JP2596360B2 - ソーナー装置 - Google Patents
ソーナー装置Info
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- JP2596360B2 JP2596360B2 JP5323251A JP32325193A JP2596360B2 JP 2596360 B2 JP2596360 B2 JP 2596360B2 JP 5323251 A JP5323251 A JP 5323251A JP 32325193 A JP32325193 A JP 32325193A JP 2596360 B2 JP2596360 B2 JP 2596360B2
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直線状周波数変調され
たパルス状音波を送受信するソーナー装置に係り、特に
目標と当該ソーナー装置を搭載する船舶との相対速度に
基づいてもたらされるドップラ周波数の検出を可能とし
たソーナー装置に関する。
たパルス状音波を送受信するソーナー装置に係り、特に
目標と当該ソーナー装置を搭載する船舶との相対速度に
基づいてもたらされるドップラ周波数の検出を可能とし
たソーナー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、ソーナー装置は、目標の
方位と距離を検出する機能と、目標と船舶との相対速度
を検出する機能とを有するが、直線状周波数変調（Line
ar FM,ＬＦＭ）されたパルス状音波を用いれば、目標か
らの反射波が微弱であっても時間圧縮（パルス圧縮）な
どの信号処理により受信信号を１点に集中させた急峻な
インパルスとして信号対雑音比の向上が図れることか
ら、直線状周波数変調されたパルス状音波は目標の方位
と距離の検出に好適である。
方位と距離を検出する機能と、目標と船舶との相対速度
を検出する機能とを有するが、直線状周波数変調（Line
ar FM,ＬＦＭ）されたパルス状音波を用いれば、目標か
らの反射波が微弱であっても時間圧縮（パルス圧縮）な
どの信号処理により受信信号を１点に集中させた急峻な
インパルスとして信号対雑音比の向上が図れることか
ら、直線状周波数変調されたパルス状音波は目標の方位
と距離の検出に好適である。
【０００３】一方、目標と船舶との相対速度の検出で
は、発生するドップラ周波数を検出するのであるから、
周波数領域で占有幅を持つ直線状周波数変調波よりも単
一の周波数成分しか持たないパルス状音波を用いた方が
検出容易である。
は、発生するドップラ周波数を検出するのであるから、
周波数領域で占有幅を持つ直線状周波数変調波よりも単
一の周波数成分しか持たないパルス状音波を用いた方が
検出容易である。
【０００４】このようなことから従来のソーナー装置で
は、目標の方位と距離の検出には直線状周波数変調され
たパルス状音波を用い、相対速度の検出には単一周波数
からなるパルス状音波を用いるようにしている。
は、目標の方位と距離の検出には直線状周波数変調され
たパルス状音波を用い、相対速度の検出には単一周波数
からなるパルス状音波を用いるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、２種のパルス
状音波を用いる方式では送受信系を２系統設け、切り替
え制御が必要であり、装置構成が複雑化するという問題
がある。また、直線状周波数変調されたパルス状音波と
単一周波数からなるパルス状音波は、信号長は同程度で
あるから、目標の方位と距離を検出する機能と相対速度
を検出する機能との双方を実施する場合には一方の機能
実施時間の約２倍の送信時間を要し、その分消費電力が
増加するという問題もある。
状音波を用いる方式では送受信系を２系統設け、切り替
え制御が必要であり、装置構成が複雑化するという問題
がある。また、直線状周波数変調されたパルス状音波と
単一周波数からなるパルス状音波は、信号長は同程度で
あるから、目標の方位と距離を検出する機能と相対速度
を検出する機能との双方を実施する場合には一方の機能
実施時間の約２倍の送信時間を要し、その分消費電力が
増加するという問題もある。
【０００６】本発明の目的は、直線状周波数変調された
パルス状音波のみの送受信によって目標の方位と距離の
検出だけでなく相対速度（ドップラ周波数）の検出も可
能にするソーナー装置を提供することにある。
パルス状音波のみの送受信によって目標の方位と距離の
検出だけでなく相対速度（ドップラ周波数）の検出も可
能にするソーナー装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のソーナー装置は次の如き構成を有する。即
ち、本発明のソーナー装置は、直線状周波数変調された
所定の送信信号長のパルス状音波を送受波し、ディジタ
ル化した受信信号に送信信号の中心周波数を単一周波数
として持つ連続波で直交変調を行って送信信号の中心周
波数を差し引いたベースバンド信号を形成し、そのベー
スバンド信号に基づき方位と距離を測定するソーナー装
置において； 前記ベースバンド信号から前記送信信号
長と同じ時間分の所定の閾値を超える信号を送信信号対
応分として切り出す手段と；前記切り出した信号に前記
送信信号とは逆の周波数特性かつ中心周波数が０Ｈｚで
あるパルス状変調信号で直交変調を行ってドップラ周波
数を導出する手段と；を備えたことを特徴とするもので
ある。さらに本発明のソーナー装置は、前記パルス状変
調信号で直交変調する手段の出力をフーリェ変換して周
波数領域の情報へ変換する変換手段を備えたことを特徴
とするものである。
め、本発明のソーナー装置は次の如き構成を有する。即
ち、本発明のソーナー装置は、直線状周波数変調された
所定の送信信号長のパルス状音波を送受波し、ディジタ
ル化した受信信号に送信信号の中心周波数を単一周波数
として持つ連続波で直交変調を行って送信信号の中心周
波数を差し引いたベースバンド信号を形成し、そのベー
スバンド信号に基づき方位と距離を測定するソーナー装
置において； 前記ベースバンド信号から前記送信信号
長と同じ時間分の所定の閾値を超える信号を送信信号対
応分として切り出す手段と；前記切り出した信号に前記
送信信号とは逆の周波数特性かつ中心周波数が０Ｈｚで
あるパルス状変調信号で直交変調を行ってドップラ周波
数を導出する手段と；を備えたことを特徴とするもので
ある。さらに本発明のソーナー装置は、前記パルス状変
調信号で直交変調する手段の出力をフーリェ変換して周
波数領域の情報へ変換する変換手段を備えたことを特徴
とするものである。
【０００８】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明のソーナー
装置の作用を説明する。本発明のソーナー装置では、次
のようにして直線状周波数変調されたパルス状音波の反
射波から相対速度、即ち、ドップラ周波数を検出する。
方位・距離の測定系では、ディジタル受信信号を送信信
号の中心周波数を単一周波数として持つ連続波で直交変
調を行い、送信信号の中心周波数を差し引いたベースバ
ンド信号を形成するが、本発明では、そのベースバンド
信号から送信時の所定の信号長、すなわち送信パルス幅
と同じ時間分の信号を切り出し、その切り出した信号を
送信信号とは逆の周波数特性で０Ｈｚを中心周波数とす
るパルス状変調信号で直交変調し、目標のドップラ周波
数成分のみの信号を形成し、さらに必要に応じてフーリ
ェ変換して周波数領域情報、つまりドップラ周波数へ変
換する。
装置の作用を説明する。本発明のソーナー装置では、次
のようにして直線状周波数変調されたパルス状音波の反
射波から相対速度、即ち、ドップラ周波数を検出する。
方位・距離の測定系では、ディジタル受信信号を送信信
号の中心周波数を単一周波数として持つ連続波で直交変
調を行い、送信信号の中心周波数を差し引いたベースバ
ンド信号を形成するが、本発明では、そのベースバンド
信号から送信時の所定の信号長、すなわち送信パルス幅
と同じ時間分の信号を切り出し、その切り出した信号を
送信信号とは逆の周波数特性で０Ｈｚを中心周波数とす
るパルス状変調信号で直交変調し、目標のドップラ周波
数成分のみの信号を形成し、さらに必要に応じてフーリ
ェ変換して周波数領域情報、つまりドップラ周波数へ変
換する。
【０００９】斯くして、本発明のソーナー装置では、目
標の方位、距離、相対速度が直線状周波数変調波だけで
検出できるので、装置構成の簡素化が図れ、送信時間の
短縮による消費電力の低減が可能となる。
標の方位、距離、相対速度が直線状周波数変調波だけで
検出できるので、装置構成の簡素化が図れ、送信時間の
短縮による消費電力の低減が可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例に係るソーナー装置を
示す。本発明は、ドップラ周波数の検出を目的とする
が、目標の方位と距離の検出系と一部重複した形で構成
される。
する。図１は、本発明の一実施例に係るソーナー装置を
示す。本発明は、ドップラ周波数の検出を目的とする
が、目標の方位と距離の検出系と一部重複した形で構成
される。
【００１１】即ち、送信手段１と送受波手段２と受信手
段３と変調手段Ａ４とが共用できる部分であり、反射波
切り出し手段５と変調手段Ｂ６と変換手段７とが本発明
に係る部分である。
段３と変調手段Ａ４とが共用できる部分であり、反射波
切り出し手段５と変調手段Ｂ６と変換手段７とが本発明
に係る部分である。
【００１２】図１において、送信手段１では、直線状周
波数変調されたパルス状送信信号を発振し（送信発振部
１１）、その送信信号を電力増幅し（送信増幅部１
２）、送受波手段２に与える。直線状周波数変調された
パルス状送信信号は、例えば図２に示すように、周波数
変調幅をＦＷ、中心周波数をｆ0 とすると、送信信号長
（ｐｗ）の時間内において、周波数がｆ0 −ＦＷ／２か
らｆ0 ＋ＦＷ／２まで直線状に増加する信号である。
