特許 6821510 水中音響測位システム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6821510

(24)【登録日】2021年1月8日

(45)【発行日】2021年1月27日

(54)【発明の名称】水中音響測位システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/30 20060101AFI20210114BHJP

【ＦＩ】

   G01S5/30

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-106648(P2017-106648)

(22)【出願日】2017年5月30日

(65)【公開番号】特開2018-204970(P2018-204970A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2019年4月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000172961

【氏名又は名称】あおみ建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100169960

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 貴光

(72)【発明者】

【氏名】吉原 到

(72)【発明者】

【氏名】岡島 伸行

【審査官】 東 治企

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−２２２２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３２１２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６３９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４０８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３２５６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０４０５００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ５／００−５／３０

Ｇ０１Ｓ １９／００−１９／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

目標物の水中位置を測位する水中音響測位システムであって、
前記目標物に設置された受信器と、
水中の既知座標且つ前記受信器と略同じ水深に設置され、前記受信器に向けて略水平に音波を発信する複数の発信器と、
前記受信器に接続された受信側ＧＮＳＳアンテナと、
前記発信器に接続された発信側ＧＮＳＳアンテナと、
前記発信側ＧＮＳＳアンテナが受信するＧＮＳＳ信号に応じて前記複数の発信器から受信器に向けて発せられる音波の伝播時間に基づき、前記目標物の水中位置を演算する制御部と、
を備えていることを特徴とする水中音響測位システム。

【請求項2】

前記発信側ＧＮＳＳアンテナは、前記発信器に有線で接続されていることを特徴とする請求項１記載の水中音響測位システム。

【請求項3】

前記受信器及び発信器は、ＧＮＳＳ信号に含まれる時間情報に基づいて時間補正されることを特徴とする請求項１又は２記載の水中音響測位システム。

【請求項4】

前記受信器から既知距離だけ離間して設けられ、前記受信器に向けてダミー音波を発信するダミー音波発信器をさらに備え、
前記制御部は、前記ダミー音波発信器と前記受信器との間の既知距離を伝播した音波の伝播速度を演算し、該音波の伝播速度及び前記発信器と前記受信器との間を伝播した音波の伝播時間に基づいて前記目標物の水中位置を演算することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の水中音響測位システム。

【請求項5】

前記発信側ＧＮＳＳアンテナは、防波堤上に設置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の水中音響測位システム。

【請求項6】

前記目標物は、水中バックホウであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の水中音響測位システム。

【請求項7】

目標物の水中位置を測位する水中音響測位方法であって、
前記目標物に受信器を設ける工程と、
前記受信器に向けて略水平に音波を発信する複数の発信器を水中の既知座標且つ前記受信器と略同じ水深に設置する工程と、
前記受信器に受信側ＧＮＳＳアンテナを接続する工程と、
前記発信器に発信側ＧＮＳＳアンテナを接続する工程と、
前記発信側ＧＮＳＳアンテナが受信するＧＮＳＳ信号に応じて前記複数の発信器から受信器に向けて発せられる音波の伝播時間に基づき、制御部が前記目標物の水中位置を演算する工程と、
を含むことを特徴とする水中音響測位方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＧＮＳＳ信号を用いて目標物の水中位置を測位する水中音響測位システム及び方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、水中や水底で作業を行う水中作業機の水中位置を測位することが行われている。

【0003】

例えば、特許文献１には、ブイ又はミニボート等である３台の自動位置保持浮体に同期ピンガーをそれぞれ設け、各同期ピンガーから水中に向けて音響信号を送信し、潜水機に取り付けられた受信手段で音響信号を受信し、各同期ピンガーと受信手段との音響信号の時間差データ及び潜水機の深度データに基づいて、双曲線測位法により潜水機の緯度及び経度を推定する水中測位システムが開示されている。

【0004】

このような自動位置保持浮体では、自動位置保持システム部がＧＰＳ信号に基づいて予め記憶された水面の設定位置を維持する。３台の自動位置保持浮体は、水面を上方視した場合に三角形を成すように配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７−４０５００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１記載の発明では、３台の自動位置保持浮体は波の揺れで上下動するため、潜水機の水中位置（３次元位置）を正確に測位するためには、自動位置保持浮体の上下動を考慮して同期ピンガーの位置補正が必要となり、システム構成が煩雑となるという問題があった。

