JPH03134500A - えい航式水中音響標的 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はえい航式水中音響標的に関し、特にアクテイブ
ソーナーを搭載した水中航走体によるホーミング性能を
、実際のソーナー目標を運用することなく模擬的に試験
するため、実際のソーナー目標による反射エコーを模擬
した音響信号を放射するえい航式水中音響標的に関する
。

〔従来の技術〕

アクテイブソーナーを水中航走体に搭載し、海上、海底
を含む海中に存在するソーナー目標を追尾する装置はホ
ーミング航走体としてよく知られている。

このホーミング航走体は、搭載するアクテイブソーナー
から送信する送信パルス音波がソーナー目標を捕捉し、
これが反射エコーとしてふたたび７クテイブソーナーに
よって受信されると、この受信信号の有する距離および
方位情報にもとすいて、絶えずソーナー目標に正対する
ように操舵系を駆動し、これを追尾するホーミング機能
を有することもまたよく知られている。

このようなホーミング航走体は、訓練２機能の確認その
他種槌の目的によりしばしばホーミング航走を実施する
が、このためには実際のソーナー目標、たとえば水上艦
船、潜水艦等を行動させ、これを対象としてホーミング
動作の訓練１機能の確認等を実施することが望ましいこ
とは明らかである。

しかしながら、かかる目的処理の都度ソーナー目漂を駆
動せしめることは、所要人員、コストその他多くの関連
理由によって極めて強く制約を受は易く、従って、実際
のソーナー目標を模擬するものとして、ホーミング航走
体の送信する送信パルス音波を受けてこれをできるだけ
実際のエコーに近い特性のものとして送り返す水中音響
標的が多用されている。

このような水中音響標的には、自走式、えい航式および
固定式があって、それぞれソーナー、あるいはホーミン
グ航走体の訓練２機能確認等における運用目的に応じて
選択利用されている。えい航式水中音響標的は上述した
えい航式の水中音響標的であり、主としてホーミング航
走体の標的として用いられ、ホーミング航走体の７クテ
イブソーナーから発する送波パルス音波を受信してこれ
を所望の擬似エコーパルスとして送出するための送、受
波器及び電子装置をそれぞれ所定の位置に装置し、水上
艦船でえい航して利用される。

第４図は、従来のえい航式水中音響標的の一般的の構成
を示すブロック図である。

ホーミング航走体の放射する送信パルス音波は、音圧レ
ベルＰｉの受信パルス音波１０１として受波器１に入力
し、電気信号に変換された受信信号１０２としてケーブ
ル４を介して電力増幅器３７に送出される。電力増幅器
３７は、これを所定のレベルまで増幅し、電力増幅器出
力３７１としてケーブル４を介して送波器２に送出し、
これによって音圧レベルＰｉ＋Ｔｓのパルスの応答音波
としての送信音波２０１を発生してこれを海中に放射す
る。

上述したＴｓはソーナー目標の構造、材質等の条件によ
って異り、ソーナーターゲットとして反射レベルの大き
さを決定する係数、いわゆるターゲットストレングスを
示すものである。

ターゲットストレングスはよく知られるように、ある反
射体に入射する音圧レベルと反射するエコーレベルとの
単位距離における比に対応するもので、音圧レベルＰｉ
と同様なｄＥ（デシベル）単位で示される量であり、通
常のソーナー目漂では正の値をもつ。ソーナー目標のＴ
ｓは音波の入射角によって異り、また入射角が同じでも
目標の大きさ、従って入射する音波によって照射される
面積、およびその形状、ならびに材質等によってそれぞ
れ異る値を有する。第５図は目標方向とターゲットスト
レングスの一例を示す特性図である。

ホーミング航走体の対象とするソーナー目標のＴｓにつ
いては、上述したＴｓ決定の基本的条件に加えてホーミ
ング航走体による実際のソーナー目標に対する既知のホ
ーミング動作から得られる情報等を利用してこれを設定
しており、またこの設定値は予め特定する範囲かつ特定
する切替ステップで任意に切替設定できるようにしであ
る。

