JP2014020934A - 海底突起物検出システム、海底突起物検出方法、およびプログラム - Google Patents
海底突起物検出システム、海底突起物検出方法、およびプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014020934A JP2014020934A JP2012160008A JP2012160008A JP2014020934A JP 2014020934 A JP2014020934 A JP 2014020934A JP 2012160008 A JP2012160008 A JP 2012160008A JP 2012160008 A JP2012160008 A JP 2012160008A JP 2014020934 A JP2014020934 A JP 2014020934A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sound
- acoustic sensor
- search
- seabed
- directivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
【解決手段】海底から予め決められた範囲の高さに設置された状態において、海底を避ける指向性を有する探信音を出力するとともに、探信音の反響音を検出する音響センサ10と、音響センサ10から出力される探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように探信音の指向性を制御するための探信音を示す信号を出力する送信波形生成部123と、記音響センサ10が検出した反響音に基づき海底突起物を検出する方位計算処理部126と、を備える。
【選択図】図2
Description
しかし、大陸棚などの浅い海の海底に水中航走体が鎮座している場合がある。この場合、水中航走体から音波が放射されないため、水中航走体を検出することが困難であった。
また、ソナーの音響センサを用いた場合、海底に鎮座した水中航走体からの反響音と海底からの反響音とを区別することが困難であるため、海底に鎮座した水中航走体を発見することが極めて困難であった。
図1に示す通り、本実施形態に係る海底突起物検出システム1は、海底側に配置される音響センサ10とブイ11を含む。この音響センサ10とブイ11は、例えば、事前に航空機12から海上に投下されている。ブイ11と音響センサ10を接続するケーブルの長さは使用する海域の水深に合わせて調整する。これにより、音響センサ10は、海底から予め決められた範囲の高さ位置に位置される。本実施形態において、音響センサ10は、海底から数mの高さに位置されることが好ましい。
この音響センサ10は、探信音を発信するとともに、対象物から反射した探信音である反響音を検出する。
このブイ11には、海中側制御装置110が搭載されている。この海中側制御装置110は、音響センサ10と電気的に接続され、この音響センサ10に送信する探信音の電気信号を増幅する。
上述の通り、本実施形態に係る海底突起物検出システム1は、音響センサ10と、海中側制御装置110と、海上側制御装置120とを含む。
この送受信切替部102は、海中側制御装置110と電気的に接続される。送受信切替部102は、海中側制御装置110から入力される探信音信号の有無に応じて、圧電素子101からの探信音の送信を切り替える。
具体的に説明すると、送受信切替部102は、指向性の範囲が制御された探信音信号を海中側制御装置110から入力した場合、増幅器112から入力した探信音信号を圧電素子101に出力する。これにより、圧電素子101は、探信音を海中に送信する。
また、送受信切替部102は、指向性の範囲が制御された探信音信号を海中側制御装置110から入力していない場合、探信音信号を圧電素子101に出力しない。よって、圧電素子101は、探信音を海中に送信しない。この場合、圧電素子101は反響音を受信し、反響音のアナログデータである反響音信号を送受信切替部102に出力する。そして、送受信切替部102は、圧電素子101から入力した反響音信号を海中側無線通信部111に出力する。
海中側無線通信部111は、海上側制御装置120と無線通信を行う。この海中側無線通信部111は、海上側制御装置120から探信音信号を受信する。
増幅器112は、海中側無線通信部111から入力する探信音信号を増幅し、増幅された探信音信号を音響センサ10に出力する。
海上側無線通信部121は、海中側制御装置110と無線通信を行う。この海上側無線通信部121は、D/A変換部124から出力された探信音信号を、海中側制御装置110に送信する。また、海上側無線通信部121は、海中側制御装置110から反響音信号を受信する。
この送信波形生成部123は、操作部122の設定に基づき、操作部122から指示された仰俯角とビーム幅の指向性を有する探信音波形データを生成する。具体的には説明すると、送信波形生成部123は、音響センサ10を構成する複数の圧電素子101に位相を変化させた探信音を送信させるような探信音波形データを生成する。
音響センサ10は、この探信音波形データに基づき、アレイ状に配列された複数の圧電素子101から位相を制御した音波を送信することにより、仰俯角とビーム幅が制御された探信音を送信する。
例えば、指向性の範囲(ビーム幅)が3度の場合、海底を避けて探信音を送信するには、探信音の中心進行方向の仰俯角を+1.5度に制御すると、探信音は仰俯角0〜+3度の方向に進行し、海底に向かって進行しないため、海底残響の影響を軽減することができる。
D/A変換部124は、送信波形生成部123が出力したディジタルデータである探信音波形データをアナログ信号である探信音信号に変換する。
