JP2021076384A - ソーナー装置、方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】音響アレイのチャネル数を削減して３次元の空間情報を時間の途切れがなく連続的に取得することができるソーナー装置の提供。【解決手段】ソーナー装置１０は、複数の送波素子からなるラインアレイで構成された送信アレイ１０１と、長辺方向が送信アレイと直交し、短辺方向に２チャネル、または２チャネル以上の少数チャネルの受信素子からなるラインアレイで構成された受信アレイ１０２と、送信部と、受信処理部と、を備え、受信処理部は、受信アレイ内において、短辺方向に生成された少なくとも第１、第２のサブアレイについて、それぞれ受信アレイの長辺方向に複数の受信ファンビームを生成し、複数の指向性合成信号に基づき、受信アレイの長辺方向の目標方位を求める第１の方位検出部と、受信アレイの第１、第２のサブアレイ間の位相差に基づき、受信アレイの短辺方向の目標方位を検出する第２の方位検出部と、を備え、３次元空間情報を取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、ソーナー装置、方法、及びプログラムに関する。

ソーナーの関連技術として、例えば特許文献１には、送信アレイと受信アレイを直交させて配置した送波器と受波器を使用するクロスファンビーム方式の水中画像ソーナーが開示されている。特許文献２には、送信部群と、該送信機群と直交配置された受信部群を備え、時間ＰＷにわたって周波数がＦ１からＦ２まで変化する送信音を送信し、受信部群から受信した信号により目標を特定して表示出力するソーナーシステムが開示されている。このソーナーシステムでは、時間ＰＷにわたって送信音の周波数をＦ１からＦ２まで変化させると共に送波ビーム方向を＋θ度から−θ度まで変化させる構成とされている。

また、非特許文献１には、円筒型の振動子が上下方向に積み重ねられて直線状となるように形成された送信アレイと、水平方向に長いラインアレイによって形成された受信アレイとを備えたクロスファンビーム方式のソーナーが開示されている。非特許文献１では、探知送信波形に連続波を用いることで、時間の途切れがなく連続的に空間情報を得ることができる。

特開平８−５７２８号公報 特開平１０−１３２９３０号公報

江村真史、外４名、"ＣＴＦＭソナーを用いた音響イメージング"、日本音響学会講演論文集、論文Ｎｏ．３−５−６、２０１２年３月

水中での無人機の利用が拡大しており、海底調査等の様々な分野における利用がなされてきた。この無人機の運用の中で固定型ステーションや母艦とのドッキングを行う際に水中の３次元空間情報を時間的な途切れがなく連続的に取得することが望まれる。

上記した特許文献１、２等の関連技術の手法では、時間的に連続性のある情報を得ることができない。非特許文献１の手法では、取得可能な空間情報は２次元に限られる。

したがって、本発明の目的は、音響アレイのチャネル数を削減して３次元の空間情報を時間の途切れがなく連続的に取得可能なソーナー装置、方法、及びプログラムを提供することにある。

本発明の一形態によれば、ソーナー装置は、複数の送波素子からなるラインアレイで構成された送信アレイと、長辺方向が前記送信アレイと直交し、短辺方向に２チャネル、または２チャネル以上の少数チャネル（たかだか４チャネル程度）の受信素子からなるラインアレイで構成された受信アレイと、前記送信アレイから連続波送信信号を送信する送信部と、前記受信アレイで受信した受信信号を処理する受信処理部と、を備えている。前記受信処理部は、前記受信アレイ内において、短辺方向に生成された少なくとも第１、第２のサブアレイについて、それぞれ前記受信アレイの前記長辺方向に複数の受信ファンビームを生成し、複数の指向性合成信号を生成する指向性合成処理部と、前記複数の指向性合成信号に基づき、前記受信アレイの前記長辺方向の目標方位を求める第１の方位検出部と、前記受信アレイの前記第１、第２のサブアレイ間の位相差に基づき、前記受信アレイの前記短辺方向の目標方位を検出する第２の方位検出部と、を備え、前記受信アレイの前記長辺方向と前記短辺方向の目標方位と目標距離とに基づき、３次元空間情報を取得する。

