特許7062270水中目標地点測位システム、水中目標地点測位方法、及び、プログラム
(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】
(24)【登録日】2022-04-22
(45)【発行日】2022-05-06
(54)【発明の名称】水中目標地点測位システム、水中目標地点測位方法、及び、プログラム
(51)【国際特許分類】
G01C 15/00 20060101AFI20220425BHJP
G01C 13/00 20060101ALI20220425BHJP
G01S 19/14 20100101ALI20220425BHJP
【ＦＩ】
G01C15/00 102C
G01C13/00 D
G01S19/14
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2017252470
(22)【出願日】2017-12-27
(65)【公開番号】P2019117168
(43)【公開日】2019-07-18
【審査請求日】2020-12-10
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２４年度採択、国立研究開発法人科学技術振興機構、戦略的創造研究推進事業・ＣＲＥＳＴ「ハイパー・マルチスペクトル空海リモートセンシングによる藻場３次元マッピング法の開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】598041566
【氏名又は名称】学校法人北里研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(72)【発明者】
【氏名】林崎 健一
(72)【発明者】
【氏名】小松 輝久
【審査官】櫻井 仁
(56)【参考文献】
【文献】特開平０９－０５３９３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１８５５６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０１４４５５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｃ １／００－ １／１４
Ｇ０１Ｃ ５／００－１５／１４
Ｇ０１Ｓ １９／００－１９／９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水中の目標地点に当接される当接部を有する本体部と、前記当接部が前記目標地点に当接された際に前記本体部の水上に位置する部位に取り付けられた３個以上の測位用受信アンテナと、を具備する水中目標地点測位装置と、
前記測位用受信アンテナによって受信した無線信号に基づいて、当該測位用受信アンテナの絶対位置を測位するアンテナ絶対位置測位部と、
前記測位用受信アンテナの各々の取り付け位置から前記当接部までの距離を示す距離情報と、前記測位用受信アンテナの各々の絶対位置の測位結果とに基づいて、前記当接部の絶対位置を推定する目標地点絶対位置推定部と、
を備え、
前記目標地点絶対位置推定部は、
前記測位用受信アンテナの各々の絶対位置の測位結果と、仮に定めた絶対位置に位置する仮目標地点とに基づいて、当該仮目標地点と前記測位用受信アンテナの各々との距離である仮想距離を演算するとともに、前記仮想距離と前記距離情報に示される距離との誤差が最小になる前記仮目標地点の絶対位置を探索する
水中目標地点測位システム。
【請求項2】
前記本体部は、一端を前記当接部とするポール状部材と、
前記ポール状部材の、前記当接部とは異なる一端に設けられた部材であって、前記３個以上の測位用受信アンテナの各々を互いに異なる位置に配置可能とする測位用受信アンテナ取り付け部材と、
を含む請求項１に記載の水中目標地点測位システム。
【請求項3】
水中の目標地点に当接される当接部を有する本体部と、前記当接部が前記目標地点に当接された際に前記本体部の水上に位置する部位に取り付けられた３個以上の測位用受信アンテナと、を具備する水中目標地点測位装置を用いて水中目標地点の位置を測位する水中目標地点測位方法であって、前記測位用受信アンテナによって受信した無線信号に基づいて、当該測位用受信アンテナの絶対位置を測位するアンテナ絶対位置測位ステップと、
前記測位用受信アンテナの各々の取り付け位置から前記当接部までの距離を示す距離情報と、前記測位用受信アンテナの各々の絶対位置の測位結果とに基づいて、前記当接部の絶対位置を推定する目標地点絶対位置推定ステップと、
を有し、
前記目標地点絶対位置推定ステップは、
前記測位用受信アンテナの各々の絶対位置の測位結果と、仮に定めた絶対位置に位置する仮目標地点とに基づいて、当該仮目標地点と前記測位用受信アンテナの各々との距離である仮想距離を演算するとともに、前記仮想距離と前記距離情報に示される距離との誤差が最小になる前記仮目標地点の絶対位置を探索する
水中目標地点測位方法。
【請求項4】
水中の目標地点に当接される当接部を有する本体部と、前記当接部が前記目標地点に当接された際に前記本体部の水上に位置する部位に取り付けられた３個以上の測位用受信アンテナと、を具備する水中目標地点測位装置を備える水中目標地点測位システムのコンピュータを、前記測位用受信アンテナによって受信した無線信号に基づいて、当該測位用受信アンテナの絶対位置を測位するアンテナ絶対位置測位部、
