JP2515849B2 - パッシブソ―ナ― - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパッシブソーナーに関し、特に水中の目標物
を探知するパッシブソーナーに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のパッシブソーナーにおいては、形成し
た受波ビームを目標物に向け受信信号が最大になる方
位、もしくは複数個の受波ビームを設け最大の出力のあ
る受波ビームの方位（待受け方式）によって、その目標
物の方位と判定している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のパッシブソーナーは、いずれも受信信
号がメインローブ（主極）によって補捉されているもの
とし、メインローブの方位を目標物の方位とするため、
判定において真の方位を誤ることがある。即ち、実際の
受波ビームは理想的なペンシルビームでありえず、サブ
ローブ（副極大）を有するのが普通である。よって、単
数の受波ビームを旋回させて受信信号が最大になる方位
を捜す場合には、サブローブの方位であたかも受信信号
が最大になったと判定することが起るという欠点があ
る。

この誤りをなくするには、受波ビームを何回も旋回さ
せて信号が最大であることを判定すればよいが、これに
は時間がかかるので、目標物が高速で移動するようなと
きには、誤りを避け得ないことになる。又、複数個の受
波ビームを設け、あらかじめ複数の方位にその受波ビー
ムのメインローブの方位を向けておき、受波ビームの出
力があるときその方向に目標物があると判定する（待受
け方式）の場合には、サブローブの方位に存在する目標
物によって受波ビーム出力があるときはメインローブの
方位からの信号と判定するため真の方位を誤ることにな
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のパッシブソーナーは、受波ビームを形成する
複数の受波エレメントのうちの単数の受波エレメント出
力と前記受波ビーム出力とのレベル比較を行なう手段
と、前記レベル比較において前記受波ビーム出力が前記
受波エレメント出力よりも所定の一定レベル以下である
とき出力を遮断する手段とを備えて構成される。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明のパッシブソーナーの受信信号処理系
の一実施例のブロック図であり、第２図は受波ビームの
指向性パターンを示す図である。

第１図のパッシブソーナーの受信信号処理系は、水中
の目標物からの音波を電気信号に変換し出力する複数個
のエレメント２で構成された受波器１、受波ビームのメ
インローブの方位のコントロールを行うためにエレメン
ト２の出力に一定の時間遅延を与える（フェージング,p
hasing）遅延回路３、受波器１のそれぞれのエレメント
２の出力を加算して単一の出力である受波ビーム信号と
して出力する加算回路４、加算回路４から入力された受
波ビーム出力をそのまま出力するとともに、受波器１の
複数のエレメント２のうちの１個のエレメント２の出力
と受波ビーム出力とのレベル比較を行い、受波ビーム出
力が、上記エレメント２の出力を基準として定まる所定
のレベル値以下であるとき遮断信号を出力し、上記のレ
ベル値より大きいときには遮断信号を出力しないレベル
比較回路５、比較回路５からの遮断信号がないときはレ
ベル比較回路５から入力された受波ビーム出力をそのま
ま後段の信号処理系へ出力するが、比較回路５から遮断
信号を受けたときは受波ビーム出力を遮断する遮断回路
６から構成されている。

なお、エレメント２の外形寸法は、対象とする音波の
波長にくらべて小さくほぼ無指向性であるものとする。

まず、目標物から音波が受波器１に到着すると、各々
のエレメント２によって音波から電気信号に変換され遅
延回路３に出力される。遅延回路３では、受波ビームの
メインローブの方位のコントロールを行うためにそれぞ
れのエレメント２の出力に一定の時間遅延が与えられ
る。遅延時間を与えられたそれぞれのエレメント２の出
力は加算回路４に出力され、加算回路４により加算され
て単一の出力である受波ビーム信号としレベル比較回路
５に出力される。レベル比較回路５は、加算回路４から
入力された受波ビーム出力をそのまま出力するととも
に、受波器１の複数のエレメント２のうちの１個のエレ
メント２の出力と受波ビーム出力とのレベル比較を行
う。

個々のエレメント２の出力レベルを基準に考えたと
き、受波ビーム信号レベルの大きさは、メインローブ方
位から音波が受波器１に到達したときとサブローブの方
位から音波が到達したときとでは次のように異る。

まず、メインローブ方位から音波が受波器１に到達し
たときは、受波器１の各エレメント２の出力はほぼ位相
が合致するため、これらの出力が加算回路４によって加
算された受波ビーム出力のレベルはほぼエレメント出力
の個数個倍となる。この受波ビーム出力のレベル（以下
Ａレベルという）は単数のエレメント出力（以下Ｂレベ
ルという）より十分大きい。