【0007】

そこで、目標物の水中位置を精度良く且つスムーズに測位するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、目標物の水中位置を測位する水中音響測位システムであって、前記目標物に設置された受信器と、水中の既知座標且つ前記受信器と略同じ水深に設置され、前記受信器に向けて略水平に音波を発信する複数の発信器と、前記受信器に接続された受信側ＧＮＳＳアンテナと、前記発信器に接続された発信側ＧＮＳＳアンテナと、前記発信側ＧＮＳＳアンテナが受信するＧＮＳＳ信号に応じて前記複数の発信器から受信器に向けて発せられる音波の伝播時間に基づき、前記目標物の水中位置を演算する制御部と、を備えている水中音響測位システムを提供する。

【0009】

この構成によれば、既知座標に設置された複数の発信器が受信器に向けて音波を発することにより、音波の発信位置が固定されるため、目標物の水中位置の測位に際して複雑な発信器の位置補正が必要なく、目標物の水中位置をスムーズに測位することができる。また、ＧＮＳＳ信号に含まれる時間情報に基づいて複数の発信器からそれぞれ発せられる音波が同期するため、目標物の水中位置を精度良く測位することができる。さらに、音波が発信器から受信器に亘って略一定の水温下で伝播することにより、音波の伝播速度が安定するため、目標物の水中位置を精度良く且つスムーズに測位することができる。

【0012】

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記発信側ＧＮＳＳアンテナは、前記発信器に有線で接続されている水中音響測位システムを提供する。

【0013】

この構成によれば、ＧＮＳＳ信号を受信した発信側ＧＮＳＳアンテナが発信器にパルス信号を速やかに送信することにより、複数の発信器からそれぞれ発せられる音波が同期するため、目標物の水中位置を精度良く測位することができる。

【0014】

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の構成において、前記受信器及び発信器は、ＧＮＳＳ信号に含まれる時間情報に基づいて時間補正される水中音響測位システムを提供する。

【0015】

この構成によれば、発信器及び受信器が発信側ＧＮＳＳアンテナ及び受信側ＧＮＳＳアンテナが受信するＧＮＳＳ信号に含まれる時間情報に基づいて共通の時刻に補正されることにより、受信器と発信器との間の音波の伝播時間を正確に計測可能なため、目標物の水中位置を精度測位することができる。

【0016】

請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか１項記載の構成において、前記受信器から既知距離だけ離間して設けられ、前記受信器に向けてダミー音波を発信するダミー音波発信器をさらに備え、前記制御部は、前記ダミー音波発信器と前記受信器との間の既知距離を伝播した音波の伝播速度を演算し、該音波の伝播速度及び前記発信器と前記受信器との間を伝播した音波の伝播時間に基づいて前記目標物の水中位置を演算する水中音響測位システムを提供する。

【0017】

この構成によれば、受信器近傍の水温における音波の伝播速度を演算し、この音波の伝播速度及び発信器と受信器との間を伝播した音波の伝播時間に基づいて目標物の水中位置を補正することにより、目標物の水中位置を精度良く測位することができる。

【0018】

請求項５記載の発明は、請求項１から４の何れか１項記載の構成において、前記発信側ＧＮＳＳアンテナは、防波堤上に設置されている水中音響測位システムを提供する。

【0019】

この構成によれば、発信側ＧＮＳＳアンテナが防波堤上に設置されることにより、水面でのＧＮＳＳ信号の反射に起因するＧＮＳＳ信号の誤検知が抑制させるため、複数の発信器から発せられる音波を正確に同期させることができる。

【0020】

請求項６記載の発明は、請求項１から５の何れか１項記載の構成において、前記目標物は、水中バックホウである水中音響測位システムを提供する。

【0021】

この構成によれば、海底を走行する水中バックホウの水中位置を精度良く且つスムーズに測位することができる。

【0022】

請求項７記載の発明は、目標物の水中位置を測位する水中音響測位方法であって、前記目標物に受信器を設ける工程と、前記受信器に向けて略水平に音波を発信する複数の発信器を水中の既知座標且つ前記受信器と略同じ水深に設置する工程と、前記受信器に受信側ＧＮＳＳアンテナを接続する工程と、前記発信器に発信側ＧＮＳＳアンテナを接続する工程と、前記発信側ＧＮＳＳアンテナが受信するＧＮＳＳ信号に応じて前記複数の発信器から受信器に向けて発せられる音波の伝播時間に基づき、制御部が前記目標物の水中位置を演算する工程と、を含む水中音響測位方法を提供する。