本発明の一形態によれば、複数の送波素子からなるラインアレイで構成された送信アレイと、複数の送波素子からなり、長辺方向が前記送信アレイと直交するラインアレイで構成された受信アレイと、を備え、前記送信アレイから連続波送信信号を送信し、前記受信アレイで受信した受信信号を処理するソーナーによる目標探索方法であって、
前記受信アレイは、短辺方向に２チャネル、または２チャネル以上の少数チャネル（たかだか４チャネル程度）の受波素子を有し、
前記受信信号の処理は、
前記受信アレイ内において、短辺方向に生成された少なくとも第１、第２のサブアレイについて、それぞれ前記受信アレイの前記長辺方向に複数の受信ファンビームを生成し、複数の指向性合成信号を生成し、
前記複数の指向性合成信号に基づき、前記受信アレイの前記長辺方向の目標方位を求め、
前記受信アレイの前記第１、第２のサブアレイ間の位相差に基づき、前記受信アレイの前記短辺方向の目標方位を検出し、
前記受信アレイの前記長辺方向と前記短辺方向の目標方位と、目標距離とに基づき、３次元空間情報を取得する、目標探索方法が提供される。

本発明の一形態によれば、複数の送波素子からなるラインアレイで構成された送信アレイと、長辺方向が前記送信アレイと直交し、短辺方向に２チャネル、または、２チャネル以上の少数チャネル（たかだか４チャネル程度）の受波素子からなるラインアレイで構成された受信アレイと、を備え、前記送信アレイから連続波送信信号を送信し、前記受信アレイで受信した受信信号を処理するソーナーを構成するコンピュータに、
前記受信信号の処理として、
前記受信アレイ内において、短辺方向に生成された少なくとも第１、第２のサブアレイについて、それぞれ前記受信アレイの前記長辺方向に複数の受信ファンビームを生成し、複数の指向性合成信号を生成する処理と、
前記複数の指向性合成信号に基づき、前記受信アレイの前記長辺方向の目標方位を求める処理と、
前記受信アレイの前記第１、第２のサブアレイ間の位相差に基づき、前記受信アレイの前記短辺方向の目標方位を検出する処理と、
前記受信アレイの前記長辺方向と前記短辺方向の目標方位と、目標距離とに基づき、３次元空間情報を取得する処理を実行させる、プログラムが提供される。

本発明の一形態によれば、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み出し可能なプログラム記録媒体（例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、又は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM））等の半導体ストレージ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の非一時的記録媒体（non-transitory medium）が提供される。

本発明によれば、音響アレイのチャネル数を削減して３次元の空間情報を時間の途切れがなく連続的に取得可能なソーナーを実現することができる。

本発明の一実施形態の構成を説明する図である。 本発明の一実施形態の送信アレイと受信アレイの構成例を説明する図である。 本発明の一実施形態の周波数変調を説明する図である。 本発明の一実施形態における送信ファンビームを説明する図である。 本発明の一実施形態における受信処理部を説明する図である。 本発明の一実施形態における受信アレイのサブアレイを説明する図である。 本発明の一実施形態における受信ファンビームを例示する図である。 本発明の一実施形態における位相検出処理を説明する図である。 本発明の一実施形態の変形例１を説明する図である。 本発明の一実施形態の変形例２を説明する図である。 本発明の一実施形態の変形例３を説明する図である。 本発明の一実施形態の変形例４を説明する図である。 本発明の一実施形態のコンピュータ実装例を説明する図である。