方位計算処理部126は、A/D変換部125から受信した反響音のディジタルデータについて、一定周期ごとに最大の値となる方位を計算する。例えば、方位計算処理の周期が2ミリ秒の場合、水中での音速が1秒あたり約1500mであることから、音響センサ10からの距離が1.5m毎の海底突起物と思われる反響音の方位を検出することができる。なお、方位とは、音響センサ10に対する海底突起物の方向について、音響センサ10を中心とする方位角で示す情報である。この方位計算処理部126による処理としては、一般的な方位計算の技術を利用可能である。
また、方位計算処理部126は、海中側制御装置110から入力する反響音のディジタルデータに基づき、検出された対象物までの距離を計算する。なお、対象物までの距離とは、音響センサ10と海底探索物までの距離を示す情報である。この方位計算処理部126は、例えば、音響センサ10が受信した反響音の時間差に水中音速(約1500m/秒)を乗算して算出する。
このように、方位計算処理部126は、音響センサ10からの海底探索物の方向を示す方位と、音響センサ10から海底突起物までの距離に基づき、音響センサ10を中心とした場合の海底突起物の位置を示す情報を取得することができる。
一方、この音響センサ10の圧電素子101からの探信音の進行方向が、図3に示す通り、仰俯角+1.5度に制御された場合、探信音の指向性の範囲は、仰俯角0°〜+3°の範囲となる。言い換えると、探信音の指向性の範囲は、水平面を0度として、0度〜+3度の範囲となる。この場合、探信音の指向性の範囲が、水平面から下側の範囲から除外される。よって、仰俯角0度未満の方向にある海底は、探信音の指向性の範囲から外れる。
このように、海上側制御装置120の送信波形生成部123の指向性合成処理により、探信音の進行方向を変更して、探信音の指向性の範囲を決定する仰俯角を制御することができる。
図4に示す通り、表示部127は、ブイ11を中心として海底突起物検出システム1が海底突起物を探索可能な領域である探索領域R1を示す。海底突起物が検出された場合、表示部127は、検出された海底突起物R2を探索領域R1内に表示する。なお、表示部127は、海底突起物R2が検出された部分を、探索領域R1とは異なる濃淡あるいは色彩で表現されている。なお、本実施形態において、水平面上において、音響センサ10の位置をブイ11の位置であるとして、表示部127に表示している。
つまり、探索領域R1上において、海上側制御装置120の方位計算処理部126によって反響音が検出された場合、表示部127は、探索領域R1において反響音が検出された方位と距離に、海底突起物R2を表示する。
(ステップST1)
例えば、操作部122を介して、探信音の指向性(進行方向の仰俯角とビーム幅)が指示されたとする。これにより、海上側制御装置120の送信波形生成部123が、操作部122の設定に基づき、探信音の指向性を有するディジタルデータ(探信音波形データ)を生成し、D/A変換部124に出力する。
(ステップST2)
D/A変換部124は、ディジタルデータである探信音音波データをアナログデータである探信音信号に変換して、海上側無線通信部121に出力する。
(ステップST3)
海上側無線通信部121は、入力した探信音信号を、海中側制御装置110に送信する。
海中側制御装置110の海中側無線通信部111は、海上側制御装置120から探信音信号を受信して、増幅器112に出力する。
(ステップST5)
増幅器112は、海中側無線通信部111から入力する探信音信号を増幅して、増幅された探信音信号を音響センサ10に出力する。
音響センサ10の送受信切替部102は、海中側制御装置110から探信音信号を入力し、圧電素子101に出力する。
そして、圧電素子101は、海上側制御装置120の送信波形生成部123の指向性合成処理によって制御された進行方向に向かって音響センサ10が音波を送信する。これにより、圧電素子101が送信する探信音の指向性が合成される。
(ステップST7)
そして、圧電素子101は、受信した音波を電気信号に変換して、送受信切替部102に出力する。つまり、圧電素子101は、探信音の反射音である反響音を含むアナログ信号である反響音信号を送受信切替部102に出力する。
送受信切替部102は、入力した反響音信号を海中側無線通信部111に出力する。
(ステップST8)
海中側無線通信部111は、送受信切替部102から入力した反響音信号を海上側制御装置120に送信する。
海上側制御装置120の海上側無線通信部121は、受信した反響音信号をA/D変換部125に出力する。
(ステップST10)
A/D変換部125は、海上側無線通信部121から入力する反響音を含むアナログ信号である反響音信号をディジタルデータに変換して、方位計算処理部126に出力する。
方位計算処理部126は、入力する反響音ディジタルデータに基づいて、検出された海底突起物の方位を算出する。
また、方位計算処理部126は、A/D変換部125から入力する反響音ディジタルデータに基づき、検出された海底突起物までの距離を計算する。
(ステップST10)
表示部127は、方位計算処理部126によって計算された計算結果を表示する。この表示部127は、例えば、ブイ11(音響センサ10)を中心として、方位計算処理部126によって計算された海底探索物の位置を濃淡または色彩で表現する。
次に、図6を参照して、本発明の第2実施形態に係る海底突起物検出システム2の一例について説明する。図6は、本発明の第2実施形態に係る海底突起物検出システム2の機能構成の一例を示すブロック図である。