【0023】

この構成によれば、既知座標に設置された複数の発信器が受信器に向けて音波を発することにより、音波の発信位置が固定されるため、目標物の水中位置の測位に際して複雑な発信器の位置補正が必要なく、目標物の水中位置をスムーズに測位することができる。また、ＧＮＳＳ信号に含まれる時間情報に基づいて複数の発信器からそれぞれ発せられる音波が同期するため、目標物の水中位置を精度良く測位することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、既知座標に設置された複数の発信器が、ＧＮＳＳ信号に含まれる時間情報に基づいて略同じタイミングで自律的に音波を発することにより、音波の発信位置が固定されるとともに複数の発信器からそれぞれ発せられる音波が同期するため、目標物の水中位置を精度良く且つスムーズに測位することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の一実施例に係る水中音響測位システムの構成を示す模式図である。

【図2】本発明の変形例に係る水中音響測位システムの構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明は、目標物の水中位置を精度良く測位するという目的を達成するために、目標物の水中位置を測位する水中音響測位システムであって、目標物に設置された受信器と、水中の既知座標に設置され、受信器に向けて音波を発信する複数の発信器と、受信器に接続された受信側ＧＮＳＳアンテナと、発信器に接続された発信側ＧＮＳＳアンテナと、発信側ＧＮＳＳアンテナが受信するＧＮＳＳ信号に応じて複数の発信器から受信器に向けて発せられる音波の伝播時間に基づき、目標物の水中位置を演算する制御部と、を備える構成にすることにより実現した。

【0027】

また、本発明は、目標物の水中位置を精度良く測位するという目的を達成するために、目標物の水中位置を測位する水中音響測位方法であって、目標物に受信器を設ける工程と、受信器に向けて音波を発信する複数の発信器を水中の既知座標に設置する工程と、受信器に受信側ＧＮＳＳアンテナを接続する工程と、発信器に発信側ＧＮＳＳアンテナを接続する工程と、発信側ＧＮＳＳアンテナが受信するＧＮＳＳ信号に応じて複数の発信器から受信器に向けて発せられる音波の伝播時間に基づき、制御部が目標物の水中位置を演算する工程と、を含む構成にすることにより実現した。

【実施例】

【0028】

水中超音波を用いて目標物の水中位置を測位する方法として、ＳＢＬ（Ｓｈｏｒｔ Ｂａｓｅ Ｌｉｎｅ）方式やＬＢＬ（Ｌｏｎｇ Ｂａｓｅ Ｌｉｎｅ）方式が知られている。また、目標物の水中位置を測位する際に用いる水中超音波の音源としては、トランスポンダーやレスポンダーが知られている。

【0029】

ＳＢＬ方式は、例えば、船舶の船底等に設けられた受信器と、目標物に設置されたトランスポンダーとの間で超音波を往復させて、超音波の伝播時間及び伝播速度の測定値からトランスポンダーの水中位置を測位するものである。

【0030】

しかしながら、ＳＢＬ方式では、船舶の揺れが測定値に悪影響を及ぼすため、船舶の傾斜を考慮して測定値を補正する必要があるが、海上で常に揺れる船舶に傾斜計を設置して傾斜計をキャリブレーションすることは事実上困難であり、高精度な測位には不向きであった。また、受信器とトランスポンダーの設置水深が異なるため、水温や塩分濃度が水深方向に変化することにより音波の伝播速度の誤差が大きく、その補正には限度がある。

【0031】

一方、ＬＢＬ方式は、親局と複数の子局との各距離を測定することにより、親局の位置を求めるものである。親局は、海上の船舶、水中を遊泳するビークル、又は海底を歩行するロボット等に取り付けられる。

【0032】

子局にトランスポンダーを適用してＬＢＬ方式で測位を行う場合には、親局から送信された呼出信号に応じて、子局が超音波を親局に向けて発し、超音波が子局と親局との間で往復した際の伝播時間及び伝播速度から親局の位置を測位する。しかしながら、タイムタグが生じ易く、また測定間隔を例えば１秒等の短い値に設定するのが困難であった。

【0033】

また、子局にレスポンダーを適用してＬＢＬ方式で測位を行う場合には、子局から親局に向けて超音波を発信して、超音波が子局から親局まで伝播した際の伝播時間及び伝播速度から親局の水中位置を測位するため、トランスポンダーを用いた場合と比べて、タイムタグを軽減でき、且つ短い測定間隔を設定できる。しかしながら、レスポンダーは親局からの信号を受信するためにケーブルで接続されなければならず、水中及び水底を移動する水中作業機の移動範囲に制限があった。

