JP2015184235A - 探信装置、測定方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 使用する周波数帯域を抑制しつつ、目標情報を取得できるサンプリングレートを向上させることができる探信装置等を提供する。【解決手段】 本発明の探信装置は、特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を順次送信し、前記探信波に対する反射波を受信する送受波部と、前記送受波部が受信した反射波を処理する信号処理部とを備えることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、探信装置、測定方法及びプログラムに関する。

ソーナー装置は、音波を送信し、目標物からの反射波を受信することで、目標物の方位や距離等を測定する装置である。ソーナー装置は、探信波となる送信パルスを送波した後、目標物からの反射音である目標エコーが受信されるまで、次の送信パルスを送信することができない。なぜなら、ソーナー装置は、目標エコーが受信される前に探信波を送波してしまうと、いずれの探信波からの目標エコーなのかが分からなくなり、目標物の方位や距離等を正確に測定できないからである。したがって、ソーナー装置において、目標物に関する測定のサンプリング間隔は、当該目標物との距離を探信波が往復伝播する時間以下に縮めることができず、サンプリングレートは目標との距離に依存してしまう。

上記の問題を解決するため、特許文献１に記載のソーナー装置は、周波数の違いにより探信波を区別することで、サンプリング間隔を縮めても、いずれの探信波からの目標エコーであるかを把握できるようにしている。この結果、特許文献１に記載のソーナー装置は、サンプリングレートを高めることができ、目標物の探知・追尾の迅速性及び正確性を向上することができる。

特開平１−１７０８８５号公報

上記のとおり、特許文献１に記載のソーナー装置は、異なる周波数の音波をそれぞれ別個の探信波として扱い、サンプリングレートを向上している。そのため、当該ソーナー装置は、例えば、サンプリングレートを２倍にするためには２種類の異なる周波数の探信波を用意する必要があり、４倍にするためには４種類の異なる周波数の探信波を用意する必要がある。すなわち、特許文献１に記載のソーナー装置は、サンプリングレートを向上させると、必要となる周波数の数が増加してしまい、使用する周波数帯域が大きくなってしまうという問題が生じる。

本発明の目的は、上記の問題を解決し、使用する周波数帯域を抑制しつつ、目標情報を取得できるサンプリングレートを向上させることである。

本発明の探信装置は、特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を順次送信する送信部と、前記探信波の反射波を受信する受信部と、前記受信部が受信した反射波を処理する処理部とを備えることを特徴とする。

本発明の測定方法は、特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を順次送信し、前記探信波の反射波を受信し、前記受信した反射波を処理することを特徴とする。

本発明のプログラムは、特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を順次送信する処理と、前記探信波の反射波を受信する処理と、前記受信した反射波を処理する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の探信装置等は、使用する周波数帯域を抑制しつつ、目標情報を取得できるサンプリングレートを向上させることができるという効果がある。

本発明の第１の実施形態における、探信装置の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における、探信装置の動作例を示すフローチャートである。 ソーナー装置が送信する探信波と、当該探信波の反射波との関係を示す図である 異なる種類の探信波（αとβ）を交互に送信した場合の、当該探信波と反射波との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態における、探信装置１の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における、送信処理部１３が、３つの異なる周波数（Ａ、Ｂ、Ｃ）の音波を組合せて生成した場合における、探信装置１から送信される探信波の例である。 送信処理部１３が、３つの異なる周波数の音波を多重して作成した探信波の例である。 １つの種類の探信波を送信した場合と、本発明の第２の実施形態における探信装置１のように複数種類の探信波を送信した場合とにおける、探信波の送信状況と、反射波の受信状況とを示す図である。 本発明の第２の実施形態における、探信波を送信する場合の探信装置１の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における、探信波に対する受信波を受信する場合の探信装置１の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態における、探信装置１の構成例を示す図である。 本発明の第４の実施形態における、探信装置１が探信波を生成する際に用いる、特徴の異なる音波の例である。 本発明の第４の実施形態における、探信装置１が送信する探信波の例である。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。

