(57)【要約】      （修正有）【課題】船舶、自動車、ドローンなど、各種移動体の運航について、運航の効率化、自動化推進、安全確保の提供。【解決手段】親子の移動体において、一方の移動体から低周波の音波を発信し、この音源１を２等辺三角形の頂点として、2つの底辺に受波器８を置いた構成で、受信音波2信号の同相性の検出により音源方位を検出し、移動体の方位制御により自動方位追尾を可能とする方位制御信号出力部２１。受信音波に対し同一周波数の内部周波数との位相同期により両移動体間に伝搬する波長数を一定化する速度制御により離隔距離を一定化する離隔距離検出・速度制御信号出力２２。音波ロックが外れた場合の警報発信機能を有する目標方位距離表示部２３。【選択図】図１
2019207219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧上に配置された２台の受波器では、円の中心から発信された音源音波は到達距離・時間が同じで、同一位相の音波となる。本発明では、一つの音源から、離して配置し2台の受波器に同一時刻同一位相で到達する音源方位を検出のため、2台の受波器の受信信号を、乗算部で乗算した後、この乗算出力を受信信号に含まれる主要低周波信号の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を相関処理部で算出すると、その相関出力は、２台の受波器信号の位相の差異により、同相時には相関度1、位相差90度時には0、逆相時には-1となる。従って、その出力の極大値出力点を求めると相関度１の検出時に、両受波器の音波位相の合致点を検出でき、更に両音波の伝搬経路の長さが同じことを確認のため、両受波器を結ぶ直線中央での直交線方位と、両受波器の配置された円弧の中心方位の一致を確認により、音源とその方位を確定できる。この結果、音源方位に対する相関処理部の極大値検出時の出力の増減数値を、移動体の方位制御機構に組み込み、移動体を音源方位に制御する閉ループ方位追尾機構とする処理方式。
【請求項２】
請求項１と同様に、円弧上に配置した２台の受波器の出力音波が、同時発生の同相で受信できる円弧の中心方位の音源音波であることを確認するため、両受波器の出力音波を加算し、加算した音波信号の２乗波で、原低周波信号に含まれる主要低周波信号の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を相関処理部で算出すると、相関処理出力は、受波器信号を２乗波としため、波長は１/2で位相差が同相時に相関度は１、位相差90度で0.5、逆相時に0となる。従って、出力の極大値出力点が相関度１で、両受波器の信号が同位相点となり、その時点で両受波器を結ぶ直線中央での直交線方位両受波器とを円弧の中心方位の一致確認により、音源方位を確定する処理方式。
【請求項３】
親子の2台の移動体において、子の移動体から低周波に同期パルスを重畳した信号で変調された搬送波を発信し、親移動体は受信した搬送波信号を復調検波し、適切な親子間の離隔距離の時点で、受信した低周波信号と、位相同期を取って立ち上げた低周波レプリカ信号を、乗算部で乗算した後、低周波信号の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を算出する相関処理を実施し、この出力の極大値出力を継続的に親移動体の速度調整により保持して、受信低周波とレプリカ低周波の位相同期の継続により、両移動体の離隔距離を一定に保持する運航方式。
また、相関出力は２台の移動体間の距離一定の場合は、相関度1から-1で位相差に関係なく一定となり、近接、離隔時は、その接近離隔速度に応じて波長の短い波動出力となる。この出力を必要により逓倍して、音声出力として、移動体間の近接、離隔の警報システムを構成する処理方式。
【請求項４】
親移動体に設けた送波器から、低周波とその数十倍に取った周波数の同期パルスを重畳した信号で変調した搬送波を発信し、子移動体からの反射波又はレスポンダー機能で増幅された搬送波信号を、方位追尾の受波器チャネルの増幅器までを共用して、ここから分波帯域フィルタにより同期パルスを分波検出し、送信時の同期パルスと、反射波内の検出同期パルスの時間差により離隔距離を計測する。
更に請求項3で、子移動体からの変調搬送波信号も同期パルスの周波数を高くして発信し、同期パルスの発信と同時に、電波信号の同期パルスを発信し、これらを受信した親移動体は、音波と電波の同期パルスの伝搬時間差を計測して、移動体間の離隔距離を計測する処理方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