このことは、実際には設定すべきＴｓ値を有するように
電力増幅器３７の利得を所望のレベルに切替設定するこ
とによって行われる。

このようにして受信パルス音波１０１を受信するごとに
、これに対応した送信音波２０１を送出して、恰も実際
のソーナー目標による反射エコーの如く応答することが
できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の水中音響標的は、ホーミング航走体の発
する送信パルス音波を受けて、これを増幅してふたたび
送り返す送信音波が、ソーナー標的のターゲットストレ
ングスを加味してはいるものの、実際のソーナー標的の
寸法による放射点の移動がないため点音源と見なされ、
又、実際のソーナー標的の方向によるターゲットストレ
ングスは、たとえば第５図の如く変化するが、これを考
慮していないため、ホーミング航走体のホーミング能力
を正しく評価することができないという欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を除去し、ホーミング航走
体を点音源と見なすことなく、ホーミング能力を正しく
評価しうるえい航式水中音響標的を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の装置は、アクテイブソーナーを搭載し海中にあ
るソーナー目標をホーミングする水中航走体から放射さ
れる送信音波を受け、前記送信音波をソーナー目標によ
る反射エコーを模擬する予め設定した特性の音波に変換
した模擬反射エコーとしてふたたび海中に送出せしめる
ことにより実際のソーナー目標を使用することなく前記
水中航走体のホーミング性能を模擬的に試験しうるえい
航式水中音響標的において、えい航ケーブルによってえ
い航されえい航方向に配置した複数の受波器によって前
記水中航走体から放射される送信音波を捕捉しその到来
方向を計測する到来方向計測手段と、前記複数の受波器
とともに前記えい航ケーブルによってえい航されえい航
方向に直線的に配置した複数の送波器のそれぞれから前
記到来方向計測手段によって計測した到来方向にもとづ
く前記水中航走体から放射される送信音波の到来時間差
に対応した遅延時間差を付与した応答用の送信音波を次
次に送出して模擬反射エコーを形成する模擬反射エコー
形成手段と、前記到来方向計測手段によって計測した到
来方向に対応して前記模擬反射エコーのレベルをモデル
とするソーナー目標のターゲットストレングスの方位特
性に対応して変化させる模擬反射エコーレベル制御手段
とを備えて構成される。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

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図の実施例の運用状態を示す説明区、第３図は第１
図の実施例の主要信号のタイミングチャートである。

第１図に示す実施例は、直線的に配列される受波器ＩＡ
及びＩＢならびにＩＣ及びＩＤと、Ｎ個の送波器２Ａ、
２Ｂ・・・２Ｎと、これら受波器および送波器をえい航
するえい航ケーブル４と、水上艦船に装備され、前述し
た送、受波器と結合される電子回路３を備えて成る。ま
た、電子回路３は、方位角検出器３１Ａ、３１Ｂ、後方
判定器３２、スイッチ３３Ａ、３３Ｂ、増幅器３４、遅
延計算回路３５、遅延回路３６Ａ、３６Ｂ・・・３６Ｎ
、電力増幅器３７Ａ、３７Ｂ・・・３７ＮおよびＴＳ計
算回路３８を備えて成る。

第１図に示す構成中、受波器ＩＡ、ＩＥならびにＩＣ，
ＬＤと、方位角検出器３１Ａ、３１Ｂと、後方判定器３
２とが到来方向計測手段を構成する。

また、送波器２Ａ、２Ｂ、・・・２Ｎと、増幅器３４と
、遅延回路３６Ａ、３６Ｂ、・・・３６Ｎと電力増幅器
３７Ａ、３７Ｂ、・・・３７Ｎとが模擬反射エコー形成
手段を構成する。さらに、方位角検出器３１Ａ、３１Ｂ
と、増幅器３４と、ＴＳ計算回路３８とが模擬反射エコ
ーレベル制御手段を構成する。なお、本実施例ではホー
ミング航走体進行方向の前方に存在するか否かを判別す
る構成とし、スイッチ３３Ａと３３Ｂは、後方判定器３
２によってホーミング航走体が後方にあると判定された
場合に、電子回路３の動作を後方入力処理用に切り替え
るためのものである。

次に、第１図の実施例の動作について説明する。

第１図において、受波器ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ，ＬＤ及び送
波器２Ａ、２Ｂ・・・２Ｎはそれぞれ直線的に配列され
ており、第２図に示すとおり受波器ｌＡ、ＩＢと受波器
１ｃ、ＬＤをそれぞれ前後に配設した状態で水中でえい
航される。又、えい航されている方向を前方、反対方向
を後方といい、受波器ＩＡ、ＩＢは前方受波器、受波器
１ｃ、ＬＤは後方受波器である。

第１図に示すスイッチ３３Ａ及び３３Ｂの位置は、後方
判定器３２が作動していない状態、即ち、ホーミング航
走体が前方に存在している場合を示す。

前方に存在するホーミング航走体から受ける受信パルス
音波１０１Ａ、ｌ０ＩＢは、受波器ＩＡ、ＩＢにより電
気信号に変換されて受信信号１０２Ａ及び１０２Ｂとし
て電子回路３の方位角検出器３１Ａに入力される。

