JPH011986A - Sounding body position calculation circuit - Google Patents
Sounding body position calculation circuitInfo
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- JPH011986A JPH011986A JP62-158088A JP15808887A JPH011986A JP H011986 A JPH011986 A JP H011986A JP 15808887 A JP15808887 A JP 15808887A JP H011986 A JPH011986 A JP H011986A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は発音体位置計算回路に関し、特に発音体が放射
する音波を受信することによって発音体の存在の検知等
を行うパッシブソーナー装置において、1個の受波器に
よる音波の受信方位、受信周波数から発音体の位置計算
を行うことを可能とした発音体位置計算回路に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a sounding body position calculation circuit, and particularly to a passive sonar device that detects the presence of a sounding body by receiving sound waves emitted by the sounding body. The present invention relates to a sounding body position calculation circuit that makes it possible to calculate the position of a sounding body from the reception direction and reception frequency of a sound wave by a single receiver.
従来、この種の発音体位置計算回路は、一定距離を隔て
て配置された2個の受波器を使用し、−方の受波器の受
信方位と他方の受波器の受信方位との交点として発音体
の位置計算を行なっていた。Conventionally, this type of sounding body position calculation circuit uses two receivers placed a certain distance apart, and calculates the difference between the receiving direction of one receiver and the receiving direction of the other receiver. The position of the sounding body was calculated using the intersection point.
第5図は従来の発音体位置計算方法の説明図である。第
5図において%Aは受波器(1)が配置されて込る場所
、Bは受波器(2)が配置されている場所、Cは発音体
の位置、γ0は受波器(1)と受波器(2)間の距離、
φは受波器(1)からみた受波器(2)の方位、θ1は
受波器(1)の受信方位、θ2 は受波器(2)の受信
方位である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional sounding body position calculation method. In Figure 5, %A is the location where the receiver (1) is placed, B is the location where the receiver (2) is placed, C is the position of the sounding body, and γ0 is the location where the receiver (1) is placed. ) and the receiver (2),
φ is the direction of the receiver (2) as seen from the receiver (1), θ1 is the reception direction of the receiver (1), and θ2 is the reception direction of the receiver (2).
受波器(1)から発音体までの距離r1 と受波器(2
)から発音体までの距離γ2は、ZBCA、ZCAB。The distance r1 from the receiver (1) to the sounding body and the receiver (2
) to the sounding body are ZBCA, ZCAB.
ZABCが各々θ1−θ2.φ−θ□、π−φ+θ2で
あって既知であシ、また、受波器間の距離も既知である
ことから、三角形の正弦定理から得られる関係式、
γ(1/ d+ (θ1−θ2 ) = r工/sin
(π−φ+02)−γ2/lh(φ−θ□)
を使用してそれぞれ次式で計算することができる。ZABC are respectively θ1-θ2. Since φ−θ□, π−φ+θ2 are known, and the distance between the receivers is also known, the relational expression obtained from the triangle law of sine, γ(1/ d+ (θ1−θ2 ) = rwork/sin
(π-φ+02)-γ2/lh(φ-θ□) can be calculated using the following equations.
r□−γ。×th(φ−02)/5In(01−02)
γ2 = ’r6 X5fn (φ−θl) / si
n (θ1−θ2)〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の発音体位置計算回路は、2個の受波器に
よって発音体の位置計算を行う構成となっているため、
受波器が1個しかない場合や、2個のうち1個が故障し
たときは位置計算ができないという欠点がある。r□−γ. ×th(φ-02)/5In(01-02)
γ2 = 'r6 X5fn (φ-θl) / si
n (θ1-θ2) [Problem to be Solved by the Invention] The conventional sounding body position calculation circuit described above is configured to calculate the position of the sounding body using two receivers.
There is a drawback that position calculation cannot be performed when there is only one receiver or when one of two receivers is broken.
本発明の目的は上述した欠点を除去し、1個の受波器の
みで発音体の位置を計算しうる発音体位置計算回路を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and provide a sounding body position calculation circuit that can calculate the position of a sounding body using only one receiver.
本発明の回路は、海中を航行する発音体の放射する音波
にもとづいて前記発音体の位置を計測する発音体位置計
算回路において、1個の受波器で異る3つの時刻に受信
した音波の到来方位(以後単に方位と言う)と受信周波
数から前記発音体の針路を計算する針路計算回路と、受
信した音波の方位と受信周波数ならびに前記針路計算回
路の計算した前記発音体の針路から前記発音体の速力を
計算する速力計算回路と、受信した音波の方位と前記針
路計算回路の計算した前記発音体の針路ならびに前記速
力計算回路の計算した前記発音体の速力から前記受波器
から前記発音器までの距離を計算する距離計算回路とを
備えて構成される。The circuit of the present invention is a sounding body position calculation circuit that measures the position of a sounding body based on the sound waves emitted by the sounding body traveling in the sea. a course calculation circuit that calculates the course of the sounding body from the direction of arrival (hereinafter simply referred to as azimuth) of the sound wave and the received frequency; a speed calculation circuit that calculates the speed of the sounding body; and a speed calculation circuit that calculates the speed of the sounding body from the wave receiver to the sounding body based on the direction of the received sound wave, the course of the sounding body calculated by the course calculation circuit, and the speed of the sounding body calculated by the speed calculation circuit. and a distance calculation circuit that calculates the distance to the sound generator.