図6に示す通り、本実施形態にかかる海底突起物検出システム2は、音響センサ210と、海中側制御装置110と、海上側制御装置120とを備える。音響センサ210は、送受信切替部102と、圧電素子101と、姿勢センサ211とを備える。なお、本実施形態に係る海底突起物検出システム2は、音響センサ210が姿勢センサ211を備えている点を除けば第1実施形態に係る海底突起物検出システム1と同様の構成を有するため、同一の符号を付して詳細な説明は省略し、異なる部分だけを説明する。
海中側無線通信部111は、入力した姿勢データを海上側制御装置120の海上側無線通信部121に送信する。
これにより、D/A変換部124が、ディジタルデータである探信音波形データをアナログ信号である探信音信号に変換し、海上側無線通信部121と海中側無線通信部111を経由して増幅器112に送信する。この増幅器112が、アナログ信号の探信音信号を増幅し、増幅された探信音信号を音響センサ210に出力する。
一方、音響センサ210が基準姿勢あるいは基準姿勢に近い状態でないと判定した場合、送信波形生成部123は、音波の進行方向の仰俯角を制御した探信音のディジタルデータをD/A変換部124に出力しない。
音響センサ210は、海中側制御装置110から探信音のアナログ信号が入力された場合(言い換えると、入力されている期間)に限り、この探信音のアナログ信号に基づく探信音を海中に送信する。つまり、海中側制御装置110から探信音のアナログ信号が入力されていない場合、音響センサ210は、探信音を海中に送信しない。
次に、図7を参照して、本発明の第3実施形態に係る海底突起物検出システム3の一例について説明する。図7は、本発明の第3実施形態に係る海底突起物検出システム3の概要を説明するための図である。
図7に示す通り、本実施形態に係る海底突起物検出システム3は、海底側に配置される音響センサ10、ブイ11、錘16、およびフロート17を含む。
この音響センサ10は、錘16およびフロート17とケーブル等で離間されて連結されている。また、錘16は、ブイ11とケーブル等で離間されて連結されている。この音響センサ10、ブイ11、錘16、およびフロート17は、例えば、事前に航空機12から海上に投下される。この場合、音響センサ10は、図示の通り、錘16によって海底側に引き下げられ、かつ、フロート17によって海面側に引き上げられた状態となる。よって、音響センサ10は、海底から予め決められた高さ位置に位置されることとなる。本実施形態において、音響センサ10は、海底から数mの高さに位置されることが好ましい。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
Claims (7)
- 海底から予め決められた高さに位置された状態において、入力する探信音を示す信号に基づき指向性を有する探信音を出力するとともに、前記探信音の反響音を検出する音響センサと、
前記音響センサから出力される前記探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように前記探信音の指向性を制御するための前記探信音を示す信号を生成する送信波形生成部と、
前記音響センサが検出した前記反響音に基づき海底探索物を検出する方位計算処理部と、
を備えることを特徴とする海底突起物検出システム。 - 前記送信波形生成部は、
前記探信音の指向性の範囲が仰俯角0°以上となるように前記探信音の指向性を制御するための前記探信音を示す信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の海底突起物検出システム。 - 前記送信波形生成部は、
前記探信音の進行方向が仰俯角0°以上となるように前記探信音の指向性を制御するための前記探信音を示す信号を生成することを特徴とする請求項1あるいは2に記載の海底突起物検出システム。 - 前記音響センサは、
錘および浮きと連結されており、前記錘によって海底側に引っ張られ、前記浮きによって海面側に引っ張られた状態で、海底から予め決められた範囲の高さに位置されていることを特徴とする請求項1から3のうちいずれか一項に記載の海底突起物検出システム。 - 前記音響センサは、
前記音響センサの姿勢を検出する姿勢センサを備え、
前記送信波形生成部は、
前記姿勢センサの検出結果に基づき、前記音響センサが基準姿勢あるいは基準姿勢に近い状態であるか否かを判定し、前記音響センサが基準姿勢あるいは基準姿勢に近い状態であると判定した場合、前記探信音を示す信号を前記音響センサに出力することを特徴とする請求項1から4のうちいずれか一項に記載の海底突起物検出システム。 - 音響センサから出力される探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように前記探信音の指向性を制御するための探信音を示す信号を出力するステップと、
海底から予め決められた高さに位置される前記音響センサから、前記探信音を示す信号に基づく指向性を有する探信音を出力させるステップと、
前記音響センサから前記探信音の反響音を受信するステップと、
受信した前記反響音に基づき海底突起物を検出するステップと、
を備えることを特徴とする海底突起物検出方法。 - コンピュータを、
音響センサから出力される探信音の指向性の範囲から海底が除外されるように前記探信音の指向性を制御するための探信音を示す信号を生成する手段、
海底から予め決められた高さに位置される前記音響センサから、前記探信音を示す信号に基づく指向性を有する探信音を出力させる手段、
前記音響センサから前記探信音の反響音を受信する手段、
受信した前記反響音に基づき海底突起物を検出する手段、