航空機（ドローン）、自動車、船舶など移動体の安全運航と効率化の１環として、複数の移動体の近接・離隔警報の発信及び連結運航の実現を目指すものである。
【背景技術】
【０００２】
ドローン、自動車、船舶などによる人・物の移動、運航の安全性と効率化の必要性の機運が高まっているが、本発明は移動体間で一定の距離を保持し、物理的な接続によらず音波を利用して親移動体と子移動体を結び、かつ一定の移動体間隔距離を保持して異常接近時の警報発信などにより、運航を支援する処理技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許願  2018-102344
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
(イ) 前方移動体を検知して、その方位の自動追尾すること。
（ロ）予め設定された移動体の異常接近を検知して警報を発すること。
（ハ）2台の移動体を一定の離隔距離をおいて航走するシステムの開発。。
（ニ）2台の移動体で互いの方位追尾と離隔距離の一定化制御による移動体の連結運航。
（ホ）移動体間の連結、解除が容易とする。
（へ）移動体間の異常接近及び離隔警報の発信を可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
円弧上に配置された２台の受波器では、円の中心から発信された音源音波は到達距離・時間が同じで、同一位相の音波となる。本発明では、一つの音源から、離して配置し2台の受波器に同一時刻同一位相で到達する音源方位を検出のため、2台の受波器の受信信号を、乗算部で乗算した後、この乗算出力を受信信号に含まれる主要低周波信号の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を相関処理部で算出すると、その相関出力は、２台の受波器信号の位相の差異により、同相時には相関度1、位相差90度時には0、逆相時には-1となる。従って、その出力の極大値出力点を求めると相関度１の検出時に、両受波器の音波位相の合致点を検出でき、更に両音波の伝搬経路の長さが同じことを確認のため、両受波器を結ぶ直線中央での直交線方位と、両受波器の配置された円弧の中心方位の一致を確認により、音源とその方位を確定できる。この結果、音源方位に対する相関処理部の極大値検出時の出力の増減数値を、移動体の方位制御機構に組み込み、移動体を音源方位に制御する閉ループ方位追尾機構とする処理方式。
また、移動体から後部に向けた受波器を設置し、後続移動体を補足追尾する場合には、A/D変換後の受信チヤネルに設けた遅延走査部で、信号遅延を与え、見かけ上の受波器配置を移動して、円弧の中心方位の移動による受信音源方位を変更で、後続移動体を補足追尾する受信処理も可能とずる。
更に、受波器、増幅部の受信チャネルを左右同数増やし、請求項3で記述する搬送波による指向性を形成し、周辺からの入力ノイズを抑圧し、より効果的な運用も期待できる。
【０００６】
請求項１と同様に、円弧上に配置した２台の受波器の出力音波が、同時発生の同相で受信できる円弧の中心方位の音源音波であることを確認するため、両受波器の出力音波を加算し、加算した音波信号の２乗波で、原低周波信号に含まれる主要低周波信号の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を相関処理部で算出すると、相関処理出力は、受波器信号を２乗波としため、波長は１/2で位相差が同相時に相関度は１、位相差90度で0.5、逆相時に0となる。従って、出力の極大値出力点が相関度１で、両受波器の信号が同位相点となり、その時点で両受波器を結ぶ直線中央での直交線方位両受波器とを円弧の中心方位の一致確認により、音源方位を確定する処理方式。
【０００７】
この発明は、親子の2台の移動体において、子の移動体から低周波に同期パルスを重畳した信号で変調された搬送波を発信し、親移動体は受信した搬送波信号を復調検波し、適切な親子間の離隔距離の時点で、受信した低周波信号と、位相同期を取って立ち上げた低周波レプリカ信号を、乗算部で乗算した後、低周波信号の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を算出する相関処理を実施し、この出力の極大値出力を継続的に親移動体の速度調整により保持して、受信低周波とレプリカ低周波の位相同期の継続により、両移動体の離隔距離を一定に保持する運航方式。