次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。 Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第
1図において、1は受信信号の入力端子、2は受信信号
の周波数を検出する周波数検出回路、3は受信信号の到
来方位を検出する方位検出回路、4と5は入力データを
ラッチし記憶するラッチ回路、6は針路計算回路、7は
速力計算回路、8は距離計算回路、9は制御回路、10
は針路計算結果の出力端子、11は速力計算結果の出力
端子、12は距離計算結果の出力端子である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an input terminal for a received signal, 2 is a frequency detection circuit that detects the frequency of the received signal, 3 is an azimuth detection circuit that detects the arrival direction of the received signal, and 4 and 5 are latched and stored input data. 6 is a course calculation circuit, 7 is a speed calculation circuit, 8 is a distance calculation circuit, 9 is a control circuit, 10
is an output terminal for the course calculation result, 11 is an output terminal for the speed calculation result, and 12 is an output terminal for the distance calculation result.
第1図によって実施例の説明を行なうのに先立ち、本発
明の詳細な説明する。Before explaining the embodiments with reference to FIG. 1, the present invention will be explained in detail.
第6図は本発明の原理説明図である。第6図において、
0は受波器が配置されている位置を示し、P、Q、Rは
それぞれtl<t2<t3の条件を満たす時刻t1+t
2+t3に受波器で受信された音波が発音体から放射さ
れた時の発音体の位置を示す。FIG. 6 is a diagram explaining the principle of the present invention. In Figure 6,
0 indicates the position where the receiver is placed, and P, Q, and R are times t1+t that satisfy the condition tl<t2<t3, respectively.
2+t3 shows the position of the sounding body when the sound wave received by the receiver is radiated from the sounding body.
発音体の針路をθT、速力をV、放射音波の周波数をf
oとし、時刻11 で受信された音波の方位を01、
受信周波数をf11時刻t2で受信された音波の方位を
02、受信周波数をfz、時刻t3で受信された音波の
方位を03、受信周波数をf3、かつ音波をCで表わす
と、受信周波数f□、f2゜f3はドツプラー効果を勘
案しそれぞれ次の(1)〜(3)式で表される。The course of the sounding body is θT, the speed is V, and the frequency of the radiated sound wave is f
o, and the direction of the sound wave received at time 11 is 01,
If the reception frequency is f11, the direction of the sound wave received at time t2 is 02, the reception frequency is fz, the direction of the sound wave received at time t3 is 03, the reception frequency is f3, and the sound wave is C, then reception frequency f□ , f2°f3 are expressed by the following equations (1) to (3), taking into account the Doppler effect.
fl = f6 X[1−VXeos (θT−01)
/Cコ −−−−−−(1)f2=fOX[1−VXQ
)S(θT−02)/Cコ −−−−・−(2)f 3
= f oX [1−v X cas (θT−θ3
) / C] −・= (3)(1) 〜(3)式にお
いて、未知数はfo、v、0丁の3つであシ、式の数も
3個であるため、この方程式を解くことができる。fl = f6 X[1-VXeos (θT-01)
/C -------(1) f2=fOX[1-VXQ
)S(θT-02)/Cco -----・-(2) f 3
= f oX [1-v X cas (θT-θ3
) / C] −・= (3) In equations (1) to (3), there are three unknowns: fo, v, and 0, and the number of equations is also three, so solving this equation Can be done.
まず、θTは以下の手順で求めることができる。First, θT can be determined by the following procedure.
(1)〜(3)式を(4)〜(6)式のように変形する
。Transform equations (1) to (3) into equations (4) to (6).
(邸θ1ensθr+mθ1−θT)v/(flc)=
17 fx −1/ fo ・−=(
4)(房θ2回θT+mθ2thθT)v/(fz C
)= i/r2−1/fo −・=(
5)(邸θ3箕θt+sfnθ3蜘θT)v/(f3C
)= 1/fa−1/fo −・=(
6)(4)式から(5)式を引いてfoを消去したあと
変形して(7)式が、同様にして(5)式から(6)式
を引いてf。(House θ1ensθr+mθ1−θT)v/(flc)=
17 fx -1/fo ・-=(
4) (Tuft θ 2 times θT + mθ2th θT) v/(fz C
) = i/r2-1/fo −・=(
5) (House θ3 Winning θt+sfnθ3 Spider θT) v/(f3C
) = 1/fa-1/fo −・=(
6) Subtract equation (5) from equation (4), eliminate fo, and transform it to obtain equation (7), and similarly subtract equation (6) from equation (5) to obtain f.
を消したあと変形して(8)式がそれぞれ導かれる。After eliminating and transforming, equations (8) are derived.
[(f2邸θ1−f1邸θ2)□□□θ丁+ (f 2
stnθ1−f1thθ2)mlnθTコ/Δf2X
= c / v ・・・
・・・(7〕[(f3(2)θ2−f2μsθ3)部θ
T+(fadnθ2− f 2 dnθ3)mθT]/
Δf32= c / v
・・・・・・(8)ここで、Δf2□=f2−f□
、Δf32=f3 f2である。[(f2 house θ1-f1 house θ2) □□□θ+ (f 2
stnθ1-f1thθ2)mlnθT/Δf2X
= c/v...
...(7) [(f3(2)θ2-f2μsθ3) part θ
T+(fadnθ2− f 2 dnθ3)mθT]/
Δf32=c/v
・・・・・・(8) Here, Δf2□=f2−f□
, Δf32=f3 f2.
(7)式から(8)式を引いてVを消去したあと変形し
て(9)式が導かれる。After subtracting equation (8) from equation (7) and eliminating V, equation (9) is derived.
(Δf32邸θl十Δf13可θ2+Δf21部θ3)
房θT 十(Δf32−θ1+Δf13−θ2+Δf
21 stnθ3)虐θT=o ・・・・−・(9)
ここでΔf13== fl−f3である。(9)式にお
いて、k1°Δfazcosθ1+Δf 13 cos
θ2十Δr21casθ3 ・・・・・・(
至)k2=Δf32めθ1+Δf13虐θ2十Δf2□
虐θ3 ・・・・・・Uと置いて変形する
と、(9)式は次の(2)式のように書くことができる
。(Δf32 house θl + Δf13 possible θ2 + Δf21 part θ3)
Tuft θT 10 (Δf32-θ1+Δf13-θ2+Δf
21 stnθ3) θT=o ・・・・−・(9)
Here, Δf13==fl−f3. In equation (9), k1°Δfazcosθ1+Δf 13 cos
θ20Δr21casθ3 ・・・・・・(
To) k2 = Δf32 θ1 + Δf13 θ20 Δf2□
When transformed by placing θ3...U, equation (9) can be written as the following equation (2).
’m cos[θT+tm (k2/kl)]=0−(
1)ここで、θ1.θ2.θ3がたがいに等しくないと
するとs kz?0 * kz)0 であるため(6
)式から0丁に関する(2)式が導かれる。'm cos[θT+tm (k2/kl)]=0-(
1) Here, θ1. θ2. Suppose θ3 is not equal to each other, s kz? Since (6
) formula for 0 guns is derived from formula (2).
θT = r/ 2+nπtan (k2/kl)
−・・・・Onここで、”/2 km (kz/k
t)=φ と置き、またθ□、θ2.θ3はすべてφ−
πからφ十πの範囲の値で表わしたときnのとシうる値
を考えてみると、
φ−π〈θ1〈θ2〈θ3〈φ
または、
φくθ3〈θ2〈θ1〈φ+πならば
nミ O
φ−πくθ3〈θ2〈θlくφ
または、
φくθl〈θ2〈θ3くφ十πならば
n=1
となる。θT = r/2+nπtan (k2/kl)
-...On here, "/2 km (kz/k
t)=φ, and θ□, θ2. θ3 is all φ−
Considering the possible values of n when expressed as a value in the range of π to φ1π, φ−π〈θ1〈θ2〈θ3〈φ or, if φkuθ3〈θ2〈θ1〈φ+π, then n Mi O φ−π×θ3〈θ2〈θl×φ Or, if φ×θl〈θ2〈θ3×φ1π, n=1.
このことの意味するところは、例として第6図の場合に
ついて言えば、発音体は矢印の方向に進み、従ってφ−
π〈θlくθ2〈θ3くφが成立し、この場合はn=Q
すなわち上述のφはθTとなシ、かくしてこの場合はφ
をそのまま針路θTとすることとなる。また、受波器0
を中心としてP、Q。What this means is that in the case of Figure 6, for example, the sounding body moves in the direction of the arrow, so that φ-
π〈θl〉θ2〈θ3〉φ holds, in this case n=Q
That is, the above φ is not θT, so in this case φ
will be used as the course θT. Also, receiver 0
Centered around P and Q.
几が点対象かつ矢印方向が反対となってφ〈θ1〈θ2
〈θ3〈φ+πが成立するような点線で示すようなとき
はn =l、すなわちφ+πを針路0丁とすることとな
る。Since 几 is point symmetric and the arrow direction is opposite, φ〈θ1〈θ2
When 〈θ3〈φ+π holds true, as shown by the dotted line, n = l, that is, φ+π is set as the course 0.
このようにして0丁が求まると%Vの値は(7)式また
は(8)式によって計算することができる。Once 0 is determined in this way, the value of %V can be calculated using equation (7) or equation (8).
次に、受波器から発音体までの距離rl + r2 r
r3は以下の手順で求めることができる。Next, the distance from the receiver to the sounding body rl + r2 r
r3 can be obtained by the following procedure.
まず、第6図において、発音体がP、Q、Rの各位置に
bたときの時刻をそれぞれt1’ + t2’ p t
3’とし、三角形POQおよび三角形QOR,のそれぞ
れについて正弦定理を適用すると、次に示すα◆と(ハ
)の2つの関係式が得られる。First, in FIG. 6, the times when the sounding body is at each position of P, Q, and R are expressed as t1' + t2' p t
3' and applying the law of sine to each of triangle POQ and triangle QOR, the following two relational expressions α♦ and (c) are obtained.
v(tz −t′l)7m (θ2−θt)=rx/内
(θT−02)=γ2 / m (θT−〇り・・−α
→V (t 5− t 2’) / tm (θ3−θ
2)=γ2/lh(0丁−03)=γ3 / sfn
(θ丁−〇z)−Q5これら←◆式および(ト)式から
、γl、r2+r3 はそれぞれ次のαQ−(至)式
で求められる。v(tz -t'l)7m (θ2-θt)=rx/inside (θT-02)=γ2/m (θT-〇ri...-α
→V (t 5- t 2') / tm (θ3-θ
2)=γ2/lh(0-03)=γ3/sfn
(θd−〇z)−Q5 From these ←◆ expressions and (g) expressions, γl and r2+r3 are respectively determined by the following αQ−(to) expressions.
