JP2560624B2 - ソーナー装置 - Google Patents
ソーナー装置Info
- Publication number
- JP2560624B2 JP2560624B2 JP5265981A JP26598193A JP2560624B2 JP 2560624 B2 JP2560624 B2 JP 2560624B2 JP 5265981 A JP5265981 A JP 5265981A JP 26598193 A JP26598193 A JP 26598193A JP 2560624 B2 JP2560624 B2 JP 2560624B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- frequency
- correlation
- doppler
- target
- 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.)
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/38—Devices for influencing the colour or wavelength of the light
- H01J61/42—Devices for influencing the colour or wavelength of the light by transforming the wavelength of the light by luminescence
- H01J61/44—Devices characterised by the luminescent material
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直線状周波数変調波に
よるドップラ検出装置に関し、特に目標(物標ともい
う)とソーナー装置を搭載している船舶と目標との間の
相対速度を検出できるソーナー装置に関する。
よるドップラ検出装置に関し、特に目標(物標ともい
う)とソーナー装置を搭載している船舶と目標との間の
相対速度を検出できるソーナー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のソーナー装置においては、目標方
位及び距離の検出用として直線状周波数変調波を使用
し、目標と船舶との相対速度の検出用に単一の周波数を
使用している。直線状周波数変調波については、目標か
らの反射波に対して時間圧縮などの信号処理を行ってい
る。これは目標からの反射波が微弱であっても信号処理
により、信号対雑音比の向上が可能であるからである。
目標と船舶との相対速度検出用に直線状周波数変調波で
はなく、単一の周波数波を使用するのは、目標との相対
速度によって発生する周波数のドップラシフトは、周波
数領域で幅を持つ直線状周波数変調波を用いるより、単
一の周波数成分しか持たない信号を用いることにより一
層容易に検出ができるからである。
位及び距離の検出用として直線状周波数変調波を使用
し、目標と船舶との相対速度の検出用に単一の周波数を
使用している。直線状周波数変調波については、目標か
らの反射波に対して時間圧縮などの信号処理を行ってい
る。これは目標からの反射波が微弱であっても信号処理
により、信号対雑音比の向上が可能であるからである。
目標と船舶との相対速度検出用に直線状周波数変調波で
はなく、単一の周波数波を使用するのは、目標との相対
速度によって発生する周波数のドップラシフトは、周波
数領域で幅を持つ直線状周波数変調波を用いるより、単
一の周波数成分しか持たない信号を用いることにより一
層容易に検出ができるからである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のソーナー装置
は、目標の方位及び距離検出機能と、目標の相対速度検
出機能と、目標の相対速度検出機能とを同時に満足する
為に、直線状周波数変調波と単一周波数波とを使用して
いる。これら両信号がほぼ同程度の信号長であることか
ら、従来のソーナー装置は片方の機能実施時に比べて、
約2倍の送信時間と消費電力を必要とし、そのうえ送信
信号の切り替え等の制御も必要としていた。従来の技術
に残された課題であって、かつ本発明が解決しようとす
るものは、目標の方位・距離検出機能と目標の相対速度
検出機能を同時に満足する為に、いずれか片方の機能実
施時に比べて約2倍の送信時間と消費電力を必要とする
点と、送信信号の切り替え等の制御を必要とする点であ
る。
は、目標の方位及び距離検出機能と、目標の相対速度検
出機能と、目標の相対速度検出機能とを同時に満足する
為に、直線状周波数変調波と単一周波数波とを使用して
いる。これら両信号がほぼ同程度の信号長であることか
ら、従来のソーナー装置は片方の機能実施時に比べて、
約2倍の送信時間と消費電力を必要とし、そのうえ送信
