JP2001174545A - 水中静止目標物検知方法及び装置 - Google Patents
水中静止目標物検知方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 目標物エコー信号と残響が混在した受信信号
から残響周波数を分離除去することにより、目標物を確
実に識別できるようにする。 【解決手段】 水中航走体用ソーナＳで受信した受信信
号を時間的に設定周波数が可変する可変帯域阻止フィル
タ７に入力し、水中航走体１２の速度と残響反射方向と
のなす角度θから残響周波数を算出し、この算出値に基
づいて可変帯域阻止フィルタ７の設定周波数を調整し、
該可変帯域阻止フィルタ７で残響周波数を分離除去し、
目標物エコー信号のみを通して目標物１４を検知する。
から残響周波数を分離除去することにより、目標物を確
実に識別できるようにする。 【解決手段】 水中航走体用ソーナＳで受信した受信信
号を時間的に設定周波数が可変する可変帯域阻止フィル
タ７に入力し、水中航走体１２の速度と残響反射方向と
のなす角度θから残響周波数を算出し、この算出値に基
づいて可変帯域阻止フィルタ７の設定周波数を調整し、
該可変帯域阻止フィルタ７で残響周波数を分離除去し、
目標物エコー信号のみを通して目標物１４を検知する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、水中静止目標物
検知方法及び装置に係り、詳しくは、残響を分離除去す
ることにより水中に静止した目標物を明瞭に識別するよ
うにした水中静止目標物検知方法及び装置に関する。
検知方法及び装置に係り、詳しくは、残響を分離除去す
ることにより水中に静止した目標物を明瞭に識別するよ
うにした水中静止目標物検知方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、送信回路から水中に送波した音響
パルスの反射音を受信回路で受信して受波処理により目
標検出を行う装置としてアクティブソーナ装置が知られ
ている。従来のアクティブソーナー装置は、移動してい
る目標物を検出する場合、ドップラー効果により、目標
物エコーと残響の周波数が異なることを利用して、残響
を帯域阻止フィルタ等で除去する方法が知られている。
また、残響と周波数が同じになる静止目標については、
残響よりも目標の反射音（エコー）が大きいことから受
信音のレベル検知により目標の識別を行う方法も知られ
ている。また、特開平４−５２５８４号公報には、水中
に送波する音響パルスのスペクトラムと当該アクティブ
ソーナー装置の移動速度とから残響スペクトラムを算出
し、算出した残暑スペクトラムを抑圧する適応型フィル
タ特性を決定する帯域阻止フィルタ制御回路と、前記適
応型フィルタ特性に従って阻止帯域を可変し受波信号に
含まれる残響成分を抑圧する可変帯域阻止フィルタとを
備えたアクティブソーナ装置が開示されている。
パルスの反射音を受信回路で受信して受波処理により目
標検出を行う装置としてアクティブソーナ装置が知られ
ている。従来のアクティブソーナー装置は、移動してい
る目標物を検出する場合、ドップラー効果により、目標
物エコーと残響の周波数が異なることを利用して、残響
を帯域阻止フィルタ等で除去する方法が知られている。
また、残響と周波数が同じになる静止目標については、
残響よりも目標の反射音（エコー）が大きいことから受
信音のレベル検知により目標の識別を行う方法も知られ
ている。また、特開平４−５２５８４号公報には、水中
に送波する音響パルスのスペクトラムと当該アクティブ
ソーナー装置の移動速度とから残響スペクトラムを算出
し、算出した残暑スペクトラムを抑圧する適応型フィル
タ特性を決定する帯域阻止フィルタ制御回路と、前記適
応型フィルタ特性に従って阻止帯域を可変し受波信号に
含まれる残響成分を抑圧する可変帯域阻止フィルタとを
備えたアクティブソーナ装置が開示されている。
【０００３】また、特公平１−１７５４７号公報には、
水中航走体から音波信号を送出し、反射信号を受波し、
この受波信号をローカル発振器からの周波数ｆL のロー
カル信号と混合し、この混合された信号を予め定めた中
心周波数ｆC を有するノッチドフイルタに通すことによ
り残響を抑圧する残響抑圧回路において、前記水中航走
体の舵角と速度情報から前記水中航走体の偏向角を求
め、この偏向角に対応する残響周波数ｆR を予測する回
路と、この予測残響周波数ｆR を受け、ｆR −ｆL ＝ｆ
C となる如く前記ローカル発振器の発振周波数又は前記
ノッチドフィルタの中心周波数を制御する制御器とを備
えた残響抑圧回路が開示されている。
水中航走体から音波信号を送出し、反射信号を受波し、
この受波信号をローカル発振器からの周波数ｆL のロー
カル信号と混合し、この混合された信号を予め定めた中
心周波数ｆC を有するノッチドフイルタに通すことによ
り残響を抑圧する残響抑圧回路において、前記水中航走
体の舵角と速度情報から前記水中航走体の偏向角を求
め、この偏向角に対応する残響周波数ｆR を予測する回
路と、この予測残響周波数ｆR を受け、ｆR −ｆL ＝ｆ