として機能させるためのプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012160008A JP5769260B2 (ja) | 2012-07-18 | 2012-07-18 | 海底突起物検出システム、海底突起物検出方法、およびプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012160008A JP5769260B2 (ja) | 2012-07-18 | 2012-07-18 | 海底突起物検出システム、海底突起物検出方法、およびプログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014020934A true JP2014020934A (ja) | 2014-02-03 |
JP5769260B2 JP5769260B2 (ja) | 2015-08-26 |
Family
ID=50195971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012160008A Active JP5769260B2 (ja) | 2012-07-18 | 2012-07-18 | 海底突起物検出システム、海底突起物検出方法、およびプログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5769260B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022225716A1 (en) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | Acoustic Research Systems, Llc | System for aerospace acoustic testing |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6144382A (ja) * | 1984-08-07 | 1986-03-04 | Nec Corp | アクテイブソ−ナ−装置 |
JPS63128481U (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-23 | ||
JPH08211150A (ja) * | 1995-02-01 | 1996-08-20 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 音響ブイ |
JP2000227475A (ja) * | 1999-02-08 | 2000-08-15 | Nec Corp | 音響探信儀調定諸元最適化装置 |
JP2001289935A (ja) * | 2000-04-11 | 2001-10-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | 音響測位方法 |
JP2004224312A (ja) * | 2003-01-27 | 2004-08-12 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラム |
JP2011033584A (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-17 | Nec Network & Sensor Systems Ltd | 人工物検出システム、該システムに用いられる人工物検出方法及び人工物検出制御プログラム |
JP2012112922A (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-14 | Furuno Electric Co Ltd | 探知装置、水中探知装置、探知方法及びプログラム |
-
2012
- 2012-07-18 JP JP2012160008A patent/JP5769260B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6144382A (ja) * | 1984-08-07 | 1986-03-04 | Nec Corp | アクテイブソ−ナ−装置 |
JPS63128481U (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-23 | ||
JPH08211150A (ja) * | 1995-02-01 | 1996-08-20 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 音響ブイ |
JP2000227475A (ja) * | 1999-02-08 | 2000-08-15 | Nec Corp | 音響探信儀調定諸元最適化装置 |
JP2001289935A (ja) * | 2000-04-11 | 2001-10-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | 音響測位方法 |
JP2004224312A (ja) * | 2003-01-27 | 2004-08-12 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラム |
JP2011033584A (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-17 | Nec Network & Sensor Systems Ltd | 人工物検出システム、該システムに用いられる人工物検出方法及び人工物検出制御プログラム |