次に、サブローブの方位から音波が到達したときは、
エレメント２の各出力の方位が合致していないため、受
波ビーム出力のレベルは、Ａレベルより低いレベル（以
下Ｃレベルという）になる。以上のレベル関係を第２図
に示す。

受波ビーム出力がエレメント２の出力を基準として定
まる所定のレベル値より大きいときは遮断信号を遮断回
路６に出力しないので、遮断回路６は、レベル比較回路
５から入力された受波ビーム出力をそのまま後段の信号
処理系へ出力する。もし、受波ビーム出力がエレメント
２の出力を基準として定まる所定のレベル値以下になっ
たとき（即ちサブローブの出力であると判定されたと
き）は、レベル比較回路５から遮断信号が遮断回路６に
出力される。遮断信号を受けた遮断回路６は、レベル比
較回路５から入力された受波ビーム出力を遮断するの
で、受波ビーム出力がそのまま後段の信号処理系へ出力
されず、サブローブで捕捉した受波ビーム出力がメイン
ローブ方位の出力と誤って判定されてしまうことを防ぐ
ことができる。

次に、上述したように、レベル比較回路５において
は、受波ビーム出力が上記エレメント２の出力を基準と
して定まる所定のレベル値以下であるか否かの判定が行
われるが、この所定のレベル値という基準の設定につい
て以下に説明する。

前述したように、単数のエレメント２は、音波の波長
に比べてその放射面が十分小さいのでほぼ無指向性であ
り、全方位にわたりほぼ一定の出力レベル（Ｂレベル）
となる。また、受波ビームは有指向性であるから、メイ
ンローブの方位のレベル（Ａレベル）が最大となり、他
の方位のレベル（極点がサブローブを形成し、それらの
最大のレベルをＣレベルとする）はＡレベルより低くな
るが、この場合のＡレベルとＣレベルの差が副極大とい
われている。

副極大は小さい方が望ましいので、多くの場合はシェ
ーディングをかけて副極大を抑制している。今、説明を
簡単にするため、シェーディングをかけていないものと
すると、ＡレベルはＢレベルに比しエレメント数倍にな
る。

一般的に、受波器１のエレメントが直線的に配列され
ている場合、例えば受波器１のエレメント２の数が３個
のときはＣレベルはＡレベルの1/3の大きさとなり、さ
らにエレメント数が増加するとＣのレベルはさらに低下
していき約1/5に収れんする。従って、受波ビーム出力
が上記エレメント２の出力を基準として定まる所定のレ
ベル値以下であるか否かの判定の際に用いられる、エレ
メント２の出力を基準として定まる所定のレベル値は、
このA,B,Cレベルの関係に基づいて設定すればよい。

例えば、エレメント２の数が３個の場合は、Ｂレベル
を１としてA,Bレベルの値を相対的に求めると、Ａレベ
ルは３、ＣレベルはＡレベルの1/3であるから１とな
る。従って、実際の回路特性を考慮して、上記のエレメ
ント２の出力を基準として定まる所定のレベル値は、受
波ビーム出力のレベルが３に満たないレベルで且つ１よ
り大きいレベルの間に設定すればよいことになる。

実際は、受波器１の周囲には無相関の雑音（周囲雑
音）が存在するため、見掛上Ｂレベルは高くなる。即
ち、A,Cレベルは配列利得により周囲雑音出力が軽減さ
れる。この点も考慮して作動レベルを設定することが必
要である。

以上はシェーディングをかけていない場合で説明した
が、シェーディングをかけた場合も、A,B,Cレベルはあ
らかじめ設計値として把握されるので、それぞれの条件
にもっとも適切なレベルを考察の上設定できる。

又、以上の説明ではパッシブソーナーとして作動を説
明したがこの作動はアクディブソーナーの受信信号につ
いても同様であり、更に受波ビームは、エレメントの配
列により構成するほかに、単一の放射面によって構成し
てもよく、この場合は参照用の無指向性のエレメントを
付加することにより同様に作動とすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、メインローブ以外で補
捉した受波ビームの出力をレベル比較によって削除する
ことにより、目標物の方位を誤ることがなく、特に待受
け方式においてサブローブで補捉するとにより誤って表
示されるゴーストを大幅に防止できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパッシブソーナーの受信信号処理系の
一実施例のブロック図、第２図は受波ビームの指向性パ
ターンを示す図である。 １……受波器、２……エレメント、３……遅延回路、４
……加算回路、５……レベル比較回路、６……遮断回
路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受波ビームを形成する複数の受波エレメン
   トのうちの単数の受波エレメント出力と前記受波ビーム
   出力とのレベル比較を行なう手段と、前記レベル比較に
   おいて前記受波ビーム出力が前記受波エレメント出力よ
   りも所定の一定レベル以下であるとき出力を遮断する手
   段とを備えて成ることを特徴とするパッシブソーナー。