信号の切り替え等の制御も必要としていた。従来の技術
に残された課題であって、かつ本発明が解決しようとす
るものは、目標の方位・距離検出機能と目標の相対速度
検出機能を同時に満足する為に、いずれか片方の機能実
施時に比べて約2倍の送信時間と消費電力を必要とする
点と、送信信号の切り替え等の制御を必要とする点であ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のソーナー装置
は、直線周波数変調された音波を送受信するソーナー装
置において、直線状周波数変調された送信信号を出力す
る送信手段と、前記送信信号を入力し、該送信信号を音
波に変換後、該音波を水中に放射し、物標で反射され戻
ってきた音波を電気信号に変換して出力する送受波手段
と、前記電気信号の増幅および帯域制限をするととも
に、帯域制限された前記電気信号をディジタル信号に変
換し、該ディジタル信号を受信号として出力する受信手
段と、前記送信信号の中心周波数である単一の周波数の
連続波で前記受信信号の直交変調を行い、直交変調受信
信号として出力する変調手段と、該直交変調受信信号を
高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換信号を生成する
変換手段Aと、時間・周波数平面において各々前記送信
信号と同じ傾きで直線状周波数変調された信号のフーリ
エ変換信号であって、中心周波数が正ドップラ、0ドッ
プラ及び負ドップラを高速フーリエ変換した信号にそれ
ぞれ相当する第1,第2及び第3のレプリカ信号と前記
高速フーリエ変換信号との相関とを求め、第1,第2及
び第3のフーリエ相関信号を生成する相関手段と、前記
第1,第2及び第3のフーリエ相関信号をそれぞれ高速
逆フーリエ変換し、第1,第2及び第3の相関信号を生
成する変換手段Bと、前記第1,第2及び第3のフーリ
エ相関信号の振幅に基づき3値補間を行い前記物標のド
ップラ値を算出する補間手段とを備えている。
は、直線周波数変調された音波を送受信するソーナー装
置において、直線状周波数変調された送信信号を出力す
る送信手段と、前記送信信号を入力し、該送信信号を音
波に変換後、該音波を水中に放射し、物標で反射され戻
ってきた音波を電気信号に変換して出力する送受波手段
と、前記電気信号の増幅および帯域制限をするととも
に、帯域制限された前記電気信号をディジタル信号に変
換し、該ディジタル信号を受信号として出力する受信手
段と、前記送信信号の中心周波数である単一の周波数の
連続波で前記受信信号の直交変調を行い、直交変調受信
信号として出力する変調手段と、該直交変調受信信号を
高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換信号を生成する
変換手段Aと、時間・周波数平面において各々前記送信
信号と同じ傾きで直線状周波数変調された信号のフーリ
エ変換信号であって、中心周波数が正ドップラ、0ドッ
プラ及び負ドップラを高速フーリエ変換した信号にそれ
ぞれ相当する第1,第2及び第3のレプリカ信号と前記
高速フーリエ変換信号との相関とを求め、第1,第2及
び第3のフーリエ相関信号を生成する相関手段と、前記
第1,第2及び第3のフーリエ相関信号をそれぞれ高速
逆フーリエ変換し、第1,第2及び第3の相関信号を生
成する変換手段Bと、前記第1,第2及び第3のフーリ
エ相関信号の振幅に基づき3値補間を行い前記物標のド
ップラ値を算出する補間手段とを備えている。
【0005】
【実施例】次に本発明について実施例を示す図面を参照
して詳細に説明する。図1は本発明の一実施例の構成を
示すブロック図、図2は送信信号である直線状周波数変
調波の特性図、図3は目標からの反射波特性図、図4は
直交変調後の目標反射波周波数特性図(その1)、図5
は目標反射波周波数特性図(その2)、図6は相関回路
で使用する負/0/正ドップラレプリカ信号の周波数特
性図、図7は各相関回路出力の関係図である。
して詳細に説明する。図1は本発明の一実施例の構成を
示すブロック図、図2は送信信号である直線状周波数変
調波の特性図、図3は目標からの反射波特性図、図4は
直交変調後の目標反射波周波数特性図(その1)、図5
は目標反射波周波数特性図(その2)、図6は相関回路
で使用する負/0/正ドップラレプリカ信号の周波数特
性図、図7は各相関回路出力の関係図である。
【0006】まず、第1図の送信手段1において、直線
状周波数変調波である送信信号を送信発振部11で発振
し、送信増幅部12で増幅する。図2は、この送信信号
の周波数特性として、時間に対して周波数が増加するも
のを示す図である。送受波手段2における、送波器21
でその送信信号を音波に変換し、その音波を水中を放射
する。これとともに、目標(物標に同じ)で反射して戻
ってくる音波を受波器22で受信し電気信号の受信信号
に変換する。次に受信手段3では、受波器22から出力
された受信信号を受信増幅部31で増幅し、帯域ろ波器