本発明の実施形態について説明する。本発明の一形態において、ソーナー装置を構成する受信アレイは、短辺が２チャネル、又は２チャネル以上の少数のチャネル（例えば、２チャネル乃至４チャネル程度）で構成された矩形型のアレイからなる。送信アレイは、受信アレイと直交する向きに延在されたラインアレイからなる。受信アレイは、送信アレイから送信される周波数変調された連続波送信信号に対する目標からの反射波を受信する。受信信号に対する信号処理において、受信アレイ１０２の長辺方向に複数の受信ファンビームを生成して、受信アレイ１０２の長辺方向での目標の方位（例えば左右）を取得する。また、該信号処理において、例えば短辺の２段の受波素子の位相差から受信アレイ１０２の短辺方向での目標の方位（例えば上下）を取得し、さらに、連続波送信信号のレプリカ信号と受信信号から目標の距離を求める。そして、これらの情報（左右、上下の方位と距離）から、３次元空間情報を取得する。本発明によれば、短辺が２チャネル又は２チャネル以上の少数チャネルからなるラインアレイで構成された受信アレイと、該受信アレイと直交する送信アレイからなる音響アレイ（少ないチャネル数）を用いたソーナー装置にて、３次元の空間情報を、時間の途切れがなく連続的に取得することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るソーナー装置１０の構成の一例を模式的に示す図である。送信アレイ１０１は、送信信号（電気信号）の電気−音響変換を行う音響素子（「送波素子」ともいう）の配列（アレイ）である。受信アレイ１０２は、受信信号（音響信号）の音響−電気変換を行う音響素子（「受波素子」ともいう）の配列である。送信部１０３は、送信アレイ１０１の各チャネル（送波素子）から送信される送信信号（電気信号）の生成を行う。受信部１０４は、受信アレイ１０２の各チャネル（受波素子）の受信信号に対してアナログ−デジタル変換を行う。受信処理部１０５は、受信部１０４でデジタル化された受信信号に対して信号処理を行う。送受信制御部１０６は、送信部１０３および受信処理部１０５に対して処理パラメータやタイミング等の制御を行う。操作・表示部１０７は、ソーナー装置１０の動作の開始や、受信処理部１０５で算出された目標方位（左右、上下）と、目標との距離情報と、に基づき、３次元画像を生成し表示装置（不図示）に出力する。操作・表示部１０７と、送受信制御部１０６とは有線又は無線で通信接続する構成としてもよい。

図２は、図１の送信アレイ１０１と受信アレイ１０２の一例を模式的に示す図である。送信アレイ１０１は、複数の音響素子（送波素子）が一次元配列されたラインアレイである。受信アレイ１０２は、長辺が送信アレイ１０１の長手方向と直交し、短辺が２チャネル（上下２段の受波素子）で構成されるラインアレイである。なお、送信アレイ１０１は、その長手方向が、図面のＺ軸に沿って配設される。Z軸は例えば上下に対応させることができる。受信アレイ１０２は、上下２段の受波素子の組が複数組、図面のＹ軸に沿って配設されている。Y軸は左右に対応させることができる。図２において、送信アレイ１０１の送波素子の送波面と受信アレイ１０２の受波素子の受波面は、図面のX軸の正の向きを向いたベクトルをそれぞれの法線ベクトルとしている。なお、受信アレイ１０２は、短辺が、２チャネル以上、たかだか４チャネルの少数チャネル（２段乃至４段の受波素子）で構成してもよい。

図３は、送信アレイ１０１から送信される送信波形の時間−周波数信号情報の一例を示す図である。送信部１０３は、周波数を線形に変化させながら連続的に時間の途切れなく送信を行う。

図３（Ａ）には、連続波送信波形で一般的なＣＴＦＭ（Continuous Transmission Frequency Modulated）波形の周波数の時間推移を示している（縦軸：周波数、横軸：時間）。開始周波数f₁から終了周波数f₂までの周波数掃引を１周期T（T：チャープ周期）毎に繰り返す（連続波チャープ波形）。f_w (= f₂ - f₁)は周波数掃引幅（帯域幅）である。チャープ波形のスロープSは、S = f_w/Tで与えられる。図３（Ｂ）は、連続波送信波形（チャープ波形）の２周期分を例示している。