前記測位用受信アンテナの各々の取り付け位置から前記当接部までの距離を示す距離情報と、前記測位用受信アンテナの各々の絶対位置の測位結果とに基づいて、前記当接部の絶対位置を推定する目標地点絶対位置推定部、
として機能させるプログラムであって、
前記目標地点絶対位置推定部は、
前記測位用受信アンテナの各々の絶対位置の測位結果と、仮に定めた絶対位置に位置する仮目標地点とに基づいて、当該仮目標地点と前記測位用受信アンテナの各々との距離である仮想距離を演算するとともに、前記仮想距離と前記距離情報に示される距離との誤差が最小になる前記仮目標地点の絶対位置を探索する
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水中目標地点測位システム、水中目標地点測位方法、及び、プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
水中の目標位置の絶対位置を計測するための装置として、例えば特許文献１には、ＧＮＳＳ受信アンテナと、計測用ポールの傾斜角度を検出する傾斜計と、傾斜の方位を特定するためのＧＰＳコンパスと、が装着された計測用ポールを備える水中位置計測装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－０２６４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の装置は、基準とするＧＮＳＳ受信アンテナの他、種々の計測機器を要するため、製造するには複雑な工程を要し、且つ、製造コスト高となる。また、それ故、測位精度を高めることが困難となる可能性がある。
【0005】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、水中の位置座標を高精度に取得可能な測位システムをより簡易な構成で安価に実現することができる水中目標地点測位システム、水中目標地点測位方法、及び、プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
本願発明の第１の態様によれば、水中目標地点測位システムは、水中の目標地点に当接される当接部を有する本体部と、前記当接部が前記目標地点に当接された際に前記本体部の水上に位置する部位に取り付けられた３個以上の測位用受信アンテナと、を具備する水中目標地点測位装置と、前記測位用受信アンテナによって受信した無線信号に基づいて、当該測位用受信アンテナの絶対位置を測位するアンテナ絶対位置測位部と、前記測位用受信アンテナの各々の取り付け位置から前記当接部までの距離を示す距離情報と、前記測位用受信アンテナの各々の絶対位置の測位結果とに基づいて、前記当接部の絶対位置を推定する目標地点絶対位置推定部と、を備える。
このような構成とすることで、水中目標地点測位装置の本体部には少なくとも３個の測位用受信アンテナを取り付けるのみでよい。したがって、傾斜センサやコンパス等の種々の計測機器を搭載させることなく、水中の目標位置の絶対位置を高精度に推定することができる。
本願発明の第１の態様によれば、水中目標地点測位システムは、水中の目標地点に当接される当接部を有する本体部と、前記当接部が前記目標地点に当接された際に前記本体部の水上に位置する部位に取り付けられた３個以上の測位用受信アンテナと、を具備する水中目標地点測位装置と、前記測位用受信アンテナによって受信した無線信号に基づいて、当該測位用受信アンテナの絶対位置を測位するアンテナ絶対位置測位部と、前記測位用受信アンテナの各々の取り付け位置から前記当接部までの距離を示す距離情報と、前記測位用受信アンテナの各々の絶対位置の測位結果とに基づいて、前記当接部の絶対位置を推定する目標地点絶対位置推定部と、を備える。
このような構成とすることで、水中目標地点測位装置の本体部には少なくとも３個の測位用受信アンテナを取り付けるのみでよい。したがって、傾斜センサやコンパス等の種々の計測機器を搭載させることなく、水中の目標位置の絶対位置を高精度に推定することができる。
【0007】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る水中目標地点測位システムにおいて、前記本体部は、一端を前記当接部とするポール状部材と、前記ポール状部材の、前記当接部とは異なる一端に設けられた部材であって、前記３個以上の測位用受信アンテナの各々を互いに異なる位置に配置可能とする測位用受信アンテナ取り付け部材と、を含む。
このような構成とすることで、水中目標地点測位システムは、それぞれ異なる位置に配置された測位用受信アンテナと、測位用受信アンテナ各々から当接部までの距離を示す距離情報とに基づいて、当接部の絶対位置を一地点に絞り込むことができるので、測位精度を向上させることができる。
このような構成とすることで、水中目標地点測位システムは、それぞれ異なる位置に配置された測位用受信アンテナと、測位用受信アンテナ各々から当接部までの距離を示す距離情報とに基づいて、当接部の絶対位置を一地点に絞り込むことができるので、測位精度を向上させることができる。
【0008】
本発明の第３の態様によれば、第１又は第２の態様に係る水中目標地点測位システムにおいて、前記目標地点絶対位置推定部は、前記測位用受信アンテナの各々の絶対位置の測位結果と、仮に定めた絶対位置に位置する仮目標地点とに基づいて、当該仮目標地点と前記測位用受信アンテナの各々との距離である仮想距離を演算するとともに、前記仮想距離と前記距離情報に示される距離との誤差が最小になる前記仮目標地点の絶対位置を探索する。
このような構成とすることで、水中目標地点測位システムは、誤差を最小として測位精度を向上させることができる。
このような構成とすることで、水中目標地点測位システムは、誤差を最小として測位精度を向上させることができる。
【0009】
本発明の第４の態様によれば、水中目標地点測位方法は、水中の目標地点に当接される当接部を有する本体部と、前記当接部が前記目標地点に当接された際に前記本体部の水上に位置する部位に取り付けられた３個以上の測位用受信アンテナと、を具備する水中目標地点測位装置を用いて水中目標地点の位置を測位する水中目標地点測位方法であって、前記測位用受信アンテナによって受信した無線信号に基づいて、当該測位用受信アンテナの絶対位置を測位するアンテナ絶対位置測位ステップと、前記測位用受信アンテナの各々の取り付け位置から前記当接部までの距離を示す距離情報と、前記測位用受信アンテナの各々の絶対位置の測位結果とに基づいて、前記当接部の絶対位置を推定する目標地点絶対位置推定ステップと、を有する。
【0010】
本発明の第５の態様によれば、プログラムは、水中の目標地点に当接される当接部を有する本体部と、前記当接部が前記目標地点に当接された際に前記本体部の水上に位置する部位に取り付けられた３個以上の測位用受信アンテナと、を具備する水中目標地点測位装置を備える水中目標地点測位システムのコンピュータを、前記測位用受信アンテナによって受信した無線信号に基づいて、当該測位用受信アンテナの絶対位置を測位するアンテナ絶対位置測位部、前記測位用受信アンテナの各々の取り付け位置から前記当接部までの距離を示す距離情報と、前記測位用受信アンテナの各々の絶対位置の測位結果とに基づいて、前記当接部の絶対位置を推定する目標地点絶対位置推定部、として機能させる。
【発明の効果】
【0011】
上述の水中目標地点測位システム、水中目標地点測位方法、及び、プログラムによれば、水中の位置座標を高精度に取得可能な測位システムをより簡易な構成で安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの全体構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの機能構成を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの処理の一例を示す第１のフローチャートである。
【図4】本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの機能を説明するための図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの処理の一例を示す第２のフローチャートである。
【図6】本発明の一実施形態に係る距離情報の一例を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る演算装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図8】本発明の変形例に係る水中目標地点測位システムの機能構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
【0014】
（全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの全体構成を示す図である。
図１に示すように、水中目標地点測位システム１は、水中目標地点測位装置１０と、演算装置２０と、を有してなる。
水中目標地点測位装置１０は、オペレータ（測位者）によって保持されながら、一部を水中の水底地盤ＷＧに当接される。
演算装置２０は、水中目標地点測位装置１０を用いて得られた情報を処理して水中目標地点の絶対位置を推定するための演算を行う。演算装置２０は、例えば、船上等に搭載された一般的なコンピュータであってよい。
図１は、本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの全体構成を示す図である。
図１に示すように、水中目標地点測位システム１は、水中目標地点測位装置１０と、演算装置２０と、を有してなる。
水中目標地点測位装置１０は、オペレータ（測位者）によって保持されながら、一部を水中の水底地盤ＷＧに当接される。
演算装置２０は、水中目標地点測位装置１０を用いて得られた情報を処理して水中目標地点の絶対位置を推定するための演算を行う。演算装置２０は、例えば、船上等に搭載された一般的なコンピュータであってよい。
【0015】
水中目標地点測位装置１０は、ポール状部材１００ａと、測位用受信アンテナ取り付け部材１００ｂと、を有してなる。以下、ポール状部材１００ａ、及び、測位用受信アンテナ取り付け部材１００ｂを総称して水中目標地点測位装置１０の「本体部１００」とも表記する。
【0016】
ポール状部材１００ａは、水底地盤ＷＧの目標地点ＷＧ１の測位時において、その一端側が水中に位置するように保持される。ポール状部材１００ａの水中側の一端である当接部１００ｃは、目標地点ＷＧ１に当接される。測位者は、当接部１００ｃが目標地点ＷＧ１から動かないように、ポール状部材１００ａを把持する。
【0017】
測位用受信アンテナ取り付け部材１００ｂは、ポール状部材１００ａの、当接部１００ｃとは反対側の一端に設けられる。測位用受信アンテナ取り付け部材１００ｂは、水底地盤ＷＧの目標地点ＷＧ１の測位時において、常に水面ＷＳより上に位置する。測位用受信アンテナ取り付け部材１００ｂには、４個の測位用受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄが取り付けられている。以下、測位用受信アンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄを総称して、単に、「測位用受信アンテナ１０１」とも記載する。
【0018】
測位用受信アンテナ１０１ａは、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）における複数の航法衛星からの無線信号（航法信号）を受信する。４個の測位用受信アンテナ１０１は、測位用受信アンテナ取り付け部材１００ｂのうちの互いに異なる位置にそれぞれ取り付けられている。これにより、４個の測位用受信アンテナ１０１は、測位の際には水上に配置されるため、航法衛星からの無線信号を正しく受信することができる。
【0019】
（機能構成）
図２は、本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの機能構成を示す図である。
図２に示すように、演算装置２０は、ＣＰＵ２００と、ＲＡＭ２１０と、表示部２２０と、操作部２３０と、記録媒体２４０と、を備えている。
図２は、本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの機能構成を示す図である。
図２に示すように、演算装置２０は、ＣＰＵ２００と、ＲＡＭ２１０と、表示部２２０と、操作部２３０と、記録媒体２４０と、を備えている。
【0020】
ＣＰＵ２００は、ＲＯＭやストレージ装置等に格納されたプログラムやデータをＲＡＭ２１０上に読み出し、処理を実行することで後述の各機能を実現する演算装置である。
【0021】
ＲＡＭ２１０は、ＣＰＵ２００のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリである。
【0022】
表示部２２０は、例えば、液晶ディスプレイにより実現され、ＣＰＵ２００による処理結果を操作者（測位者）に向けて表示する。
【0023】
操作部２３０は、例えば、マウス、タッチパネル及びキーボード等で構成され、操作者（測位者）の指示を受けて演算装置２０に各種操作等を入力する。
【0024】
記録媒体２４０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等により実現され、ＯＳ（Operation System）、アプリケーションプログラム、及び各種データ等を記憶する。
なお、本実施形態に係る記録媒体２４０には、予め、距離情報２４０ａが記録されている。ここで、距離情報２４０ａとは、事前の計測によって得られた情報であって、水中目標地点測位装置１０における、４個の測位用受信アンテナ１０１各々の取り付け位置から当接部１００ｃまでの距離を示す情報テーブルである。
なお、本実施形態に係る記録媒体２４０には、予め、距離情報２４０ａが記録されている。ここで、距離情報２４０ａとは、事前の計測によって得られた情報であって、水中目標地点測位装置１０における、４個の測位用受信アンテナ１０１各々の取り付け位置から当接部１００ｃまでの距離を示す情報テーブルである。
【0025】
ＣＰＵ２００は、専用のプログラムに基づいて動作することで、アンテナ絶対位置測位部２０１と、目標地点絶対位置推定部２０２としての機能を発揮する。
アンテナ絶対位置測位部２０１は、測位用受信アンテナ１０１によって受信した無線信号に基づいて、当該測位用受信アンテナ１０１の絶対位置を測位する。
目標地点絶対位置推定部２０２は、事前に記録媒体２４０に記録された距離情報２４０ａと、測位用受信アンテナ１０１の各々の絶対位置の測位結果とに基づいて、当接部１００ｃの絶対位置を推定する。
アンテナ絶対位置測位部２０１は、測位用受信アンテナ１０１によって受信した無線信号に基づいて、当該測位用受信アンテナ１０１の絶対位置を測位する。
目標地点絶対位置推定部２０２は、事前に記録媒体２４０に記録された距離情報２４０ａと、測位用受信アンテナ１０１の各々の絶対位置の測位結果とに基づいて、当接部１００ｃの絶対位置を推定する。
【0026】
（処理フロー）
図３は、本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの処理の一例を示す第１のフローチャートである。
図４は、本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの機能を説明するための図である。
水中の目標地点ＷＧ１の測位を行う際、測位者は、図４に示すように水中目標地点測位装置１０の当接部１００ｃを目標地点ＷＧ１に当接させて固定する。
そうすると、演算装置２０のアンテナ絶対位置測位部２０１は、図３に示すように、測位用受信アンテナ１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）各々が受信した無線信号に基づいて、測位用受信アンテナ１０１各々の絶対位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（図４）を測位する（ステップＳ１０）。
