JP2004264070A - バイスタティック方位検出システム及び検出方法 - Google Patents
バイスタティック方位検出システム及び検出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004264070A JP2004264070A JP2003052425A JP2003052425A JP2004264070A JP 2004264070 A JP2004264070 A JP 2004264070A JP 2003052425 A JP2003052425 A JP 2003052425A JP 2003052425 A JP2003052425 A JP 2003052425A JP 2004264070 A JP2004264070 A JP 2004264070A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- azimuth
- sound source
- target
- sound
- wave
- 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
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 18
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 5
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/003—Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/003—Bistatic sonar systems; Multistatic sonar systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
- G01S15/46—Indirect determination of position data
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/0009—Transmission of position information to remote stations
- G01S5/0018—Transmission from mobile station to base station
- G01S5/0027—Transmission from mobile station to base station of actual mobile position, i.e. position determined on mobile
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
【課題】従来は、コンパスの精度及び地磁気偏移などの誤差要因により高い精度の方位検出ができず、また、コンパスなどの方位検出機能が不可欠のため機構の増大及び価格の増大がある。
【解決手段】演算装置は、音源ブイ１２から送信されて受波ブイ１１にて直接受波された音波の、受波ブイ１１の基準軸に対する音源到来方位角Ｘ°と、目標１３にて反射した反射音の、受波ブイ１１の基準軸に対する目標到来方位角Ｙ°の差α（＝Ｘ−Ｙ）を検出した後、ＧＰＳを利用して求めた音源ブイ１２と受波ブイ１１の各位置情報（緯度、経度）により、（ｃ）に示すような遷移図を描き、方位角βを検出する。そして、演算装置は上記の差の方位角αと、受波ブイ１１と音源ブイ１２の位置情報にて求めた方位角βとによって、（β−α）なる演算により、磁北方位に対する目標１３の方位（目標方位）を検出する。
【選択図】 図５
【解決手段】演算装置は、音源ブイ１２から送信されて受波ブイ１１にて直接受波された音波の、受波ブイ１１の基準軸に対する音源到来方位角Ｘ°と、目標１３にて反射した反射音の、受波ブイ１１の基準軸に対する目標到来方位角Ｙ°の差α（＝Ｘ−Ｙ）を検出した後、ＧＰＳを利用して求めた音源ブイ１２と受波ブイ１１の各位置情報（緯度、経度）により、（ｃ）に示すような遷移図を描き、方位角βを検出する。そして、演算装置は上記の差の方位角αと、受波ブイ１１と音源ブイ１２の位置情報にて求めた方位角βとによって、（β−α）なる演算により、磁北方位に対する目標１３の方位（目標方位）を検出する。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバイスタティック方位検出システム及び検出方法に係り、特に音源装置から放射した音が海中の目標で反射して得られた反射音を、音源装置とは異なる位置にある一以上の受波装置にて受波して解析することにより、目標の方位検出をするバイスタティック方位検出システム及び検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来のバイスタティック方位検出方法の一例の説明図を示す。同図において、音源部３０から送信された音波が海中の目標３１にて反射し、これにより得られた反射音が、音源部３０と異なる位置に設置された受波部３２にて受信される。受波部３２は受信した反射音を電気信号である反射音響信号に変換して処理部３３に出力する。処理部３３は、入力された反射音響信号に基づき、受波部３２が単位方位毎に受波した音のレベルを解析することによって、一番高い音のレベルの方位を受波部３２の基準軸に対する到来方位として検出する。
【０００３】
図９においては、上記の到来方位はθにて示している。また、受波部３２はコンパスを有しており、受波部３２の基準軸の磁北方位を検出し、処理部３３に出力する。図９においては、上記の基準軸の磁北方位をφにて示している。そして、処理部３３は、基準軸の磁北方位φと目標３１の反射音の到来方位θを加算して、目標３１の目標方位として検出する。
【０００４】
また、目標反響音検出と目標位置局限の自動化を行うバイスタティック方位検出装置も従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載の従来のバイスタティック方位検出装置は、受信部により受信された音響信号を、時間的に周波数が安定した狭帯域信号を除去し、目標反響音を強調する処理を施す信号処理部と、閾値を設定することにより目標反響音らしき信号を抽出する一次検出処理部と、一次検出処理結果をニューラルネットワークにより目標反響音、直接波、海底反射波及び海中雑音等のカテゴリー別に分類し目標反響音を検出する二次検出処理部と、検出された目標反響音と直接波の到達時間差を算出し、目標存在圏を楕円描画により局限し、信号到達方位との交点から目標位置を検出する目標位置局限処理部とを備える構成である。
【０００５】
更に、音源ソノブイが水中に放射した音波の反響音を複数の指向性パッシブソノブイがそれぞれ受信し、それらが受信した反響音の音源（海面、海底を含む）である目標の存在域を、音源ソノブイと複数の指向性パッシブソノブイとの位置関係及び伝搬時間から各指向性パッシブソノブイ毎に２次元座標平面上で算出し、各目標存在域毎の反響音レベルを累加し、反響音累加レベルと閾値レベルとの大小比較を行うことにより、受信反響音が真の目標のものか海面や海底で反射したものかを区別できるようにした信号検出方式も従来より知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２９６３５９号公報
【特許文献２】
特開平７−２９４６４０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、図９に示した従来のバイスタティック方位検出方法では、コンパスの精度及び地磁気偏移などの誤差要因により高い精度の方位検出ができず、また、コンパスなどの方位検出機能が不可欠のため機構の増大及び価格の増大がある。
【０００８】
また、特許文献１記載の従来装置では、ニューラルネットワークにより目標反響音、直接波、海底反射音及び海中雑音等のカテゴリー別に分類して目標反響音を検出するようにしているため、コンピュータの負担が大きく、装置の構成も複雑で高価であり、また、コンパスにより磁北方位を定めて目標の到来方位を用いて目標の存在位置を推定するようにしているため、やはり上記のコンパスの精度及び地磁気偏移などの誤差要因により高い精度の方位検出ができない。
【０００９】
更に、特許文献２記載の従来装置では、指向性パッシブソノブイの３つの指向特性を利用して目標の存在方位を算出するようにしているため、パッシブソノブイが３つ必要であり、各々のパッシブソノブイはコンパスを有しており、磁北方向を検出しているので、上記の各従来装置と同様にコンパスの精度及び地磁気偏移などの誤差要因により高い精度の方位検出ができない。
【００１０】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、コンパス検出による誤差に関係なく、従来よりも精度の高い方位検出を行い得るバイスタティック方位検出システム及び検出方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、一般に音源装置より音波を海中に放射し、音源装置と離れた距離にある一以上の受波装置により海中の目標で反射された反射音を受信し、その受波信号を解析することで目標の探知、方位検出を行うバイスタティックシステムにおいて、音源装置と受波装置の位置情報から算出した受話装置からみた音源装置の方位と、受波装置にて受波反射音から解析した方位検出による音源装置の方位とにより、従来よりも高精度の方位検出を行うものである。
【００１２】
すなわち、上記の目的を達成するため、第１の発明のバイスタティック方位検出システムは、図１に示すように、海中の目標３に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報（音源装置位置情報）を取得して送信する音源装置２と、音源装置２から海中に送信された音波及び目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と共に、自装置の第２の位置情報（受波装置位置情報）を取得して送信する受波装置１とを有し、更に、図２に示すように、音源装置位置情報と受波装置位置情報を受信して、これらの位置情報に基づいて受波からみた音源方位を検出する音源方位検出回路４と、受波装置１から送信された受波信号を受信して、音源装置２からの直接波到来方位である音源到来方位６と、目標３からの反射音到来方位である目標到来方位７とを検出する到来方位検出回路５と、それらの差の方位角を算出する減算回路８と、音源方位検出回路４からの音源方位と、減算回路８からの差の方位角とに基づいて、目標の方位を検出する方位補正回路９とを有する構成である。ここで、上記の到来方位検出回路５と減算回路８は、算出手段を構成している。
【００１３】
この発明では、受波信号から得られる音源到来方位６と目標到来方位７との差の方位角を算出し、この差の方位角を音源装置位置情報と受波装置位置情報に基づいて受波からみた音源方位で補正を行うことで、コンパスによらない高い精度の目標方位が得られる。
【００１４】
また、第２の発明のバイスタティック方位検出システムは、上記の目的を達成するため、海中の目標に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報を取得して送信する音源装置と、音源装置から海中に送信された音波及び目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と、コンパスにより得た特定の方位情報と共に、自装置の第２の位置情報を取得して送信する受波装置と、第１及び第２の位置情報と特定の方位情報とを受信して、受波装置における特定の方位と音源装置の方位とがなす第１の方位角を検出する第１の音源方位検出回路と、受波装置から送信された受波信号中の音源装置からの音波の受波信号と特定の方位情報とを受信して、音源装置からの直接波到来方位である音源到来方位と特定の方位とがなす第２の方位角を検出する第２の音源方位検出回路と、受波装置から送信された受波信号中の目標からの反射音の受波信号と特定の方位情報とを受信して、目標の方位と特定の方位とがなす目標方位である第３の方位角を検出する目標方位検出回路と、第１及び第２の方位角の差で、第３の方位角を補正して目標の方位を示す目標方位情報を得る方位補正回路とを有する構成としたものである。
【００１５】
この発明では、目標の方位を検出する前に、受信した第１及び第２の位置情報とコンパスが示す特定方位（例えば磁北方位）の方位情報とに基づいて、受波装置における特定の方位と音源装置の方位とがなす第１の方位角を求めると共に、バイスタティック運用の特徴である他の箇所にある音源装置の位置を従来の方位検出方式と同様にして、受波装置において受波信号に基づいて音源装置からの音源到来方位と特定の方位とがなす第２の方位角を求め、これら第１及び第２の方位角を比較減算することで補正値を求め、従来と同様の検出方式で受波信号から求めた目標の方位と特定の方位とがなす目標方位である第３の方位角に上記補正値で補正するようにしたため、従来の方位誤差の要因となっていたコンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けない精度の高い検出ができる。
【００１６】
ここで、上記の音源装置は、第１の位置情報を所定の周波数帯の第１の信号に変換して空中に無線送信し、受波装置は、受波信号及び第２の位置情報を所定の周波数帯の第２の信号に変換して空中に無線送信することを特徴とする。
【００１７】
また、上記の音源装置及び受波装置は、それぞれ全地球測位システムの人工衛星からの送信信号を受信して自装置の経度及び緯度情報を、第１及び第２の位置情報として取得することを特徴とする。
【００１８】
また、上記の目的を達成するため、本発明の検出方法は、海中の目標に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報を取得して送信する音源装置と、音源装置から海中に送信された音波及び目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と共に、自装置の第２の位置情報を取得して送信する受波装置とにより、目標の方位を検出するバイスタティック方位検出方法であって、第１及び第２の位置情報を受信して、これら第１及び第２の位置情報に基づいて受波からみた音源方位を検出する第１のステップと、受波装置から送信された受波信号を受信して、音源装置からの直接波到来方位である音源到来方位と、目標からの反射音到来方位である目標到来方位とを検出してそれらの差の方位角を算出する第２のステップと、第１のステップにより検出された音源方位と、第２のステップにより算出された差の方位角とに基づいて、目標の方位を検出する第３のステップとを含むことを特徴とする。
【００１９】
この発明では第１の発明と同様に、受波信号から得られる音源到来方位６と目標到来方位７との差の方位角を算出し、この差の方位角を音源装置位置情報と受波装置位置情報に基づいて受波からみた音源方位で補正を行うことで、コンパスによらない高い精度の目標方位が得られる。
【００２０】
また、上記の目的を達成するため、本発明の検出方法は、海中の目標に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報を取得して送信する音源装置と、音源装置から海中に送信された音波及び目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と、コンパスにより得た特定の方位情報と共に、自装置の第２の位置情報を取得して送信する受波装置とにより、目標の方位を検出するバイスタティック方位検出方法であって、第１及び第２の位置情報と特定の方位情報とを受信して、受波装置における特定の方位と音源装置の方位とがなす第１の方位角を検出する第１のステップと、受波装置から送信された受波信号中の音源装置からの音波の受波信号と特定の方位情報とを受信して、音源装置からの直接波到来方位である音源到来方位と特定の方位とがなす第２の方位角を検出する第２のステップと、受波装置から送信された受波信号中の目標からの反射音の受波信号と特定の方位情報とを受信して、目標の方位と特定の方位とがなす目標方位である第３の方位角を検出する第３のステップと、第１及び第２の方位角の差で、第３の方位角を補正して目標の方位を示す目標方位情報を得る第４のステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
この発明は、第２の発明と同様に、従来と同様の検出方式で受波信号から求めた目標の方位と特定の方位とがなす目標方位である第３の方位角に、第１及び第２の位置情報と特定方位の方位情報と受波信号とにより求めた上記補正値で補正するようにしたため、従来の方位誤差の要因となっていたコンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けない精度の高い検出ができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図３は本発明になるバイスタティック方位検出システムの第１の実施の形態の構成図を示す。同図において、受波ブイ１１は、航空機１０より海中に投入された受波装置であり、海中の音（音源ブイ１２から放射された音波やその反射音、残響音、海中雑音など）を受波して得た受信情報（受波信号）を、全地球測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して取得した受波ブイ１１のＧＰＳ位置情報と共に無線にて航空機１０に送信する。
【００２３】
音源ブイ１２は、航空機１０より海中に投入された音源装置であり、航空機１０の管制により特定の周波数の音波を海中に送信すると共に、音源ブイ１２のＧＰＳ位置情報を無線にて送信する。目標１３は海中にあり、音源ブイ１２にて送信された音波を反射する。航空機１０は、受波ブイ１１から送信された信号の受信信号と、受信した受波ブイ１１及び音源ブイ１２の各ＧＰＳ位置情報とにより、音源ブイ１２からの送信音、目標１３からの反射音の到来方位を算出する演算装置を搭載している。
【００２４】
図４は図３中の受波ブイ１１及び音源ブイ１２の一実施の形態のブロック図を示す。図４において、受波ブイ１１は、音響受波部１１１、ＧＰＳ受信機１１２及びＶＨＦ送信器１１３から構成されている。音響受波部１１１は、海中の音波を受信して音響−電気変換し、得られた電気信号を増幅などの信号処理して受波信号として出力する回路で、その詳細な構成自体は従来から知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成の説明は省略する。
【００２５】
ＧＰＳ受信機１１２は、公知のＧＰＳを構成する複数の人工衛星（以下、ＧＰＳ衛星という）から送信されたＧＰＳ信号を受信して、公知の方法で受波ブイ１１が存在する位置の緯度及び経度の位置情報と時刻情報を出力する。ＶＨＦ送信器１１３は、音響受波部１１１からの受波信号とＧＰＳ受信機１１２からの出力信号を入力信号として受け、それらの信号をＶＨＦ帯の信号に載せて航空機１０に無線送信する。
【００２６】
また、音源ブイ１２は、図４に示すように、ＧＰＳ受信機１２１とＶＨＦ送信器１２２とから構成されている。ＧＰＳ受信機１２１は、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信して、公知の方法で音源ブイ１２が存在する位置の緯度及び経度の位置情報と時刻情報を出力する。ＶＨＦ送信器１２２は、ＧＰＳ受信機１２１から出力された位置情報及び時刻情報を入力信号として受け、その入力信号をＶＨＦ帯の信号に載せて航空機１０に無線送信する。なお、音源ブイ１２は、図４では図示を省略したが、航空機１０からの無線制御信号を受信する受信部と、その制御信号に基づき駆動されて音波を送信する音波発生器を有する。
【００２７】
これにより、本実施の形態では、図３の航空機１０の管制により音源ブイ１２から音波を海中に送信し、海中の目標１３に音波を反射させる。受波ブイ１１は、内部の図４に示した音響受波部１１１にて音源ブイ１２から放射された音波と目標１３からの反射音の他、残響音や海中雑音などを受波し、音響−電気変換して電気信号に変換し、得られた電気信号を受波信号として、ＧＰＳ受信機１１２からの受波ブイ１１の位置情報及び時刻情報と共に、ＶＨＦ帯の送信信号とされて航空機１０へ無線送信する。
【００２８】
航空機１０に搭載された演算装置は、受波ブイ１１から送信された信号と、音源ブイ１２から送信された音源ブイ１２の位置情報及び時刻情報などを受信し、その受信情報に基づいて、以下の方法により目標１３の方位を検出する。
【００２９】
次に、本実施の形態による方位検出方法について、図５を参照して詳細に説明する。航空機１０に搭載された演算装置は、受信情報に基づいて、まず、公知の方法で直接波と反射音の到来方位を検出する。図５（ａ）は、音源ブイ１２から送信されて受波ブイ１１にて直接受波された音波（直接波）の、受波ブイ１１の基準軸に対する音源到来方位角Ｘ°を示す。図５（ｂ）は、音源ブイ１２から送信された音波が目標１３にて反射し、受波ブイ１１にて受波された反射音の、受波ブイ１１の基準軸に対する目標到来方位角Ｙ°を示す。
【００３０】
続いて、航空機１０に搭載された演算装置は、上記の音源到来方位角Ｘ°と目標到来方位角Ｙ°の差α（＝Ｘ−Ｙ）を検出する。続いて、演算装置は、音源ブイ１２のＧＰＳ受信機１２１にて検出された位置情報（緯度、経度）と、受波ブイ１１のＧＰＳ受信機１１２にて検出された位置情報（緯度、経度）により、図５（ｃ）に示すような遷移図を描き、受波ブイ１１と音源ブイ１２を結ぶ直線の磁北方位に対する方位角βを検出する。なお、このときの磁北方位は、コンパスにより求めたものではなく、遷移図から求めたものである。
【００３１】
そして、演算装置は図５（ｃ）のように音源到来方位と目標到来方位の差の方位角αと、受波ブイ１１と音源ブイ１２の位置情報にて求めた方位角βとによって、（β−α）なる演算により、磁北方位に対する目標１３の方位（目標方位）を検出する。このように、本実施の形態によれば、音源ブイ１２の位置と受波ブイ１１の位置をＧＰＳを利用して高い精度にて求め、更に従来と同様の方位検出方式で求めた音源の到来方位と目標の到来方位の差から目標の方位を検出することで、従来の方位誤差の要因となっていたコンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けない精度の高い方位検出ができる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図６は本発明になるバイスタティック方位検出システムの第２の実施の形態の構成図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付してある。図６において、受波ブイ１５は、航空機１６より海中に投入された受波装置であり、海中の音を受信して得た受信情報を、受波ブイ１１のＧＰＳ位置情報と共に無線にて航空機１６に送信する。
【００３３】
音源ブイ１２は、航空機１６より海中に投入された音源装置であり、航空機１６の管制により音波を海中に送信すると共に、音源ブイ１２のＧＰＳ位置情報を無線にて送信する。目標１３は海中にあり、音源ブイ１２にて送信された音波を反射する。航空機１６は、受波ブイ１５から送信された信号の受信信号と、受信した受波ブイ１５及び音源ブイ１２の各ＧＰＳ位置情報とにより、音源ブイ１２からの送信音、目標１３からの反射音の到来方位を算出する演算装置を搭載している。
【００３４】
図７は図６中の受波ブイ１５及び音源ブイ１２の一実施の形態のブロック図を示す。図７において、受波ブイ１５は、音響受波部１５１、ＧＰＳ受信機１５２、コンパス１５３及びＶＨＦ送信器１５４から構成されている。音響受波部１５１は、海中の音波を受信して音響−電気変換し、得られた電気信号を増幅などを施して受波信号として出力する回路で、その詳細な構成自体は従来から知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成の説明は省略する。
【００３５】
ＧＰＳ受信機１５２は、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信して、公知の方法で受波ブイ１５が存在する位置の緯度及び経度の位置情報と時刻情報を出力する。コンパス１５３は、受波ブイ１５の設定された基準軸に対する磁北方位を出力する。ＶＨＦ送信器１５４は、音響受波部１５１からの受波信号とＧＰＳ受信機１１２からの出力信号とコンパス１５３からの出力信号とを入力信号として受け、それらの信号をＶＨＦ帯の信号に載せて航空機１６に無線送信する。なお、音源ブイ１２は、第１の実施の形態と構成は同一である。
【００３６】
航空機１６に搭載された演算装置は、受波ブイ１５から送信された信号と、音源ブイ１２から送信された音源ブイ１２の位置情報及び時刻情報などを受信し、その受信情報に基づいて、以下の方法により目標１３の方位を検出する。
【００３７】
次に、本実施の形態による方位検出方法について、図８を参照して詳細に説明する。航空機１６に搭載された演算装置は、受信情報に基づいて、まず、従来と同様の方位検出方式を用いて、図８（ａ）に示すように、音源ブイ１２から送信されて受波ブイ１５にて直接受波された音波（直接波）の、受波ブイ１５の基準軸に対する音源到来方位Ｙ°を検出する。また、受波ブイ１５のコンパス１５３からの情報に基づき、演算装置は受波ブイ１５の基準軸の磁北方位を検出する。図８（ａ）においては、受波ブイ１５の基準軸の磁北方位をＸ°にて示す。
【００３８】
航空機１６に搭載された演算装置は、続いて上記の到来方位Ｙ°と磁北方位をＸ°の和（Ｘ＋Ｙ）を演算し、それを音源ブイ１２の方位角φ（＝Ｘ＋Ｙ）として検出する。
【００３９】
続いて、航空機１６に搭載された演算装置は、図８（ｂ）に示すように、音源ブイ１２のＧＰＳ受信機１２１にて検出された位置情報（緯度、経度）と、受波ブイ１５のＧＰＳ受信機１５２にて検出された位置情報（緯度、経度）とから、受波ブイ１５の磁北方位に対する音源ブイ１２の方位角θを検出する。なお、このときの磁北方位は、コンパス１５３により求めたものではなく、遷移図から求めたものである。
【００４０】
続いて、上記の演算装置は、従来方式と同様にして求めた音源ブイ１２の方位角φとＧＰＳを利用して求めた音源ブイ１２の方位角θとの差を演算して求め、それを方位補正値αとして検出する。コンパス１５３および方位検出に誤差が無ければ、φ＝θであるが、現実には磁気偏差やコンパス精度等で誤差αが発生する。
【００４１】
次に、上記の演算装置は、図８（ｃ）に示すように、従来の方位検出方式にて受波ブイ１５の基準軸の磁北方位に対する目標１３からの反射音の到来方位角βを求め、更にこれに方位補正値αを加算することで、目標１３の精度の高い方位を検出する。
【００４２】
このように、本実施の形態によれば、目標１３の方位を検出する前に、バイスタティック運用の特徴である他の箇所にある音源ブイ１２の位置を従来の方位検出方式で求めた方位角φと、受波ブイ１５のＧＰＳを利用して得た位置情報と音源ブイ１２のＧＰＳを利用して得た位置情報により得られる受波ブイ１５に対する音源ブイ１２の高い精度の方位角θとを比較減算することで補正値αを求め、目標１３の方位に対し、従来の検出方式にて求めた値βに補正値αで補正することによって、従来の方位誤差の要因となっていたコンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けない精度の高い検出が可能となる。
【００４３】
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば音源ブイ１２として、他の音源装置としてもよく、受波ブイ１２として、他の受波装置としてもよい。また、方位検出を行う演算装置は、航空機に搭載するものとして説明したが、船舶などに搭載することも可能である。更に、受波ブイを複数個設け、音源ブイは１個又は複数個設けるようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受波信号から得られる音源到来方位と目標到来方位との差の方位角を算出し、この差の方位角を音源装置位置情報と受波装置位置情報に基づいて受波からみた音源方位で補正を行うことで、コンパスによらないで目標方位を検出できるため、従来の方位誤差の要因となっていたコンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けない精度の高い検出ができ、従来使用してきた受波装置の基準軸の向きをコンパスなどで検出する必要が無くなりコンパスなどの機能を削除できる。
