JPH03282391A - 水中航走体の誘導装置 - 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、水中において、反射エコーを受波して、水中
物体の任意の位置に水中航走体を命中させようとする水
中航走体の誘導装置に関する。

［従来の技術］ 従来のこの種の誘導装置は、水中に音響パルスを送波し
、水中の物体からの反射エコーを受波して、物体の前部
からの反射音と物体の後部からの反射音との到達時間と
、方向から水中物体の長さと、この水中物体と水中航走
体との相対位置を測定して、水中物体の任意の位置に水
中航走体を命中させようとしている。

第４図は、従来の測定原理を示す。

第４図において、水底の適宜場所には測長装置２０が配
置され、この測長装置２０は３６０°の全方位方向へ超
音波を送波し、その反射音を受けて水中物体２１を検出
すると共に、水中物体２１の長さＬを次の（１）式に従
って測定するものである。

Ｌ＝７２ｓｉｎφ２−１ｌｓ　ｉ　ｎ−１・・・・（１
）ここで、角度φ１、角度φ２は、測長装置２０におけ
る垂線から水中物体２１の前部および後部に至る角度（
以下、方位角という）である。

また、距離１１は、測長装置２０から水中物体２１の前
部までの距離であり、距離ノ２は、測長装置２０から水
中物体２１の後部までの距離である。距離ノ１および距
離ノ２は、反射音の到達時間から求める。

第５図に示すように、水中物体２１からの反射音のうち
、物体の前部と後部の反射音は、反射音２３および反射
音２４のように大きな振幅を示すので、超音波の送信タ
イミングから反射音２３および反射音２４が到達する到
達時間をそれぞれｔｌ、ｔ２として、距離Ｊ１および距
離Ｊ２を、次の式（２）および（３）によって求める。

なお、Ｃは水中の音速である。

一方、方位角φ１およびφ２も、反射音２３および反射
音２４から求めるのであるが、３次元的に求める必要が
あるので、従来の測長装置２０は、第６図に示すように
構成されている。

即ち、測長装置２０は、送波器２５が送波する超音波の
反射音を受波する３系統の受波器２６、受波器２７およ
び受波器２８を備える。受波器２７は、測長装置２ｏの
配置平面に設定したＸ−Ｙ座標の原点位置に配置され、
その受波反射音の電気変換信号が時間検出回路２９へ与
えられると共に、位相検出回路３０および位相検出回路
３１の一方の入力へそれぞれ与えられる。

時間検出回路２９は、前記式（２）および（３）によっ
て到達時間ｔ１、ｔ２を求め、それを演算回路３２へ与
える。

受波器２６はＸ軸上に配置され、その受渡反射音の電気
変換信号が位相検出回路３０の他方の入力へ与えられる
。その結果、位相検出回路３０では受波器２７と受波器
２７とにおける受渡反射音間の位相差を求め、それを方
位角φ１およびφ２のＸ方向の成分（φＬＸ、　φ２Ｘ
）として、演算回路３２へ与える。

受波器２８はＹ軸上に配置され、その受渡反射音の電気
変換信号が位相検出回路３１の他方の入力へ与えられる
。その結果、位相検出回路３１では受波器２７と受波器
２８とにおける受渡反射音間の位相差を求め、それを方
位角φ１およびφ２のＸ方向の成分（φＩＹ、　φ２Ｙ
）として演算回路３２へ与える。

かくして、演算回路３２は、式（１）に従って水中物体
２１の長さＬを算出できることになる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の誘導装置は、物体の前部からの反射音と
、物体の後部からの反射音との到達時間と方向から水中
物体の長さを測定し、水中物体と水中航走体との相対位
置を検出している。このため、物体の前部からの反射音
と後部からの反射音が同時に受信されることによって前
部と後部の区別がつかない場合には、目標長や相対位置
が検出できず、水中物体の任意の位置に水中航走体を命
中するように誘導できないという欠点がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の誘導装置は、上記欠点を解決するために、音響
的に検出した水中物体の前部および後部からの反射音に
よって水中物体の任意の位置に水中航走体を命中させよ
うとする水中航走体の誘導装置において、２つの受波器
と、水中物体からの反射音の到達時間を検出する時間検
出回路と、２つの受波器の出力信号の信号時間幅を検出
する時間幅検出回路と、２つの受波器の出力信号の位相
差を検出する位相差検出回路と、到達時間と信号時間幅
と位相差から水中物体の長さおよび水中航走体との相対
位置を演算する演算装置とを設けるように構成されてい
る。

