JP3509015B2

JP3509015B2 - 埋没物体探知方法及び埋没物体探知ソーナー

Info

Publication number: JP3509015B2
Application number: JP2001111848A
Authority: JP
Inventors: 義行中村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2021-04-10
Also published as: JP2002311136A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海底等に埋没した
物体の捜索・探知方式に関し、特に方位検出に基づく露
出物体と埋没物体とを識別可能な埋没物体探知方法及び
埋没物体探知ソーナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の海底調査においては、サイド・ス
キャン・ソーナーやサブ・ボトム・プロファイラが広く
用いられている。サイド・スキャン・ソーナー（ＳＳ
Ｓ：Side-Scan Sonar）は、高周波のナロービームを用
い、海底面の凹凸に応じた音響的陰影（シャドウ）を映
像化することを特徴とする。沈没船や機雷といった海底
面上の露出物体（以下、露出目標ともいう）を捜索する
には、ＳＳＳによる映像により探知が可能である。しか
し、ナロービームを用いるＳＳＳは、空間分解能に優れ
るが高周波音響を用いているため、音響は海底面下へは
伝搬せず、従って海底面下の埋没物体（以下、埋没目標
ともいう）の情報を得ることは出来ない。

【０００３】一方、サブ・ボトム・プロファイラ（ＳＢ
Ｐ：Sub-Bottom Profiler）は、海底透過性のよい低周
波を用いるものであり、海底面下の地層からのエコーを
映像化することが可能である。しかし、低周波のブロー
ドビームを用いるため空間分解能が劣っており、ＳＳＳ
のような高精細映像を得ることは出来ない。

【０００４】海底の泥や砂に埋もれた小型物体、すなわ
ち埋没目標を捜索、探知しようとした場合、ＳＳＳとＳ
ＢＰの各長所を併せ持つ捜索方式が必要とされる。すな
わちＳＢＰと同等の低周波の使用が可能であり、ＳＳＳ
と同等の高分解能が得られるソーナー方式が必要とな
る。

【０００５】このようなソーナー方式としては合成開口
ソーナー（ＳＡＳ：Synthetic Aperture Sonar）が挙げ
られる。ＳＡＳは低周波、高分解能を同時に実現する方
式であり、低周波の送受波器を用いてＳＳＳのように運
用することで高い空間分解能を実現し、露出目標と同様
に埋没目標のエコーを得ることができる。

【０００６】このようなＳＡＳを用いて埋没目標を捜索
する方式は、例えば特開平１０−１５３６５７号公報及
び特開２０００−２４９７６０号公報において提案され
ている。これらの方式は、ＳＡＳ単体では露出目標と埋
没目標の双方が探知され、両者を明確に区別できないこ
とから、ＳＡＳとＳＳＳとを併用し、両者で得られた映
像を比較することで海底における露出目標と埋没目標と
を分離するように構成したことを特徴とするものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ＳＢＰ
と同等の低周波の使用が可能でありＳＳＳと同等の高分
解能が得られるＳＡＳ単体によるソーナー方式では、露
出目標、埋没目標の双方から等しくエコーが得られ、両
者を区別するに十分な情報が得られないので、従来より
ＳＡＳとＳＳＳとを併用するソーナー方式が提案されて
いるが、かかるソーナー方式では、２つのソーナー装置
を配備し、同時に運用する必要があり、装置が大型化、
複雑化し、操作運用・保守上等でも極めて煩雑なもので
あるという点で問題があった。

【０００８】（発明の目的）本発明の目的は、単体ソー
ナー方式で露出目標及び埋没目標を区別することが可能
な埋没物体探知方法及び埋没物体探知ソーナーを提供す
ることにある。

【０００９】本発明の他の目的は、従来方式に比較して
装置を小型軽量化、運用・保守の簡略化することが可能
な埋没物体探知方法及び埋没物体探知ソーナーを提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、送受波器を垂
直方向に分割することにより複数の送受波器を多重化
し、エコーの垂直方位の推定により、当該エコーの生じ
た目標が露出目標か埋没目標かの推定を行うことを特徴
とする。また、複数の送受波器の受信信号間のラグタイ
ムと理論的に求められるラグタイムとの差分について閾
値処理を行うことによりエコーの垂直方位の推定を行う
ことを特徴とする。

