JP2616725B2 - 境界面監視ソナー - Google Patents
境界面監視ソナーInfo
- Publication number
- JP2616725B2 JP2616725B2 JP6303182A JP30318294A JP2616725B2 JP 2616725 B2 JP2616725 B2 JP 2616725B2 JP 6303182 A JP6303182 A JP 6303182A JP 30318294 A JP30318294 A JP 30318294A JP 2616725 B2 JP2616725 B2 JP 2616725B2
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- JP
- Japan
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- signal
- unit
- array
- grating lobe
- frequency
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中航走体で使用され
る境界面監視ソナーに関する。
る境界面監視ソナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の水中航走体では、例えば図５に示
すように、前方の監視は水中航走体５１の前端に配置し
た前方監視アレイ５２により行うと共に、境界面５３の
監視は水中航走体５１の側面に境界面監視アレイ５４を
配置して境界面５３からの反射音波を受信し、境界面５
３までの距離Ｄ′を計測することにより行う方式が採用
されている。
すように、前方の監視は水中航走体５１の前端に配置し
た前方監視アレイ５２により行うと共に、境界面５３の
監視は水中航走体５１の側面に境界面監視アレイ５４を
配置して境界面５３からの反射音波を受信し、境界面５
３までの距離Ｄ′を計測することにより行う方式が採用
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の境界面監視アレ
イを有する境界面監視ソナーは、図５に示すように境界
面監視アレイが水中航走体の側面に配置されることか
ら、水中航走体の航走により発生するフローノイズによ
り受信信号のＳ／Ｎが低下するという問題がある。特
に、高速の水中航走体においてはフローノイズが増大す
るので、この問題は重大である。また、境界面監視専用
のアレイを配置する必要があることから水中航走体の小
型化が困難であるという問題もある。
イを有する境界面監視ソナーは、図５に示すように境界
面監視アレイが水中航走体の側面に配置されることか
ら、水中航走体の航走により発生するフローノイズによ
り受信信号のＳ／Ｎが低下するという問題がある。特
に、高速の水中航走体においてはフローノイズが増大す
るので、この問題は重大である。また、境界面監視専用
のアレイを配置する必要があることから水中航走体の小
型化が困難であるという問題もある。
【０００４】そこで、水中航走体が本来的に備える前方
監視アレイを利用することが考えられる。即ち、前方監
視アレイの前方監視ビームを上、下、左、右にシフトし
て境界面を検出するのである。しかし、この方式では、
前方監視と境界面監視が時分割の監視となり同時に監視
できないこと、前方監視ビームのシフトが必要なため指
向性合成処理が複雑になること等の問題がある。
監視アレイを利用することが考えられる。即ち、前方監
視アレイの前方監視ビームを上、下、左、右にシフトし
て境界面を検出するのである。しかし、この方式では、
前方監視と境界面監視が時分割の監視となり同時に監視
できないこと、前方監視ビームのシフトが必要なため指
向性合成処理が複雑になること等の問題がある。
【０００５】本発明の目的は、水中航走体が本来的に備
える前方監視アレイを利用して複雑な処理を要さずに前
方監視と同時に境界面監視を可能にする境界面監視ソナ
ーを提供することにある。
える前方監視アレイを利用して複雑な処理を要さずに前
方監視と同時に境界面監視を可能にする境界面監視ソナ
ーを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の境界面監視ソナーは次の如き構成を有する。即
ち、第１発明の境界面監視ソナーは、音波の送波及び受
波を行う前方監視アレイと； 前方監視アレイに送信信
号を出力する送信部と； を備える水中航走体におい
て； 前方監視アレイが受波出力する受信信号からグレ
ーティングローブによる受信信号を分離する受信部と；
分離されたグレーティングローブによる受信信号に基