方位角検出器３１Ａは、受信信号１０２Ａ及び１０２Ｂ
の時間差又は位相差を検圧して、えい舵軸に対する到来
方向を検出し到来方向の角度信号３１１Ａを出力する。

又、受信信号１０２Ｂは、スイッチ３３Ａを通して増幅
器３４に送られ、角度信号３１１Ａに対応してターゲッ
トストレングスを制御するＴＳ制御信号３８１で増幅器
３４の利得が制御され、遅延回路３６Ａに送られる。

ＴＳ制御信号３８１はＴＳ計算回路３８によって、角度
信号３１１Ａにもとづいて計算し、出力される。このＴ
Ｓ制御信号３８１は、たとえば第５図に示すターゲット
ストレングス方位特性を示すソーナー目標をモデルとす
る場合は、受信パルス音波の到来方向９に対応するター
ゲットストレングスＰを送信パルス音波に提供しうるよ
うに増幅器２４の利得を制御する利得制御電圧として送
出される。

増幅器３４で受信パルス音波の到来方向に対応したター
ゲットストレングスを付与しうるように増幅度を制御さ
れた出力は、次に遅延回路３６Ａに供給される。遅延回
路３６Ａの出力３６１Ａは、次の遅延回路３６Ｅで更に
遅延した信号３６１Ｂを出力し、次次と遅延させながら
最後の遅延回路３６Ｎまで送られて、出力３６１Ｎを出
力する。

この各遅延回路の遅延時間３５１は、前述した方位検出
器３１Ａの出力する角度信号３１１Ａによって次式の通
り遅延計算回路３５で設定付与される。

まず、遅延回路３６Ａに付与される遅延時間ｔ。

は、次の（１）式で示される。

１ ｔ　、　＝　−ｃ　ｏ　ｓθ　　　　　　　　　　　・
・・・・・（１）に こでＣ＝音速（１５００ｍ／５ｅｃ） β１＝受波器ＩＢから送波器２Ａまでの距離（ｍ）θ＝
到来音波のえい舵軸に対する角度（度）遅延回路３６Ｅ
〜３６Ｎに与えられる遅延時間ｔ２は、次の（２）式で
示される。

２２ ｔ２＝　　　ｃｏｓθ　　　　　　　　　　　　　　・
・・・・・（２）に こで１２＝送波器相互の間隔（ｍ） 上述した１ＩＣｏｓθ、　ｆ１２ｃｏｓθは第２図から
も明らかな如く、たとえばＡ＋ＣＯ３θは到来音波のえ
い舵軸に対する角度θの場合の受波器ＩＢと受波器２Ａ
の到来音波の到達行程差を意味する。

遅延回路群の各出３６１Ａ〜３６１Ｎはそれぞれ、スイ
ッチ３３Ｂを通して電力増幅器３７Ａ〜３７Ｎに入力さ
れ、所定のレベルまで増幅されて送波器２Ａ〜２Ｎに供
給されて送波音波２０１Ａ〜２０１Ｎを水中に放射する この作動タイミングを第３図を参照して説明する。

ホーミング航走体からの受信パルス音波１０ｉＢは、方
位角信号３１１Ａに対応した遅延時間ｔ１だけ遅れて送
波器２Ａから所定のレベルで送信パルス音波２０１Ａと
して出力され、送波器２Ｂは更に時間ｔ２だけ遅れてた
送信パルス音波２０１Ｂとして出力される。こうして相
続く送波器も同様にｔ２ずつ遅れて送波され、最後の送
信パルス音波２０１Ｎで終了する。かくして、送波器群
から、逐次送波された信号は送信点が到来音波の方向に
対応した遅れ時間で連続的に移動し、実際のソーナー目
標と等価な反射エコーが得られる合成送信パルス音波と
なる。

次に、ホーミング航走体が後方に存在する場合について
第１図を参照して説明する。この場合ホーミング航走体
から受ける受信パルス音波１０１Ｃは１０１Ｂより先に
到来するため、受信信号１０２Ｃが１０２Ｂよりも先行
し、これによって後方検出器３２が作動して、スイッチ
３３Ａ及び３３Ｂを反転させる。この反転によって、受
信信号１０２Ｃが増幅器３４に送られ、又方位角検出器
３１Ｂの出力する角度信号３１１Ｂが遅延計算回路３５
及びＴＳ計算回路３８に送られる。

各電力が増幅器３７Ａ〜３７Ｎの入力信号は、スイッチ
３３Ｂにより前方時とは逆の順番に接続され、送波２０
１Ｎから先に放射され、最後に送信パルス音波２０１Ａ
が放射される。