【００１１】本発明の埋没物体探知方法は、垂直方向に
分割され側面方向の音波を送受波する複数の送受波器を
用いて水底の物体を探知する埋没物体探知方法におい
て、前記複数の送受波器の受信信号に基づきエコーの推
定方位を算出し、送受波器間ベースラインｄ、水底高度
ｈ及び水底地形情報から、レンジ又はエコーの遅延時間
に対する水底面からのエコーの理論的な方位を理論方位
として算出し、前記推定方位と前記理論方位との差分を
求め、前記差分の絶対値が所定の閾値を越えるか否かに
より、エコーが水底における埋没物体からのものか露出
物体からのものかの判定を行うことを特徴とする。

【００１２】また、前記発明において、前記推定方位
は、受信信号に対する合成開口処理を行った後に算出す
ることを特徴とする。更に、前記推定方位及び前記理論
方位の情報として、複数の送受波器間でのエコーの遅延
時間の差分であるラグタイム時系列を使用し、前記推定
方位のラグタイム時系列は、前記複数の送受波器の受信
信号に対する相互相関処理により生成することを特徴と
する。

【００１３】本発明の埋没物体探知ソーナーは、垂直方
向に分割され側面方向の音波を送受波する複数の送受波
器を用いて水底の物体を探知する埋没物体探知ソーナー
において、前記複数の送受波器の受信信号から水底の物
体からのエコーを検出するレベル処理部と、前記複数の
送受波器の受信信号からエコーの方位を算出する推定方
位部と、送受波器間ベースラインｄ、水底高度ｈ及び水
底地形情報から、レンジ又はエコーの遅延時間に対する
水底面からのエコーの理論的な方位を理論方位として算
出する論理方位部と、前記推定方位と前記理論方位との
差分を求め、前記差分の絶対値が所定の閾値を越えるか
否かにより、検出されたエコーが水底における埋没物体
からのものか露出物体からのものかの判定を行う閾値処
理部とを有することを特徴とする。

【００１４】また、前記複数の送受波器の受信信号に対
しそれぞれ合成開口処理を行う合成開口処理部を備え、
前記レベル処理部は合成開口処理部の出力によりエコー
を検出し、前記推定処理部は合成開口処理部の出力によ
り前記推定方位を算出することを特徴とする。また、前
記推定方位及び前記理論方位の情報として、複数の送受
波器間でのエコーの遅延時間の差分であるラグタイム時
系列を使用し、前記推定方位のラグタイム時系列は、前
記複数の送受波器の受信信号に対する相互相関処理によ
り生成することを特徴とする。

【００１５】また、本発明の埋没物体探知方式は、垂直
方向に分割され側面方向の音波を送受波する複数の送受
波器を用いて水底を探知する埋没物体探知方式であっ
て、探知領域の水底地形及び水底高度に基づき、送波し
た音波の水底からのエコーに関する論理的な方位情報及
び距離情報でなる論理時系列情報を算出するともに、送
波した音波の水底からのエコーに基づく複数の送受波器
からの受波信号により水底物体を検出するとともに、前
記受波信号の相互相関処理を行って前記エコーの方位情
報及び距離情報の受信時系列情報を生成し、前記論理時
系列情報と前記受信時系列情報との比較により、前記水
底物体が水底面上に存在するか水底面下に存在するかを
判定することを特徴とする。