図３は、本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの処理の一例を示す第１のフローチャートである。
図４は、本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの機能を説明するための図である。
水中の目標地点ＷＧ１の測位を行う際、測位者は、図４に示すように水中目標地点測位装置１０の当接部１００ｃを目標地点ＷＧ１に当接させて固定する。
そうすると、演算装置２０のアンテナ絶対位置測位部２０１は、図３に示すように、測位用受信アンテナ１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）各々が受信した無線信号に基づいて、測位用受信アンテナ１０１各々の絶対位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（図４）を測位する（ステップＳ１０）。
【0027】
次に、目標地点絶対位置推定部２０２は、ステップＳ１０において測位した測位用受信アンテナ１０１各々の絶対位置Ａ～Ｄに基づいて、目標地点ＷＧ１と当接する当接部１００ｃの絶対位置Ｐ（図４）を推定する（ステップＳ１１）。
図５は、本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの処理の一例を示す第２のフローチャートである。
具体的には、目標地点絶対位置推定部２０２は、ステップＳ１１において、図５に示す各処理を実行して当接部１００ｃの絶対位置Ｐを推定する。
図５は、本発明の一実施形態に係る水中目標地点測位システムの処理の一例を示す第２のフローチャートである。
具体的には、目標地点絶対位置推定部２０２は、ステップＳ１１において、図５に示す各処理を実行して当接部１００ｃの絶対位置Ｐを推定する。
【0028】
まず、目標地点絶対位置推定部２０２は、記録媒体２４０から距離情報２４０ａを読み出す（ステップＳ１１０）。
図６は、本発明の一実施形態に係る距離情報の一例を示す図である。
図６に示すように、距離情報２４０ａは、測位用受信アンテナ１０１各々の取り付け位置から当接部１００ｃまでの距離Ｒｉ（Ｒｉ＿ａ，Ｒｉ＿ｂ，Ｒｉ＿ｃ，Ｒｉ＿ｄ）を示す情報テーブルである。
なお、距離Ｒｉ、例えば水中目標地点測位装置１０の各部を組み立てる際に不図示のレーザ距離計等により計測され、距離情報２４０ａとして記憶される。また、測位用受信アンテナ取り付け部材１００ｂ、測位用受信アンテナ１０１を取り外し可能な構成としたときは、これらを取り付ける度に、測位用受信アンテナ１０１各々に対応する距離Ｒｉを計測して距離情報２４０ａを更新するようにしてもよい。このようにすることで、水中目標地点測位装置１０の各部の取り外しによって距離Ｒｉが変化し、測位精度が低下することを抑制することができる。
図６は、本発明の一実施形態に係る距離情報の一例を示す図である。
図６に示すように、距離情報２４０ａは、測位用受信アンテナ１０１各々の取り付け位置から当接部１００ｃまでの距離Ｒｉ（Ｒｉ＿ａ，Ｒｉ＿ｂ，Ｒｉ＿ｃ，Ｒｉ＿ｄ）を示す情報テーブルである。
なお、距離Ｒｉ、例えば水中目標地点測位装置１０の各部を組み立てる際に不図示のレーザ距離計等により計測され、距離情報２４０ａとして記憶される。また、測位用受信アンテナ取り付け部材１００ｂ、測位用受信アンテナ１０１を取り外し可能な構成としたときは、これらを取り付ける度に、測位用受信アンテナ１０１各々に対応する距離Ｒｉを計測して距離情報２４０ａを更新するようにしてもよい。このようにすることで、水中目標地点測位装置１０の各部の取り外しによって距離Ｒｉが変化し、測位精度が低下することを抑制することができる。
【0029】
次に、図５に戻り、目標地点絶対位置推定部２０２は、当接部１００ｃの絶対位置Ｐを推定する際の初期位置Ｏ（図４）を設定する（ステップＳ１１１）。
図４に示すように、目標地点絶対位置推定部２０２は、当接部１００ｃ付近のある点を初期位置Ｏとして設定する。例えば、目標地点絶対位置推定部２０２は、測位用受信アンテナ１０１各々の重心座標Ｍからポール状部材１００ａの長さＬ分、重力方向下方の位置を初期位置Ｏ（座標Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ）として設定する。
図４に示すように、目標地点絶対位置推定部２０２は、当接部１００ｃ付近のある点を初期位置Ｏとして設定する。例えば、目標地点絶対位置推定部２０２は、測位用受信アンテナ１０１各々の重心座標Ｍからポール状部材１００ａの長さＬ分、重力方向下方の位置を初期位置Ｏ（座標Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ）として設定する。
【0030】
次に、図５に戻り、目標地点絶対位置推定部２０２は、初期位置Ｏを起点とし、測位用受信アンテナ１０１各々と当接部１００ｃとの間の「距離Ｒｉ（Ｒｉ＿ａ～Ｒｉ＿ｄ）」と、測位用受信アンテナ１０１各々からの距離である「仮想距離」との差の２乗和が最小となる仮目標地点の絶対位置を探索する（ステップＳ１１２）。
