JP3269527B2 - Buried object detection sonar system and its detection method - Google Patents

Buried object detection sonar system and its detection method

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JP3269527B2
JP3269527B2 JP5302899A JP5302899A JP3269527B2 JP 3269527 B2 JP3269527 B2 JP 3269527B2 JP 5302899 A JP5302899 A JP 5302899A JP 5302899 A JP5302899 A JP 5302899A JP 3269527 B2 JP3269527 B2 JP 3269527B2
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  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、埋没物体探知ソー
ナーに関し、特に、高/低周波数を併用して埋没物体エ
コーを得る埋没物体探知ソーナーシステムおよび海底面
音響反射の周波数特性と、入射角特性を補正する埋没棒
物体探知ソナーシステムおよびその探知方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a buried object detection sonar, and more particularly, to a buried object detection sonar system for obtaining a buried object echo using both high and low frequencies, a frequency characteristic of a sea bottom acoustic reflection, and an incident angle characteristic. The present invention relates to a buried bar object detection sonar system and a method for detecting the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にソーナーによる小型物体の探知に
は、高分解能が得られる高周波音響が用いられる。しか
し高周波音響は減衰率が大きいため、海底面下では十分
なエコー信号を得ることができない。このため、これま
で埋没物体の探知には低周波音響を用いて高分解能を得
る方式が検討されてきた。例えば、従来の埋没物体探知
ソーナーでは、低周波送受波器アレイ等、パラメトリッ
クアレイ等による低周波単一周波数による方式が提案さ
れている。これらは低周波の狭指向性ビームを形成する
ことにより海底面下の小型物体に音響信号を到達させ、
その反射エコーから障害物の存在を認識する方式であ
る。
2. Description of the Related Art In general, high-frequency sound with high resolution is used for detecting small objects by a sonar. However, since high-frequency sound has a large attenuation rate, a sufficient echo signal cannot be obtained below the sea floor. For this reason, a method of obtaining high resolution using low-frequency sound has been studied for detecting a buried object. For example, in a conventional sonar for detecting a buried object, a system using a low frequency single frequency using a parametric array or the like such as a low frequency transducer array has been proposed. These form a low-frequency, narrow directional beam to allow acoustic signals to reach small objects under the sea floor,
In this method, the presence of an obstacle is recognized from the reflected echo.

【0003】また、特開平10−153657号公報に
は、高/低周波を併用して埋没物体を探知する方式が記
載されている。これは、高/低周波を用いたサイドルッ
キングソーナー(SLS)方式により、2通りの異なる
受信信号をそれぞれ映像化し、両者を比較することで海
底に埋没している物体の存在を目視認識するものであ
る。
[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-153657 discloses a method of detecting a buried object by using both high and low frequencies. It uses a high-frequency / low-frequency side-looking sonar (SLS) method to visualize two different types of received signals and compare them to visually recognize the presence of an object buried on the seabed. It is.

【0004】さらに、特開昭60−192281号公報
には、高/低周波を併用してヘドロ層の厚さを計測する
ヘドロ探査機が記載されている。これは、パラメトリッ
クアレイを用いたサブボトムプロファイラを構成して高
/低両周波数のラウンドトリップ時間差を計測し、低周
波音波が透過するヘドロ層の厚さを算出するものであ
る。
Further, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 60-192281 discloses a sludge probe which measures the thickness of a sludge layer by using both high and low frequencies. In this technique, a sub-bottom profiler using a parametric array is configured to measure a round trip time difference between high and low frequencies, and to calculate a thickness of a sludge layer through which low-frequency sound waves pass.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した特
開平10−153657号公報に記載されているもの
は、海底残響と目標物エコーとが重複してしまい、両者
の区別・分離が困難なため、たとえ低周波、高分解能ソ
ーナーにより目標物エコーを受信できたとしても、埋没
物体の存在を知ることが困難であるという問題点があっ
た。
However, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-153657 described above has a problem that the reverberation of the seabed and the echo of the target overlap, and it is difficult to distinguish and separate the two. However, even if a target echo can be received by a low-frequency, high-resolution sonar, it is difficult to know the presence of a buried object.

【0006】このような問題点は、目標物/海底は共に
静止した音響反射体であり、両者のエコーには周波数偏
移のような特徴差がないため、目標物エコー/海底残響
の区別・分離が困難であり、従って、受信信号から海底
残響成分を抽出・排除することが困難となる理由に起因
する。
[0006] Such a problem is that both the target and the sea floor are stationary acoustic reflectors, and there is no characteristic difference such as frequency shift between the two echoes. This is because separation is difficult, and therefore, it is difficult to extract and eliminate a submarine reverberation component from a received signal.

【0007】海底残響は周波数特性、入射角特性等を有
するので、複数周波数を併用することで残響成分のみを
抽出しようとしても、周波数特性に起因するレベル差が
残留し、目標物エコーとの区別・分離が困難となってし
まうという問題点があった。
Since undersea reverberation has frequency characteristics, incident angle characteristics, and the like, even if an attempt is made to extract only reverberation components by using a plurality of frequencies, a level difference due to the frequency characteristics remains, and it is difficult to distinguish from a target echo. -There was a problem that separation became difficult.

【0008】また、特開昭60−192281号公報に
記載されているものは、周波数の異なる超音波を水中に
放出し、海底面およびヘドロ面の反射を受信して記録す
る方法を採っているので、連続したヘドロ面の厚さは測
定可能であるが、特開平10−153657号公報と同
じ理由により、海底面あるいはヘドロ層に埋没している
小さな物体を探知することができないという問題点があ
った。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-192281 employs a method in which ultrasonic waves having different frequencies are emitted into water, and reflections from the sea bottom and sludge are received and recorded. Therefore, the thickness of the continuous sludge surface can be measured. However, for the same reason as in JP-A-10-153657, there is a problem that a small object buried in the sea floor or the sludge layer cannot be detected. there were.

【0009】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みなされたものであって、埋没物体を探知
できる埋没物体探知ソーナー、具体的には、高/低周波
を併用して2周波受信信号の差分信号を得、さらに得ら
れた差分信号海底残響特性を補正してS/R比を向上す
る埋没物体探知ソーナーシステムおよびその探知方法を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and is directed to a buried object detection sonar capable of detecting a buried object. An object of the present invention is to provide a buried object detection sonar system that obtains a difference signal of a frequency reception signal, corrects the obtained difference signal undersea reverberation characteristic, and improves the S / R ratio, and a method of detecting the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明によれば、海底に埋没した物体を探知す
る埋没物体探知ソーナーシステムであって、高周波およ
び低周波音響を発生して水中に送出する高/低周波送信
装置と、高/低周波送信装置から送出され海底面および
埋没物体から反射された高周波エコーを受信する高周波
受信装置と、高/低周波送信装置から送出され海底面お
よび埋没物体から反射された音響のうち低周波エコーを
受信する低周波受信装置と、高周波受信装置および低周
波受信装置で処理された高周波エコーおよび低周波エコ
ーの差分をとる減算器と、減算器から入力された差分信
号に含まれる海底面エコーをキャンセルして埋没物体の
エコーを抽出する適応フィルタ処理部と、を具備し、海
底埋没物体探知用のソーナー音響周波数として高周波/
低周波を併用し、両受信信号の差分から埋没物体のエコ
ーを抽出することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided, in accordance with the present invention, a buried object detection sonar system for detecting an object buried under the sea floor, which generates high frequency and low frequency sound. High / low frequency transmitter for transmitting underwater, high frequency receiver for receiving high frequency echoes transmitted from the high / low frequency transmitter and reflected from the sea floor and buried objects, and high / low frequency transmitter for transmission A low-frequency receiving device that receives a low-frequency echo of the sound reflected from the sea floor and the buried object, and a subtractor that takes a difference between the high-frequency echo and the low-frequency echo processed by the high-frequency receiving device and the low-frequency receiving device, An adaptive filter processing unit for canceling the sea bottom echo included in the difference signal input from the subtractor and extracting the echo of the buried object, High-frequency sonar as acoustic frequency /
The low frequency is used together, and the echo of the buried object is extracted from the difference between the two received signals.

【0011】また、適応フィルタ処理部は、減算器から
入力した差分信号をデジタルからアナログに変換するA
/D変換器と、単一パルスを発生する単パルス発生器
と、A/D変換器と単パルス発生器の出力を切り替える
入力切替スイッチと、入力切替スイッチから入力した信
号の補正処理を行う適応FIRフィルタと、を具備し、
適応FIRフィルタは、高/低周波エコー差分信号に含
まれる海底面音響反射の周波数特性、入射角特性の影響
を補正し、埋没物体エコーを獲得するすることを特徴と
する。
The adaptive filter processing section converts the difference signal input from the subtractor from digital to analog.
A / D converter, a single pulse generator that generates a single pulse, an input switch that switches the output of the A / D converter and the single pulse generator, and an adaptation that performs correction processing of a signal input from the input switch. And an FIR filter.
The adaptive FIR filter corrects the influence of the frequency characteristics and the incident angle characteristics of the sea bottom acoustic reflection included in the high / low frequency echo difference signal, and acquires an immersed object echo.

【0012】また、ソーナーシステムは、捜索前に高/
低周波音響送受信によるトレーニング・シーケンスを実
施し、海底面反射の周波数特性、入射角特性を得ること
を特徴とする。
[0012] Also, the sonar system has a high /
A training sequence based on low-frequency acoustic transmission and reception is performed to obtain the frequency characteristics of sea bottom reflection and the incident angle characteristics.

【0013】また、適応フィルタ処理部の適応FIRフ
ィルタは、LMS適応アルゴリズムを実装していること
を特徴とする。
[0013] The adaptive FIR filter of the adaptive filter processing unit is characterized in that an LMS adaptive algorithm is implemented.

【0014】また、適応フィルタ処理部の適応FIRフ
ィルタは、RLS適応アルゴリズムを実装していること
を特徴とする。
Further, the adaptive FIR filter of the adaptive filter processing section is characterized in that an RLS adaptive algorithm is implemented.

【0015】また、海底埋没物体探知用のソーナー音響
周波数として高/低周波を併用し、探索前に高/低周波
音響送受信によるトレーニング・シーケンスを実施し、
高/低周波エコー差分信号に含まれる海底面音響反射の
周波数特性および入射各特性の影響を補正して埋没物体
エコーを獲得することを特徴とする。
Further, a high / low frequency is used as a sonar acoustic frequency for detecting a buried object on the seabed, and a training sequence by high / low frequency acoustic transmission / reception is performed before the search.
It is characterized in that the buried object echo is obtained by correcting the effects of the frequency characteristics and the incident characteristics of the sea bottom acoustic reflection included in the high / low frequency echo difference signal.