【0034】

本発明に係る水中音響測位システムは、上述した各種の問題点を解消して目標物の水中位置を高精度で測位するのに好適である。

【0035】

以下、本発明の一実施例に係る水中音響測位システム１について、図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

【0036】

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

【0037】

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。

【0038】

図１は、水中音響測位システム１の構成を示す模式図である。水中音響測位システム１は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて、海底に降ろされたバックホウ２の水中位置（３次元位置）を測位するものである。バックホウ２の水中位置の測位に用いられるＧＮＳＳとしては、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の他、例えばＧＬＯＮＡＳＳ（ＧＬＯｂａｌ ＮＡｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）による測位とＧＰＳによる測位とを動的に切替えるものや、ＧＰＳとＧＬＯＮＡＳＳを組合せて測位するもの等が考えられる。

【0039】

バックホウ２は、搭乗するオペレータによって操作され、海底を移動しながら掘削等の作業を行う。バックホウ２の動力は、支援台船３から図示しない動力ラインで供給されている。

【0040】

水中音響測位システム１は、２つの発信器１０と、受信器２０と、を備えている。

【0041】

発信器１０は、受信器２０に向けて一定周期で自律的に超音波を発信するピンガーである。発信器１０は、海底に固定された丁張１１に取り付けられている。発信器１０の位置は、予め測位されており、且つバックホウ２の作業中であっても移動せず一定である。以下、２つの発信器１０を区別する場合には、符号の末尾にＡ又はＢを付すこととする。

【0042】

受信器２０は、バックホウ２に搭載されている。受信器２０は、バックホウ２に搭載された第１の中継器２１及び支援台船３に搭載された第２の中継器２２を介して制御装置３０に接続されている。具体的には、受信器２０、第１の中継器２１、第２の中継器２２及び制御装置３０は、電源・信号ライン３１によって有線で接続されている。

【0043】

発信器１０には、送信側ＧＮＳＳアンテナ４０が接続されている。送信側ＧＮＳＳアンテナ４０は、防波堤４上に設置されているが海面上に設置されても構わない。発信器１０と送信側ＧＮＳＳアンテナ４０とは、信号ライン４１によって有線で接続されている。以下、２つの送信側ＧＮＳＳアンテナを区別する場合には、発信器１０Ａに接続された送信側ＧＮＳＳアンテナに符号４０Ａを付し、発信器１０Ｂに接続された送信側ＧＮＳＳアンテナに符号４０Ｂを付すこととする。

【0044】

送信側ＧＮＳＳアンテナ４０は、ＧＮＳＳ衛星５０から所定間隔毎（例えば、１秒毎）にＧＮＳＳ信号を受信し、ＧＮＳＳ衛星５０からＧＮＳＳ信号を受信するとパルス信号を信号ライン４２を介して発信器１０に送信する。ＧＮＳＳ信号には、ＧＮＳＳ衛星５０に搭載された高精度な原子時計の時間情報が含まれている。したがって、送信側ＧＮＳＳアンテナ４０Ａから発信器１０Ａへのパルス信号の送信及び送信側ＧＮＳＳアンテナ４０Ｂから発信器１０Ｂへのパルス信号の送信はほぼ同時に行われる。

【0045】

受信器２０には、受信側ＧＮＳＳアンテナ６０が接続されている。受信側ＧＮＳＳアンテナ６０は、支援台船３に設置されている。受信器２０と受信側ＧＮＳＳアンテナ６０とは、電源・信号ライン６１を介して有線で接続されている。受信側ＧＮＳＳアンテナ６０は、ＧＮＳＳ衛星５０から所定間隔毎に時間情報を受信する。

【0046】

発信器１０の近傍には、第１の水圧計１２が設けられるのが好ましい。第１の水圧計１２は、図示しない無線器を介して測定値を制御装置３０に送信する。これにより、発信器１０近傍の水深を計測することができる。

【0047】

受信器２０の近傍には、第２の水圧計２３が設けられるのが好ましい。第２の水圧計２３は、第１の中継器２１及び第２の中継器２２を介して測定値を制御装置３０に送信する。これにより、受信器２０近傍の水深を計測することができる。なお、図１中の符号２４は、バックホウ２の向きを検知して、検知結果を第１の中継器２１及び第２の中継器２２を介して制御装置３０に送信する方位計である。