図１は、本発明の第１の実施形態における、探信装置の構成例を示す図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態における探信装置１は、送受波部１１と、信号処理部１２とを備える。

送受波部１１は、特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を生成する。特徴が異なる音波は、例えば、周波数の異なる音波である。また、送受波部１１は、送信した探信波に対する反射波を受信する。

ここで、送受波部１１が生成する探信波は、例えば、特徴が異なる音波を組合せて生成した音波そのものである。また、送受波部１１が生成する探信波は、例えば、所定の第１の音波に、特徴が異なる音波を組合せた第２の音波をヘッダとして付け加えて生成したものであってもよい。すなわち、送受波部１１は、特徴が異なる音波を組合せた第２の音波をヘッダとして付け加えて生成した探信波を送信し、当該探信波に対する反射波を受信する。この場合において、探信装置１は、探信波のヘッダ部分に含まれる、特徴が異なる音波を組合せた第２の音波によって、複数の探信波（及び、反射波）を互いに区別する。

信号処理部１２は、送受波部１１が受信した反射波を処理する。

図２は、本発明の第１の実施形態における、探信装置の動作例を示すフローチャートである。

送受波部１１は、特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を、順次送信する（Ｓ１０１）。

送受波部１１は、送信した探信波に対する反射波を受信する（Ｓ１０２）。

信号処理部１１は、送受波部１１が受信した反射波を処理する（Ｓ１０３）。

上記のとおり、本発明の第１の実施形態における探信装置１は、特徴が異なる複数の音波を組み合わせて探信波を生成するので、当該複数の音波の組合せの数だけ、異なる種類の探信波を生成することができる。当該探信装置１は、例えば周波数が異なる音波を２つ（例えば、ＡとＢ）用いると、当該音波の組合せは４つ（ＡＡ、ＡＢ、ＢＡ、ＢＢ）あるので、４種類の探信波を生成することができる。そのため、当該探信装置１は、例えば周波数の異なる音波を組合せることで、使用する周波数帯域が狭くても探信波の種類を増やすことができ、サンプリングレートを向上させることが可能となる。したがって、当該探信装置１は、当該サンプリングレートの向上により、目標物に関する測定の迅速性及び正確性を向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。

上述した通り、ソーナー装置（探信装置）は、同一の探信波を用いて目標物の距離や方位を測定する場合、探信波（送信パルス）を送信した後、目標物からの反射波（目標エコー）を受信するまで、次の探信波を送信できない。なぜなら、ソーナー装置（探信装置）は、目標物からの反射波（目標エコー）が受信される前に探信波を送信してしまうと、受信した反射波が、どのタイミングで送信した探信波に対する反射波であるかを特定できないからである。図３は、当該ソーナー装置が送信する探信波と、当該探信波の反射波との関係を示す図である。図３に示すように、ソーナー装置は、探信波を送信した後、少なくとも目標物から反射波が戻ってくるまでの時間（図３では、「Ｔ」）が経過するまで、次の探信波を送信することができない。すなわち、当該ソーナー装置は、目標物を測距できるサンプリング間隔を、目標物との距離を音波が往復伝搬する時間（図３では、「Ｔ」）以下に縮めることができない。

そこで、本発明の第２の実施形態におけるソーナー装置は、異なる種類の探信波を交互に送信することにより、探信波（及び反射波）を互いに区別できるようにして、いずれの探信波からの反射波であるかを把握できるようにしている。図４では、異なる種類の探信波（図４では、αとβ）を交互に送信した場合の、当該探信波と反射波との関係を示す図である。図４に示すように、ソーナー装置は、異なる種類の探信波を送信することにより、受信した反射波がどのタイミングで送信した探信波に対する反射波であるかを特定できるので、サンプリング間隔を縮めることが可能となる。

ここで、上述したように、特許文献１に記載のソーナー装置は、周波数の違いにより探信波を区別している。しかしながら、特許文献１に記載のソーナー装置のように、周波数の違いで探信波を区別したのでは、サンプリングレートを向上させると、必要となる周波数の数が増加してしまい、使用する周波数帯域が大きくなってしまう。