【0016】また、高周波音響を発生して水中に送出す
る高周波送信装置と、高周波送信装置から送出され海底
面および埋没物体から反射された高周波を受信する高周
波受信装置と、低周波音響を発生して水中に送出する低
周波送信装置と、低周波送信装置から送出され海底面お
よび埋没物体から反射された音響のうち低周波を受信す
る低周波受信装置と、高周波受信装置および低周波受信
装置で処理された受信信号の差分をとる減算器と、減算
器から入力された差分信号を補正して埋没物体のエコー
を抽出する適応フィルタ処理部と、を具備し、海底埋没
物体探知用のソーナー音響周波数として高周波/低周波
を併用し、両受信信号の差分から埋没物体のエコーを抽
出することを特徴とする。
Also, a high-frequency transmitting device for generating high-frequency sound and sending it into water, a high-frequency receiving device for receiving high-frequency light transmitted from the high-frequency transmitting device and reflected from the sea floor and buried objects, and a low-frequency sound generating device A low-frequency transmitting device that sends out underwater, a low-frequency receiving device that receives a low frequency of the sound transmitted from the low-frequency transmitting device and reflected from the sea floor and a buried object, a high-frequency receiving device and a low-frequency receiving device. A subtracter that calculates a difference between the processed received signals, and an adaptive filter processing unit that corrects the difference signal input from the subtractor and extracts an echo of the buried object, and a sonar sound for detecting a buried object on the seabed. A high frequency / low frequency is used as the frequency, and an echo of the buried object is extracted from the difference between the two received signals.

【0017】また、海底埋没物体探知用のソーナー音響
周波数として高/低周波を併用し、探索前に高/低周波
音響送受信によるトレーニング・シーケンスを実施し、
高/低周波エコー差分信号に含まれる海底面音響反射の
周波数特性および入射各特性の影響を補正して埋没物体
エコーを獲得することを特徴とする。
Further, a high / low frequency is used as a sonar sound frequency for detecting a buried object on the seabed, and a training sequence by high / low frequency sound transmission / reception is performed before searching.
It is characterized in that the buried object echo is obtained by correcting the effects of the frequency characteristics and the incident characteristics of the sea bottom acoustic reflection included in the high / low frequency echo difference signal.

【0018】また、適応フィルタ処理部に適応IIRフ
ィルタを用いたことを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that an adaptive IIR filter is used in the adaptive filter processing section.

【0019】また、適応フィルタ処理部の適応IIRフ
ィルタは、LMS適応アルゴリズムを実装していること
を特徴とする。
Further, the adaptive IIR filter of the adaptive filter processing section is characterized by implementing an LMS adaptive algorithm.

【0020】また、適応フィルタ処理部の適応IIRフ
ィルタは、RLS適応アルゴリズムを実装していること
を特徴とする。
Further, the adaptive IIR filter of the adaptive filter processing section is characterized in that an RLS adaptive algorithm is implemented.

【0021】上記のような構成をとることにより、高/
低周波信号の差分をとることで、低周波エコーに含まれ
る海底残響成分を低減できるので、受信信号のS/R比
を向上することができる。
By adopting the above configuration, high / low
By calculating the difference between the low-frequency signals, the undersea reverberation component included in the low-frequency echo can be reduced, so that the S / R ratio of the received signal can be improved.

【0022】また、高/低周波送信にパラメトリックア
レイを用いているので、装置を小型化することができ
る。
Further, since the parametric array is used for high / low frequency transmission, the size of the apparatus can be reduced.

【0023】さらに、トレーニング・シーケンスにより
海底残響の周波数特性を同定し、かつ適応フィルタによ
り補正処理を施しているので、差分信号のS/R比をさ
らに向上させることができ、結果的に探知性能の大幅な
向上が可能となる。
Further, since the frequency characteristics of the undersea reverberation are identified by the training sequence and the correction processing is performed by the adaptive filter, the S / R ratio of the difference signal can be further improved, and as a result, the detection performance can be improved. Can be greatly improved.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0025】本発明は、音響周波数として高/低周波を
併用して送受信を行う。低周波送受信では海底面と埋没
物体からのエコーが重複された受信信号を、高周波送受
信では海底面エコーのみの受信信号をそれぞれ得る。両
信号の差分信号を生成することで海底面エコー成分を低
減し、埋没物体エコーのみを抽出する。装置を小型化す
るため、高/低周波送信にはパラメトリックアレイを用
いることで単一送受波器による高/低周波同時送信を実
現する。パラメトリック送波器は高周波受信系として用
いることが可能であるが、低周波受信系には流用できな
いので別途低周波受波器を用意している。
According to the present invention, transmission and reception are performed using both high and low frequencies as acoustic frequencies. In low frequency transmission / reception, a received signal in which echoes from the sea floor and a buried object are overlapped, and in high frequency transmission / reception, a received signal of only the sea bottom echo is obtained. By generating a difference signal between the two signals, the sea bottom echo component is reduced and only the buried object echo is extracted. In order to reduce the size of the device, high / low frequency transmission is realized by using a parametric array for high / low frequency transmission by a single transducer. Although a parametric transmitter can be used as a high-frequency receiving system, it cannot be used for a low-frequency receiving system, so a low-frequency receiver is separately prepared.

【0026】しかし、これらの受信系で受信された差分
信号には、海底残響もしくは海底散乱強度の周波数特
性、入射角特性に起因するオフセット成分が残存してい
るので、トレーニング・シーケンスの導入により海底残
響の周波数特性、入射角特性を同定し、通常の捜索時に
はこれを再現して、受波差分信号からさらに減算するこ
とで信号を補正してS/R比を向上させるものである。
However, in the difference signals received by these receiving systems, offset components caused by the frequency characteristics of the seafloor reverberation or seafloor scattering intensity and the incident angle characteristics remain. The frequency characteristics and the incident angle characteristics of the reverberation are identified and reproduced during a normal search, and the signal is corrected by further subtracting from the received signal to improve the S / R ratio.

【0027】なお、本実施例は、船舶や曳航体といった
水中航走プラットフォームに搭載されて運用されること
を前提とする。
In this embodiment, it is assumed that the present embodiment is mounted and operated on an underwater traveling platform such as a ship or a towing body.

【0028】図1は、海底(水底も含む)5に埋没した
物体を探知する原理を示す図である。図1に示すよう
に、埋没物体を探知する際は、船舶や曳航体に設置して
高周波送波器1から高/低周波の超音波6を海底5に放
射し、海底5および埋没物体3からの反射音響(エコ
ー)7,8,9を高/低周波受波器2で受信する。
FIG. 1 is a diagram showing the principle of detecting an object buried in the ocean floor (including the ocean floor) 5. As shown in FIG. 1, when detecting a buried object, the buried object 3 is installed on a ship or a towed body, and high-frequency / low-frequency ultrasonic waves 6 are radiated from the high-frequency transmitter 1 to the seabed 5. The high-frequency / low-frequency receiver 2 receives reflected sounds (echoes) 7, 8, and 9 from the receiver.

【0029】図2(a)は、高周波受波器2による海底
面エコー7,9の受信を示す図であり、図2(b)は、
低周波受波器2’による海底面および埋没物体エコー
7,8,9の受信を示す図である。
FIG. 2A is a diagram showing the reception of sea bottom echoes 7 and 9 by the high-frequency receiver 2, and FIG.
It is a figure which shows the reception of the sea bottom and buried object echo 7, 8, 9 by the low frequency receiver 2 '.

【0030】図2(a)に示される高周波は分解能が高
く細部の探知には適しているが、波が短いので途中で拡
散・減衰してしまい深場の探知には適さない。しかし、
低周波に比べ海中の気泡や海中雑音にはあまり影響を受
けない。ここで、αはグレージング角、βは垂直指向
幅、hは海底高度、Rはレンジである。
The high frequency shown in FIG. 2A has a high resolution and is suitable for detecting details. However, since the waves are short, they are diffused and attenuated halfway, and are not suitable for detecting deep fields. But,
It is less affected by underwater bubbles and underwater noise than at low frequencies. Here, α is the glazing angle, β is the vertical directivity width, h is the seafloor altitude, and R is the range.

【0031】これに対して、図2(b)に示される低周
波は、広範囲かつ連続的な埋没物体のや探知に適してお
り、波が長いので拡散・減衰することなく目標物にまで
到達して深場の探知ができる。
On the other hand, the low frequency shown in FIG. 2B is suitable for detecting a buried object in a wide range and continuously, and reaches a target without spreading or attenuating because the wave is long. To detect deep fields.

【0032】以上のような高周波と低周波の特性によ
り、海底面5に埋没した物体3の探知には低周波だけを
用いれば足りるように思われがちであるが、しかし、実
際にはそうではなく、後述する高周波信号と低周波信号
を同時に放射したときに発生するパラメトリック効果を
利用するため、両方の信号を用いている。
Due to the characteristics of the high frequency and the low frequency as described above, it tends to seem that it is sufficient to use only the low frequency to detect the object 3 buried in the sea floor 5, but in reality, it is not so. Instead, both signals are used to utilize a parametric effect that occurs when a high-frequency signal and a low-frequency signal, which will be described later, are emitted simultaneously.

【0033】図3(a)は、高周波エコーを示す図であ
り、図3(b)は、低周波エコーを示す図であり、図3
(c)は、これらの差分信号の受信レベルを示す図であ
る。
FIG. 3A shows a high-frequency echo, and FIG. 3B shows a low-frequency echo.
(C) is a diagram showing the reception levels of these difference signals.

【0034】これは音波のパラメトリック効果を利用し
たものである。パラメトリック効果とは、高周波と低周
波の音波を海中に送信すると、海中の非線形性によって
音波同士が相互作用を起こし、高周波と低周波の和と差
の周波数成分が発生し、このうち、差の周波数成分が非
常に鋭い指向性を示す効果である。図3から、高周波エ
コーは時間の経過とともに信号の受信レベルが非一様に
減衰し、低周波エコーは一様に減衰し、それらの差分信
号は単調な山形の高/低周波エコーになっているのが分
かる。しかし、この状態では、海底面エコーと埋没物体
エコーが混在しているので、埋没物体の存在を特定する
ことは困難である。
This utilizes the parametric effect of sound waves. The parametric effect is that when high-frequency and low-frequency sound waves are transmitted into the sea, the sound waves interact with each other due to non-linearity in the sea, and the frequency components of the sum and difference of the high and low frequencies are generated. This is an effect that the frequency component shows a very sharp directivity. From FIG. 3, it can be seen from FIG. 3 that the reception level of the high-frequency echo attenuates non-uniformly with time, the low-frequency echo attenuates uniformly, and the difference signal becomes a monotonous mountain-shaped high / low frequency echo. You can see that However, in this state, since the sea bottom echo and the buried object echo are mixed, it is difficult to specify the presence of the buried object.

