JPH0424581A - 超音波による水中航走体誘導装置 - 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） 本発明は超音波による水中航走体誘導装置に関する９ （従来の技術） 水中航走体を超音波によって外部から誘導制御し目標に
向かって航走させる従来の誘導方式は、ソノブイを利用
する方式である。即ち、従来の誘導方式は、ソノブイを
投下し、ソノブイが目標と水中航走体を探知して両者間
の最適進路を計算し、その結果データを超音波を用いて
水中航走体に伝達する方式である。

この種の水中航走体では、速度・深度・姿勢（ピッチ角
、ロール角、方位角）を検出するセンサ、ホーミング用
の送受波器、送受信器及び信号処理器、制御器等を備え
、ホーミング用の送受波器にて送波した超音波の目標で
の反射波を受波し受信処理して目標情報を抽出形成する
とともに、同じホーミング用の送受波器にてソノブイか
らの超音波を受波し前記結果データを復調し、これらと
水中航走体情報（速度・深度・姿勢）とに基づき推進器
や舵を制御し、またホーミング制御信号を発生して目標
情報を収集し、以上を繰り返すことで目標への航走が制
御される。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来の誘導方式は、ソノブイを利用す
る方式であるが、ソノブイはその構造から小型計算機し
か搭載できず計算能力に一定の限界があり、海中の複雑
な音波伝搬特性を加味した高度な演算ができないので、
最適進路の計算が不正確となり水中航走体の正確な誘導
制御が困難であるという問題がある。

本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたもので
、その目的は、超音波を用いて水中航走体を誘導する際
にその最適進路計算を正確になし得、正確な誘導制御を
可能にする超音波による水中航走体誘導装置を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明の超音波による水中
航走体誘導装置は次の如き構成を有する。

即ち、本発明の超音波による水中航走体誘導装置は、測
位装置とソーナー装置を装備する母船に設けられる母船
側装置と；　ホーミング制御信号に従って超音波を送波
し受波した反射超音波から目標情報を抽出形成する手段
と速度・深度・姿勢を検出する手段を装備する水中航走
体に設けられる水中航走体側装置と；　で構成され、前
記母船側装置は、受波超音波に対する受信信号から水中
航走体情報及び目標情報を抽出すること、入力された水
中航走体制御情報を送波超音波に対する送信信号として
出力することを行う信号処理器と；前記水中航走体情報
及び目標情報と測位装置が出力する母船位置と、母船ソ
ーナー装置が取得した目標情報とに基づき、目標、水中
航走体、母船の相対位置計算及び水中航走体の最適進路
計算を行い、水中航走体を目標に誘導するための前記水
中航走体制御情報を出力する情報処理装置と；を備え、
前記水中航走体側装置は、当該水中航走体の速度・深度
・姿勢とホーミングによって取得した目標の情報から母
船へ送信する前記水中航走体情報及び目標情報を形成す
ること、入力された水中航走体制御情報から当該水中航
走体の運動を制御する操舵信号、速力信号を形成するこ
と、入力された前記諸情報に基づき前記ホーミング制御
信号を形成することを行う制御器と；　受信信号から前
記水中航走体制御信号を抽出し前記制御器へ出力すると
ともに、それに基づき送受信ビーム制御信号を形成する
通信用信号処理器と：　前記送受信ビーム制御信号に基
づき、受信信号について受信指向性演算を行いそれを前
記通信用信号処理器へ出力すること、送信指向性演算を
行い送信ビーム生成信号を形成出力することを行う通信
用適応ビーム生成器と；　入力された受波信号を受信信
号として前記通信用適応ビーム生成器へ出力すること、
前記制御器から入力された水中航走体情報及び目標情報
を前記送信ビーム生成信号に基づき形成した送信ビーム
に乗せ送波信号として出力することを行う通信用送受信
器と；　受波超音波を電気変換した前記受波信号を出力
すること、前記送波信号を音響変換して超音波を水中へ
送波することを行う通信用送受波器と；　を備えること
を特徴とするものである。