また、好ましくは、２つの受波器の指向性が、無指向性
であるように構成される。

更に、好ましくは、演算装置は、水中物体の前部および
後部までの距離を求めるように構成される。

［作用］ 上記構成の水中航走体の誘導装置においては、演算装置
が、到達時間と信号時間幅と位相差から水中物体の長さ
および水中航走体との相対位置を演算することで、水中
物体の任意の位置に水中航走体を命中するように誘導す
ることが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明による水中航走体の誘導装置の一実施
例を示すブロック図である。また、第２図は本発明に係
る測定原理図である。

第２図において、１は、本発明の誘導装置である。この
誘導装置１は、従来と同様に水中にあり、広範囲な方向
へ超音波を送波している。受波指向性１０１および受波
指向性１０２は、２つの受波器２および３の指向性であ
り、無指向性である。

Ｒ１およびＲ２は誘導装置１から長さＬの水中物体４の
前部および後部までの距離である。ＲＯは、誘導装置１
と水中物体４の最短距離である。

第１図において、受波器２および３は、水中の音響信号
を電気信号に変換する。スレッシュホールド回路５１お
よび５２は、受波器２および３の出力信号が任意のレベ
ル以上のレベルであるときゲート信号を出力する。時間
検出回路６′および６２はゲート信号の送波時間からの
到達時間を検出する。位相差検出回路７は、受波器２お
よび３の出力信号の位相差を検出する。位相変化検出回
路８は、位相差検出回路７の位相出力信号の変化率を検
出する。スレッシュホールド回路９は、位相変化検出回
路８の出力信号の変化率が”正”の任意の値以上のとき
ｌｌ＋Ｉ＋信号を、出力信号の変化率が゛°負°”の任
意の値以下のとき′”−パ信心　、ｆｌ力する。時間幅
検出回路１０は、ゲート信号の信号時間幅と、ゲート信
号の立上り時点からスレッシュホールド回路９の信号出
力時点までの時間を検出する。演算回路１１は、ゲート
信号の時間幅と到達時間と位相差とから水中物体４の長
さＬと水中物体と水中航走体との相対位置を演算する。

これらの信号波形の関係を、第３図を用いて説明する。

第３図で横軸は時間を示し、縦軸は信号レベルを示して
いる。第３図（ａ）は、送波信号である。

゛第３図（ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ受波器２およ
び３の受波信号である。第３図（ｄｌ）および（ｄ２）
は、スレッシュホールド回路５１および５２の出力信号
である。符号Ｔｒは、送波時間からの到達時間、符号Ｔ
１は信号の時間幅である。

第３図（ｅ）は、信号の位相差である。第３図（ｆ）は
、スレッシュホールド回路９の信号出力波形である。符
号Ｔ２はゲート信号の立上り時点からスレッシュホール
ド回路９の信号出力時点までの時間幅である。

説明のため、第１図の測定原理図においては、水中航走
体は水中物体の後方に位置している場合を示している。

この場合はＲ１＞Ｒ２である。また、水中航走体は水中
物体との相対角はＯとする。水中物体からの反射音は最
初に、水中航走体と水中物体との最短距離ＲＯの点から
の音が受信される。

この時刻は第３図（ｄｌ）および（ｄ２）の符号ＴＲで
示される。位相差検出回路７によって相対角θが検出さ
れる。時間が経つに従って、反射点は水中物体の前部お
よび後部の方向に移動してゆくこととなる。

ここでＲ１＞Ｒ２であるから、距離Ｒ２の点からの音が
受信されるまでの間は、最短距離ＲＯの点から前部と、
最短距離ＲＯの点から後部とから、方位角の絶対値が等
しく符号が逆の音が同時に受信され、受波器で合成され
ることになり、その方位角はθとなる。

最短距離ＲＯの点からの音が受信されてから、距離Ｒ２
の点からの音が受信されるまでの時間は、第３図（ｆ）
の符号Ｔ２である。時間Ｔ２が過ぎると前部からの反射
音のみとなり、Ｔｌ−７２の時間だけ方位角θが示され
る。ここでは説明のため位相差は”正゛に変化したもの
とし、スレッシュホールド回路９の信号出力波形は°゛
＋°”である。時間Ｔ１およびＴ２は、Ｔｌ＞Ｔ２とな
る。なお、方位角θは、反射点が時間的に前部に移動し
てゆくため、時間的に変化する。以上の説明によりＴｒ
、Ｔ１、およびＴ２が求められる。