そこで、本発明の第２の実施形態では、特徴が異なる複数の音波を組み合わせて探信波を生成して、当該複数の音波の組合せの数だけ異なる種類の探信波を生成し、使用する周波数帯域を抑制しつつ、サンプリングレートを向上させる。目標物に当たって戻ってくる反射波（目標エコー）は、探信波の生成時（送信時）に組み合わせた音波と同じ組み合わせ順で、１つのパルスとして受信される。したがって、本発明の第２の実施形態の探信装置１は、反射波を受信した場合に、当該反射波がいずれの送信タイミングで送波された探信波に対する反射波であるかを判定できる。

図５は、本発明の第２の実施形態における探信装置１の構成例を示す図である。図５に示すように、探信装置１は、送受波部１１と、信号処理部１２と、送信処理部１３と、増幅部１４、送受切替部１５と、受信処理部１６と、データ出力部１７とを備える。

送信処理部１３は、特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を生成する。送信処理部１３は、生成した探信波を送信する。

送信処理部１３は、例えば、３つの異なる周波数の音波を組合せて複数種類の探信波を生成する。当該３つの異なる周波数をＡ、Ｂ、Ｃとすると、３つの異なる周波数の音波の組合せは、同じ周波数を重複して用いない場合であっても６種類「ＡＢＣ、ＡＣＢ、ＢＡＣ、ＣＡＢ、ＢＣＡ、ＣＢＡ」生成できる。周波数の違いにより探信波を区別する場合には３種類の探信波しか送信できないところ、本発明の第２の実施形態における探信装置１は、少なくとも６種類の探信波を送信することが可能となり、サンプリングレートを向上させることができる。なお、送信処理部１３は、「ＡＡＡ」や「ＡＢＡ」など同じ周波数を重複して用いる場合には、２７種類の探信波を生成できる。

図６は、送信処理部１３が、３つの異なる周波数（Ａ、Ｂ、Ｃ）の音波を組合せて生成した場合における、探信装置１から送信される探信波の例である。探信装置１は、図６に示すように、３つの異なる周波数を時間軸上に並べて、例えば６種類の探信波「ＡＢＣ、ＡＣＢ、ＢＡＣ、ＣＡＢ、ＢＣＡ、ＣＢＡ」を送信する。

また、送信処理部１３は、例えば周波数の異なる音波を周波数多重することにより、探信波を作成してもよい。図７は、送信処理部１３が、３つの異なる周波数の音波を多重して作成した探信波の例である。周波数多重して探信波を作成する場合、例えば７種類の探信波「Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、ＡＢＣ」を送信する。例えば、探信波「ＡＢ」は、周波数「Ａ」と周波数「Ｂ」の音波を多重して作成されたものである。なお、３つの異なる周波数の音波がいずれも含まれていない場合を含めて、８種類の探信波を作成してもよい。なお、３つの異なる音波がいずれも含まれていない場合、探信波が特徴の異なる音波を組合せて生成した音波そのものであると、送受波部１１は、探信波を送信できないことになる。したがって、３つの異なる音波がいずれも含まれていない場合を含める際には、送受波部１１は、所定の第１の音波に、特徴が異なる音波を組合せた第２の音波をヘッダとして付け加えて生成した探信波を送信する。

上記の通り、周波数多重して探信波を作成する場合、探信装置１は、探信波にどの周波数の音波が含まれているかに基づいて、複数の探信波を互いに区別する。そして、受信処理部１２は、反射波にどの周波数の音波が含まれているかを検出して、複数の反射波を互いに区別し、いずれの探信波に対する反射波であるかを特定する。

図８は、１つの種類の探信波を送信した場合と、本発明の第２の実施形態における探信装置１のように複数種類の探信波を送信した場合とにおける、探信波の送信状況と、反射波の受信状況とを示す図である。図８は、送信処理部１３が、３つの異なる周波数（Ａ、Ｂ、Ｃ）の音波を時間軸上に並べて探信波を生成した場合における、探信波の送信状況と、反射波の受信状況の例である。図８に示すように、本発明の第２の実施形態における探信装置１は、１つの種類の探信波を送信する場合に比べて、サンプリングレートを６倍にすることができる。