32で必要な周波数帯域だけに制限し、その後にAD変
換器33でディジタル信号に変換する。このディジタル
受信信号に含まれている目標からの反射波が持つ周波数
特性を図3に示す。これは、送信信号と対して目標速力
によるドップラ周波数Δfが付加された状態の反射波で
ある。前記のディジタル受信信号に対し変調手段4で直
交変調を行う。変調手段4は変調信号発生器41と直交
変調器42とでなる。変調信号発生器41において、送
信信号の中心周波数であるf0を単一周波数とする速続
波を発生し、直交変調器42においてディジタル受信信
号とかけ合わし直交変調を行い、直交変調受信信号とし
て出力する。この直交変調受信信号の周波数特性は図4
の様に、図3の周波数値からf0を差し引いたもの(ベ
ースバンド)となる。
状周波数変調波である送信信号を送信発振部11で発振
し、送信増幅部12で増幅する。図2は、この送信信号
の周波数特性として、時間に対して周波数が増加するも
のを示す図である。送受波手段2における、送波器21
でその送信信号を音波に変換し、その音波を水中を放射
する。これとともに、目標(物標に同じ)で反射して戻
ってくる音波を受波器22で受信し電気信号の受信信号
に変換する。次に受信手段3では、受波器22から出力
された受信信号を受信増幅部31で増幅し、帯域ろ波器
32で必要な周波数帯域だけに制限し、その後にAD変
換器33でディジタル信号に変換する。このディジタル
受信信号に含まれている目標からの反射波が持つ周波数
特性を図3に示す。これは、送信信号と対して目標速力
によるドップラ周波数Δfが付加された状態の反射波で
ある。前記のディジタル受信信号に対し変調手段4で直
交変調を行う。変調手段4は変調信号発生器41と直交
変調器42とでなる。変調信号発生器41において、送
信信号の中心周波数であるf0を単一周波数とする速続
波を発生し、直交変調器42においてディジタル受信信
号とかけ合わし直交変調を行い、直交変調受信信号とし
て出力する。この直交変調受信信号の周波数特性は図4
の様に、図3の周波数値からf0を差し引いたもの(ベ
ースバンド)となる。
【0007】次に変換手段A5は高速フーリエ変換器5
1でなり、高速フーリエ変換器51はベースバンド化さ
れた受信信号である直交変調受信信号の高速フーリエ変
換を行い、高速フーリエ変換信号を生成する。フーリエ
変換後の目標反射波(高速フーリエ変換信号)を周波数
軸上で示すと、図5の如くになる。ここで目標反射音に
含まれるドップラ周波数Δf(Hz)は、最終的に本実
施例の出力となる目標相対速力x’(kt)を表す。高
速フーリエ変換信号に対して、相関手段6の相関回路6
1,62及び63において負ドップラ、0ドップラ及び
正ドップラをそれぞれもたせた第1,第2及び第3のレ
プリカ信号を使用し、相関処理を行う。相関回路61,
62及び63がそれぞれ持つ第1,第2及び第3のレプ
リカ信号の周波数特性を図6(a),(b)及び(c)
にそれぞれ示す。これらは、送信信号と同じ周波数特性
の信号、即ち時間・周波数平面において送信信号と同じ
傾きで直線状周波数変調された波であり、中心周波数を
それぞれfc0(<0Hz),fc1(=0Hz),f
c2(>0Hz)とした直線状周波数変調波である。それ
ぞれのドップラ速力はx0(<0kt),x1(=0k
t),x2(>0kt)である。相関回路61,62及
び63における相関処理により、第1,第2及び第3の
フーリエ相関信号がそれぞれ生成される。
1でなり、高速フーリエ変換器51はベースバンド化さ
れた受信信号である直交変調受信信号の高速フーリエ変
換を行い、高速フーリエ変換信号を生成する。フーリエ
変換後の目標反射波(高速フーリエ変換信号)を周波数
軸上で示すと、図5の如くになる。ここで目標反射音に
含まれるドップラ周波数Δf(Hz)は、最終的に本実
施例の出力となる目標相対速力x’(kt)を表す。高
速フーリエ変換信号に対して、相関手段6の相関回路6
1,62及び63において負ドップラ、0ドップラ及び
正ドップラをそれぞれもたせた第1,第2及び第3のレ
プリカ信号を使用し、相関処理を行う。相関回路61,
62及び63がそれぞれ持つ第1,第2及び第3のレプ
リカ信号の周波数特性を図6(a),(b)及び(c)
にそれぞれ示す。これらは、送信信号と同じ周波数特性
の信号、即ち時間・周波数平面において送信信号と同じ
傾きで直線状周波数変調された波であり、中心周波数を
それぞれfc0(<0Hz),fc1(=0Hz),f
c2(>0Hz)とした直線状周波数変調波である。それ
ぞれのドップラ速力はx0(<0kt),x1(=0k
t),x2(>0kt)である。相関回路61,62及
び63における相関処理により、第1,第2及び第3の
フーリエ相関信号がそれぞれ生成される。
【0008】次に変換手段B7の高速逆フーリエ変換器
71,72及び73において、目標反射波と負/0/正
の各ドップラのレプリカ信号との相関出力である第1,