図４を例に説明すると、測位用受信アンテナ１０１ａと当接部１００ｃとの間の「距離Ｒｉ＿ａ」と、測位用受信アンテナ１０１ａの絶対位置Ａ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）から初期位置Ｏ（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）までの「仮想距離Ａ－Ｏ」との差を２乗した値は、初期位置Ｏよりも当接部１００ｃの絶対位置Ｐに近い仮目標地点の絶対位置を用いて計算したときの値よりも大きくなるはずである。また、他の測位用受信アンテナ１０１ｂ～１０１ｄについても同様のことが言える。したがって、測位用受信アンテナ１０１各々に対する「距離Ｒｉ」と「仮想距離」との差を２乗した値の総和が最小となる位置が、当接部１００ｃの絶対位置Ｐからの誤差が最小となる仮目標地点の絶対位置である。
このとき、目標地点絶対位置推定部２０２は、例えば準ニュートン法（ＢＦＧＳ法）を用いて、「距離Ｒｉ」と「仮想距離」との誤差の２乗和が最小となる仮目標地点の絶対位置を求め、これを当接部１００ｃの絶対位置Ｐであると推定する。
図４を例に説明すると、測位用受信アンテナ１０１ａと当接部１００ｃとの間の「距離Ｒｉ＿ａ」と、測位用受信アンテナ１０１ａの絶対位置Ａ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）から初期位置Ｏ（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）までの「仮想距離Ａ－Ｏ」との差を２乗した値は、初期位置Ｏよりも当接部１００ｃの絶対位置Ｐに近い仮目標地点の絶対位置を用いて計算したときの値よりも大きくなるはずである。また、他の測位用受信アンテナ１０１ｂ～１０１ｄについても同様のことが言える。したがって、測位用受信アンテナ１０１各々に対する「距離Ｒｉ」と「仮想距離」との差を２乗した値の総和が最小となる位置が、当接部１００ｃの絶対位置Ｐからの誤差が最小となる仮目標地点の絶対位置である。
このとき、目標地点絶対位置推定部２０２は、例えば準ニュートン法（ＢＦＧＳ法）を用いて、「距離Ｒｉ」と「仮想距離」との誤差の２乗和が最小となる仮目標地点の絶対位置を求め、これを当接部１００ｃの絶対位置Ｐであると推定する。
【0031】
次に、図３に戻り、目標地点絶対位置推定部２０２は、ステップＳ１１において推定した絶対位置Ｐを、表示部２２０に表示するとともに、記録媒体２４０に記憶して蓄積する（ステップＳ１１３）。このとき、絶対位置Ｐの推定に用いた測位用受信アンテナ１０１ａ～１０１ｄの測位結果（絶対位置Ａ～Ｄ）及び測位日時を、絶対位置Ｐと関連付けて表示及び記憶するようにしてもよい。また、絶対位置Ｐは、ＥＣＥＦ（Earth-Centered, Earth-Fixed）直交座標で表されてもよいし、目標地点絶対位置推定部２０２が測地座標に変換するようにしてもよい。
【0032】
水中目標地点測位システム１の演算装置２０は、所定時間（例えば１秒）ごとに上述の各処理を繰り返し実行する。このため、例えば船の動揺時に水中目標地点測位装置１０の測位用受信アンテナ１０１の位置が移動してしまった場合であっても、移動前後の測位用受信アンテナ１０１の位置に基づいて当接部１００ｃ（目標地点ＷＧ１）の絶対位置Ｐを精度よく推定することができる。
【0033】
（ハードウェア構成）
図７は、本発明の一実施形態に係る演算装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、図７を参照して、本実施形態に係る水中目標地点測位システム１の演算装置２０のハードウェア構成の一例について説明する。
図７に示すように、コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、インタフェース９０４を備える。
上述の演算装置２０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した演算装置２０の各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、演算装置２０が各種処理に用いる記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域（記録媒体２４０）を補助記憶装置９０３に確保する。
図７は、本発明の一実施形態に係る演算装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、図７を参照して、本実施形態に係る水中目標地点測位システム１の演算装置２０のハードウェア構成の一例について説明する。
図７に示すように、コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、インタフェース９０４を備える。
上述の演算装置２０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した演算装置２０の各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、演算装置２０が各種処理に用いる記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域（記録媒体２４０）を補助記憶装置９０３に確保する。
【0034】
補助記憶装置９０３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。補助記憶装置９０３は、コンピュータ９００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９０４又は通信回線を介してコンピュータ９００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【0035】