γ、=v(t2’ 、tl’)gin(θ丁−θz)
/5111+(θ2−01)・・・・・・αQ
γz=Y(tz i’t)gin(0丁−01)/
lh(θ2−θl) ・・・・・・(ロ)
γz=v(tz−t 2 ) m (0丁−03)/血
(θ3−02) ・・・・・・α→rs=
V (ts−tz )dn(0丁−02)/gtn(θ
3−02) ・・・・・・翰ここでt′2
−1;とt’3−tzは、以下に示す手順で導かれる翰
、63式によシ計算できる。γ, = v (t2', tl') gin (θd - θz)
/5111+(θ2-01)...αQ γz=Y(tz i't)gin(0-01)/
lh(θ2-θl) ・・・・・・(b)
γz=v(tz-t2) m (0-03)/Blood(θ3-02) ......α→rs=
V (ts-tz)dn(0-02)/gtn(θ
3-02) ・・・・・・Kan here t'2
-1; and t'3-tz can be calculated using Equation 63, which is derived by the procedure shown below.
t1’、tz、t3′はそれぞれ、受波器で音波が受信
された時刻tlx ”2s ta から音波の伝搬時
間を差し引いたものであるから、tl=tl−γ1/C
9t2’=t2−γ2/C# ta’= ta−γ3/
Cであシ、したがってtz t’!及びtz−1≦は
それぞれ次の勾、0υ式のようになる。Since t1', tz, and t3' are the time tlx "2s ta" at which the sound wave was received by the receiver, minus the propagation time of the sound wave, tl=tl-γ1/C
9t2'=t2-γ2/C# ta'=ta-γ3/
C, so tz t'! and tz-1≦ are respectively the following gradients and 0υ expressions.
tz−tx=tx tl (γ2−γ1)/C・・・
(イ)ta −tz = ta−tz−(ra −r2
)/c−12υここで、γl、γ2.γ3として、それ
ぞれαQ−(至)式を代入して整理すると、
t≦−t1’= (tz tt)/[1+v (=
(θT〜θ2)−sin(θT−θI))/(C1,(
θ2−θ□))] ・・・・・・@ta tz
=(ts tz)/[1+v(sfn(θで−03)−
訓(θT−θz))/(C
・th(θ3−02))」 ・・−・・@となる。tz-tx=tx tl (γ2-γ1)/C...
(a) ta -tz = ta-tz-(ra -r2
)/c-12υwhere, γl, γ2. Substituting the αQ-(to) formula for each as γ3 and rearranging, t≦-t1'= (tz tt)/[1+v (=
(θT~θ2)-sin(θT-θI))/(C1, (
θ2−θ□))] ・・・・・・@ta tz
= (ts tz)/[1+v(sfn(-03 at θ)-
Lesson (θT-θz))/(C th(θ3-02))" ...@.
以上説明したように、1つの受波器で異なる時刻に受信
された音波の到来方位と周波数を使用することによシ、
発音体の針路θT1速力V、および受波器から発音体ま
での距離γ1.γ2.γ3 を計算することができる。As explained above, by using the arrival directions and frequencies of sound waves received at different times by one receiver,
The course θT1 speed V of the sounding body, and the distance γ1 from the receiver to the sounding body. γ2. γ3 can be calculated.
再び第1図に戻って実施例の説明を続行する。Returning again to FIG. 1, the description of the embodiment will be continued.
入力端子1から入力された受信信号101は、周波数検
出回路2と方位検出回路3に供給される。周波数計算回
路2および方位検出回路3では、それぞれ受信信号の周
波数および方位が時々刻々計算され、その結果の周波数
データ102および103がそれぞれラッチ回路4およ
びラッチ回路5に送出される。ランチ回路4およびラッ
チ回路5には、制御回路9からtl<tz<tsを満た
すtl 、t2+t3の各時刻ごとにラッチタイミング
信号104が供給され、ラッチ回路4およびラッチ回路
5では、tI r tzおよびtsの各時刻における受
信信号の周波数および方位がラッチされる。ここで、便
宜上、時刻t1のときの受信信号の周波数をfl、方位
をθ11時刻t2のときの受信信号の周波数をfz、方
位を02、時刻t3のときの受信信号の周波数をfa、
方位を03で表わすことにする。ラッチ回路4でラッチ
された周波数データf1105゜fz 106.fs
107.および ラッチ回路5でラッチされた方位デー
タθ1108.θ2109゜θ3110 はそれぞれ針
路計算回路6に送出され周波数データfz 106 、
fa 107、および方位データθ2109. θ31
10 はまた速力計算回路7にも提供される。針路計算
回路6では、第2図を参照して後で説明する二うに、周
波数データf1105.fz 106.fa 107
と方位データθ1 108.θx 109yθ3
110 から発音体の針路(これを便宜上θTで表わす
)111が前述の01式にもとづいて計算され、速力計
算回路7と距離計算回路8に送出されるとともに、出力
端子10から出力される。針路計算回路6からはまた、
θTの計算過程で算出されたfa−fzの値Δfs21
12が速力計算回路7に出力される。速力計算回路7で
は、第3図を参照して後で説明するように、周波数デー
タfz 106 、 fa 107 および方位
データθ2109.θ3110、針路データθT111
Δf3z 112から発音体の速力(これを便宜上V
で表わす)113が前述の(8)式を変形して得られる
次の@式にもとづいて計算され、距離計算回路8に送出
されるとともに出力端子11から出力される。A received signal 101 input from an input terminal 1 is supplied to a frequency detection circuit 2 and an azimuth detection circuit 3. In the frequency calculation circuit 2 and the direction detection circuit 3, the frequency and direction of the received signal are calculated every moment, and the resulting frequency data 102 and 103 are sent to the latch circuit 4 and the latch circuit 5, respectively. The latch timing signal 104 is supplied from the control circuit 9 to the launch circuit 4 and the latch circuit 5 at each time of tl and t2+t3 that satisfy tl<tz<ts. The frequency and direction of the received signal at each time ts are latched. Here, for convenience, the frequency of the received signal at time t1 is fl, the azimuth is θ11, the frequency of the received signal at time t2 is fz, the azimuth is 02, the frequency of the received signal at time t3 is fa,
The direction will be expressed as 03. Frequency data latched by latch circuit 4 f1105° fz 106. fs
107. and azimuth data θ1108. latched by latch circuit 5. θ2109° θ3110 are respectively sent to the course calculation circuit 6 and frequency data fz 106 ,
fa 107, and orientation data θ2109. θ31
10 is also provided to the speed calculation circuit 7. In the course calculation circuit 6, as will be explained later with reference to FIG. 2, the frequency data f1105. fz 106. fa 107
and orientation data θ1 108. θx 109yθ3
110, the course of the sounding body (expressed as θT for convenience) 111 is calculated based on the above-mentioned formula 01, and is sent to the speed calculation circuit 7 and the distance calculation circuit 8, and is also output from the output terminal 10. Also, from the course calculation circuit 6,
The value Δfs21 of fa-fz calculated in the process of calculating θT
12 is output to the speed calculation circuit 7. As will be explained later with reference to FIG. 3, the speed calculation circuit 7 receives frequency data fz 106 , fa 107 and azimuth data θ2109. θ3110, course data θT111
From Δf3z 112, the speed of the sounding body (for convenience, this is
113 (represented by .