C となる如く前記ローカル発振器の発振周波数又は前記
ノッチドフィルタの中心周波数を制御する制御器とを備
えた残響抑圧回路が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受信信
号のレベル検知で目標物を識別する手段は、目標物の表
に吸音材を使う等のステルス化により、反射音が小さく
なり、目標の識別が困難になってきている。また、特開
平４−５２５８４号公報のアクティブソーナ装置は、受
信ビームの指向幅によって発生する残響周波数の広がり
を算出し、ノッチフィルタの周波数特性を調整すること
により、残響を除去する方法であるが、この方法は、一
時期に多方向から返ってくる周波数の異なる残響を抑圧
するものであり、時間的に周波数の変化する残響を除去
することはできないという問題がある。また、特公平１
−１７５４７号公報は、水中航走体が旋回した時の残響
のずれを旋回率から算出してノッチフィルタの周波数を
調整することにより、残響を除去するものであり、この
方法は、移動目標を検出することはできるが、静止目標
は検出できないという問題がある。この発明は、上述の
事情に鑑みなされたもので、目標物エコー信号と残響が
混在した受信信号から残響周波数を分離除去することに
より、目標物を確実に識別できるようにした水中静止目
標物検知方法及び装置を提供することを目的としてい
る。
号のレベル検知で目標物を識別する手段は、目標物の表
に吸音材を使う等のステルス化により、反射音が小さく
なり、目標の識別が困難になってきている。また、特開
平４−５２５８４号公報のアクティブソーナ装置は、受
信ビームの指向幅によって発生する残響周波数の広がり
を算出し、ノッチフィルタの周波数特性を調整すること
により、残響を除去する方法であるが、この方法は、一
時期に多方向から返ってくる周波数の異なる残響を抑圧
するものであり、時間的に周波数の変化する残響を除去
することはできないという問題がある。また、特公平１
−１７５４７号公報は、水中航走体が旋回した時の残響
のずれを旋回率から算出してノッチフィルタの周波数を
調整することにより、残響を除去するものであり、この
方法は、移動目標を検出することはできるが、静止目標
は検出できないという問題がある。この発明は、上述の
事情に鑑みなされたもので、目標物エコー信号と残響が
混在した受信信号から残響周波数を分離除去することに
より、目標物を確実に識別できるようにした水中静止目
標物検知方法及び装置を提供することを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、水中航走体用ソーナから音
波を送信して反射音を受信し、水中に静止した目標物を
検知する水中静止目標物検知方法に係り、前記水中航走
体用ソーナで受信した受信信号を時間的に設定周波数が
可変する可変帯域阻止フィルタに入力し、水中航走体の
速度と残響反射方向とのなす角度から残響周波数を算出
し、この算出値に基づいて前記可変帯域阻止フィルタの
設定周波数を調整し、該可変帯域阻止フィルタで残響周
波数を分離除去し、目標物エコー信号のみを通して目標
物を検知することを特徴としている。
め、請求項１記載の発明は、水中航走体用ソーナから音
波を送信して反射音を受信し、水中に静止した目標物を
検知する水中静止目標物検知方法に係り、前記水中航走
体用ソーナで受信した受信信号を時間的に設定周波数が
可変する可変帯域阻止フィルタに入力し、水中航走体の
速度と残響反射方向とのなす角度から残響周波数を算出
し、この算出値に基づいて前記可変帯域阻止フィルタの
設定周波数を調整し、該可変帯域阻止フィルタで残響周
波数を分離除去し、目標物エコー信号のみを通して目標
物を検知することを特徴としている。
【０００６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の水中静止目標物検知方法に係り、前記水中航走体用
ソーナの送信トリガ信号と前記水中航走体の速度データ
と反射点からの距離データを周波数設定回路に送出し、
該周波数設定から周波数設定信号を前記可変帯域阻止フ
ィルタに送出して該可変帯域阻止フィルタの設定周波数
を前記残響周波数に合致するように可変することを特徴
としている。
載の水中静止目標物検知方法に係り、前記水中航走体用
ソーナの送信トリガ信号と前記水中航走体の速度データ
と反射点からの距離データを周波数設定回路に送出し、
該周波数設定から周波数設定信号を前記可変帯域阻止フ
ィルタに送出して該可変帯域阻止フィルタの設定周波数
を前記残響周波数に合致するように可変することを特徴
としている。
【０００７】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の水中静止目標物検知方法に係り、前記目標物
は水底付近に静止したものであり、前記水中航走体は水
面を航走するものであり、前記残響は水底からの反射音
であることを特徴としている。
は２記載の水中静止目標物検知方法に係り、前記目標物
は水底付近に静止したものであり、前記水中航走体は水