また、相関出力は２台の移動体間の距離一定の場合は、相関度1から-1で位相差に関係なく一定となり、近接、離隔時は、その接近離隔速度に応じて波長の短い波動出力となる。この出力を必要により逓倍して、音声出力として、移動体間の近接、離隔の警報システムを構成する処理方式。
【０００８】
親移動体に設けた送波器から、低周波とその数十倍に取った周波数の同期パルスを重畳した信号で変調した搬送波を発信し、子移動体からの反射波又はレスポンダー機能で増幅された搬送波信号を、方位追尾の受波器チャネルの増幅器までを共用して、ここから分波帯域フィルタにより同期パルスを分波検出し、送信時の同期パルスと、反射波内の検出同期パルスの時間差により離隔距離を計測する。
更に請求項3で、子移動体からの変調搬送波信号も同期パルスの周波数を高くして発信し、同期パルスの発信と同時に、電波信号の同期パルスを発信し、これらを受信した親移動体は、音波と電波の同期パルスの伝搬時間差を計測して、移動体間の離隔距離を計測する処理方式。
本移動体の距離計測機能は請求項3と同様に、請求項1又は請求項2の受波きチャネルの増幅器までを共有するが、いずれの場合も2チャネルの別々の共有受波器チャネルを有し、全ての機能が独立して連携作動が作動できる。
基本となる機能が請求項1又は請求項2の親移動体の方位追尾機能で、子の移動体の方位を継続保持することにより、請求項3の離隔距離確保と距離計測機能が併用でき、効果的なシステム運用ができる。
【発明の効果】
【０００９】
（イ） 移動体の音波連結走行。
(ロ)  緊急時の接続解除と再接続が容易にできる
(ハ)  高速運行時にも対応できる。
(ニ)  異常接近及び連結離脱の警報発信
(ホ)  方位追尾中の音源までの距離が同時に計測できる。
(へ)  船舶の霧中航海時の異常接近警報及び航路案内
(ト)  水先案内船からの進路と速度情報による被曳航船の同一進路で離隔距離確保しての走行
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】音源方位追尾CH  と離隔距離保持CH
【図２】音波伝搬と円弧上の受波器
【図３】移動体の発信と受信信号
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図1は、本システムの構成ブロック図で、2台の受波器チャネル部は、音源方位追尾中に、受波器チャネルの出力を共用し、お互いに連携して作動する移動体の離隔距離保持CH と、移動体間距離計測用CHと共用される。
図１はその全機能構成図で、主要機能である方位追尾処理機能は、左右受波器出力の乗算処理と加算処置方式を示すが、この2方式は、ほぼ同じ機能で何れか一方の利用となる。
【００１２】
音源方位追尾処理は、子移動体から発信した、低周波連続波の振幅0ポイントで同期パルスを重畳した低周波信号による変調搬送波信号を、親移動体の左右2台の受波器8で受けて、一方のCH ではこの信号を増幅器9で増幅後、帯域フィルタ18により、同期パルスを取り出し、距離計測受信CHに送出し、他方のCH は復調検波10により、低周波及び同期パルスを取りだし、これをA/D変換11によってデジタル信号に変換する。
左右２種類のデジタル化低周波信号は、親移動体の前方方位の追尾では、遅延走査部12は使用せず遅延0とし、2CH の低周波デジタル出力を左右CH乗算部13で乗算し、畳込積分14で低周波信号の1ないし数波長分の畳み込み積分を実施し、その出力を相関処理部15で数波長分の信号の加算平均値を算出する。この出力の極大値は、その時点の両受信信号の位相の一致を示し、その増減信号を方位制御信号出力部1６に送出する。
図2は、入力した受信信号の位相の一致と、左右2台の受波器8を結ぶ中間点の直交線方位が送受波器配置の円弧の中心点（音源）24と一致を確認し音源方位を確定出来ることを示します。。
両受信波形の位相の一致の極大値出力の増減データは、移動体の方位制御制御信号として取り込み、移動体の指向方位を制御して極大値出力を継続保持して、親移動体正面位方位に子移動体を継続保持することが出来る。
移動体の音源方位追尾は、移動体の本体の操舵機構によることを基本とするが、親移動体の後方に子移動体が存在する場合の方位追尾は、受波器を後方に配置し、A/D変換11の後に設けた、遅延走査部12の遅延量走査によって子移動体の方位を修正する。
【００１３】
移動体の離隔距離保持CH は、受信CHのA/D変換11までを、前項の音源追尾機能と共用し、親子の移動体間を伝搬する低周波音波の波動数により距離を一定に保つもので、A/D変換11の出力の同期パルスにより、受信低周波と同一のレプリカ信号をレプリカ起動制御部４で同期を取って立ち上げ、レプリカ乗算部5で両信号の乗算を行い、畳込積分14の積分を経て、相関出力部15で数パルス分の平均を算出し、極大値出力の増減データを移動体速力制御部、又は後方移動体に対する場合は遅延走査部12に送り方位修正によって、相関出力15の極大値保持による位相同期を保ち、離隔距離の一定化を図るものである。