JP2012112922A (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-14 | Furuno Electric Co Ltd | 探知装置、水中探知装置、探知方法及びプログラム |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022225716A1 (en) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | Acoustic Research Systems, Llc | System for aerospace acoustic testing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5769260B2 (ja) | 2015-08-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10597130B2 (en) | Trolling motor with a transducer array | |
EP3107806B1 (en) | Method and autonomous underwater vehicle able to maintain a planned arrangement | |
RU2483326C2 (ru) | Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система для позиционирования подводных объектов в навигационном поле произвольно расставленных гидроакустических маяков-ответчиков | |
US11209543B2 (en) | Sonar transducer having electromagnetic shielding | |
US20180279596A1 (en) | Sonar transducer with acoustic speaker | |
US20160207602A1 (en) | Nosecone Transducer Array | |
EP3273264B1 (en) | Underwater detection apparatus | |
US20200333787A1 (en) | Marine surface drone and method for characterising an underwater environment implemented by such a drone | |
WO2014192532A1 (ja) | 船舶用環境情報検出装置、航路設定装置、船舶用環境情報検出方法、および、プログラム | |
JP2006220436A (ja) | マルチビーム音響測深装置の動揺影響軽減装置又はこれを備えた海底探査船 | |
JP5769260B2 (ja) | 海底突起物検出システム、海底突起物検出方法、およびプログラム | |
JP6179973B2 (ja) | 信号処理装置、水中探知装置、信号処理方法、及びプログラム | |
JP2013007580A (ja) | 水中探知装置、水中探知方法、および水中探知プログラム | |
JP2018010006A (ja) | 音響測深装置、音響測深方法及びマルチビーム音響測深装置 | |
JP6478272B2 (ja) | 探査装置、探査方法およびプログラム | |
JP2006162294A (ja) | 底質探知装置 | |
JP6016255B2 (ja) | 音響画像生成システム、音響画像生成方法、および音響画像生成プログラム | |
JP2004347550A (ja) | 浮体式風況調査方法およびその装置 | |
JP5777049B2 (ja) | 超音波を用いた波浪計測方法および波浪計測システム | |
KR102123232B1 (ko) | 소형 소나를 이용한 수심 측정장치 | |
Schmaljohann et al. | Motion estimation for synthetic aperture sonars | |
EP2294453B1 (en) | Measuring electromagnetic source geometry | |
KR101647753B1 (ko) | 음파 탐지기 및 음파 탐지기의 움직임 보정 장치 | |
RU2576352C2 (ru) | Буксируемое устройство для измерения акустических характеристик морского грунта | |
Sathishkumar et al. | Echo sounder for seafloor object detection and classification |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140418 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140513 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140529 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141104 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141226 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150526 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150618 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5769260 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |