JP5670968B2 - Sonar device - Google Patents

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Description

本発明は、ソナー装置に関する。   The present invention relates to a sonar device.

海底調査や鯨や海豚等の海洋動物の調査等にソナー装置が用いられる（特許文献１参照）。このソナー装置は、船舶等から海中にソナーを投入し、水中に音波を放射して、その反射音を検出するものである。   A sonar device is used for a seabed survey or a survey of marine animals such as whales and sea pigs (see Patent Document 1). This sonar device detects a reflected sound by throwing a sonar into the sea from a ship or the like, radiating a sound wave into the water.

特開２００８−１４５２０６号公報JP 2008-145206 A

しかしながら、音波は海洋動物にとって突然放射されるため、この音波により海洋生物が失神したり死亡したりする問題があった。   However, since sound waves are suddenly emitted to marine animals, there is a problem that the sound waves cause fainting or death of marine life.

即ち、海豚や鯨等は好奇心が強く、船舶に興味をもって近づき並走することがある。このような状況で、強力な音波が突然放射されると、海洋生物はその音圧で失神したり、方向感覚に異常をきたしたり、場合によっては死亡するような事態が生じる。例えば、鯨等が海岸に乗り上げる現象はニュース等で良く報じられるが、その原因は潜水艦捜索用ソナーの強力な音波により鯨等がパニックを起こすためとの考えがある。   In other words, marine pigs and whales are very curious and may approach and run in parallel with interest in the ship. In such a situation, when a powerful sound wave is suddenly emitted, the marine organisms will faint due to the sound pressure, cause abnormal orientation, or possibly die. For example, the phenomenon of whales climbing to the coast is often reported in the news, but the cause is thought to be that the whales panic due to the powerful sound waves of the submarine search sonar.

そこで、本発明の主目的は、海洋生物にパニック等を起こさせることがないソナー装置を提供することである。   Accordingly, a main object of the present invention is to provide a sonar device that does not cause a panic or the like in a marine organism.

上記課題を解決するため、基本信号に基づいた音波を生成して放射するソナー装置にかかる発明は、基本信号を発生する基本信号発生ユニットと、基本信号を増幅する増幅ユニットと、増幅ユニットからの送信信号に基づき音波を発生し、かつ、その際に音圧の小さな警報音波と該警報音波より音圧の大きい探査音波とを放射する音波放射ユニットと、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, an invention relating to a sonar device that generates and emits a sound wave based on a basic signal includes: a basic signal generating unit that generates a basic signal; an amplification unit that amplifies the basic signal; And a sound wave emitting unit that generates a sound wave based on a transmission signal and emits an alarm sound wave having a small sound pressure and a search sound wave having a sound pressure larger than the alarm sound wave.

本発明によれば、探査音波を放射する前に警告音波を放射するので、強力な音波を放射する前に海洋生物がソナーから離れる時間的猶予を与え、海洋生物にパニック等を起させることが防止できる。   According to the present invention, since the warning sound wave is emitted before the exploration sound wave is emitted, the marine life can be given time to leave the sonar before the powerful sound wave is emitted, and the marine life can be caused to panic. Can be prevented.

本発明の第１実施形態にかかるソナー装置のブロック図である。1 is a block diagram of a sonar device according to a first embodiment of the present invention. 警告信号の例を示した図で、（ａ）は、信号レベルが時間に比例して大きくなる場合、（ｂ）は信号レベルが時間のべき乗で大きくなる場合、（ｃ）はパルス信号として出力される場合である。In the figure which showed the example of a warning signal, (a) is when a signal level becomes large in proportion to time, (b) is when a signal level becomes large with the power of time, (c) is output as a pulse signal This is the case. ソナー装置を用いて海洋生物を探査する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that a marine organism is explored using a sonar apparatus. 本発明の第２実施形態にかかるソナー装置のブロック図である。It is a block diagram of the sonar apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention.

＜第１実施形態＞
本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかるソナー装置２Ａのブロック図である。このソナー装置２Ａは、基本信号発生ユニット１１、Ｄ／Ａ変換器１２、増幅ユニット１３、音波放射ユニット１４、受信信号処理ユニット１５を備える。 <First Embodiment>
An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of a sonar device 2A according to the present embodiment. The sonar device 2 </ b> A includes a basic signal generation unit 11, a D / A converter 12, an amplification unit 13, a sound wave emission unit 14, and a reception signal processing unit 15.

基本信号発生ユニット１１は、音波の元となる基本信号を発生するもので、探査信号発生器１１ａ、警告信号発生器１１ｂ、信号切替器１１ｃを含んでいる。探査信号発生器１１ａは、探査用音波の基本信号（探査信号）を発生する。警告信号発生器１１ｂは、海洋生物に警告を与えるための警告用音波の基本信号（警告信号）を発生する。信号切替器１１ｃは、探査信号又は警告信号のいずれかを選択する。以下においては、探査目的を海洋生物調査として説明する。   The basic signal generating unit 11 generates a basic signal that is a source of sound waves, and includes an exploration signal generator 11a, a warning signal generator 11b, and a signal switch 11c. The search signal generator 11a generates a basic signal (search signal) of a search sound wave. The warning signal generator 11b generates a basic signal (warning signal) of a warning sound wave for giving a warning to marine life. The signal switch 11c selects either the search signal or the warning signal. In the following, the exploration purpose is explained as marine life survey.

また、探査信号は、探査目的に応じて周波数や信号レベルが設定できる。これに対して警告信号は、放射開始時において海洋生物がパニック等を起さない周波数や信号レベルに設定されている。   Further, the search signal can be set in frequency and signal level according to the search purpose. On the other hand, the warning signal is set to a frequency and a signal level at which the marine life does not panic at the start of radiation.

図２は、警告信号の例を示した図で、図２（ａ）は、信号レベルが時間に比例して大きくなる場合、図２（ｂ）は信号レベルが時間のべき乗で大きくなる場合、図２（ｃ）はパルス信号として出力される場合である。いずれの警報信号が音波として放射されても、海洋生物はパニック等を起さない信号レベル又はパルス時間に設定されている。   2A and 2B are diagrams showing examples of warning signals. FIG. 2A shows a case where the signal level increases in proportion to time, and FIG. 2B shows a case where the signal level increases as a power of time. FIG. 2 (c) shows a case where it is output as a pulse signal. Regardless of which alarm signal is emitted as a sound wave, marine life is set to a signal level or pulse time that does not cause panic or the like.

以下の説明では、図２（ａ）に示すような信号レベルが時間と共に大きくなる場合を例に説明する。   In the following description, a case where the signal level as shown in FIG.

Ｄ／Ａ変換器１２は、ディジタル信号である探査信号や警告信号をアナログ信号に変換する。増幅ユニット１３は、増幅器１３ａを備えて、予め設定された増幅度で、入力した信号を増幅して出力する。音波放射ユニット１４は、増幅ユニット１３で増幅された信号を音波として放射し、また音波を受信する。   The D / A converter 12 converts the search signal and warning signal, which are digital signals, into analog signals. The amplification unit 13 includes an amplifier 13a, amplifies the input signal with a preset amplification degree, and outputs the amplified signal. The sound wave radiation unit 14 radiates the signal amplified by the amplification unit 13 as a sound wave and receives the sound wave.

受信信号処理ユニット１５は、音波放射ユニット１４により受信された信号を解析や表示に適した信号に変換する。なお、本実施形態においては、音波放射ユニット１４は、音波の放射及び音波の受波の両方が行える場合について説明するが、音波の放射のみであっても良い。この場合、受信信号処理ユニット１５は、不要であることは言うまでもない。   The reception signal processing unit 15 converts the signal received by the sound wave radiation unit 14 into a signal suitable for analysis and display. In addition, in this embodiment, although the sound wave radiation | emission unit 14 demonstrates the case where both the radiation | emission of a sound wave and the reception of a sound wave can be performed, only the radiation | emission of a sound wave may be sufficient. In this case, needless to say, the reception signal processing unit 15 is not necessary.

図３は、ソナー装置２Ａを用いて海洋生物を探査する様子を示す模式図である。船舶やヘリコプタにはソナー装置２Ａが搭載されて、海中に音波放射ユニット１４から音波が放射される。そして、海洋生物により反射された音波が音波放射ユニット１４により受信される。   FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which marine life is explored using the sonar device 2A. A sonar device 2A is mounted on a ship or a helicopter, and sound waves are radiated from the sound wave radiation unit 14 into the sea. Then, the sound wave reflected by the marine life is received by the sound wave radiation unit 14.

海洋生物の探査を開始する際には、信号切替器１１ｃは、警告信号発生器１１ｂからの信号を選択するように回路切替を行う。図１に示す信号切替器１１ｃは、警告信号発生器１１ｂからの信号を選択している状態を示している。   When starting the marine life exploration, the signal switching unit 11c performs circuit switching so as to select a signal from the warning signal generator 11b. The signal switcher 11c shown in FIG. 1 shows a state where the signal from the warning signal generator 11b is selected.

これにより、警告信号発生器１１ｂで発生された信号がＤ／Ａ変換器１２を経て増幅ユニット１３で増幅される。増幅ユニット１３で増幅された信号は音波放射ユニット１４で音波に変換されて、警告音波として海中に放射される。従って、海洋生物等は海中に放射された警告音波を受けることになる。しかし、警告信号発生器１１ｂで発生された信号は、小さい振幅から徐々に大きな振幅に変化するため、警告音波の音圧も徐々に大きくなる。   As a result, the signal generated by the warning signal generator 11 b is amplified by the amplification unit 13 via the D / A converter 12. The signal amplified by the amplification unit 13 is converted into a sound wave by the sound wave radiation unit 14, and is emitted into the sea as a warning sound wave. Accordingly, marine organisms receive a warning sound wave radiated into the sea. However, since the signal generated by the warning signal generator 11b gradually changes from a small amplitude to a large amplitude, the sound pressure of the warning sound wave gradually increases.

海洋生物は、この警告音波によって近くに忌避物体が存在することを感知して、この忌避物体から離れる。このときの忌避物体は、音波放射ユニット１４となる。   The marine life senses that there is a repellent object nearby by the warning sound wave and moves away from the repellent object. The repelling object at this time is the sound wave radiation unit 14.

海洋生物が遠くに離れてソナー装置２で探査できなくなることは、海洋生物調査を目的とする場合は好ましくない。警告音波の放射時間は、探査音波で海洋生物を探査できるが、海洋生物にパニック等を起させない距離だけ離れるのに要する時間に設定する。即ち、図２（ａ）等における時間ｔ１−ｔ２は、このような時間（警告時間）を意味している。   The fact that marine organisms are far away and cannot be explored by the sonar device 2 is not preferable for the purpose of marine organism research. The radiation time of the warning sound wave is set to a time required to move away by a distance that does not cause panic or the like to the marine life, although marine life can be explored by the exploration sound wave. That is, the time t1-t2 in FIG. 2A or the like means such a time (warning time).

無論、海洋生物により遊泳速度が異なるため、警告時間も海洋生物により異なる。そこで、信号切替器１１ｃには警告時間が任意に設定できるようになっている。そして、この警告時間に達すると、信号切替器１１ｃは、探査信号発生器１１ｂからの探査信号を選択する。   Of course, because the swimming speed varies depending on the marine life, the warning time also varies depending on the marine life. Therefore, the warning time can be arbitrarily set in the signal switch 11c. When this warning time is reached, the signal switch 11c selects the search signal from the search signal generator 11b.

例えば、海洋生物がソナーから１０ｍの距離にいる場合、強力な音波が海洋生物にとって安全な距離は音圧が１／１００００になる１Ｋｍとし、海洋生物の遊泳速度が時速２０Ｋｍとする。この場合、警告音波は、探査音波の１／１０００の音圧から開始し、３分かけて探査音波の音圧に達するようにする。   For example, when the marine life is at a distance of 10 m from the sonar, the distance that the strong sound wave is safe for the marine life is 1 km where the sound pressure is 1/10000, and the swimming speed of the marine life is 20 km / h. In this case, the warning sound wave starts from 1/1000 of the sound pressure of the exploration sound wave and reaches the sound pressure of the exploration sound wave over 3 minutes.

警告時間が経過すると、信号切替器１１ｃは、探査信号発生器１１ａからの探査信号を選択するように回路切替を行う。この探査信号の振幅は警告信号の振幅より大きく、かつ、増幅ユニット１３は一定の増幅度に設定されているので、音波放射ユニット１４からは一定音圧の音波が放射されるようになる。   When the warning time elapses, the signal switch 11c performs circuit switching so as to select the search signal from the search signal generator 11a. Since the amplitude of the exploration signal is larger than the amplitude of the warning signal and the amplification unit 13 is set to a constant amplification degree, a sound wave having a constant sound pressure is emitted from the sound wave radiation unit 14.

そして、海洋生物で反射された音波は、音波放射ユニット１４で検出される。検出された音波信号は受信信号処理ユニット１５で解析用のデータや、ディスプレーに表示するためのデータ等として利用できるように変換される。図１においては、これら解析装置や表示装置に関しては表示していないが、これらは適宜設けることが可能である。   The sound wave reflected by the marine organism is detected by the sound wave radiation unit 14. The detected sound wave signal is converted by the reception signal processing unit 15 so that it can be used as data for analysis, data for display on the display, or the like. In FIG. 1, these analysis devices and display devices are not displayed, but these can be provided as appropriate.

以上により、海洋生物の探査を行うための探査音波を放射する前に、警告信号による音波を放射するので、海洋生物がパニック等を起すことが防止できるようになる。   As described above, since the sound wave by the warning signal is emitted before the exploration sound wave for exploring the marine life is emitted, the marine life can be prevented from causing a panic or the like.

なお、警告音波の周波数を常に一定の周波数とするならば、海豚や鯨等の知能が発達した高等海洋生物に対し、この周波数の音波の次に、音圧の大きな音波が到来することを学習させることが可能になる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。図４は、本実施形態にかかるソナー装置２Ｂのブロック図である。 If the frequency of the warning sound wave is always a constant frequency, it will be learned that the sound wave with the highest sound pressure will come after the sound wave of this frequency to higher marine organisms with advanced intelligence such as sea pigs and whales. It becomes possible to make it.
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the same structure as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted suitably using the same code | symbol. FIG. 4 is a block diagram of the sonar device 2B according to the present embodiment.

第１の実施形態においては、警告信号と探査信号とをそれぞれ別の回路で発生し、切替回路により選択していた。そして選択された信号は、増幅度が一定の増幅器で増幅した。これに対し、本実施形態では、常に探査信号発生器からの信号を用いるが、その際に指定された増幅率で増幅する。この増幅器の増幅度は、増幅度設定器により設定される。   In the first embodiment, the warning signal and the search signal are generated by separate circuits and selected by the switching circuit. The selected signal was amplified with an amplifier having a constant amplification. In contrast, in this embodiment, the signal from the search signal generator is always used, but amplification is performed at the amplification factor specified at that time. The amplification degree of this amplifier is set by an amplification degree setting device.

即ち、ソナー装置２Ｂは、探査信号発生器１１ａのみを含む基本信号発生ユニット１１、Ｄ／Ａ変換器１２、増幅ユニット１３、音波放射ユニット１４、受信信号処理ユニット１５を備える。   That is, the sonar device 2B includes a basic signal generation unit 11 including only the exploration signal generator 11a, a D / A converter 12, an amplification unit 13, a sound wave emission unit 14, and a reception signal processing unit 15.

増幅ユニット１３は、増幅器１３ａ、この増幅器１３ａの増幅度を設定する増幅度設定器１３ｂを含む。増幅度設定器１３ｂは、海洋生物に警告音波を放射する際に、増幅器１３ａの増幅度を小さな値又は徐々に増大する値等の図２に示すような警告音波となるように設定する。   The amplification unit 13 includes an amplifier 13a and an amplification degree setting unit 13b that sets the amplification degree of the amplifier 13a. The amplification degree setting unit 13b sets the amplification degree of the amplifier 13a to be a warning sound wave as shown in FIG. 2 such as a small value or a gradually increasing value when the warning sound wave is emitted to the marine life.

例えば、図２（ａ）に示すように、海洋生物が逃げるのに要する時間ｔ（＝ｔ２−ｔ１）の間に増幅度を徐々に増大させる。この時間帯において放射される音波が警告音波となる。そして時間ｔ２に達すると一定の増幅度とする。従って、時間ｔ２以降では探査音波が放射されることになる。   For example, as shown in FIG. 2A, the amplification degree is gradually increased during a time t (= t2−t1) required for the marine life to escape. The sound wave radiated in this time zone becomes a warning sound wave. When the time t2 is reached, a constant amplification degree is obtained. Accordingly, the exploration sound wave is emitted after time t2.

このように、増幅度設定部を設けることにより警告信号発生器や信号切替器が不要になるため、安価に構成することが可能になる。   As described above, the provision of the amplification degree setting unit eliminates the need for a warning signal generator or a signal switching unit, and thus enables a low-cost configuration.

２Ａ、２Ｂ ソナー装置
１１ 基本信号発生ユニット
１１ａ 探査信号発生器
１１ｂ 警告信号発生器
１１ｃ 信号切替器
１３ 増幅ユニット
１３ａ 増幅器
１３ｂ 増幅度設定器
１４ 音波放射ユニット
１５ 受信信号処理ユニット 2A, 2B Sonar device 11 Basic signal generation unit 11a Search signal generator 11b Warning signal generator 11c Signal switcher 13 Amplification unit 13a Amplifier 13b Amplification setting unit 14 Sound wave radiation unit 15 Received signal processing unit

Claims (3)

基本信号に基づいた音波を生成して放射するソナー装置であって、
前記基本信号を発生する基本信号発生ユニットと、
前記基本信号を増幅する増幅ユニットと、
前記増幅ユニットからの送信信号に基づき音波を発生し、かつ、その際に音圧の小さな警報音波と該警報音波より音圧の大きい探査音波とを放射する音波放射ユニットと、を備え、かつ、 前記基本信号発生ユニットは、
前記警報音波の基本信号を発生する警報信号発生器と、
前記探査音波の基本信号を発生する探査信号発生器と、
前記警報信号発生器からの信号を選択し、所定時間経過後に前記探査信号発生器からの信号を選択する信号選択器と、を備えて、
前記警報信号発生器は、時間と共に振幅値が増大する基本信号を出力し、前記探査信号発生器は、時間と共に振幅値が一定の基本信号を出力することを特徴とするソナー装置。 A sonar device that generates and emits sound waves based on basic signals,
A basic signal generating unit for generating the basic signal;
An amplification unit for amplifying the basic signal;
The generated sound waves based on the transmission signal from the amplifying unit, and a sound wave radiating unit that radiates a large exploration waves small alarm sound wave and said alarm sound waves than the sound pressure of the sound pressure at that time, Bei give a, and The basic signal generating unit is:
An alarm signal generator for generating a basic signal of the alarm sound wave;
A search signal generator for generating a basic signal of the search sound wave;
A signal selector for selecting a signal from the alarm signal generator and selecting a signal from the search signal generator after elapse of a predetermined time;
The alarm signal generator outputs a basic signal whose amplitude value increases with time, and the search signal generator outputs a basic signal whose amplitude value is constant with time . 請求項１に記載のソナー装置であって、
前記増幅ユニットは、入力した信号を増幅して前記音波放射ユニットに出力する増幅器と、
前記増幅器の増幅度を設定する増幅度設定器と、を備え、
前記増幅度設定器は、前記警報音波を放射する際の増幅度を、前記探査音波を放射する際の増幅度より小さい値に設定することを特徴とするソナー装置。 The sonar device according to claim 1,
The amplification unit amplifies an input signal and outputs the amplified signal to the sound wave radiation unit;
An amplification degree setting device for setting the amplification degree of the amplifier,
The amplification degree setting device sets the amplification degree when the alarm sound wave is emitted to a value smaller than the amplification degree when the exploration sound wave is emitted . 請求項２に記載のソナー装置であって、
前記増幅度設定器は、前記警報音波の放射時には時間と共に増大する増幅度に設定し、前記探査音波の放射時には一定の増幅度に設定することを特徴とするソナー装置。 The sonar device according to claim 2,
The amplification degree setting device is set to an amplification degree that increases with time when the alarm sound wave is emitted, and is set to a constant amplification degree when the exploration sound wave is emitted .
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