【００１６】より具体的には、一般的なＳＳＳと同等に
運用されるＳＡＳを想定し、海底高度ｈから斜めに音響
を照射しながら、露出目標、埋没目標（例えば図１の
７、８）を捜索する。曳船などから水中曳航されるプラ
ットフォーム（例えば図１の１）に搭載された送受波器
（例えば図１の２）は垂直方向に長さ（例えば図１の２
ｄ）の開口長を有し、ある程度の垂直指向性を有する。
レンジ、アジマス方向の分解能は合成開口処理により実
現する。エコーレベル処理（例えば図１の３）において
は一般的なＳＳＳと同等の処理により、レベルがある閾
値を上回った点を目標として記録しておく。次に垂直方
向に２つに分離した送受波器アレイにより個別に受信処
理し推定方位を算出する（例えば図１の４）。方位推定
は２系統の受信信号の相互相関処理により実現できる。
一方、送受波器間ベースラインｄ、海底高度ｈなどか
ら、レンジＲにおける理論的なエコー方位が算出可能で
あるので、これを理論方位として計算しておく（例えば
図１の５）。受信信号の推定方位と理論方位との差分を
取り、差分の絶対値について閾値処理を行う（例えば図
１の６）。差分の絶対値がある閾値以下の場合は露出目
標、閾値以上の場合は埋没目標と判定する。方位推定に
は相互相関処理をベースとした方式を用いる。これは方
位角に応じて２つの受信系で受波される信号の遅延時間
を推定するものである。受信信号入力（例えば図４の４
１１、４１２）に対し、両信号間の相互相関処理（例え
ば図４の４１３）を行い、更にそのピーク値検出を行う
（例えば図３の４２）。相互相関ピーク値が表れるラグ
タイムが両信号の時間遅延量に相当するので、この処理
を時系列に連続して行うことで、エコー方位推定量の時
系列が得られる。理論方位についても、２つの送受波器
の受信信号間のラグタイムの形式で算出しておくこと
で、推定方位との差分が容易に行える。

【００１７】（作用）垂直方向に２つに分離した送受波
器により受信した２系統の受信信号の相互相関処理を行
うことにより、受信信号の推定方位を算出する。送受波
器間ベースラインｄ、海底高度ｈなどから、レンジＲ又
はエコーの到来する遅延時間τに対する理論的なエコー
方位を理論方位として算出し、実際の２系統の受信信号
から計測した推定方位と前記理論方位との差分を取り、
前記差分の絶対値が所定の閾値を越えるか否かにより、
検出された目標が埋没目標か露出目標かの判定を行う。
受信信号の推定方位及び理論方位の情報として、検出さ
れた目標に関して２つの送受波器の受信時のラグタイム
の差であるラグタイム時系列を使用することができ、こ
の場合、受信信号の推定方位と理論方位の差情報はそれ
ぞれのラグタイム時系列のずれとして検出される。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の埋没物体探知方法
及び埋没物体探知ソーナーの一実施の形態について図面
を参照して詳細に説明する。

【００１９】（構成の説明）図１は、本実施の形態の埋
没物体探知方法及び埋没物体探知ソーナーの基本構成を
示す図である。埋没物体探知ソーナーは、曳船などによ
り同図の紙面に垂直方向に水中曳航されるプラットフォ
ーム１に搭載され、音響を海底方向に斜めに照射しなが
ら、海底方向からのエコーを受波する送受波器２と、送
受波器２で受波した信号から目標を検出するレベル処理
部３と、エコーの受波方向を推定する推定方位部４と、
エコーの受波方向について論理的な情報を計算する論理
方位部５及び目標が海底面上に存在するか海底面下に存
在するかを閾値により判定する閾値処理部６とを備え、
前記送受波器２により受波した受信信号から露出目標
７、埋没目標８を捜索する。各部の詳細は以下のとおり
である。

【００２０】送受波器２は、垂直方向に長さ２ｄの開口
長を有するとともに、垂直方向に同一寸法に２つのアレ
イ１１、１２として分割されており、所定の垂直指向性
を有する。

【００２１】レベル処理部３は、アレイ１１、１２から
の２つの受信信号を加算した信号に対して閾値を使用し
て信号レベルの判定を行い、閾値を越えたエコー信号を
目標からのエコーとして検出する機能を有する。推定方
位部４は、２つの受信信号の相互相関処理を行い、相関
処理結果に基づき、受信信号から検出されたエコーから
時系列な受信方位の情報を推定する機能を有する。

【００２２】論理方位部５は、送受波器２を構成する同
一寸法の２つのアレイ１１、１２の中心位置間の距離で
ある送受波器間ベースラインｄ、送受波器２から海底ま
での距離である海底高度ｈ及び海底地形（水平な地形）
の情報とに基づいて、海底反射位置からのエコーの遅延
時間（又は反射位置からの距離）毎のエコーの受信方位
の情報を時系列な論理方位の情報として計算して保持す
る機能を有する。

【００２３】閾値処理部６は、レベル処理部３で検出し
た目標からのエコーに関して、推定方位部４で推定した
時系列な受信方位の情報と、論理方位部５に保持してい
る時系列な前記論理方位の情報との差分を生成し、当該
差分の絶対値を所定の閾値と比較して、前記閾値を越え
るか否かにより、前記目標が海底表面下に存在するか又
は海底表面上に存在するかを判定する。