づき水中航走体と境界面との距離を計算する演算部と；
を備えたことを特徴とする。
本発明の境界面監視ソナーは次の如き構成を有する。即
ち、第１発明の境界面監視ソナーは、音波の送波及び受
波を行う前方監視アレイと； 前方監視アレイに送信信
号を出力する送信部と； を備える水中航走体におい
て； 前方監視アレイが受波出力する受信信号からグレ
ーティングローブによる受信信号を分離する受信部と；
分離されたグレーティングローブによる受信信号に基
づき水中航走体と境界面との距離を計算する演算部と；
を備えたことを特徴とする。
【０００７】第２発明の境界面監視ソナーは、第１発明
において、前方監視アレーは、グレーティングローブが
発生しやすいアレイ配列ピッチのものに選定される；
ことを特徴とする。
において、前方監視アレーは、グレーティングローブが
発生しやすいアレイ配列ピッチのものに選定される；
ことを特徴とする。
【０００８】第３発明の境界面監視ソナーは、第１発明
において、受信部は、前方監視アレイが受波出力する受
信信号から前方監視ビームとグレーティングローブを生
成し双方の受信信号を合成して出力する指向性合成部
と； 指向性合成部の出力を周波数分析し演算部から与
えられるグレーティングローブによる境界面反射波の受
信周波数の信号を抽出し演算部に出力する周波数分析部
と； を備えることを特徴とする。
において、受信部は、前方監視アレイが受波出力する受
信信号から前方監視ビームとグレーティングローブを生
成し双方の受信信号を合成して出力する指向性合成部
と； 指向性合成部の出力を周波数分析し演算部から与
えられるグレーティングローブによる境界面反射波の受
信周波数の信号を抽出し演算部に出力する周波数分析部
と； を備えることを特徴とする。
【０００９】また、第４発明の境界面監視ソナーは、第
１発明において、演算部は、送信部の送信周波数と前方
アレイの配列ピッチからグレーティングローブ角度を演
算し、グレーティングローブ角度と送信周波数と水中航
走体の速度とからグレーティングローブによる境界面反
射波の受信周波数を演算する第１演算部と； 送信部か
らの送信タイミング信号と受信部の出力と第１演算部か
らのグレーティングローブ角度とから境界面と水中航走
体との距離を演算する第２演算部と； を備えることを
特徴とする。
１発明において、演算部は、送信部の送信周波数と前方
アレイの配列ピッチからグレーティングローブ角度を演
算し、グレーティングローブ角度と送信周波数と水中航
走体の速度とからグレーティングローブによる境界面反
射波の受信周波数を演算する第１演算部と； 送信部か
らの送信タイミング信号と受信部の出力と第１演算部か
らのグレーティングローブ角度とから境界面と水中航走
体との距離を演算する第２演算部と； を備えることを
特徴とする。
【００１０】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明の境界面監
視ソナーの作用を説明する。周知のように、グレーティ
ングローブは、アレイ配列ピッチと使用周波数との関係
で主ビーム（前方監視ビーム）に対しある角度の方向に
不可避的に発生するが、従来では、不要として積極的に
抑圧し、またアレイ配列ピッチもグレーティングローブ
が発生しにくい間隔に選定している。
視ソナーの作用を説明する。周知のように、グレーティ
ングローブは、アレイ配列ピッチと使用周波数との関係
で主ビーム（前方監視ビーム）に対しある角度の方向に
不可避的に発生するが、従来では、不要として積極的に
抑圧し、またアレイ配列ピッチもグレーティングローブ
が発生しにくい間隔に選定している。
【００１１】本発明は、従来不要とされていたグレーテ
ィングローブを積極的に利用し、グレーティングローブ
による受信信号を前方監視ビームによる受信信号と共に
生成し、水中航走体の航走によるドップラ効果により前
方監視ビームによる受信信号の周波数とグレーティング
ローブによる受信信号の周波数とは、両ビームの角度の
相違により異なったものとなることから、周波数によっ
てグレーティングローブによる受信信号を分離し、グレ
ーティングローブの角度を考慮して境界面との距離を求
める。
ィングローブを積極的に利用し、グレーティングローブ
による受信信号を前方監視ビームによる受信信号と共に
生成し、水中航走体の航走によるドップラ効果により前
方監視ビームによる受信信号の周波数とグレーティング
ローブによる受信信号の周波数とは、両ビームの角度の
相違により異なったものとなることから、周波数によっ
てグレーティングローブによる受信信号を分離し、グレ
ーティングローブの角度を考慮して境界面との距離を求
める。
【００１２】従って、前方監視アレイを使用して境界面