【0048】

バックホウ２には、ダミー音波発信器７０が設けられている。ダミー音波発信器７０は、受信器２０に向けて音波を発信する。ダミー音波発信器７０は、受信器２０と既知の距離だけ離間して配置されている。

【0049】

水中音響測システム１は、制御装置３０によって動作制御されている。制御装置３０は、例えば支援台船３に搭載されたパーソナルコンピュータである。制御装置３０は、図示しない入力部及び出力部を備えており、支援台船３０に乗船したオペレータが制御装置３０を操作したりバックホウ２の水中位置を確認することができる。

【0050】

次に、水中音響測位システム１でバックホウ２の水中位置を測位する手順について、図１に基づいて説明する。なお、後述する工程の順番は一例に過ぎず、各工程の先後は適宜変更可能である。

【0051】

［発信器設置］
発信器１０を所定の位置に設置する。海底に固定された丁張１１に発信器１０を取り付けて、発信器１０の設置位置を測位して、制御装置３０に記憶する。

【0052】

また、発信器１０は、信号ライン３１を介して送信側ＧＮＳＳアンテナ３０に予め接続された状態で丁張１１に設置される。なお、送信側ＧＮＳＳアンテナ３０は、水面でのＧＮＳＳ信号の乱反射を軽減するために防波堤４に設置されているが、例えば水面に浮かぶブイの先端等に設けられても構わない。なお、発信器１０は、水中の所定位置に設けられた後に、送信側ＧＮＳＳアンテナ３０に接続されても構わない。

【0053】

［受信器設置］
次に、受信器２０を所定の位置に設置する。受信器２０は、例えば発信器１０との間に遮蔽物が存在しない位置等の音波を受信しやすい位置に配置される。また、受信器２０は、支援台船３に搭載された受信側ＧＮＳＳアンテナ４０に電源・信号ライン４１を介して接続されている。

【0054】

なお、発信器１０と受信器２０とは、バックホウ２が海底に降ろされた状態でほぼ同じ水深に位置するように設置されるのが好ましい。これにより、発信器１０から発せられた音波が、略一定の水温で水中を伝播するため音波の伝播速度が安定する。

【0055】

［時刻合わせ］
発信器１０の時間情報は、送信側ＧＮＳＳアンテナ４０がＧＮＳＳ衛星５０から受信するＧＮＳＳ信号に含まれる時間情報に基づいて、適宜補正される。これは、発信器１０と送信側ＧＮＳＳアンテナ４０とが信号ライン４１で有線接続されているためで、通信の遅れを伴うことなく発信器１０の時間調整を行うことができる。これにより、海中に設置された発信器１０まで潜水士が潜ることなく、発信器１０の時間調整を適宜行うことができる。

【0056】

また、受信器２０の時間情報は、受信側ＧＮＳＳアンテナ６０がＧＮＳＳ衛星５０から受信するＧＮＳＳ信号に含まれる時間情報に基づいて、適宜補正される。これは、受信器２０と受信側ＧＮＳＳアンテナ６０とは、電源・信号ライン６１で有線接続されているためで、通信の遅れを伴うことなく受信器２０の時間調整を行うことができる。このようにして、バックホウ２の測位に先行して、発信器１０及び受信器２０の時刻を予め一致させておく。

【0057】

［音波発信］
次に、発信器１０A、１０Ｂが音波をそれぞれ発信する。発信器１０による音波発信は、発信側ＧＮＳＳアンテナ４０からのパルス信号に基づいて行う。

【0058】

具体的には、発信側ＧＮＳＳアンテナ４０は、ＧＮＳＳ衛星５０から時間情報を含むＧＮＳＳ信号を受信し、所定時間毎（例えば、１秒毎）にパルス信号を発信器１０に送信する。そして、発信器１０は、発信側ＧＮＳＳアンテナ４０のパルス信号を受信すると音波を発信する。発信器１０と送信側ＧＮＳＳアンテナ４０とは、信号ライン４１を介して有線接続されており、パルス信号は遅れることなく伝達され、発信器１０は音波を発信する。すなわち、発信器１０Ａ、１０Ｂが音波を発するタイミングは、発信側ＧＮＳＳアンテナ４０がパルス信号を発するタイミングに連動する。これにより、２つの発信器１０Ａ、１０Ｂからそれぞれ発せられた音波は同期する。