【００２４】次に、本発明の埋没物体探知方法及び埋没
物体探知ソーナーによる物体（目標）探知の原理を説明
する。

【００２５】図２は、本発明の海底の露出目標と埋没目
標の判定方法を示す図である。２つの送受波器Ａ、Ｂは
互いに鉛直方向に並んでいるとし、その中心間距離であ
る送受波器間ベースライン長をｄ、両送受波器の送信の
位相中心点をＰ、海底高度ｈ（水平な海底）であるとす
る。

【００２６】図２（ａ）に示すように、海底面上の任意
の位置であるスラントレンジＲから水平方向に対する角
度θのエコーを受信した場合、各送受波器Ａ、Ｂでの受
信タイミングは音波の伝搬距離ＯＡ、ＯＢに比例する。

【００２７】従って、両受信信号の受信タイミングの差
分（両受信信号間の遅延時間差、以下、ラグタイムとい
う）ΔＴは以下のように表される。

【００２８】 ΔＴ＝ＡＢ’／Ｃ≒ｄ・ｓｉｎθ／Ｃ・・・（１）ここでは、Ｒ＞＞ｄの近似を用いており、Ｃは水中音速
である。ダイレクトパスで音線屈折がないとすると、Δ
Ｔは、距離Ｒを用いて、又は角度θについての送信波の
反射からの経過時間τを用いて、以下の様に表される。

【００２９】 ΔＴ＝（ｄ／Ｃ）・ｈ／Ｒ＝（ｄ／Ｃ）・ｈ／（Ｃ・τ）・・・（２）これは、海底面からのエコーを仮定した場合における、
各海底面の位置からのエコーの受信方位の時系列の情報
に相当し、前記送受波器間ベースライン長ｄ、海底高度
ｈ及び海底地形（水平海底等）に基づいて論理的に算出
可能な遅延時間情報（以下、理論ラグタイム時系列とい
う）である。

【００３０】ところで、海底面からのエコーを送受波器
Ａ、Ｂで受信し、両受信信号の相互相関を算出すると相
関ピークは（２）式で表される点近傍で得られる。すな
わち、図２（ａ）のような海底面の任意のＯ点に露出目
標がある場合は、実際の受信信号も（２）式に近いラグ
タイム（以下、受信ラグタイム時系列という）を持つこ
とになる。

【００３１】図２（ｂ）は、音響の送波後、海底に埋没
した目標Ｏｏ’から特定の経過時間τｏで受信されるエ
コーと、海底面Ｏｏから同一経過時間τｏで受信される
エコーの関係を示す図である。ここで、海底質での音速
をＣｓとすると、一般的にＣｓ＞Ｃであるので音線は海
底面で同図に示すように屈折する。

【００３２】両エコーの受信タイミングは同時であるの
で、以下の関係式が得られる。

【００３３】Ｒｏ／Ｃ＝Ｒｓ／Ｃｓ＋Ｒｏ’／Ｃ・・・（３）従って、ｓｉｎθｏ’は、ｓｉｎθｏ’＝ｈ／Ｒｏ’＝ｈ／（Ｒｏ−α・Ｒｓ）、α＝Ｃ／Ｃｓ（４）となり、この関係から埋没目標Ｏｏ’からのエコーを受
信した時のラグタイムΔＴｏ’は次のように表される。

【００３４】 ΔＴｏ’＝（ｄ／Ｃ）・ｈ／（Ｒｏ−α・Ｒｓ）・・・（５）一方、海底面Ｏｏからのエコーを受信した時のラグタイ
ムΔＴｏは（２）式により次のように表される。

【００３５】 ΔＴｏ＝（ｄ／Ｃ）・ｈ／Ｒｏ・・・（６）（５）式と（６）式との比較により分かるように、埋没
目標からのエコーを受信した時のラグタイムは、海底面
からのエコーを仮定した計算上のラグタイムからのずれ
が生じる。

【００３６】本発明では、検出された目標に関して、受
信ラグタイム時系列と論理ラグタイム時系列とを比較
し、ラグタイムのずれの有無（程度）を検出、判断する
ことにより、前記目標が海底下の埋没目標か海底面上の
露出目標かを判断する。