【0035】図4(a),(b)は、高周波受波器およ
び低周波受波器による海底面エコーと埋没物体エコーの
受信を示す図であり、図4(c)は、高/低周波信号の
差分をとった補正前の高/低周波エコー差分信号を示す
図であり、図4(d)は、図4(c)の高/低周波エコ
ー差分信号に含まれる海底面エコーをキャンセルした補
正後の高/低周波エコー差分信号を示す図である。
FIGS. 4 (a) and 4 (b) are diagrams showing reception of a sea bottom echo and a buried object echo by a high frequency receiver and a low frequency receiver, and FIG. FIG. 4D is a diagram showing a high / low frequency echo difference signal before correction in which a difference between frequency signals is obtained, and FIG. 4D shows a submarine echo included in the high / low frequency echo difference signal in FIG. It is a figure which shows the canceled high / low frequency echo difference signal after correction.

【0036】図4(c)の補正前の高/低周波エコー差
分信号は単調な山形の高/低周波エコーになっているの
に対し、補正後の高/低周波エコー差分信号は平坦で中
央にパルスが出ている高/低周波エコーになっている。
このパルスが海底の埋没物体の存在を示している。
The high / low frequency echo difference signal before correction shown in FIG. 4C is a monotonous mountain-shaped high / low frequency echo, whereas the high / low frequency echo difference signal after correction is flat. High / low frequency echo with a pulse in the center.
This pulse indicates the presence of a buried object on the sea floor.

【0037】図5は、本発明の第1の実施例の回路構成
を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of the first embodiment of the present invention.

【0038】図5に示すように、本発明の第1の実施例
の埋没物体探知ソーナーシステム10は、高/低周波送
信装置11と、高周波受信処理部12と、低周波受信処
理部13と、適応フィルタ処理部14と、高周波送受波
器15と、低周波受波器16と、CPU17と、画像化
処理部18と、から構成される。
As shown in FIG. 5, a sonar system 10 for detecting a buried object according to the first embodiment of the present invention comprises a high / low frequency transmitting device 11, a high frequency receiving processing unit 12, a low frequency receiving processing unit 13. , An adaptive filter processing unit 14, a high frequency transmitter / receiver 15, a low frequency receiver 16, a CPU 17, and an imaging processing unit 18.

【0039】高/低周波送信装置11は、PWR(Powe
r Amplifier:パワーアンプ )11と、加算器112
と、高周波発振器(f1)113と、低周波発振器(f
2)114と、を含み、f1,の2周波PCW(Pu
lse Continuous Wave)信号生成、加算および増幅機
能を有し、f1とf2からパラメトリックアレイ送信信
号を生成する。なお、PCWは、単一周波数の短パルス
信号で、ソーナーの分野では一般的に用いられる送受信
信号である。この信号は送信パルス幅(時間)が短くな
るほど距離分解能が向上する特性がある。
The high / low frequency transmission device 11 is a PWR (Powe
r Amplifier: power amplifier) 11 and adder 112
, A high-frequency oscillator (f1) 113, and a low-frequency oscillator (f1).
2) 114 includes a two-frequency PCW of f 1, f 2 (Pu
lse Continuous Wave) It has a signal generation, addition and amplification function, and generates a parametric array transmission signal from f1 and f2. PCW is a short pulse signal of a single frequency, and is a transmission / reception signal generally used in the field of sonar. This signal has a characteristic that the shorter the transmission pulse width (time), the higher the distance resolution.

【0040】高周波受信処理部12は、送受信切替回路
122と、受信信号増幅用PRE(Pre amplifier:プ
リアンプ )123と、高周波BPF(Band Pass Fil
ter:高周波帯域通過フィルタ)124と、乗算器12
5とLPF(Low Pass Filter:ローパスフィルタ)
126と、から構成される高周波検波回路127と、を
含み、高周波受信信号を増幅、帯域制限、ベースバンド
復調する。受信信号としては周波数f1,いずれも
利用可能であるが、ここではfを用いるものとする。
The high-frequency reception processing unit 12 includes a transmission / reception switching circuit 122, a PRE (Pre-amplifier) 123 for amplifying a received signal, and a high-frequency BPF (Band Pass Filtration).
ter: high-frequency band-pass filter) 124 and the multiplier 12
5 and LPF (Low Pass Filter)
And a high-frequency detection circuit 127 configured to amplify, band-limit, and base-band demodulate the high-frequency reception signal. Although the received signal is either a frequency f 1, f 2 available, it is assumed to use f 2.

【0041】低周波受信処理部13は、受信信号増幅用
PRE(プリアンプ)132と、低周波BPF(低周波
帯域通過フィルタ)133と、乗算器134とLPF1
35と、から構成される低高周波検波回路136と、を
含み、低周波受信信号を増幅、帯域制限、ベースバンド
復調する。
The low frequency reception processing section 13 includes a reception signal amplification PRE (preamplifier) 132, a low frequency BPF (low frequency band pass filter) 133, a multiplier 134, and an LPF1.
35, and a low-frequency detection circuit 136 configured to amplify, band-limit, and base-band demodulate the low-frequency reception signal.

【0042】高周波送受波器15は、周波数f1,f2
帯域に含む送受波器(トランスジューサ)であり、高/
低周波送信装置11にて生成された送信信号を電気/音
響変換して海中に放出するものである。
The high-frequency transmitter / receiver 15 is a transmitter / receiver (transducer) including the frequencies f 1 and f 2 in a band.
The transmission signal generated by the low-frequency transmission device 11 is subjected to electric / acoustic conversion and emitted into the sea.

【0043】低周波受波器16は、高周波送受波器1と
は別に配置された低周波用受波器であり、パラメトリッ
クアレイにより生成される低周波音響信号を受波し、音
響/電気変換するためのものである。
The low-frequency receiver 16 is a low-frequency receiver that is arranged separately from the high-frequency transmitter / receiver 1, receives a low-frequency acoustic signal generated by a parametric array, and performs acoustic / electric conversion. It is for doing.

【0044】なお、パラメトリックアレイとは、素子の
指向性が互いに重なり合うように素子を1個おきに交互
に配置あいたアレイであり、図5では、高周波送受信器
15がそれに相当する。
The parametric array is an array in which every other element is alternately arranged so that the directivities of the elements overlap each other. In FIG. 5, the high-frequency transceiver 15 corresponds to this.

【0045】減算器16は、ベースバンド復調された高
/低周波受信信号の差分信号を生成、出力するものであ
る。
The subtractor 16 generates and outputs a difference signal of the baseband-demodulated high / low frequency reception signal.

【0046】適応フィルタ処理部14は、ADC(Anal
og Digital Converter:A/D変換器)144と、適
応FIR(Finite Impulse Response:有限パルス応
答)フィルタ143と、単パルス発生器141と、入力
切替スイッチ144と、減算器145と、を含み、減算
器16にて生成された差分信号をアナログ信号からデジ
タル信号にデジタイズし、海底残響特性の補正処理を行
うためのものである。
The adaptive filter processing unit 14 has an ADC (Anal
og Digital Converter (A / D converter) 144, an adaptive FIR (Finite Impulse Response: finite pulse response) filter 143, a single pulse generator 141, an input changeover switch 144, and a subtractor 145, for subtraction. It digitizes the difference signal generated by the detector 16 from an analog signal to a digital signal, and performs a process of correcting the undersea reverberation characteristic.

【0047】画像化処理部18は、通常のサイドスキャ
ンソーナーなどで行われる画像化処理により海底面エコ
ーのマッピング、作画を行う。
The imaging processor 18 performs mapping and drawing of the sea bottom echo by imaging processing performed by a normal side scan sonar or the like.

【0048】CPU17は、上記各部11,12,1
3,18の動作を制御するものである。
The CPU 17 is provided with the above components 11, 12, 1
It controls the operations 3 and 18.

【0049】次に、本発明の第1の実施例について、図
4(a),(b),(c),(d)および図5を参照し
て詳細に説明する。
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 (a), (b), (c), (d) and FIG.

【0050】図5において、送信は高/低周波送信装置
11および高周波送受波器15より行われる。送受信切
替回路122は比較的周波数の近い2周波信号を加算、
増幅して高周波送受波器15へ送る。上述したように水
中に送出された2周波音響信号(1次波)から、水中の
非線型効果により和と差の周波数(2次波)が派生す
る。このうち伝搬減衰の大きい和の周波数成分は水中で
減衰し、差の成分である低周波2次波が海底面および埋
没物体3に到達、反射して高周波送受波器15および低
周波受波器16へ戻る。また、1次波成分は海底面5に
到達、反射して高周波送受波器15および低周波受波器
16へ戻る。
In FIG. 5, transmission is performed by a high / low frequency transmission device 11 and a high frequency transducer 15. The transmission / reception switching circuit 122 adds two frequency signals having relatively close frequencies,
The signal is amplified and sent to the high frequency transducer 15. As described above, the sum and difference frequencies (secondary waves) are derived from the two-frequency acoustic signals (primary waves) transmitted into water due to the nonlinear effect in water. Of these, the frequency component of the sum with a large propagation attenuation is attenuated in water, and the low-frequency secondary wave, which is the difference component, reaches the sea floor and the buried object 3, is reflected, and is reflected by the high-frequency transducer 15 and the low-frequency receiver. Return to 16. In addition, the primary wave component reaches the sea bottom 5, is reflected, and returns to the high frequency transmitter / receiver 15 and the low frequency receiver 16.

【0051】なお、高周波送受波器15には、高周波音
響ビームに狭指向性を与えるため、高周波送受波素子を
アレイ状に配置したパラメトリックアレイを用いる。一
方、低周波音響ビームについては、パラメトリックアレ
イが極めて狭指向性の低周波ビームを形成するため、長
大なパラメトリックアレイを組む必要はない。
The high-frequency transducer 15 uses a parametric array in which high-frequency transducer elements are arranged in an array in order to give a high-frequency acoustic beam narrow directivity. On the other hand, for a low-frequency acoustic beam, it is not necessary to form a long parametric array because the parametric array forms a low-frequency beam with extremely narrow directivity.

【0052】受信した高周波信号は、高周波送受波器1
5にて受波し、音響/電気変換された後、送受切替回路
122でプリアンプ123へ送られ、復調に必要なレベ
ルに増幅される。次に、高周波帯域通過フィルタ124
で高周波成分f2近傍帯域だけ抽出された後、高周波検
波回路127でベースバンド信号に復調される。この時
点での信号波形は、図4(a)に示すような高周波エコ
ー差分信号波形である。
The received high-frequency signal is transmitted to the high-frequency transducer 1
The signal is received at 5, and is subjected to acoustic / electrical conversion. Next, the high-frequency band-pass filter 124
In after being extracted by the high-frequency component f 2 near band is demodulated into a baseband signal by the high-frequency detector circuit 127. The signal waveform at this point is a high-frequency echo difference signal waveform as shown in FIG.

【0053】反射した低周波信号は、低周波受波器16
にて受波し、音響/電気変換され、プリアンプ132で
復調に必要なレベルに増幅され、低周波帯域通過フィル
タ133で低周波成分f1―f2近傍の帯域だけ抽出され
た後、低周波検波回路136でベースバンド信号に復調
される。参照信号は発振器137で差分周波数(2次
波、f1―f2)を生成して使用する。この時点での信号
波形は、図4(b)に示すような海底面残響、目標物エ
コーが重複した低周波エコー差分信号波形であるが、一
般にS/R比が悪いため、この波形から埋没物体3の存
在を示す特徴的なエコー波形を判断することは極めて難
しい。
The reflected low-frequency signal is transmitted to the low-frequency receiver 16.
, Is converted to sound / electricity, amplified by the preamplifier 132 to a level required for demodulation, and extracted by the low-frequency band-pass filter 133 only in the band near the low-frequency components f 1 -f 2. The signal is demodulated into a baseband signal by a detection circuit 136. For the reference signal, a difference frequency (secondary wave, f 1 −f 2 ) is generated by the oscillator 137 and used. The signal waveform at this point is a low-frequency echo difference signal waveform in which the sea bottom reverberation and the target object echo overlap as shown in FIG. 4B, but since the S / R ratio is generally poor, the signal waveform is buried from this waveform. It is extremely difficult to determine a characteristic echo waveform indicating the presence of the object 3.

【0054】次に、高/低周波受信波形の差分信号を減
算器16にて生成する。差分信号の波形は図4(c)に
示されるように、埋没物体3の存在を示す特徴的なエコ
ーが図4(b)に比べて多少強調されて表される。しか
し図4(c)の波形にはまだ海底残響の周波数特性、入
射角特性に依存したオフセット成分が含まれるため、こ
れを除去してS/R比を向上するために適応FIRフィ
ルタ143で海底残響特性を再現し、A/D変換器14
4の出力信号から減算することで補正し、図4(d)を
得る。このとき適応FIRフィルタ処理部14は、フィ
ルタ入力切替器142を単パルス発生器141側にON
とし、あらかじめ海底残響特性に同定されたタップ係数
をセットされた状態でインパルス入力され、海底残響特
性の補正信号を出力する。
Next, the difference signal of the high / low frequency reception waveform is generated by the subtractor 16. As shown in FIG. 4 (c), the waveform of the difference signal shows a characteristic echo indicating the presence of the buried object 3 slightly emphasized as compared with FIG. 4 (b). However, since the waveform shown in FIG. 4C still contains an offset component depending on the frequency characteristics and incident angle characteristics of the submarine reverberation, the adaptive FIR filter 143 removes the offset component and improves the S / R ratio. A / D converter 14 reproduces the reverberation characteristics
4 by subtracting from the output signal of FIG. 4 to obtain FIG. At this time, the adaptive FIR filter processing unit 14 turns on the filter input switch 142 to the single pulse generator 141 side.
Then, an impulse is input in a state where the tap coefficients identified as the undersea reverberation characteristics are set in advance, and a correction signal of the undersea reverberation characteristics is output.

【0055】補正された差分信号は適応フィルタ処理部
14のA/D変換器144でアナログ信号からデジタル
信号にデジタイズされて画像化処理部18へ送られ、通
常のサイドスキャンソーナーと同様の処理で受信信号を
2次元画像化する。
The corrected difference signal is digitized from an analog signal to a digital signal by the A / D converter 144 of the adaptive filter processing unit 14 and sent to the image processing unit 18, where the signal is processed in the same manner as a normal side scan sonar. The received signal is converted into a two-dimensional image.

【0056】海底残響特性を同定するためには、上記動
作に先立ちトレーニング・シーケンスを設ける。トレー
ニング・シーケンスではフィルタ入力切替器142をA
/D変換器144側にONとし、埋没物体3がない海底
面に対して送受信を行う。そして高/低周波受信信号が
処理され、デジタイズされた差分信号が適応FIRフィ
ルタ143に入力されると、LMS(Least-Mean-Squar
e:最小二乗平均)適応アルゴリズムによりタップ係数
を入力信号に同定する。システム同定精度は最終出力信
号(残差出力)で確認することができる。
In order to identify the seafloor reverberation characteristics, a training sequence is provided prior to the above operation. In the training sequence, the filter input switch 142 is set to A
The / D converter 144 is turned ON, and transmission / reception is performed with respect to the sea bottom where no buried object 3 exists. When the high / low frequency reception signal is processed and the digitized difference signal is input to the adaptive FIR filter 143, the LMS (Least-Mean-Square)
e: Least-mean-square) Tap coefficients are identified in the input signal by an adaptive algorithm. The system identification accuracy can be confirmed by the final output signal (residual output).

【0057】なお、トレーニング・シーケンスとは、実
際の探知に入る前に試験的に探知を行うことである。こ
うすることにより、システムが正常に動作するか、所定
の結果が得られるか等のチェックを事前に行える。
Note that the training sequence is to perform detection on a trial basis before starting the actual detection. By doing so, it is possible to check in advance whether the system operates normally or whether a predetermined result is obtained.

【0058】LMSアルゴリズムは、収束したデータか
ら勾配ベクトルを推定するものであり、相関関係に測定
および逆行列演算を必要としない。
The LMS algorithm estimates a gradient vector from converged data, and does not require measurement and inverse matrix operation for correlation.

【0059】本実施例では以下の仕様のものを用いる。In this embodiment, the following specifications are used.

【0060】一般的なサイドスキャンソーナーの仕様を
モデルとして、図1のグレージング角αは45°、垂直
指向幅β=30°、またプラットフォームは海底高度h
=50mを10kt程度の速度で進行するものとする。
また高周波送受波器1としては中心周波数200kH
z、帯域20kHzのセラミック素子アレイ(指向幅1
°以下)を用いる。また低周波は海底面5下への透過性
を考慮して10kHzとする。よって高/低周波送信装
置11の高周波送信信号(1次波)にはf1=205k
Hzおよびf2=195kHzを用い、2次波として1
0kHzの狭指向性ビームを得る。また送波音響レベル
は、一般的なパラメトリックアレイの2次波音響レベル
の低さを考慮し、210dB以上(re 0dB=1μPa、@1
m)とする。
Using a general side scan sonar specification as a model, the glazing angle α in FIG. 1 is 45 °, the vertical directivity width β = 30 °, and the platform is the seafloor altitude h.
= 50 m at a speed of about 10 kt.
The high frequency transducer 1 has a center frequency of 200 kHz.
z, ceramic element array with a bandwidth of 20 kHz (directivity width 1
° or less). The low frequency is set to 10 kHz in consideration of the permeability below the sea bottom 5. Therefore, the high frequency transmission signal (primary wave) of the high / low frequency transmission device 11 has f 1 = 205 k.
Hz and f 2 = 195 kHz, and 1
Obtain a narrow directional beam of 0 kHz. In addition, the transmission acoustic level is 210 dB or more (re 0 dB = 1 μPa, @ 1) in consideration of the low secondary acoustic level of a general parametric array.
m).

【0061】高周波受信処理部12には、プリアンプ1
23に利得を自動的に調節するAGC(Automatic Gai
n Control)を用い、CPU17から最適なアンプゲイ
ンを制御可能とする。高周波帯域通過フィルタ124に
は中心周波数195kHz、通過帯域幅10kHz程度
のものを用いて周波数f2エコー信号を分離抽出する。
また高周波検波回路127では195kHzの送信信号
の乗算器125およびLPF126により構成する。
The high-frequency reception processor 12 includes a preamplifier 1
AGC (Automatic Gai)
n Control) to enable the CPU 17 to control the optimum amplifier gain. Separating extracting the frequency f 2 echo signal using a center frequency 195 kHz, the ones around the passband width 10kHz in frequency band-pass filter 124.
The high frequency detection circuit 127 includes a multiplier 195 and an LPF 126 for a 195 kHz transmission signal.

【0062】低周波受波器16には、中心周波数10k
Hzの受波器を用い、2次波エコーを受波する。プリア
ンプ132には高周波受信処理系と同様にAGCを用い
るが、アンプゲインのバイアス値として約40dB程度
を高くする。これはパラメトリックアレイの2次波成分
が1次波に対して40dB程度低い音響レベルしか生成
されないためである。低周波帯域通過フィルタ133に
は中心周波数10kHz、通過帯域幅で5kHz程度の
ものを用いる。低周波検波回路136は2次波周波数で
ある10kHzの発振器137の出力信号との乗算器1
34およびLPF135より構成する。
The low frequency receiver 16 has a center frequency of 10 k
A secondary wave echo is received using a receiver of Hz. AGC is used for the preamplifier 132 as in the high-frequency reception processing system, but the bias value of the amplifier gain is increased by about 40 dB. This is because the secondary wave component of the parametric array generates only an acoustic level about 40 dB lower than the primary wave. A low-frequency band-pass filter 133 having a center frequency of 10 kHz and a pass bandwidth of about 5 kHz is used. The low-frequency detection circuit 136 is a multiplier 1 for multiplying the output signal of the oscillator 137 having a secondary wave frequency of 10 kHz by
34 and the LPF 135.

【0063】A/D変換器144は、高周波(200k
Hz)のサイドスキャンソーナーに要求されるレンジ分
解能を充たすサンプリングレートとして1MHz、ビッ
ト分解能は12ビット程度とする。
The A / D converter 144 operates at a high frequency (200 k
Hz), a sampling rate satisfying a range resolution required for a side scan sonar is 1 MHz, and a bit resolution is about 12 bits.