（作　用） 次に、前記の如く構成される本発明の超音波による水中
航走体誘導装置の作用を説明する。

本発明では、水中航走体に超音波を用いて母船と通信す
る手段を設け、母船は水中航走体から水中航走体情報及
び目標情報を得て水中航走体に水中航走体制御情報を伝
達する。このとき、母船に備える情報処理装置は大型の
計算機を適用できるので、従来不可能であった海中の複
雑な音波伝搬特性を加味した高度な演算をなし得る。

従って、本発明によれば、水中航走体の最適進路計算を
正確に行うことができ、水中航走体の正確な誘導制御が
可能となる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

本発明の超音波による水中航走体誘導装置は、母船側装
置（第１図）と水中航走体側装置（第２図）とで構成さ
れる。

母船側装置は、第１図に示すように、情報処理装置１と
、信号処理器２と、送受信器３と、送受波器４と、表示
装置５と、測位装置６と、ソーナー装置７と、手動コマ
ンド入力装置８とで構成される。

情報処理装置１は、大型の計算機であり、測位装置６か
ら母船位置を得、ソーナー装置７から母船ソーナーによ
り探知した目標の方位、距離等の目標情報を得、信号処
理器２から水中航走体との通信によって取得した水中航
走体の速度、方位、深度等の水中航走体情報及び目標の
方位・距離等の目標情報を得、それらに基づき目標、水
中航走体、母船の相対位置計算及び水中航走体のｉ＆適
進路計算を行い、水中航走体を目標に誘導するための水
中航走体制御情報を形成し、それを信号処理器２に出力
する。また、表示装置５に対し、母船、水中航走体及び
目標の位置、航跡、速度、方位等の情報を表示するため
の表示信号を出力する。

なお、手動コマンド入力装置８からは、水中航走体との
通信の起動、停止及び表示装置５に表示する表示情報の
切り換え等のコマンド情報が入力される。

信号処理器２は、情報処理装置１が出力する水中航走体
制御情報を符号化し送信信号として送受信器３に出力す
る。′ｉな、送受信器３が出力する受信信号から水中雑
音を除去し水中航走体情報及び目標情報を抽出し情報処
理装置１に出力する。

送受信器３は、信号処理器２が出力する送信信号を超音
波で送波するための変調を行い送波信号として送受波器
４に出力する。また、送受波器４が出力する受波信号の
復調を行い受信信号として信号処理器２に出力する。

送受波器４は、送受信器３が出力する送波信号を音響信
号に変換し超音波の送波音として水中に送波する。また
、水中航走体が出力する水中航走体情報及び目標情報を
含む音響信号を受波音として入力し電気信号に変換し受
波信号として送受信器３に出力する。

Ｊな、水中航走体側装置は、第２図に示すように、通信
用送受波器９と、通信用送受信器１０と、通信用適応ビ
ーム生成器１１と、通信用信号処理器１２と、制御器１
３と、ホーミング相信号処理器１４と、ホーミング用送
受信器１５と、ホーミング用送受波器１６と、速度セン
サ１７と、深度センサ１８と、角度センサ１９と、推進
器２０と、舵２Ｉとで構成される。

通信用送受波器９は、母船が出力する水中航走体制御情
報を受波音として入力し、電気信号に変換し、受波信号
として通信用送受信器１０に出力する。また、通信用送
受信器１０が出力する送波信号を音響信号に変換し、超
音波の送波音として水中に送波する。

通信用送受信器１０は、通信用送受波器が出力する受波
信号を復調し、受信信号として通信用適応ビーム生成器
１１に出力する。また、制ｍ器１３が出力する水中航走
体情報及び目標情報を変調すると共に、通信用適応ビー
ム生成器１１が出力する送信ビーム生成信号によって送
信ビームを形成し送波信号として通信用送受波器９に出
力する。