【００４５】
また、本発明によれば、目標の方位を検出する前にバイスタティック運用の特徴である他の箇所にある音源の位置と受波の位置をＧＰＳなどにより高い精度にて遷移図を描き従来の方位検出方式で求めた音源の到来方位と目標の到来方位の差から目標の方位を検出することで、コンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けることなく、方位検出の精度を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の要部の構成図である。
【図２】本発明の他の要部のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の構成図である。
【図４】図３中の受波ブイと音源ブイの一実施の形態のブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の方位検出説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の構成図である。
【図７】図６中の受波ブイと音源ブイの一実施の形態のブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の方位検出説明図である。
【図９】従来の一例の方位検出説明図である。
【符号の説明】
１ 受波装置
２ 音源装置
３、１３ 目標
４ 受波からみた音源方位検出回路
５ 到来方位検出回路
６ 音源到来方位
７ 目標到来方位
８ 減算回路
９ 方位補正回路
１０、１６ 航空機
１１、１５ 受波ブイ
１２ 音源ブイ
１１１、１５１ 音響受波部
１１２、１２１、１５２ ＧＰＳ受信機
１１３、１２２、１５４ ＶＨＦ送信器
１５３ コンパス
【発明の属する技術分野】
本発明はバイスタティック方位検出システム及び検出方法に係り、特に音源装置から放射した音が海中の目標で反射して得られた反射音を、音源装置とは異なる位置にある一以上の受波装置にて受波して解析することにより、目標の方位検出をするバイスタティック方位検出システム及び検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来のバイスタティック方位検出方法の一例の説明図を示す。同図において、音源部３０から送信された音波が海中の目標３１にて反射し、これにより得られた反射音が、音源部３０と異なる位置に設置された受波部３２にて受信される。受波部３２は受信した反射音を電気信号である反射音響信号に変換して処理部３３に出力する。処理部３３は、入力された反射音響信号に基づき、受波部３２が単位方位毎に受波した音のレベルを解析することによって、一番高い音のレベルの方位を受波部３２の基準軸に対する到来方位として検出する。
【０００３】
図９においては、上記の到来方位はθにて示している。また、受波部３２はコンパスを有しており、受波部３２の基準軸の磁北方位を検出し、処理部３３に出力する。図９においては、上記の基準軸の磁北方位をφにて示している。そして、処理部３３は、基準軸の磁北方位φと目標３１の反射音の到来方位θを加算して、目標３１の目標方位として検出する。
【０００４】
また、目標反響音検出と目標位置局限の自動化を行うバイスタティック方位検出装置も従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載の従来のバイスタティック方位検出装置は、受信部により受信された音響信号を、時間的に周波数が安定した狭帯域信号を除去し、目標反響音を強調する処理を施す信号処理部と、閾値を設定することにより目標反響音らしき信号を抽出する一次検出処理部と、一次検出処理結果をニューラルネットワークにより目標反響音、直接波、海底反射波及び海中雑音等のカテゴリー別に分類し目標反響音を検出する二次検出処理部と、検出された目標反響音と直接波の到達時間差を算出し、目標存在圏を楕円描画により局限し、信号到達方位との交点から目標位置を検出する目標位置局限処理部とを備える構成である。
【０００５】
更に、音源ソノブイが水中に放射した音波の反響音を複数の指向性パッシブソノブイがそれぞれ受信し、それらが受信した反響音の音源（海面、海底を含む）である目標の存在域を、音源ソノブイと複数の指向性パッシブソノブイとの位置関係及び伝搬時間から各指向性パッシブソノブイ毎に２次元座標平面上で算出し、各目標存在域毎の反響音レベルを累加し、反響音累加レベルと閾値レベルとの大小比較を行うことにより、受信反響音が真の目標のものか海面や海底で反射したものかを区別できるようにした信号検出方式も従来より知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２９６３５９号公報
【特許文献２】
特開平７−２９４６４０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、図９に示した従来のバイスタティック方位検出方法では、コンパスの精度及び地磁気偏移などの誤差要因により高い精度の方位検出ができず、また、コンパスなどの方位検出機能が不可欠のため機構の増大及び価格の増大がある。
【０００８】
また、特許文献１記載の従来装置では、ニューラルネットワークにより目標反響音、直接波、海底反射音及び海中雑音等のカテゴリー別に分類して目標反響音を検出するようにしているため、コンピュータの負担が大きく、装置の構成も複雑で高価であり、また、コンパスにより磁北方位を定めて目標の到来方位を用いて目標の存在位置を推定するようにしているため、やはり上記のコンパスの精度及び地磁気偏移などの誤差要因により高い精度の方位検出ができない。
【０００９】
更に、特許文献２記載の従来装置では、指向性パッシブソノブイの３つの指向特性を利用して目標の存在方位を算出するようにしているため、パッシブソノブイが３つ必要であり、各々のパッシブソノブイはコンパスを有しており、磁北方向を検出しているので、上記の各従来装置と同様にコンパスの精度及び地磁気偏移などの誤差要因により高い精度の方位検出ができない。
【００１０】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、コンパス検出による誤差に関係なく、従来よりも精度の高い方位検出を行い得るバイスタティック方位検出システム及び検出方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、一般に音源装置より音波を海中に放射し、音源装置と離れた距離にある一以上の受波装置により海中の目標で反射された反射音を受信し、その受波信号を解析することで目標の探知、方位検出を行うバイスタティックシステムにおいて、音源装置と受波装置の位置情報から算出した受話装置からみた音源装置の方位と、受波装置にて受波反射音から解析した方位検出による音源装置の方位とにより、従来よりも高精度の方位検出を行うものである。
【００１２】
すなわち、上記の目的を達成するため、第１の発明のバイスタティック方位検出システムは、図１に示すように、海中の目標３に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報（音源装置位置情報）を取得して送信する音源装置２と、音源装置２から海中に送信された音波及び目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と共に、自装置の第２の位置情報（受波装置位置情報）を取得して送信する受波装置１とを有し、更に、図２に示すように、音源装置位置情報と受波装置位置情報を受信して、これらの位置情報に基づいて受波からみた音源方位を検出する音源方位検出回路４と、受波装置１から送信された受波信号を受信して、音源装置２からの直接波到来方位である音源到来方位６と、目標３からの反射音到来方位である目標到来方位７とを検出する到来方位検出回路５と、それらの差の方位角を算出する減算回路８と、音源方位検出回路４からの音源方位と、減算回路８からの差の方位角とに基づいて、目標の方位を検出する方位補正回路９とを有する構成である。ここで、上記の到来方位検出回路５と減算回路８は、算出手段を構成している。
【００１３】
この発明では、受波信号から得られる音源到来方位６と目標到来方位７との差の方位角を算出し、この差の方位角を音源装置位置情報と受波装置位置情報に基づいて受波からみた音源方位で補正を行うことで、コンパスによらない高い精度の目標方位が得られる。
【００１４】
また、第２の発明のバイスタティック方位検出システムは、上記の目的を達成するため、海中の目標に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報を取得して送信する音源装置と、音源装置から海中に送信された音波及び目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と、コンパスにより得た特定の方位情報と共に、自装置の第２の位置情報を取得して送信する受波装置と、第１及び第２の位置情報と特定の方位情報とを受信して、受波装置における特定の方位と音源装置の方位とがなす第１の方位角を検出する第１の音源方位検出回路と、受波装置から送信された受波信号中の音源装置からの音波の受波信号と特定の方位情報とを受信して、音源装置からの直接波到来方位である音源到来方位と特定の方位とがなす第２の方位角を検出する第２の音源方位検出回路と、受波装置から送信された受波信号中の目標からの反射音の受波信号と特定の方位情報とを受信して、目標の方位と特定の方位とがなす目標方位である第３の方位角を検出する目標方位検出回路と、第１及び第２の方位角の差で、第３の方位角を補正して目標の方位を示す目標方位情報を得る方位補正回路とを有する構成としたものである。