v=(・Δf32/[fa・ca!+(θT−02)−
f 2 cos (θ7−θ3)コ ・・・・
・ル優速力計算回路7からはまた、Vの計算過程で算出
されるθT−θ2の値114とθT−θ3の値115が
距離計算回路8に出力される。距離計算回路8では、針
路データθT 111、速力データv113、θT−
02の値114、θT−θ3の値115及び、制御回路
9から出力される時刻t2と時刻t3の時間差t3−
tzの値116から、第4図を参照して後で説明するよ
うに、受波器から時刻t3の時に受信された信号が発音
体から放射された時の発音体までの距離(便宜上γ3で
表わす)が前述の(至)、(ハ)式を変形して得られる
次の(ハ)式にもとづいて計算され、出力端子12から
出力される。v=(・Δf32/[fa・ca!+(θT−02)−
f 2 cos (θ7-θ3) co...
- The superior speed force calculation circuit 7 also outputs the value 114 of θT-θ2 and the value 115 of θT-θ3 calculated in the process of calculating V to the distance calculation circuit 8. In the distance calculation circuit 8, course data θT 111, speed data v113, θT-
02 value 114, θT-θ3 value 115, and the time difference t3- between time t2 and time t3 output from the control circuit 9.
From the value 116 of tz, the distance to the sounding body when the signal received from the receiver at time t3 is radiated from the sounding body (for convenience, γ3 is is calculated based on the following equation (C) obtained by transforming the above-mentioned equations (to) and (c), and is output from the output terminal 12.
γs=c・(ts−tz)vr(θT−θ2)/[C−
m(θ3−02)+v−th(θT−θ3)−v−虐(
θT−02)]・・・・・−(ハ)第2図は第1図の針
路計算回路6の一実施例を示すブロック図である。第2
図において、13〜15はそれぞれ周波数データf11
05 、 fz 106゜f3107の入力端子、16
〜18はそれぞれ方位データθ1108.θ2109.
θ3110の入力端子、19はfl p fz r f
a 相互の差を計算する周波数差計算回路、20〜21
fdそれぞれ方位データθ1.θ2.θ3の!および出
を計算しそれに周波数差を掛は合わせた値を出力する虐
・(2)計算回路、23と24は加算回路、25は2つ
の入力の商の逆正接をπ/2から減じた値を計算する逆
正接計算回路、26は方位データθ1.θ2.θ3が昇
順か降順かを判別する方位J@判別回路、27は針路0
丁を逆正接計算回路で計算された値にするか、またはそ
れにπを加算するかの判別を行う方向判別回路、28は
27の方向判別回路の結果に従ってπを加算したシ、シ
なかった)するπ加算回路、29は0丁の出力端子、6
2はΔf2Nの出力端子である。γs=c・(ts-tz)vr(θT-θ2)/[C-
m(θ3-02)+v-th(θT-θ3)-v-fu(
θT-02)]...-(C) FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the course calculation circuit 6 of FIG. 1. Second
In the figure, 13 to 15 are frequency data f11, respectively.
05, fz 106° f3107 input terminal, 16
~18 are the azimuth data θ1108. θ2109.
Input terminal of θ3110, 19 is fl p fz r f
a Frequency difference calculation circuit for calculating mutual difference, 20 to 21
fd respectively azimuth data θ1. θ2. θ3's! (2) Calculation circuit, 23 and 24 are adder circuits, and 25 is the value obtained by subtracting the arctangent of the quotient of the two inputs from π/2. An arctangent calculation circuit 26 calculates azimuth data θ1. θ2. Direction J@discrimination circuit that determines whether θ3 is ascending or descending, 27 is heading 0
Direction discrimination circuit that determines whether to set d to the value calculated by the arctangent calculation circuit or to add π to it. 28 added π according to the result of the direction discrimination circuit in 27.) π adder circuit, 29 is the output terminal of 0, 6
2 is an output terminal of Δf2N.
周波数差計算回路19では、入力端子13〜15から入
力される周波数データf+ 105 、 fr 106
。In the frequency difference calculation circuit 19, frequency data f+105, fr106 input from input terminals 13 to 15
.
fs107相互の差fjfx(Δf32で表わす)。fs107 mutual difference fjfx (represented by Δf32).
L fr(Δf13で表わす) 、 fr fr
(Δf21で表わす)が計算され、それぞれ内・房計算
回路20〜22に送出される。L fr (represented by Δf13), fr fr
(represented by Δf21) is calculated and sent to the inner and outer chamber calculation circuits 20 to 22, respectively.
癲・部計算回路20では、周波数差データΔf3211
2と入力端子16から入力されるθ1108 からΔf
32・部θ1120とΔf32・虐θ1121 が計算
され、幽・可計算回路21では、周波数差データΔfz
sl18と入力端子17から入力されるθ第109から
Δf13co!+θ鵞122とΔf 13 ginθ!