第2及び第3のフーリエ相関信号に対し、それぞれ逆フ
ーリエ変換を行い時間軸の相関信号に変換する。この逆
フーリエ変換により得た相関信号のそれぞれの信号レベ
ルを図7に示す。この図のように負ドップラ速力
(x0)での相関出力レベルはy0となり、正ドップラ速
力(x1)での相関出力レベルはy1となり、正ドップラ
速力(x2)での相関出力レベルはy2となる。
71,72及び73において、目標反射波と負/0/正
の各ドップラのレプリカ信号との相関出力である第1,
第2及び第3のフーリエ相関信号に対し、それぞれ逆フ
ーリエ変換を行い時間軸の相関信号に変換する。この逆
フーリエ変換により得た相関信号のそれぞれの信号レベ
ルを図7に示す。この図のように負ドップラ速力
(x0)での相関出力レベルはy0となり、正ドップラ速
力(x1)での相関出力レベルはy1となり、正ドップラ
速力(x2)での相関出力レベルはy2となる。
【0009】次に、図7の3点P0,P1,P2を通る2
次曲線を求め、これより目標の相対速力(目標からの反
射波がもつドップラ)を求める為に、補間手段8の補間
回路81において3値補間を行う。一例としてラグラン
ジェ補間法を使用して示すと、まずラグランジェ多項式
を求める。
次曲線を求め、これより目標の相対速力(目標からの反
射波がもつドップラ)を求める為に、補間手段8の補間
回路81において3値補間を行う。一例としてラグラン
ジェ補間法を使用して示すと、まずラグランジェ多項式
を求める。
【0010】L0=(x−x1)(x−x2)/{(x0−
x1)(x0−x2)} L1=(x−x0)(x−x2)/{(x1−x0)(x1−
x2)} L2=(x−x0)(x−x1)/{(x2−x0)(x2−
x1)} y(x)=L0・y0+L1・y1+L2・y2 この多項式が図7の(x0,y0),(x1,y1),(x
2,y2)の3点を通る2次曲線となる。ここで、この2
次曲線が極大値をとる点p’が目標の相対速力であるの
で、y(x)の微分dy/dxが0となるx=x’を求
める。このときのxが目標相対速力となる(x=
x’)。
x1)(x0−x2)} L1=(x−x0)(x−x2)/{(x1−x0)(x1−
x2)} L2=(x−x0)(x−x1)/{(x2−x0)(x2−
x1)} y(x)=L0・y0+L1・y1+L2・y2 この多項式が図7の(x0,y0),(x1,y1),(x
2,y2)の3点を通る2次曲線となる。ここで、この2
次曲線が極大値をとる点p’が目標の相対速力であるの
で、y(x)の微分dy/dxが0となるx=x’を求
める。このときのxが目標相対速力となる(x=
x’)。
【0011】上記の補間を行う事により、補間を行う前
には未知であった目標相対速力xが値x’として補間手
段8から出力される。
には未知であった目標相対速力xが値x’として補間手
段8から出力される。
【0012】
【発明の効果】以上に述説明したように本発明は、直線
状周波数変調波を使用して目標の相対速度の検出を可能
とするので、目標の方位、距離及び相対速度が1つの直
線状周波数変調波の送信だけで検出できる。そこで、本
発明の採用により、ソーナー装置において、送信時間お
よび消費電力の節約並びに送信信号の切り替え制御の不
要化という効果が得られる。
状周波数変調波を使用して目標の相対速度の検出を可能
とするので、目標の方位、距離及び相対速度が1つの直
線状周波数変調波の送信だけで検出できる。そこで、本
発明の採用により、ソーナー装置において、送信時間お
よび消費電力の節約並びに送信信号の切り替え制御の不
要化という効果が得られる。
【図1】本発明の一実施例のブロック図。
【図2】送信信号(直線状周波数変調波)の特性図。
【図3】目標反射波の特性図。
【図4】目標反射波の周波数特性図(その1)。
【図5】目標反射波の周波数特性図(その2)。
【図6】負/0/正ドップラレプリカの周波数特性図。
【図7】各相関回路出力の関係図。
1 送信手段 2 送受波手段 3 受信手段 4 変調手段 5 変換手段A 6 相関手段 7 変換手段B 8 補間手段
Claims (2)
- 【請求項1】 直線状周波数変調された音波を送受信す
るソーナー装置において、直線状周波数変調された送信
信号を出力する送信手段と、前記送信信号を入力し、該
送信信号を音波に変換後、該音波を水中に放射し、物標
で反射され戻ってきた音波を電気信号に変換して出力す
る送受波手段と、前記電気信号の増幅および帯域制限を
するとともに、帯域制限された前記電気信号をディジタ
ル信号に変換し、該ディジタル信号を受信信号として出
力する受信手段と、前記送信信号の中心周波数である単
一の周波数の連続波で前記受信信号の直交変調を行い、
直交変調受信信号として出力する変調手段と、該直交変
調受信信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換信
号を生成する変換手段Aと、時間・周波数平面において