【００１５】
この発明では、目標の方位を検出する前に、受信した第１及び第２の位置情報とコンパスが示す特定方位（例えば磁北方位）の方位情報とに基づいて、受波装置における特定の方位と音源装置の方位とがなす第１の方位角を求めると共に、バイスタティック運用の特徴である他の箇所にある音源装置の位置を従来の方位検出方式と同様にして、受波装置において受波信号に基づいて音源装置からの音源到来方位と特定の方位とがなす第２の方位角を求め、これら第１及び第２の方位角を比較減算することで補正値を求め、従来と同様の検出方式で受波信号から求めた目標の方位と特定の方位とがなす目標方位である第３の方位角に上記補正値で補正するようにしたため、従来の方位誤差の要因となっていたコンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けない精度の高い検出ができる。
【００１６】
ここで、上記の音源装置は、第１の位置情報を所定の周波数帯の第１の信号に変換して空中に無線送信し、受波装置は、受波信号及び第２の位置情報を所定の周波数帯の第２の信号に変換して空中に無線送信することを特徴とする。
【００１７】
また、上記の音源装置及び受波装置は、それぞれ全地球測位システムの人工衛星からの送信信号を受信して自装置の経度及び緯度情報を、第１及び第２の位置情報として取得することを特徴とする。
【００１８】
また、上記の目的を達成するため、本発明の検出方法は、海中の目標に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報を取得して送信する音源装置と、音源装置から海中に送信された音波及び目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と共に、自装置の第２の位置情報を取得して送信する受波装置とにより、目標の方位を検出するバイスタティック方位検出方法であって、第１及び第２の位置情報を受信して、これら第１及び第２の位置情報に基づいて受波からみた音源方位を検出する第１のステップと、受波装置から送信された受波信号を受信して、音源装置からの直接波到来方位である音源到来方位と、目標からの反射音到来方位である目標到来方位とを検出してそれらの差の方位角を算出する第２のステップと、第１のステップにより検出された音源方位と、第２のステップにより算出された差の方位角とに基づいて、目標の方位を検出する第３のステップとを含むことを特徴とする。
【００１９】
この発明では第１の発明と同様に、受波信号から得られる音源到来方位６と目標到来方位７との差の方位角を算出し、この差の方位角を音源装置位置情報と受波装置位置情報に基づいて受波からみた音源方位で補正を行うことで、コンパスによらない高い精度の目標方位が得られる。
【００２０】
また、上記の目的を達成するため、本発明の検出方法は、海中の目標に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報を取得して送信する音源装置と、音源装置から海中に送信された音波及び目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と、コンパスにより得た特定の方位情報と共に、自装置の第２の位置情報を取得して送信する受波装置とにより、目標の方位を検出するバイスタティック方位検出方法であって、第１及び第２の位置情報と特定の方位情報とを受信して、受波装置における特定の方位と音源装置の方位とがなす第１の方位角を検出する第１のステップと、受波装置から送信された受波信号中の音源装置からの音波の受波信号と特定の方位情報とを受信して、音源装置からの直接波到来方位である音源到来方位と特定の方位とがなす第２の方位角を検出する第２のステップと、受波装置から送信された受波信号中の目標からの反射音の受波信号と特定の方位情報とを受信して、目標の方位と特定の方位とがなす目標方位である第３の方位角を検出する第３のステップと、第１及び第２の方位角の差で、第３の方位角を補正して目標の方位を示す目標方位情報を得る第４のステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
この発明は、第２の発明と同様に、従来と同様の検出方式で受波信号から求めた目標の方位と特定の方位とがなす目標方位である第３の方位角に、第１及び第２の位置情報と特定方位の方位情報と受波信号とにより求めた上記補正値で補正するようにしたため、従来の方位誤差の要因となっていたコンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けない精度の高い検出ができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図３は本発明になるバイスタティック方位検出システムの第１の実施の形態の構成図を示す。同図において、受波ブイ１１は、航空機１０より海中に投入された受波装置であり、海中の音（音源ブイ１２から放射された音波やその反射音、残響音、海中雑音など）を受波して得た受信情報（受波信号）を、全地球測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して取得した受波ブイ１１のＧＰＳ位置情報と共に無線にて航空機１０に送信する。
【００２３】
音源ブイ１２は、航空機１０より海中に投入された音源装置であり、航空機１０の管制により特定の周波数の音波を海中に送信すると共に、音源ブイ１２のＧＰＳ位置情報を無線にて送信する。目標１３は海中にあり、音源ブイ１２にて送信された音波を反射する。航空機１０は、受波ブイ１１から送信された信号の受信信号と、受信した受波ブイ１１及び音源ブイ１２の各ＧＰＳ位置情報とにより、音源ブイ１２からの送信音、目標１３からの反射音の到来方位を算出する演算装置を搭載している。
【００２４】
図４は図３中の受波ブイ１１及び音源ブイ１２の一実施の形態のブロック図を示す。図４において、受波ブイ１１は、音響受波部１１１、ＧＰＳ受信機１１２及びＶＨＦ送信器１１３から構成されている。音響受波部１１１は、海中の音波を受信して音響−電気変換し、得られた電気信号を増幅などの信号処理して受波信号として出力する回路で、その詳細な構成自体は従来から知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成の説明は省略する。
【００２５】
ＧＰＳ受信機１１２は、公知のＧＰＳを構成する複数の人工衛星（以下、ＧＰＳ衛星という）から送信されたＧＰＳ信号を受信して、公知の方法で受波ブイ１１が存在する位置の緯度及び経度の位置情報と時刻情報を出力する。ＶＨＦ送信器１１３は、音響受波部１１１からの受波信号とＧＰＳ受信機１１２からの出力信号を入力信号として受け、それらの信号をＶＨＦ帯の信号に載せて航空機１０に無線送信する。
【００２６】
また、音源ブイ１２は、図４に示すように、ＧＰＳ受信機１２１とＶＨＦ送信器１２２とから構成されている。ＧＰＳ受信機１２１は、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信して、公知の方法で音源ブイ１２が存在する位置の緯度及び経度の位置情報と時刻情報を出力する。ＶＨＦ送信器１２２は、ＧＰＳ受信機１２１から出力された位置情報及び時刻情報を入力信号として受け、その入力信号をＶＨＦ帯の信号に載せて航空機１０に無線送信する。なお、音源ブイ１２は、図４では図示を省略したが、航空機１０からの無線制御信号を受信する受信部と、その制御信号に基づき駆動されて音波を送信する音波発生器を有する。
【００２７】
これにより、本実施の形態では、図３の航空機１０の管制により音源ブイ１２から音波を海中に送信し、海中の目標１３に音波を反射させる。受波ブイ１１は、内部の図４に示した音響受波部１１１にて音源ブイ１２から放射された音波と目標１３からの反射音の他、残響音や海中雑音などを受波し、音響−電気変換して電気信号に変換し、得られた電気信号を受波信号として、ＧＰＳ受信機１１２からの受波ブイ１１の位置情報及び時刻情報と共に、ＶＨＦ帯の送信信号とされて航空機１０へ無線送信する。
【００２８】
航空機１０に搭載された演算装置は、受波ブイ１１から送信された信号と、音源ブイ１２から送信された音源ブイ１２の位置情報及び時刻情報などを受信し、その受信情報に基づいて、以下の方法により目標１３の方位を検出する。
【００２９】
次に、本実施の形態による方位検出方法について、図５を参照して詳細に説明する。航空機１０に搭載された演算装置は、受信情報に基づいて、まず、公知の方法で直接波と反射音の到来方位を検出する。図５（ａ）は、音源ブイ１２から送信されて受波ブイ１１にて直接受波された音波（直接波）の、受波ブイ１１の基準軸に対する音源到来方位角Ｘ°を示す。図５（ｂ）は、音源ブイ１２から送信された音波が目標１３にて反射し、受波ブイ１１にて受波された反射音の、受波ブイ１１の基準軸に対する目標到来方位角Ｙ°を示す。
