JP2933048B2 - ソーナー装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はソーナー装置に係
り、特に送信直後における水中での残響の抑圧処理手段
を有する、水中の目標物を探知するソーナー装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、送信直後における水中での残
響の抑圧処理手段を有するソーナー装置が知られている
（特開平４−１１６４８８号公報）。図４はこの従来の
ソーナー装置の一例のブロック図を示す。同図におい
て、送信回路１より出力された送信信号２は送受波器３
に入力され、ここで音波に変換されて水中に送信され
る。送信後、目標物により反射された音波は送受波器３
で受波され、ここで電気信号である受信信号４に変換さ
れた後、増幅回路５において増幅され、増幅出力信号６
として残響抑圧（ＴＶＧ：Time Variable Gain）回路７
と帯域除去フィルタ回路１１へそれぞれ出力される。

【０００３】残響抑圧（ＴＶＧ）回路７はアクティブ処
理系を構成しており、タイミングパルス発生回路７１の
出力タイミング信号に従い、上記の増幅出力信号６をＡ
／Ｄ変換回路７２でディジタルデータに変換した後、メ
モリ回路７３に残響特性データとして記憶する。メモリ
回路７３より出力された残響特性データは、平均値算出
回路７４に入力されて残響レベル平均値として演算出力
され、タイミングパルス発生回路７１の出力タイミング
信号に従い、Ｄ／Ａ変換回路７５でアナログ信号である
残響抑圧利得信号に変換される。

【０００４】この残響抑圧利得信号は増幅出力信号出力
６と共に乗算回路７６に供給されてそれぞれ乗算され、
残響抑圧が行われた残響抑圧出力信号８とされる。残響
抑圧（ＴＶＧ）回路７から取り出されたこの残響抑圧出
力信号８は整相回路９にて方位検出処理のために整相さ
れた後、整相出力信号１０として信号処理回路（図示せ
ず）へ出力される。

【０００５】また、増幅出力信号６は、パッシブ処理系
を構成する帯域除去フィルタ回路１１にも分岐入力され
て、アクティブ送信周波数近傍の帯域を除去しアクティ
ブ送信による残響の影響を低減する処理が行われる。こ
の帯域除去フィルタ回路１１の出力信号１２は、整相回
路１３へ出力されて方位検出のための処理が行われてパ
ッシブ整相出力信号１４とされた後パッシブ信号処理回
路（図示せず）へ出力される。

【０００６】このように、この従来のソーナー装置で
は、自己のアクティブ・ソーナー送信による水中での残
響に対して、アクティブ処理系の受信信号にのみ残響抑
圧（ＴＶＧ）回路７において残響抑圧処理を行ってお
り、パッシブ処理系の残響対策は、アクティブの送信周
波数帯域を除去する帯域除去フィルタ回路１１を用いて
アクティブ・ソーナーの、送信近傍の残響による受信信
号への影響を抑える対策を行うものであった。

【０００７】また、従来のソーナー装置の他の例とし
て、残響抑圧（ＴＶＧ）回路７をパッシブ受信系に利用
したものも知られている。図５はこの従来のソーナー装
置の他の例のブロック図を示す。同図中、図４と同一構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図５
に示す従来のソーナー装置は、アクティブ受信系は図４
の従来装置と同一構成であり、残響抑圧回路７から取り
出された残響抑圧信号８が清掃回路９に供給される。ま
た、図５の従来装置では、残響抑圧回路７から取り出さ
れた残響抑圧信号８はパッシブ系の整相回路１５にも供
給されて整相処理が行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、図４に示し
た従来のソーナー装置では、パッシブ受信処理系の積分
処理が送信直後の残響区間の強度の残響信号で飽和や積
分値の急激な上昇を引き起こし、パッシブ受信性能が低
下するため、アクティブ・ソーナーの送信残響がパッシ
ブ・ソーナーの受信処理に影響し性能が低下するという
問題がある。

【０００９】また、図４に示した従来のソーナー装置で
は、パッシブ処理系の残響対策処理を行っている帯域除
去フィルタ回路１１では、通常、アクティブ送信時の残
響に関する周波数分布は、図６（Ａ）に示すように数式
（Ｙ＝ｓｉｎ（Ｘ）／Ｘ）で示される様な分布となって
おり、送信周波数近傍のみを帯域除去フィルタ回路１１
で除去しても図６（Ｂ）に示すようにパッシブ処理帯域
にアクティブ送信残響の除去できなかった部分が受信さ
れてしまい、図６（Ｃ）にＲＬで示すように、この不要
な残響信号部分がパッシブ受信において受信信号の飽和
を発生し処理性能が低下する結果を招いている。