各々前記送信信号と同じ傾きで直線状周波数変調された
信号のフーリエ変換信号であって、中心周波数がそれぞ
れ負ドップラ、0ドップラ及び正ドップラである第1,
第2及び第3のレプリカ信号と前記変換手段Aの出力の
前記高速フーリエ変換信号との相関を求め、第1,第2
及び第3のフーリエ相関信号を生成する相関手段と、前
記第1,第2及び第3のフーリエ相関信号をそれぞれ高
速逆フーリエ変換し、第1,第2及び第3の相関信号を
生成する変換手段Bと、前記第1,第2及び第3の相関
信号のレベルおよび前記第1,第2及び第3のレプリカ
信号の中心周波数に基づき3値補間を行い前記物標のド
ップラ値を算出する補間手段とを備えるソーナー装置。 - 【請求項2】 前記補間手段は、前記第1,第2及び第
3のレプリカ信号の中心周波数に対応するドップラ速力
xをそれぞれx0,x1及びx2とし、前記第1,第2及
び第3の相関信号のレベルyをそれぞれy0 ,y1及びy
2とするとき、 L0=(x−x1)(x−x2)/{(x0−x1)(x0−
x2)} L1=(x−x0)(x−x2)/{(x1−x0)(x1−
x2)} L2=(x−x0)(x−x1)/{(x2−x0)(x2−
x1)} y(x)=L0・y0+L1・y1+L2・y2 なる多項式により2次曲線y(x)を求め、その2次曲
線y(x)における極大値におけるドップラ速力x’を
物標相対速力として出力することを特徴とする請求項1
に記載のソーナー装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5265981A JP2560624B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | ソーナー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5265981A JP2560624B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | ソーナー装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07120553A JPH07120553A (ja) | 1995-05-12 |
JP2560624B2 true JP2560624B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=17424712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5265981A Expired - Lifetime JP2560624B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | ソーナー装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2560624B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001296360A (ja) * | 2000-04-11 | 2001-10-26 | Nec Corp | アクティブ信号検出装置 |
KR100923685B1 (ko) * | 2009-07-08 | 2009-10-28 | 삼성탈레스 주식회사 | 근사 고속 퓨리에 변환을 기반한 능동 소나 탐지기에서 표적 위치를 탐지하는 장치 및 방법 |
JP5493582B2 (ja) * | 2009-08-18 | 2014-05-14 | 日本電気株式会社 | 水中目標物探索システム、水中目標物探索方法及び水中目標物探索用プログラム |
KR101524550B1 (ko) * | 2013-11-20 | 2015-06-01 | 국방과학연구소 | 표적 속도에 따른 도플러 효과를 보상하는 고속 lfm 표적 검출 방법 및 장치 |
JP6610224B2 (ja) * | 2015-12-07 | 2019-11-27 | 沖電気工業株式会社 | バイスタティックアクティブソーナー装置およびその受信器 |
CN107132522B (zh) * | 2017-06-14 | 2019-12-06 | 哈尔滨工程大学 | 具有低截获特性的多基地声呐多址分辨信号生成方法 |
CN112334789A (zh) * | 2018-06-28 | 2021-02-05 | 罗姆股份有限公司 | 声波处理装置以及超声波系统 |
-
1993
- 1993-10-25 JP JP5265981A patent/JP2560624B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07120553A (ja) | 1995-05-12 |
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