なお、説明のため第２図の測定原理図においては、水中
航走体は水中物体の後方に位置している場合を示してい
るが、水中物体の前方に位置している場合でも同一の原
理となり、その場合はＲ１＜Ｒ２となる。時間Ｔ１およ
びＴ２は、スレッシュホールド回路９の信号出力が′°
−”になるため、ＴＩ＜Ｔ２となる。第３図（ｆ）の符
号Ｔ２をＴ１に、第３図（ｄｌ）および（ｄ２）の符号
Ｔ１をＴ２に変更すれば良い。

ＲＯ，Ｒ１、Ｒ２は、ＴｒｌＴｌ、Ｔ２から（４）〜（
６）式により計算される。

ＲＯ＝ＴｒＸ　ｃ／２ Ｒ１＝　（Ｔｒ＋Ｔ１）Ｘ　ｃ／２ Ｒ２＝　（Ｔｒ十Ｔ２）Ｘ　ｃ／２ ここではＣは水中の音速 ・・・・　（４） ・・・・　（５） ・・・・　（６） 水中物体４の長さＬはＲＯｌＲｌ、Ｒ２から（７）式で
示される。

Ｌ＝　（Ｒ１２＋ＲＯ２）　”２＋　（Ｒ２２＋ＲＯ２
）　””・・・（７）また、時間Ｔ１の幅により、水中
物体と水中航走体との相対位置を検出することができる
。

このように、本発明においては、水中物体４からの反射
音が受波指向性１０１および１０２の受波信号の到達時
間と時間幅と位相差を求めることによって水中物体の前
部および後部までの距離Ｒ１およびＲ２を求めているた
め、物体の前部からの反射音と後部からの反射音が同時
に受信されても、前部と後部の区別が明確になって測長
が可能となる。物体自身の前部と後部が明確でない場合
にも水平方向のながさを測長できる。また、時間Ｔ１−
Ｔ２から水中物体と水中航走体との相対位置を検出する
ことができる。

［発明の効果］ 以上で説明したように、本発明の誘導装置は、音響的に
検出した水中物体の前部および後部からの反射音によっ
て水中物体の任意の位置に水中航走体を命中させようと
する水中航走体の誘導装置において、２つの受波器と、
水中物体からの反射音の到達時間を検出する時間検出回
路と、２つの受波器の出力信号の信号時間幅を検出する
時間幅検出回路と、２つの受波器の出力信号の位相差を
検出する位相差検出回路と、到達時間と信号時間幅と位
相差から水中物体の長さおよび水中航走体との相対位置
を演算する演算装置とを設けるように構成されている。

この構成により、演算装置が、到達時間と信号時間幅と
位相差から水中物体の長さおよび水中航走体との相対位
置を演算することで、水中物体の任意の位置に水中航走
体を命中するように誘導することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による水中航走体の誘導装置の一実施
例を示すブロック図、 第２図は、本発明にかかる測定原理図、第３図は、本発
明による水中航走体の誘導装置の動作を説明する波形図
、 第４図は、従来の水中航走体の誘導装置の測定原理図、 第５図は、従来の測長装置の受信波形図、第６図は、従
来の測長装置の構成ブロック図である。 誘導装置 受波器 受波器 水中物体 スレッシュホールド回路 時間検出回路 位相差検出回路 位相変化検出回路 スレッシュホールド回路 時間幅検出回路 演算回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）音響的に検出した水中物体の前部および後部から
   の反射音によつて前記水中物体の任意の位置に水中航走
   体を命中させようとする水中航走体の誘導装置において
   、２つの受波器と、水中物体からの反射音の到達時間を
   検出する時間検出回路と、前記２つの受波器の出力信号
   の信号時間幅を検出する時間幅検出回路と、前記２つの
   受波器の出力信号の位相差を検出する位相差検出回路と
   、前記到達時間と前記信号時間幅と前記位相差から、前
   記水中物体の長さおよび前記水中航走体との相対位置を
   演算する演算装置とを備えたことを特徴とする水中航走
   体の誘導装置。
2. （２）前記２つの受波器の指向性が、無指向性であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の水中航走体の誘導装置。
3. （３）前記演算装置は、前記水中物体の前部および後部
   までの距離を求めることを特徴とする請求項１記載の水
   中航走体の誘導装置。