図３（Ｃ）は、連続波送信信号のレプリカ信号の一部（２周期）と受信波形（目標からの反射波）を例示している（縦軸：周波数、横軸：時間）。送信波形と受信波形の周波数の差f_B（ビート周波数）から、目標（反射点）との距離Ｒは、R = c*T*f_B/(2f_W)（ただし、cは音速、Tはチャープ周期、f_Wは周波数掃引幅）で求まる。なお、連続波送信波形は、ＣＴＦＭに制限されるものでなく、ＧＳＦＭ（Generalized Sinusoidal Frequency-Modulated）波形や周波数ホッピング等のＣＴＦＭ以外の連続波形であってもよい。

図４は、送信アレイ１０１から送信される送信ファンビーム４０１を模式的に示す図である。図４に示すように、送信ファンビーム４０１は、Ｙ軸方向（左右方向）に広く、ｚ軸方向（上下方向）は左右方向より狭い扇状の形状の音響ビームからなる。

図５は、図１の受信処理部１０５の処理の一例を示す図である。復調処理部１０５１は、ＣＴＦＭ波形を用いる連続波送信の際に一般的に利用される送信波形を源信とする復調（直交復調）処理を行う。復調処理部１０５１は、送信波形のレプリカ信号と受信信号を乗算（複素乗算）するミキサ（不図示）を備え、ミキサからレプリカ信号と受信信号の周波数の差（ビート周波数）に相当する信号を出力するようにしてもよい。受信アレイ１０２のチャネル毎の位相情報を保持したまま、周波数変調された連続波送信信号と受信信号の周波数差の情報を得ることができる。

指向性合成処理部１０５２は、上下（垂直：Z軸）方向に広い指向性を持ち、左右（水平：Y軸）方向に狭い指向性を持つ複数の受信ファンビームを生成する。例えばビームの到来方位（図２のX-Y平面でのX軸に対する方位）をγ、受信アレイ１０２における受波素子の間隔（等間隔）をｄ_Ｒすると、m番目の受波素子と１番目の受波素子間の受信波（反射波）の距離差r_m は、r_m = (m-1)*d_R*sin(γ)となる。受波素子での受信信号の位相を、この距離差で補正した信号を加算することで、γ方向の受信ファンビームｓ（γ）が生成される（加算型指向性合成）。指向性合成処理部１０５２は、選択したチャネルとビームの正面方位から、指向性合性信号を生成する。なお、指向性合性信号は、送信ファンビームと受信ファンビームがクロスする部分に鋭い指向性を有する合成ビーム(クロスビーム)に対応している。

第１の方位検出部（左右）１０５３は、指向性合成処理部１０５２で生成された複数の指向性合成信号（ビーム）から、左右方向の目標方位を検出する。すなわち、方位検出部（左右）１０５３は、指向性合成信号（ビーム）の出力レベルから左右方向の目標（反射点）の方位を検出する。

位相検出部１０５４は、受信アレイ１０２において、指定したビーム間の位相差を検出する。位相検出部１０５４は、受信アレイ１０２の上下２段のチャネル（受波素子）のうち指定したビーム間の位相差を検出する。

第２の方位検出部（上下）１０５５は、指定したビーム間の位相差から、上下方向（垂直方向：Z軸方向）の到来方位を算出する。

図６は、指向性合成処理部１０５２におけるサブアレイの構成（チャネル）を例示する図である。２段構成の受信アレイ１０２を上下方向に分離し、個別のサブアレイ１（６０１）とサブアレイ２（６０２）を構成する。

図７は、指向性合成処理部１０５２で生成される受信ファンビームを模式的に例示する図である。図７に示すように、指向性合成処理部１０５２は、図６のサブアレイ１とサブアレイ２のそれぞれに対して、左右方向（Y軸方向）について複数の方位がビーム中心となるように、受信ファンビームを生成する。

図８は、図６のサブアレイ１、２で生成したビームのうち、左右方向（Y軸方向）に同じ方位をビーム中心としたビーム同士の受信信号の位相差を模式的に説明する図である。上下２段の受波素子（間隔＝d_Z）での位相差から、受信アレイ１０２の短辺方向での受信波の到来方位を検出する。Y-Z平面の法線であるＸ軸についてＺ方向の到来方位をθとすると、図の位相差は、d_Z*sin(θ)で与えられる。