面を航走するものであり、前記残響は水底からの反射音
であることを特徴としている。
【０００８】また、請求項４記載の発明は、請求項１又
は２記載の水中静止目標物検知方法に係り、前記目標物
は水面付近に静止したものであり、前記水中航走体は該
目標物より下の水中を航走するものであり、前記残響は
水面からの反射音であることを特徴としている。
は２記載の水中静止目標物検知方法に係り、前記目標物
は水面付近に静止したものであり、前記水中航走体は該
目標物より下の水中を航走するものであり、前記残響は
水面からの反射音であることを特徴としている。
【０００９】また、請求項５記載の発明は、請求項１乃
至４のいずれか１に記載の水中静止目標物検知方法に係
り、目標物の影になる水底又は水面からの反射点の残響
のレベルが小さくなったことを検知して目標物の識別を
行うことを特徴としている。
至４のいずれか１に記載の水中静止目標物検知方法に係
り、目標物の影になる水底又は水面からの反射点の残響
のレベルが小さくなったことを検知して目標物の識別を
行うことを特徴としている。
【００１０】また、請求項６記載の発明は、音波を送信
する送信回路と、反射音を受信する受信回路とを備え、
水中の目標物を検知するための水中目標物検知装置に係
り、前記受信回路に設けられ、反射音を処理した受信信
号が入力される可変帯域阻止フィルタと、該可変帯域阻
止フィルタの設定周波数を調整する周波数設定回路とを
備え、該周波数設定回路において、前記水中航走体用ソ
ーナの送信トリガ信号と前記水中航走体の速度データと
反射点からの距離データとに基づいて周波数を算出する
ように構成されていることを特徴としている。
する送信回路と、反射音を受信する受信回路とを備え、
水中の目標物を検知するための水中目標物検知装置に係
り、前記受信回路に設けられ、反射音を処理した受信信
号が入力される可変帯域阻止フィルタと、該可変帯域阻
止フィルタの設定周波数を調整する周波数設定回路とを
備え、該周波数設定回路において、前記水中航走体用ソ
ーナの送信トリガ信号と前記水中航走体の速度データと
反射点からの距離データとに基づいて周波数を算出する
ように構成されていることを特徴としている。
【００１１】また、請求項７記載の発明は、請求項５記
載の水中目標物検知装置に係り、前記受信回路に、前記
目標物の影になる水底の反射点の残響が小さくなったこ
とを検知するレベル検知手段が設けられていることを特
徴としている。
載の水中目標物検知装置に係り、前記受信回路に、前記
目標物の影になる水底の反射点の残響が小さくなったこ
とを検知するレベル検知手段が設けられていることを特
徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図１は、この発明の一実施例である水
中目標物検知装置の電気的構成を示すブロック図、ま
た、図２は、同検知装置の動作を説明するための図で、
目標物がない場合の水底残響の発生状態を示す図であ
る。この例の水中目標物検知装置(以下、ソーナＳとも
いう)は、水中航走体１２（図２参照）に搭載されて、
水中の静止物体をも検知することができるもので、図１
に示すように、送信するタイミングで送信トリガ信号を
出力する送信タイミング発生回路１と、音波を送信する
送信回路１０と、音波を受信する受信回路１１と、水中
航走体１２の速度を計測し、速度データを送出する速度
計８と、音波の反射点からの距離を計測して距離データ
Ｑ１２を送出する距離計１６と、後述の可変ノッチフィ
ルタ７の周波数設定を行う周波数設定回路９とを有して
構成されている。送信回路１０は、送信タイミング発生
回路１の送信トリガ信号の周期で送信の源信号（バース
ト波）を発生するピンガ発信器（正弦波発信器）２と、
このピンガ発信器２の出力を増幅する増幅器３と、増幅
器２の出力する送信信号（電気信号）を音波に変換する
音波送波器４とからなっている。
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図１は、この発明の一実施例である水
中目標物検知装置の電気的構成を示すブロック図、ま
た、図２は、同検知装置の動作を説明するための図で、
目標物がない場合の水底残響の発生状態を示す図であ
る。この例の水中目標物検知装置(以下、ソーナＳとも
いう)は、水中航走体１２（図２参照）に搭載されて、
水中の静止物体をも検知することができるもので、図１
に示すように、送信するタイミングで送信トリガ信号を
出力する送信タイミング発生回路１と、音波を送信する
送信回路１０と、音波を受信する受信回路１１と、水中
航走体１２の速度を計測し、速度データを送出する速度
計８と、音波の反射点からの距離を計測して距離データ
Ｑ１２を送出する距離計１６と、後述の可変ノッチフィ
ルタ７の周波数設定を行う周波数設定回路９とを有して
構成されている。送信回路１０は、送信タイミング発生
回路１の送信トリガ信号の周期で送信の源信号（バース
ト波）を発生するピンガ発信器（正弦波発信器）２と、
このピンガ発信器２の出力を増幅する増幅器３と、増幅
器２の出力する送信信号（電気信号）を音波に変換する