【００１４】
親子移動体間の距離測定は、次の2通りの方法で行う。
その１は、図3の上段信号に示す同期パルスの子移動体からの発信に合わせて電波信号による同期パルスを発信し、これを受けた親移動体は音波、電波の伝搬時間差を計測して、その距離を算出する。
その2は、図１の送信搬送波合成部3、送波器１により、図3の2段目に示す連続波低周波波の最後部に、周波数を十数倍に上げた低周波パルスを重畳した低周波で変調した搬送波を発信し、子移動体のレスポンダー出力、又は反射波の受信信号中のパルス信号を増幅器9の出力から帯域フィルタ1８で分波検出し、ゲイン調整部19を経て、距離カウンター&#9371;及び離隔距離制御部22に送られ、親移動体からパルス信号送信の時刻と子移動体からの反響パルス信号受信時の時間差より距離カウンタ―&#9371;により距離計測する。
本発明の各種機能は音源方位追尾機能を基本とし、各機能は一部共有するが、音源追尾機能を基本とするが、各機能は独立しており総合連携作業が出来る。
【符号の説明】
【００１５】
1 送波器
2  送信出力部
3  送信変調波合成部
4  レプリカ起動制御部
5  レプリカ乗算部
6  送受信制御部
7  システムクロック
8  受波器
9  増幅器
10  復調検波
11  A/D変換器
12  遅延走査部
13  左右CH（チャネル）乗算部
14  畳み込み積分
15  相関出力
16  2CH加算
17  2乗演算
18  帯域フィルタ
19  ゲイン調整部
20  距離カウンター
19  方位制御出力部
22  離隔距離検出制御部
23  音源方位距離表示部
24  音源
【図１】
2019207219.tif 000003
【図２】
2019207219.tif 000004
【図３】
2019207219.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月22日(2019.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧上に配置された２台の受波器では、円の中心から発信された音源音波は到達距離・時間が同じで、同一位相の音波となる。本発明では、一つの音源から、離して配置し2台の受波器に同一時刻同一位相で到達する音源の方位を検出のため、2台の受波器の受信信号を、乗算部で乗算した乗算波、または両受信信号を加算した後、これを2乗して作った2乗波の何れか一方の出力を、原受信信号に含まれる主要低周波信号の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を相関処理部で算出すると、その相関出力は、２台の受波器信号が同相時に相関度１で出力が極大となり、位相差の増大と共に相関度は下がる。この結果により相関出力の極大値検出で、左右２信号の位相の一致点を求める。
位相の一致点は、一波長以上の位相ズレ時にも起こるため、音源音波の伝搬時間の同一性の確認のため、音源音波に同期パルスを重畳し、両受信信号の増幅器の出力点で、同期パルス間の受信時間のズレが音源音波の半波長以内であることを確認して、音源方位を確定する処理方式。
【請求項２】
親子の2台の移動体において、親の移動体から低周波に同期パルスを重畳した信号で振幅変調した搬送波を発信し、子の移動体は受信した搬送波信号をそれぞれ包絡線検波により復調し、適切な親子間の離隔距離の時点で、受信した低周波信号と、位相同期を取って立ち上げた低周波レプリカ信号を、乗算部で乗算した後、低周波信号の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を算出する相関処理を実施し、この出力の極大値出力を継続的に保持するため、子の移動体の速度調整することで、受信低周波とレプリカ低周波の位相同期を継続的に保持して、両移動体の離隔距離を一定に保持する運航方式。
また、相関度出力は２台の移動体間の距離一定の場合は、相関度1から-1間で位相差に関係なく一定となり、近接、離隔時は、その接近離隔速度に応じて相関度出力が変動する。この変動量を検出し、これを変動量に比例した周波数の音声出力として、移動体間の近接、離隔の警報システムを構成する処理方式。
【請求項３】
離して配置した２台の送波器から、同一周波数で同相の低周波信号に同期パルスを重畳した信号を同時発信すると、この信号は両送信器を結ぶ直線中央の直交線上では同一位相で同時受信の信号として受信される。