【００３０】
続いて、航空機１０に搭載された演算装置は、上記の音源到来方位角Ｘ°と目標到来方位角Ｙ°の差α（＝Ｘ−Ｙ）を検出する。続いて、演算装置は、音源ブイ１２のＧＰＳ受信機１２１にて検出された位置情報（緯度、経度）と、受波ブイ１１のＧＰＳ受信機１１２にて検出された位置情報（緯度、経度）により、図５（ｃ）に示すような遷移図を描き、受波ブイ１１と音源ブイ１２を結ぶ直線の磁北方位に対する方位角βを検出する。なお、このときの磁北方位は、コンパスにより求めたものではなく、遷移図から求めたものである。
【００３１】
そして、演算装置は図５（ｃ）のように音源到来方位と目標到来方位の差の方位角αと、受波ブイ１１と音源ブイ１２の位置情報にて求めた方位角βとによって、（β−α）なる演算により、磁北方位に対する目標１３の方位（目標方位）を検出する。このように、本実施の形態によれば、音源ブイ１２の位置と受波ブイ１１の位置をＧＰＳを利用して高い精度にて求め、更に従来と同様の方位検出方式で求めた音源の到来方位と目標の到来方位の差から目標の方位を検出することで、従来の方位誤差の要因となっていたコンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けない精度の高い方位検出ができる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図６は本発明になるバイスタティック方位検出システムの第２の実施の形態の構成図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付してある。図６において、受波ブイ１５は、航空機１６より海中に投入された受波装置であり、海中の音を受信して得た受信情報を、受波ブイ１１のＧＰＳ位置情報と共に無線にて航空機１６に送信する。
【００３３】
音源ブイ１２は、航空機１６より海中に投入された音源装置であり、航空機１６の管制により音波を海中に送信すると共に、音源ブイ１２のＧＰＳ位置情報を無線にて送信する。目標１３は海中にあり、音源ブイ１２にて送信された音波を反射する。航空機１６は、受波ブイ１５から送信された信号の受信信号と、受信した受波ブイ１５及び音源ブイ１２の各ＧＰＳ位置情報とにより、音源ブイ１２からの送信音、目標１３からの反射音の到来方位を算出する演算装置を搭載している。
【００３４】
図７は図６中の受波ブイ１５及び音源ブイ１２の一実施の形態のブロック図を示す。図７において、受波ブイ１５は、音響受波部１５１、ＧＰＳ受信機１５２、コンパス１５３及びＶＨＦ送信器１５４から構成されている。音響受波部１５１は、海中の音波を受信して音響−電気変換し、得られた電気信号を増幅などを施して受波信号として出力する回路で、その詳細な構成自体は従来から知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成の説明は省略する。
【００３５】
ＧＰＳ受信機１５２は、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信して、公知の方法で受波ブイ１５が存在する位置の緯度及び経度の位置情報と時刻情報を出力する。コンパス１５３は、受波ブイ１５の設定された基準軸に対する磁北方位を出力する。ＶＨＦ送信器１５４は、音響受波部１５１からの受波信号とＧＰＳ受信機１１２からの出力信号とコンパス１５３からの出力信号とを入力信号として受け、それらの信号をＶＨＦ帯の信号に載せて航空機１６に無線送信する。なお、音源ブイ１２は、第１の実施の形態と構成は同一である。
【００３６】
航空機１６に搭載された演算装置は、受波ブイ１５から送信された信号と、音源ブイ１２から送信された音源ブイ１２の位置情報及び時刻情報などを受信し、その受信情報に基づいて、以下の方法により目標１３の方位を検出する。
【００３７】
次に、本実施の形態による方位検出方法について、図８を参照して詳細に説明する。航空機１６に搭載された演算装置は、受信情報に基づいて、まず、従来と同様の方位検出方式を用いて、図８（ａ）に示すように、音源ブイ１２から送信されて受波ブイ１５にて直接受波された音波（直接波）の、受波ブイ１５の基準軸に対する音源到来方位Ｙ°を検出する。また、受波ブイ１５のコンパス１５３からの情報に基づき、演算装置は受波ブイ１５の基準軸の磁北方位を検出する。図８（ａ）においては、受波ブイ１５の基準軸の磁北方位をＸ°にて示す。
【００３８】
航空機１６に搭載された演算装置は、続いて上記の到来方位Ｙ°と磁北方位をＸ°の和（Ｘ＋Ｙ）を演算し、それを音源ブイ１２の方位角φ（＝Ｘ＋Ｙ）として検出する。
【００３９】
続いて、航空機１６に搭載された演算装置は、図８（ｂ）に示すように、音源ブイ１２のＧＰＳ受信機１２１にて検出された位置情報（緯度、経度）と、受波ブイ１５のＧＰＳ受信機１５２にて検出された位置情報（緯度、経度）とから、受波ブイ１５の磁北方位に対する音源ブイ１２の方位角θを検出する。なお、このときの磁北方位は、コンパス１５３により求めたものではなく、遷移図から求めたものである。
【００４０】
続いて、上記の演算装置は、従来方式と同様にして求めた音源ブイ１２の方位角φとＧＰＳを利用して求めた音源ブイ１２の方位角θとの差を演算して求め、それを方位補正値αとして検出する。コンパス１５３および方位検出に誤差が無ければ、φ＝θであるが、現実には磁気偏差やコンパス精度等で誤差αが発生する。
【００４１】
次に、上記の演算装置は、図８（ｃ）に示すように、従来の方位検出方式にて受波ブイ１５の基準軸の磁北方位に対する目標１３からの反射音の到来方位角βを求め、更にこれに方位補正値αを加算することで、目標１３の精度の高い方位を検出する。
【００４２】
このように、本実施の形態によれば、目標１３の方位を検出する前に、バイスタティック運用の特徴である他の箇所にある音源ブイ１２の位置を従来の方位検出方式で求めた方位角φと、受波ブイ１５のＧＰＳを利用して得た位置情報と音源ブイ１２のＧＰＳを利用して得た位置情報により得られる受波ブイ１５に対する音源ブイ１２の高い精度の方位角θとを比較減算することで補正値αを求め、目標１３の方位に対し、従来の検出方式にて求めた値βに補正値αで補正することによって、従来の方位誤差の要因となっていたコンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けない精度の高い検出が可能となる。
【００４３】
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば音源ブイ１２として、他の音源装置としてもよく、受波ブイ１２として、他の受波装置としてもよい。また、方位検出を行う演算装置は、航空機に搭載するものとして説明したが、船舶などに搭載することも可能である。更に、受波ブイを複数個設け、音源ブイは１個又は複数個設けるようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受波信号から得られる音源到来方位と目標到来方位との差の方位角を算出し、この差の方位角を音源装置位置情報と受波装置位置情報に基づいて受波からみた音源方位で補正を行うことで、コンパスによらないで目標方位を検出できるため、従来の方位誤差の要因となっていたコンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けない精度の高い検出ができ、従来使用してきた受波装置の基準軸の向きをコンパスなどで検出する必要が無くなりコンパスなどの機能を削除できる。
【００４５】
また、本発明によれば、目標の方位を検出する前にバイスタティック運用の特徴である他の箇所にある音源の位置と受波の位置をＧＰＳなどにより高い精度にて遷移図を描き従来の方位検出方式で求めた音源の到来方位と目標の到来方位の差から目標の方位を検出することで、コンパス精度・地磁気偏移などの影響を受けることなく、方位検出の精度を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の要部の構成図である。
【図２】本発明の他の要部のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の構成図である。
【図４】図３中の受波ブイと音源ブイの一実施の形態のブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の方位検出説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の構成図である。
【図７】図６中の受波ブイと音源ブイの一実施の形態のブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の方位検出説明図である。
【図９】従来の一例の方位検出説明図である。
【符号の説明】
１ 受波装置
２ 音源装置
３、１３ 目標
４ 受波からみた音源方位検出回路
５ 到来方位検出回路
６ 音源到来方位
７ 目標到来方位
８ 減算回路
９ 方位補正回路
１０、１６ 航空機
１１、１５ 受波ブイ
１２ 音源ブイ
１１１、１５１ 音響受波部
１１２、１２１、１５２ ＧＰＳ受信機
１１３、１２２、１５４ ＶＨＦ送信器
１５３ コンパス
Claims (8)
- 海中の目標に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報を取得して送信する音源装置と、