送信処理部１３は、異なる種類の探信波ごとに、当該探信波を送信したタイミングを信号処理部１２に通知する。送信処理部１３は、探信波に含まれる特徴の異なる音波の組合せと、当該探信波を送信したタイミングとを通知する。

増幅部１４は、送信処理部１３が送信した探信波を所定の強度に増幅する。

送受切替部１５は、探信波を送信する場合、増幅部１４からの探信波を送受波部１１に転送する。一方、送受切替部１５は、探信波を送信しない場合、送受波部１１から転送された反射波を受信処理部１６に転送する。

送受波部１１は、送信処理部１３が生成し、増幅部１４で強度を増幅した探信波を送信する。また、送受波部１１は、探信波に対する反射波を受信する。送受波部１１は、受信した反射波を、送受切替部１５に転送する。

受信処理部１６は、送受切替部１５から転送された反射波の強度を増幅し、信号処理部１２に転送する。

信号処理部１２は、送受波部１１が受信した反射波に基づいて、目標物の距離や方位を計算する。信号処理部１２は、例えば、探信波を送信した時刻と、当該探信波に対する反射波を受信した時刻とから、目標物までの距離を測定する。また、信号処理部１２は、例えば、探信波に対する反射波が反射してきた方向に基づいて、目標物の位置する方位を測定する。

信号処理部１２は、異なる種類の探信波に対する反射波を、区別して処理する。すなわち、信号処理部１２は、異なる種類の探信波に対する反射波ごとに、当該反射波から、目標物の距離や方位を計算する。

信号処理部１２は、送受波部１１が受信する反射波の当該特徴が異なる音波の組合せに基づいて、当該反射波に対応する探信波を特定する。信号処理部１２は、特徴の異なる音波の組合せに基づいて、異なる種類の探信波に対する反射波を互いに区別する。また、信号処理部１２は、特徴の異なる音波の組合せに基づいて、受信処理部１６から受信した反射波がどの探信波に対する反射波であるかを判定する。信号処理部１２は、例えば、受信した反射波が周波数の異なる音波の組合せ「ＡＢＣ」であった場合、当該反射波が、探信波「ＡＢＣ」に対する反射波であると判定する。

信号処理部１２は、送信処理部１３から、探信波である特徴の異なる音波の組合せと、当該探信波を送信したタイミングの通知を受ける。信号処理部１２は、異なる種類の探信波ごとに、送信処理部１３から、探信波を送信したタイミングの通知を受けたことに応じて、当該探信波を送信してからの経過時間の計測を開始する。

信号処理部１２は、反射波を受信したことに応じて、当該反射波に対応する探信波を送信してからの経過時間を計測する。信号処理部１２は、計測した当該経過時間から、目標物の位置を計算する。当該経過時間は、探信装置１が送信した探信波が目標物に反射して戻ってくるまでに要した時間である。したがって、信号処理部１２は、探信波の速度と、当該経過時間（具体的には、当該経過時間の１／２）とに基づいて、目標物の距離を計算することができる。なお、信号処理部１２は、異なる種類の探信波ごとに、当該探信波を送信してからの経過時間を計測する。

信号処理部１２は、計算した目標物の距離と方位に関する情報を、データ出力部１７に出力する。

データ出力部１７は、信号処理部１２から入力された目標物の距離と方位とに関する情報を、データとして出力する。データ出力部１７は、例えば、表示器に目標物の距離と方位とに関するデータを出力し、目標物の距離と方位とを表示させる。また、データ出力部１７は、例えば記憶部（図示しない）に目標物の距離と方位とに関するデータを出力し、当該データを記憶させてもよい。また、データ出力部１７は、当該データを処理する他の装置へ、当該データを出力してもよい。

図９は、本発明の第２の実施形態における、探信波を送信する場合の探信装置１の動作例を示すフローチャートである。

送信処理部１３は、特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を生成して送信する（Ｓ２０１）。

増幅部１４は、送信処理部１３が送信した探信波を所定の強度に増幅する（Ｓ２０２）。

送受切替部１５は、探信波を送信する場合、増幅部１４からの探信波を送受波部１１に転送する（Ｓ２０３）。

送受波部１１は、送信処理部１３が生成し、増幅部１４で強度を増幅した探信波を送信する（Ｓ２０４）。

図１０は、本発明の第２の実施形態における、探信波に対する受信波を受信する場合の探信装置１の動作例を示すフローチャートである。

送受波部１１は、探信波に対する反射波を受信し、受信した反射波を送受切替部１５に転送する（Ｓ３０１）。

送受切替部１５は、送受波部１１から転送された反射波を、受信処理部１６に転送する（Ｓ３０２）。

受信処理部１６は、送受切替部１５から転送された反射波の強度を増幅し、信号処理部１２に転送する（Ｓ３０３）。

信号処理部１２は、送受波部１１が受信した反射波に基づいて、目標物の距離や方位を計算する（Ｓ３０４）。信号処理部１２は、計算した目標物の距離と方位に関する情報を、データ出力部１７に出力する（Ｓ３０５）。

データ出力部１７は、信号処理部１２から入力された目標物の距離と方位とに関する情報を、データとして出力する（Ｓ３０６）。

上記のとおり、本発明の第２の実施形態における探信装置１は、特徴が異なる複数の音波を組み合わせて探信波を生成するので、当該複数の音波の組合せの数だけ、異なる種類の探信波を生成することができる。そのため、当該探信装置１は、例えば周波数の異なる音波を組合せることで、使用する周波数帯域が狭くても探信波の種類を増やすことができ、サンプリングレートを向上させることが可能となる。したがって、当該探信装置１は、当該サンプリングレートの向上に伴って、目標物に関する測定の迅速性及び正確性を向上できる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。

本発明の第３の実施形態は、探信装置１が、送信処理部１３及び信号処理部１２に対して、探信波である特徴の異なる音波の組合せと、当該探信波を送信するタイミングを通知する送信制御部１８を備えるものである。

図１１は、本発明の第３の実施形態における、探信装置１の構成例を示す図である。当該探信装置１は、送信制御部１８を備える。

送信制御部１８は、送信処理部１３及び信号処理部１２に対して、探信波である特徴の異なる音波の組合せと、当該探信波を送信するタイミングを通知する。送信制御部１８は、例えば、探信波である特徴の異なる音波の組合せ「ＡＢＣ」と、当該探信波を送信するタイミングとを、送信処理部１３と信号処理部１２とに通知する。

送信制御部１８は、異なる種類の探信波を順番に送信するように、当該探信波を送信するタイミングを通知する。送信制御部１８は、３種類の異なる周波数の音波「Ａ・Ｂ・Ｃ」を組合せて探信波が生成される場合、例えば「ＡＢＣ→ＡＣＢ→ＢＡＣ→ＣＡＢ→ＢＣＡ→ＣＢＡ」の順番で探信波を送信するように、当該探信波を送信するタイミングを通知する。送信制御部１８は、例えば、探信波が２種類の異なる周波数の音波「Ａ・Ｂ」を組合せて生成される場合には、例えば「ＡＢ」と「ＢＡ」の探信波を交互に送信するように、当該探信波を送信するタイミングを通知する。

また、送信制御部１８は、所定の間隔ごとに探信波を送信するように、当該探信波を送信するタイミングを通知してもよい。

送信処理部１３は、送信制御部１８から通知された特徴の異なる音波の組合せに基づいて、探信波を生成する。送信処理部１３は、生成した探信波を、送信制御部１８から通知されたタイミングに応じて送信する。

信号処理部１２は、探信波である特徴の異なる音波の組合せと、当該探信波を送信するタイミングの通知を受けたことに応じて、当該探信波を送信してからの経過時間の計測を開始する。信号処理部１２は、異なる種類の探信波ごとに、当該探信波を送信するタイミングの通知を受けたことに応じて、当該タイミングの通知を受けた時刻からの経過時間の計測を開始する。

信号処理部１２は、受信処理部１６から反射波を受信したことに応じて、当該反射波に対応する探信波を送信したタイミングからの経過時間を計測する。信号処理部１２は、計測した当該経過時間から、目標物の位置を計算する。