波数変調されたパルス状送信信号を発振し（送信発振部
１１）、その送信信号を電力増幅し（送信増幅部１
２）、送受波手段２に与える。直線状周波数変調された
パルス状送信信号は、例えば図２に示すように、周波数
変調幅をＦＷ、中心周波数をｆ0 とすると、送信信号長
（ｐｗ）の時間内において、周波数がｆ0 −ＦＷ／２か
らｆ0 ＋ＦＷ／２まで直線状に増加する信号である。
【００１３】送受波手段２では、パルス状送信信号をパ
ルス状音波に変換して水中へ送波し（送波器２１）、目
標８で反射して戻って来た音波を受波して電気変換し
（受波器２２）、受信信号を受信手段３に与える。この
受信信号は、例えば図３に示すように、送信信号に対し
目標のドップラ周波数Δｆを付加した信号である。
ルス状音波に変換して水中へ送波し（送波器２１）、目
標８で反射して戻って来た音波を受波して電気変換し
（受波器２２）、受信信号を受信手段３に与える。この
受信信号は、例えば図３に示すように、送信信号に対し
目標のドップラ周波数Δｆを付加した信号である。
【００１４】受信手段３では、受信信号を増幅し（受信
増幅部３１）、必要な周波数帯域のみをろ波し（帯域ろ
波器３２）、その後ディジタル化し（Ａ／Ｄ変換器３
３）、変調手段Ａ４に与える。
増幅部３１）、必要な周波数帯域のみをろ波し（帯域ろ
波器３２）、その後ディジタル化し（Ａ／Ｄ変換器３
３）、変調手段Ａ４に与える。
【００１５】変調手段Ａ４では、送信信号の中心周波数
ｆ0 を単一周波数として持つ連続波信号を発生し（変調
信号発生器４１）、それとディジタル受信信号とを乗算
し、つまり直交変調を行い（直交変調器４２）、受信周
波数（図３）から送信信号の中心周波数ｆ0 を差し引い
たベースバンド信号を形成する。このベースバンド信号
は方位と距離の検出に使用されるが、本発明では反射波
切り出し手段５に与える。
ｆ0 を単一周波数として持つ連続波信号を発生し（変調
信号発生器４１）、それとディジタル受信信号とを乗算
し、つまり直交変調を行い（直交変調器４２）、受信周
波数（図３）から送信信号の中心周波数ｆ0 を差し引い
たベースバンド信号を形成する。このベースバンド信号
は方位と距離の検出に使用されるが、本発明では反射波
切り出し手段５に与える。
【００１６】反射波切り出し手段５では、ベースバンド
信号から送信時の時間長と同じ時間分の信号を切り出し
（反射波切り出し器５１）、変調手段Ｂ６に与える。
信号から送信時の時間長と同じ時間分の信号を切り出し
（反射波切り出し器５１）、変調手段Ｂ６に与える。
【００１７】変調手段Ｂ６では、０Ｈｚを中心周波数と
し送信信号とは逆の周波数特性（図４）を持つパルス状
変調信号を発生し（変調パルス発生器６１）、それと切
り出した信号とを乗算し、つまり直交変調を行い（直交
変調器６２）、目標のドップラ周波数成分（図５）のみ
の信号を形成し、変換手段７に与える。なお、念のため
付記すれば０Ｈｚを中心周波数とするのは、ドップラシ
フトがない状態ではドップラ周波数は０Ｈｚであり、こ
れを基準に±方向へシフトした形でドップラ周波数が検
出されるからである。
し送信信号とは逆の周波数特性（図４）を持つパルス状
変調信号を発生し（変調パルス発生器６１）、それと切
り出した信号とを乗算し、つまり直交変調を行い（直交
変調器６２）、目標のドップラ周波数成分（図５）のみ
の信号を形成し、変換手段７に与える。なお、念のため
付記すれば０Ｈｚを中心周波数とするのは、ドップラシ
フトがない状態ではドップラ周波数は０Ｈｚであり、こ
れを基準に±方向へシフトした形でドップラ周波数が検
出されるからである。
【００１８】変調手段Ｂの動作を具体的に説明する。切
り出した反射波を送信信号長に対応する切り出し幅（パ
ルス長）に相当する時間ｔ＝０〜ｐｗにおいて複素数で
表現すれば式１となる。
り出した反射波を送信信号長に対応する切り出し幅（パ
ルス長）に相当する時間ｔ＝０〜ｐｗにおいて複素数で
表現すれば式１となる。
【００１９】
【数１】
【００２０】これに対し、パルス状変調信号を同じ時間
幅で表現すると、式２となる。
幅で表現すると、式２となる。
【００２１】
【数２】
【００２２】そして、式１と同２を乗算すると式３が得
られ、変調手段Ｂ６の出力信号は、目標のドップラ周波
数成分Δｆのみの信号となることが理解できる。
られ、変調手段Ｂ６の出力信号は、目標のドップラ周波
数成分Δｆのみの信号となることが理解できる。
【００２３】
【数３】
【００２４】従って、変換手段７において、変調手段Ｂ
６の出力信号をフーリェ変換（高速フーリェ変換器７
１）して時間領域信号から周波数領域信号へ変換すれ
ば、周波数領域においてドップラ周波数Δｆを認識で
き、目標と船舶の相対速度を求めることができる。
６の出力信号をフーリェ変換（高速フーリェ変換器７
１）して時間領域信号から周波数領域信号へ変換すれ
ば、周波数領域においてドップラ周波数Δｆを認識で
き、目標と船舶の相対速度を求めることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のソーナー
装置では、方位と距離の測定系で形成するベースバンド
信号から送信信号長と同じ時間長の信号を切り出し、そ
れを送信信号とは逆の周波数特性で０Ｈｚを中心周波数
とするパルス状変調信号で直交変調し、ドップラ周波数
成分を検出できるようにしてあるので、目標の方位、距
離、相対速度が直線状周波数変調波だけで検出でき、装
置構成の簡素化が図れ、送信時間の短縮による消費電力
の低減が可能となる効果がある。
装置では、方位と距離の測定系で形成するベースバンド
信号から送信信号長と同じ時間長の信号を切り出し、そ
れを送信信号とは逆の周波数特性で０Ｈｚを中心周波数
とするパルス状変調信号で直交変調し、ドップラ周波数
成分を検出できるようにしてあるので、目標の方位、距
離、相対速度が直線状周波数変調波だけで検出でき、装
置構成の簡素化が図れ、送信時間の短縮による消費電力
の低減が可能となる効果がある。
【図１】本発明の一実施例に係るソーナー装置の構成ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】送信信号（直線状周波数変調波）の特性図であ
る。
る。
【図３】受信信号（反射波）の周波数特性図である。
【図４】切り出し信号を直交変調するパルス状変調信号
の周波数特性図である。
の周波数特性図である。
【図５】変調手段Ｂの出力信号の周波数特性図である。
１ 送信手段 ２ 送受波手段 ３ 受信手段 ４ 変調手段Ａ ５ 反射波切り出し手段 ６ 変調手段Ｂ ７ 変換手段 ８ 目標
Claims (2)
- 【請求項１】 直線状周波数変調された所定の送信信号
長のパルス状音波を送受波し、ディジタル化した受信信
号に送信信号の中心周波数を単一周波数として持つ連続
波で直交変調を行って送信信号の中心周波数を差し引い
たベースバンド信号を形成し、そのベースバンド信号に
基づき方位と距離を測定するソーナー装置において；
前記ベースバンド信号から前記送信信号長と同じ時間分
の所定の閾値を超える信号を送信信号対応分として切り
出す手段と； 前記切り出した信号に前記送信信号とは
逆の周波数特性かつ中心周波数が０Ｈｚであるパルス状
変調信号で直交変調を行ってドップラ周波数を導出する
手段と； を備えたことを特徴とするソーナー装置。 - 【請求項２】 前記パルス状変調信号で直交変調する手
段の出力をフーリェ変換して周波数領域の情報へ変換す
る変換手段を備えた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 |
|---|---|---|---|
| JP5323251A JP2596360B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | ソーナー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5323251A JP2596360B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | ソーナー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151859A JPH07151859A (ja) | 1995-06-16 |
| JP2596360B2 true JP2596360B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=18152703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5323251A Expired - Fee Related JP2596360B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | ソーナー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2596360B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| 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 |
| JP4783481B1 (ja) | 2010-02-18 | 2011-09-28 | パナソニック株式会社 | 超音波測定方法および超音波測定装置 |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP5323251A patent/JP2596360B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07151859A (ja) | 1995-06-16 |
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