の検出が行えるので、水中航走体の走航で発生するフロ
ーノイズの影響が少なく受信信号のＳ／Ｎを良好に維持
できると共に、従来のような側面配置の境界面監視アレ
イを不要にでき、水中航走体の小型化が可能となる。ま
たグレーティングローブを利用して受信信号を周波数で
分離するので、前方監視ビームをシフトする等の複雑な
処理をすることなく前方監視と境界面監視とを同時に行
うことができる。
の検出が行えるので、水中航走体の走航で発生するフロ
ーノイズの影響が少なく受信信号のＳ／Ｎを良好に維持
できると共に、従来のような側面配置の境界面監視アレ
イを不要にでき、水中航走体の小型化が可能となる。ま
たグレーティングローブを利用して受信信号を周波数で
分離するので、前方監視ビームをシフトする等の複雑な
処理をすることなく前方監視と境界面監視とを同時に行
うことができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る境界面監視ソナ
ーを示す。図において、送信部２は、送信信号１１を前
方監視アレイ３に出力し、送信周波数信号８を第１演算
部１に出力し、送信タイミング信号１６を第２演算部６
に出力する。
する。図１は、本発明の一実施例に係る境界面監視ソナ
ーを示す。図において、送信部２は、送信信号１１を前
方監視アレイ３に出力し、送信周波数信号８を第１演算
部１に出力し、送信タイミング信号１６を第２演算部６
に出力する。
【００１４】前方監視アレイ３は、送信信号１１に従っ
て音波を水中へ送波し、前方の障害物や境界面５３から
の反射波を受波し、受信信号１２を指向性合成部４に出
力する。ここに、前方監視アレイ３は、グレーティング
ローブが発生し易いアレイ配列ピッチのものとなってい
る。
て音波を水中へ送波し、前方の障害物や境界面５３から
の反射波を受波し、受信信号１２を指向性合成部４に出
力する。ここに、前方監視アレイ３は、グレーティング
ローブが発生し易いアレイ配列ピッチのものとなってい
る。
【００１５】指向性合成部４は、受信信号１２について
アナログ加算処理またはディジタル加算処理による指向
性合成処理を実施して受波ビームとして前方監視ビーム
１９とグレーティングローブ１８を生成し（図２）、前
方監視ビーム１９による受信信号とグレーティングロー
ブ１８による受信信号とを合成した受信信号１３を周波
数分析処理部５に出力する。
アナログ加算処理またはディジタル加算処理による指向
性合成処理を実施して受波ビームとして前方監視ビーム
１９とグレーティングローブ１８を生成し（図２）、前
方監視ビーム１９による受信信号とグレーティングロー
ブ１８による受信信号とを合成した受信信号１３を周波
数分析処理部５に出力する。
【００１６】水中航走体１７が航走するとドップラ効果
により受信信号１３の周波数は送信信号の周波数ｆT に
対し偏移する。この周波数の偏移量は、前方監視ビーム
１９とグレーティングローブ１８とは角度θだけ方向が
異なるので、前方監視ビーム１９による受信信号とグレ
ーティングローブ１８による受信信号とでは角度θの相
違のため異なるものとなる。
により受信信号１３の周波数は送信信号の周波数ｆT に
対し偏移する。この周波数の偏移量は、前方監視ビーム
１９とグレーティングローブ１８とは角度θだけ方向が
異なるので、前方監視ビーム１９による受信信号とグレ
ーティングローブ１８による受信信号とでは角度θの相
違のため異なるものとなる。
【００１７】つまり、前方監視ビーム１９による受信信
号の周波数をｆ0 、グレーティングローブ１８による受
信信号の周波数をｆ1 とすれば、受信信号１３は、図３
に示すように、送信タイミングから境界面５３での反射
波を受信するまでの時間ｔまでが周波数ｆ0 の信号で、
境界面５３からの反射波が受信される期間ではｆ0 ＋ｆ
1 の周波数の信号で、その後は周波数ｆ0 の信号とな
る。従って、受信信号１３に周波数分析処理を施せば、
受信信号１３を周波数ｆ0 の信号と周波数ｆ1 の信号と
に分離できる（図４）。
号の周波数をｆ0 、グレーティングローブ１８による受
信信号の周波数をｆ1 とすれば、受信信号１３は、図３
に示すように、送信タイミングから境界面５３での反射
波を受信するまでの時間ｔまでが周波数ｆ0 の信号で、
境界面５３からの反射波が受信される期間ではｆ0 ＋ｆ
1 の周波数の信号で、その後は周波数ｆ0 の信号とな
る。従って、受信信号１３に周波数分析処理を施せば、
受信信号１３を周波数ｆ0 の信号と周波数ｆ1 の信号と
に分離できる（図４）。
【００１８】そこで、第１演算部１では、次のようにし
て周波数ｆ0 と同ｆ1 を求め、それを受信周波数信号９
として周波数分析処理部５に与える。