123が計算され、―・房計算回路22では、周波数差
データΔfztl19と入力端子18から入力される^
110からΔf21”邸θ8124とΔf21@由θ3
125が計算される。Δf32・μsθ1120とΔf
13・邸θ2122とΔf21・邸θ5124は加算回
路23に送られてカロ算され1 Δf32・地θ112
1 、 Δf□3・工θ。In the frequency calculation circuit 20, the frequency difference data Δf3211
2 and θ1108 input from input terminal 16 to Δf
32・part θ1120 and Δf32・force θ1121 are calculated, and the frequency difference data Δfz
θ109th to Δf13co! input from sl18 and input terminal 17! +θ goose 122 and Δf 13 ginθ!
123 is calculated, and the frequency difference data Δfztl19 and the frequency difference data Δfztl19 are inputted from the input terminal 18 in the cluster calculation circuit 22.
110 to Δf21” Residence θ8124 and Δf21@Yuθ3
125 is calculated. Δf32・μsθ1120 and Δf
13・House θ2122 and Δf21・House θ5124 are sent to the adding circuit 23 and calculated by 1 Δf32・Ground θ112
1, Δf□3・technical θ.
123、Δf 21・虐θ3125は加算回路24に送
られて加算される。加算回路23の加算出力(k。123, Δf 21 and θ 3125 are sent to the adding circuit 24 and added. Addition output (k.
で表わす)126と加算回路24の加算出力(k!で表
わす)127は逆正接計算回路25 に出力され、逆正
接計算回路25ではπ/2−如−”(kz/に+)の計
算が行われ、その結果(φで表わす)は方向判別回路2
7とπ加算回路28に供給される。方向判別回路27で
は、方向判別回路26から出力されるθ1.θ3.θ3
の昇順、降順の別を表わす昇降順信号129と、φ12
8およびθr 108から、φ128をそのまま針路θ
T とするかまたはφ+πを針路θTとするかの判別を
行い、その結果の信号130をπ加算回路28に出力す
る。π加算回路28では、方向判別結果信号130によ
シ、φをそのまま0丁とする場合はπを加算せず、φ+
πを0丁とするときはπを加算し、その結果をθT11
1として出力端子29よシ出力する。) 126 and the addition output (expressed as k!) 127 of the adder circuit 24 are output to the arctangent calculation circuit 25, and the arctangent calculation circuit 25 calculates π/2-" (+ to kz/) The result (represented by φ) is sent to the direction discrimination circuit 2.
7 and the π addition circuit 28. The direction discrimination circuit 27 uses θ1. output from the direction discrimination circuit 26. θ3. θ3
An ascending/descending order signal 129 indicating ascending order or descending order of φ12
8 and θr 108, change the course θ as it is to φ128.
It is determined whether to set the course T or φ+π as the course θT, and output the resulting signal 130 to the π addition circuit 28. In the π addition circuit 28, according to the direction determination result signal 130, if φ is set to 0 as it is, π is not added, and φ+
When π is 0, add π and use the result as θT11
1 and is output from the output terminal 29.
第3図は速力計算回路の一実施例を示すブロック図であ
る。第3図において、37はΔf32,30はfr、3
1はfs、32はθT133はθ雪、34はθ3 各々
の入力端子、35,36.43は減算回路、38.39
は3計算回路、40は入力データに音速値を乗算する音
速乗算回路、41.42は乗算回路、44は除算回路、
45はπの出力端子、63゜64はそれぞれθT−〇茸
、θT−03の出力端子である。入力端子37から入力
されたΔfazl12は音速乗算回路40に供給され、
そこで音速と掛は合わされ、C・Δfa2137として
除算回路44に送られる。また、入力端子32から入力
されたθT 111と入力端子33,34から入力され
たθ2109、θ5110から減算回路35.36によ
り。FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the speed calculation circuit. In Figure 3, 37 is Δf32, 30 is fr, 3
1 is fs, 32 is θT133 is θ snow, 34 is θ3 each input terminal, 35, 36.43 is subtraction circuit, 38.39
are 3 calculation circuits, 40 is a sonic speed multiplication circuit that multiplies input data by a sound speed value, 41.42 is a multiplication circuit, 44 is a division circuit,
45 is the output terminal of π, and 63 and 64 are the output terminals of θT-〇 mushroom and θT-03, respectively. Δfazl12 input from the input terminal 37 is supplied to the sonic speed multiplier circuit 40,
Thereupon, the speed of sound and the multiplier are combined and sent to the division circuit 44 as C·Δfa 2137. Also, by subtraction circuits 35 and 36 from θT 111 input from the input terminal 32 and θ2109 and θ5110 input from the input terminals 33 and 34.
θT−〇寓の値114およびθ丁−〇冨の値115 が
計算され、それぞれ3計算回路38と39に送出される
。!計算回路38および39では、θ丁−θ2の値11
4およびθT−03の値115の部値132および13
3が計算され、これらと入力端子31および30から入
力されるfs 107およびfr 106とが乗算回路
41および42でそれぞれ掛は合わされ、その乗算デー
タ134のfs・部(θT−θ鵞)の値と135Of!
@郭(θT−〇S)の値が減算回路43に供給される。The value 114 of θT-0 and the value 115 of θT-0 are calculated and sent to three calculation circuits 38 and 39, respectively. ! In the calculation circuits 38 and 39, the value of θd−θ2 is 11
4 and θT-03 value 115 part value 132 and 13
3 is calculated, and these and fs 107 and fr 106 inputted from input terminals 31 and 30 are multiplied by multiplication circuits 41 and 42, respectively, and the value of fs・part (θT−θ鵞) of the multiplication data 134 is calculated. And 135Of!
The value of @Kaku(θT−○S) is supplied to the subtraction circuit 43.
減算回路43では乗算データ134のfmas(θT−
θ3)の値から乗算データ135のfrcos(θT−
θm)の値が減算され、その減算データ136が除算回
路44に供給される。除算回路44では、C−Δfa2
137が減算回路43から出力する減算データ136で
除され、発音体の速力V 113が計算され、出力端子
45から出力される。The subtraction circuit 43 calculates fmas(θT−
From the value of θ3), frcos(θT−
θm) is subtracted, and the subtracted data 136 is supplied to the division circuit 44. In the division circuit 44, C-Δfa2
137 is divided by the subtraction data 136 output from the subtraction circuit 43, and the speed V 113 of the sounding body is calculated and output from the output terminal 45.
第4図は距離計算回路の一実施例を示すブロック図であ
る。第4図において、46 、47 、48 、49は
それぞれ1.−11の値116、V113. θT−
θ2の埴114. θT−θ3の値115の入力端子
であシ、50,51.56はsin計算回路、52は減
算回路、54,55.58は乗算回路、53.57は入
力に音速を掛は合わせる音速乗算回路、59は加算及び
減算を行う加減算回路、60は除算回路、61は距離計
算結果の出力端子である。FIG. 4 is a block diagram showing one embodiment of the distance calculation circuit. In FIG. 4, 46, 47, 48, and 49 are respectively 1. -11 value 116, V113. θT-
θ2 clay 114. 50, 51.56 are sine calculation circuits, 52 is a subtraction circuit, 54, 55.58 are multiplication circuits, and 53.57 is a sound speed multiplier that multiplies the sound speed by the input. 59 is an addition/subtraction circuit that performs addition and subtraction; 60 is a division circuit; and 61 is an output terminal for distance calculation results.
入力端子48.49から入力されたθ丁−θオの値11
4及びθT−01の値115はそれぞれ自計算回路50
.51に送出される。虐計算回路50゜51ではそれぞ
れth(θT−θ、)137および虐(θT−01)1
38が計算され、その結果データ自(θT−θff )
137と蜘(θT−θj)138はそれぞれ乗算回路5
4および55で入力端子47から入力されるv 113
と掛は合わされ、ともに加減算回路59に送出されると
同時に乗算回路54の出力142は乗算回路52に送ら
れ、入力端子46から入力される1、 −1,の筐11
6 に音速乗算回路53で音速を掛は合わせたデータ
C・(tl−1り141と掛は合わされ・、除算回路6
0に送られる。The value of θd − θ inputted from input terminal 48.49 is 11
4 and the value 115 of θT-01 are each calculated by the self-calculating circuit 50.
.. 51. th(θT-θ, )137 and th(θT-01)1 in the calculation circuits 50 and 51, respectively.
38 is calculated, and as a result, the data itself (θT−θff)
137 and spider (θT-θj) 138 are the multiplication circuits 5, respectively.
v 113 input from input terminal 47 at 4 and 55
and the multiplication are combined and both are sent to the addition/subtraction circuit 59. At the same time, the output 142 of the multiplication circuit 54 is sent to the multiplication circuit 52, and the 1, -1, cases 11 inputted from the input terminal 46 are sent to the multiplication circuit 52.
6 is multiplied by the speed of sound in the sound speed multiplication circuit 53, and the sum of the data C・(tl−1 141
Sent to 0.
加減算回路59には、乗算回路54の出力142、乗算
回路55の出力143の他に、入力端子48から入力さ
れるθ丁−θ2の値114から入力端子49から入力さ
れる0丁−63の値115を減算回路52で減算し、θ
1−θ鵞の値139を作シ出し、蜘計算回路56でその
出の値140を求めたのち、音速乗算回路57で音速を
掛は合わせたC−th(θコーθり144が入力される
。加減算回路59では、音速乗算回路57の出力144
と乗算回路55の出力を加算し、それから、乗算回路5
4の出力を減算し、その結果データ146を除算回路6
0に送出する。In addition to the output 142 of the multiplication circuit 54 and the output 143 of the multiplication circuit 55, the addition/subtraction circuit 59 receives from the value 114 of θd-θ2 inputted from the input terminal 48 to the value 0d-63 inputted from the input terminal 49. The value 115 is subtracted by the subtraction circuit 52, and θ
After creating a value of 139 for 1-θ and calculating the resulting value of 140, the sound speed multiplier circuit 57 multiplies the sound speed and adds up C-th (θ-co-θ = 144). In the addition/subtraction circuit 59, the output 144 of the sonic speed multiplication circuit 57 is
and the output of the multiplier circuit 55, and then add the output of the multiplier circuit 5.
4 and divides the resulting data 146 into the division circuit 6.
Send to 0.
除算回路60では、乗算回路58の出力データを加減算
回路59の出力で除して発音体距離γ8 が計算され、
これが出力端子61から出力される。In the division circuit 60, the output data of the multiplication circuit 58 is divided by the output of the addition/subtraction circuit 59 to calculate the sounding body distance γ8.
This is output from the output terminal 61.
以上説明したように本発明は、1個の受波器で異なる3
つの時刻に受信された音波の到来方位と受信周波数デー
タから発音体の針路を計算し、さらに、その算出された
発音体の針路値と音波の到来方位、受信周波数データか
ら発音体の速力を計算し、最後に、算出された発音体の
針路値、速力値と音波の到来方位から発音体の位置を計
算することによシ、1個の受波器で発音体の位置計算が
できるという効果がある。As explained above, the present invention provides three different
Calculate the course of the sounding body from the direction of arrival of the sound wave and received frequency data received at a time, and then calculate the speed of the sounding body from the calculated course value of the sounding body, the direction of arrival of the soundwave, and the received frequency data. Finally, by calculating the position of the sounding body from the calculated course value and speed value of the sounding body and the arrival direction of the sound wave, the position of the sounding body can be calculated with one receiver. There is.