【0064】適応FIRフィルタ143は、レンジRか
らの反射信号を再現するのに必要なタップ数を備え、L
MS適応アルゴリズムを実装し、トレーニング・シーケ
ンスにおいてA/D変換器144の出力信号を取り込ん
でシステム同定を行う。フィルタ入力切替器142はC
PU17制御で、トレーニング・シーケンスではA/D
変換器144の出力、通常捜索時では単パルス発生器1
41に適宜切り替えを行う。通常捜索時ではA/D変換
器144の出力開始に同期して単パルス発生器141が
パルスを出力し、この入力によって適応FIRフィルタ
143は補正信号を出力する。
The adaptive FIR filter 143 has the number of taps necessary to reproduce the reflected signal from the range R,
The MS adaptation algorithm is implemented, and the output signal of the A / D converter 144 is captured in the training sequence to perform system identification. Filter input switch 142 is C
PU17 control, A / D in training sequence
Output of converter 144, single pulse generator 1 during normal search
41 is appropriately switched. At the time of normal search, the single pulse generator 141 outputs a pulse in synchronization with the start of output of the A / D converter 144, and the adaptive FIR filter 143 outputs a correction signal by this input.

【0065】なお、LMS適応アルゴリズムの代わり
に、RLS(Recursive-Least-mean-Square)適応アルゴ
リズムを用いてもよい。RLS適応アルゴリズムは、L
MS適応アルゴリズムに比較し収束速度がはるかに速
い。
Incidentally, instead of the LMS adaptation algorithm, an RLS (Recursive-Least-mean-Square) adaptation algorithm may be used. The RLS adaptation algorithm is L
The convergence speed is much faster than the MS adaptation algorithm.

【0066】それでは、図1,図3および図5を参照し
て本発明の第1の実施例の動作を説明する。
The operation of the first embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. 1, 3 and 5.

【0067】図5において、高周波送受波器15から送
信された2周波の高周波送信信号(1次波)により低周
波の差分周波数(2次波)が派生する。1次波、2次波
はともに海底面5へ到達して反射するが、2次波は低周
波であるため音響エネルギーの一部が海底面5を透過し
て埋没物体3に到達、反射して海底面5へ戻る。このよ
うに、エコーには大別して次の3種類の成分が含まれ
る。 (1)高周波海底面エコー(周波数f1およびf2) (2)低周波海底面エコー(周波数f1―f2) (3)低周波埋没物体エコー(周波数f1―f2) ここで、高周波海底面エコー(1)の音響成分は高周波
送受波器15で受信されて電気信号に変換され、送受切
替回路122へ送られる。受信信号は送受切替回路12
2でプリアンプ123へ振り分けられ、復調に必要なレ
ベルに増幅される。アンプゲインはCPU17により適
切な値がプリセットされる。次に高周波帯域通過フィル
タ124で高周波成分f2帯域だけ抽出された後、高周
波検波回路127でベースバンド信号に復調される。こ
の時点での信号波形は、図4(a)に示すような残響信
号である。
In FIG. 5, a low-frequency differential frequency (secondary wave) is derived from a two-frequency high-frequency transmission signal (primary wave) transmitted from the high-frequency transducer 15. Both the primary wave and the secondary wave reach the sea bottom 5 and are reflected. However, since the secondary wave has a low frequency, part of the acoustic energy passes through the sea bottom 5 and reaches the buried object 3 and is reflected. And return to the seabed 5. As described above, the echo roughly includes the following three types of components. (1) High frequency sea bottom echo (frequency f 1 and f 2 ) (2) Low frequency sea bottom echo (frequency f 1 -f 2 ) (3) Low frequency buried object echo (frequency f 1 -f 2 ) The acoustic component of the high-frequency sea floor echo (1) is received by the high-frequency transducer 15, converted into an electric signal, and transmitted to the transmission / reception switching circuit 122. The reception signal is transmitted and received by the transmission / reception switching circuit 12.
In step 2, the signal is distributed to the preamplifier 123 and amplified to a level required for demodulation. An appropriate value of the amplifier gain is preset by the CPU 17. Next, after extracting only the high-frequency component f 2 band by the high-frequency band-pass filter 124, the signal is demodulated into a baseband signal by the high-frequency detection circuit 127. The signal waveform at this point is a reverberation signal as shown in FIG.

【0068】低周波エコー(2),(3)は低周波受波
器16で受信されて電気信号に変換され、プリアンプ1
32で復調に必要なレベルに増幅される。アンプゲイン
はCPU17により適切な値がプリセットされるが、ト
ータルゲインで高周波受信処理部12のプリアンプ12
3に比べて約40dB程度高く設定される。次に低周波
帯域通過フィルタ133で低周波成分f―f近傍の
帯域だけ抽出された後、低周波検波回路136でベース
バンド信号に復調される。参照信号は発振器137で差
分周波数(2次波)を模擬生成して使用する。この時点
での信号波形は、図4(b)に示すような波形となる。
The low-frequency echoes (2) and (3) are received by the low-frequency receiver 16 and converted into electric signals.
At 32, the signal is amplified to a level required for demodulation. Although an appropriate value is preset for the amplifier gain by the CPU 17, the preamplifier 12 of the high frequency reception
3 is set higher by about 40 dB. Next, the low-frequency band-pass filter 133 extracts only the band near the low-frequency components f 1 -f 2, and then demodulates the low-frequency detection circuit 136 into a baseband signal. The reference signal is generated by simulating the difference frequency (secondary wave) by the oscillator 137 and used. The signal waveform at this point is as shown in FIG.

【0069】次に、高/低周波受信波形の差分信号を減
算器16にて生成する。差分信号の波形は図4(c)に
示されるように、埋没物体3の存在を示す特徴的なエコ
ーが図4(b)に比べて強調されて示される。差分信号
はA/D変換器144でデジタイズされて画像化処理部
18へ送られ、通常のサイドスキャンソーナーと同様の
処理で差分信号を2次元画像化する。しかし図4(c)
の波形には海底面反射の周波数特性、入射角特性に依存
したオフセット成分が含まれるため、これを除去してS
/R比を向上するために適応FIRフィルタ143で海
底面反射特性を再現し、A/D変換器144の出力信号
から減算することで補正し、図4(d)を得る。このと
き適応FIRフィルタ143は、フィルタ入力切替器1
42を単パルス発生器141側にONとし、あらかじめ
海底面反射特性に同定されたタップ係数をセットされた
状態でインパルス入力され、海底面反射特性の再現(補
正)信号を出力する。
Next, the difference signal of the high / low frequency reception waveform is generated by the subtractor 16. As shown in FIG. 4 (c), the waveform of the difference signal is such that a characteristic echo indicating the presence of the buried object 3 is emphasized as compared with FIG. 4 (b). The difference signal is digitized by the A / D converter 144 and sent to the imaging processing unit 18, where the difference signal is converted into a two-dimensional image by the same processing as in a normal side scan sonar. However, FIG.
Since the waveform of (1) contains an offset component depending on the frequency characteristic and the incident angle characteristic of sea bottom reflection, it is removed and S
In order to improve the / R ratio, the seafloor reflection characteristics are reproduced by the adaptive FIR filter 143 and corrected by subtracting from the output signal of the A / D converter 144 to obtain FIG. At this time, the adaptive FIR filter 143 is connected to the filter input switch 1
42 is turned on to the single pulse generator 141 side, and an impulse is input in a state where a tap coefficient previously identified as the sea bottom reflection characteristic is set, and a reproduction (correction) signal of the sea bottom reflection characteristic is output.

【0070】海底面反射特性を同定するためには、上記
動作に先立ちトレーニング・シーケンスを設ける。トレ
ーニング・シーケンスではフィルタ入力切替器142を
A/D変換器144出力側にONとし、埋没物体3がな
い海底面5に対して送受信を行う。高/低周波受信信
号、差分化、デジタル化された信号(トレーニング信
号)が適応FIRフィルタ143に入力されると、LM
S適応アルゴリズムによりタップ係数を入力信号に同定
する。システム同定精度は最終出力信号(残差出力)で
確認することができる。
In order to identify the sea bottom reflection characteristic, a training sequence is provided prior to the above operation. In the training sequence, the filter input switch 142 is turned on at the output side of the A / D converter 144, and transmission / reception is performed with respect to the sea bottom 5 where no buried object 3 exists. When the high / low frequency reception signal, the difference signal, and the digitized signal (training signal) are input to the adaptive FIR filter 143, LM
Tap coefficients are identified in the input signal by the S-adaptive algorithm. The system identification accuracy can be confirmed by the final output signal (residual output).

【0071】以上のように、本実施例によれば、高/低
周波信号の差分をとっているので、低周波エコーに含ま
れる海底残響成分を低減できるので、受信信号のS/R
比を向上することができる。
As described above, according to this embodiment, since the difference between the high-frequency signal and the low-frequency signal is obtained, the undersea reverberation component contained in the low-frequency echo can be reduced.
The ratio can be improved.

【0072】また、高/低周波送信にパラメトリックア
レイを用いているので、装置を小型化することができ
る。
Further, since the parametric array is used for high / low frequency transmission, the size of the apparatus can be reduced.

【0073】さらに、トレーニング・シーケンスにより
海底残響の周波数特性を同定し、かつ適応フィルタによ
り補正処理を施しているので、差分信号のS/R比をさ
らに向上させることができ、結果的に探知性能の大幅な
向上が可能となる。
Further, since the frequency characteristics of the undersea reverberation are identified by the training sequence and the correction processing is performed by the adaptive filter, the S / R ratio of the difference signal can be further improved, and as a result, the detection performance can be improved. Can be greatly improved.

【0074】なお、本実施例において、高周波および低
周波の具体的な周波数をあえて明示しなかったが、通
常、低周波とは50KHz位の低い周波数のことをい
い、高周波とは200KHz位の高い周波数のことをい
う。しかし、この範囲にとらわれずに任意の周波数を選
択してよい。こうすることより、海底の探知や、海底中
の埋没物体の位置を容易に対処することができ、より広
範囲で高精度な埋没物体探知が可能となる。
In the present embodiment, the specific frequencies of the high frequency and the low frequency are not specified, but the low frequency usually means a low frequency of about 50 KHz, and the high frequency means a high frequency of about 200 KHz. Refers to frequency. However, an arbitrary frequency may be selected without being limited to this range. By doing so, it is possible to easily detect the seabed and the position of the buried object in the seabed, and it is possible to detect the buried object with higher accuracy over a wider range.

