JP2848445B2 - アクティブソーナー - Google Patents

アクティブソーナー

Info

Publication number
JP2848445B2
JP2848445B2 JP8047258A JP4725896A JP2848445B2 JP 2848445 B2 JP2848445 B2 JP 2848445B2 JP 8047258 A JP8047258 A JP 8047258A JP 4725896 A JP4725896 A JP 4725896A JP 2848445 B2 JP2848445 B2 JP 2848445B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
phasing
signal
receiving
transmission
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP8047258A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH09243733A (ja
Inventor
啓一 黒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP8047258A priority Critical patent/JP2848445B2/ja
Publication of JPH09243733A publication Critical patent/JPH09243733A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2848445B2 publication Critical patent/JP2848445B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアクティブソーナー
に関し、特に送受波器への印加水圧にもとづく目標捜索
機能低下の改善を図ったアクティブソーナーに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のアクティブソーナーは、
潜水調査船等に搭載され、水中に音波を発射し、目標か
らの反射音を抽出して海中の目標を捜索追尾するのに用
いられている。この種のアクティブソーナーに用いられ
る送受波器を浅深度から深々度まで動作させた場合、送
受波器が深度圧依存特性を有し、その共振周波数が深度
圧に対応して変化し、送波音圧、ならびに受波感度の低
下を招くことがある。このため、送受波器は、油浸けに
した構造をとり、安定化させるのが一般的であった。
【0003】さらに、特開昭62−103589号で
は、印加水圧にもとづいて送受波器の共振周波数の変化
に対応して送信周波数を変化せしめる送信周波数変化手
段を備えたアクティブソーナー(以下、第1の例と呼
ぶ)について記述している。
【0004】図5は、上記第1の例の一例を示すブロッ
ク図である。送受波器11は電歪型振動子11−1とマ
ッチングトランス11−2、ならびにシェーディングト
ランス11−3等を備え、所望の送波,受波ビームパタ
ーンによる送受波を行う。送受切替器22は制御部55
の制御のもとに送信部33、受信部44と送受波器11
との接続の切換えを行う。また、送信部33及び受信部
44もそれぞれ制御部55の制御のもとに決定される送
信タイミングならびに受信タイミングで送信と受信状態
の動作設定が行われる。
【0005】深度検出器77は移動プラットフォームの
深度に対応した印加水圧の大きさを検出し、これを送信
周波数制御回路66に提供する。送信周波数制御回路6
6は深度検出器77から受ける深度情報に対応して変化
する送受波器11の共振周波数に等しい周波数を発生す
る。この周波数は使用する送受波器11についてその共
振周波数と印加水圧との関係を予め調査、決定しておい
たデータを利用して設定される。この周波数は、所定の
形式の周波数情報として送信部33に提供され送信周波
数を発生せしめる。送信周波数制御回路66はまた周波
数情報を受信部44にも提供し、その受信周波数の中心
値を送信周波数の変更を含み常時送信周波数に一致せし
めたものとする。受信部44は、送受切替器22を介し
て入力する受信信号を受信処理する。
【0006】このようにして、水圧印加による送受波器
の共振周波数の変化に対応して送信周波数を変化せし
め、深度にかかわらず常に送受波器の共振周波数に一致
した送信周波数の利用を可能にしている。
【0007】一方、特開昭61−44382号では、送
受波器の印加水圧依存性を利用したアクティブソーナー
(以下、第2の例と呼ぶ)を提案している。この第2の
例は、深度センサ、及びピッチ角センサから水深及びピ
ッチ角データを収集し、これらのデータから送受波器に
供給する送信信号の周波数を制御することにより、音波
ビームの指向性を変えるものである。
【0008】この第2の例では、一般に、送受波器の指
向性パターンは、送受波器の素子数、配列間隔が固定な
らば、周波数のみにより変えることができる原理を利用
している。この原理によれば、周波数の変更のみで水深
及びピッチ角に応じた最適な指向性の音波ビームが自動
的に形成されるから海面残響あるいは海底残響を避けて
目標からの信号のみを取り出し得る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
1の例では、送信周波数を変えると送受波器の音波ビー
ムパターンが変わり、深度に関係なく常に一定のビーム
パターンを形成することができなくなる。そして、ビー
ム幅が狭くなると、隣り合ったビームの間の目標を検出
できなくなるという問題が発生する。
【0010】その理由は、送受波器の音波ビームパター
ンは、送受波器の素子数、配列間隔及び周波数で決定さ
れ、周波数が変わるとビーム幅も変わり、ビーム幅が広
くなれば、配列利得が下がる。
【0011】また、ビーム幅が狭くなるとピーク位置で
は配列利得が高いものの、ピークからはずれるに従い、
配列利得が下がり、結果として任意の位置の目標を捜索
する場合に支障があるからである。
【0012】一方、第2の例では、任意の方位、距離の
目標を捜索できるようにすると、受信部のハードウェア
規模が大きくなる。その理由は、周波数が高くなるとビ
ーム幅が狭くなるので、この時のビーム幅にて、受波ビ
ーム数を決めなければならず、整相回路のチャネル数が
増えるからである。
【0013】本発明の課題は、受信部のハードウェアを
大きくすることなく浅深度から深々度まで目標捜索性能
を均一化するアクティブソーナーを提供することにあ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明のアクティブソー
ナーは、送信信号を発生する送信信号発生手段と、前記
送信信号を音波に変換して水中に送波する送波手段と、
水中の物体で反射した前記音波の受波による受信信号を
生じる受波手段と、水深を検知する検知手段と、該検知
手段からの深度情報にもとづいて送信周波数及び受信周
波数を設定する周波数設定手段と、前記受波手段からの
受信信号を、前記周波数設定手段からの周波数情報をも
とに、受信ビーム幅が一定の値となるように制御しなが
ら整相する整相手段とを備え、前記送信信号発生手段
は、前記水深に応じて前記送信信号の周波数を変え、前
記整相手段は受信ビーム幅を一定にすることを特徴とす
る。
【0015】前記周波数設定手段は、前記深度情報に応
じた送信周波数及び受信周波数を個別にテーブル形式で
記憶している。
【0016】前記受波手段は複数の受波器素子を有し、
前記整相手段は、各受波器素子出力を受けてその振幅の
調整を行う複数組のシェーディングモジュール群と、遅
延整相処理を行うために前記複数組のシェーディングモ
ジュール群に対応して設けられる複数組の整相モジュー
ル群と、前記複数組に対応して設けられて各組の整相モ
ジュール群の信号を加算するための加算モジュールと、
前記周波数情報に基づいて前記シェーディングモジュー
ル群のそれぞれの重み付け係数を変えるためのシェーデ
ィングコントローラとを含む。
【0017】前記送波手段と前記受波手段とを一体にし
て送受波手段として有し、前記送信信号発生手段からの
信号により前記送信信号を送信すべき期間中のみ該送信
信号を前記送波手段に出力し、前記音波を受波すべき期
間中は前記受波手段からの受信信号を前記整相手段に出
力する切換手段を備えても良い。
【0018】
【作用】水圧の変化によりアクティブソーナーの送,受
波器の共振周波数が変動するのに対応して送受信周波数
を前記の共振周波数に一致するように設定し、かつ受信
部では、音波ビームのビーム幅が周波数に関係なく一定
幅となるよう制御している。このため、受波ビームの配
列利得は常に一定であり、かつ、ビームパターンそのも
のも変化しないため、送受波器を油浸け構造とすること
で共振周波数を押さえることによる弊害を避け、深度圧
に関係なく一定レベルの目標捜索能力を維持できる。
【0019】すなわち、潜水調査船の深度が浅深度から
深々度に変わっても印加水圧にもとづく送受波器の共振
周波数の変化に応じてアクティブソーナーの送受信周波
数を追従させ、かつ周波数の変更に伴い受信部の整相手
段のシェーディングモジュールの重み付け係数を制御す
ることで受信ビーム幅を一定に保ち、任意の方位におけ
る受信感度の所定の値からの低下を基本的に排除する。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照して詳細に説明する。図1を参照
すると、本発明の第1の実施の形態は送信信号発生回路
3で発生した送信信号を電力増幅回路2で増幅し、送波
器1で電気信号を音響信号に変換し、所望の送信ビーム
パターンにて海中に音響信号を送波する。目標からの反
響音を、複数の受波器素子を配列した受波器6にて受波
し、音響信号を電気信号に変換する。受波器6の中の各
受波器素子からの受信信号を整相回路7で受信し、狭角
度の受信ビームパターンが複数本得られるよう受波器6
の受信信号を整相する。これらの複数の整相信号はバン
ドパイフィルタ8にて帯域制限された後、表示処理回路
9に入力され、各整相信号に対し表示処理がなされ、表
示器10に送出されることで目標の映像が表示される。
【0021】このような目標を捜索表示するアクティブ
ソーナーにおいて、深度センサ4は潜水調査船の深度に
応じた深度情報を周波数設定回路5に供給する。周波数
設定回路5では、深度センサ4の深度情報から、圧力に
よって変化する送波器1、受波器6の共振周波数の最も
変化の大きいどちらかの共振周波数を予め記憶しておい
た深度−共振周波数のテーブルから引き出し、この周波
数情報を送信信号発生回路3に送出し、送信信号を発生
させる。
【0022】周波数設定回路5はまた、整相回路7とバ
ンドパスフィルタ8にも同時に周波数情報を送出する。
整相回路7は、受信信号の周波数が変化しても受信ビー
ム幅が一定となるよう整相のシェーディング係数を制御
し、バンドパスフィルタ8は整相信号の通過帯域幅の中
心周波数を送信周波数に一致させる。
【0023】図2は、本発明における送波器1、受波器
6、及び整相回路7の構成例を示すブロック図である。
図2(a)において、送波器1の内部には複数の送波器
素子1aが内蔵され、電力増幅回路2からの送信信号を
受信し、海中に広角度な音波ビームで音響信号を送波す
る。
【0024】図2(b)において、送波信号の反響音を
受波器6内部の受波器素子6a群で受波し、それぞれの
受信信号は整相回路7に入力される。各受信信号はシェ
ーディングモジュール7a群で各受波器素子出力毎に振
幅の調整を行い、整相モジュール7b群で遅延整相等の
処理が行われる。整相された信号は加算モジュール7c
で各受信信号を加算することで一本の狭角度な受波ビー
ムを形成し、一つの受波ビームの整相出力が得られる。
【0025】上記の回路ブロックを複数組用意すること
で、規則的に配列された複数の受波ビームが形成され、
整相出力が得られ、これらの信号は次段のバンドパスフ
ィルタ8に送出される。ここで、周波数設定回路5から
の周波数情報を整相回路7の中のシェーディングコント
ローラ7dが受信すると、シェーディングコントローラ
7dは内蔵するプログラムにより、各シェーディングモ
ジュール7aの重み付け係数(シェーディング係数)を
変えることにより、周波数が変更になっても常に一定の
受信ビーム幅に制御することができる。なお、上記の回
路ブロックの組数は、受信ビームの角度の応じて決定さ
れる。
【0026】次に、本発明の動作について、図3を参照
して詳細に説明する。図3(a)は、送波器1、受波器
6の油浸け構造をとらない時の一般的な送波感度及び受
波感度特性図であり、図3(b)は、送波器1、受波器
6の図3(a)のような計測データをもとに周波数設定
回路5に内蔵する送波器1、受波器6の深度対共振周波
数テーブルである。深度センサ4の深度情報にもとづい
て周波数設定回路5は、上記のテーブルから選択し、設
定周波数を送信信号発生回路3、整相回路7、及びバン
ドパスフィルタ8に同時に送出する。
【0027】かくして、潜水調査船等の深度が変わって
も、アクティブソーナーの送受信周波数を、使用する送
波器、受波器の深度によるそれぞれの共振周波数の変動
に追従させることで、送波器、受波器を油浸け構造にす
ることなく、かつ受信ビーム幅を一定に保つようにする
ことができる。
【0028】次に、本発明の第2の実施の形態について
図4を参照して詳細に説明する。このアクティブソーナ
ーでは、図1の送波器1と、受波器6の双方の機能を有
する送受波器11と、送信期間中のみ電力増幅回路2出
力の送信信号を送受波器11に出力し、受信期間中は送
受波器11を整相回路7に接続する切換回路12が設け
られている。この切換回路12は、目標を遠距離まで捜
索する必要がある場合、送波器と受波器は必然的に大型
化し、船外に装備できるスペースがなくなるため、送
波,受波双方の機能を有する送受波器に変更し、送受信
信号を分離するために追加されている。整相回路7以降
の動作は第1の形態と同じであり、送受波器を油浸け構
造にすることなく、かつ受信ビーム幅を一定に保つよう
にすることができる。
【0029】
【発明の効果】本発明による第1の効果は、受信部のハ
ードウェアを大きくすることなく浅深度から深々度まで
一定した目標捜索能力を維持できることである。その理
由は、深度情報にもとづき送受信周波数を変え、かつ受
信部の受信ビーム数を増やすことなくビームパターンを
一定に保つよう制御しているためである。
【0030】第2の効果は、送受波器を油浸け構造にせ
ずにすみ、送,受波器の性能を十分に発揮することがで
きる。その理由は、送,受波器の深度圧による共振周波
数に追従して、送受信周波数を変更するためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示すブロック図で
ある。
【図2】図1に示す送波器(図(a))、受波器及び整
相回路(図(b))の一例を示すブロック図である。
【図3】図(a)は、送波器、受波器の深度特性図、図
(b)は、送波器、受波器の共振周波数特性テーブルで
ある。
【図4】本発明の第2の実施の形態を示すブロック図で
ある。
【図5】従来のアクティブソーナーの一例のブロック図
である。
【符号の説明】
1 送波器 2 電力増幅回路 3 送信信号発生回路 4 深度センサ 5 周波数設定回路 6 受波器 7 整相回路 8 バンドパスフィルタ 9 表示処理回路 10 表示器 1a 送波器素子 6a 受波器素子 7a シェーディングモジュール 7b 整相モジュール 7c 加算モジュール 11 送受波器 12 切換回路 22 送受切替器 33 送信部 44 受信部 55 制御部 66 送信周波数制御回路 77 深度検出器

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信信号を発生する送信信号発生手段
    と、前記送信信号を音波に変換して水中に送波する送波
    手段と、水中の物体で反射した前記音波の受波による受
    信信号を生じる受波手段と、水深を検知する検知手段
    と、該検知手段からの深度情報にもとづいて送信周波数
    及び受信周波数を設定する周波数設定手段と、前記受波
    手段からの受信信号を、前記周波数設定手段からの周波
    数情報をもとに、受信ビーム幅が一定の値となるように
    制御しながら整相する整相手段とを備え、前記送信信号
    発生手段は、前記水深に応じて前記送信信号の周波数を
    変え、前記整相手段は受信ビーム幅を一定にすることを
    特徴とするアクティブソーナー。
  2. 【請求項2】 前記周波数設定手段は、前記深度情報に
    応じた送信周波数及び受信周波数を個別にテーブル形式
    で記憶していることを特徴とする請求項1記載のアクテ
    ィブソーナー。
  3. 【請求項3】 前記受波手段は複数の受波器素子を有
    し、前記整相手段は、各受波器素子出力を受けてその振
    幅の調整を行う複数組のシェーディングモジュール群
    と、遅延整相処理を行うために前記複数組のシェーディ
    ングモジュール群に対応して設けられる複数組の整相モ
    ジュール群と、前記複数組に対応して設けられて各組の
    整相モジュール群の信号を加算するための加算モジュー
    ルと、前記周波数情報に基づいて前記シェーディングモ
    ジュール群のそれぞれの重み付け係数を変えるためのシ
    ェーディングコントローラとを含むことを特徴とする請
    求項1あるいは2記載のアクティブソーナー。
  4. 【請求項4】前記送波手段と前記受波手段とを一体にし
    て送受波手段として有し、前記送信信号発生手段からの
    信号により前記送信信号を送信すべき期間中のみ該送信
    信号を前記送波手段に出力し、前記音波を受波すべき期
    間中は前記受波手段からの受信信号を前記整相手段に出
    力する切換手段を備えたことを特徴とする請求項1〜3
    のいずれかに記載のアクティブソーナー。
JP8047258A 1996-03-05 1996-03-05 アクティブソーナー Expired - Lifetime JP2848445B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8047258A JP2848445B2 (ja) 1996-03-05 1996-03-05 アクティブソーナー

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8047258A JP2848445B2 (ja) 1996-03-05 1996-03-05 アクティブソーナー

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09243733A JPH09243733A (ja) 1997-09-19
JP2848445B2 true JP2848445B2 (ja) 1999-01-20

Family

ID=12770266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8047258A Expired - Lifetime JP2848445B2 (ja) 1996-03-05 1996-03-05 アクティブソーナー

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2848445B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2969737B1 (en) * 2013-03-15 2020-08-19 Hadal, Inc. Systems and methods for navigating autonomous underwater vehicles

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7289390B2 (en) 2004-07-19 2007-10-30 Furuno Electric Company, Limited Ultrasonic transmitting/receiving apparatus and scanning sonar employing same
KR100791065B1 (ko) * 2006-09-05 2008-01-02 주식회사 한화 수중 목표물을 탐지하는 능동 음향센서의 전력증폭기
JP2010230427A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Denso Corp 障害物検出装置
JP2011179896A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Nec Corp ビーム合成装置、ビーム合成方法及び円筒アレイ受信システム
JP5691753B2 (ja) * 2011-04-04 2015-04-01 沖電気工業株式会社 広帯域信号処理システム
JP6596838B2 (ja) * 2015-02-24 2019-10-30 日本電気株式会社 ソーナー、及びインピーダンス特性切り替え方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2969737B1 (en) * 2013-03-15 2020-08-19 Hadal, Inc. Systems and methods for navigating autonomous underwater vehicles

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09243733A (ja) 1997-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1941298B1 (en) A sonar transceiver module and method of operating the same
US4893284A (en) Calibration of phased array ultrasound probe
US5419330A (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JP4430997B2 (ja) 超音波送受信装置
US3967233A (en) Sonar system for classifying submerged objects
JPH0838473A (ja) 超音波診断装置
JP2856178B2 (ja) 水中画像ソーナー
JP2848445B2 (ja) アクティブソーナー
JP4810810B2 (ja) ソーナー方法及び水中画像ソーナー
JP2648092B2 (ja) 水中画像ソーナー
JP2004286680A (ja) 超音波送受信装置
JPS6144382A (ja) アクテイブソ−ナ−装置
JP3528580B2 (ja) 物体計測装置
JP2572647B2 (ja) 魚群探知機
JP3699903B2 (ja) 超音波診断装置
JP5259076B2 (ja) 超音波送受信装置およびスキャニングソナー
JP2647041B2 (ja) パッシブソーナー信号処理方式
JP3535271B2 (ja) ソナー
JPH0524229Y2 (ja)
US6009044A (en) Fish sonar
JPS6238984B2 (ja)
JPS60158367A (ja) アクテイブソ−ナ−装置
JP2569024B2 (ja) 超音波診断装置
JPH10127633A (ja) 超音波診断装置
JPH0582213B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19981007