JPH01265176A - パッシブソーナーの目標位置決定方法 - Google Patents
パッシブソーナーの目標位置決定方法Info
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- JPH01265176A JPH01265176A JP9320588A JP9320588A JPH01265176A JP H01265176 A JPH01265176 A JP H01265176A JP 9320588 A JP9320588 A JP 9320588A JP 9320588 A JP9320588 A JP 9320588A JP H01265176 A JPH01265176 A JP H01265176A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
不発明はパッシブソーナーの目標位置決定方法に関し、
特に海洋等における目標の位ｍ’ｉ決定するパッシブソ
ーナーの目標位置決定方法に関する。
特に海洋等における目標の位ｍ’ｉ決定するパッシブソ
ーナーの目標位置決定方法に関する。
従来、この種のパッシブソーナーでは、複数のパッシブ
ソーナーで目標の方位を計濁し、方位線の交点を目標の
位置としたり、或は、一方位針側の機能のない、即ち、
無指向性の複数のパッシブソーナーでドプラー効果によ
る周波数の変化から位置を計測する等の方法で目標の位
置を決定している。
ソーナーで目標の方位を計濁し、方位線の交点を目標の
位置としたり、或は、一方位針側の機能のない、即ち、
無指向性の複数のパッシブソーナーでドプラー効果によ
る周波数の変化から位置を計測する等の方法で目標の位
置を決定している。
上述し友従来のパッシブソーナーの目標位置決定方法で
は、複数のパッシブソーナーが必要であり、且つ計測の
精度を上げるためには各々のパッシブソーナーの設置位
置はある程度はなれた距離であることが必要である定め
、設置処理が煩雑化するという欠点がある。
は、複数のパッシブソーナーが必要であり、且つ計測の
精度を上げるためには各々のパッシブソーナーの設置位
置はある程度はなれた距離であることが必要である定め
、設置処理が煩雑化するという欠点がある。
更に、ドック効果を利用する目標位置決定方法では、目
標が等速かつ同方位で一方同に遠ざかるか又は近づくか
の状態で移動するときは原理的に計測できないときかあ
シ、その状態に近いときはドック効果が軽微になるため
、計測が困難になるという欠点がある。
標が等速かつ同方位で一方同に遠ざかるか又は近づくか
の状態で移動するときは原理的に計測できないときかあ
シ、その状態に近いときはドック効果が軽微になるため
、計測が困難になるという欠点がある。
本発明のパッシブソーナーの目標位置決定方法は１時間
とともに位置を移動する目標に関する相異っ几複数の位
置における音圧全位置固定のパッシブソーナーによって
複数の周波数で計測しこれら複数個の計測値にもとづい
て前記パッシブソーナーから目標までの距離を求め窺う
え目標の方位情報と前記距離とを組合せることによって
目標の位置を決定する構成を有する。
とともに位置を移動する目標に関する相異っ几複数の位
置における音圧全位置固定のパッシブソーナーによって
複数の周波数で計測しこれら複数個の計測値にもとづい
て前記パッシブソーナーから目標までの距離を求め窺う
え目標の方位情報と前記距離とを組合せることによって
目標の位置を決定する構成を有する。
次に本発明について図面全参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例における目標とパッシブソー
ナーの位置関係図である。
ナーの位置関係図である。
目標は１、パッシブソーナーは２で示し、目標の位置は
計測を行うときのものである。記号ｒはバックプノーナ
ーと目標との間の距離である。記号ｒのサフィクスは計
測の番号を示す。即ちｒ、は１回目の計沖１時の両者の
