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公開番号2025095419
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023211409
出願日2023-12-14
発明の名称距離測定システム、測位システム、距離測定方法および測位方法
出願人日本無線株式会社
代理人個人
主分類G01S 11/02 20100101AFI20250619BHJP(測定;試験)
要約【課題】時刻同期の必要がなく、回路規模やコストの増加を抑制することが可能な距離測定システム、測位システム、距離測定方法および測位方法を提供する。
【解決手段】距離測定システム1は、送信局Txから周波数がそれぞれ異なる電磁波Ew1と電磁波Ew2とを海水中に同時に送信し、受信局Rxは、海水中を伝搬された電磁波Ew1と電磁波Ew2とを受信し、受信時刻の時間差と、電磁波Ew1およびEw2の海水中の伝搬速度V1、V2とに基づいて送信局Txまでの距離Lを算出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信する送信局と、
海水中を伝搬された前記第１の電磁波と前記第２の電磁波とを受信する受信局と、を備え、
前記受信局は、前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記送信局までの距離を算出する、
ことを特徴とする距離測定システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信する第１の送信局と、
前記第１の送信局とは異なる位置に配置され、周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信する第２の送信局と、
前記第１の送信局および前記第２の送信局とは異なる位置に配置され、周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信する第３の送信局と、
海水中を伝搬された前記第１の電磁波と前記第２の電磁波とを受信する受信局と、を備え、
前記受信局は、
前記第１の送信局から送信された前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記第１の送信局までの距離を算出し、
前記第２の送信局から送信された前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記第２の送信局までの距離を算出し、
前記第３の送信局から送信された前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記第３の送信局までの距離を算出し、
前記第１の送信局までの距離と、前記第２の送信局までの距離と、前記第３の送信局までの距離と、に基づいて相対位置を算出する、
ことを特徴とする測位システム。
【請求項３】
前記受信局は、前記第１の送信局の位置情報と、前記第２の送信局の位置情報と、前記第３の送信局の位置情報と、前記相対位置とに基づいて、絶対位置を算出する、
ことを特徴とする請求項２に記載の測位システム。
【請求項４】
送信局から周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信し、
受信局により、海水中を伝搬された前記第１の電磁波と前記第２の電磁波とを受信し、前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記送信局までの距離を算出する、
ことを特徴とする距離測定方法。
【請求項５】
第１の送信局から周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信し、
前記第１の送信局とは異なる位置に配置された第２の送信局から周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信し、
前記第１の送信局および前記第２の送信局とは異なる位置に配置された第３の送信局から周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信し、
受信局により、海水中を伝搬された前記第１の電磁波と前記第２の電磁波とを受信し、
前記第１の送信局から送信された前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記第１の送信局までの距離を算出し、
前記第２の送信局から送信された前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記第２の送信局までの距離を算出し、
前記第３の送信局から送信された前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記第３の送信局までの距離を算出し、
前記第１の送信局までの距離と、前記第２の送信局までの距離と、前記第３の送信局までの距離と、に基づいて相対位置を算出する、
ことを特徴とする測位方法。
【請求項６】
前記第１の送信局の位置情報と、前記第２の送信局の位置情報と、前記第３の送信局の位置情報と、前記相対位置とに基づいて、絶対位置を算出する、
ことを特徴とする請求項５に記載の測位方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水中において距離を測定するシステムおよび方法と、海水中において測位を行なうシステムおよび方法とに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、海水中の２点間の距離を測定する手法として、電磁波を利用するものが知られている。例えば、電磁波を利用する第１の手法では、送信した電磁波の信号減衰量と減衰定数とから距離を計算する。また、第２の手法では、電磁波が送信されてから受信されるまでの時間（到達時間）と、電磁波の海水中における伝搬速度とから距離を計算する。第３の手法では、送信された電磁波に対する受信された電磁波の位相変化量および波長から距離を計算する。
【０００３】
また、第４の手法として、空気中で送受信される電波と、海水中で送受信される音波とを組み合わせて距離を測定する手法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
この第４の手法では、空気中における電波の送受信の時刻と、海水中における音波の送受信の時刻とに基づいて距離を計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－０９０１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した第１の手法では、送信アンテナおよび受信アンテナの指向性により信号減衰量が変動する可能性があり、信頼性、精度が悪化する可能性がある。また、所定レベルの信頼性、精度を得るには、指向性を考慮した信号減衰量の補正処理が必要となり、回路規模やコストが増加してしまう。また、第２の手法では、送信時刻と受信時刻とを測定するため、送信側と受信側とで時刻同期を行なう必要があり、回路規模やコストが増加してしまう。第３の手法では、位相変化量を測定するため、受信側で送信信号に同期した基準信号を持つ必要があり、回路規模やコストが増加してしまう。さらに、第４の手法では、送信側および受信側の双方に電波および音波の送受信回路が必要となり、時刻同期も必要となるため、回路規模やコストが増加してしまう。
【０００６】
そこで本発明は、時刻同期の必要がなく、回路規模やコストの増加を抑制することが可能な距離測定システム、測位システム、距離測定方法および測位方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信する送信局と、海水中を伝搬された前記第１の電磁波と前記第２の電磁波とを受信する受信局と、を備え、前記受信局は、前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記送信局までの距離を算出する、ことを特徴とする距離測定システムである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信する第１の送信局と、前記第１の送信局とは異なる位置に配置され、周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信する第２の送信局と、前記第１の送信局および前記第２の送信局とは異なる位置に配置され、周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信する第３の送信局と、海水中を伝搬された前記第１の電磁波と前記第２の電磁波とを受信する受信局と、を備え、前記受信局は、前記第１の送信局から送信された前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記第１の送信局までの距離を算出し、前記第２の送信局から送信された前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記第２の送信局までの距離を算出し、前記第３の送信局から送信された前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記第３の送信局までの距離を算出し、前記第１の送信局までの距離と、前記第２の送信局までの距離と、前記第３の送信局までの距離と、に基づいて相対位置を算出する、ことを特徴とする測位システムである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の測位システムであって、前記受信局は、前記第１の送信局の位置情報と、前記第２の送信局の位置情報と、前記第３の送信局の位置情報と、前記相対位置とに基づいて、絶対位置を算出する、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、送信局から周波数がそれぞれ異なる第１の電磁波と第２の電磁波とを海水中に同時に送信し、受信局により、海水中を伝搬された前記第１の電磁波と前記第２の電磁波とを受信し、前記第１の電磁波の受信時刻と前記第２の電磁波の受信時刻との時間差と、前記第１の電磁波の海水中の伝搬速度と、前記第２の電磁波の海水中の伝搬速度と、に基づいて前記送信局までの距離を算出する、ことを特徴とする距離測定方法である。
（【００１１】以降は省略されています）

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