【0059】

ここで、「同期」とは、発信器１０A、１０Ｂから音波が発せられるタイミングが略一致している状態を意味するものであり、例えば発信器１０及び送信側ＧＮＳＳアンテナ４０間の信号処理に伴う遅れ等を含む。

【0060】

［水中位置の測位］
受信器２０は、発信器１０から発信された音波を受信し、発信器１０Ａから伝播した音波の伝播時間及び発信器１０Ｂから伝播した音波の伝播時間を制御装置３０に送る。受信器２０と制御装置３０とは、電源・信号ライン６１を介して有線接続されており、通信の遅れを伴うことなく受信器２０の受信データを制御装置３０に送信することができる。

【0061】

制御装置３０は、発信器１０Ａ、１０Ｂの設置位置、音波の伝播時間及び予め記憶された音波の伝播速度に基づいて、受信器２０の水中位置をリアルタイムで測位することができる。

【0062】

なお、発信器１０と受信器２０との間を伝播する音波の伝播速度は、水温の変化に伴って変動する。そこで、発信器１０と受信器２０との間を伝播する音波の伝播速度を実測するのが好ましい。

【0063】

具体的には、ダミー音波発信器７０が受信器２０に向けてダミー音波を発信し、受信器２０とダミー音波発信器６０との間の既知距離をダミー音波が伝播した時間を制御装置３０に送る。そして、制御装置３０は、受信器２０とダミー音波発信器７０との既知距離を受信器２０とダミー音波発信器７０との間を伝播した音波の伝播時間で除することにより、受信器２０近傍の水温における音波の伝播速度が得られる。これにより、受信器２０の水中位置を精度良く測位することができる。

【0064】

このようにして、本実施例に係る水中音響測位システム１は、既知座標に設置された発信器１０Ａ、１０Ｂが受信器２０に向けて音波を発することにより、音波の発信位置が固定されるため、バックホウ２の水中位置の測位に際して発信器１０Ａ、１０Ｂの複雑な位置補正が必要なく、バックホウ２の水中位置をスムーズに測位することができる。また、ＧＮＳＳ信号に含まれる時間情報に基づいて発信器１０Ａ、１０Ｂからそれぞれ発せられる音波が同期するため、バックホウ２の水中位置を精度良く測位することができる。

【0065】

次に、水中音響測位システム１の変形例について、図２に基づいて説明する。本変形例は、上述した実施例と水中位置を測位する対象（目標物）が異なるのみであり、一部構成を省略しているものの水中音響測位システム１の基本的構成は共通するため、対応する構成は共通の符号を付して説明を省略する。

【0066】

本変形例に係る水中音響測位システム１は、クレーン５を備えた起重機船６に適用される。起重機船６は、海底を締固めするタンパ７をクレーン５で吊り下げている。

【0067】

受信器２０は、タンパ７の上端に設置されている。受信器２０は、省略した電源・信号ラインを介して制御装置３０及び第２の受信側ＧＮＳＳアンテナ６０に接続されている。

【0068】

このようにして、本変形例に係る水中音響測位システム１は、既知座標に設置された発信器１０Ａ、１０Ｂが受信器２０に向けて音波を発することにより、音波の発信位置が固定されるため、タンパ７の水中位置の測位に際して発信器１０Ａ、１０Ｂの複雑な位置補正が必要なく、タンパ７の水中位置をスムーズに測位することができる。

【0069】

なお、本発明は、上記した変形例の構造以外にも本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【符号の説明】

【0070】

１ ・・・ 水中音響測位システム
２ ・・・ バックホウ
３ ・・・ 支援台船
４ ・・・ 防波堤
５ ・・・ クレーン
６ ・・・ 起重機船
７ ・・・ タンパ
１０、１０Ａ、１０Ｂ・・・ 発信器
１１・・・ 丁張
１２・・・ 第１の水圧計
２０・・・ 受信器
２１・・・ 第１の中継器
２２・・・ 第２の中継器
２３・・・ 第２の水圧計
２４・・・ 方位計
３０・・・ 制御装置（制御部）
４０、４０Ａ、４０Ｂ・・・ 送信側ＧＮＳＳアンテナ
４１・・・ 信号ライン
５０・・・ ＧＮＳＳ衛星
６０・・・ 受信側ＧＮＳＳアンテナ
６１・・・ 電源・信号ライン
７０・・・ ダミー音波発信器

【図1】

【図2】