距離でめりｒｚは２回目の計測時の距離である。以下記
号のサフィックスは計測値の別を表わす。
計測を行うときのものである。記号ｒはバックプノーナ
ーと目標との間の距離である。記号ｒのサフィクスは計
測の番号を示す。即ちｒ、は１回目の計沖１時の両者の
距離でめりｒｚは２回目の計測時の距離である。以下記
号のサフィックスは計測値の別を表わす。
計測は、周波数ｆにてパッシブソーナーに受ける音圧Ｐ
ｔ−求める。音圧Ｐは音涼の発生する音圧ｔ−Ｔ、音波
伝搬損失ＩＡとすると久の（１）式で表わされる。
ｔ−求める。音圧Ｐは音涼の発生する音圧ｔ−Ｔ、音波
伝搬損失ＩＡとすると久の（１）式で表わされる。
Ｐ＝Ｔ−Ａ（ｄＢ） ・・・・・・叫−・（
１）音波伝搬損失は、距離拡散損失及び吸収損失の和と
して次の（２）式で表わされる。
１）音波伝搬損失は、距離拡散損失及び吸収損失の和と
して次の（２）式で表わされる。
Ａ ＝ ２０１０ｇ ｒ十α’ （ｄＨ） ・・
・・−”＝（２）（２１式でａは吸収係数である。
・・−”＝（２）（２１式でａは吸収係数である。
実際のαは、各種の実験式があるがいづれも周波数ｆの
関数である。例えば、一つの実験式としては周波数ｆの
単位ｆ ＫＨｚとして次の（３）式のように表わされる
。（超音波扱術便覧新訂版２日刊工業撃ｒ聞ネＬ ｐ
６１６〜６１８） α＝ ０．２２ｆ 十０．０００１７５ｆ” （ｄＨ
／ｋｍ） ・−・−（３３以上の（υ〜＜３７式までの
関係を整理すると次の（４）式が得られる。
関数である。例えば、一つの実験式としては周波数ｆの
単位ｆ ＫＨｚとして次の（３）式のように表わされる
。（超音波扱術便覧新訂版２日刊工業撃ｒ聞ネＬ ｐ
６１６〜６１８） α＝ ０．２２ｆ 十０．０００１７５ｆ” （ｄＨ
／ｋｍ） ・−・−（３３以上の（υ〜＜３７式までの
関係を整理すると次の（４）式が得られる。
・・・・・・（４）
（４）式からも明らかな如く、音圧Ｐは未知の目標に対
して変数ｒｍｆの関数である。また、未知の、目標につ
いて言えば、未知数はＴ、ｒである。ここで、前述のよ
うに距離が異なる２点で２周波数について計測し九とし
て（４）式の関係を示すとＰ（１，、、）−％、）−２
０ＪＯｇｒｔ−（α２２ｆｓ＋Ｑ０００１７５Ａ”）ｒ
ｌ・”（５−１ＪＰ（１，、）ｉ）−２０Ａ’Ｏｇｒｉ
−（α２２＄＋（Ｌ０００１７５ｉ”）ｉｔ −（５−
２）Ｐ（ｆｓ、ｉ）＝シＴ、１．．−２ｏｉｔｏｇｒｚ
−ｔＱ２ａｉ＋ａｏｏｏｔ７５Ｊ５ｙｚ ・”（
５−３）Ｐ＜ｓ、ｒａ＞＝％ｓ−２Ｄｌｏｇｒｚ−５−
２Ｄｌｏ＋Ｃ１０００１７５ｊｘ”）ｒｍ ・”＜Ｆｙ
４）（５−１）〜（５−４）式において、未知数は′１
１（五）。
して変数ｒｍｆの関数である。また、未知の、目標につ
いて言えば、未知数はＴ、ｒである。ここで、前述のよ
うに距離が異なる２点で２周波数について計測し九とし
て（４）式の関係を示すとＰ（１，、、）−％、）−２
０ＪＯｇｒｔ−（α２２ｆｓ＋Ｑ０００１７５Ａ”）ｒ
ｌ・”（５−１ＪＰ（１，、）ｉ）−２０Ａ’Ｏｇｒｉ
−（α２２＄＋（Ｌ０００１７５ｉ”）ｉｔ −（５−
２）Ｐ（ｆｓ、ｉ）＝シＴ、１．．−２ｏｉｔｏｇｒｚ
−ｔＱ２ａｉ＋ａｏｏｏｔ７５Ｊ５ｙｚ ・”（
５−３）Ｐ＜ｓ、ｒａ＞＝％ｓ−２Ｄｌｏｇｒｚ−５−
２Ｄｌｏ＋Ｃ１０００１７５ｊｘ”）ｒｍ ・”＜Ｆｙ
４）（５−１）〜（５−４）式において、未知数は′１
１（五）。
Ｔ（ｆｓ） ＠ １１ 、 ｙ、である。よってこれ
ら（５−Ｕ〜（５−４）の関係式より、それぞれの未知
数を求めることができる。
ら（５−Ｕ〜（５−４）の関係式より、それぞれの未知
数を求めることができる。
ｒｌについての算出式を例示すると
但し、（６）式において、煩雑さを避けてαのｆの２次
の項は省略し友。
の項は省略し友。
以上によって未知の移動する目標を２カ所で、２周波数
の音圧を計測することにより、それぞれの位置までの距
離ならびに発生音圧を求めることができ、パッシブソー
ナーによシ目標の方位がわかれば目標の位置が決めるこ