上記のとおり、本発明の第３の実施形態における探信装置１は、送信処理部１３及び信号処理部１２に対して、探信波である特徴の異なる音波の組合せと、当該探信波を送信するタイミングを通知する送信制御部１８を備える。送信制御部１８が、生成する探信波と、当該探信波を送信するタイミングを管理し、また、信号処理部１２に対して探信波を送信するタイミングを通知するので、送信処理部１３の負荷を低減することができる。

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。

本発明の第４の実施形態は、特徴の異なる音波として、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を使用した、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とを用いるものである。

本発明の第４の実施形態における探信装置１の構成例は、図５又は図１１に示す探信装置１の構成例と同様である。

送信処理部１３は、特徴の異なる音波として、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号（ＵＰによるスイープ）と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号（ＤＯＷＮによるスイープ）とを用いる。送信処理部１３は、２つの信号を組み合わせて探信波を生成する。

図１２は、本発明の第４の実施形態における、探信装置１が探信波を生成する際に用いる、特徴の異なる音波の例である。図１２に示すように、探信装置１が用いる特徴の異なる音波は、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とであり、周波数の変化の組合せが異なるので、互いに区別することができる。

送信処理部１３は、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とを組み合わせて生成した探信波を、交互に送信する。低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号をα、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号をβとすると、送信処理部１３は、探信波として、「αα」、「αβ」、「βα」、「ββ」の４種類の異なる探信波を生成できる。

図１３は、本発明の第４の実施形態における、探信装置１が送信する探信波の例である。図１３に示すように、本発明の第４の実施形態の探信装置１は、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とを組み合わせて生成した探信波を送信する。

信号処理部１２は、周波数の変化の組合せの違いに基づいて、異なる種類の探信波に対する反射波を互いに区別し、異なる種類の探信波に対する反射波ごとに、目標物までの距離や方位を計算する。

上記のとおり、本発明の第４の実施形態における探信装置１は、特徴の異なる音波として、ＦＭを使用した、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とを用いる。当該探信装置１が送信する複数種類の探信音は、当該２種類の信号を組み合わせて作成されているので、周波数の変化の違いに基づいて、互いに区別することができる。そのため、当該探信装置１は、使用できる周波数帯域が狭い場合であっても、周波数の変化の違いにより探信波（反射波）を区別できるので、サンプリングレートを向上させることが可能となる。したがって、当該探信装置１は、当該サンプリングレートの向上に伴って、目標物に関する測定の迅速性及び正確性を向上できる。

＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について、図面を参照して説明する。

本発明の第５の実施形態は、特徴の異なる音波として、異なる周波数の信号と、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とを用いるものである。

本発明の第５の実施形態における探信装置１の構成例は、図５又は図１１に示す探信装置１の構成例と同様である。

送信処理部１３は、特徴の異なる音波として、異なる周波数の信号と、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とを用いる。送信処理部１３は、これらの信号を組み合わせて、複数種類の探信波を生成する。

所定の周波数の信号をＡ、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号をα、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号をβとすると、送信処理部１３は、例えば「Ａαβ」や「αＡβ」など、６種類の探信波を生成できる。なお、送信処理部１３は、特徴の異なる音波を重複して用いる場合には、２７種類の探信波を生成できる。

また、送信処理部１３は、所定の周波数の信号Ａと、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号をαとを用いて、「ＡＡ」、「Ａα」、「αＡ」、「αα」の４種類の探信波を生成できる。

信号処理部１２は、周波数の違いと、周波数の変化の違いとの組合せに基づいて、異なる種類の探信波に対する反射波を互いに区別し、異なる種類の探信波に対する反射波ごとに、目標物までの距離や方位を計算する。

上記のとおり、本発明の第５の実施形態における探信装置１は、特徴の異なる音波として、なる周波数の信号と、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とを用いる。当該探信装置１が送信する探信音は、これらの信号を組み合わせて作成されているので、周波数の違いと、周波数の変化の違いの組合せに基づいて、互いに区別することができる。そのため、当該探信装置１は、使用できる周波数帯域が狭い場合であっても、周波数の違いと、周波数の変化の違いの組合せに基づいて探信波（反射波）を区別でき、サンプリングレートを向上させることが可能となる。したがって、当該探信装置１は、当該サンプリングレートの向上に伴って、目標物に関する測定の迅速性及び正確性を向上できる。

＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態について説明する。

第６の実施形態において、探信装置１のコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等は、上述した各実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を実行する。

本発明の第６の実施形態において、探信装置１は、例えばＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）等の各種記憶媒体又はネットワークを介して、上述した各実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を取得する。探信装置１が取得するプログラム、又は、該プログラムを記憶した記憶媒体は、本発明を構成することになる。なお、該ソフトウェア（プログラム）は、例えば、制御装置１又はコントローラ３に含まれる所定の記憶部に、予め記憶されていてもよい。

探信装置１のコンピュータ、ＣＰＵ又はＭＰＵ等は、取得したソフトウェア（プログラム）のプログラムコードを読み出して実行する。したがって、探信装置１は、上述した各実施形態における探信装置１の処理と同一の処理を実行する。

本発明の第６の実施形態によれば、探信装置１のコンピュータ、ＣＰＵ又はＭＰＵ等に実現するためのプログラムといった用途に適用できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記したそれぞれの実施形態に限定されるものではない。本発明は、各実施形態の変形・置換・調整に基づいて実施できる。また、本発明は、各実施形態を任意に組み合わせて実施することもできる。即ち、本発明は、本明細書の全ての開示内容、技術的思想に従って実現できる各種変形、修正を含む。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

［付記１］
特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を順次送信し、前記探信波に対する反射波を受信する送受波部と、
前記送受波部が受信した反射波を処理する信号処理部と
を備えることを特徴とする探信装置。

［付記２］
前記信号処理部は、前記送受波部が受信する反射波の前記特徴が異なる音波の組合せに基づいて、前記反射波に対応する前記探信波を特定することを特徴とする付記１に記載の探信装置。

［付記３］
前記信号処理部は、異なる種類の前記探信波に対する反射波ごとに、前記反射波を区別して処理することを特徴とする付記１又は２に記載の探信装置。

［付記４］
前記信号処理部は、異なる種類の探信波に対する反射波ごとに、前記探信波を送信した時刻と前記反射波を受信した時刻とから、目標物までの距離を測定することを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の探信装置。

［付記５］
異なる種類の探信波ごとに、前記探信波を送信するタイミングを前記送受波部と前記信号処理部とに通知する送信制御部をさらに備えることを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の探信装置。

［付記６］
前記信号処理部は、前記送信制御部から通知された前記探信波を送信するタイミングと、前記送受波部が前記探信波に対応する前記反射波を受信した時刻とから、前記目標物までの距離を測定することを特徴とする付記５に記載の探信装置。

［付記７］
前記特徴が異なる音波は、互いに周波数が異なる音波、又は、互いに周波数変調が異なる音波であることを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の探信装置。

［付記８］
前記特徴が異なる音波は、周波数が異なる信号と、周波数変調が異なる信号とを組み合わせて生成されることを特徴とする付記１乃至７のいずれかに記載の探信装置。

［付記９］
前記周波数変調が異なる音波は、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とであることを特徴とする付記７又は８に記載の探信装置。

［付記１０］
特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を順次送信し、
前記探信波に対する反射波を受信し、
前記送受波部が受信した反射波を処理する
ことを特徴とする探信方法。

［付記１１］
前記反射波の前記特徴が異なる音波の組合せに基づいて、前記反射波に対応する前記探信波を特定することを特徴とする付記１０に記載の探信方法。

［付記１２］
異なる種類の前記探信波に対する反射波ごとに、前記反射波を区別して処理することを特徴とする付記１０又は１１に記載の探信方法。

［付記１３］
異なる種類の探信波に対する反射波ごとに、前記探信波を送信した時刻と前記反射波を受信した時刻とから、目標物までの距離を測定することを特徴とする付記１０乃至１２のいずれかに記載の探信方法。