前記音源装置から海中に送信された音波及び前記目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と共に、自装置の第２の位置情報を取得して送信する受波装置と、
前記第１及び第２の位置情報を受信して、これら第１及び第２の位置情報に基づいて受波からみた音源方位を検出する音源方位検出回路と、
前記受波装置から送信された前記受波信号を受信して、前記音源装置からの直接波到来方位である音源到来方位と、前記目標からの反射音到来方位である目標到来方位とを検出してそれらの差の方位角を算出する算出手段と、
前記音源方位検出回路からの音源方位と、前記算出手段からの前記差の方位角とに基づいて、前記目標の方位を検出する方位補正回路と
を有することを特徴とするバイスタティック方位検出システム。 - 海中の目標に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報を取得して送信する音源装置と、
前記音源装置から海中に送信された音波及び前記目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と、コンパスにより得た特定の方位情報と共に、自装置の第２の位置情報を取得して送信する受波装置と、
前記第１及び第２の位置情報と前記特定の方位情報とを受信して、前記受波装置における特定の方位と前記音源装置の方位とがなす第１の方位角を検出する第１の音源方位検出回路と、
前記受波装置から送信された前記受波信号中の前記音源装置からの音波の受波信号と前記特定の方位情報とを受信して、前記音源装置からの直接波到来方位である音源到来方位と前記特定の方位とがなす第２の方位角を検出する第２の音源方位検出回路と、
前記受波装置から送信された前記受波信号中の前記目標からの反射音の受波信号と前記特定の方位情報とを受信して、前記目標の方位と前記特定の方位とがなす目標方位である第３の方位角を検出する目標方位検出回路と、
前記第１及び第２の方位角の差で、前記第３の方位角を補正して前記目標の方位を示す目標方位情報を得る方位補正回路と
を有することを特徴とするバイスタティック方位検出システム。 - 前記音源装置は、前記第１の位置情報を所定の周波数帯の第１の信号に変換して空中に無線送信し、前記受波装置は、前記受波信号及び前記第２の位置情報を前記所定の周波数帯の第２の信号に変換して空中に無線送信することを特徴とする請求項１記載のバイスタティック方位検出システム。
- 前記音源装置及び前記受波装置は、それぞれ全地球測位システムの人工衛星からの送信信号を受信して自装置の経度及び緯度情報を、前記第１及び第２の位置情報として取得することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のバイスタティック方位検出システム。
- 海中の目標に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報を取得して送信する音源装置と、前記音源装置から海中に送信された音波及び前記目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と共に、自装置の第２の位置情報を取得して送信する受波装置とにより、前記目標の方位を検出するバイスタティック方位検出方法であって、
前記第１及び第２の位置情報を受信して、これら第１及び第２の位置情報に基づいて受波からみた音源方位を検出する第１のステップと、
前記受波装置から送信された前記受波信号を受信して、前記音源装置からの直接波到来方位である音源到来方位と、前記目標からの反射音到来方位である目標到来方位とを検出してそれらの差の方位角を算出する第２のステップと、
前記第１のステップにより検出された前記音源方位と、前記第２のステップにより算出された前記差の方位角とに基づいて、前記目標の方位を検出する第３のステップと
を含むことを特徴とする検出方法。 - 海中の目標に音波を送信すると共に、自装置の第１の位置情報を取得して送信する音源装置と、前記音源装置から海中に送信された音波及び前記目標で反射した反射音をそれぞれ受波して得た受波信号と、コンパスにより得た特定の方位情報と共に、自装置の第２の位置情報を取得して送信する受波装置とにより、前記目標の方位を検出するバイスタティック方位検出方法であって、
前記第１及び第２の位置情報と前記特定の方位情報とを受信して、前記受波装置における特定の方位と前記音源装置の方位とがなす第１の方位角を検出する第１のステップと、
前記受波装置から送信された前記受波信号中の前記音源装置からの音波の受波信号と前記特定の方位情報とを受信して、前記音源装置からの直接波到来方位である音源到来方位と前記特定の方位とがなす第２の方位角を検出する第２のステップと、
前記受波装置から送信された前記受波信号中の前記目標からの反射音の受波信号と前記特定の方位情報とを受信して、前記目標の方位と前記特定の方位とがなす目標方位である第３の方位角を検出する第３のステップと、
前記第１及び第２の方位角の差で、前記第３の方位角を補正して前記目標の方位を示す目標方位情報を得る第４のステップと
を含むことを特徴とする検出方法。 - 前記音源装置は、前記第１の位置情報を所定の周波数帯の第１の信号に変換して空中に無線送信し、前記受波装置は、前記受波信号及び前記第２の位置情報を前記所定の周波数帯の第２の信号に変換して空中に無線送信することを特徴とする請求項５記載の検出方法。
- 前記音源装置及び前記受波装置は、それぞれ全地球測位システムの人工衛星からの送信信号を受信して自装置の経度及び緯度情報を、前記第１及び第２の位置情報として取得することを特徴とする請求項５乃至７のうちいずれか一項記載の検出方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003052425A JP4266669B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | バイスタティック方位検出システム及び検出方法 |
| GB0403949A GB2398872B8 (en) | 2003-02-28 | 2004-02-23 | Bistatic azimuth detection system and detection method |
| CA002458509A CA2458509C (en) | 2003-02-28 | 2004-02-24 | Bistatic azimuth detection system and detection method |
| US10/784,941 US7088641B2 (en) | 2003-02-28 | 2004-02-25 | Bistatic azimuth detection system and detection method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003052425A JP4266669B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | バイスタティック方位検出システム及び検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004264070A true JP2004264070A (ja) | 2004-09-24 |
| JP4266669B2 JP4266669B2 (ja) | 2009-05-20 |
Family
ID=32040892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003052425A Expired - Fee Related JP4266669B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | バイスタティック方位検出システム及び検出方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7088641B2 (ja) |
| JP (1) | JP4266669B2 (ja) |
| CA (1) | CA2458509C (ja) |
| GB (1) | GB2398872B8 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210151570A (ko) * | 2020-06-05 | 2021-12-14 | 국방과학연구소 | 수중표적 탐지 방법 및 수중표적 탐지 시스템 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4266669B2 (ja) * | 2003-02-28 | 2009-05-20 | 日本電気株式会社 | バイスタティック方位検出システム及び検出方法 |
| JP2006164212A (ja) * | 2004-11-10 | 2006-06-22 | Sony Corp | 情報処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム |
| RU2469346C1 (ru) * | 2011-07-11 | 2012-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Способ позиционирования подводных объектов |