本発明はこれに基ずき、受信時点で加算された２信号に対し、原受信の主要低周波数の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を相関処理部で算出すると、その相関出力は、受信２信号が同相で同時受信時に相関度１で相関出力が極大となり、位相差の増大と共に相関度は下がる。この結果により相関出力の極大値検出で、２信号の位相の一致点を求め、合わせて、請求項１と同様に、２信号に含まれる同期パルスの同時受信を確認して、移動体の受信点が両送波器を結ぶ直線中央の直交線上に在ることを確認し、この線上に移動体を進路制御する処理方式。


【請求項４】
音響標識又は移動体から、電波パルス及び音波パルスで変調された搬送波音波を同時に発信し、受信点に置いて、伝搬時間差内に存在する搬送波の波動数を、電波パルス、音波パルスによりセット、リセットする計数カウンタで計数し、送信点と受信点の離隔距離を、計数カウンタの波動数と音波の波長の積として求める。
更に、移動体の速力を、音響標識と移動体の距離を2点で計測し、2点間の距離差とその計測時間差よって移動体速力を算出し、必要な運航情報を取得する処理方式。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
航空機（ドローン）、自動車、船舶など移動体の安全運航と効率化の１環として、移動体の連結、誘導運航及び近接・離隔警報の発信の実現を目指すものである。
【背景技術】
【０００２】
ドローン、自動車、船舶などによる人・物の移動、運航の安全性と効率化の必要性の機運が高まっているが、本発明は移動体間で一定の距離を保持し、物理的な接続によらず音波を利用して親移動体と子移動体を結び、かつ一定の移動体間隔距離を保持して異常接近時の警報発信などと音響標識による移動体の誘導運航の支援技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許願  2018-102344
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
(イ) 前方の所定の音波を発信する移動体を検知して、その方位を自動追尾すること。
（ロ）予め設定された移動体の異常接近を検知して警報を発すること。
（ハ）2台の移動体を一定の離隔距離をおいて航走するシステムの開発。
（ニ）音波処理により移動体の連結、解除を容易にする。
（ホ）音響標識による移動体の運航誘導支援。
（へ）ドローンなど、標識点通過チェックと着陸誘導支援



【課題を解決するための手段】
【０００５】
円弧上に配置された２台の受波器では、円の中心から発信された音源音波は到達距離・時間が同じで、同一位相の音波となる。本発明では、一つの音源から、離して配置し2台の受波器に同一時刻同一位相で到達する音源の方位を検出のため、2台の受波器の受信信号を、乗算部で乗算した乗算波、または両受信信号を加算した後、これを2乗して作った2乗波の何れか一方の出力を、原受信信号に含まれる主要低周波信号の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を相関処理部で算出すると、その相関出力は、２台の受波器信号が同相時に相関度１で出力が極大となり、位相差の増大と共に相関度は下がる。この結果により相関出力の極大値検出で、左右２信号の位相の一致点を求める。
位相の一致点は、一波長以上の位相ズレ時にも起こるため、音源音波の伝搬時間の同一性の確認のため、音源音波に同期パルスを重畳し、両受信信号の増幅器の出力点で、同期パルス間の受信時間のズレが音源音波の半波長以内であることを確認して、音源方位を確定する処理方式。
方位追尾処理では、位相一致の継続保持は、移動体の方位制御機構に組み込み、移動体を音源方位に制御する閉ループ方位追尾機構を実現して行う。両受波器信号に含まれる同期パルスの受信時間のズレが過大な場合は、方位検出機能は停止させ、遅延走査回路、又移動体の方制御による方位走査モードとする。
なお、方位検出の相関処理出力は、２台の受波器信号の積による畳み込み積分時には、位相の差異により、同相時には相関度1、位相差90度時には0、逆相時には-1となる。また2台の受波器出力音波を、加算した音波信号の２乗波で、畳み込み積分時には、受波器信号を２乗波としため、波長は１/2で位相差が同相時に相関度は１、位相差90度で0.5、逆相時に0となり、その何れも出力の極大値出力点を求めると相関度１の検出時に、両受波器の音波位相の合致点を検出できる。
【０００６】
親子の2台の移動体において、親の移動体から低周波に同期パルスを重畳した信号で振幅変調した搬送波を発信し、子の移動体は受信した搬送波信号をそれぞれ包絡線検波により復調し、適切な親子間の離隔距離の時点で、受信した低周波信号と、位相同期を取って立ち上げた低周波レプリカ信号を、乗算部で乗算した後、低周波信号の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を算出する相関処理を実施し、この出力の極大値出力を継続的に保持するため、子の移動体の速度調整することで、受信低周波とレプリカ低周波の位相同期を継続的に保持して、両移動体の離隔距離を一定に保持する運航方式。
また、相関度出力は２台の移動体間の距離一定の場合は、相関度1から-1間で位相差に関係なく一定となり、近接、離隔時は、その接近離隔速度に応じて相関度出力が変動する。この変動量を検出し、これを変動量に比例した周波数の音声出力として、移動体間の近接、離隔の警報システムを構成する処理方式。
更に本方式では、搬送周波数を高く取ることにより低周波信号の送信を容易とし、併せて、搬送周波数による指向性合成により、音波の不要な方位えの拡散を抑え、所定の方位への送信を有効的に行う。また、指向性利得を得て空気中の多大な音波伝搬損失をを補填する。
【０００７】
離して配置した２台の送波器から、同一周波数で同相の低周波信号に同期パルスを重畳した信号を同時発信すると、この信号は両送信器を結ぶ直線中央の直交線上では同一位相で同時受信の信号として受信される。
本発明はこれに基ずき、受信時点で加算された２信号に対し、原受信の主要低周波数の1波長ないし数波長を取り込む畳み込み積分を実施し、畳み込み積分出力の数波長分の加算平均を相関処理部で算出すると、その相関出力は、受信２信号が同相で同時受信時に相関度１で相関出力が極大となり、位相差の増大と共に相関度は下がる。この結果により相関出力の極大値検出で、２信号の位相の一致点を求め、合わせて、請求項１と同様に、２信号に含まれる同期パルスの同時受信を確認して、移動体の受信点が両送波器を結ぶ直線中央の直交線上に在ることを確認し、この線上で移動体を運航制御する処理方式。
なお、この方式の細部処理は、請求項１の２台の受波器信号を加算後に２乗波作り相関処理と全くく同一で、受信信号がすでに加算されて入力されることが異なり、移動体進路の誘導制御では、進路に直交して２台の送信器を配置することで重要である。
また、求項２の処理を併用して、低速度運航又は低間隔運航が可能となる。
【０００８】
本システムは、請求項１の方位追尾機能と組み合わせ、音響標識又は移動体から、電波パルス及び音波パルスで変調された搬送波音波を同時に発信し、受信点に置いて、伝搬時間差中に存在する搬送波の波動数を、電波パルス、音波パルスによりセット、リセットする計数カウンタで計数し、送信点と受信点の離隔距離を計数カウンタの波動数と音波の波長の積として求める。
更に、移動体の速力を、音響標識と移動体の距離を2点で計測し、2点間の距離差とその計測時間差よって移動体速力を算出し、必要な運航情報を取得する処理方式。
また、本方式での複数の音響標識の設置によって、移動体の標識までの距離方位の計測機能により移動体の誘導運航を可能とし、移動体が音響標識を通過時間の算定も可能となり、海峡、港湾での船舶誘導、ドローンなど空中移動体の標識通過時刻検出し確認するほか、着陸誘導の支援機材としての利用も出来る。
【発明の効果】
【０００９】
（イ） 移動体の音波誘導路の設定と連結走行。
(ロ)  緊急時の接続解除と再接続が容易にできる
(ハ)  不慮の連結離脱時における警報発信
(ニ)  方位追尾中の音源までの距離の計測できる。
(ホ)  音響標識として、音響標識までの距離、方位、移動の体速力、音響標識までの到達時間等、各種航法情報を算出して、特に海峡、港内航路などの誘導支援が出来る。
（へ）音響標識として、空中移動体の標識点の通過確認と着地誘導支援機材としての利用
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】音源方位追尾CH  と離隔距離保持CH
【図２】音波伝搬と円弧上の受波器
【図３】移動体発信と受信信号
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図1は、本システムの構成ブロック図で、2台の受波器チャネル部は、音源方位追尾中に、受波器チャネルの出力を共用し、お互いに連携して作動する移動体の離隔距離保持CH と、移動体間距離計測用CHと共用される。
図１はその全機能構成図で、主要機能である方位追尾処理機能は、左右受波器出力の乗算処理と加算処置方式を示すが、この2方式は、ほぼ同じ機能で何れか一方の利用となる。