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
更に、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
更に、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【0036】
（作用効果）
以上のように、本実施形態に係る水中目標地点測位システム１は、水中の目標地点ＷＧ１に当接される当接部１００ｃを有する本体部１００と、当接部１００ｃが目標地点ＷＧ１に当接された際に本体部１００の水上に位置する部位に取り付けられた３個以上の測位用受信アンテナ１０１と、を具備する水中目標地点測位装置１０と、測位用受信アンテナ１０１によって受信した無線信号に基づいて、当該測位用受信アンテナ１０１の絶対位置を測位するアンテナ絶対位置測位部２０１と、測位用受信アンテナ１０１の各々の取り付け位置から当接部１００ｃまでの距離を示す距離情報２４０ａと、測位用受信アンテナ１０１の各々の絶対位置の測位結果とに基づいて、当接部１００ｃの絶対位置を推定する目標地点絶対位置推定部２０２と、を備える。
このような構成とすることで、水中目標地点測位装置１０の本体部１００には少なくとも３個の測位用受信アンテナ１０１を取り付けるのみでよい。したがって、傾斜センサやコンパス等の種々の計測機器を搭載させることなく、水中の目標位置の絶対位置を高精度に推定することができる。
以上のように、本実施形態に係る水中目標地点測位システム１は、水中の目標地点ＷＧ１に当接される当接部１００ｃを有する本体部１００と、当接部１００ｃが目標地点ＷＧ１に当接された際に本体部１００の水上に位置する部位に取り付けられた３個以上の測位用受信アンテナ１０１と、を具備する水中目標地点測位装置１０と、測位用受信アンテナ１０１によって受信した無線信号に基づいて、当該測位用受信アンテナ１０１の絶対位置を測位するアンテナ絶対位置測位部２０１と、測位用受信アンテナ１０１の各々の取り付け位置から当接部１００ｃまでの距離を示す距離情報２４０ａと、測位用受信アンテナ１０１の各々の絶対位置の測位結果とに基づいて、当接部１００ｃの絶対位置を推定する目標地点絶対位置推定部２０２と、を備える。
このような構成とすることで、水中目標地点測位装置１０の本体部１００には少なくとも３個の測位用受信アンテナ１０１を取り付けるのみでよい。したがって、傾斜センサやコンパス等の種々の計測機器を搭載させることなく、水中の目標位置の絶対位置を高精度に推定することができる。
【0037】
また、本体部１００は、一端を前記当接部１００ｃとするポール状部材１００ａと、ポール状部材１００ａの、当接部１００ｃとは異なる一端に設けられた部材であって、３個以上の測位用受信アンテナ１０１の各々を互いに異なる位置に配置可能とする測位用受信アンテナ取り付け部材１００ｂと、を含む。
このような構成とすることで、それぞれ異なる位置に配置された測位用受信アンテナ１０１各々の絶対位置と、測位用受信アンテナ１０１各々から当接部１００ｃまでの距離を示す距離情報２４０ａとに基づいて、当接部１００ｃの絶対位置を一地点に絞り込むことができるので、測位精度を向上させることができる。
このような構成とすることで、それぞれ異なる位置に配置された測位用受信アンテナ１０１各々の絶対位置と、測位用受信アンテナ１０１各々から当接部１００ｃまでの距離を示す距離情報２４０ａとに基づいて、当接部１００ｃの絶対位置を一地点に絞り込むことができるので、測位精度を向上させることができる。
【0038】
また、目標地点絶対位置推定部２０２は、前記測位用受信アンテナ１０１の各々の絶対位置の測位結果と、仮に定めた絶対位置に位置する仮目標地点とに基づいて、当該仮目標地点と測位用受信アンテナ１０１の各々との距離である仮想距離を演算するとともに、仮想距離と距離情報２４０ａに示される距離Ｒｉとの誤差が最小になる仮目標地点の絶対位置を探索する。
このような構成とすることで、水中目標地点測位システム１は、誤差を最小として測位精度を向上させることができる。
このような構成とすることで、水中目標地点測位システム１は、誤差を最小として測位精度を向上させることができる。
【0039】
また、目標地点絶対位置推定部２０２は、測位用受信アンテナ１０１各々の重心座標Ｍからポール状部材１００ａの長さＬ分、重力方向下方の位置を初期位置Ｏとして設定し、当該初期位置Ｏを起点とし、誤差が最小になる仮目標地点を探索する。
このようにすることで、目標地点絶対位置推定部２０２は、測位用受信アンテナ１０１各々の絶対位置から、当接部１００ｃに近いと推定される初期位置Ｏを求めることができる。また、初期位置Ｏを起点として探索を開始することにより、当接部１００ｃの絶対位置から極端に離れた位置を探索してしまうことを抑制することができるので、探索処理を高速化することができる。
このようにすることで、目標地点絶対位置推定部２０２は、測位用受信アンテナ１０１各々の絶対位置から、当接部１００ｃに近いと推定される初期位置Ｏを求めることができる。また、初期位置Ｏを起点として探索を開始することにより、当接部１００ｃの絶対位置から極端に離れた位置を探索してしまうことを抑制することができるので、探索処理を高速化することができる。