【0075】次に、本発明の第2の実施例を説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0076】図6は、本発明の第2の実施例の回路構成
を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration of the second embodiment of the present invention.

【0077】上述した第1の実施例では、適応フィルタ
制御部14に適応FIRフィルタ143を用いている
が、本実施例では、適応 IIR(Infinite Impulse
Response;無限パルス応答)フィルタ143’を用いて
いる。
In the above-described first embodiment, the adaptive FIR filter 143 is used for the adaptive filter control unit 14. However, in this embodiment, the adaptive IIR (Infinite Impulse
Response; infinite pulse response) filter 143 'is used.

【0078】これ以外の構成は図5に示した第1の実施
例と同様であるため、図5と同じ符号を付して示す。
Since the other structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 5, the same reference numerals as in FIG. 5 are used.

【0079】適応FIRフィルタ143は、出力が現在
の入力サンプル値によってのみ決定され、過去の入力サ
ンプル値が現在の入力サンプル値に影響を与えることは
ない。これに対して、適応IIRフィルタ143’は、
過去の入力サンプル値が現在の入力サンプル値に影響を
与える。
The output of the adaptive FIR filter 143 is determined only by the current input sample value, and the past input sample value does not affect the current input sample value. In contrast, adaptive IIR filter 143 '
Past input sample values affect current input sample values.

【0080】以上のように、本実施例によれば、高/低
周波信号の差分をとっているので、低周波エコーに含ま
れる海底残響成分を低減できるので、受信信号のS/R
比を向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the difference between the high and low frequency signals is obtained, the undersea reverberation component included in the low frequency echo can be reduced, so that the S / R of the received signal can be reduced.
The ratio can be improved.

【0081】また、適応IIRフィルタ143’を用い
ているので、現在および過去の時間的な要素も加味した
補正を行うことができる。
Further, since the adaptive IIR filter 143 'is used, it is possible to perform correction in consideration of current and past temporal elements.

【0082】さらに、トレーニング・シーケンスにより
海底残響の周波数特性を同定し、かつ適応フィルタによ
り補正処理を施しているので、差分信号のS/R比をさ
らに向上させることができ、結果的に探知性能の大幅な
向上が可能となる。
Furthermore, since the frequency characteristics of the undersea reverberation are identified by the training sequence and the correction processing is performed by the adaptive filter, the S / R ratio of the difference signal can be further improved, and as a result, the detection performance can be improved. Can be greatly improved.

【0083】続いて、本発明の第3の実施例を説明す
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0084】図7は、本発明の第3の実施例の回路構成
を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a circuit configuration of the third embodiment of the present invention.

【0085】図5に示した第1の実施例では、高/低周
波送信にパラメトリックアレイを用いて送信系の共用
化、小型化を図っているが、第3の実施例は、これを高
/低周波送受信系に分離した構成である。図7に示すよ
うに、本実施例では、高/低周波送信系にそれぞれ送受
波器アレイ121,131と、高周波送信部11’と、
高周波受信部12’と、低周波送信部19と、低周波受
信部13と、を設けている。
In the first embodiment shown in FIG. 5, the transmission system is shared and downsized by using a parametric array for high / low frequency transmission. / Separated into low-frequency transmitting and receiving systems. As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the transmitter / receiver arrays 121 and 131, the high-frequency transmitter 11 ′,
A high frequency receiving unit 12 ', a low frequency transmitting unit 19, and a low frequency receiving unit 13 are provided.

【0086】これ以外の構成は図5に示した第1の実施
例と同様であるため、図5と同じ符号を付して示す。
Since the other structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 5 are used.

【0087】高周波送受信系は、高周波送受波器121
の後段が送受切替回路122で送信系/受信系に分離さ
れる構成となる。送信系は周波数fHの発振器112
と、パワーアンプ111と、から構成され、CPU17
制御に応じて高周波PCW信号を送信する。受信系は主
にプリアンプ123と、高周波帯域通過フィルタ124
と、高周波検波回路127と、から構成される。
The high-frequency transmitting / receiving system includes a high-frequency transducer 121
Is separated by the transmission / reception switching circuit 122 into a transmission system / reception system. Oscillator of the transmission system frequency f H 112
And a power amplifier 111, and the CPU 17
The high-frequency PCW signal is transmitted according to the control. The receiving system mainly includes a preamplifier 123 and a high-frequency bandpass filter 124.
And a high-frequency detection circuit 127.

【0088】低周波送受信系は、高周波送受信系と同様
に、低周波送受波器アレイ131の後段が送受切替回路
132で送信系/受信系に分離される構成となる。送信
系は周波数fLの発振器172と、パワーアンプ171
と、から構成され、CPU17制御に応じて低周波PC
W信号を送信する。受信系は主にプリアンプ133と、
低周波帯域通過フィルタ134と、低周波検波回路13
7と、から構成される。
The low-frequency transmission / reception system has a configuration in which the subsequent stage of the low-frequency transducer array 131 is separated into a transmission system / reception system by a transmission / reception switching circuit 132, similarly to the high-frequency transmission / reception system. The transmission system includes an oscillator 172 having a frequency f L and a power amplifier 171.
And a low-frequency PC according to the control of the CPU 17.
Transmit the W signal. The receiving system mainly consists of a preamplifier 133,
Low-frequency band-pass filter 134 and low-frequency detection circuit 13
7 is comprised.

【0089】検波された高/低周波受信信号は減算器1
6にて差分信号を生成した後、A/D変換器144でデ
ジタイズされ、画像化処理部18で画像化される。海底
面反射特性を同定し、補正するトレーニング・シーケン
スは、図5に示した第1の実施例と同様に適応FIRフ
ィルタ143で実施される。
The detected high / low frequency received signal is subtracted by a subtractor 1
After the difference signal is generated in step 6, the signal is digitized by the A / D converter 144 and imaged by the image processing unit 18. The training sequence for identifying and correcting the sea bottom reflection characteristic is executed by the adaptive FIR filter 143 as in the first embodiment shown in FIG.

【0090】また、本実施例では、パラメトリックアレ
イを使用しないため、低周波送受信系は狭指向性(アジ
マス分解能)を得るために、送/受信側のいずれか、も
しくは双方に長大なアレイを要する。しかし、この代わ
りに画像化処理部18の処理アルゴリズムとして合成開
口方式を用いてアジマス分解能を得てもよい。
In this embodiment, since a parametric array is not used, the low-frequency transmitting / receiving system requires a long array on one or both of the transmitting and receiving sides to obtain narrow directivity (azimuth resolution). . However, the azimuth resolution may be obtained by using the synthetic aperture method as the processing algorithm of the imaging processing unit 18 instead.

【0091】なお、本実施例では、送信信号としてPC
W信号を用いているが、送信信号にLFM(Linear Fr
equency Modulation)のような変調信号を用いてレン
ジ分解能を向上してもよい。この場合、図7の発振器1
12および172のかわりに線形変調信号発生回路(図
示せず)を配置する。また、送受波器は信号帯域に応じ
た広帯域性能を有するものを用いてもよい。なお、LF
Mは信号周波数が直線的に変化するように変調をかけた
信号で、ソーナーに限らずレーダー等においても広く一
般的に用いられている。この信号は周波数帯域がPCW
よりも広がるため、より高い距離分解能が得られる。
In this embodiment, a PC is used as a transmission signal.
Although a W signal is used, an LFM (Linear Fr
The range resolution may be improved by using a modulation signal such as (Equency Modulation). In this case, the oscillator 1 shown in FIG.
A linear modulation signal generating circuit (not shown) is arranged instead of 12 and 172. Further, a transducer having a wide band performance according to the signal band may be used. Note that LF
M is a signal modulated so that the signal frequency changes linearly, and is widely and generally used not only in sonar but also in radar and the like. This signal has a frequency band of PCW
Because it is wider, higher distance resolution can be obtained.

【0092】以上のように、本実施例によれば、高/低
周波信号の差分をとっているので、低周波エコーに含ま
れる海底残響成分を低減できるので、受信信号のS/R
比を向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the difference between the high and low frequency signals is obtained, the undersea reverberation component included in the low frequency echo can be reduced, so that the S / R of the received signal can be reduced.
The ratio can be improved.

【0093】また、トレーニング・シーケンスにより海
底残響の周波数特性を同定し、かつ適応フィルタにより
補正処理を施しているので、差分信号のS/R比をさら
に向上させることができ、結果的に探知性能の大幅な向
上が可能となる。
Further, since the frequency characteristics of the reverberation of the seabed are identified by the training sequence and the correction processing is performed by the adaptive filter, the S / R ratio of the difference signal can be further improved, and as a result, the detection performance can be improved. Can be greatly improved.

【0094】最後に、本発明の第4の実施例を説明す
る。
Finally, a fourth embodiment of the present invention will be described.

【0095】図8は、本発明の第4の実施例の回路構成
を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a circuit configuration of the fourth embodiment of the present invention.

【0096】上述した第3の実施例では、適応フィルタ
制御部14に適応FIRフィルタ143を用いている
が、本実施例では、適応 IIR(Infinite Impulse
Response;無限パルス応答)フィルタ143’を用いて
いる。
In the third embodiment described above, the adaptive FIR filter 143 is used for the adaptive filter control unit 14. However, in the present embodiment, the adaptive IIR (Infinite Impulse
Response; infinite pulse response) filter 143 'is used.

【0097】これ以外の構成は図5に示した第1の実施
例と同様であるため、図5と同じ符号を付して示す。
Since the other structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 5 are used.

【0098】本実施例で用いている適応IIRフィルタ
143’は第2の実施例で用いているものと同様である
ので説明は省略する。詳細は第2の実施例を参照された
い。
The adaptive IIR filter 143 'used in this embodiment is the same as that used in the second embodiment, and a description thereof will be omitted. See the second embodiment for details.

【0099】以上のように、本実施例によれば、高/低
周波信号の差分をとることで、低周波エコーに含まれる
海底残響成分を低減できるので、受信信号のS/R比を
向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, the difference between the high and low frequency signals is obtained, whereby the undersea reverberation component included in the low frequency echo can be reduced, so that the S / R ratio of the received signal can be improved. can do.

【0100】また、また、適応IIRフィルタ143’
を用いているので、現在および過去の時間的な要素も加
味した補正を行うことができる。
Also, the adaptive IIR filter 143 '
Is used, it is possible to perform a correction that also takes into account current and past temporal factors.