とができる。
の音圧を計測することにより、それぞれの位置までの距
離ならびに発生音圧を求めることができ、パッシブソー
ナーによシ目標の方位がわかれば目標の位置が決めるこ
とができる。
次に、実際の海中で発生する音線の屈折、７エージング
現象の影響の軽減について考えてみる。
現象の影響の軽減について考えてみる。
（６３式で求めると、これらの！！素が考慮されていな
い友め、理想状態に近−音波伝搬でないと誤差が大きく
なる。即ち、十分に深度が６９、温度分布、塩分分布等
が均一な海域であればよいが、実際にはこれら条件が満
几されない場合が多い。
い友め、理想状態に近−音波伝搬でないと誤差が大きく
なる。即ち、十分に深度が６９、温度分布、塩分分布等
が均一な海域であればよいが、実際にはこれら条件が満
几されない場合が多い。
このような場合も、考え方としては、未知数が増え几形
式でこれに対応し、誤差の軽減の処置ができるのである
。（２）式についてこれらｌ！累を配慮して修正すると
１次の（７）式が得られる。
式でこれに対応し、誤差の軽減の処置ができるのである
。（２）式についてこれらｌ！累を配慮して修正すると
１次の（７）式が得られる。
Ｐ（ｆ、ｒ、 ｔ） ＝ ’Ｉｔｆｊ−２ＤＩＯｇ ｒ
−“σ】ｒ＋Ｄげ、１．す＋Ｆ（ｆｓｒｅリ ・・
・・・・（７）ここにＤ’ｊ −ｒａりは音線の屈折等
による音圧分布であり” （ｆｊｌ’）はフェージング
による音圧変化の修正分である。又、ｔは時刻を表わす
。
−“σ】ｒ＋Ｄげ、１．す＋Ｆ（ｆｓｒｅリ ・・
・・・・（７）ここにＤ’ｊ −ｒａりは音線の屈折等
による音圧分布であり” （ｆｊｌ’）はフェージング
による音圧変化の修正分である。又、ｔは時刻を表わす
。
今、ｐ標がある軌道を描いて移動している状態を想定し
て計測しているとき、ｆｌとｔは一方の変数にて代表で
きる几め、ｔをｒの変数と考えて（７）式は次の（８）
式のように表わせる。
て計測しているとき、ｆｌとｔは一方の変数にて代表で
きる几め、ｔをｒの変数と考えて（７）式は次の（８）
式のように表わせる。
Ｐ（ｊ、Ｔ） ＝Ｔ（ｊ’）−２ＣＭ！Ｏｇ ｒ Ｑ
（ｆ）Ｔ＋Ｄ（ｊ’、γ）十Ｆ’（１，γ） ・・
・・・・・・・・・・（８１（８１式は未知数が（４）
式に比べて２ヶ増え几ことになシ、変数の数は変らない
。しかし、ＤＯ，γ）、ＦＣｆｓ ｒ）は２変数の未知
の関数′ｔ−含むので、計測値を増やしてもそれ以上に
未知数が増える友め、これらの関係式よシ未知数を求め
ることはできない。
（ｆ）Ｔ＋Ｄ（ｊ’、γ）十Ｆ’（１，γ） ・・
・・・・・・・・・・（８１（８１式は未知数が（４）
式に比べて２ヶ増え几ことになシ、変数の数は変らない
。しかし、ＤＯ，γ）、ＦＣｆｓ ｒ）は２変数の未知
の関数′ｔ−含むので、計測値を増やしてもそれ以上に
未知数が増える友め、これらの関係式よシ未知数を求め
ることはできない。
七〇でＤ（Ｊ＊ ｒ＞ ＃Ｆ＜ｊａ ｒ）について周波
数ｆの要因を削除し友近似を行う。
数ｆの要因を削除し友近似を行う。
Ｐげ、ｒ） ＝ ％ｔ −ｚｏｔｏｇ ｒ−ｃｇ）γ十
拷ｒ１＋に′（ｒｌ・・・・・・（９）（９）式におい
ては、計測値を増やせば未知数（距離ｒ）を求めること
ができる。この近似は、物理的に見ると周波数の要因ｆ
ｔ無視しているため１例えば”（ｒＪにおいては、バブ
ル（ｂｕｂｂｌｅ）等の透過損の一部を補正する範囲に
とどまる制限が予想されるが、（２）式から音線の屈折
、フェージング現象の影響を軽減し友、よプ精度の高い
ものである。
拷ｒ１＋に′（ｒｌ・・・・・・（９）（９）式におい
ては、計測値を増やせば未知数（距離ｒ）を求めること
ができる。この近似は、物理的に見ると周波数の要因ｆ
ｔ無視しているため１例えば”（ｒＪにおいては、バブ
ル（ｂｕｂｂｌｅ）等の透過損の一部を補正する範囲に
とどまる制限が予想されるが、（２）式から音線の屈折
、フェージング現象の影響を軽減し友、よプ精度の高い
ものである。
（９］式については、数学的には一部の未知数をまとめ