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
第1図の針路計算回路6の一実施例を示すブロック図、
第3図は第1図の実施例の速力計算回路7の一実施例を
示すブロック図、第4図は第1図の実施例の距離計算回
路の一実施例を示すブロック図、第5図は従来の発音体
位置計算方法の説明図、第6図は本発明の原理説明図で
ある。
1・・・・・・受信信号入力端子、2・・・・・・周波
数検出回路、3・・・・・・方位検出回路、4,5・・
・・・・ラッチ回路、6・・・・・・針路計算回路、7
・・・・・・速力計算回路、8・・・・・・距離計算回
路、9・・・・・・制御回路、10・・・・・・針路計
算結果出力端子、11・・・・・・速力計算結果出力端
子、12・・・・・・距離計算結果出力端子、13〜1
8・・・・・・入力端子、19・・・・・・周波数差計
算回路、20〜22・・・−・・虐・預計算回路、23
.24・・・・・・加算回路、25・・・・・・逆正接
計算回路、26・・・・・一方位検出回路、27・・・
・・・方向判別回路、28・・・・・・π加算回路、2
9・・・・・・出力端子、30〜34・・・・・・入力
端子、35.36・・・・・・減算回路、37・・・・
・・入力端子、38.39・・・・・・房計算回路、4
0・・・・・・音速乗算回路、41.42・・−・・・
乗算回路、43・・・・・・減算回路、44・・・・−
・除算回路、45・・・・・・出力端子、46〜49・
・・・・・入力端子、50.51・−〇・・比計算回路
、52・・・・・・減算回路、53・・・・・・音速乗
算回路、54゜55・・・・・・乗算回路、56・・・
・・・め計算回路、57・・・・・・音速乗算回路、5
8・・・・・・乗算回路、59・・・・・・加減算回路
、60・・・・・・除算回路、61〜64・旧・・出力
端子。
代理人 弁理士 内 原 晋
従、S区
妻止
多2図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the course calculation circuit 6 of FIG. 1,
3 is a block diagram showing an embodiment of the speed calculation circuit 7 of the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the distance calculation circuit 7 of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional sounding body position calculation method, and FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle of the present invention. 1... Received signal input terminal, 2... Frequency detection circuit, 3... Direction detection circuit, 4, 5...
... Latch circuit, 6 ... Course calculation circuit, 7
... Speed calculation circuit, 8 ... Distance calculation circuit, 9 ... Control circuit, 10 ... Course calculation result output terminal, 11 ...・Speed calculation result output terminal, 12...Distance calculation result output terminal, 13-1
8...Input terminal, 19...Frequency difference calculation circuit, 20-22...--Balance/preservation calculation circuit, 23
.. 24... Addition circuit, 25... Arctangent calculation circuit, 26... One direction detection circuit, 27...
... Direction discrimination circuit, 28 ... π addition circuit, 2
9...Output terminal, 30-34...Input terminal, 35.36...Subtraction circuit, 37...
... Input terminal, 38.39 ... Tuft calculation circuit, 4
0...Sonic speed multiplier circuit, 41.42...-
Multiplication circuit, 43... Subtraction circuit, 44...-
・Division circuit, 45...Output terminal, 46-49・
...Input terminal, 50.51...Ratio calculation circuit, 52...Subtraction circuit, 53...Sound speed multiplication circuit, 54゜55... Multiplication circuit, 56...
...me calculation circuit, 57...sonic speed multiplier circuit, 5
8... Multiplication circuit, 59... Addition/subtraction circuit, 60... Division circuit, 61 to 64/Old... Output terminal. Agent: Susumu Uchihara, Patent Attorney, S-ku Tsumatomuda 2
Claims (1)
発音体の位置を計測する発音体位置計算回路において、 1個の受波器で異る3つの時刻に受信した音波の到来方
位(以後単に方位と言う)と受信周波数から前記発音体
の針路を計算する針路計算回路と、受信した音波の方位
と受信周波数ならびに前記針路計算回路の計算した前記
発音体の針路から前記発音体の速力を計算する速力計算
回路と、受信した音波の方位と前記針路計算回路の計算
した前記発音体の針路ならびに前記速力計算回路の計算
した前記発音体の速力から前記受波器から前記発音器ま
での距離を計算する距離計算回路とを備えて成ることを
特徴とする発音体位置計算回路。[Claims] In a sounding body position calculation circuit that measures the position of a sounding body based on sound waves emitted by the sounding body traveling in the sea, a sound wave received by one receiver at three different times is provided. a course calculation circuit that calculates the course of the sounding body from the direction of arrival (hereinafter simply referred to as azimuth) of the sound wave and the received frequency; a speed calculation circuit that calculates the speed of the sounding body; and a speed calculation circuit that calculates the speed of the sounding body from the wave receiver to the sounding body based on the direction of the received sound wave, the course of the sounding body calculated by the course calculation circuit, and the speed of the sounding body calculated by the speed calculation circuit. A sounding body position calculation circuit comprising: a distance calculation circuit for calculating a distance to a sounding body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15808887A JPS641986A (en) | 1987-06-24 | 1987-06-24 | Sound emitter position calculating circuit |
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---|---|---|---|
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JPS641986A JPS641986A (en) | 1989-01-06 |
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ID=15664035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP15808887A Pending JPS641986A (en) | 1987-06-24 | 1987-06-24 | Sound emitter position calculating circuit |
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JP (1) | JPS641986A (en) |
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1987
- 1987-06-24 JP JP15808887A patent/JPS641986A/en active Pending
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