【００３７】つまり、図１に示す埋没物体探知ソーナー
のレベル処理部３においてレベル閾値処理を行った結
果、ソーナー映像上に目標が検出され、その目標に対し
て閾値処理部６において、ラグタイム閾値処理を行うこ
とで、それが露出目標か埋没目標かが判定される。

【００３８】図３、図４は、本実施の形態の埋没物体探
知ソーナーにおける信号処理部のより詳細な構成を示す
図である。

【００３９】図３に示すように、各アレイ１１、１２の
後段には、送信／受信の切替えを行う送受切替装置１
３、１４がそれぞれ配置され、送受切替装置１３、１４
に送信信号を出力する送信系として、送信信号を発生す
る波形生成部２１、前記送信信号を増幅するパワーアン
プ２２からなり、生成された送信信号は送受切替装置１
３、１４を介してアレイ１１、１２に同時に送られる。

【００４０】ここで、送信信号（信号波形）には、受信
処理でレンジ圧縮を行いレンジ分解能の向上を図るため
に、送信信号の周波数が直線的に変化するように変調し
たＬＦＭ（Linear Frequency Modulation）等の広帯域
波形を用いる。

【００４１】受信系はアレイ毎に処理系統が分離され、
それぞれゲイン調整機能付きプリアンプ１５、１６と、
レンジ圧縮およびアジマス方向指向性合成を行う合成開
口処理部３１、３２とにより、上下２系統のナロービー
ム受信信号を生成する。つまり、合成開口処理により、
レンジ、アジマス方向の分解能を向上する。

【００４２】合成開口処理部３１、３２の後段は、エコ
ーについてレベル閾値処理を行う系統（レベル閾値処理
系）と、各送受波器の受信ラグタイム間のラグタイム差
分閾値処理を行う系統（ラグタイム差分閾値処理系）と
に分かれる。

【００４３】レベル閾値処理系は、２つの受信信号を加
算する加算部３３と、加算した受信信号をプリセットさ
れたレベル閾値Ｔｈ１と比較するレベル閾値処理部３４
とから構成される。

【００４４】ラグタイム差分閾値処理系は、２つの受信
信号間の相互相関をとる相互相関処理部４１と、相関処
理結果のピークを検出し時系列に並べるピーク検出部４
２と、波形生成部２１の動作に対応する理論ラグタイム
時系列を生成するリファレンス生成部４３と、ラグタイ
ム差分に対してプリセットされたラグタイム閾値Ｔｈ２
を用いて閾値処理を行うレベル閾値処理部３４とから構
成される。

【００４５】なお、リファレンス生成部４３は、送受波
器の傾斜を検出、補正を行うために角度計測を行うジャ
イロ４５を有し、リファレンス生成部４３とジャイロ４
５とにより図１に示す論理方位部５を構成する。

【００４６】（動作の説明）次に、図３〜図５を用い
て、本実施の形態の埋没物体探知ソーナーにおける送信
から受信までの処理動作を詳細に説明する。

【００４７】波形生成部２１は送信信号（送信波形）を
生成し、パワーアンプ２２で前記送信信号を所定の送波
レベルまで増幅し、送受切替回路１３、１４を介して送
受波器１１、１２へ送る。前記送受波器１１、１２は、
前記送信信号を電気／音響変換して音波として水中に送
出する。送出された音波は海底面もしくは目標において
反射され、最近点の反射波から順次遠方の反射波へと経
時的にエコー信号として送受波器１１、１２に戻ってく
る。

【００４８】送受波器１１、１２は、戻ってきたエコー
信号を受波し音響／電気変換して、それぞれ独立した時
系列な受信信号として出力し、送受切替回路１３、１４
を介してプリアンプ１５、１６に供給する。プリアンプ
１３、１４では、ＡＧＣ（Auto-Gain Control）もしく
はＴＶＧ（Time Varying Gain）の制御による動的なゲ
イン調整が行われ、時系列な受信信号の信号レベルが一
定になるように増幅、調整し、合成開口処理部３１、３
２に出力する。

【００４９】合成開口処理部３１、３２では、増幅され
た受信信号を入力し、レンジ圧縮、アジマス圧縮処理を
施し、高分解能なソーナー映像となる合成開口処理信号
として後段のレベル閾値処理系、ラグタイム差分閾値処
理系へ送出する（ｓ１、ｓ２）。