ることができる。
ることができる。
Ｐげ、ｒ）＝％）−２ｏｉｔｏｇｒ−ｇ）ｒ＋Ｅ（ｒ）
・・−・−・・Ｑ（１ここで１へｒ戸り’（１）
＋ Ｆ’（ｙ）翰式において、計測値の数の問題につ
いて補足説明する。必要な計測値が少ないほど容易に、
且つ迅速に距離等未仰数を求めることができる。既に、
説明してきたように、未知数の数に対応した計測値は、
一定数以上が必要であるからである。
・・−・−・・Ｑ（１ここで１へｒ戸り’（１）
＋ Ｆ’（ｙ）翰式において、計測値の数の問題につ
いて補足説明する。必要な計測値が少ないほど容易に、
且つ迅速に距離等未仰数を求めることができる。既に、
説明してきたように、未知数の数に対応した計測値は、
一定数以上が必要であるからである。
この関係は、
ｎｘｍ≧２ｎ＋ｍ
である。ここにｎはｒ、ｍはｆの（計測のン数。
又はｒとｉｆ数とじ友未知数の数である。ａ呻式の左辺
は、関係式の数であり、右辺は未知数の数である。ｎ＝
ｍ＝２の場合について例示すると次の関係式のグループ
が出来ることを意味する。（関係式４ヶ、未知数５ケ） Ｐ（１，７＋） ＝Ｔ（ｆｌ） −Ｋ＜１１） 十Ｅ＜
ｒｘ）ＰＣｊｘ、Ａ） ＝Ｔ（ｆｘ） −Ｋ（ｉｔ ）
” Ｅ（ｒｔ ）ＦＣｆｓ ｍｒ２） ＝ ”（ｆｔ
） −ＫＣｒｚ ） 十Ｅ（ｒ、 ）Ｐ＜５ｓｈ） ＝
ＴＣｆｓ） −Ｋ（１２） ＋ＥＣｒｚ）ここにＫ（１
） ＝ ２０１！Ｏｇ ｒ ”ケ） ’を表わす。
は、関係式の数であり、右辺は未知数の数である。ｎ＝
ｍ＝２の場合について例示すると次の関係式のグループ
が出来ることを意味する。（関係式４ヶ、未知数５ケ） Ｐ（１，７＋） ＝Ｔ（ｆｌ） −Ｋ＜１１） 十Ｅ＜
ｒｘ）ＰＣｊｘ、Ａ） ＝Ｔ（ｆｘ） −Ｋ（ｉｔ ）
” Ｅ（ｒｔ ）ＦＣｆｓ ｍｒ２） ＝ ”（ｆｔ
） −ＫＣｒｚ ） 十Ｅ（ｒ、 ）Ｐ＜５ｓｈ） ＝
ＴＣｆｓ） −Ｋ（１２） ＋ＥＣｒｚ）ここにＫ（１
） ＝ ２０１！Ｏｇ ｒ ”ケ） ’を表わす。
よって（１１式の近似式の関係では、
の組合せとなる。ｎとｍの数の組合せは、実際のパッシ
ブソーナーの設計において、ソーナーの性能と機器構成
の複雑さの兼合の中で、適切なものを選ぶことになる。
ブソーナーの設計において、ソーナーの性能と機器構成
の複雑さの兼合の中で、適切なものを選ぶことになる。
例えば、位置のｉｔ′ｉ側圧時間をかけることが許され
るときは％ｎの数を大きくとシｍの数を小さくしてンー
ナーの機器構成に余裕を持すことを優先する組合せとな
る。逆に、計測時間を短くするためには、ｎを小さくし
、ｍｔ−大きくしてンーナーの機器構成が、より複雑に
なることを許容する組合せとなる。
るときは％ｎの数を大きくとシｍの数を小さくしてンー
ナーの機器構成に余裕を持すことを優先する組合せとな
る。逆に、計測時間を短くするためには、ｎを小さくし
、ｍｔ−大きくしてンーナーの機器構成が、より複雑に
なることを許容する組合せとなる。
同様な趣旨で、誤差の増大を認め目標の運動が等速、同
方位であることを仮定し、その結果としてｎ、ｍの数を
減すことも考えられる。
方位であることを仮定し、その結果としてｎ、ｍの数を
減すことも考えられる。
反対に、未知数を算出して必要以上のｎ、ｍの数で求め
ると平均化による誤差の減少の効果が期待できる。
ると平均化による誤差の減少の効果が期待できる。
尚、以上は、目標が移動する場合について説明を行っ友
が、目標が移動せず、パッシブソーナーの位置が移動し
ても同様に距離を求めることができる。又、距離のほか
未知数として挙げた目標の発生音圧等についても求める
ことができる。
が、目標が移動せず、パッシブソーナーの位置が移動し
ても同様に距離を求めることができる。又、距離のほか
未知数として挙げた目標の発生音圧等についても求める
ことができる。
以上説明したように不発明は、複数の周波数と位置で目
標の発生する音圧を計測することにより、目標までの距
離を求めることができ、従来のように、複数のパッシブ