音波送波器４とからなっている。
【００１３】受信回路１１は、音波送波器４の送波した
送信音が水底や目標物に反射して返ってきた反射音を電
気信号に変換する音波受波器５と、この音波受波器４の
出力する受信信号を増幅する増幅器６と、この増幅器６
で増幅された受波信号の中の残響成分を除去してエコー
成分のみ出力する可変ノッチフィルタ７とからなってい
る。次に、図２乃至図７を参照して、上記構成の動作に
ついて説明する。送信するタイミングで送信タイミング
発生回路１から送信トリガ信号Ｑ１をピンガ発信器２に
出力し、ピンガ発信器２から送信トリガ信号Ｑ１の周期
で送信の源信号（バースト波）Ｑ２を出力し、これを増
幅器３で増幅し、増幅器３の出力する送信信号（電気信
号）Ｑ３を音波送波器４で音波に変換して送信音Ｑ４と
して水中に送信する。
送信音が水底や目標物に反射して返ってきた反射音を電
気信号に変換する音波受波器５と、この音波受波器４の
出力する受信信号を増幅する増幅器６と、この増幅器６
で増幅された受波信号の中の残響成分を除去してエコー
成分のみ出力する可変ノッチフィルタ７とからなってい
る。次に、図２乃至図７を参照して、上記構成の動作に
ついて説明する。送信するタイミングで送信タイミング
発生回路１から送信トリガ信号Ｑ１をピンガ発信器２に
出力し、ピンガ発信器２から送信トリガ信号Ｑ１の周期
で送信の源信号（バースト波）Ｑ２を出力し、これを増
幅器３で増幅し、増幅器３の出力する送信信号（電気信
号）Ｑ３を音波送波器４で音波に変換して送信音Ｑ４と
して水中に送信する。
【００１４】音波送波器４の送波した送信音Ｑ４が水底
１３又は目標物１４（図２及び図３参照）に反射して返
ってきた反射音（受信音）Ｑ５を音波受波器５で電気信
号（受信信号）Ｑ６に変換し、この音波受波器４の出力
する受信信号Ｑ６を増幅器６で増幅し、受信信号Ｑ７と
して可変ノッチフィルタ７に出力する。この増幅器６で
増幅された受信信号Ｑ７には、目標物１４からのエコー
と水底からの残響信号が混っており、可変ノッチフィル
タ７には、このエコーと残響信号が混った信号Ｑ７が入
力される。一方、水中航走体１２の速度を速度計８で計
測し、速度データＱ７を周波数設定回路９に送出すると
共に、距離計１６で反射点からの距離を算出して距離デ
ータＱ１２を周波数設定回路９に送出する。この周波数
設定回路９において、距離データＱ１２から水中航走体
１２の進行方向と残響反射方向とのなす角度θを算出す
ると共に、この角度θと、送信タイミング発生回路１の
送信トリガ信号Ｑ９（送信トリガ信号Ｑ１と同じ信号）
と速度データＱ８とから水底残響の周波数を算出し、可
変ノッチフィルタ６に周波数設定設定信号Ｑ１０を送出
し、可変ノッチフィルタ７の周波数設定を行う。可変ノ
ッチフィルタ７において、前記受信信号Ｑ７の中の残響
成分を除去し、後述のようにしてエコー成分のみのエコ
ー信号Ｑ１１を出力することができる。
１３又は目標物１４（図２及び図３参照）に反射して返
ってきた反射音（受信音）Ｑ５を音波受波器５で電気信
号（受信信号）Ｑ６に変換し、この音波受波器４の出力
する受信信号Ｑ６を増幅器６で増幅し、受信信号Ｑ７と
して可変ノッチフィルタ７に出力する。この増幅器６で
増幅された受信信号Ｑ７には、目標物１４からのエコー
と水底からの残響信号が混っており、可変ノッチフィル
タ７には、このエコーと残響信号が混った信号Ｑ７が入
力される。一方、水中航走体１２の速度を速度計８で計
測し、速度データＱ７を周波数設定回路９に送出すると
共に、距離計１６で反射点からの距離を算出して距離デ
ータＱ１２を周波数設定回路９に送出する。この周波数
設定回路９において、距離データＱ１２から水中航走体
１２の進行方向と残響反射方向とのなす角度θを算出す
ると共に、この角度θと、送信タイミング発生回路１の
送信トリガ信号Ｑ９（送信トリガ信号Ｑ１と同じ信号）
と速度データＱ８とから水底残響の周波数を算出し、可
変ノッチフィルタ６に周波数設定設定信号Ｑ１０を送出
し、可変ノッチフィルタ７の周波数設定を行う。可変ノ
ッチフィルタ７において、前記受信信号Ｑ７の中の残響
成分を除去し、後述のようにしてエコー成分のみのエコ
ー信号Ｑ１１を出力することができる。
【００１５】この例のソーナＳを搭載する水中航走体１
２が、図２に示すように、矢印の進行方向Ａに走行して
いるものとする。ソーナＳの送信回路１０から水中に送
波した音響パルスの受波処理において、水中に目標物が
ない場合、ソーナＳから距離の近いところから順に、す
なわち、反射点Ｐ１→Ｐ２→・・・Ｐ３の順に反射音
（水底残響）１８が返ってくる。そして、この反射音１
８の周波数は、水中航走体１２の速度Ｖと、航走体進行
方向Ａと反射点Ｐ１〜Ｐ６のなす角度θ（θ１〜θ６）
とから、以下の式で求められる。
２が、図２に示すように、矢印の進行方向Ａに走行して
いるものとする。ソーナＳの送信回路１０から水中に送
波した音響パルスの受波処理において、水中に目標物が
ない場合、ソーナＳから距離の近いところから順に、す
なわち、反射点Ｐ１→Ｐ２→・・・Ｐ３の順に反射音
（水底残響）１８が返ってくる。そして、この反射音１
８の周波数は、水中航走体１２の速度Ｖと、航走体進行
方向Ａと反射点Ｐ１〜Ｐ６のなす角度θ（θ１〜θ６）
とから、以下の式で求められる。
【００１６】 Ｒｆ(θ)＝ＴＸｆ×｛１＋(２×Ｖ×COSθ／Ｃ−Ｖ×COSθ)｝・・(１) ここに、 Ｒｆ（θ）：残響周波数 ＴＸｆ ：送信周波数 Ｃ ：音速 Ｖ ：航走体の速度 θ ：航走体進行方向と音波の反射点とのなす角
度 図４は、図２に示すように目標物がない場合の時間と反
射点と残響周波数の対応関係を示す図である。すなわ
ち、角度θは時間的に変化するため、ｔ１、ｔ２・・・
ｔ６の時間に対応して、反射点Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐ６か
ら各々残響周波数Ｒｆ（θ１）、Ｒｆ（θ２）・・・Ｒ
ｆ（θ６）の残響１８が返ってくる。
度 図４は、図２に示すように目標物がない場合の時間と反
射点と残響周波数の対応関係を示す図である。すなわ
ち、角度θは時間的に変化するため、ｔ１、ｔ２・・・
ｔ６の時間に対応して、反射点Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐ６か
ら各々残響周波数Ｒｆ（θ１）、Ｒｆ（θ２）・・・Ｒ
ｆ（θ６）の残響１８が返ってくる。
【００１７】図６は、受信音の周波数（残響周波数）Ｒ
ｆ（θ）と時間ｔとの関係をグラフで表したものであ
る。なお、図６において、黒丸は水底残響、実線は可変
ノッチフィルタ７の設定周波数の変化を示している。図
６で明らかなように、可変ノッチフィルタ７の設定周波
数を、残響周波数Ｒｆ（θ１）→Ｒｆ（θ２）→Ｒｆ
（θ３）→Ｒｆ（θ４）→Ｒｆ（θ５）に合わせて時間
的に変化させることにより、水底残響のみ分離除去する
ことが可能となる。次に、水底に静止する目標物があっ
た場合の動作について説明する。図３は、目標物がある
場合の水底残響の発生状態を示す説明図である。図３に
示すように、水底に目標物１４があった場合、水底の反
射点Ｐ３の残響レンジと、目標物１４からの反射点Ｐ４
ａ（水中航走体１２と水底の反射点Ｐ４をを結ぶ線と目
標物１４との交差点）の残響レンジと、反射点Ｐ５ａ
（水中航走体１２と水底の反射点Ｐ５を結ぶ線と目標物
１４との交差点）の残響レンジが略等しいため、時間ｔ
３と略同時刻に目標物１４からの反射音、すなわち、目
標物エコー１９が返ってくる。なお、目標物１４の形状
によっては、反射点Ｐ３と目標物１４の反射点Ｐ４ａ、
Ｐ５ａとのレンジは多少の時間のずれが生じることがあ
るが、目標物１４が極端な偏平形状でなく、ある程度の
高さがあれば略同時刻に目標物１４のエコーが返ってく
るため、目標物１４の識別は可能である。
ｆ（θ）と時間ｔとの関係をグラフで表したものであ
る。なお、図６において、黒丸は水底残響、実線は可変
ノッチフィルタ７の設定周波数の変化を示している。図
６で明らかなように、可変ノッチフィルタ７の設定周波
数を、残響周波数Ｒｆ（θ１）→Ｒｆ（θ２）→Ｒｆ
（θ３）→Ｒｆ（θ４）→Ｒｆ（θ５）に合わせて時間
的に変化させることにより、水底残響のみ分離除去する
ことが可能となる。次に、水底に静止する目標物があっ
た場合の動作について説明する。図３は、目標物がある
場合の水底残響の発生状態を示す説明図である。図３に
示すように、水底に目標物１４があった場合、水底の反
射点Ｐ３の残響レンジと、目標物１４からの反射点Ｐ４
ａ（水中航走体１２と水底の反射点Ｐ４をを結ぶ線と目
標物１４との交差点）の残響レンジと、反射点Ｐ５ａ
（水中航走体１２と水底の反射点Ｐ５を結ぶ線と目標物
１４との交差点）の残響レンジが略等しいため、時間ｔ
３と略同時刻に目標物１４からの反射音、すなわち、目
標物エコー１９が返ってくる。なお、目標物１４の形状
によっては、反射点Ｐ３と目標物１４の反射点Ｐ４ａ、
Ｐ５ａとのレンジは多少の時間のずれが生じることがあ
るが、目標物１４が極端な偏平形状でなく、ある程度の
高さがあれば略同時刻に目標物１４のエコーが返ってく
るため、目標物１４の識別は可能である。
【００１８】目標物１４からのエコー周波数Ｅｆも、式
（１）の残響周波数Ｒｆと同様の以下の式で示され、Ｅ
ｆ（θ）＝Ｒｆ（θ）となる。 Ｅｆ(θ)＝ＴＸｆ×｛１＋(２×Ｖ×COSθ／Ｃ−Ｖ×COSθ)｝・・(２) ここに、 Ｅｆ（θ）：エコー周波数 ＴＸｆ ：送信周波数 Ｃ ：音速 Ｖ ：航走体の速度 θ ：航走体進行方向と音波の反射点とのなす角 図５は、目標物がある場合の、時間と反射点と残響周波
数と可変ノッチフィルタと目標物エコー１９の対応関係
を示す図である。角度θは時間的に変化するため、残響
周波数、可変ノッチフィルタ６の設定周波数、及び目標
物１４からのエコーは図５に示すようにように変化す
る。すなわち、ｔ１、ｔ２・・・ｔ６の時間に対応し
て、反射点Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐ６から残響周波数Ｒｆ
（θ１）、Ｒｆ（θ２）・・・Ｒｆ（θ６）の残響が返
ってくると共に、時間がｔ３のときに、反射点Ｐ３から