通信用適応ビーム生成器１１は、通信用信号処理器１２
から出力される送受信ビーム制御信号に基づき受信信号
に対して受信指向性演算を行い通信用信号処理器１２に
出力すると共に、送信指向性演算を行い送信ビーム生成
信号を形成し、それを通信用送受信器１０に出力する。

通信用信号処理器１２は、受信信号から水中雑音を除去
し水中航走体制御情報を抽出し制御器１３に出力すると
共に、水中航走体制御情報に含まれる母船と水中航走体
との相対位置情報を使用して通信に必要な最適な送受信
ビームを生成するための送受信ビーム制御信号を形成し
、それを通信用適応ビーム生成器ＩＩに出力する。また
、制御器１３が出力する通信制御信号を入力し通信の制
御を行う。

制御器１３は、速度センサ１７から速度を得、深度セン
゛す１８から深度を得、角度センサ１９からピッチ角、
ロール角・方位角を得、ホーミング用信号処理器１４か
ら目標情報を得、それらを水中航走体情報及び目標情報
としてコード化し通信用送受信器ＩＯに出力する。さら
に、通信用信号処理器１２から水中航走体制御情報を得
、推進器２０に速力信号を、舵２１に操舵信号を、通信
用信号処理器１２に通信制御信号をそれぞれ出力する。

また、これらの情報に基づき最適な目標の探知を行うた
めのホーミング制御信号を形成し、それをホーミング用
信号処理器１４に出力する。

ホーミング用信号処理器１４は、ホーミング制御信号に
よって送受信の制御を行う送受信制御信号を形成し、そ
れをホーミング用送受信器１５に出力する。また、ホー
ミング用送受信器１５から出力される受信信号から水中
雑音を除去し目標情報の抽出を行い、その目標情報を制
御器１３に出力する。

ホーミング用送受信器１５は、送受信制御信号に基づき
送波信号を生成し変調してホーミング用送受波器１６に
出力する。また、ホーミング用送受波器１６が出力する
受波信号を入力し復調し受信信号としてホーミング用信
号処理器１４に出力する。

ホーミング用送受波器１６は、送波信号を音響信号に変
換し超音波の送波音として水中に送波する。

また、目標反射音、目標航走音、水中雑音等を含む受波
音を電気信号に変換し受波信号としてホーミング用送受
信器１５に出力する。

以上要するに、本発明装置は、第３図に示すように、水
中航走体２３が、ホーミング用送受波器２６の他、通信
用送受波器２９を備え、母船２２と水中航走体２３との
相対位置情報によって通信用送受波器２９に通信用適応
ビーム生成２７を行い、これによりｍ：船２２と水中航
走体２３との間で水中航走体情報及び目標情報２５と水
中航走体制御情報２６を時々刻々やりとりしながら目標
２４に誘導するものである。

なお、母船側においても適応ビーム生成を行うようにし
ても良い。

ここで、母船と水中航走体間の通信に使う超音波の周波
数、水中航走体がホーミング用に送波する超音波の周波
数及び母船のソーナー装置が送波する超音波の周波数は
、それぞれ異なるものとする。