【0101】さらに、トレーニング・シーケンスにより
海底残響の周波数特性を同定し、かつ適応フィルタによ
り補正処理を施しているので、差分信号のS/R比をさ
らに向上させることができ、結果的に探知性能の大幅な
向上が可能となる。
Furthermore, since the frequency characteristics of the undersea reverberation are identified by the training sequence and the correction processing is performed by the adaptive filter, the S / R ratio of the difference signal can be further improved, and as a result, the detection performance can be improved. Can be greatly improved.

【0102】なお、上記の第1から第3の実施例では、
船舶や曳航船といった水中帆走プラットホームに搭載し
て運用される埋没物体探知ソーナーシステムを例にとっ
て説明したが、本発明は、必ずしもこれらのシステムに
限定されるものではなく、第1から第3のシステムを任
意に組み合わせても、あるいは地球軌道上を周回してい
る人工衛星に搭載して宇宙から探知する運用形態にして
もよい。そして、探知手段は音波だけでなく、海中に入
射しても拡散・減衰することなく目標物に到達して、そ
の存在を認識することができるビーム等を用いてもよ
い。このようなビームを用いるときは、距離方向や方位
方向の分解能を向上させるため、任意のビーム幅、周波
数を選択してかまわない。
In the first to third embodiments,
Although the buried object detection sonar system mounted and operated on an underwater sailing platform such as a ship or a towed ship has been described as an example, the present invention is not necessarily limited to these systems, and the first to third systems are not limited thereto. May be arbitrarily combined, or may be mounted on an artificial satellite orbiting the earth's orbit to detect from space. The detecting means may use not only a sound wave but also a beam or the like that reaches a target without diffusing or attenuating even if it enters the sea and can recognize its presence. When such a beam is used, any beam width and frequency may be selected in order to improve the resolution in the distance direction and the azimuth direction.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下のような顕著な効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
The following remarkable effects are obtained.

【0104】(1)高/低周波送受信を併用する方式を
採用することで、受信信号に含まれる海底面反射成分を
低減し、受信信号のS/R比を向上できるため、海底面
下の小型物体を探知できることである。このため従来困
難であった埋没機雷などの音響捜索、探知が可能とな
る。
(1) By adopting a system that uses both high / low frequency transmission and reception, it is possible to reduce the sea bottom reflection component included in the received signal and to improve the S / R ratio of the received signal. The ability to detect small objects. This makes it possible to search for and detect buried mines and other sounds that were difficult in the past.

【0105】(2)トレーニング・シーケンスにより海
底面の音響反射特性をあらかじめ同定し、かつ適応フィ
ルタにより受信信号の補正を行うことで、目標とする埋
没物体のエコーのみを明瞭に抽出することが可能となる
ため、海底面下の小型物体の探知確率を向上できる。こ
の結果、広範な海域の連続捜索への応用に際して、運用
時間の短縮、運用効率の向上が実現される。
(2) Only the echo of the target buried object can be clearly extracted by previously identifying the acoustic reflection characteristics of the sea floor by the training sequence and correcting the received signal by the adaptive filter. Therefore, the detection probability of a small object below the sea floor can be improved. As a result, in application to continuous search of a wide sea area, shortening of operation time and improvement of operation efficiency are realized.

【0106】(3)高/低周波の送信にパラメトリック
アレイを用いているため、装置を小型化することができ
る。
(3) Since the parametric array is used for high / low frequency transmission, the size of the device can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】海底(水底も含む)に埋没した物体を探知する
原理を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a principle of detecting an object buried in the sea floor (including the water bottom).

【図2】(a)は、高周波受波器による海底面エコーの
受信を示す図であり、(b)は、低周波受波器による海
底面および埋没物体エコーの受信を示す図である。
FIG. 2A is a diagram illustrating reception of a sea bottom echo by a high frequency receiver, and FIG. 2B is a diagram illustrating reception of a sea bottom and a buried object echo by a low frequency receiver.

【図3】(a)は、高周波エコーを示す図であり、
(b)は、低周波エコーを示す図であり、(c)は、そ
の差分信号の受信レベルを示す図である。
FIG. 3A is a diagram showing a high-frequency echo,
(B) is a diagram illustrating a low-frequency echo, and (c) is a diagram illustrating a reception level of the differential signal.

【図4】(a),(b)は、高周波受波器および低周波
受波器による海底面エコーと埋没物体エコーの受信を示
す図であり、(c)は、高/低周波信号の差分をとった
補正前の高/低周波エコー差分信号を示す図であり、
(d)は、図4(c)の高/低周波エコー差分信号に含
まれる海底面エコーをキャンセルした補正後の高/低周
波エコー差分信号を示す図である。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing reception of a submarine echo and a buried object echo by a high-frequency receiver and a low-frequency receiver, and FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating a high / low frequency echo difference signal before correction obtained by taking a difference;
FIG. 5D is a diagram illustrating a corrected high / low frequency echo difference signal after canceling the sea bottom echo included in the high / low frequency echo difference signal of FIG. 4C.