残響周波数Ｒｆ（θ３）の残響、及び目標物１４の反射
点Ｐ４ａとＰ５ａからＥｆ（θ４）＋Ｅｆ（θ５）、す
なわち、Ｒｆ（θ４）＋Ｒｆ（θ５）の周波数の目標物
エコー１９が返ってくることになる。
（１）の残響周波数Ｒｆと同様の以下の式で示され、Ｅ
ｆ（θ）＝Ｒｆ（θ）となる。 Ｅｆ(θ)＝ＴＸｆ×｛１＋(２×Ｖ×COSθ／Ｃ−Ｖ×COSθ)｝・・(２) ここに、 Ｅｆ（θ）：エコー周波数 ＴＸｆ ：送信周波数 Ｃ ：音速 Ｖ ：航走体の速度 θ ：航走体進行方向と音波の反射点とのなす角 図５は、目標物がある場合の、時間と反射点と残響周波
数と可変ノッチフィルタと目標物エコー１９の対応関係
を示す図である。角度θは時間的に変化するため、残響
周波数、可変ノッチフィルタ６の設定周波数、及び目標
物１４からのエコーは図５に示すようにように変化す
る。すなわち、ｔ１、ｔ２・・・ｔ６の時間に対応し
て、反射点Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐ６から残響周波数Ｒｆ
（θ１）、Ｒｆ（θ２）・・・Ｒｆ（θ６）の残響が返
ってくると共に、時間がｔ３のときに、反射点Ｐ３から
残響周波数Ｒｆ（θ３）の残響、及び目標物１４の反射
点Ｐ４ａとＰ５ａからＥｆ（θ４）＋Ｅｆ（θ５）、す
なわち、Ｒｆ（θ４）＋Ｒｆ（θ５）の周波数の目標物
エコー１９が返ってくることになる。
【００１９】図７は、この受信音の周波数（水底残響周
波数及び目標物エコー周波数）と時間の関係をグラフで
表したものである。図７において、黒丸は水底残響、黒
三角は反射点Ｐ４ａ、Ｐ５ａからの目標物エコー、実線
は可変ノッチフィルタ７の設定周波数の変化を示してい
る。図７で明らかなように、ｔ３の時刻では、可変ノッ
チフィルタ７の設定周波数がＲｆ（θ３）であるため、
この目標物エコーは可変ノッチフィルタ７を通り抜け
る。このため、時間ｔ３における目標物エコーの周波数
Ｒｆ（θ４）＋Ｒｆ（θ５）は目標物エコー信号として
認識することが可能となる。以上、この発明の実施例を
図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例
に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない
範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例
えば、上記実施例では、可変ノッチフィルタ７を使用し
た例を示しているが、設定周波数を可変できる全ての帯
域阻止フィルタが使用可能である。また、目標物１４は
水底の場合に限らず、水中航走体１２が水底付近を航走
し、目標物１４が水面付近に静止している場合にも適用
できる。この場合は、ソーナＳから上向きに送波し、残
響は水面から発生することになる。
波数及び目標物エコー周波数）と時間の関係をグラフで
表したものである。図７において、黒丸は水底残響、黒
三角は反射点Ｐ４ａ、Ｐ５ａからの目標物エコー、実線
は可変ノッチフィルタ７の設定周波数の変化を示してい
る。図７で明らかなように、ｔ３の時刻では、可変ノッ
チフィルタ７の設定周波数がＲｆ（θ３）であるため、
この目標物エコーは可変ノッチフィルタ７を通り抜け
る。このため、時間ｔ３における目標物エコーの周波数
Ｒｆ（θ４）＋Ｒｆ（θ５）は目標物エコー信号として
認識することが可能となる。以上、この発明の実施例を
図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例
に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない
範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例
えば、上記実施例では、可変ノッチフィルタ７を使用し
た例を示しているが、設定周波数を可変できる全ての帯
域阻止フィルタが使用可能である。また、目標物１４は
水底の場合に限らず、水中航走体１２が水底付近を航走
し、目標物１４が水面付近に静止している場合にも適用
できる。この場合は、ソーナＳから上向きに送波し、残
響は水面から発生することになる。
【００２０】また、図３のような目標物１４がある場
合、実際はｔ４とｔ５の時刻には、水底１３の反射点Ｐ
４及びＰ５は目標物１４の影になり、水底１３からの残
響は小さくなるので、時刻ｔ１→ｔ２→ｔ３で受信でき
ていた残響がｔ４にきて急激に小さくなる。これを例え
ば増幅器６に接続したレベル検知器１５等により検知
し、可変ノッチフィルタ７からの信号と組み合わせた論
理和で判定すれば目標物エコーの認識確率がより向上す
る。なお、残響には、水中のごみ等によって生ずる体積
残響もあるが、水底残響（又は水面残響）に比して無視
できる程度に小さいので、水底残響（又は水面残響）を
分離除去すれば実用上支障はない。
合、実際はｔ４とｔ５の時刻には、水底１３の反射点Ｐ
４及びＰ５は目標物１４の影になり、水底１３からの残
響は小さくなるので、時刻ｔ１→ｔ２→ｔ３で受信でき
ていた残響がｔ４にきて急激に小さくなる。これを例え