【００１０】また、図５に示した従来のソーナー装置で
は、アクティブ処理系と同じ残響抑圧処理を行うがパッ
シブ処理の使用帯域が異なるため、図６（Ｄ）に示すよ
うに、残響部分ＲＬが過度に抑圧されすぎ、受信レベル
が極端に小さくなってしまい、過度の残響抑圧を行う結
果となってしまう。これにより、パッシブの受信レベル
が極端に下がり、雑音の積分処理等で急激なレベル変化
によるパッシブ処理系の性能低下を引き起こす。

【００１１】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
アクティブ・ソーナー及びパッシブ・ソーナーの同時捜
索におけるパッシブ受信系へのアクティブ送信の残響干
渉を低減し、パッシブソーナーの性能低下を防ぐことが
できるソーナー装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、アクティブ・パッシブの同時捜索を行うソ
ーナー装置において、水中への音波送信後の残響を含む
音波の受信信号をアクティブ及びパッシブの使用する周
波数帯域毎に分波してアクティブ受信帯域信号とパッシ
ブ受信帯域信号を出力する分波手段と、分波手段からの
アクティブ受信帯域信号のレベルを経過時間毎に平均し
記憶する第１の平均値記憶手段と、分波手段からのパッ
シブ受信帯域信号のレベルを経過時間毎に平均し記憶す
る第２の平均値記憶手段と、第１の平均値記憶手段の出
力信号に基づき次探信の経過時間毎のアクティブ残響抑
圧利得を出力する第１の残響抑圧利得出力手段と、第２
の平均値記憶手段の出力信号に基づき次探信の経過時間
毎のパッシブ残響抑圧利得を出力する第２の残響抑圧利
得出力手段と、受信信号をアクティブ残響抑圧利得と乗
算して出力する第１の乗算回路と、受信信号をパッシブ
残響抑圧利得と乗算して出力する第２の乗算回路とを有
する構成としたものである。

【００１３】本発明では、分波手段により受信信号から
アクティブ系及びパッシブ系、各々の周波数帯域毎に分
波し、分波手段からのアクティブ受信帯域信号、パッシ
ブ受信帯域信号の各レベルを経過時間毎に平均し記憶し
た後、次探信の経過時間毎のアクティブ残響抑圧利得及
びパッシブ残響抑圧利得を生成しているため、アクティ
ブ系及びパッシブ系毎に残響信号の抑圧量を適正に決定
できる。

【００１４】また、本発明によれば、実データを過去数
回分の平均値として記憶し、この平均値データを用いて
残響抑圧を行うようにしたため、実データを用いた抑圧
量により、残響抑圧処理が実施できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態につい
て、図面と共に説明する。

【００１６】図１は本発明になるソーナー装置の第１の
実施の形態のブロック図を示す。同図中、図４と同一構
成部分には同一符号を付してある。図１において、送信
回路１よりの出力送信信号２は、送受波器３に入力され
て音波に変換された後水中に送信される。この送信音波
は水中目標物で反射され、送受波器３で受波され、ここ
で音響−電気変換されて受信信号４とされて増幅回路５
に入力される。増幅回路５により増幅された受信信号６
は、残響抑圧（ＴＶＧ）回路１７に入力される。

【００１７】残響抑圧（ＴＶＧ）回路１７は、上記の増
幅受信信号６をアクティブ受信帯域信号ａ及びパッシブ
受信帯域信号ｂに分割する周波数分波回路１７１と、分
割されたアクティブ受信帯域信号ａ、ｂが入力される積
分回路１７２、１７３と、タイミング信号を発生するタ
イミング発生回路１７６と、このタイミング信号と積分
回路１７２、１７３の出力信号を入力信号として受け、
タイミング信号に同期して残響抑圧利得を発生する抑圧
利得発生回路１７４、１７５と、増幅受信信号６を抑圧
利得発生回路１７４、１７５からの残響抑圧利得で乗算
するアクティブ受信系の乗算回路１７７、パッシブ受信
系の乗算回路１７８とから構成されている。積分回路１
７２、１７３は入力信号を積分する機能に加えて、その
積分結果を記憶する機能を有する。

【００１８】次に、この実施の形態の動作について、図
３の特性図を併せ参照して説明する。受信処理系に、送
信直後の入力信号が入力された場合、増幅された受信信
号６は、図３（Ａ）に示すように、時間の経過と共にレ
ベルが緩やかに減衰する時間的なレベル変化特性を持っ
ている。また、増幅された受信信号６の周波数特性は、
一般に図３（Ｂ）に示すように、送受波器３の送信音波
の周波数に相当するアクティブ送信周波数で最も高いレ
ベルを示し、そのアクティブ送信周波数から離れた周波
数成分ほどレベルが低下する周波数分布を示す。

【００１９】上記の増幅された受信信号６は、周波数別
分波回路１７１に入力されてアクティブ受信帯域信号ａ
及びパッシブ受信帯域信号ｂに分割される。ここで、周
波数別分波回路１７１により分割されるアクティブ帯域
は、図３（Ｃ）にＢＡで示すように、前記アクティブ送
信周波数を中心とした、ある一定の周波数帯域幅であ
り、パッシブ帯域は、同図（Ｃ）にＢＰで示すように、
アクティブ帯域よりも高周波数帯域である。

【００２０】上記の帯域ＢＡのアクティブ受信帯域信号
ａは、積分回路１７２に供給されて積分されることによ
り、過去の時間毎の残響レベルの平均値が算出され、そ
の算出結果が記憶される。この算出結果は、残響レベル
平均値として抑圧利得発生回路１７４に供給される。抑
圧利得発生回路１７４は入力された残響レベル平均値が
高いときには小なる値とし、残響レベル平均値が低いと
きには大なる値としたアクティブ抑圧残響抑圧利得（乗
算係数）ｃを生成する。従って、このアクティブ抑圧残
響利得ｃは図３（Ｄ）に示すように、時間の経過と共に
増加して所定値で飽和するレベル変化特性を示し、タイ
ミング発生回路１７６からの一定周期のタイミング信号
に同期して乗算回路１７７に出力する。このタイミング
信号は送受波器３の音波送信時点より一定周期で発生さ
れる。

【００２１】同様に、上記の帯域ＢＰのパッシブ受信帯
域信号ｂは積分回路１７３に供給されて積分されること
により、過去の時間毎の残響レベルの平均値が算出さ
れ、その算出結果が記憶される。この算出結果は、残響
レベル平均値として抑圧利得発生回路１７５に供給され
てパッシブ抑圧残響抑圧利得（乗算係数）ｄに変換さ
れ、タイミング発生回路１７６からのタイミング信号に
同期して乗算回路１７８に出力される。このパッシブ抑
圧残響利得ｄも図３（Ｅ）に示すように、時間の経過と
共に増加して所定値で飽和するレベル変化特性を示す。

【００２２】乗算回路１７７、１７８はそれぞれ抑圧利
得発生回路１７４、１７５から乗算係数として入力され
たアクティブ帯域及びパッシブ帯域の残響抑圧利得ｃ及
びｄと、増幅回路５から入力された増幅受信信号６とを
それぞれ乗算することにより、各々の受信帯域における
適正なレベルの残響抑圧が行われた受信信号を出力す
る。例えば、乗算回路１７８からは、図３（Ｆ）に示す
ように、残響部分ＲＬが飽和レベルを越えることのな
い、適正な残響抑圧された受信信号が取り出される。

【００２３】このように、この実施の形態では、図３
（Ｂ）に示した周波数分布図と、図３（Ｃ）に示したア
クティブ帯域及びパッシブ帯域各々の受信系の使用帯域
に合わせて、実環境における残響特性を経過時間毎に取
得し、この残響特性を使用して適正な残響抑圧を行うこ
とができる。

【００２４】次に本発明の第２の実施形態について図面
を参照して説明する。図２は、本発明になるソーナー装
置の第２の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図
１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略
する。この実施の形態は図２に示すように、残響抑圧
（ＴＶＧ）回路１８をディジタル化したものである。

【００２５】すなわち、前記増幅された受信信号６は、
残響抑圧回路１８内のＡ／Ｄ変換回路１８１によりディ
ジタル信号に変換された後、周波数別分波回路１７１に
供給され、ここで前記アクティブ帯域及びパッシブ帯域
に２分割されてメモリ回路１８２、１８３にそれぞれ記
憶される。メモリ回路１８２より読み出されたアクティ
ブ帯域のディジタル受信信号は、平均値算出回路１８４
により平均値が算出され、その算出結果がタイミング信
号毎に出力されてＤ／Ａ変換回路１８６に入力される。

【００２６】また、メモリ回路１８３より読み出された
パッシブ帯域のディジタル受信信号は、平均値算出回路
１８５により平均値が算出され、その算出結果がタイミ
ング信号毎に出力されてＤ／Ａ変換回路１８７に入力さ
れる。Ｄ／Ａ変換回路１８６及び１８７は、それぞれ平
均値算出回路１８４、１８５から入力された平均値デー
タの値にほぼ逆比例した値のアナログ信号を変換出力
し、これをパッシブ抑圧残響抑圧利得として乗算回路１
７７、１７８に出力する。これにより、乗算回路１７
７、１７８から各々の受信帯域における適正なレベルの
残響抑圧が行われた受信信号が取り出される。

【００２７】この実施の形態では、残響抑圧回路１８の
大部分をディジタル回路で構成しているので、図１の残
響抑圧回路１７のようにアナログ回路で構成した場合に
比べ周波数分波回路における帯域除去の周波数設定を容
易にできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
残響抑圧回路において送信音波周波数受信系であるアク
ティブ系及び送信音波以外の周波数の受信系であるパッ
シブ系、各々の周波数帯域毎に分波し、アクティブ系及
びパッシブ系毎に残響信号の抑圧量を適正に決定してい
るため、アクティブ系及びパッシブ系の各々の使用帯域
に即した適正な残響対策を行え、これにより受信信号の
飽和や過度な抑圧を起こすことなく受信処理が適正に行
える。

【００２９】また、本発明によれば、実データを過去数
回分の平均値として記憶し、この平均値データを用いて
残響抑圧を行うことで実データを用いた抑圧量により、
残響抑圧処理が実施できるため、海洋条件等により時々
刻々変化する残響レベルに対し実データに即した形で残
響抑圧量を決定でき、受信信号の飽和や過度な抑圧を起
こすことなく受信処理が適正に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態の要部のブロック図
である。

【図３】図１の動作説明用の各信号の特性図である。

【図４】従来の一例のブロック図である。

【図５】従来の他の例のブロック図である。

【図６】図４及び図５の動作説明用の特性図である。

【符号の説明】

１ 送信回路 ３ 送受波器 ５ 増幅回路 ９、１３ 整相回路 １７、１８ 残響抑圧（ＴＶＧ）回路 １７１ 周波数別分波回路 １７２、１７３ 積分回路 １７４、１７５ 抑圧利得発生回路 １７６ タイミング発生回路 １７７、１７８ 乗算回路 １８１ Ａ／Ｄ変換回路 １８２、１８３ メモリ回路 １８４、１８５ 平均値算出回路 １８６、１８７ Ｄ／Ａ変換回路 ａ アクティブ受信帯域信号 ｂ パッシブ受信帯域信号 ｃ、ｄ 残響抑圧利得

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクティブ・パッシブの同時捜索を行
   うソーナー装置において、 水中への音波送信後の残響を含む音波の受信信号を前記
   アクティブ及びパッシブの使用する周波数帯域毎に分波
   してアクティブ受信帯域信号とパッシブ受信帯域信号を
   出力する分波手段と、 前記分波手段からの前記アクティブ受信帯域信号のレベ
   ルを経過時間毎に平均し記憶する第１の平均値記憶手段
   と、 前記分波手段からの前記パッシブ受信帯域信号のレベル
   を経過時間毎に平均し記憶する第２の平均値記憶手段
   と、 前記第１の平均値記憶手段の出力信号に基づき次探信の
   経過時間毎のアクティブ残響抑圧利得を出力する第１の
   残響抑圧利得出力手段と、 前記第２の平均値記憶手段の出力信号に基づき次探信の
   経過時間毎のパッシブ残響抑圧利得を出力する第２の残
   響抑圧利得出力手段と、 前記受信信号を前記アクティブ残響抑圧利得と乗算して
   出力する第１の乗算回路と、 前記受信信号を前記パッシブ残響抑圧利得と乗算して出
   力する第２の乗算回路とを有することを特徴とするソー
   ナー装置。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２の平均値記憶手段は、
   入力された前記アクティブ受信帯域信号又は前記パッシ
   ブ受信帯域信号を積分し、その積分結果を記憶する第１
   及び第２の積分回路からなり、前記第１及び第２の残響
   抑圧利得出力手段は、前記第１及び第２の積分回路の出
   力信号を所定のタイミング信号に基づいて前記アクティ
   ブ残響抑圧利得又は前記パッシブ残響抑圧利得をそれぞ
   れ出力する第１及び第２の抑圧利得発生回路からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載のソーナー装置。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の平均値記憶手段は、
   入力された前記アクティブ受信帯域信号又は前記パッシ
   ブ受信帯域信号を記憶する第１及び第２のメモリ回路
   と、前記第１及び第２のメモリ回路の出力信号の平均値
   を算出する第１及び第２の平均値算出回路とからなり、
   前記第１及び第２の残響抑圧利得出力手段は、前記第１
   及び第２の平均値算出回路から所定のタイミング信号に
   基づいて読み出した信号をアナログ信号に変換して前記
   アクティブ残響抑圧利得又は前記パッシブ残響抑圧利得
   として出力する第１及び第２のＤ／Ａ変換回路からなる
   ことを特徴とする請求項１記載のソーナー装置。