次に運用状態について第２図を参照して説明する。第２
図において、海面７を航行する艦船６に搭載された電子
装置３は、えい航ケーブル４により受波器ＩＡ〜ＩＤ及
び送波器２Ａ〜２Ｎと接続される。各送波器及び受波器
は、水中でほぼ水平に所定の深度で直線的にえい航され
る。

これら送波器２Ａ〜２Ｎの長さｐは、実際のソーナー目
標とほぼ同一に設定される。又、受波器と送波器の距離
１１は、それぞれの指向特性と使用最大ターゲットスト
レングスの値により決定する。

又、送波器相互の間隔β２は、次の（３）式の条件で選
択する。

ｔ。

ｐ２≦−・・・・・・（３） に こで、ｔＯはホーミング航走体の最短送波パルス幅であ
る。

なお、第２図では、水上艦船からえい航する例を示した
が、これを水中航走体からえい航することも容易に実施
できることは明かである。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、ホーミング航走体の
ホーミング性能の評価、確認等を行うため実際のソーナ
ー目標の代りに擬似反射エコーを発生することを目的と
する水中音響標的において、水中航走体から放射される
送信音波の到来方向を計測して到来方向に対応したター
ゲットストレングスに設定し、直線的に配列された複数
個の送波器から逐次到来方向に対応して設定される時間
差を付与し次次に送出し、等測的にソーナー目標からの
反射エコーを模擬した模擬反射エコーとして送出するこ
とにより、実際と同じ寸法からの反射エコーに近似させ
ることができ、ホーミング航走体のホーミング性能の評
価及び確認の精度を大幅に改善し、従って評価及び確認
に要する時間も著しく減少できるえい航式水中音響標的
が実現できるという効果がある。

施例を示すブロック図、第２図は第１図の実施例のえい
航式水中音響標的の運用状態を示す説明図、第３図は第
１図の実施例の主要信号のタイミングチャート、第４図
は従来のえい航式水中音響標的の構成を示すブロック図
、第５図はターゲットストレングスの一例を示す方位特
性図である。

■Ａ〜ＩＤ・・・・・・受波器、２Ａ〜２Ｎ・・・・・
・送波器、３・・・・・・電子回路、４・・・・・・え
い航ケーブル、５・・・・・・水中航走体、６・・・・
・・水上艦船、７・・・・・・海面、３１Ａ、３１Ｂ・
・・・・・方位角検出器、３２・・・・・・後方検出器
、３３Ａ、３３Ｂ・・・・・・スイッチ、３４・・・・
・増幅器、３５・・・・・・遅延計算回路、３８Ａ〜３
６Ｎ・・・・・・遅延回路、３７Ａ〜３７Ｎ・・・・・
・電力増幅回路、３８・・・・・・ＴＳ計算回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アクテイブソーナーを搭載し海中にあるソーナー
   目標をホーミングする水中航走体から放射される送信音
   波を受け、前記送信音波をソーナー目標による反射エコ
   ーを模擬する予め設定した特性の音波に変換した模擬反
   射エコーとしてふたたび海中に送出せしめることにより
   実際のソーナー目標を使用することなく前記水中航走体
   のホーミング性能を模擬的に試験しうるえい航式水中音
   響標的において、えい航ケーブルによってえい航されえ
   い航方向に配置した複数の受波器によって前記水中航走
   体から放射される送信音波を捕捉しその到来方向を計測
   する到来方向計測手段と、前記複数の受波器とともに前
   記えい航ケーブルによってえい航されえい航方向に直線
   的に配置した複数の送波器のそれぞれから前記到来方向
   計測手段によって計測した到来方向にもとづく前記水中
   航走体から放射される送信音波の到来時間差に対応した
   遅延時間差を付与した応答用の送信音波を次次に送出し
   て模擬反射エコーを形成する模擬反射エコー形成手段と
   、前記到来方向計測手段によって計測した到来方向に対
   応して前記模擬反射エコーのレベルをモデルとするソー
   ナー目標のターゲットストレングス（ＴａｒｇｅｔＳｔ
   ｒｅｎｇｔｈ）の方位特性に対応して変化させる模擬反
   射エコーレベル制御手段とを備えて成ることを特徴とす
   るえい航式水中音響標的。
2. （２）前記複数の受波器を前記複数の送波器の前後にそ
   れぞれ２個ずつ配設し、前方の２個で進行方向の前方を
   、また後方の２個で進行方向とは逆方向の後方の到来方
   向を計測するようにしたことを特徴とする請求項（１）
   記載のえい航式水中音響標的。