本実施形態によるソーナー装置１０では、送信波形として連続波を用いるが、動作モードによっては、同一のソーナー装置１０において、パルス波形を用いた送受信を行うことも可能である。この場合、送信アレイ１０１から送信ビームのビーム中心方位と送信周波数を変化させながら送信し、受信アレイ１０２にて、複数の方位に対し、受信ファンビームを生成して受信処理を行う一般的なパルス送信方式の３次元クロスファンソーナーの形態をとることができる。この場合も、図６に示す上下段のサブアレイを生成することで、上下方向の方位精度の向上や虚探知（目標でないものを目標と認識すること）の抑制の効果が得られる。なお、送信信号が連続波でなく、パルス波形の場合、音響パルスを送信してから当該音響パルスが目標で反射して戻ってくるまでの時間をτとすると、目標までの距離Ｒは、R = c*τ/2（ｃは音速）で求まる。

本実施形態によれば、連続波送信信号による受信信号に対して、左右方向に生成したビームによる方位検出処理と、上下方向に配置したサブアレイの位相差による方位検出処理と距離検出処理により、３次元の空間情報を時間的な途切れなく取得する。

＜変形例１＞
図９は、サブアレイを受信アレイ１０２の長辺方向についても生成する場合の受信アレイのサブアレイの生成の一例を説明する図である。受信アレイ１０２において、該受信アレイ１０２内にサブアレイ１乃至サブアレイ４が生成される(ハッチングを施した受波素子が該当サブアレイとして選択されている)。なお、受信アレイ１０２の長辺方向についてサブアレイに含まれる受波素子の組み合わせが異なる複数のサブアレイを含む。サブアレイ１、２では、図面右端の受波素子が非選択とされ、サブアレイ３、４では、図面左端の受波素子が非選択とされている。この変形例１では、図５の第１の方位検出部１０５３は、受信アレイ１０２の長辺方向の方位を受信アレイ１０２の長辺方向のサブアレイのビーム毎の位相情報から検出する。

前記実施形態では、受信アレイ１０２が短辺方向に２つのサブアレイ１、２（図６）を備え、各サブアレイの左右方向（Y軸方向）について、第１の方位検出部１０５３では、複数の指向性合成信号（ビーム）に基づき、目標の方位情報を得ている。一方、この変形例１では、第１の方位検出部１０５３は、受信アレイ１０２の長辺方向のサブアレイ（サブアレイ１、３、サブアレイ２、４）に関して、指向性合成処理部１０５２で生成された指向性合成信号（ビーム）毎に位相情報による長辺方向（左右方向：Y軸方向）の方位の検出を併せて実施する構成としている。このため、変形例１によれば、長辺方向（左右方向：Ｙ軸方向）の方位の検出精度を向上させることができる。

＜変形例２＞
図１０は、垂直方向（Ｚ軸方向）の視野角を拡大する場合の送信ビームの垂直ビームパターンを模式的に示す図である。図１０の例では、送信ビームが上向きの送信ファンビームＵ １００１、正面を向いた送信ファンビームＣ １００２、下向きの送信ファンビームＤ １００３の３つのビームを送信する。ビームを送信アレイ１０１の送波面の法線方向から角度δ傾ける場合、送波素子間の間隔をｄ_Ｔ、波長をλとすると、送信アレイ１０１のｋ番目の送波素子の送信信号は１番目の送波素子の送信信号に対して、(k-1)*d_T*sin(δ)/λの位相調整を行うようにしてもよい。

＜変形例３＞
図１１は、図１０のそれぞれの送信ビームについての送信波形の時間−周波数信号を説明する図である。前記実施形態では、送信を１つのビームのみで行っていたが、本実施形態では、送信アレイ１０１から、複数の送信ファンビーム（図１０の３つの送信ビームＵ、Ｃ、Ｄ）を、上下方向の方位を変えながら、それぞれを異なる周波数帯域で送信する。送信ビーム（ファンビーム）Ｕ、Ｃ、Ｄについて、それぞれの連続チャープ波形の周波数帯域（掃引周波数幅）が互いに異なっている。なお、送信ビーム（ファンビーム）Ｕ、Ｃ、Ｄの周波数帯域の割り当ては図１１に限定されるものでないことは勿論である。