て周波数ｆ0 と同ｆ1 を求め、それを受信周波数信号９
として周波数分析処理部５に与える。
【００１９】即ち、第１演算部１では、速度信号７が示
す水中航走体の速度Ｖと送信周波数信号８が示す周波数
ｆT を数式１に適用して、前方監視ビームによる受信周
波数ｆ0 を求め、周波数分析処理部５に受信周波数信号
９として与える。なお、Ｃは水中の音速である。
す水中航走体の速度Ｖと送信周波数信号８が示す周波数
ｆT を数式１に適用して、前方監視ビームによる受信周
波数ｆ0 を求め、周波数分析処理部５に受信周波数信号
９として与える。なお、Ｃは水中の音速である。
【００２０】
【数１】
【００２１】また、第１演算部１では、送信周波数ｆT
と前方監視アレイ３のアレイ配列ピッチｄとを数式２に
適用して前方監視ビーム１９とグレーティングローブ１
８とのなす角度θを求め、それをグレーティングローブ
角度信号１０として第２演算部６に出力すると共に、そ
の角度θと速度Ｖと送信周波数ｆT とを数式３に適用し
てグレーティングローブによる境界面反射波の周波数ｆ
1 を求め、周波数分析処理部５に受信周波数信号９とし
て与える。
と前方監視アレイ３のアレイ配列ピッチｄとを数式２に
適用して前方監視ビーム１９とグレーティングローブ１
８とのなす角度θを求め、それをグレーティングローブ
角度信号１０として第２演算部６に出力すると共に、そ
の角度θと速度Ｖと送信周波数ｆT とを数式３に適用し
てグレーティングローブによる境界面反射波の周波数ｆ
1 を求め、周波数分析処理部５に受信周波数信号９とし
て与える。
【００２２】
【数２】
【００２３】
【数３】
【００２４】周波数分析処理部５は、バンドパスフィル
タを使用したアナログ回路またはディジタル処理による
ＦＦＴ演算処理回路で構成され、受信周波数信号９に従
って受信信号１３から周波数ｆ1 の信号を分離し、その
信号レベルをグレーティングローブ１８の受信音圧レベ
ル１４として第２演算部６に与える。
タを使用したアナログ回路またはディジタル処理による
ＦＦＴ演算処理回路で構成され、受信周波数信号９に従
って受信信号１３から周波数ｆ1 の信号を分離し、その
信号レベルをグレーティングローブ１８の受信音圧レベ
ル１４として第２演算部６に与える。
【００２５】第２演算部６は、送信タイミング信号１６
とグレーティングローブ角度信号１０とグレーティング
ローブ１８の受信音圧レベル１４とを受けて、送信タイ
ミング信号１６の入力時点から受信音圧レベル１４の入
力時点までの時間ｔを求め（図３）、グレーティングロ
ーブ方向における境界面５３と水中航走体１７との距離
Ｌ（図２）をＬ＝Ｃ×ｔ×１／２の演算を実行して求
め、これとグレーティングローブ１８の角度θを数式４
に適用して水中航走体１７と境界面５３との距離Ｄを求
め、検出信号１５を出力する。
とグレーティングローブ角度信号１０とグレーティング
ローブ１８の受信音圧レベル１４とを受けて、送信タイ
ミング信号１６の入力時点から受信音圧レベル１４の入
力時点までの時間ｔを求め（図３）、グレーティングロ
ーブ方向における境界面５３と水中航走体１７との距離
Ｌ（図２）をＬ＝Ｃ×ｔ×１／２の演算を実行して求
め、これとグレーティングローブ１８の角度θを数式４
に適用して水中航走体１７と境界面５３との距離Ｄを求
め、検出信号１５を出力する。
【００２６】
【数４】
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の境界面監
視ソナーでは、従来不要とされていたグレーティングロ
ーブを積極的に利用し、前方監視アレイを使用して境界
面の検出が行えるので、水中航走体の走航で発生するフ
ローノイズの影響が少なく受信信号のＳ／Ｎを良好に維
持できると共に、従来のような側面配置の境界面監視ア
レイを不要にでき、水中航走体の小型化が可能となる。
またグレーティングローブを利用して受信信号を周波数
で分離するので、前方監視ビームをシフトする等の複雑
な処理をすることなく前方監視と境界面監視とを同時に
行うことができる効果がある。
視ソナーでは、従来不要とされていたグレーティングロ
ーブを積極的に利用し、前方監視アレイを使用して境界
面の検出が行えるので、水中航走体の走航で発生するフ
ローノイズの影響が少なく受信信号のＳ／Ｎを良好に維
持できると共に、従来のような側面配置の境界面監視ア
レイを不要にでき、水中航走体の小型化が可能となる。
またグレーティングローブを利用して受信信号を周波数
で分離するので、前方監視ビームをシフトする等の複雑
な処理をすることなく前方監視と境界面監視とを同時に
行うことができる効果がある。
【図１】本発明の一実施例に係る境界面監視ソナーの構
成ブロック図である。