【００１２】
音源方位追尾処理は、親移動体から発信した、低周波連続波の振幅に同期パルスを重畳した低周波信号によって変調された搬送波信号を、親移動体の左右2台の受波器8で受けて、この信号を増幅器9で増幅後、高域フィルタ18で搬送波周波数を分離して、同期パルス確認部18で同期信号の時間差の有無を確認し、時間差が過大の場合は、遅延走査回路12で方位追尾CH を方位捜索モードとする。一方受信増幅器の出力は、復調検波10により、低周波信号を取り出し、これをA/D変換11によってデジタル信号に変換する。左右２種類のデジタル化低周波信号は、同期パルス確認部19の出力がない場合は、遅延走査部12は使用せず遅延量0とし、2CH の低周波デジタル出力を左右CH乗算部13で乗算し、畳込積分14で低周波信号の1ないし数波長分の畳み込み積分を実施し、その出力を相関処理部15で数波長分の信号の加算平均値を算出する。この出力の極大値は、その時点の両受信信号の位相の一致点を示し、その位相差の増減信号を方位制御信号出力部22に送出し、方位修正によって同相点を保持する。
また、本処理と代替できる左右受波器の２CH加算方式は、基本的には請求項3の処理方式と同一で、大きな差異は入力２信号が受波器の受信点で加算されており、したがって処理は２CH加算16は不要で、２乗演算17以降畳み込み積分14、相関出力15など方位追尾GHと同様となる・
図2は、入力した受信信号の位相の一致と、左右2台の受波器8を結ぶ中間点の直交線方位が送受波器配置の円弧の中心点（音源）26と一致し、音源方位を確定出来ることを示します参考図であり、請求項3の処理では、音源26が受波点となり、送波器8が送信点に逆転し同一原理が成り立つ。
両受信波形の位相の一致の極大値出力の増減データは、移動体の方位制御制御信号として取り込み、移動体の指向方位を制御して極大値出力を継続保持して、子移動体の正面位方位に親移動体の方位を継続保持する追尾機能となる。
移動体の音源方位追尾は、移動体の本体の操舵機構によることを基本とするが、親移動体の後方に子移動体が存在する場合の方位追尾は、受波器を後方に配置し、A/D変換11の後に設けた、遅延走査部12の遅延量走査によって子移動体の方位を捕捉する。
【００１３】
移動体の離隔距離保持CH は、前項の音源追尾CHとA/D変換器11までを共用し、親子の移動体間を伝搬する低周波音波の波動数により距離を一定に保つもので、A/D変換11の出力信号と、受信低周波と同一周波数のレプリカ信号をレプリカ起動制御部４で同期を取って立ち上げ、レプリカ乗算部5で両信号の乗算を行い、畳込積分14の積分を経て、相関出力部15で原周波数の数周波数分の平均を算出し、極大値出力の増減データを移動体速力制御部に送り、速力制御によって、相関出力15の極大値を保持して位相同期を保ち、離隔距離の一定化を図るものである。
【００１４】
親子移動体間の距離測定は、図3の上段信号に示す電波、音波の同期パルスを親移動体、又は音響標識から発信し、電波同期パルスは無線信号として電波パルス受信器25から取りだし、音波同期パルスは、パルス同期確認19から搬送波信号と同期パルスを分離して取り出し、両パルスは距離カウンタ21のセット、リセットパルスとし、高域フィルタから入力される搬送波は、パルス整形部20により整形され、距離カウンタ21に入力し、音波と電波の伝搬時間差時間内の搬送波周波数としてカウントし、このカウント数と搬送波の波長の積として子移動体と音響標識、又は親移動体までの距離を算出する。
本発明の各種機能は音源方位追尾機能を基本とし、各機能は一部共有するが、各機能は独立しており総合連携作業が出来る。
【符号の説明】
【００１５】
1 送波器
2  送信出力部
3  送信変調波合成部
4  レプリカ起動制御部
5  レプリカ乗算部
6  送受信制御部
7  システムクロック
8  受波器
9  増幅器
10  復調検波
11  A/D変換器
12  遅延走査部
13  左右CH（チャネル）乗算部
14  畳み込み積分
15  相関出力
16  2CH加算
17  2乗演算
18  広域フィルタ
19  パルス同期確認
20  パルス整形部
21  距離カウンター
22  方位制御出力部
23  離隔距離検出制御部
24  音源方位距離表示部
25  電波パルス受信部
26  音源
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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