［付記１４］
前記特徴が異なる音波は、互いに周波数が異なる音波、又は、互いに周波数変調が異なる音波であることを特徴とする付記１０乃至１３のいずれかに記載の探信方法。

［付記１５］
前記特徴が異なる音波は、周波数が異なる信号と、周波数変調が異なる信号とを組み合わせて生成されることを特徴とする付記１０乃至１３のいずれかに記載の探信方法。

［付記１６］
前記周波数変調が異なる音波は、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とであることを特徴とする付記１４又は１５に記載の探信方法。

［付記１７］
特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を順次送信する処理と、
前記探信波に対する反射波を受信する処理と、
前記送受波部が受信した反射波を処理する処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

［付記１８］
前記反射波の前記特徴が異なる音波の組合せに基づいて、前記反射波に対応する前記探信波を特定する処理を含むことを特徴とする付記１７に記載のプログラム。

［付記１９］
異なる種類の前記探信波に対する反射波ごとに、前記反射波を区別して処理する処理を含むことを特徴とする付記１７又は１８に記載のプログラム。

［付記２０］
異なる種類の探信波に対する反射波ごとに、前記探信波を送信した時刻と前記反射波を受信した時刻とから、目標物までの距離を測定する処理を含むことを特徴とする付記１７乃至１９のいずれかに記載のプログラム。

［付記２１］
前記特徴が異なる音波は、互いに周波数が異なる音波、又は、互いに周波数変調が異なる音波であることを特徴とする付記１７乃至２０のいずれかに記載のプログラム。

［付記２２］
前記特徴が異なる音波は、周波数が異なる信号と、周波数変調が異なる信号とを組み合わせて生成されることを特徴とする付記１７乃至２０のいずれかに記載のプログラム。

［付記２３］
前記周波数変調が異なる音波は、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とであることを特徴とする付記２１又は２２に記載のプログラム。

１ 探信装置
１１ 送受波部
１２ 信号処理部
１３ 送信処理部
１４ 増幅部
１５ 送受切替部
１６ 受信処理部
１７ データ出力部
１８ 送信制御部

Claims (10)

1. 特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を順次送信し、前記探信波に対する反射波を受信する送受波部と、
   前記送受波部が受信した反射波を処理する信号処理部と
   を備えることを特徴とする探信装置。
2. 前記信号処理部は、前記送受波部が受信する反射波の前記特徴が異なる音波の組合せに基づいて、前記反射波に対応する前記探信波を特定することを特徴とする請求項１に記載の探信装置。
3. 前記信号処理部は、異なる種類の前記探信波に対する反射波ごとに、前記反射波を区別して処理することを特徴とする請求項１又は２に記載の探信装置。
4. 前記信号処理部は、異なる種類の探信波に対する反射波ごとに、前記探信波を送信した時刻と前記反射波を受信した時刻とから、目標物までの距離を測定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の探信装置。
5. 異なる種類の探信波ごとに、前記探信波を送信するタイミングを前記送受波部と前記信号処理部とに通知する送信制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の探信装置。
6. 前記信号処理部は、前記送信制御部から通知された前記探信波を送信するタイミングと、前記送受波部が前記探信波に対応する前記反射波を受信した時刻とから、前記目標物までの距離を測定することを特徴とする請求項５に記載の探信装置。
7. 前記特徴が異なる音波は、互いに周波数が異なる音波、又は、互いに周波数変調が異なる音波であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の探信装置。
8. 前記特徴が異なる音波は、周波数が異なる信号と、周波数変調が異なる信号とを組み合わせて生成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の探信装置。
9. 前記周波数変調が異なる音波は、低い周波数から高い周波数へ一定の速度で変化させた信号と、高い周波数から低い周波数へ一定の速度で変化させた信号とであることを特徴とする請求項７又は８に記載の探信装置。
10. 特徴が異なる音波を組み合わせて生成した複数種類の探信波を順次送信し、
    前記探信波に対する反射波を受信し、
    前記送受波部が受信した反射波を処理する
    ことを特徴とする探信方法。

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