成ブロック図である。
【図２】本発明の境界面監視ソナーの運用図である。
【図３】指向性合成部の動作説明図である。
【図４】周波数分析処理部の動作説明図である。
【図５】従来の境界面監視ソナーの運用図である。
１ 第１演算部 ２ 送信部 ３ 前方監視アレイ ４ 指向性合成部 ５ 周波数分析処理部 ６ 第２演算部 １７ 水中航走体
Claims (4)
- 【請求項１】 音波の送波及び受波を行う前方監視アレ
イと； 前方監視アレイに送信信号を出力する送信部
と； を備える水中航走体において； 前方監視アレイ
が受波出力する受信信号からグレーティングローブによ
る受信信号を分離する受信部と； 分離されたグレーテ
ィングローブによる受信信号に基づき水中航走体と境界
面との距離を計算する演算部と； を備えたことを特徴
とする境界面監視ソナー。 - 【請求項２】 前方監視アレーは、グレーティングロー
ブが発生しやすいアレイ配列ピッチのものに選定され
る； ことを特徴とする請求項１に記載の境界面監視ソ
ナー。 - 【請求項３】 受信部は、前方監視アレイが受波出力す
る受信信号から前方監視ビームとグレーティングローブ
を生成し双方の受信信号を合成して出力する指向性合成
部と； 指向性合成部の出力を周波数分析し演算部から
与えられるグレーティングローブによる境界面反射波の
受信周波数の信号を抽出し演算部に出力する周波数分析
部と； を備えることを特徴とする請求項１に記載の境
界面監視ソナー。 - 【請求項４】 演算部は、送信部の送信周波数と前方ア
レイの配列ピッチからグレーティングローブ角度を演算
し、グレーティングローブ角度と送信周波数と水中航走
体の速度とからグレーティングローブによる境界面反射
波の受信周波数を演算する第１演算部と； 送信部から
の送信タイミング信号と受信部の出力と第１演算部から
のグレーティングローブ角度とから境界面と水中航走体
との距離を演算する第２演算部と； を備えることを特
徴とする請求項１に記載の境界面監視ソナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6303182A JP2616725B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 境界面監視ソナー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6303182A JP2616725B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 境界面監視ソナー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08136642A JPH08136642A (ja) | 1996-05-31 |
| JP2616725B2 true JP2616725B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=17917875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6303182A Expired - Lifetime JP2616725B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 境界面監視ソナー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616725B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012225934A (ja) * | 2012-06-25 | 2012-11-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中航走体および障害物探知装置 |
| WO2014199758A1 (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | 古野電気株式会社 | ドップラシフト周波数測定装置及びそれを備えた潮流計 |
-
1994
- 1994-11-11 JP JP6303182A patent/JP2616725B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08136642A (ja) | 1996-05-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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