【００５０】レベル閾値処理系では、加算部３３におい
て２系統の合成開口処理信号が加算され（ｓ３）、垂直
指向性合成を行いＳＲ比の更なる向上を図り、その後、
レベル閾値処理部３４において信号レベルに対するプリ
セットされた閾値Ｔｈ１との比較を行い、合成開口処理
信号が前記閾値を超えた信号を目標（目標からのエコ
ー）として記録する（ｓ４、ｓ５）。

【００５１】ラグタイム差分閾値処理系では、相互相関
処理部４１において、図４に示す２系統の合成開口処理
信号１、２の相互相関をとり（ｓ６）、相関処理結果を
ピーク検出部４２に出力する。前記ピーク検出部４２で
は、相関処理結果のピーク値の時系列変化を記録する
（ｓ７）。同時にリファレンス生成部４３では、前記
（２）式で示される理論ラグタイム時系列を計算してお
き（ｓ８）、受信ラグタイム時系列との差分を生成しラ
グタイム閾値処理部４４に出力する。ラグタイム閾値処
理部４４では、ラグタイム差分に対する所定の閾値（ラ
グタイム閾値）Ｔｈ２がプリセットされており、前記ラ
グタイム差分が前記ラグタイム閾値Ｔｈ２を越えない場
合に露出目標、ラグタイム閾値Ｔｈ２を越える場合に埋
没目標と判断する（ｓ９、ｓ１０）。

【００５２】つまり、ラグタイム差分は海底面からのエ
コー、すなわち露出目標のエコーに対しては０に近い値
をとるが、埋没目標からのエコーに対しては０から大き
くずれる。従って、先にレベル閾値処理で記録された目
標位置でのラグタイム差分が０に近ければ露出目標、０
から著しくずれている場合は埋没目標と判定することが
できる。そこで判定処理をプリセットされたラグタイム
閾値に基づく閾値処理として行うことで、探知された目
標が露出目標か埋没目標かを判定し出力することが可能
となる。

【００５３】なお、以上の動作説明における（２）式の
理論ラグタイムは、送受波器１１、１２が鉛直方向に並
んでいることが前提となるものであるが、実際はプラッ
トフォームの動揺などにより、必ずしもこの条件が充た
されるとは限らない。従って、本実施の形態では高精度
の傾斜角度検出が可能なジャイロを搭載し、プラットフ
ォーム（すなわち送受波器）のロール角を常時計測し
て、角度補正処理を行うように構成する。この補正処理
はリファレンス生成部４３において行うように構成する
ことができる。

【００５４】（他の実施の形態）前述の実施の形態で
は、空間分解能を合成開口処理により向上させるように
構成した例を説明したが、この構成は通常のラインアレ
イによる指向性合成で代替するように構成してもよい。
なお、この場合、低周波のナロービームを生成する必要
があることから、アレイ部分のみは大型化する。

【００５５】また、合成開口方式のかわりにパラメトリ
ックアレイにより低周波ナロービームを実現するように
構成することができる。この場合、電気／音響変換効率
の関係から送波電力を高めるように構成する。

【００５６】また、以上の実施の形態では送受波器を垂
直方向に２つに分割した例を示したが、垂直方向に３つ
以上に分割するように構成することが可能である。この
場合、ベースライン長も増大させることにより、アレイ
垂直方向の角度分解能（ラグタイムの推定精度）が高ま
るので性能の向上が期待できる。

【００５７】以上の実施の形態においてレベル閾値処理
系の動作とラグタイム差分閾値処理系の動作について
は、レベル閾値処理系の動作及び表示の結果、目標（物
体）が検出された場合にのみラグタイム差分閾値処理系
により露出目標か埋没目標かの判定動作を行うように構
成することも、両処理系の処理動作を並行して実行する
構成とすることも可能である。また、海底地形について
は、説明上水平面として示したが、傾斜地形等、既知の
地形として又はレベル閾値処理系から得られる地形情報
等に基づき、任意の地形に対して前述の論理ラグタイム
時系列を算出することが可能である。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、理論的なエコー方位角
と実際のエコー方位角との相違を抽出することで、目標
が海底上にあるか海底面下にあるかの推定を行うよよう
に構成しているから、単一のソーナー方式を用いて探知
目標が露出目標か埋没目標かの自動判定を実現すること
が可能である。

【００５９】露出目標と埋没目標の判断を行うために、
従来方式では送受波器や送受信装置の数量の増加が免れ
ない低周波と高周波の音波を使用する２種類のソーナー
方式を同時運用する必要があるが、本発明によれば、こ
のような複数のソーナー方式の併用を必要としないの
で、装置の小型化、簡略化、軽量化を実現可能であり、
操作、運用、保守上の煩雑さを削減することが可能であ
る。

【００６０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の埋没物体探知方法及び埋没物
体探知ソーナーの基本構成を示す図である。

【図２】露出目標、埋没目標による音波伝搬の様子と
本発明の海底の露出目標と埋没目標の判定方法を示す図
である。

【図３】本実施の形態の埋没物体探知ソーナーじおけ
る信号処理部のより詳細な構成を示す図である。

【図４】ラグタイム時系列の取得方法を示すブロック
図である。

【図５】本実施の形態の動作フローを示す図である。

【符号の説明】

１埋没物体探知ソーナー２送受波器３レベル処理部４推定方位部５論理方位部６閾値処理部７海底の露出物体８海底の埋没物体１１、１２分割された送受波器アレイ１５、１６、２２パワーアンプ２１波形生成部３１、３２合成開口処理部３３加算部３４レベル閾値処理部４１相互相関処理部４２ピーク検出部４３リファレンス処理部４４ラグタイム閾値処理部４５ジャイロ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直方向に分割され側面方向の音波を送
受波する複数の送受波器を用いて水底の物体を探知する
埋没物体探知方法において、前記複数の送受波器の受信信号に基づきエコーの推定方
位を算出し、送受波器間ベースラインｄ、水底高度ｈ及
び水底地形情報から、レンジ又はエコーの遅延時間に対
する水底面からのエコーの理論的な方位を理論方位とし
て算出し、前記推定方位と前記理論方位との差分を求
め、前記差分の絶対値が所定の閾値を越えるか否かによ
り、エコーが水底における埋没物体からのものか露出物
体からのものかの判定を行うことを特徴とする埋没物体
探知方法。
【請求項２】受信信号に対する合成開口処理を行った
後に前記推定方位を算出することを特徴とする請求項１
記載の埋没物体探知方法。
【請求項３】前記推定方位及び前記理論方位の情報と
して、複数の送受波器間でのエコーの遅延時間の差分で
あるラグタイム時系列を使用することを特徴とする請求
項１又は２記載の埋没物体探知方法。
【請求項４】前記推定方位の情報としてのラグタイム
時系列は、前記複数の送受波器の受信信号に対する相互
相関処理により生成することを特徴とする請求項３記載
の埋没物体探知方法。
【請求項５】垂直方向に分割され側面方向の音波を送
受波する複数の送受波器を用いて水底の物体を探知する
埋没物体探知ソーナーにおいて、前記複数の送受波器の受信信号から水底の物体からのエ
コーを検出するレベル処理部と、前記複数の送受波器の
受信信号からエコーの方位を算出する推定方位部と、送
受波器間ベースラインｄ、水底高度ｈ及び水底地形情報
から、レンジ又はエコーの遅延時間に対する水底面から
のエコーの理論的な方位を理論方位として算出する論理
方位部と、前記推定方位と前記理論方位との差分を求
め、前記差分の絶対値が所定の閾値を越えるか否かによ
り、検出されたエコーが水底における埋没物体からのも
のか露出物体からのものかの判定を行う閾値処理部とを
有することを特徴とする埋没物体探知ソーナー。
【請求項６】前記複数の送受波器の受信信号に対しそ
れぞれ合成開口処理を行う合成開口処理部を備え、前記
レベル処理部は合成開口処理部の出力によりエコーを検
出し、前記推定処理部は合成開口処理部の出力により前
記推定方位を算出することを特徴とする請求項５記載の
埋没物体探知ソーナー。
【請求項７】前記推定方位及び前記理論方位の情報と
して、複数の送受波器間でのエコーの遅延時間の差分で
あるラグタイム時系列を使用することを特徴とする請求
項５又は６記載の埋没物体探知ソーナー。
【請求項８】前記推定方位の情報としてのラグタイム
時系列は、前記複数の送受波器の受信信号に対する相互
相関処理により生成することを特徴とする請求項７記載
の埋没物体探知ソーナー。