JP2008261727A - Phasing device, phasing method, and phasing program for towed sonar - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、曳航式ソーナーの受波ビーム又は送波ビームの整相技術に関する。 The present invention relates to a phasing technique for a receiving beam or a transmitting beam of a towed sonar.
水中で目標が発生する音を、直線状に配列された受波器群から成る曳航アレイで受信して処理し、その音の受信方向から目標の存在と方向を探知する、曳航式パッシブソーナーが知られている(例えば特許文献1)。図19は、従来の曳航式ソーナーの一例を示すブロック図である。図20は、従来の曳航式ソーナーの使用状態を示す平面図である。以下、図19及び図20に基づき説明する。 A towed passive sonar that receives and processes the sound generated by a target in water with a towed array consisting of a group of receivers arranged in a straight line, and detects the presence and direction of the target from the direction in which the sound is received. Known (for example, Patent Document 1). FIG. 19 is a block diagram showing an example of a conventional towed sonar. FIG. 20 is a plan view showing a usage state of a conventional towed sonar. Hereinafter, a description will be given based on FIGS. 19 and 20.
例示した曳航式ソーナー70は、パッシブソーナーであり、曳航船71によって水中又は水面を曳航される曳航アレイ80と、曳航船71内に設置される信号処理装置90とに分けられる。曳航アレイ80は、音波S1〜Snを受信して電気信号s1〜snに変換する複数の受波器811〜81nが、ケーブル82で連結されたものである。信号処理装置90は、整相装置91、加算回路92、表示部93等を備えている。整相装置91は、遅延量設定回路94及び整相回路951〜95nを備えている。遅延量設定回路94は、受波器811〜81nが特定の方位からの音波S1〜Snを受信するように、遅延量t1〜tnを設定する。整相回路951〜95nは、遅延量設定回路94で算出された遅延量t1〜tnになるように、受波器811〜81nで変換された電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える。加算回路92は、位相φ1〜φnが整えられた電気信号s1'〜sn'を加算して合算信号ssとして、LCDなどの表示部93へ出力する。
The illustrated
ここで、北を示す0°からΔθ°刻みに各方位からの受波ビーム72の音波S1〜Snを各受波器811〜81nが受信するには、遅延量設定回路94はΔθ°ごとに異なる遅延量t1〜tnを設定する。このようにして加算回路92からΔθ°ごとに異なる合算信号ssが得られ、これが表示部93で表示されると、各方位ごとの受波ビーム72の強さを示すレーダーチャートとなる。
Here, in order for each of the
図21は、従来の曳航式ソーナーにおける整相の原理を示す説明図である。以下、図19乃至図21に基づき説明する。 FIG. 21 is an explanatory view showing the principle of phasing in a conventional towed sonar. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS.
受波器811〜81nが直線状に0°の方位に並んでいるとき、整相方位73を時計回りに60°の方位とした場合について考える。まず、図21[1]に示すように、受波器811〜81nを整相方位73と逆向きに仮想的に移動させ、受波器811〜81nを整相方位73と直交する方向に直線状に並べる。このとき、受波器811〜81nの移動前後の距離をそれぞれd1〜dn(ただしd1=0とする。)とし、音速をvとすると、遅延量はそれぞれt1=d1/v,t2=d2/v,…,tn=dn/vで与えられる。
Consider a case in which the
つまり、整相回路951〜95nは、各受波器811〜81nで変換された電気信号s1〜snをそれぞれ遅延量t1〜tnだけ遅らせると、整相方位73から来た受波ビーム74に対して同時に電気信号s1'〜sn'を出力することになる。これにより、電気信号s1'〜sn'が加算された合算信号ssを強められるので、曳航アレイ80が整相方位73に指向性を有することになる。
In other words, the
このように、曳航式ソーナー70は、曳航針路を基準とした相対方位に向けて各受波ビームを整相しており、そのビーム方位が安定していることを前提として、遠距離目標からの微弱な信号に対する長時間の積分を行って初探知を得ている。
In this way, the
前述の曳航式ソーナー70は、相対方位での受波ビームの整相と長時間積分を行っている。これは、曳航船71が同一針路を直線状に航行することによって曳航アレイ80を直線状に保ちつつ、受波ビームの方位が地図上で固定された状態になっていることを前提としている。
The
ここで、図21[2]に示すように、曳航船71が回頭すると、曳航アレイ80が曲がって直線状でなくなる。しかし、遅延量t1〜tnは回頭の有無に関係なく変わらないので、図示するように整相方位73を60°に保てなくなる。
Here, as shown in FIG. 21 [2], when the towed vessel 71 turns, the
また、図21[3]に仮想線で示すように、遅延量t1〜tnに対応する整相方位は、60°(整相方位73)だけでなく、−60°(整相方位73')にも存在する。つまり、曳航アレイ80の指向性は左右対称となる。そのため、方位判定のために、曳航船71が回頭して曳航アレイ80を直線状にした後、受波ビームの整相と長時間積分をもう一度行う必要がある。
Further, as indicated by phantom lines in FIG. 21 [3], the phasing direction corresponding to the delay amounts t1 to tn is not only 60 ° (phasing azimuth 73) but −60 ° (phasing
このように、曳航式ソーナー70では、初探知を得た後に左右判定のために曳航船71が回頭すると、曳航アレイ80の形状が変形して受波ビームの方位がずれるため、地図上で固定された方位への長時間積分が中断され、探知状況の悪化を招くという問題がある。
As described above, in the
そこで、本発明の目的は、曳航アレイが非直線状になっても整相方位を地図上で固定できるとともに、整相方位を容易に特定できる、曳航式ソーナー等を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a towed sonar or the like that can fix the phasing direction on the map even if the towing array becomes non-linear, and can easily specify the phasing direction.
本発明に係る整相装置は、音波を受信して電気信号に変換する複数の受波器がケーブルで連結されて成る曳航アレイを備えた曳航式ソーナーに用いられる。そして、本発明に係る整相装置の特徴は、前記各受波器の位置の偏移量を計測する偏移量センサと、この偏移量センサで計測された偏移量に基づき前記各受波器の座標を算出する座標算出部と、この座標算出部で算出された前記各受波器の座標に基づき、前記各受波器が特定の方位からの前記音波を受信するように遅延量を算出する遅延量算出部と、この遅延量算出部で算出された遅延量になるように、前記各受波器で変換された前記電気信号の位相を整える整相部と、を備えたことにある(請求項1)。 The phasing device according to the present invention is used in a towed sonar having a towed array in which a plurality of receivers that receive sound waves and convert them into electrical signals are connected by cables. The phasing device according to the present invention is characterized by a deviation amount sensor for measuring a deviation amount of the position of each receiver, and each of the receivers based on the deviation amount measured by the deviation amount sensor. A coordinate calculation unit that calculates the coordinates of the wave detector, and a delay amount so that each of the wave receivers receives the sound wave from a specific direction based on the coordinates of the wave receivers calculated by the coordinate calculation unit. And a phasing unit that adjusts the phase of the electrical signal converted by each receiver so as to be the delay amount calculated by the delay amount calculation unit. (Claim 1).
偏移量センサが各受波器の位置の偏移量を計測し、その偏移量に基づき座標算出部が各受波器の座標を算出する。そのため、各受波器が直線状に並んでいなくても、各受波器の位置が座標として正確に捉えられる。そして、それらの座標に基づき遅延量算出部は各受波器が特定の方位からの音波を受信するように遅延量を算出し、これらの遅延量になるように整相部は各受波器で変換された電気信号の位相を整える。このように、従来は曳航アレイの形状に関係なく整相方位に対応する唯一の遅延量を設定していたのに対して、本発明では常に整相方位が一定になるように曳航アレイの形状に応じて遅延量を変えている。そのため、本発明によれば、曳航船の回頭等によって曳航アレイが非直線状になっても整相方位を地図上で固定できる。また、従来は、曳航アレイが直線状になっているときの整相方位を採用するため、二つの整相方位のどちらであるかを判定する作業が必要であった。これに対し、本発明では、曳航アレイが非直線状であるときの整相方位を採用することにより、その整相方位は一つだけになるので、整相方位を判定する必要がない。なお、ここでいう「音波」とは、どのような周波数の振動も含み、もちろん超音波も含むものとする。 The shift amount sensor measures the shift amount of the position of each receiver, and the coordinate calculation unit calculates the coordinates of each receiver based on the shift amount. Therefore, even if each receiver is not arranged in a straight line, the position of each receiver can be accurately captured as coordinates. Then, based on those coordinates, the delay amount calculation unit calculates the delay amount so that each receiver receives a sound wave from a specific direction, and the phasing unit sets each receiver so that these delay amounts are obtained. Adjust the phase of the electrical signal converted by. As described above, in the past, the only delay amount corresponding to the phasing direction was set regardless of the shape of the towed array, but in the present invention, the shape of the towed array is always set so that the phasing direction is always constant. The amount of delay is changed according to Therefore, according to the present invention, the phasing direction can be fixed on the map even if the towed array becomes non-linear due to turning of the towed ship or the like. Further, conventionally, since the phasing direction when the towed array is linear is adopted, it is necessary to determine which of the two phasing directions it is. On the other hand, in the present invention, by adopting the phasing direction when the towed array is non-linear, there is only one phasing direction, so there is no need to determine the phasing direction. The “sound wave” here includes vibrations of any frequency, and of course, also includes ultrasonic waves.
このとき、前記偏移量センサは、前記各受波器に設けられたコンパスであり、前記座標算出部は、前記各コンパスで計測された偏移量である方位の情報と既知である前記各受波器間の長さとに基づき、幾何学的に前記各受波器の座標を算出する、としてもよい(請求項2)。コンパスによって各受波器の方位がわかり、各受波器間の距離が既知であれば、三角測量の原理によって各受波器の座標が計算できる。したがって、コンパスという簡素な機器によって、各受波器の座標が得られる。 At this time, the deviation amount sensor is a compass provided in each of the receivers, and the coordinate calculation unit is known to each of the azimuth information which is a deviation amount measured by the respective compass. The coordinates of the respective receivers may be calculated geometrically based on the length between the receivers (claim 2). If the direction of each receiver is known by the compass and the distance between each receiver is known, the coordinates of each receiver can be calculated by the principle of triangulation. Therefore, the coordinates of each receiver can be obtained by a simple device called a compass.
本発明に係る曳航式ソーナーは、本発明に係る整相装置と、前記曳航アレイと、を備えたことを特徴とする(請求項6)。本発明に係る曳航式ソーナーによれば、本発明に係る整相装置を備えたことにより、曳航アレイが非直線状になっても整相方位を地図上で固定できるとともに、整相方位を判定する作業を不要にできる。 A towed sonar according to the present invention comprises the phasing device according to the present invention and the towed array (claim 6). According to the towed sonar according to the present invention, the phasing direction can be fixed on the map even if the towed array becomes non-linear, and the phasing direction is determined by providing the phasing device according to the present invention. The work to do can be made unnecessary.
本発明に係る整相方法は、音波を受信して電気信号に変換する複数の受波器がケーブルで連結されて成る曳航アレイを備えた曳航式ソーナーに用いられる。そして、本発明に係る整相方法の特徴は、前記各受波器の位置の偏移量を計測し、この計測された偏移量に基づき前記各受波器の座標を算出し、この算出された前記各受波器の座標に基づき、前記各受波器が特定の方位からの前記音波を受信するように遅延量を算出し、この算出された遅延量になるように、前記各受波器で変換された前記電気信号の位相を整える、ことにある(請求項8)。 The phasing method according to the present invention is used in a towed sonar having a towed array in which a plurality of receivers that receive sound waves and convert them into electrical signals are connected by cables. The phasing method according to the present invention is characterized by measuring the shift amount of the position of each receiver and calculating the coordinates of each receiver based on the measured shift amount. Based on the coordinates of each received receiver, a delay amount is calculated so that each receiver receives the sound wave from a specific direction, and each of the receivers is set to have the calculated delay amount. The phase of the electric signal converted by the corrugator is adjusted (claim 8).
本発明に係る整相プログラムは、音波を受信して電気信号に変換する複数の受波器がケーブルで連結されて成る曳航アレイと、前記各受波器の位置の偏移量を計測する偏移量センサと、コンピュータと、を有する曳航式ソーナーに用いられる。そして、本発明に係る整相プログラムの特徴は、前記偏移量センサで計測された偏移量に基づき前記各受波器の座標を算出する座標算出手段と、この座標算出手段で算出された前記各受波器の座標に基づき、前記各受波器が特定の方位からの前記音波を受信するように遅延量を算出する遅延量算出手段と、この遅延量算出手段で算出された遅延量になるように、前記各受波器で変換された前記電気信号の位相を整える整相手段と、を前記コンピュータに機能させることにある(請求項10)。 A phasing program according to the present invention includes a towing array in which a plurality of receivers that receive sound waves and convert them into electrical signals are connected by cables, and a deviation that measures the amount of deviation of the position of each receiver. Used in a towed sonar having a displacement sensor and a computer. The characteristics of the phasing program according to the present invention are calculated by coordinate calculation means for calculating the coordinates of each receiver based on the shift amount measured by the shift amount sensor, and by the coordinate calculation means. Based on the coordinates of each receiver, a delay amount calculating means for calculating a delay amount so that each of the receivers receives the sound wave from a specific direction, and a delay amount calculated by the delay amount calculating means The phase adjusting means for adjusting the phase of the electrical signal converted by each of the receivers is caused to function in the computer (claim 10).
本発明に係る整相装置は、電気信号を音波に変換して送信する複数の送波器がケーブルで連結されて成る曳航アレイを備えた曳航式ソーナーに用いられる。そして、本発明に係る整相装置の特徴は、前記各送波器の位置の偏移量を計測する偏移量センサと、この偏移量センサで計測された偏移量に基づき前記各送波器の座標を算出する座標算出部と、この座標算出部で算出された前記各送波器の座標に基づき、前記各送波器が特定の方位へ前記音波を送信するように遅延量を算出する遅延量算出部と、この遅延量算出部で算出された遅延量になるように、前記各送波器で変換される前記電気信号の位相を整える整相部と、を備えている(請求項3)。 The phasing device according to the present invention is used in a towed sonar including a towed array in which a plurality of transmitters that convert electric signals into sound waves and transmit them are connected by cables. The phasing device according to the present invention is characterized by a deviation amount sensor for measuring a deviation amount of the position of each transmitter, and each of the transmission units based on the deviation amount measured by the deviation amount sensor. Based on the coordinates of the transmitters calculated by the coordinate calculator and the coordinates of each transmitter calculated by the coordinate calculator, the delay amount is set so that each transmitter transmits the sound wave in a specific direction. A delay amount calculation unit to calculate, and a phasing unit that adjusts the phase of the electrical signal converted by each transmitter so as to be the delay amount calculated by the delay amount calculation unit ( Claim 3).
偏移量センサが各送波器の位置の偏移量を計測し、その偏移量に基づき座標算出部が各送波器の座標を算出する。そのため、各送波器が直線状に並んでいなくても、各送波器の位置が座標として正確に捉えられる。そして、それらの座標に基づき遅延量算出部は各送波器が特定の方位へ音波を送信するように遅延量を算出し、これらの遅延量になるように整相部は各送波器で変換される電気信号の位相を整える。このように、従来は曳航アレイの形状に関係なく整相方位に対応する唯一の遅延量を設定していたのに対して、本発明では常に整相方位が一定になるように曳航アレイの形状に応じて遅延量を変えている。そのため、本発明によれば、曳航船の回頭等によって曳航アレイが非直線状になっても整相方位を地図上で固定できる。また、従来は、曳航アレイが直線状になっているときの整相方位を採用するため、二つの整相方位が存在した。これに対し、本発明では、曳航アレイが非直線状であるときの整相方位を採用することにより、その整相方位は一つだけになるので、一つの方位にのみ音波を送信できる。なお、ここでいう「音波」とは、どのような周波数の振動も含み、もちろん超音波も含むものとする。 The shift amount sensor measures the shift amount of the position of each transmitter, and the coordinate calculation unit calculates the coordinates of each transmitter based on the shift amount. Therefore, even if each transmitter is not arranged in a straight line, the position of each transmitter can be accurately captured as coordinates. Then, based on those coordinates, the delay amount calculation unit calculates the delay amount so that each transmitter transmits a sound wave in a specific direction, and the phasing unit at each transmitter so that these delay amounts are obtained. Adjust the phase of the electrical signal to be converted. As described above, in the past, the only delay amount corresponding to the phasing direction was set regardless of the shape of the towed array, but in the present invention, the shape of the towed array is always set so that the phasing direction is always constant. The amount of delay is changed according to Therefore, according to the present invention, the phasing direction can be fixed on the map even if the towed array becomes non-linear due to turning of the towed ship or the like. Conventionally, there are two phasing orientations in order to adopt the phasing orientation when the towing array is linear. On the other hand, in the present invention, by adopting the phasing direction when the towing array is non-linear, the phasing direction is only one, so that the sound wave can be transmitted only in one azimuth. The “sound wave” here includes vibrations of any frequency, and of course, also includes ultrasonic waves.
このとき、前記偏移量センサは、前記各送波器に設けられたコンパスであり、前記座標算出部は、前記各コンパスで計測された偏移量である方位の情報と既知である前記各送波器間の長さとに基づき、幾何学的に前記各送波器の座標を算出する、としてもよい(請求項4)。コンパスによって各送波器の方位がわかり、各送波器間の距離が既知であれば、三角測量の原理によって各送波器の座標が計算できる。したがって、コンパスという簡素な機器によって、各送波器の座標が得られる。 At this time, the shift amount sensor is a compass provided in each of the transmitters, and the coordinate calculation unit is known to each of the azimuth information that is a shift amount measured by the respective compass. The coordinates of each transmitter may be calculated geometrically based on the length between the transmitters. If the compass indicates the azimuth of each transmitter and the distance between each transmitter is known, the coordinates of each transmitter can be calculated by the principle of triangulation. Therefore, the coordinates of each transmitter can be obtained by a simple device called a compass.
本発明に係る曳航式ソーナーは、本発明に係る整相装置と、前記曳航アレイと、を備えたことを特徴とする(請求項7)。本発明に係る曳航式ソーナーによれば、本発明に係る整相装置を備えたことにより、曳航アレイが非直線状になっても整相方位を地図上で固定できるとともに、ただ一つの整相方位へ音波を送信することが可能となる。 A towed sonar according to the present invention comprises the phasing device according to the present invention and the towed array (claim 7). According to the towed sonar according to the present invention, by providing the phasing device according to the present invention, the phasing direction can be fixed on the map even if the towed array becomes non-linear, and only one phasing is possible. Sound waves can be transmitted in the direction.
本発明に係る整相方法は、電気信号を音波に変換して送信する複数の送波器がケーブルで連結されて成る曳航アレイを備えた曳航式ソーナーに用いられる。そして、本発明に係る整相方法の特徴は、前記各送波器の位置の偏移量を計測し、この計測された偏移量に基づき前記各送波器の座標を算出し、この算出された前記各送波器の座標に基づき、前記各送波器が特定の方位へ前記音波を送信するように遅延量を算出し、この算出された遅延量になるように、前記各送波器で変換される前記電気信号の位相を整える、ことを特徴とする(請求項9)。 The phasing method according to the present invention is used in a towed sonar having a towed array in which a plurality of transmitters that convert electric signals into sound waves and transmit them are connected by cables. The phasing method according to the present invention is characterized in that a deviation amount of the position of each transmitter is measured, and coordinates of the respective transmitters are calculated based on the measured deviation amount. Based on the coordinates of each of the transmitted transmitters, the delay amount is calculated so that each of the transmitters transmits the sound wave in a specific direction, and each of the transmitted waves is set to have the calculated delay amount. The phase of the electrical signal converted by the instrument is adjusted (claim 9).
本発明に係る整相プログラムは、電気信号を音波に変換して送信する複数の送波器がケーブルで連結されて成る曳航アレイと、前記各送波器の位置の偏移量を計測する偏移量センサと、コンピュータと、を有する曳航式ソーナーに用いられる。そして、本発明に係る整相プログラムの特徴は、前記の偏移量センサで計測された偏移量に基づき前記各送波器の座標を算出する座標算出手段と、この座標算出手段で算出された前記各送波器の座標に基づき、前記各送波器が特定の方位へ前記音波を送信するように遅延量を算出する遅延量算出手段と、この遅延量算出手段で算出された遅延量になるように、前記各送波器で変換される前記電気信号の位相を整える整相手段と、を前記コンピュータに機能させることにある(請求項11)。 The phasing program according to the present invention includes a towed array formed by connecting a plurality of transmitters that convert electrical signals into sound waves and connected by cables, and a deviation that measures a shift amount of each transmitter. Used in a towed sonar having a displacement sensor and a computer. The characteristics of the phasing program according to the present invention are calculated by the coordinate calculation means for calculating the coordinates of each transmitter based on the deviation amount measured by the deviation amount sensor, and the coordinate calculation means. Based on the coordinates of each transmitter, a delay amount calculating means for calculating a delay amount so that each of the transmitters transmits the sound wave in a specific direction, and a delay amount calculated by the delay amount calculating means The phasing means for adjusting the phase of the electrical signal converted by each of the transmitters is caused to function in the computer (claim 11).
本発明に係る整相装置は、電気信号を音波に変換して送信する動作と音波を受信して電気信号に変換する動作とを切り替え可能な複数の送受波器がケーブルで連結されて成る曳航アレイを備えた曳航式ソーナーに用いられる。そして、本発明に係る整相装置の特徴は、前記各送受波器の位置の偏移量を計測する偏移量センサと、この偏移量センサで計測された偏移量に基づき前記各送受波器の座標を算出する座標算出部と、この座標算出部で算出された前記各送受波器の座標に基づき、前記各送受波器が特定の方位へ前記音波を送信するように、又は前記各送受波器が特定の方位からの前記音波を受信するように、遅延量を算出する遅延量算出部と、この遅延量算出部で算出された遅延量になるように、前記各送受波器で前記音波に変換される前記電気信号の位相又は前記各送受波器で前記音波から変換された前記電気信号の位相を整える整相部と、を備えたことにある(請求項5)。 The phasing device according to the present invention is a towing comprising a plurality of transducers connected by a cable that can switch between an operation of converting an electrical signal into a sound wave and transmitting and an operation of receiving a sound wave and converting it into an electrical signal. Used for towed sonar with array. The phasing device according to the present invention is characterized by a deviation amount sensor that measures a deviation amount of the position of each of the transducers, and each of the transmission and reception units based on the deviation amount measured by the deviation amount sensor. Based on the coordinate calculation unit for calculating the coordinates of the wave device, and the coordinates of the wave transducers calculated by the coordinate calculation unit, so that each of the wave transmitters transmits the sound wave in a specific direction, or A delay amount calculation unit that calculates a delay amount so that each transducer receives the sound wave from a specific direction, and each of the transducers so that the delay amount is calculated by the delay amount calculation unit. And a phasing unit that adjusts the phase of the electrical signal converted into the sound wave or the phase of the electrical signal converted from the sound wave in each of the transducers (Claim 5).
まず、電気信号を音波に変換して送信する送波器として、送受波器を動作させる。このとき、偏移量センサが各送受波器の位置の偏移量を計測し、その偏移量に基づき座標算出部が各送受波器の座標を算出する。そのため、各送受波器が直線状に並んでいなくても、各送受波器の位置が座標として正確に捉えられる。そして、それらの座標に基づき遅延量算出部は各送受波器が特定の方位へ音波を送信するように遅延量を算出し、これらの遅延量になるように整相部は各送受波器で変換される電気信号の位相を整える。このように、従来は曳航アレイの形状に関係なく整相方位に対応する唯一の遅延量を設定していたのに対して、本発明では常に整相方位が一定になるように曳航アレイの形状に応じて遅延量を変えている。そのため、本発明によれば、曳航船の回頭等によって曳航アレイが非直線状になっても整相方位を地図上で固定できる。また、従来は、曳航アレイが直線状になっているときの整相方位を採用するため、二つの整相方位が存在した。これに対し、本発明では、曳航アレイが非直線状であるときの整相方位を採用することにより、その整相方位は一つだけになるので、一つの方位にのみ音波を送信できる。 First, a transducer is operated as a transducer that converts electrical signals into sound waves and transmits them. At this time, the shift amount sensor measures the shift amount of the position of each transducer, and the coordinate calculation unit calculates the coordinates of each transducer based on the shift amount. Therefore, even if the transducers are not arranged in a straight line, the position of each transducer is accurately captured as coordinates. Then, based on those coordinates, the delay amount calculation unit calculates the delay amount so that each transducer transmits a sound wave in a specific direction, and the phasing unit is at each transducer so that these delay amounts are obtained. Adjust the phase of the electrical signal to be converted. As described above, in the past, the only delay amount corresponding to the phasing direction was set regardless of the shape of the towed array, but in the present invention, the shape of the towed array is always set so that the phasing direction is always constant. The amount of delay is changed according to Therefore, according to the present invention, the phasing direction can be fixed on the map even if the towed array becomes non-linear due to turning of the towed ship or the like. Conventionally, there are two phasing orientations in order to adopt the phasing orientation when the towing array is linear. On the other hand, in the present invention, by adopting the phasing direction when the towing array is non-linear, the phasing direction is only one, so that the sound wave can be transmitted only in one azimuth.
続いて、音波を受信して電気信号に変換する受波器として、送受波器を動作させる。このとき、偏移量センサが各送受波器の位置の偏移量を計測し、その偏移量に基づき座標算出部が各送受波器の座標を算出する。そのため、各送受波器が直線状に並んでいなくても、各送受波器の位置が座標として正確に捉えられる。そして、それらの座標に基づき遅延量算出部は各送受波器が特定の方位からの音波を受信するように遅延量を算出し、これらの遅延量になるように整相部は各送受波器で変換された電気信号の位相を整える。このように、従来は曳航アレイの形状に関係なく整相方位に対応する唯一の遅延量を設定していたのに対して、本発明では常に整相方位が一定になるように曳航アレイの形状に応じて遅延量を変えている。そのため、本発明によれば、曳航船の回頭等によって曳航アレイが非直線状になっても整相方位を地図上で固定できる。また、従来は、曳航アレイが直線状になっているときの整相方位を採用するため、二つの整相方位のどちらであるかを判定する作業が必要であった。これに対し、本発明では、曳航アレイが非直線状であるときの整相方位を採用することにより、その整相方位は一つだけになるので、整相方位を判定する必要がない。 Subsequently, the transducer is operated as a receiver that receives sound waves and converts them into electrical signals. At this time, the shift amount sensor measures the shift amount of the position of each transducer, and the coordinate calculation unit calculates the coordinates of each transducer based on the shift amount. Therefore, even if the transducers are not arranged in a straight line, the position of each transducer is accurately captured as coordinates. Then, based on those coordinates, the delay amount calculation unit calculates the delay amount so that each transducer receives a sound wave from a specific direction, and the phasing unit sets each transducer so that these delay amounts are obtained. Adjust the phase of the electrical signal converted by. As described above, in the past, the only delay amount corresponding to the phasing direction was set regardless of the shape of the towed array, but in the present invention, the shape of the towed array is always set so that the phasing direction is always constant. The amount of delay is changed according to Therefore, according to the present invention, the phasing direction can be fixed on the map even if the towed array becomes non-linear due to turning of the towed ship or the like. Further, conventionally, since the phasing direction when the towed array is linear is adopted, it is necessary to determine which of the two phasing directions it is. On the other hand, in the present invention, by adopting the phasing direction when the towed array is non-linear, there is only one phasing direction, so there is no need to determine the phasing direction.
以上のように、曳航式ソーナーは、送受波器が音波を送信するとともに戻ってきた音波を受信することにより、アクティブソーナーとして動作する。なお、ここでいう「音波」とは、どのような周波数の振動も含み、もちろん超音波も含むものとする。 As described above, the towed sonar operates as an active sonar when the transmitter / receiver transmits the sound wave and receives the returned sound wave. The “sound wave” here includes vibrations of any frequency, and of course, also includes ultrasonic waves.
次に、本発明について要約する。従来の曳航式ソーナーは、相対方位での受波ビーム整相と長時間積分を行っており、これは、曳航艦が同一針路を直線状に航行することによって曳航アレイを直線状に保ちつつ、受波ビームの方位が地図上で固定された状態になっていることを前提としている。しかし、初探知を得た後に左右判定のために回頭すると、曳航アレイの形状が変形して受波ビームの方位がずれるため、地図上で固定された方位への長時間積分が中断され、探知状況の悪化を招くという問題がある。そこで、本発明に係る曳航式ソーナーでは、リアルタイムの各受波器位置偏移量を計測するコンパス等の偏移量センサ、センサ計測値から各受波器座標を算出する座標算出回路、各受波器座標から遅延量を算出する遅延量算出回路、遅延量により整相を行う整相回路を有し、曳航によって変化する曳航アレイの形状にかかわらず地図上で固定した方向の受波ビームを形成することができる。 Next, the present invention will be summarized. The conventional towed sonar has long-term integration with the receiving beam phasing in relative orientation, which keeps the towed array straight by the towed ship navigating the same course, It is assumed that the direction of the received beam is fixed on the map. However, if the head is turned for right / left judgment after obtaining the first detection, the shape of the towed array is deformed and the direction of the received beam is shifted, so that the long-time integration to the fixed direction on the map is interrupted, and the detection is performed. There is a problem that the situation gets worse. Therefore, in the towed sonar according to the present invention, a deviation amount sensor such as a compass for measuring each receiver position deviation amount in real time, a coordinate calculation circuit for calculating each receiver coordinate from the sensor measurement value, and each receiver. It has a delay amount calculation circuit that calculates the delay amount from the waver coordinates, and a phasing circuit that performs phasing by the delay amount, and receives the received beam in a fixed direction on the map regardless of the shape of the towing array that changes due to towing. Can be formed.
本発明によれば、曳航アレイの形状に応じて各受波器に対する遅延量を変えることにより、常に整相方位を一定にできるので、曳航アレイが非直線状になっても整相方位を地図上で固定できる。また、曳航アレイが非直線状であるときの整相方位を採用することにより、その整相方位は一つだけになるので、整相方位を判定する作業を不要にできる。 According to the present invention, the phasing direction can always be made constant by changing the delay amount for each receiver in accordance with the shape of the towing array, so that the phasing direction can be mapped even if the towing array becomes non-linear. Can be fixed above. In addition, by adopting the phasing direction when the towing array is non-linear, there is only one phasing direction, so the work of determining the phasing direction can be eliminated.
換言すると、第1の効果は、曳航アレイの形状の変化にかかわらず、地図上で固定の方向に安定して受波ビームを形成できるため、曳航船の航走状態に左右されず、長時間積分の信号処理利得を維持できる。第2の効果は、曳航船が蛇行を行い曳航アレイの形状を意図的に曲線にした場合、左右対称ではない別々の受波ビームを地図上で固定の方向に安定して形成できるため、信号を継続的に捕らえつつ、回頭動作を行うことなく目標方位の判別ができる。 In other words, the first effect is that the receiving beam can be stably formed in a fixed direction on the map regardless of the change in the shape of the towed array. The signal processing gain of integration can be maintained. The second effect is that when the towed vessel meanders and the shape of the towed array is intentionally curved, separate received beams that are not symmetrical are stably formed in a fixed direction on the map. The target orientation can be discriminated without performing the turning operation while continuously capturing the.
図1は、本発明に係る整相装置及び曳航式ソーナーの第一実施形態を示すブロック図である。図2は、図1の曳航式ソーナーの使用状態を示す平面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。 FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a phasing device and a towed sonar according to the present invention. FIG. 2 is a plan view showing a usage state of the towed sonar of FIG. Hereinafter, description will be given based on these drawings.
曳航式ソーナー10は、パッシブソーナーであり、曳航船11によって水中又は水面を曳航される曳航アレイ20と、曳航船11内に設置される信号処理装置30とに分けられる。曳航アレイ20は、音波S1〜Snを受信して電気信号s1〜snに変換する複数の受波器211〜21nが、ケーブル22で連結されたものである。信号処理装置30は、整相装置31、加算回路32、表示部33等を備えている。受波器211〜21nと信号処理装置30とは、ケーブル22を介して電気的に接続されている。
The towed
整相装置31は、コンパス341〜34n、座標算出回路35、遅延量算出回路36、整相回路371〜37n等を備えている。これらの座標算出回路35、遅延量算出回路36及び整相回路371〜37nは、例えばハードウェア記述言語によって設計されたディジタル回路などによって実現される。
The phasing device 31 includes
受波器211〜21nは、圧電素子、磁歪素子、マイクロフォンなどの一般的なパッシブソーナー用部品でよく、必要に応じて増幅回路などが付設される。
The
コンパス341〜34nは、受波器211〜21nに一個ずつ設けられ、受波器211〜21nの位置の偏移量を計測する偏移量センサとして動作する。コンパス341〜34nの種類としては、磁針とロータリエンコーダとを組み合わせたものや、ジャイロコンパスなどがある。コンパス341〜34nも、ケーブル22を介して信号処理装置30に電気的に接続されている。
One
座標算出回路35は、コンパス341〜34nで計測された偏移量に基づき受波器211〜21nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する。具体的には、コンパス341〜34nで計測された偏移量である受波器211〜21nの方位θ1〜θnと既知である受波器211〜21n間の長さL1〜Lnとに基づき、幾何学的に受波器211〜21nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する。この座標の算出方法については、後で詳しく述べる。
The coordinate
遅延量算出回路36は、座標算出回路35で算出された受波器211〜21nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき、受波器211〜21nが特定の方位からの音波S1〜Snを受信するように遅延量t1〜tnを算出する。
Based on the coordinates (x1, y1) to (xn, yn) of the
整相回路371〜37nは、遅延量算出回路36で算出された遅延量t1〜tnになるように、受波器211〜21nで変換された電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える。この整相回路371〜37nは、移相器とも呼ばれ、フェイズドアレイに用いられる一般的な回路である。
The phasing
加算回路32は、位相φ1〜φnが整えられた電気信号s1'〜sn'を加算して合算信号ssとして、LCDなどの表示部33へ出力する。
The
ここで、北を示す0°からΔθ°刻みに各方位からの受波ビーム12の音波S1〜Snを受波器211〜21nが受信するには、遅延量算出回路36はΔθ°ごとに異なる遅延量t1〜tnを設定する。このようにして加算回路32からΔθ°ごとに異なる合算信号ssが得られ、これが表示部33で表示されると、各方位ごとの受波ビーム12の強さを示すレーダーチャートとなる。
Here, in order for the
図3は、図1の整相装置における整相の原理を示す説明図である。以下、図1乃至図3に基づき説明する。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing the principle of phasing in the phasing device of FIG. Hereinafter, description will be given with reference to FIGS.
受波器211〜21nが直線状に並んでいるときは、整相装置31の動作は従来と同じである。ここでは、受波器211〜21nが非直線状に屈曲して並んでいるとき、整相方位13を時計回りに60°の方位とした場合について考える。まず、図3[1]に示すように、遅延量算出回路36は、受波器211〜21nを整相方位13と逆向きに仮想的に移動させ、受波器211〜21nを整相方位13と直交する方向に直線状に並べる。そして、受波器211〜21nの移動前後の距離をそれぞれd1〜dn(ただしdn=0とする。)とし、音速をvとすると、遅延量はそれぞれt1=d1/v,t2=d2/v,…,tn=dn/vで与えられる。このとき、受波器211〜21nの移動前の座標(x1,y1)〜(xn,yn)は座標算出回路25によって得られているので、これを用いれば受波器211〜21nの移動前後の距離d1〜dnも幾何学的に求められる。
When the
つまり、整相回路371〜37nは、受波器211〜21nで変換された電気信号s1〜snをそれぞれ遅延量t1〜tnだけ遅らせると、整相方位13から来た受波ビーム14に対して同時に電気信号s1'〜sn'を出力することになる。これにより、電気信号s1'〜sn'が加算された合算信号ssを強められるので、曳航アレイ20が整相方位13に指向性を有することになる。
In other words, the phasing
また、このときの遅延量t1〜tnに対応する整相方位は、60°の整相方位13だけである。図3[2]に仮想線で示すように、−60°の整相方位13'は、受波器211〜21nの移動前後の距離d1'〜dn'が60°の整相方位13の場合と異なるため、遅延量t1〜tnに対応しなくなるからである。
Further, the phasing direction corresponding to the delay amounts t1 to tn at this time is only the phasing
次に、本実施形態の整相装置の作用及び効果について、図1乃至図3に基づき説明する。 Next, the operation and effect of the phasing device of this embodiment will be described with reference to FIGS.
コンパス341〜34nが受波器211〜21nの位置の偏移量を計測し、その偏移量に基づき座標算出回路35が受波器211〜21nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する。そのため、受波器211〜21nが直線状に並んでいなくても、受波器211〜21nの位置が座標(x1,y1)〜(xn,yn)として正確に捉えられる。そして、それらの座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき遅延量算出回路36は受波器211〜21nが特定の方位からの音波S1〜Snを受信するように遅延量t1〜tnを算出し、これらの遅延量t1〜tnになるように整相回路371〜37nは受波器211〜21nで変換された電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える。
The
このように、従来は曳航アレイの形状に関係なく整相方位に対応する唯一の遅延量を設定していたのに対して、本実施形態では常に整相方位が一定になるように曳航アレイ20の形状に応じて遅延量t1〜tnを変えている。そのため、本実施形態によれば、曳航船11の回頭等によって曳航アレイ20が非直線状になっても整相方位13を地図上で固定できる。
As described above, conventionally, the only delay amount corresponding to the phasing direction is set regardless of the shape of the towing array, whereas in this embodiment, the towing
また、従来は、曳航アレイが直線状になっているときの整相方位を採用するため、二つの整相方位のどちらであるかを判定する作業が必要であった。これに対し、本実施形態では、曳航アレイ20が非直線状であるときの整相方位13を採用することにより、その整相方位は一つだけになるので、整相方位を判定する必要がない。なお、ここでいう「音波」とは、どのような周波数の振動も含み、もちろん超音波も含むものとする。
Further, conventionally, since the phasing direction when the towed array is linear is adopted, it is necessary to determine which of the two phasing directions it is. On the other hand, in this embodiment, since the phasing
図4は、図1の整相装置における受波器の座標検出方法を示す説明図である。以下、この図面に基づき説明する。 FIG. 4 is an explanatory view showing a coordinate detection method of the receiver in the phasing device of FIG. Hereinafter, description will be given based on this drawing.
コンパス341,…は、受波器211,…に一個ずつ設けられ、受波器211,…の方位θ1,…を出力する。方位θ1,…は、北を0°としたときの値であり、反時計回りを正とする。受波器211〜21n間の長さL1〜Lnは既知である。例えば曳航船11を原点(0,0)とした場合、受波器211の座標(x1,y1)は、(L1sinθ1,−L1cosθ1)で与えられる。同様にして、受波器212の座標(x2,y2)は、(x1+L2sinθ2,y1−L2cosθ2)で与えられ、m番目の受波器21mの座標(xm,ym)は(xm-1+Lmsinθm,ym-1−Lmcosθm)で与えられる。
.. Are provided one by one in the
本実施形態によれば、コンパス341,…という簡素な機器によって、受波器211,…の座標(x1,y1),…が容易に得られる。
According to the present embodiment, the coordinates (x1, y1),... Of the
次に、本実施形態の整相装置及び曳航式ソーナーについて、図1乃至図3に基づき、更に詳しく説明する。 Next, the phasing device and towed sonar of this embodiment will be described in more detail based on FIGS.
図2に示すように、曳航式ソーナー10は、曳航船11に曳航される曳航アレイ20と、曳航船11内に載置された信号処理装置30とから成る、パッシブソーナーである。曳航アレイ20を構成する受波器211〜21nからの出力信号が、ケーブル22を通過して信号処理装置30に送られる。信号処理装置30に送られた信号は、図1に示すように、整相回路371〜37n(遅延時間等を与える)で処理されて加算され、受波ビーム出力である合算信号ssとなる。
As shown in FIG. 2, the towed
整相装置31は、偏移量センサとしてのコンパス341〜34nと、コンパス341〜34nからの計測値に基づいて受波器211〜21nの位置情報を求める座標算出回路35と、その位置計算に基づいて受波ビーム12ごとに地図上の固定方向からの音波に位相が合うように遅延量(遅延時間)を算出する遅延量算出回路36と、遅延量算出回路36からの遅延量で整相する整相回路371〜37nとを備える。
The phasing device 31 includes a
整相装置31及び曳航式ソーナー10の動作を説明する。整相(遅延時間等)の計算について、曳航アレイ20面に対して60°方向に整相する場合を考える。
Operations of the phasing device 31 and the towed
まず、従来技術について説明する。図21[1]に示すように、曳航アレイ80が直線の場合、到来音波は受波器811〜81nで受信する。この信号に対して、図中の矢印で示す距離d1〜dn分に相当する音波が伝わる時間t1〜tnを遅らせると、整相面で受信した場合と同様になる。また、図21[2]に示すように、曳航アレイ80が曲面の場合、曳航アレイ80が直線で一定方向に向いていると仮定して、図21[1]の場合と同じ遅延量t1〜tnを与えて整相する。そのため、整相面が曲面となって所望の方向に整相できない。
First, the prior art will be described. As shown in FIG. 21 [1], when the towing
これに対して、本実施形態では、曳航アレイ20の位置を計算して整相面が一定の向きになるよう遅延量t1〜tnを与え整相を行う。このように、変化する曳航アレイ20の位置に対して、整相面を固定するようにその遅延量t1〜tnを対応して与えることにより、受波ビーム12の方向を地図上で固定することができる。
On the other hand, in this embodiment, the position of the towed
次に本発明に係る整相方法の第一実施形態について、図1乃至図4に基づき説明する。 Next, a first embodiment of the phasing method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態の整相方法は、前述の整相装置31の動作として説明した内容と同じである。つまり、本実施形態の整相方法は、音波S1〜Snを受信して電気信号s1〜snに変換する複数の受波器211〜21nと、受波器211〜21nがケーブル22で連結されて成るとともに曳航船11に曳航される曳航アレイ20と、を有する曳航式ソーナー10に用いられる。そして、本実施形態の整相方法の特徴は、受波器211〜21nの方位θ1〜θnを計測し、方位θ1〜θnに基づき受波器211〜21nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出し、座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき、受波器211〜21nが特定の方位からの音波S1〜Snを受信するように遅延量t1〜tnを算出し、遅延量t1〜tnになるように、受波器211〜21nで変換された電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整えることにある。
The phasing method of the present embodiment is the same as the contents described as the operation of the phasing device 31 described above. That is, in the phasing method of the present embodiment, a plurality of
本実施形態の整相方法の作用及び効果は、前述の整相装置31の作用及び効果と同じである。 The operation and effect of the phasing method of the present embodiment are the same as the operation and effect of the phasing device 31 described above.
図5は、本発明に係る整相プログラムの第一実施形態によって動作するコンピュータのハードウェアの一例を示すブロック図である。以下、図5を中心に、図1及び図2を参照しつつ説明する。 FIG. 5 is a block diagram showing an example of computer hardware that operates according to the first embodiment of the phasing program according to the present invention. Hereinafter, the description will be made with reference to FIGS. 1 and 2, focusing on FIG. 5.
本実施形態の整相プログラム15aは、図1の整相装置31の座標算出回路35、遅延量算出回路36及び整相回路371〜37nと同じように、コンピュータ15を機能させるものである。つまり、整相プログラム15aは、音波S1〜Snを受信して電気信号s1〜snに変換する複数の受波器211〜21nと、受波器211〜21nがケーブル22(図2)で連結されて成るとともに曳航船11(図2)に曳航される曳航アレイ20(図2)と、受波器211〜21nの方位θ1〜θnを計測するコンパス341〜34nと、信号処理装置30(図2)内に設けられたコンピュータ15と、を有する曳航式ソーナー10(図2)に用いられる。
The
コンピュータ15は、CPU151、RAM152、ROM153、バス154、入出力インタフェース155等から成る一般的なマイクロコンピュータである。整相プログラム15aは、ハードディスクなどの外部記憶装置(図示せず)からRAM152内にロードされている。CPU151は、RAM152から整相プログラム15aの命令を順次読み込み、その命令を解釈してデータの加工及び移動を実行する。
The
図6は、図5のコンピュータの機能の一例を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。 FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of functions of the computer of FIG. Hereinafter, description will be given based on this drawing.
整相プログラム15aの特徴は、コンパス341〜34nで計測された受波器211〜21nの方位θ1〜θnに基づき受波器211〜21nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する座標算出手段35aと、座標算出手段35aで算出された座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき、受波器211〜21nが特定の方位からの音波S1〜Snを受信するように遅延量t1〜tnを算出する遅延量算出手段36aと、遅延量算出手段36aで算出された遅延量t1〜tnになるように、受波器211〜21nで変換された電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える整相手段37aとを、コンピュータ15に機能させることにある。これに加え、整相プログラム15aは、図1の加算回路32と同じように、加算手段32aをコンピュータ15に機能させる。すなわち、加算手段32aは、整相手段37aで位相φ1〜φnが整えられた電気信号s1'〜sn'を、加算して合算信号ssとして表示部33へ出力する。
The characteristic of the
図7は、図5のコンピュータの動作の一例を示すフローチャートである。以下、図5乃至図7に基づき説明する。 FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the computer shown in FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS.
受波器211〜21nが直線状に並んでいるときは、コンピュータ15の動作は従来と同じである。ここでは、受波器211〜21nが非直線状に屈曲して並んでいるときについて、コンピュータ15の動作を説明する。
When the
まず、座標算出手段35aは、コンパス341〜34nから受波器211〜21nの方位θ1〜θnを入力し(ステップ101)、方位θ1〜θnに基づき受波器211〜21nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する(ステップ102)。
First, the coordinate calculation means 35a inputs the azimuths θ1 to θn of the
続いて、遅延量算出手段36aは、特定の方位Dをθo°に設定し(ステップ103)、座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき、受波器211〜21nが方位Dからの音波S1〜Snを受信するように遅延量t1〜tnを算出する(ステップ104)。続いて、整相手段37aは、遅延量t1〜tnになるように、受波器211〜21nで変換された電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える(ステップ105)。続いて、加算手段32aは、位相φ1〜φnが整えられた電気信号s1'〜sn'を、加算して合算信号ssとして表示部33へ出力する(ステップ106)。
Subsequently, the delay
続いて、遅延量算出手段36aは、方位DにΔθ°を加えて新たな方位Dを設定する(ステップ107)。そして、遅延量算出手段36a、整相手段37a及び加算手段32aは、その新たな方位Dに対して、ステップ104〜107の処理を実行する。これらの動作はD>θe°となるまで繰り返す(ステップ108)。これにより、各方位ごとの受波ビームの強さを示すレーダーチャートが得られる。例えば、θo°=0°、θe°=360°である。
Subsequently, the delay
本実施形態の整相プログラム15aの作用及び効果は、図1の整相装置31の作用及び効果と同じである。
The operation and effect of the
図8は、本発明に係る整相装置及び曳航式ソーナーの第二実施形態を示すブロック図である。図9は、図8の曳航式ソーナーの使用状態を示す平面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。 FIG. 8 is a block diagram showing a second embodiment of the phasing device and towed sonar according to the present invention. FIG. 9 is a plan view showing a usage state of the towed sonar of FIG. Hereinafter, description will be given based on these drawings.
曳航式ソーナー40は、アクティブソーナーの送信側であり、曳航船11によって水中又は水面を曳航される曳航アレイ41と、曳航船11内に設置される信号処理装置42とに分けられる。曳航アレイ41は、電気信号s1〜snを音波S1〜Snに変換して送信する複数の送波器421〜42nが、ケーブル22で連結されたものである。信号処理装置42は、整相装置43等を備えている。送波器421〜42nと信号処理装置42とは、ケーブル22を介して電気的に接続されている。
The towed
整相装置43は、コンパス341〜34n、座標算出回路35、遅延量算出回路36、整相回路371〜37n等を備えている。これらの座標算出回路35、遅延量算出回路36及び整相回路371〜37nは、例えばハードウェア記述言語によって設計されたディジタル回路などによって実現される。コンパス341〜34n、座標算出回路35、遅延量算出回路36及び整相回路371〜37nは、受波を送波に置き換えた点を除き、基本的な構成が図1の整相装置31の各構成要素と同じであるので、それぞれ図1の各構成要素と同じ符号を付す。
The phasing device 43 includes
送波器421〜42nは、圧電素子、磁歪素子、スピーカなどの一般的なアクティブソーナー用部品でよく、必要に応じて駆動回路などが付設される。コンパス341〜34nは、送波器421〜421nに一個ずつ設けられ、送波器421〜42nの位置の偏移量を計測する偏移量センサとして動作する。
The
座標算出回路35は、コンパス341〜34nで計測された偏移量に基づき送波器421〜42nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する。具体的には、コンパス341〜34nで計測された偏移量である送波器421〜42nの方位θ1〜θnと既知である送波器421〜42n間の長さL1〜Lnとに基づき、幾何学的に送波器421〜42nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する。この座標の算出方法については、前述したとおりである。
The coordinate
遅延量算出回路36は、座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき、送波器421〜42nが特定の方位へ音波S1〜Snを送信するように遅延量t1〜tnを算出する。
The delay
整相回路371〜37nは、遅延量算出回路36で算出された遅延量t1〜tnになるように、送波器421〜42nで変換される電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える。なお、遅延量t1〜tnの算出は図3を用いて説明した方法に準ずるが、遅延量t1〜tnが大きいほど位相を進ませる。
The phasing
ここで、北を示す0°からΔθ°刻みに各方位へ送波ビーム44の音波S1〜Snを各送波器421〜42nが送信するには、遅延量算出回路36はΔθ°ごとに異なる遅延量t1〜tnを設定する。
Here, in order for each of the
コンパス341〜34nが送波器421〜42nの方位θ1〜θnを計測し、その方位θ1〜θnに基づき座標算出回路35が送波器421〜42nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する。そのため、送波器421〜42nが直線状に並んでいなくても、送波器421〜42nの位置が座標(x1,y1)〜(xn,yn)として正確に捉えられる。そして、それらの座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき遅延量算出回路36は送波器421〜42nが特定の方位へ音波S1〜Snを送信するように遅延量t1〜tnを算出し、これらの遅延量t1〜tnになるように整相回路371〜37nは送波器421〜42nで変換される電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える。
The
このように、従来は曳航アレイの形状に関係なく送波ビームの整相方位に対応する唯一の遅延量を設定していたのに対して、本実施形態では常に送波ビーム44の整相方位が一定になるように曳航アレイ41の形状に応じて遅延量t1〜tnを変えている。そのため、本実施形態によれば、曳航船11の回頭等によって曳航アレイ41が非直線状になっても送波ビーム44の整相方位を地図上で固定できる。
As described above, in the past, the only delay amount corresponding to the phasing direction of the transmission beam was set regardless of the shape of the towed array, whereas in this embodiment, the phasing direction of the
また、従来は、曳航アレイが直線状になっているときの送波ビームの整相方位を採用するため、二つの整相方位が存在した。これに対し、本実施形態では、曳航アレイ41が非直線状であるときの送波ビーム44の整相方位を採用することにより、その整相方位は一つだけになるので、一つの方位にのみ音波S1〜Snを送信できる。
Conventionally, there are two phasing azimuths in order to adopt the phasing azimuth of the transmitted beam when the towing array is linear. On the other hand, in the present embodiment, by adopting the phasing direction of the
なお、ここでいう「音波」とは、どのような周波数の振動も含み、もちろん超音波も含むものとする。また、曳航式ソーナー40はアクティブソーナーの送信側であるので、図示しないアクティブソーナーの受信側が別途存在する。更に、曳航式ソーナー40は、名称をソーナーとしたが、これに限らず、例えば特定方向に音波を送信する曳航式音波送信装置として用いてもよい。
The “sound wave” here includes vibrations of any frequency, and of course, also includes ultrasonic waves. Further, since the towed
次に本発明に係る整相方法の第二実施形態について、図8及び図9に基づき説明する。 Next, a second embodiment of the phasing method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態の整相方法は、前述の整相装置43の動作として説明した内容と同じである。つまり、本実施形態の整相方法は、電気信号s1〜snを音波S1〜Snに変換して送信する複数の送波器421〜42nと、送波器421〜42nがケーブル22で連結されて成るとともに曳航船11に曳航される曳航アレイ41と、を有する曳航式ソーナー40に用いられる。そして、本実施形態の整相方法の特徴は、送波器421〜42nの方位θ1〜θnを計測し、方位θ1〜θnに基づき送波器421〜42nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出し、座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき、送波器421〜42nが特定の方位からの音波S1〜Snを受信するように遅延量t1〜tnを算出し、遅延量t1〜tnになるように、送波器421〜42nで変換される電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整えることにある。
The phasing method of the present embodiment is the same as the contents described as the operation of the phasing device 43 described above. That is, in the phasing method of the present embodiment, the plurality of
本実施形態の整相方法の作用及び効果は、前述の整相装置43の作用及び効果と同じである。 The operation and effect of the phasing method of the present embodiment are the same as the operation and effect of the phasing device 43 described above.
図10は、本発明に係る整相プログラムの第二実施形態によって動作するコンピュータのハードウェアの一例を示すブロック図である。以下、図10を中心に、図8及び図9を参照しつつ説明する。 FIG. 10 is a block diagram showing an example of computer hardware that operates according to the second embodiment of the phasing program according to the present invention. Hereinafter, the description will be made with reference to FIGS.
本実施形態の整相プログラム45aは、図8の整相装置43の座標算出回路35、遅延量算出回路36及び整相回路371〜37nと同じように、コンピュータ45を機能させるものである。つまり、整相プログラム45aは、電気信号s1〜snを音波S1〜Snに変換して送信する複数の送波器421〜42nと、送波器421〜42nがケーブル22(図9)で連結されて成るとともに曳航船11(図9)に曳航される曳航アレイ41(図2)と、送波器421〜42nの方位θ1〜θnを計測するコンパス341〜34nと、信号処理装置42(図9)内に設けられたコンピュータ45と、を有する曳航式ソーナー40(図9)に用いられる。
The
コンピュータ45は、CPU151、RAM152、ROM153、バス154、入出力インタフェース155等から成る一般的なマイクロコンピュータである。整相プログラム45aは、ハードディスクなどの外部記憶装置(図示せず)からRAM152内にロードされている。CPU151は、RAM152から整相プログラム45aの命令を順次読み込み、その命令を解釈してデータ加工及び移動を実行する。
The computer 45 is a general microcomputer including a
図11は、図10のコンピュータの機能の一例を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。 FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of functions of the computer of FIG. Hereinafter, description will be given based on this drawing.
整相プログラム45aの特徴は、コンパス341〜34nで計測された送波器421〜42nの方位θ1〜θnに基づき送波器421〜42nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する座標算出手段35aと、座標算出手段35aで算出された座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき、送波器421〜42nが特定の方位へ音波S1〜Snを送信するように遅延量t1〜tnを算出する遅延量算出手段36aと、遅延量算出手段36aで算出された遅延量t1〜tnになるように、送波器421〜42nで変換された電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える整相手段37aとを、コンピュータ45に機能させることにある。
The characteristic of the
図11は、図10のコンピュータの動作の一例を示すフローチャートである。以下、図5乃至図7に基づき説明する。 FIG. 11 is a flowchart showing an example of the operation of the computer shown in FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS.
送波器421〜42nが直線状に並んでいるときは、コンピュータ45の動作は従来と同じである。ここでは、送波器421〜42nが非直線状に屈曲して並んでいるときについて、コンピュータ45の動作を説明する。
When the
まず、座標算出手段35aは、コンパス341〜34nから送波器421〜42nの方位θ1〜θnを入力し(ステップ201)、方位θ1〜θnに基づき送波器421〜42nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する(ステップ202)。
First, the coordinate calculation means 35a inputs the azimuths θ1 to θn of the
続いて、遅延量算出手段36aは、特定の方位Dをθo°に設定し(ステップ203)、座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき、送波器421〜42nが方位Dへ音波S1〜Snを送信するように遅延量t1〜tnを算出する(ステップ204)。続いて、整相手段37aは、遅延量t1〜tnになるように、送波器421〜42nで変換される電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える(ステップ205)。続いて、送波器421〜42nは、位相φ1〜φnが整えられた電気信号s1〜snを、音波S1〜Snに変換して送信する(ステップ206)。
Subsequently, the delay
続いて、遅延量算出手段36aは、方位DにΔθ°を加えて新たな方位Dを設定する(ステップ207)。そして、遅延量算出手段36a、整相手段37a及び送波器421〜42nは、その新たな方位Dに対して、ステップ204〜207の処理を実行する。これらの動作はD>θe°となるまで繰り返す(ステップ208)。例えば、θo°=0°、θe°=360°である。
Subsequently, the delay
本実施形態の整相プログラム45aの作用及び効果は、図8の整相装置43の作用及び効果と同じである。
The operation and effect of the
図13は、本発明に係る整相装置及び曳航式ソーナーの第三実施形態を示すブロック図である。図14は、図13の曳航式ソーナーの使用状態を示す平面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。 FIG. 13 is a block diagram showing a third embodiment of the phasing device and towed sonar according to the present invention. FIG. 14 is a plan view showing a usage state of the towed sonar of FIG. Hereinafter, description will be given based on these drawings.
曳航式ソーナー50は、第一実施形態の曳航式ソーナー10(図1)と第二実施形態の曳航式ソーナー40(図8)とを組み合わせたアクティブソーナーであり、曳航船11によって水中又は水面を曳航される曳航アレイ51と、曳航船11内に設置される信号処理装置52とに分けられる。曳航アレイ51は、電気信号s1〜snを音波S1〜Snに変換して送信する動作と音波S1〜Snを受信して電気信号s1〜snに変換する動作とを切り替え可能な複数の送受波器521〜52nが、ケーブル22で連結されたものである。信号処理装置52は、整相装置53等を備えている。送受波器521〜52nと信号処理装置52とは、ケーブル22を介して電気的に接続されている。
The towed
整相装置53は、コンパス341〜34n、座標算出回路35、遅延量算出回路36、整相回路371〜37n、加算回路32、表示部33等を備えている。これらの座標算出回路35、遅延量算出回路36、整相回路371〜37nは、例えばハードウェア記述言語によって設計されたディジタル回路などによって実現される。コンパス341〜34n、座標算出回路35、遅延量算出回路36、整相回路371〜37n、加算回路32及び表示部33は、受波を受波兼送波に置き換えた点を除き、基本的な構成が図1の整相装置31の各構成要素と同じであるので、それぞれ図1の各構成要素と同じ符号を付す。
The phasing device 53 includes
送受波器521〜52nは、圧電素子、磁歪素子、スピーカ兼マイクロフォンなどの一般的なアクティブソーナー用部品でよく、必要に応じて増幅回路や駆動回路などが付設される。コンパス341〜34nは、送受波器521〜521nに一個ずつ設けられ、送受波器521〜52nの位置の偏移量を計測する偏移量センサとして動作する。
The
座標算出回路35は、コンパス341〜34nで計測された偏移量に基づき送受波器521〜52nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する。具体的には、コンパス341〜34nで計測された偏移量である送受波器521〜52nの方位θ1〜θnと既知である送受波器521〜52n間の長さL1〜Lnとに基づき、幾何学的に送受波器521〜52nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する。この座標の算出方法については、前述したとおりである。
The coordinate
遅延量算出回路36は、座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき、送受波器521〜52nが特定の方位へ音波S1〜Snを送信するように、又は送受波器521〜52nが特定の方位から音波S1〜Snを受信するように、遅延量t1〜tnを算出する。
Based on the coordinates (x1, y1) to (xn, yn), the delay
整相回路371〜37nは、遅延量算出回路36で算出された遅延量t1〜tnになるように、送受波器521〜52nで音波S1〜Snに変換される電気信号s1〜snの位相φ1〜φn又は送受波器521〜52nで音波S1〜Snから変換された電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える。
The phasing
まず、電気信号s1〜snを音波S1〜Snに変換して送信する送波器として、送受波器521〜52nを動作させる。コンパス341〜34nが送受波器521〜52nの方位θ1〜θnを計測し、その方位θ1〜θnに基づき座標算出回路35が送受波器521〜52nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する。そのため、送受波器521〜52nが直線状に並んでいなくても、送受波器521〜52nの位置が座標(x1,y1)〜(xn,yn)として正確に捉えられる。そして、それらの座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき遅延量算出回路36は送受波器521〜52nが特定の方位へ音波S1〜Snを送信するように遅延量t1〜tnを算出し、これらの遅延量t1〜tnになるように整相回路371〜37nは送受波器521〜52nで変換される電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える。
First, the
このように、本実施形態では、常に送波ビーム54の整相方位が一定になるように、曳航アレイ51の形状に応じて遅延量t1〜tnを変えている。そのため、曳航船11の回頭等によって曳航アレイ51が非直線状になっても、送波ビーム54の整相方位を地図上で固定できる。また、曳航アレイ51が非直線状であるときの送波ビーム54の整相方位を採用することにより、その整相方位は一つだけになるので、一つの方位にのみ音波S1〜Snを送信できる。
Thus, in the present embodiment, the delay amounts t1 to tn are changed according to the shape of the towing array 51 so that the phasing direction of the transmission beam 54 is always constant. Therefore, even if the towed array 51 becomes non-linear due to turning of the towed
続いて、音波S1〜Snを受信して電気信号s1〜snに変換する受波器として、送受波器521〜52nを動作させる。このとき、コンパス341〜34nが送受波器521〜52nの位置の偏移量を計測し、その偏移量に基づき座標算出回路35が送受波器521〜52nの座標(x1,y1)〜(xn,yn)を算出する。そのため、送受波器521〜52nが直線状に並んでいなくても、送受波器521〜52nの位置が座標(x1,y1)〜(xn,yn)として正確に捉えられる。そして、それらの座標(x1,y1)〜(xn,yn)に基づき遅延量算出回路36は送受波器521〜52nが特定の方位からの音波S1〜Snを受信するように遅延量t1〜tnを算出し、これらの遅延量t1〜tnになるように整相回路371〜37nは送受波器521〜52nで変換された電気信号s1〜snの位相φ1〜φnを整える。
Subsequently, the transmitters /
このように、本実施形態では、常に受波ビーム55の整相方位が一定になるように、曳航アレイ51の形状に応じて遅延量t1〜tnを変えている。そのため、曳航船11の回頭等によって曳航アレイ51が非直線状になっても、受波ビーム55の整相方位を地図上で固定できる。また、曳航アレイ51が非直線状であるときの受波ビーム55の整相方位を採用することにより、その整相方位は一つだけになるので、整相方位を判定する必要がない。
Thus, in the present embodiment, the delay amounts t1 to tn are changed according to the shape of the towing array 51 so that the phasing direction of the received beam 55 is always constant. Therefore, even if the towed array 51 becomes non-linear due to turning of the towed
以上のように、曳航式ソーナー50は、送受波器521〜52nが音波S1〜Snを送信するとともに戻ってきた音波S1〜Snを受信することにより、アクティブソーナーとして動作する。なお、整相装置53等の各機能は、第一及び第二実施形態と同様に、コンピュータ及びそのプログラムによって実現してもよい。また、送受信の切り替え等は、一般のアクティブソーナーと同様に、コンピュータ及びそのプログラムによって制御してもよい。
As described above, the towed
なお、本発明は、言うまでもなく、上記第一乃至第三実施形態に限定されるものではない。例えば、偏移量センサは、コンパスの代わりに、座標が既知の二個又は三個の送波器を用い、これらから受波器までの音波の到達時間を計測するようにしてもよい。また、受波器等の座標は、説明を簡潔にするために二次元座標を用いたが、例えばコンパスと深度計を使って三次元座標を検出するようにしてもよい。 Needless to say, the present invention is not limited to the first to third embodiments. For example, the deviation amount sensor may use two or three transmitters whose coordinates are known instead of the compass, and measure the arrival time of the sound wave from these to the receiver. The coordinates of the receiver and the like are two-dimensional coordinates for the sake of brevity of explanation, but the three-dimensional coordinates may be detected using, for example, a compass and a depth meter.
図15は、実施例及び比較例についてのシミュレーション条件を示す平面図である。図16は直進時のシミュレーション結果を示す円グラフであり、図16[1]が実施例、図16[2]が比較例である。図17は左旋回時のシミュレーション結果を示す円グラフであり、図17[1]が実施例、図17[2]が比較例である。図18は右旋回時のシミュレーション結果を示す円グラフであり、図18[1]が実施例、図18[2]が比較例である。以下、実施例(本発明)として図1の整相装置、比較例(従来技術)として図19の整相装置を取り上げ、それらのシミュレーション結果について図15乃至図18に基づき説明する。 FIG. 15 is a plan view showing simulation conditions for Examples and Comparative Examples. FIG. 16 is a pie chart showing a simulation result when traveling straight, FIG. 16 [1] is an example, and FIG. 16 [2] is a comparative example. FIG. 17 is a pie chart showing the simulation result when turning left, FIG. 17 [1] is an example, and FIG. 17 [2] is a comparative example. FIG. 18 is a pie chart showing the simulation results during a right turn, in which FIG. 18 [1] is an example and FIG. 18 [2] is a comparative example. In the following, the phasing device of FIG. 1 is taken as an example (the present invention), and the phasing device of FIG. 19 is taken as a comparative example (prior art), and simulation results thereof will be described with reference to FIGS.
曳航アレイは全長300mであり1mごとに受波器が配置され、使用周波数は500Hzとした。このとき、曳航アレイが図15に示す軌跡をたどって運用されたとする。 The towing array has a total length of 300 m, and a receiver is arranged every 1 m, and the operating frequency is 500 Hz. At this time, it is assumed that the towing array is operated following the trajectory shown in FIG.
まず、直進の場合は、図15に示すように、曳航アレイは直線になっている。そのため、図16に示すように、実施例でも比較例でも受波ビームの状況は変わりがない。図16では、曳航方向に対して60°方向の受波ビームを示しているが、一般には前方及び後方の一部角度を除いて数十の受波ビームが形成される。 First, when going straight, the towing array is a straight line as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 16, the state of the received beam remains unchanged in both the example and the comparative example. FIG. 16 shows a received beam in a direction of 60 ° with respect to the towing direction, but generally several tens of received beams are formed except for some front and rear angles.
続いて、左旋回の場合は、図15に示すように、曳航アレイは曲線になっていて、曳航アレイの方向は直進時とは変わっている。そのため、図17[2]に示すように、比較例における元の60°方向の受波ビームは旋回方向にずれてしまっている。これに対し、実施例では、図17[1]に示すように、受波ビームは地図上で固定となるので60°方向に直進時とほぼ同じ形で維持されている。その一方、反対側(−60°方向)は、位相が合わなくなったため、指向幅が広くなり感度も低下している。また、直進時に対称に現れた−60°方向については、図17[1]に点線で示すように、別の整相で受波ビームが作られて安定して−60方向に受波ビームが作られる。したがって、直進時に音波の到来方向が右か左かわからなかったとすると、この左旋回時にその判別ができることになる。 Subsequently, in the case of a left turn, as shown in FIG. 15, the towed array is a curve, and the direction of the towed array is different from that when traveling straight. For this reason, as shown in FIG. 17 [2], the original received beam in the direction of 60 ° in the comparative example is shifted in the turning direction. On the other hand, in the embodiment, as shown in FIG. 17 [1], the received beam is fixed on the map and is maintained in the same shape as when traveling straight in the 60 ° direction. On the other hand, since the phase is not matched on the opposite side (−60 ° direction), the directivity width is widened and the sensitivity is also lowered. As for the −60 ° direction that appears symmetrically when traveling straight, as shown by the dotted line in FIG. 17 [1], a received beam is created with another phasing, and the received beam is stabilized in the −60 direction. Made. Therefore, if it is not known whether the direction of arrival of the sound wave is right or left when going straight, it can be determined at the time of this left turn.
続いて、右旋回の場合は、図15に示すように、曳航アレイは曲線になっていて、曳航アレイの方向は変わっている。そのため、図18[2]に示すように、比較例におけるに受波ビームは旋回方向にずれてしまっている。これに対し、実施例では、図18[1]に示すように、受波ビームは地図上で固定となるので、60°方向及び−60°方向の受波ビームは同じ形で維持されている。 Subsequently, in the case of a right turn, as shown in FIG. 15, the towed array is curved and the direction of the towed array is changed. For this reason, as shown in FIG. 18 [2], the received beam is shifted in the turning direction in the comparative example. On the other hand, in the embodiment, as shown in FIG. 18 [1], the received beam is fixed on the map, so the received beams in the 60 ° direction and the −60 ° direction are maintained in the same shape. .
したがって、実施例によれば、曳航アレイの全行程で探知が継続され、左旋回時及び右旋回時にも受波ビームは直進時とほぼ同じ状態が維持される。このような状態で運用されると、図17[1]の状態と図18[1]の状態とを繰り返すことになるから、始めから右方向と左方向とを区別して受信できる。したがって、右か左かを判別するために旋回して再度探知する従来の手順は必要なくなり、それぞれの積分も中断することなく継続できるので、探知の機会及び精度ともに向上する。 Therefore, according to the embodiment, the detection is continued in the entire stroke of the towed array, and the received beam is maintained in substantially the same state as when the vehicle travels straight when turning left and turning right. When operated in such a state, the state of FIG. 17 [1] and the state of FIG. 18 [1] are repeated, so that it is possible to distinguish and receive the right direction and the left direction from the beginning. Therefore, the conventional procedure of turning and re-detecting to determine whether it is right or left is unnecessary, and each integration can be continued without interruption, so that both the detection opportunity and accuracy are improved.
10,40,50 曳航式ソーナー
11 曳航船
12,55 受波ビーム
20,41,51 曳航アレイ
211〜21n 受波器
22 ケーブル
30,42,52 信号処理装置
31,43,53 整相装置
32 加算回路
33 表示部
341〜34n コンパス(偏移量センサ)
35 座標算出回路(座標算出部)
36 遅延量算出回路(遅延量算出部)
371〜37n 整相回路(整相部)
421〜42n 送波器
44,54 送波ビーム
521〜52n 送受波器
S1〜Sn 音波
s1〜sn 電気信号
θ1〜θn 方位
(x1,y1)〜(xn,yn) 座標
t1〜tn 遅延量
10, 40, 50 Towed
35 Coordinate calculation circuit (coordinate calculation unit)
36 Delay amount calculation circuit (delay amount calculation unit)
371-37n phasing circuit (phasing part)
421-
Claims (11)
前記各受波器の位置の偏移量を計測する偏移量センサと、
この偏移量センサで計測された偏移量に基づき前記各受波器の座標を算出する座標算出部と、
この座標算出部で算出された前記各受波器の座標に基づき、前記各受波器が特定の方位からの前記音波を受信するように遅延量を算出する遅延量算出部と、
この遅延量算出部で算出された遅延量になるように、前記各受波器で変換された前記電気信号の位相を整える整相部と、
を備えたことを特徴とする曳航式ソーナーの整相装置。 In a phasing device used in a towed sonar having a towed array in which a plurality of receivers that receive sound waves and convert them into electrical signals are connected by cables,
A deviation amount sensor for measuring the deviation amount of the position of each receiver;
A coordinate calculation unit that calculates the coordinates of each receiver based on the deviation amount measured by the deviation amount sensor;
A delay amount calculation unit that calculates a delay amount so that each of the receivers receives the sound wave from a specific direction based on the coordinates of each of the receivers calculated by the coordinate calculation unit;
A phasing unit that adjusts the phase of the electrical signal converted by each of the receivers so that the delay amount is calculated by the delay amount calculation unit;
A towed sonar phasing device characterized by comprising:
前記座標算出部は、前記各コンパスで計測された偏移量である方位の情報と既知である前記各受波器間の長さとに基づき、幾何学的に前記各受波器の座標を算出する、
請求項1記載の曳航式ソーナーの整相装置。 The deviation amount sensor is a compass provided in each receiver.
The coordinate calculation unit geometrically calculates the coordinates of the respective receivers based on the direction information which is the deviation amount measured by each of the compasses and the known length between the respective receivers. To
The phasing device for a towed sonar according to claim 1.
前記各送波器の位置の偏移量を計測する偏移量センサと、
この偏移量センサで計測された偏移量に基づき前記各送波器の座標を算出する座標算出部と、
この座標算出部で算出された前記各送波器の座標に基づき、前記各送波器が特定の方位へ前記音波を送信するように遅延量を算出する遅延量算出部と、
この遅延量算出部で算出された遅延量になるように、前記各送波器で変換される前記電気信号の位相を整える整相部と、
を備えたことを特徴とする曳航式ソーナーの整相装置。 In a phasing device used in a towed sonar having a towed array in which a plurality of transmitters that convert electrical signals into sound waves and connected by cables are connected,
A deviation amount sensor for measuring the deviation amount of the position of each transmitter;
A coordinate calculation unit that calculates the coordinates of each of the transmitters based on the deviation amount measured by the deviation amount sensor;
Based on the coordinates of each of the transmitters calculated by the coordinate calculation unit, a delay amount calculation unit that calculates a delay amount so that each of the transmitters transmits the sound wave in a specific direction;
A phasing unit that adjusts the phase of the electric signal converted by each of the transmitters so as to be the delay amount calculated by the delay amount calculation unit;
A towed sonar phasing device characterized by comprising:
前記座標算出部は、前記各コンパスで計測された偏移量である方位の情報と既知である前記各送波器間の長さとに基づき、幾何学的に前記各送波器の座標を算出する、
請求項3記載の曳航式ソーナーの整相装置。 The deviation amount sensor is a compass provided in each of the transmitters,
The coordinate calculation unit geometrically calculates the coordinates of each transmitter based on the direction information that is the deviation amount measured by each compass and the known length between each transmitter. To
A phased device for a towed sonar according to claim 3.
前記各送受波器の位置の偏移量を計測する偏移量センサと、
この偏移量センサで計測された偏移量に基づき前記各送受波器の座標を算出する座標算出部と、
この座標算出部で算出された前記各送受波器の座標に基づき、前記各送受波器が特定の方位へ前記音波を送信するように、又は前記各送受波器が特定の方位からの前記音波を受信するように、遅延量を算出する遅延量算出部と、
この遅延量算出部で算出された遅延量になるように、前記各送受波器で前記音波に変換される前記電気信号の位相又は前記各送受波器で前記音波から変換された前記電気信号の位相を整える整相部と、
を備えたことを特徴とする曳航式ソーナーの整相装置。
Used for towed sonars equipped with a towed array in which a plurality of transducers that can switch between an operation of converting electrical signals into sound waves and transmitting them and an operation of receiving sound waves and converting them into electrical signals are connected by cables Phased device,
A deviation amount sensor for measuring the deviation amount of the position of each transducer;
A coordinate calculation unit for calculating the coordinates of each transducer based on the deviation amount measured by the deviation amount sensor;
Based on the coordinates of each of the transducers calculated by the coordinate calculation unit, each of the transducers transmits the sound wave in a specific direction, or each of the transducers transmits the sound wave from a specific direction. A delay amount calculation unit that calculates a delay amount so as to receive
The phase of the electrical signal converted into the sound wave by each transducer or the electrical signal converted from the sound wave by each transducer so as to be the delay amount calculated by the delay amount calculation unit. A phasing section for adjusting the phase;
A towed sonar phasing device characterized by comprising:
を備えたことを特徴とする曳航式ソーナー。 The phasing device according to claim 1 or 2, the towing array,
A towed sonar characterized by comprising
を備えたことを特徴とする曳航式ソーナー。
The phasing device according to claim 3 or 4, the towing array,
A towed sonar characterized by comprising
前記各受波器の位置の偏移量を計測し、
この計測された偏移量に基づき前記各受波器の座標を算出し、
この算出された前記各受波器の座標に基づき、前記各受波器が特定の方位からの前記音波を受信するように遅延量を算出し、
この算出された遅延量になるように、前記各受波器で変換された前記電気信号の位相を整える、
ことを特徴とする曳航式ソーナーの整相方法。 In a phasing method used in a towed sonar having a towed array in which a plurality of receivers that receive sound waves and convert them into electrical signals are connected by cables,
Measure the shift amount of each receiver position,
Calculate the coordinates of each receiver based on the measured deviation amount,
Based on the calculated coordinates of each receiver, a delay amount is calculated so that each receiver receives the sound wave from a specific direction,
To adjust the phase of the electrical signal converted by each receiver so as to be the calculated delay amount,
Towing sonar phasing method characterized by the above.
前記各送波器の位置の偏移量を計測し、
この計測された偏移量に基づき前記各送波器の座標を算出し、
この算出された前記各送波器の座標に基づき、前記各送波器が特定の方位へ前記音波を送信するように遅延量を算出し、
この算出された遅延量になるように、前記各送波器で変換される前記電気信号の位相を整える、
ことを特徴とする曳航式ソーナーの整相方法。
In a phasing method used in a towed sonar having a towed array in which a plurality of transmitters that convert electrical signals into sound waves and connected by cables are connected,
Measure the amount of deviation of the position of each transmitter,
Calculate the coordinates of each transmitter based on the measured deviation amount,
Based on the calculated coordinates of each transmitter, the amount of delay is calculated so that each transmitter transmits the sound wave in a specific direction,
The phase of the electrical signal converted by each transmitter is adjusted so that the calculated delay amount is obtained.
Towing sonar phasing method characterized by the above.
前記偏移量センサで計測された偏移量に基づき前記各受波器の座標を算出する座標算出手段と、
この座標算出手段で算出された前記各受波器の座標に基づき、前記各受波器が特定の方位からの前記音波を受信するように遅延量を算出する遅延量算出手段と、
この遅延量算出手段で算出された遅延量になるように、前記各受波器で変換された前記電気信号の位相を整える整相手段と、
を前記コンピュータに機能させることを特徴とする曳航式ソーナーの整相プログラム。 A towing array in which a plurality of receivers that receive sound waves and convert them into electrical signals are connected by a cable, a deviation amount sensor that measures the amount of deviation of the position of each receiver, and a computer, A phasing program used for a towed sonar having
Coordinate calculation means for calculating the coordinates of each receiver based on the deviation amount measured by the deviation amount sensor;
A delay amount calculating means for calculating a delay amount so that each of the receivers receives the sound wave from a specific direction based on the coordinates of each of the receivers calculated by the coordinate calculating means;
Phasing means for adjusting the phase of the electrical signal converted by each receiver so as to be the delay amount calculated by the delay amount calculation means;
Phasing sonar phasing program characterized by causing the computer to function.
前記の偏移量センサで計測された偏移量に基づき前記各送波器の座標を算出する座標算出手段と、
この座標算出手段で算出された前記各送波器の座標に基づき、前記各送波器が特定の方位へ前記音波を送信するように遅延量を算出する遅延量算出手段と、
この遅延量算出手段で算出された遅延量になるように、前記各送波器で変換される前記電気信号の位相を整える整相手段と、
を前記コンピュータに機能させることを特徴とする曳航式ソーナーの整相プログラム。 A towing array formed by connecting a plurality of transmitters that convert electrical signals into sound waves and connected by cables, a deviation amount sensor that measures the amount of deviation of the position of each transmitter, and a computer. A phasing program used for a towed sonar having
Coordinate calculation means for calculating the coordinates of each transmitter based on the deviation amount measured by the deviation amount sensor;
A delay amount calculating means for calculating a delay amount so that each of the transmitters transmits the sound wave in a specific direction based on the coordinates of each of the transmitters calculated by the coordinate calculating means;
Phasing means for adjusting the phase of the electric signal converted by each transmitter so as to be the delay amount calculated by the delay amount calculating means;
Phasing sonar phasing program characterized by causing the computer to function.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007104671A JP2008261727A (en) | 2007-04-12 | 2007-04-12 | Phasing device, phasing method, and phasing program for towed sonar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007104671A JP2008261727A (en) | 2007-04-12 | 2007-04-12 | Phasing device, phasing method, and phasing program for towed sonar |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008261727A true JP2008261727A (en) | 2008-10-30 |
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ID=39984313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2007104671A Withdrawn JP2008261727A (en) | 2007-04-12 | 2007-04-12 | Phasing device, phasing method, and phasing program for towed sonar |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2008261727A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117406204A (en) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 武汉环达电子科技有限公司 | Sonar buoy array beam forming and positioning method for low-frequency multi-line spectrum detection |
-
2007
- 2007-04-12 JP JP2007104671A patent/JP2008261727A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117406204A (en) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 武汉环达电子科技有限公司 | Sonar buoy array beam forming and positioning method for low-frequency multi-line spectrum detection |
CN117406204B (en) * | 2023-12-14 | 2024-03-12 | 武汉环达电子科技有限公司 | Sonar buoy array beam forming and positioning method for low-frequency multi-line spectrum detection |
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