ソーナーを要しないこと、且つ、ドプラー効果を利用し
ていない几め、等速。
標の発生する音圧を計測することにより、目標までの距
離を求めることができ、従来のように、複数のパッシブ
ソーナーを要しないこと、且つ、ドプラー効果を利用し
ていない几め、等速。
同方位及び同方向で移動する目標においても距離ｔ″求
めることができる。これらにより、パッシブソーナーの
数を減少することができ、更に従来のパッシブソーナー
では求めることがで！！なかった条件における距前も求
めることがでさるという効果がある。
めることができる。これらにより、パッシブソーナーの
数を減少することができ、更に従来のパッシブソーナー
では求めることがで！！なかった条件における距前も求
めることがでさるという効果がある。
第１図は不発明の一実施例における目標とバツシプソー
ナーの位置関係図である。 ｌ・・・目標、２・・・パッシブソーナー。
ナーの位置関係図である。 ｌ・・・目標、２・・・パッシブソーナー。
Claims (1)
- 時間とともに位置を移動する目標に関する相異った複数
の位置における音圧を位置固定のパッシブソーナーによ
って複数の周波数で計測しこれら複数個の計測値にもと
づいて前記パッシブソーナーから目標までの距離を求め
たうえ目標の方位情報と前記距離とを組合せることによ
って目標の位置を決定することを特徴とするパッシブソ
ーナーの目標位置決定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9320588A JPH01265176A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | パッシブソーナーの目標位置決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9320588A JPH01265176A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | パッシブソーナーの目標位置決定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01265176A true JPH01265176A (ja) | 1989-10-23 |
Family
ID=14076065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9320588A Pending JPH01265176A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | パッシブソーナーの目標位置決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01265176A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8798905B2 (en) | 2009-07-02 | 2014-08-05 | Panasonic Corporation | Vehicle location detection device and vehicle location detection method |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP9320588A patent/JPH01265176A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8798905B2 (en) | 2009-07-02 | 2014-08-05 | Panasonic Corporation | Vehicle location detection device and vehicle location detection method |
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