なお、何らかの原因で母船と水中航走体間の通信ができ
なくなった場合は、次に通信が回復するまで水中航走体
単独で目標情報を基に目標に向がって航走することがで
きるのは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の超音波による水中航走体
誘導装置によれば、水中航走体に超音波を用いて母船と
通信する手段を設け、母船は水中航走体から水中航走体
情報及び目標情報を得て水中航走体に水中航走体制御情
報を伝達する。これにより超音波を用いて水中航走体を
目標に向がい誘導できる。このとき、母船に備える情報
処理装置は大型の計算機を適用できるので、従来不可能
であった海中のＰｌ雑な音波伝搬特性を加味した高度な
演算をなし得る。その結果、最適進路の計算を正確に行
うことができ、水中航走体の正確な誘導制御が可能とな
る効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る母船側装置の構成ブロ
ック図、第２図は本発明の一実施例に係る水中航走体側
装置の構成ブロック図、第３図は本発明の一実施例を示
す運用図である。 １・・・・・・情報処理装置、　２・・・・・・信号処
理器、３・・・・・・送受信器、　４・・・・・・送受
波器、　５・・・・・・表示装置、　６・・・・・・測
位装置、　７・・・・・・ソーナー装置、　８・・・・
・・手動コマンド入力装置、　９・・・・・・通信用送
受波器、　１０・・・・・・通信用送受信器、　１１・
・・・・・通信用適応ビーム生成器、　１２・・・・・
・通信用信号処理器、　１３・・・・・・制御器、　１
４・・・・・・ホーミング用信号処理器、　１５・・・
・・・ホーミング用送受信器、１６・・・・・・ホーミ
ング用送受波器、　１７・・・・・・速度センサ、　１
８・・・・・・深度センサ、　１９・・・・・・角度セ
ンサ、２０・・・・・・推進器、　２１・・・・・・舵
、　２２・・・・・・母船、　２３・・・・・・水中航
走体、　２４・・・・・・目標、　２５・・・・・・水
中航走体情報及び目標情報、　２６・・・・・・水中航
走体制御情報、　２７・・・・・・通信用適応ビーム生
成、　２ト・・・・・ホーミング用送受波器、　２９・
・・・・・通信用送受波器。 代理人　弁理士　　八　幡　　義　博

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　測位装置とソーナー装置を装備する母船に設けられる
   母船側装置と；ホーミング制御信号に従って超音波を送
   波し受波した反射超音波から目標情報を抽出形成する手
   段と速度・深度・姿勢を検出する手段を装備する水中航
   走体に設けられる水中航走体側装置と；で構成され、前
   記母船側装置は、受波超音波に対する受信信号から水中
   航走体情報及び目標情報を抽出すること、入力された水
   中航走体制御情報を送波超音波に対する送信信号として
   出力することを行う信号処理器と；前記水中航走体情報
   及び目標情報と測位装置が出力する母船位置と、母船ソ
   ーナー装置が取得した目標情報とに基づき、目標、水中
   航走体、母船の相対位置計算及び水中航走体の最適進路
   計算を行い、水中航走体を目標に誘導するための前記水
   中航走体制御情報を出力する情報処理装置と；を備え、
   前記水中航走体側装置は、当該水中航走体の速度・深度
   ・姿勢とホーミングによって取得した目標の情報から母
   船へ送信する前記水中航走体情報及び目標情報を形成す
   ること、入力された水中航走体制御情報から当該水中航
   走体の運動を制御する操舵信号、速力信号を形成するこ
   と、入力された前記諸情報に基づき前記ホーミング制御
   信号を形成することを行う制御器と；受信信号から前記
   水中航走体制御信号を抽出し前記制御器へ出力するとと
   もに、それに基づき送受信ビーム制御信号を形成する通
   信用信号処理器と；前記送受信ビーム制御信号に基づき
   、受信信号について受信指向性演算を行いそれを前記通
   信用信号処理器へ出力すること、送信指向性演算を行い
   送信ビーム生成信号を形成出力することを行う通信用適
   応ビーム生成器と；入力された受波信号を受信信号とし
   て前記通信用適応ビーム生成器へ出力すること、前記制
   御器から入力された水中航走体情報及び目標情報を前記
   送信ビーム生成信号に基づき形成した送信ビームに乗せ
   送波信号として出力することを行う通信用送受信器と；
   受波超音波を電気変換した前記受波信号を出力すること
   、前記送波信号を音響変換して超音波を水中へ送波する
   ことを行う通信用送受波器と；を備えることを特徴とす
   る超音波による水中航走体誘導装置。