【図5】本発明の第1の実施例の回路構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例の回路構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a circuit configuration according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例の回路構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a circuit configuration according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施例の回路構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a circuit configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高/低周波送波器 2,2’ 高/低周波受波器 3 埋没物体 4 海面 5 海底 6 高/低周波送波 7 高/低周波受波 8 埋没物体エコー 9 海底面エコー 10 埋没物体探知ソナーシステム 11 高/低周波送信装置 11’ 高周波送信部 12 高周波受信処理部 12’ 高周波受信部 13 低周波受信処理部 13’ 低周波受信部 14 適応フィルタ処理部 17 CPU 16,145 減算器 19 低周波送信部 111 パワーアンプ 112 加算器 113 高周波発振器 114 低周波発振器 121 高周波送受波器 122,142 スイッチ 123.132 PRE(Pre Amplifier:プリアン
プ) 124,133 BPF(Band Pass Filter:帯域通
過フィルタ) 125,134 乗算器 126,135 LPF(Low Pass Filter:ローパス
フィルタ) 127 高周波検波回路 131 低周波受波器 136 低周波検波回路 137 参照周波数発振器 141 パルス発生器 142 入力切替器 143 FIR(Finite Impulse Response:有限パ
ルス応答)フィルタ 143’,143’’ IIR(Infinite Impulse R
esponse;無限パルス応答)フィルタ 144 ADC(Analog Digital Converter:A/D
変換器) 146 画像化処理部
REFERENCE SIGNS LIST 1 high / low frequency transmitter 2, 2 ′ high / low frequency receiver 3 buried object 4 sea surface 5 sea floor 6 high / low frequency transmission 7 high / low frequency reception 8 buried object echo 9 sea bottom echo 10 buried Object detection sonar system 11 High / low frequency transmission device 11 'High frequency transmission unit 12 High frequency reception processing unit 12' High frequency reception unit 13 Low frequency reception processing unit 13 'Low frequency reception unit 14 Adaptive filter processing unit 17 CPU 16, 145 Subtractor 19 Low frequency transmission unit 111 Power amplifier 112 Adder 113 High frequency oscillator 114 Low frequency oscillator 121 High frequency transducer 122, 142 Switch 123.132 PRE (Pre Amplifier) 124, 133 BPF (Band Pass Filter) 125, 134 Multiplier 126, 135 LPF (Low Pass Filter) 127 High-frequency detection circuit 131 low-frequency wave receiver 136 low-frequency detector circuit 137 reference frequency oscillator 141 pulse generator 142 input selector 143 FIR (Finite Impulse Response: Finite impulse response) filter 143 ', 143''IIR (Infinite Impulse R
esponse; infinite pulse response) filter 144 ADC (Analog Digital Converter: A / D)
146) Image processing unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−153657(JP,A) 特開 平3−115882(JP,A) 特開 平4−335177(JP,A) 特開 平5−52923(JP,A) 特開 平7−134061(JP,A) 特開 平5−223923(JP,A) 特開 平3−195994(JP,A) 特開 平8−105976(JP,A) 特開 平10−20045(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96 G01V 1/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-10-153657 (JP, A) JP-A-3-115882 (JP, A) JP-A-4-335177 (JP, A) JP-A-5-135 52923 (JP, A) JP-A-7-134061 (JP, A) JP-A-5-223923 (JP, A) JP-A-3-195994 (JP, A) JP-A-8-105976 (JP, A) JP-A-10-20045 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 7 /52-7/64 G01S 15/00-15/96 G01V 1/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 海底に埋没した物体を探知する埋没物体
探知ソーナーシステムであって、 高周波および低周波音響を発生して水中に送出する高/
低周波送信装置と、 前記高/低周波送信装置から送出され海底面および埋没
物体から反射された高周波エコーを受信する高周波受信
装置と、 前記高/低周波送信装置から送出され海底面および埋没
物体から反射された音響のうち低周波エコーを受信する
低周波受信装置と、 前記高周波受信装置および前記低周波受信装置で処理さ
れた前記高周波エコーおよび低周波エコーの差分をとる
減算器と、 前記減算器から入力された差分信号に含まれる前記海底
面エコーをキャンセルして埋没物体のエコーを抽出する
適応フィルタ処理部と、 を具備し、 海底埋没物体探知用のソーナー音響周波数として高周波
/低周波を併用し、前記適応フィルタ処理部は、 前記減算器から入力した差分信号をデジタルからアナロ
グに変換するA/D変換器と、 単一パルスを発生する単パルス発生器と、 前記A/D変換器と単パルス発生器の出力を切り替える
入力切替スイッチと、 前記入力切替スイッチから入力した信号の補正処理を行
う適応フィルタと、を備え、 前記適応フィルタは、高/低周波エコー差分信号に含ま
れる海底面音響反射の周波数特性、入射角特性の影響を
補正し、埋没物体エコーを獲得する ことを特徴とする埋
没物体探知ソーナーシステム。
1. A buried object detection sonar system for detecting an object buried on the seabed, comprising:
A low-frequency transmitting device; a high-frequency receiving device that receives high-frequency echoes transmitted from the high / low-frequency transmitting device and reflected from the sea floor and a buried object; a submarine and a buried object transmitted from the high / low-frequency transmitting device. A low-frequency receiving device that receives a low-frequency echo of the sound reflected from the device; a subtractor that calculates a difference between the high-frequency echo and the low-frequency echo processed by the high-frequency receiving device and the low-frequency receiving device; An adaptive filter processing unit for canceling the sea bottom echo included in the difference signal input from the vessel and extracting an echo of the buried object, comprising: a high frequency / low frequency as a sonar acoustic frequency for detecting a buried object under the sea. The adaptive filter processing unit also converts the difference signal input from the subtractor from digital to analog.
A / D converter for converting the data into a single pulse, a single pulse generator for generating a single pulse, and switching between the outputs of the A / D converter and the single pulse generator
An input changeover switch for correcting a signal input from the input changeover switch;
An adaptive filter, wherein the adaptive filter is included in the high / low frequency echo difference signal.
The effects of the frequency response and incident angle
A buried object detection sonar system that corrects and acquires a buried object echo .
【請求項2】 前記適応フィルタは、適応FIRフィル
タである請求項1記載の埋没物体探知ソーナーシステ
ム。
2. The buried object detection sonar system according to claim 1, wherein the adaptive filter is an adaptive FIR filter.
【請求項3】 請求項1に記載の埋没物体ソーナーシス
テムにおいて、捜索前に 高/低周波音響送受信によるトレーニング・シ
ーケンスを実施し、海底面反射の周波数特性、入射角特
性を得ることを特徴とする埋没物体探知ソーナーシステ
ム。
3. The buried object sonar system according to claim 1, wherein a training sequence by high / low frequency sound transmission / reception is performed before searching to obtain a frequency characteristic of sea bottom reflection and an incident angle characteristic. Buried object detection sonar system.
【請求項4】 請求項に記載の埋没物体探知ソーナー
システムにおいて、 前記適応フィルタ処理部の適応FIRフィルタは、LM
S適応アルゴリズムを実装していることを特徴とする埋
没物体探知ソーナーシステム。
4. The buried object detection sonar system according to claim 2 , wherein the adaptive FIR filter of the adaptive filter processing unit is LM.
A buried object detection sonar system characterized by implementing an S-adaptive algorithm.
【請求項5】 請求項に記載の埋没物体探知ソーナー
システムにおいて、 前記適応フィルタ処理部の適応FIRフィルタは、RL
S適応アルゴリズムを実装していることを特徴とする埋
没物体探知ソーナーシステム。
5. The buried object detection sonar system according to claim 2 , wherein the adaptive FIR filter of the adaptive filter processing unit is RL.
A buried object detection sonar system characterized by implementing an S-adaptive algorithm.
【請求項6】 高周波および低周波音響を発生して水中
に送出するステップと、 海底面および埋没物体から反射された高周波エコーを受
信するステップと、 海底面および埋没物体から反射された音響のうち低周波
エコーを受信するステップと、 受信した前記高周波エコーおよび低周波エコーの差分を
とるステップと、 前記減算器から入力された差分信号に含まれる前記海底
面エコーをキャンセルして埋没物体のエコーを抽出する
ステップとを有し、海底に埋没した物体を探知するため
に、海底埋没物体探知用のソーナー音響周波数として高
周波/低周波を併用し、該両受信信号の差分から埋没物
体のエコーを抽出する埋没物体探知方法であって、 海底埋没物体探知用のソーナー音響周波数として高/低
周波を併用し、前記各ステップ実行前に高/低周波音響
送受信によるトレーニング・シーケンスを実施してか
、高/低周波エコー差分信号に含まれる海底面音響反
射の周波数特性および入射角特性の影響を補正して該埋
没物体エコーを獲得することを特徴とする埋没物体探知
方法。
6. A method for generating high-frequency and low-frequency sound, and
And receiving high-frequency echoes reflected from the sea floor and buried objects.
The low frequency of the sound reflected from the sea floor and buried objects.
Receiving an echo, and calculating a difference between the received high-frequency echo and the low-frequency echo.
Taking, and the seabed included in the difference signal input from the subtractor
Cancel surface echo and extract echo of buried object
Steps to detect objects buried under the sea floor
High sonar sound frequency for detecting buried objects
Buried object from the difference between the two received signals
A method for detecting a buried object by extracting a body echo , wherein a high / low frequency is used as a sonar sound frequency for detecting a buried object on the seabed, and a training sequence by high / low frequency sound transmission / reception is performed before each of the above steps is performed. Teka
A method for detecting the buried object echo by correcting the effects of the frequency characteristics and the incident angle characteristics of the sea bottom acoustic reflection included in the high / low frequency echo difference signal to obtain the buried object echo.
【請求項7】 海底に埋没した物体を探知する埋没物体
探知ソーナーシステムであって、 高周波音響を発生して水中に送出する高周波送信装置
と、 前記高周波送信装置から送出され海底面および埋没物体
から反射された高周波を受信する高周波受信装置と、 低周波音響を発生して水中に送出する低周波送信装置
と、 前記低周波送信装置から送出され海底面および埋没物体
から反射された音響のうち低周波を受信する低周波受信
装置と、 前記高周波受信装置および前記低周波受信装置で処理さ
れた受信信号の差分をとる減算器と、 前記減算器から入力された差分信号を補正して埋没物体
のエコーを抽出する適応フィルタ処理部と、 を具備し、海底埋没物体探知用のソーナー音響周波数と
して高周波/低周波を併用し、前記適応フィルタ処理部は、 前記減算器から入力した差分信号をデジタルからアナロ
グに変換するA/D変換器と、 単一パルスを発生する単パルス発生器と、 前記A/D変換器と単パルス発生器の出力を切り替える
入力切替スイッチと、 前記入力切替スイッチから入力し
た信号の補正処理を行う適応フィルタと、を備え、 前記適応フィルタは、高/低周波エコー差分信号に含ま
れる海底面音響反射の周波数特性、入射角特性の影響を
補正し、埋没物体エコーを獲得する ことを特徴とする埋
没物体探知ソーナーシステム。
7. A buried object detection sonar system for detecting an object buried on the seabed, comprising: a high-frequency transmitter for generating high-frequency sound and transmitting it into water; A high-frequency receiving device that receives the reflected high-frequency wave; a low-frequency transmitting device that generates low-frequency sound and sends it out to the water; and a low-frequency sound that is sent from the low-frequency transmitting device and reflected from the sea floor and buried objects. A low-frequency receiving device that receives a frequency, a subtractor that takes a difference between the received signals processed by the high-frequency receiving device and the low-frequency receiving device, and a difference signal that is input from the subtractor to correct the buried object. comprising an adaptive filter unit for extracting an echo, and a combination of high-frequency / low frequency as sonar acoustic frequency for detecting submarine buried object, the adaptive filtering Is analog differential signal inputted from the subtractor from the digital
A / D converter for converting the data into a single pulse, a single pulse generator for generating a single pulse, and switching between the outputs of the A / D converter and the single pulse generator
An input switch and an input from the input switch
An adaptive filter that performs a correction process on the signal obtained by the high / low frequency echo difference signal.
The effects of the frequency response and incident angle
A buried object detection sonar system that corrects and acquires a buried object echo .
【請求項8】 高周波音響を発生して水中に送出するス
テップと、 前記高周波送信装置から送出され海底面および埋没物体
から反射された高周波を受信するステップと、 低周波音響を発生して水中に送出するステップと、 前記低周波送信装置から送出され海底面および埋没物体
から反射された音響のうち低周波を受信するステップ
と、 前記高周波受信装置および前記低周波受信装置で処理さ
れた受信信号の差分をとるステップと、 前記減算器から入力された差分信号を補正して埋没物体
のエコーを抽出するステップとを有し、海底に埋没した
物体を探知するために、海底埋没物体探知用のソーナー
音響周波数として高周波/低周波を併用し、該両受信信
号の差分から埋 没物体のエコーを抽出する埋没物体探知
方法であって、 海底埋没物体探知用のソーナー音響周波数として高/低
周波を併用し、前記各ステップ実行前に高/低周波音響
送受信によるトレーニング・シーケンスを実施してか
ら、高/低周波エコー差分信号に含まれる海底面音響反
射の周波数特性および入射角特性の影響を補正して該埋
没物体エコーを獲得することを特徴とする埋没物体探知
方法。
8. A switch for generating high-frequency sound and transmitting it into water.
The sea floor and buried objects transmitted from the high-frequency transmitter
Receiving the high frequency reflected from the antenna , generating low-frequency sound and transmitting it into the water, and transmitting the low-frequency sound from the low-frequency transmitter to the sea floor and a buried object.
Receiving the low frequency of the sound reflected from the
When, of treatment with the high-frequency receiver and the low-frequency receiver apparatus
Taking the difference between the received signals, and correcting the difference signal inputted from the subtractor to bury the object.
Extracting the echo of the buried seabed
A sonar for detecting buried objects on the seabed to detect objects
Both high frequency and low frequency are used as the acoustic frequency,
Buried object detection for extracting an echo of deaths object embedding the issue of differences
The method comprises using a high / low frequency as a sonar sound frequency for detecting a buried object under the sea, performing a training sequence by high / low frequency sound transmission and reception before performing each of the steps, and then performing a high / low frequency echo. A method for detecting a buried object, comprising: correcting an influence of a frequency characteristic and an incident angle characteristic of a sea bottom acoustic reflection included in a difference signal to obtain the buried object echo.
【請求項9】 請求項1または7に記載の埋没物体探知
ソーナーシステムにおいて、 前記適応フィルタ処理部に適応IIRフィルタを用いた
ことを特徴とする埋没物体探知ソーナーシステム。
9. The buried object detection sonar system according to claim 1, wherein an adaptive IIR filter is used in the adaptive filter processing unit.
【請求項10】 請求項9に記載の埋没物体探知ソーナ
ーシステムにおいて、 前記適応フィルタ処理部の適応IIRフィルタは、LM
S適応アルゴリズムを実装していることを特徴とする埋
没物体探知ソーナーシステム。
10. The buried object detection sonar system according to claim 9, wherein the adaptive IIR filter of the adaptive filter processing unit is LM.
A buried object detection sonar system characterized by implementing an S-adaptive algorithm.
【請求項11】 請求項9に記載の埋没物体探知ソーナ
ーシステムにおいて、 前記適応フィルタ処理部の適応IIRフィルタは、RL
S適応アルゴリズムを実装していることを特徴とする埋
没物体探知ソーナーシステム。
11. The sonar system for detecting a buried object according to claim 9, wherein the adaptive IIR filter of the adaptive filter processing unit is RL.
A buried object detection sonar system characterized by implementing an S-adaptive algorithm.
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JP5517429B2 (en) * 2008-09-22 2014-06-11 株式会社日立製作所 Sound imaging device
CA2835239C (en) * 2011-05-06 2020-02-25 Richard J. Rikoski Systems and methods for synthetic aperture sonar
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JP6146228B2 (en) * 2013-09-17 2017-06-14 株式会社Soken Object detection device and object detection system
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