ば増幅器６に接続したレベル検知器１５等により検知
し、可変ノッチフィルタ７からの信号と組み合わせた論
理和で判定すれば目標物エコーの認識確率がより向上す
る。なお、残響には、水中のごみ等によって生ずる体積
残響もあるが、水底残響（又は水面残響）に比して無視
できる程度に小さいので、水底残響（又は水面残響）を
分離除去すれば実用上支障はない。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、水底又は水面からの残響と静止目標からの目標
物エコーとを、可変帯域阻止フィルタの設定周波数を時
間的に変化させることで、互いに分離できるので、周波
数が残響と同じであっても、静止目標物を確実に識別す
ることができる。
よれば、水底又は水面からの残響と静止目標からの目標
物エコーとを、可変帯域阻止フィルタの設定周波数を時
間的に変化させることで、互いに分離できるので、周波
数が残響と同じであっても、静止目標物を確実に識別す
ることができる。
【図１】この発明の一実施例である水中目標物検知装置
の電気的構成を示すブロック図である。
の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】同検知装置の動作を説明するための図で、具体
的には、目標物がない場合の水底残響の発生状態を示す
説明図である。
的には、目標物がない場合の水底残響の発生状態を示す
説明図である。
【図３】同検知装置の動作を説明するための図で、具体
的には、目標物がある場合の水底残響の発生状態を示す
説明図である。
的には、目標物がある場合の水底残響の発生状態を示す
説明図である。
【図４】同検知装置の動作を説明するための図で、具体
的には、目標物がない場合の時間と反射点と残響周波数
の対応関係を示す図である。
的には、目標物がない場合の時間と反射点と残響周波数
の対応関係を示す図である。
【図５】同検知装置の動作を説明するための図で、具体
的には、目標物がある場合の時間と反射点と残響周波数
と可変ノッチフィルタと目標物エコーの対応関係を示す
図である。
的には、目標物がある場合の時間と反射点と残響周波数
と可変ノッチフィルタと目標物エコーの対応関係を示す
図である。
【図６】同検知装置の動作を説明するための図で、具体
的には、目標物がない場合の受信音の周波数と時間の関
係を示すグラフである。
的には、目標物がない場合の受信音の周波数と時間の関
係を示すグラフである。
【図７】同検知装置の動作を説明するための図で、具体
的には、目標物がある場合の受信音の周波数と時間の関
係を示すグラフである。
的には、目標物がある場合の受信音の周波数と時間の関
係を示すグラフである。
１ 送信タイミング発生回路 ７ 可変ノッチフィルタ（可変帯域阻止フィルタ） ８ 速度計 ９ 周波数設定回路 １０ 送信回路 １１ 受信回路 １２ 水中航走体 １４ 目標物 １５ レベル検知器 １６ 距離計 Ｓ 水中航走体用ソーナ
Claims (7)
- 【請求項１】 水中航走体用ソーナから音波を送信して
反射音を受信し、水中に静止した目標物を検知する水中
静止目標物検知方法であって、 前記水中航走体用ソーナで受信した受信信号を時間的に
設定周波数が可変する可変帯域阻止フィルタに入力し、
水中航走体の速度と残響反射方向とのなす角度から残響
周波数を算出し、この算出値に基づいて前記可変帯域阻
止フィルタの設定周波数を調整し、該可変帯域阻止フィ
ルタで残響周波数を分離除去し、目標物エコー信号のみ
を通して目標物を検知することを特徴とする水中静止目
標物検知方法。 - 【請求項２】 前記水中航走体用ソーナの送信トリガ信
号と前記水中航走体の速度データと反射点からの距離デ
ータを周波数設定回路に送出し、該周波数設定から周波
数設定信号を前記可変帯域阻止フィルタに送出して該可
変帯域阻止フィルタの設定周波数を前記残響周波数に合
致するように可変することを特徴とする請求項１記載の
水中静止目標物検知方法。 - 【請求項３】 前記目標物は水底付近に静止したもので
あり、前記水中航走体は水面を航走するものであり、前
記残響は水底からの反射音であることを特徴とする請求
項１又は２記載の水中静止目標物検知方法。 - 【請求項４】 前記目標物は水面付近に静止したもので
あり、前記水中航走体は該目標物より下の水中を航走す
るものであり、前記残響は水面からの反射音であること
を特徴とする請求項１又は２記載の水中静止目標物検知
方法。 - 【請求項５】 目標物の影になる水底又は水面からの反
射点の残響のレベルが小さくなったことを検知して目標
物の識別を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいず
れか１に記載の水中静止目標物検知方法。 - 【請求項６】 音波を送信する送信回路と、反射音を受
信する受信回路とを備え、水中の目標物を検知するため
の水中目標物検知装置であって、 前記受信回路に設けられ、反射音を処理した受信信号が
入力される可変帯域阻止フィルタと、該可変帯域阻止フ
ィルタの設定周波数を調整する周波数設定回路とを備