この変形例３によれば、図４を参照して説明した前記実施形態と比較して、上下方向に広い範囲をセンサの覆域を得ることができる。

＜変形例４＞
図１２は、ラインアレイを円環状に配置している。音響アレイは、送信アレイ１０１と、送信アレイ１０１と直交するように配置された受信アレイ１０２で構成され、各ラインアレイは、円環の一部を構成している。このように音響アレイは、ソーナー装置を搭載する航走体に適した形状をとることができる。

図１３は、上記したソーナー装置１０をコンピュータ３００で構成した例を説明する図である。コンピュータ３００は、プロセッサ３０１、メモリ３０２、表示装置３０３、通信インタフェース３０４を備えている。メモリ３０２は、プロセッサ３０１で実行させるプログラムを記憶している。プロセッサ３０１は、受信処理部１０５の処理や送受信制御部１０６における制御等を行う。通信インタフェース３０４は送信部１０３、受信部１０４との通信を行う。メモリ３０２は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、又は、ＥＥＰＲＯＭ等の半導体ストレージやＨＤＤであってもよい。なお、プロセッサ３０１は、操作・表示部１０７における処理（３次元空間情報を画像化して表示装置３０３へ表示出力等）を行うようにしてもよい。

上記した実施形態のソーナー装置１０は、水中における物体検出を目的としており、特に近距離での目標の検出における利用において効果が高い。ただし、近距離に制限されるものでなく、遠距離での目標検出についても利用可能である。また、上記実施形態は、水中音響での適用例を説明しているが、同様のセンサ装置と信号処理方法を空中で音響を利用した場合にも適用可能である。また、音波でなく電磁波を利用した場合についても適用可能である。

なお、上記の特許文献１、２、非特許文献１の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１０ ソーナー装置
１０１ 送信アレイ
１０２ 受信アレイ
１０３ 送信部
１０４ 受信部
１０５ 受信処理部
１０６ 送受信制御部
１０７ 操作・表示部
３００ コンピュータ
３０１ プロセッサ
３０２ メモリ
３０３ 表示装置
３０４ 通信インタフェース
４０１ 送信ファンビーム
７０１ 受信ファンビーム
６０１、９０１ サブアレイ１
６０２、９０２ サブアレイ２
９０３ サブアレイ３
９０４ サブアレイ４
１００１ 送信ファンビームＵ
１００２ 送信ファンビームＣ
１００３ 送信ファンビームＤ
１０２１ サブアレイ１
１０２２ サブアレイ２
１０５１ 復調処理部
１０５２ 指向性合成処理部
１０５３ 第１の方位検出部（左右）
１０５４ 位相検出部
１０５５ 第２の方位検出部（上下）

Claims (10)

