信号を無線データ
リンクを通して計測船に伝送する複数のフロートブイ
と、該フロートブイに吊下げられた音響センサ及び音響
センサアレイよりなり、前記航走体の3次元位置をLB
L方式で音響計測する水中航走体の位置検出方法におい
て、(a)前記インタロゲート信号に対する前記トラン
スポンダの応答信号を前記音響センサ及び音響センサア
レイで受信し、(b)前記応答信号の受信時刻から前記
トランスポンダと音響センサとの距離を求め、該距離か
ら球面法によって前記トランスポンダを基準とする座標
系における音響センサの3次元位置を求め、(c)前記
応答信号の受信時刻から音響センサアレイを基準とした
前記トランスポンダの俯仰方向を求め、該俯仰方向から
座標変換によりトランスポンダを基準とする座標系にお
ける音響センサアレイの傾斜を求め、(d)音響ピンガ
から深度センサ情報で変調したピンガ信号を非同期ピン
ガで送信し、(e)前記ピンガ信号を前記音響センサ及
び音響センサアレイで受信し、(f)該ピンガ信号の前
記トランスポンダでの受信時刻から前記音響ピンガと前
記音響センサ間の距離を求め、(g)該距離から双曲面
法によって前記音響センサを基準とした座標系における
前記航走体の2次元位置を求め、(h)前記ピンガ信号
の受信時刻から音響センサアレイを基準とした音響ピン
ガの俯仰方向を求め、(i)前記音響センサを基準とし
た座標系における前記航走体の2次元位置と前記音響セ
ンサアレイを基準とした音響ピンガの俯仰方向から、音
響センサを基準とした座標系における航走体の3次元位
置を求め、(j)前記航走体の3次元位置を前記トラン
スポンダを基準とした座標系における前記航走体の3次
元位置に座標変換して前記航走体の3次元位置を求める
ことを特徴とする水中航走体の位置検出方法。
9. An acoustic pinger attached to a navigation vehicle, an acoustic interrogator attached to a measurement ship, and three or more submarine installations that transmit response signals at different frequencies to interrogate signals from the acoustic interrogator. A transponder whose position is known, a plurality of float buoys for transmitting a pinger signal from the vehicle and a response signal from each transponder to a measurement ship through a wireless data link, and an acoustic sensor and sound suspended on the float buoy. It consists of a sensor array, and the three-dimensional position of the vehicle is LB.
In a method of detecting a position of an underwater vehicle that acoustically measures by the L method, (a) a response signal of the transponder to the interrogate signal is received by the acoustic sensor and an acoustic sensor array, and (b) from a reception time of the response signal. The distance between the transponder and the acoustic sensor is obtained, the three-dimensional position of the acoustic sensor in the coordinate system with the transponder as a reference is obtained by the spherical method from the distance, and (c) the acoustic sensor array is referred to from the reception time of the response signal. The elevation direction of the transponder is obtained, the inclination of the acoustic sensor array in the coordinate system with the transponder as a reference is obtained by coordinate conversion from the elevation direction, and (d) the pinga signal modulated by the depth sensor information from the acoustic pinga is used as an asynchronous pinga. And (e) transmitting the pinger signal to the acoustic sensor and the acoustic sensor array. (F) The distance between the acoustic pinga and the acoustic sensor is obtained from the reception time of the pinga signal at the transponder, and (g) the coordinate system with the acoustic sensor as a reference from the distance by the hyperboloid method. In the coordinate system based on the acoustic sensor, (h) the elevation direction of the acoustic pinga based on the acoustic sensor array is determined from the reception time of the pinga signal, and (i) in the coordinate system based on the acoustic sensor. From the two-dimensional position of the running body and the elevation direction of the acoustic pinga based on the acoustic sensor array, the three-dimensional position of the running body in the coordinate system based on the acoustic sensor is obtained, and (j) the running body Position of the underwater vehicle, wherein the three-dimensional position of the underwater vehicle is obtained by performing coordinate conversion to the three-dimensional position of the underwater vehicle in a coordinate system based on the transponder. Way out.
【請求項10】 航走体に取り付けた音響ピンガと、計
測船に取り付けた音響インタロゲータと、該音響インタ
ロゲータからのインタロゲート信号に対し、それぞれ異
なった周波数で応答信号を送信する3個以上の海底設置
位置が既知のトランスポンダと、前記航走体からのピン
ガ信号及び各トランスポンダからの応答信号を無線デー
タリンクを通して計測船に伝送する複数のフロートブイ
と、該フロートブイに吊下げられた音響センサ及び3次
元SSBL音響センサよりなり、前記航走体の3次元位
置をLBL方式で音響計測する水中航走体の位置検出方
法において、(a)前記インタロゲート信号に対する前
記トランスポンダの応答信号を前記音響センサ及び3次
元SSBL音響センサで受信し、(b)前記応答信号の
受信時刻から前記トランスポンダと音響センサとの距離
を求め、該距離から球面法によって前記トランスポンダ
を基準とする座標系における音響センサの3次元位置を
求め、(c)前記応答信号の受信時刻から3次元SSB
L音響センサを基準とした前記トランスポンダの3次元
方向を求め、該3次元方向方向から座標変換によりトラ
ンスポンダを基準とする座標系における3次元SSBL
音響センサの傾斜及び方向の3次元姿勢を求め、(d)
音響ピンガから深度センサ情報で変調したピンガ信号を
同期ピンガで送信し、(e)前記ピンガ信号を前記音響
センサ及び3次元SSBL音響センサで受信し、(f)
該ピンガ信号の前記トランスポンダでの受信時刻から前
記音響ピンガと前記音響センサ間の距離を求め、(g)
該距離から球面法によって前記音響センサを基準とした
座標系における前記航走体の2次元位置を求め、(h)
前記ピンガ信号の受信時刻から3次元SSBL音響セン
サを基準とした音響ピンガの3次元方向を求め、(i)
前記音響センサを基準とした座標系における前記航走体
の2次元位置と前記3次元SSBL音響センサを基準と
した音響ピンガの3次元方向方向から、音響センサを基
準とした座標系における航走体の3次元位置を求め、
(j)前記航走体の3次元位置を前記トランスポンダを
基準とした座標系における前記航走体の3次元位置に座
標変換して前記航走体の3次元位置を求めることを特徴
とする水中航走体の位置検出方法。
10. An acoustic pinger attached to a navigation vehicle, an acoustic interrogator attached to a measurement ship, and three or more submarine installations that transmit response signals at different frequencies to interrogate signals from the acoustic interrogator. A transponder whose position is known, a plurality of float buoys for transmitting a pinger signal from the navigation vehicle and a response signal from each transponder to a measurement ship through a wireless data link, and an acoustic sensor and 3 suspended from the float buoy. A three-dimensional SSBL acoustic sensor for acoustically measuring the three-dimensional position of the marine vessel by the LBL method, wherein: (a) a response signal of the transponder to the interrogate signal is transmitted to the acoustic sensor; The three-dimensional SSBL acoustic sensor, and (b) from the reception time of the response signal, The distance between the transponder and the acoustic sensor is obtained, the three-dimensional position of the acoustic sensor in the coordinate system with the transponder as a reference is obtained from the distance by the spherical method, and (c) the three-dimensional SSB from the reception time of the response signal.
Three-dimensional SSBL in the coordinate system with the transponder as a reference is obtained by obtaining the three-dimensional direction of the transponder with the L acoustic sensor as a reference, and performing coordinate conversion from the three-dimensional direction.
Obtaining the three-dimensional posture of the inclination and direction of the acoustic sensor, (d)
A pinga signal modulated by the depth sensor information is transmitted from the acoustic pinga by the synchronous pinga, (e) the pinga signal is received by the acoustic sensor and the three-dimensional SSBL acoustic sensor, and (f).
The distance between the acoustic pinga and the acoustic sensor is calculated from the time when the transponder receives the pinga signal, and (g)
From the distance, a two-dimensional position of the running body in a coordinate system based on the acoustic sensor is obtained by the spherical method, and (h)
The three-dimensional direction of the acoustic pinger based on the three-dimensional SSBL acoustic sensor is obtained from the reception time of the pinger signal, and (i)
From the two-dimensional position of the running body in the coordinate system based on the acoustic sensor and the three-dimensional direction of the acoustic pinga based on the three-dimensional SSBL acoustic sensor, the running body in the coordinate system based on the acoustic sensor. Find the three-dimensional position of
(J) Water characterized in that the three-dimensional position of the running body is obtained by coordinate-transforming the three-dimensional position of the running body into the three-dimensional position of the running body in a coordinate system with the transponder as a reference. Position detection method for mid-water vehicles.
【請求項11】 航走体に取り付けた音響ピンガと、計
測船に取り付けた音響インタロゲータと、該音響インタ
ロゲータからのインタロゲート信号に対し、それぞれ異
なった周波数で応答信号を送信する3個以上の海底設置
位置が既知のトランスポンダと、前記航走体からのピン
ガ信号及び各トランスポンダからの応答信号を無線デー
タリンクを通して計測船に伝送する複数のフロートブイ
と、該フロートブイに吊下げられた音響センサ及び3次
元SSBL音響センサよりなり、前記航走体の3次元位
置をLBL方式で音響計測する水中航走体の位置検出方
法において、(a)前記インタロゲート信号に対する前
記トランスポンダの応答信号を前記音響センサ及び3次
元SSBL音響センサで受信し、(b)前記応答信号の
受信時刻から前記トランスポンダと音響センサとの距離
を求め、該距離から球面法によって前記トランスポンダ
を基準とする座標系における音響センサの3次元位置を
求め、(c)前記応答信号の受信時刻から3次元SSB
L音響センサを基準とした前記トランスポンダの3次元
方向を求め、該3次元方向方向から座標変換によりトラ
ンスポンダを基準とする座標系における3次元SSBL
音響センサの傾斜及び方向の3次元姿勢を求め、(d)
音響ピンガから深度センサ情報で変調したピンガ信号を
非同期ピンガで送信し、(e)前記ピンガ信号を前記音
響センサ及び3次元SSBL音響センサで受信し、
(f)該ピンガ信号の前記トランスポンダでの受信時刻
から前記音響ピンガと前記音響センサ間の距離を求め、
(g)該距離から双曲面法によって前記音響センサを基
準とした座標系における前記航走体の2次元位置を求
め、(h)前記ピンガ信号の受信時刻から3次元SSB
L音響センサを基準とした音響ピンガの3次元方向を求
め、(i)前記音響センサを基準とした座標系における
前記航走体の2次元位置と前記3次元SSBL音響セン
サを基準とした音響ピンガの3次元方向方向から、音響
センサを基準とした座標系における航走体の3次元位置
を求め、(j)前記航走体の3次元位置を前記トランス
ポンダを基準とした座標系における前記航走体の3次元
位置に座標変換して前記航走体の3次元位置を求めるこ
とを特徴とする水中航走体の位置検出方法。
11. An acoustic pinger attached to a navigation vehicle, an acoustic interrogator attached to a measurement vessel, and three or more submarine installations that transmit response signals at different frequencies to interrogate signals from the acoustic interrogator. A transponder whose position is known, a plurality of float buoys for transmitting a pinger signal from the navigation vehicle and a response signal from each transponder to a measurement ship through a wireless data link, and an acoustic sensor and 3 suspended from the float buoy. A three-dimensional SSBL acoustic sensor for acoustically measuring the three-dimensional position of the marine vessel by the LBL method, wherein: (a) a response signal of the transponder to the interrogate signal is transmitted to the acoustic sensor; The three-dimensional SSBL acoustic sensor, and (b) from the reception time of the response signal, The distance between the transponder and the acoustic sensor is obtained, the three-dimensional position of the acoustic sensor in the coordinate system with the transponder as a reference is obtained from the distance by the spherical method, and (c) the three-dimensional SSB from the reception time of the response signal.
Three-dimensional SSBL in the coordinate system with the transponder as a reference is obtained by obtaining the three-dimensional direction of the transponder with the L acoustic sensor as a reference, and performing coordinate conversion from the three-dimensional direction.
Obtaining the three-dimensional posture of the inclination and direction of the acoustic sensor, (d)
An asynchronous pinger transmits a pinger signal modulated with depth sensor information from the acoustic pinger, and (e) receives the pinger signal with the acoustic sensor and the three-dimensional SSBL acoustic sensor,
(F) The distance between the acoustic pinger and the acoustic sensor is obtained from the reception time of the pinger signal at the transponder,
(G) The two-dimensional position of the navigation vehicle in the coordinate system based on the acoustic sensor is obtained from the distance by the hyperboloid method, and (h) the three-dimensional SSB is obtained from the reception time of the pinga signal.
The three-dimensional direction of the acoustic pinger based on the L acoustic sensor is obtained, and (i) the two-dimensional position of the navigation vehicle in the coordinate system based on the acoustic sensor and the acoustic pinger based on the three-dimensional SSBL acoustic sensor. The three-dimensional position of the running body in the coordinate system with the acoustic sensor as a reference is obtained from the three-dimensional direction of (3), and (j) the three-dimensional position of the running body in the coordinate system with the transponder as a reference. A method for detecting the position of an underwater vehicle, wherein the three-dimensional position of the body is converted into coordinates to obtain the three-dimensional position of the vehicle.
【請求項12】 前記音響センサの深度方向の位置を前
記音響センサに内蔵した深度センサによって求める請求
項6、7、8、9、10又は11記載の水中航走体の位
置検出方法。
12. The position detecting method of the underwater vehicle according to claim 6, wherein the position of the acoustic sensor in the depth direction is obtained by a depth sensor built in the acoustic sensor.
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