え、該周波数設定回路において、前記水中航走体用ソー
ナの送信トリガ信号と前記水中航走体の速度データと反
射点からの距離データとに基づいて周波数を算出するよ
うに構成されていることを特徴とする水中目標物検知装
置。 - 【請求項７】 前記受信回路に、前記目標物の影になる
水底の反射点の残響が小さくなったことを検知するレベ
ル検知手段が設けられていることを特徴とする請求項５
記載の水中目標物検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35629599A JP2001174545A (ja) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | 水中静止目標物検知方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35629599A JP2001174545A (ja) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | 水中静止目標物検知方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001174545A true JP2001174545A (ja) | 2001-06-29 |
Family
ID=18448324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35629599A Pending JP2001174545A (ja) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | 水中静止目標物検知方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001174545A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008265651A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中航走体運動制御装置および水中航走体 |
| CN103487794A (zh) * | 2012-06-13 | 2014-01-01 | 中国科学院声学研究所 | 一种基于小波包变换的水底混响抑制方法 |
| US10495742B2 (en) | 2014-06-09 | 2019-12-03 | Nec Corporation | Target detection device |
| US10761185B2 (en) | 2015-02-18 | 2020-09-01 | Nec Corporation | Signal processing device, signal processing method, recording medium, target detection device, and target detection method |
| CN112583495A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种水声通信唤醒信号低功耗实时分段检测方法 |
-
1999
- 1999-12-15 JP JP35629599A patent/JP2001174545A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008265651A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中航走体運動制御装置および水中航走体 |
| CN103487794A (zh) * | 2012-06-13 | 2014-01-01 | 中国科学院声学研究所 | 一种基于小波包变换的水底混响抑制方法 |
| US10495742B2 (en) | 2014-06-09 | 2019-12-03 | Nec Corporation | Target detection device |
| US10761185B2 (en) | 2015-02-18 | 2020-09-01 | Nec Corporation | Signal processing device, signal processing method, recording medium, target detection device, and target detection method |
| CN112583495A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种水声通信唤醒信号低功耗实时分段检测方法 |
| CN112583495B (zh) * | 2020-12-15 | 2022-05-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种水声通信唤醒信号低功耗实时分段检测方法 |
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