| DE102014000561A1 (de) * | 2014-01-15 | 2015-07-16 | Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh | Erkennen von Objekten auf See mittels mobiler Sonaremitter |
| CN105487048B (zh) * | 2015-11-02 | 2018-02-02 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 基于置信椭圆的二站纯方位定位模糊区方法 |
| CN110346802B (zh) * | 2018-04-08 | 2023-07-21 | 哈尔滨工业大学（威海） | 基于计算水声信道参数的水下目标探测方法 |
| CN109870695B (zh) * | 2019-02-21 | 2023-02-03 | 哈尔滨工程大学 | 基于深海海底反射声的非合作目标多节点水声定位方法 |
| CN114237305A (zh) * | 2021-11-27 | 2022-03-25 | 河北汉光重工有限责任公司 | 一种声波拒止系统的指向控制计算方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4746924A (en) * | 1985-09-30 | 1988-05-24 | The Boeing Company | Apparatus and methods for locating a target utilizing signals generated from a non-cooperative source |
| GB2320556B (en) * | 1993-02-23 | 1998-09-23 | Marconi Gec Ltd | Gun launchable sensor |
| JPH0815427A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | 音響計測ブイ |
| USH1618H (en) * | 1995-05-30 | 1996-12-03 | United States Of America | Coherent arrays of drifting sonobuoys |
| AUPN722695A0 (en) * | 1995-12-19 | 1996-03-14 | Commonwealth Of Australia, The | A tracking method for a radar system |
| JP2001296359A (ja) | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Nec Corp | バイスタティック処理装置 |
| JP4266669B2 (ja) * | 2003-02-28 | 2009-05-20 | 日本電気株式会社 | バイスタティック方位検出システム及び検出方法 |
-
2003
- 2003-02-28 JP JP2003052425A patent/JP4266669B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-02-23 GB GB0403949A patent/GB2398872B8/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-02-24 CA CA002458509A patent/CA2458509C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-02-25 US US10/784,941 patent/US7088641B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210151570A (ko) * | 2020-06-05 | 2021-12-14 | 국방과학연구소 | 수중표적 탐지 방법 및 수중표적 탐지 시스템 |
| KR102406316B1 (ko) * | 2020-06-05 | 2022-06-08 | 국방과학연구소 | 수중표적 탐지 방법 및 수중표적 탐지 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2398872A (en) | 2004-09-01 |
| US20040170085A1 (en) | 2004-09-02 |
| CA2458509A1 (en) | 2004-08-28 |
| CA2458509C (en) | 2008-12-02 |
| GB2398872B (en) | 2005-06-01 |
| GB2398872B8 (en) | 2005-09-26 |
| GB0403949D0 (en) | 2004-03-24 |
| JP4266669B2 (ja) | 2009-05-20 |
| GB2398872A8 (en) | 2005-09-26 |
| US7088641B2 (en) | 2006-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2365939C1 (ru) | Способ навигации подводного объекта | |
| EP3349040A1 (en) | Method for positioning underwater objects and system for the implementation thereof | |
| RU2371738C1 (ru) | Гидроакустическая навигационная система | |
| JP2001305210A (ja) | 位置検出装置 | |
| JP6987854B2 (ja) | 水中装置を測位する装置及び方法 | |
| CN110727282B (zh) | Auv的对接方法、装置及水下对接系统 | |
| US7362655B1 (en) | Time-synchronous acoustic signal ranging system and method | |
| JP2015210143A (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 | |
| JP4266669B2 (ja) | バイスタティック方位検出システム及び検出方法 | |
| US20210132208A1 (en) | Over the horizon radar (oth) system and method | |
| KR100331182B1 (ko) | 음원의 위치추적 시스템 | |
| US20060083110A1 (en) | Ambient bistatic echo ranging system and method | |
| JP2865082B2 (ja) | 電波受信装置 | |
| JP6370121B2 (ja) | 自船位置測位装置、レーダ装置、自移動体位置測位装置及び自船位置測位方法 | |
| JPS6064273A (ja) | 物標位置検出方式 | |
| JP2002257921A (ja) | トランスポンダキャリブレーション方法 | |
| JP2001151195A (ja) | 水中航走体用音響測位システム | |
| JP2861803B2 (ja) | 信号検出方式 | |
| JPH11231039A (ja) | マルチユーザ水中位置出し装置 | |
| JPH08114664A (ja) | ソノブイ位置検出方式 | |
| JPS6336174A (ja) | 水中位置計測用ブイ | |
| JP3296896B2 (ja) | 移動体の位置計測装置 | |
| JPH01153988A (ja) | 位置検出装置 | |
| JP6311230B2 (ja) | 目標物検出装置、目標物検出方法、プログラム及び記録媒体 | |
| WO2021166222A1 (ja) | 測位装置及び測位方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051213 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080307 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080318 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080430 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080826 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081016 |
|
| 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: 20090210 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090217 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140227 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |