JP2014021049A

JP2014021049A - ソナー装置

Info

Publication number: JP2014021049A
Application number: JP2012162651A
Authority: JP
Inventors: Sadao Shimazu; 定生島津
Original assignee: NEC Network and Sensor Systems Ltd
Current assignee: NEC Network and Sensor Systems Ltd
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-02-03
Anticipated expiration: 2032-07-23
Also published as: JP5670968B2

Abstract

【課題】海洋生物にパニック等を起こさせることがないソナー装置を提供すること。
【解決手段】基本信号に基づいた音波を生成して放射するソナー装置であって、基本信号を発生する基本信号発生ユニットと、基本信号を増幅する増幅ユニットと、増幅ユニットからの送信信号に基づき音波を発生し、かつ、その際に音圧の小さな警報音波と該警報音波より音圧の大きい探査音波とを放射する音波放射ユニットと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソナー装置に関する。

海底調査や鯨や海豚等の海洋動物の調査等にソナー装置が用いられる（特許文献１参照）。このソナー装置は、船舶等から海中にソナーを投入し、水中に音波を放射して、その反射音を検出するものである。

特開２００８−１４５２０６号公報

しかしながら、音波は海洋動物にとって突然放射されるため、この音波により海洋生物が失神したり死亡したりする問題があった。

即ち、海豚や鯨等は好奇心が強く、船舶に興味をもって近づき並走することがある。このような状況で、強力な音波が突然放射されると、海洋生物はその音圧で失神したり、方向感覚に異常をきたしたり、場合によっては死亡するような事態が生じる。例えば、鯨等が海岸に乗り上げる現象はニュース等で良く報じられるが、その原因は潜水艦捜索用ソナーの強力な音波により鯨等がパニックを起こすためとの考えがある。

そこで、本発明の主目的は、海洋生物にパニック等を起こさせることがないソナー装置を提供することである。

上記課題を解決するため、基本信号に基づいた音波を生成して放射するソナー装置にかかる発明は、基本信号を発生する基本信号発生ユニットと、基本信号を増幅する増幅ユニットと、増幅ユニットからの送信信号に基づき音波を発生し、かつ、その際に音圧の小さな警報音波と該警報音波より音圧の大きい探査音波とを放射する音波放射ユニットと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、探査音波を放射する前に警告音波を放射するので、強力な音波を放射する前に海洋生物がソナーから離れる時間的猶予を与え、海洋生物にパニック等を起させることが防止できる。

本発明の第１実施形態にかかるソナー装置のブロック図である。警告信号の例を示した図で、（ａ）は、信号レベルが時間に比例して大きくなる場合、（ｂ）は信号レベルが時間のべき乗で大きくなる場合、（ｃ）はパルス信号として出力される場合である。ソナー装置を用いて海洋生物を探査する様子を示す模式図である。本発明の第２実施形態にかかるソナー装置のブロック図である。

＜第１実施形態＞
本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかるソナー装置２Ａのブロック図である。このソナー装置２Ａは、基本信号発生ユニット１１、Ｄ／Ａ変換器１２、増幅ユニット１３、音波放射ユニット１４、受信信号処理ユニット１５を備える。

基本信号発生ユニット１１は、音波の元となる基本信号を発生するもので、探査信号発生器１１ａ、警告信号発生器１１ｂ、信号切替器１１ｃを含んでいる。探査信号発生器１１ａは、探査用音波の基本信号（探査信号）を発生する。警告信号発生器１１ｂは、海洋生物に警告を与えるための警告用音波の基本信号（警告信号）を発生する。信号切替器１１ｃは、探査信号又は警告信号のいずれかを選択する。以下においては、探査目的を海洋生物調査として説明する。

また、探査信号は、探査目的に応じて周波数や信号レベルが設定できる。これに対して警告信号は、放射開始時において海洋生物がパニック等を起さない周波数や信号レベルに設定されている。

図２は、警告信号の例を示した図で、図２（ａ）は、信号レベルが時間に比例して大きくなる場合、図２（ｂ）は信号レベルが時間のべき乗で大きくなる場合、図２（ｃ）はパルス信号として出力される場合である。いずれの警報信号が音波として放射されても、海洋生物はパニック等を起さない信号レベル又はパルス時間に設定されている。

以下の説明では、図２（ａ）に示すような信号レベルが時間と共に大きくなる場合を例に説明する。

Ｄ／Ａ変換器１２は、ディジタル信号である探査信号や警告信号をアナログ信号に変換する。増幅ユニット１３は、増幅器１３ａを備えて、予め設定された増幅度で、入力した信号を増幅して出力する。音波放射ユニット１４は、増幅ユニット１３で増幅された信号を音波として放射し、また音波を受信する。

受信信号処理ユニット１５は、音波放射ユニット１４により受信された信号を解析や表示に適した信号に変換する。なお、本実施形態においては、音波放射ユニット１４は、音波の放射及び音波の受波の両方が行える場合について説明するが、音波の放射のみであっても良い。この場合、受信信号処理ユニット１５は、不要であることは言うまでもない。

図３は、ソナー装置２Ａを用いて海洋生物を探査する様子を示す模式図である。船舶やヘリコプタにはソナー装置２Ａが搭載されて、海中に音波放射ユニット１４から音波が放射される。そして、海洋生物により反射された音波が音波放射ユニット１４により受信される。

海洋生物の探査を開始する際には、信号切替器１１ｃは、警告信号発生器１１ｂからの信号を選択するように回路切替を行う。図１に示す信号切替器１１ｃは、警告信号発生器１１ｂからの信号を選択している状態を示している。

これにより、警告信号発生器１１ｂで発生された信号がＤ／Ａ変換器１２を経て増幅ユニット１３で増幅される。増幅ユニット１３で増幅された信号は音波放射ユニット１４で音波に変換されて、警告音波として海中に放射される。従って、海洋生物等は海中に放射された警告音波を受けることになる。しかし、警告信号発生器１１ｂで発生された信号は、小さい振幅から徐々に大きな振幅に変化するため、警告音波の音圧も徐々に大きくなる。

海洋生物は、この警告音波によって近くに忌避物体が存在することを感知して、この忌避物体から離れる。このときの忌避物体は、音波放射ユニット１４となる。

海洋生物が遠くに離れてソナー装置２で探査できなくなることは、海洋生物調査を目的とする場合は好ましくない。警告音波の放射時間は、探査音波で海洋生物を探査できるが、海洋生物にパニック等を起させない距離だけ離れるのに要する時間に設定する。即ち、図２（ａ）等における時間ｔ１−ｔ２は、このような時間（警告時間）を意味している。

無論、海洋生物により遊泳速度が異なるため、警告時間も海洋生物により異なる。そこで、信号切替器１１ｃには警告時間が任意に設定できるようになっている。そして、この警告時間に達すると、信号切替器１１ｃは、探査信号発生器１１ｂからの探査信号を選択する。

例えば、海洋生物がソナーから１０ｍの距離にいる場合、強力な音波が海洋生物にとって安全な距離は音圧が１／１００００になる１Ｋｍとし、海洋生物の遊泳速度が時速２０Ｋｍとする。この場合、警告音波は、探査音波の１／１０００の音圧から開始し、３分かけて探査音波の音圧に達するようにする。

警告時間が経過すると、信号切替器１１ｃは、探査信号発生器１１ａからの探査信号を選択するように回路切替を行う。この探査信号の振幅は警告信号の振幅より大きく、かつ、増幅ユニット１３は一定の増幅度に設定されているので、音波放射ユニット１４からは一定音圧の音波が放射されるようになる。

そして、海洋生物で反射された音波は、音波放射ユニット１４で検出される。検出された音波信号は受信信号処理ユニット１５で解析用のデータや、ディスプレーに表示するためのデータ等として利用できるように変換される。図１においては、これら解析装置や表示装置に関しては表示していないが、これらは適宜設けることが可能である。

以上により、海洋生物の探査を行うための探査音波を放射する前に、警告信号による音波を放射するので、海洋生物がパニック等を起すことが防止できるようになる。

なお、警告音波の周波数を常に一定の周波数とするならば、海豚や鯨等の知能が発達した高等海洋生物に対し、この周波数の音波の次に、音圧の大きな音波が到来することを学習させることが可能になる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。図４は、本実施形態にかかるソナー装置２Ｂのブロック図である。

第１の実施形態においては、警告信号と探査信号とをそれぞれ別の回路で発生し、切替回路により選択していた。そして選択された信号は、増幅度が一定の増幅器で増幅した。これに対し、本実施形態では、常に探査信号発生器からの信号を用いるが、その際に指定された増幅率で増幅する。この増幅器の増幅度は、増幅度設定器により設定される。

即ち、ソナー装置２Ｂは、探査信号発生器１１ａのみを含む基本信号発生ユニット１１、Ｄ／Ａ変換器１２、増幅ユニット１３、音波放射ユニット１４、受信信号処理ユニット１５を備える。

増幅ユニット１３は、増幅器１３ａ、この増幅器１３ａの増幅度を設定する増幅度設定器１３ｂを含む。増幅度設定器１３ｂは、海洋生物に警告音波を放射する際に、増幅器１３ａの増幅度を小さな値又は徐々に増大する値等の図２に示すような警告音波となるように設定する。

例えば、図２（ａ）に示すように、海洋生物が逃げるのに要する時間ｔ（＝ｔ２−ｔ１）の間に増幅度を徐々に増大させる。この時間帯において放射される音波が警告音波となる。そして時間ｔ２に達すると一定の増幅度とする。従って、時間ｔ２以降では探査音波が放射されることになる。

このように、増幅度設定部を設けることにより警告信号発生器や信号切替器が不要になるため、安価に構成することが可能になる。

２Ａ、２Ｂソナー装置
１１基本信号発生ユニット
１１ａ探査信号発生器
１１ｂ警告信号発生器
１１ｃ信号切替器
１３増幅ユニット
１３ａ増幅器
１３ｂ増幅度設定器
１４音波放射ユニット
１５受信信号処理ユニット

Claims

基本信号に基づいた音波を生成して放射するソナー装置であって、
前記基本信号を発生する基本信号発生ユニットと、
前記基本信号を増幅する増幅ユニットと、
前記増幅ユニットからの送信信号に基づき音波を発生し、かつ、その際に音圧の小さな警報音波と該警報音波より音圧の大きい探査音波とを放射する音波放射ユニットと、を備えることを特徴とするソナー装置。
請求項１に記載のソナー装置であって、
前記基本信号発生ユニットは、
前記警報音波の基本信号を発生する警報信号発生器と、
前記探査音波の基本信号を発生する探査信号発生器と、
前記警報信号発生器からの信号を選択し、所定時間経過後に前記探査信号発生器からの信号を選択する信号選択器と、を備えることを特徴とするソナー装置。
請求項２に記載のソナー装置であって、
前記警報信号発生器は、時間と共に振幅値が増大する基本信号を出力し、前記探査信号発生器は、時間と共に振幅値が一定の基本信号を出力することを特徴とするソナー装置。
請求項１に記載のソナー装置であって、
前記増幅ユニットは、入力した信号を増幅して前記音波放射ユニットに出力する増幅器と、
前記増幅器の増幅度を設定する増幅度設定器と、を備え、
前記増幅度設定器は、前記警報音波を放射する際の増幅度を、前記探査音波を放射する際の増幅度より小さい値に設定することを特徴とするソナー装置。
請求項４に記載のソナー装置であって、
前記増幅度設定器は、前記警報音波の放射時には時間と共に増大する増幅度に設定し、前記探査音波の放射時には一定の増幅度に設定することを特徴とするソナー装置。