【0040】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
図８は、本発明の変形例に係る水中目標地点測位システムの機能構成を示す図である。
上述の実施形態において、船上の演算装置２０内のＣＰＵにおいて、アンテナ絶対位置測位部２０１が処理される態様を例として説明したが、これに限られることはない。水中目標位置測定装置１０に、各々の測位用受信アンテナ１０１ごとに演算装置２０のアンテナ絶対位置測位部２０１の処理を行う演算装置を具備させ、各々のアンテナ絶対位置を測位させるようにしてもよい。
具体的には、図８に示すように、水中目標地点測位装置１０は、４個の測位ユニット１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを備える。測位ユニット１１０ａは、測位用受信アンテナ１０１ａと、ＣＰＵ１０２ａとを有しており、ＣＰＵ１０２ａは専用のプログラムに基づいて動作することにより、アンテナ絶対位置測位部１０３ａとしての機能を発揮する。なお、アンテナ絶対位置測位部１０３ａの機能は、上述の実施形態におけるアンテナ絶対位置測位部２０１と同様である。
また、図示は略すが、測位ユニット１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ各々も、測位ユニット１１０ａと同様の機能構成を有するものとする。
図８は、本発明の変形例に係る水中目標地点測位システムの機能構成を示す図である。
上述の実施形態において、船上の演算装置２０内のＣＰＵにおいて、アンテナ絶対位置測位部２０１が処理される態様を例として説明したが、これに限られることはない。水中目標位置測定装置１０に、各々の測位用受信アンテナ１０１ごとに演算装置２０のアンテナ絶対位置測位部２０１の処理を行う演算装置を具備させ、各々のアンテナ絶対位置を測位させるようにしてもよい。
具体的には、図８に示すように、水中目標地点測位装置１０は、４個の測位ユニット１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを備える。測位ユニット１１０ａは、測位用受信アンテナ１０１ａと、ＣＰＵ１０２ａとを有しており、ＣＰＵ１０２ａは専用のプログラムに基づいて動作することにより、アンテナ絶対位置測位部１０３ａとしての機能を発揮する。なお、アンテナ絶対位置測位部１０３ａの機能は、上述の実施形態におけるアンテナ絶対位置測位部２０１と同様である。
また、図示は略すが、測位ユニット１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ各々も、測位ユニット１１０ａと同様の機能構成を有するものとする。
【0041】
また、上述の実施形態において、水中目標地点測位装置１０が４個の測位用受信アンテナ１０１を有している態様を例として説明したが、これに限られることはない。水中目標地点測位システム１は、３個以上の測位用受信アンテナ１０１を有していればよい。
なお、水中目標地点測位装置１０が３個の測位用受信アンテナ１０１を有している場合、目標地点絶対位置推定部２０２は、対称位置に取り付けられた２つの測位用受信アンテナ１０１の中点からポール状部材１００ａの長さＬ分、重力方向下方の位置を初期位置Ｏとして設定するようにしてもよい。
なお、水中目標地点測位装置１０が３個の測位用受信アンテナ１０１を有している場合、目標地点絶対位置推定部２０２は、対称位置に取り付けられた２つの測位用受信アンテナ１０１の中点からポール状部材１００ａの長さＬ分、重力方向下方の位置を初期位置Ｏとして設定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0042】
１ 水中目標地点測位システム
１０ 水中目標地点測位装置
１００ 本体部
１００ａ ポール状部材
１００ｂ 部材
１００ｃ 当接部
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ 測位用受信アンテナ
２０ 演算装置
２００ ＣＰＵ
２０１ アンテナ絶対位置測位部
２０２ 目標地点絶対位置推定部
２２０ 表示部
２３０ 操作部
２４０ 記録媒体
１１０ａ 測位ユニット
１１０ｂ 測位ユニット
１１０ｃ 測位ユニット
１１０ｄ 測位ユニット
１０２ａ ＣＰＵ
１０３ａ アンテナ絶対位置測位部
２４０ａ 距離情報
９００ コンピュータ
９０１ ＣＰＵ
９０２ 主記憶装置
９０３ 補助記憶装置
９０４ インタフェース
ＷＳ 水面
ＷＧ 水底地盤
ＷＧ１ 目標地点
１０ 水中目標地点測位装置
１００ 本体部
１００ａ ポール状部材
１００ｂ 部材
１００ｃ 当接部
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ 測位用受信アンテナ
２０ 演算装置
２００ ＣＰＵ
２０１ アンテナ絶対位置測位部
２０２ 目標地点絶対位置推定部
２２０ 表示部
２３０ 操作部
２４０ 記録媒体
１１０ａ 測位ユニット
１１０ｂ 測位ユニット
１１０ｃ 測位ユニット
１１０ｄ 測位ユニット
１０２ａ ＣＰＵ
１０３ａ アンテナ絶対位置測位部
２４０ａ 距離情報
９００ コンピュータ
９０１ ＣＰＵ
９０２ 主記憶装置
９０３ 補助記憶装置
９０４ インタフェース
ＷＳ 水面
ＷＧ 水底地盤
ＷＧ１ 目標地点
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】