1. 複数の送波素子からなるラインアレイで構成された送信アレイと、
   長辺方向が前記送信アレイと直交し、短辺方向に２チャネル、または２チャネル以上の少数チャネルの受信素子からなるラインアレイで構成された受信アレイと、
   前記送信アレイから連続波送信信号を送信する送信部と、
   前記受信アレイで受信した受信信号を処理する受信処理部と、
   を備え、
   前記受信処理部は、
   前記受信アレイ内において、短辺方向に生成された少なくとも第１、第２のサブアレイについて、それぞれ前記受信アレイの前記長辺方向に複数の受信ファンビームを生成し、複数の指向性合成信号を生成する指向性合成処理部と、
   前記複数の指向性合成信号に基づき、前記受信アレイの前記長辺方向の目標方位を求める第１の方位検出部と、
   前記受信アレイの前記第１、第２のサブアレイ間の位相差に基づき、前記受信アレイの前記短辺方向の目標方位を検出する第２の方位検出部と、
   を備え、
   前記受信アレイの前記長辺方向と前記短辺方向の目標方位と目標距離とに基づき、３次元空間情報を取得する、ことを特徴とするソーナー装置。
2. 前記受信アレイにおいて、前記第１、第２のサブアレイは、前記短辺方向に縦積みされた第１、第２段の受波素子の各列を、前記受信アレイの長辺方向に延在して構成される、ことを特徴とする請求項１記載のソーナー装置。
3. 前記受信アレイの長辺方向について、複数のサブアレイを生成し、
   前記第１の方位検出部では、前記受信アレイの前記長辺方向の前記目標方位を、前記受信アレイの長辺方向の前記サブアレイの位相差に基づき検出する、ことを特徴とする請求項１記載のソーナー装置。
4. 前記送信部は、複数の送信ビームを異なる方位に向けながら異なる周波数帯域の連続波を送信する、ことを特徴とする請求項１又は２記載のソーナー装置。
5. 前記受信アレイは、前記短辺方向に、２チャネル以上、たかだか４チャネルを含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のソーナー装置。
6. 複数の送波素子からなるラインアレイで構成された送信アレイと、
   複数の送波素子からなり、長辺方向が前記送信アレイと直交するラインアレイで構成された受信アレイと、
   を備え、
   前記送信アレイから連続波送信信号を送信し、前記受信アレイで受信した受信信号を処理するソーナーによる目標探索方法であって、
   前記受信アレイは、短辺方向に２チャネル、または２チャネル以上の少数チャネルの受波素子を有し、
   前記受信信号の処理は、
   前記受信アレイ内において、短辺方向に生成された少なくとも第１、第２のサブアレイについて、それぞれ前記受信アレイの前記長辺方向に複数の受信ファンビームを生成し、複数の指向性合成信号を生成し、
   前記複数の指向性合成信号に基づき、前記受信アレイの前記長辺方向の目標方位を求め、
   前記受信アレイの前記第１、第２のサブアレイ間の位相差に基づき、前記受信アレイの前記短辺方向の目標方位を検出し、
   前記受信アレイの前記長辺方向と前記短辺方向の目標方位と、目標距離とに基づき、３次元空間情報を取得する、ことを特徴とする目標探索方法。
7. 前記受信アレイにおいて、前記第１、第２のサブアレイは、前記短辺方向に縦積みされた第１段、第２段の受波素子の各列を、前記受信アレイの長辺方向に延在して構成されている、ことを特徴とする請求項６記載の目標探索方法。
8. 前記受信アレイの長辺方向について、複数のサブアレイを生成し、
   前記受信アレイの前記長辺方向の前記目標方位を、前記受信アレイの長辺方向の前記サブアレイの位相差に基づき検出する、ことを特徴とする請求項６又は７記載の目標探索方法。
9. 前記受信アレイにおいて、前記短辺方向に２チャネル以上、たかだか４チャネルを含む、ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の目標探索方法。
10. 複数の送波素子からなるラインアレイで構成された送信アレイと、
    長辺方向が前記送信アレイと直交し、短辺方向に２チャネル、または、２チャネル以上、たかだか４チャネルの少数チャネルの受波素子からなるラインアレイで構成された受信アレイと、
    を備え、
    前記送信アレイから連続波送信信号を送信し、前記受信アレイで受信した受信信号を処理するソーナーを構成するコンピュータに、
    前記受信信号の処理として、
    前記受信アレイ内において、短辺方向に生成された少なくとも第１、第２のサブアレイについて、それぞれ前記受信アレイの前記長辺方向に複数の受信ファンビームを生成し、複数の指向性合成信号を生成する処理と、
    前記複数の指向性合成信号に基づき、前記受信アレイの前記長辺方向の目標方位を求める処理と、
    前記受信アレイの前記第１、第２のサブアレイ間の位相差に基づき、前記受信アレイの前記短辺方向の目標方位を検出する処理と、
    前記受信アレイの前記長辺方向と前記短辺方向の目標方位と、目標距離とに基づき、３次元空間情報を取得する処理を実行させる、プログラム。

Images