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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Classifications
-
- 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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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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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