JPH0720230A - Sonar depression angle controller - Google Patents

Sonar depression angle controller

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Publication number
JPH0720230A
JPH0720230A JP5151635A JP15163593A JPH0720230A JP H0720230 A JPH0720230 A JP H0720230A JP 5151635 A JP5151635 A JP 5151635A JP 15163593 A JP15163593 A JP 15163593A JP H0720230 A JPH0720230 A JP H0720230A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sonar
depression angle
target
seabed
calculating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5151635A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Ozawa
賢 小沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Engineering Ltd
Original Assignee
NEC Engineering Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Engineering Ltd filed Critical NEC Engineering Ltd
Priority to JP5151635A priority Critical patent/JPH0720230A/en
Publication of JPH0720230A publication Critical patent/JPH0720230A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make automatic control possible accurately considering the refraction or the like of sounds in the control of a depression angle of a beam of a sonar. CONSTITUTION:A vertical beam area is calculated with an optimum beam depression angle calculating section 5 considering the refraction of sounds from various pieces of information from a sonar 2, a water temperature measuring device 3 and a navigator 4, signal excess level calculating conditions inputted from an input part 6, the vertical beam area inputted from a data registering section 7, a signal excess calculation parameter and the like. Calculation of the position of a target is performed from various pieces of information to be inputted from the sonar 2 and the navigator 4 in the detection of the target. Thereafter, when the position of the target is deviated from a reference in the vertical beam area with the moving of a ship, the depression angle of a beam is changed thereby controlling the depression angle at such a position on a center sound line that a signal excess level is at its maximum or positive.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はソーナー俯角制御装置に
関し、特に垂直方向に指向性を有し俯角方向に可変制御
できるビームを用いて海底の目標または海底近傍に係維
された目標を捜索するソーナーのビーム俯角制御装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sonar depression angle control device, and more particularly, it searches for a target on the seabed or a target supported near the seabed by using a beam having directivity in the vertical direction and variably controllable in the depression direction. The present invention relates to a sonar beam depression angle control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のソーナー俯角制御装置の概略構成
を示すと、図14の如くなっている。ソーナー自動俯角
制御装置1は最適ビームを算出する最適ビーム俯角算出
部5を有しており、ソーナー2から得られる検出目標8
(図15参照)までの距離RTOと、航法装置4から得ら
れる水深ZTOとに基づいて、図15に示す様に、幾何学
的に(三角関数を用いて)最適ビーム俯角θB1を算出し
ている。
2. Description of the Related Art A schematic configuration of a conventional sonar depression angle control device is shown in FIG. The sonar automatic depression angle control device 1 has an optimum beam depression angle calculation unit 5 for calculating an optimum beam, and a detection target 8 obtained from the sonar 2
Based on the distance RTO to (see FIG. 15) and the water depth ZTO obtained from the navigation device 4, as shown in FIG. 15, the optimum beam depression angle θB1 is calculated geometrically (using a trigonometric function). There is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のこの様なソーナ
ー俯角制御装置では、水深と検出目標距離との2つのパ
ラメータによってのみ、幾何学的に最適ビーム俯角の算
出を行っており、海中の深度方向の水温や水圧変化に起
因して音が垂直方向に曲って伝搬することを考慮に入れ
ていないために、適確な自動俯角追尾はできないという
欠点がある。
In the conventional sonar depression angle control device as described above, the optimum beam depression angle is geometrically calculated only by the two parameters of the water depth and the detection target distance. There is a drawback that accurate automatic depression angle tracking cannot be performed because the sound is bent in the vertical direction and propagated due to changes in the water temperature and water pressure in the direction.

【0004】本発明の目的は、音の屈折等を考慮して正
確にビーム俯角を算出するようにしたソーナーの俯角制
御装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a sonar depression angle control device for accurately calculating the beam depression angle in consideration of sound refraction and the like.

【0005】本発明の他の目的は、船の移動に伴って検
出目標の自動俯角追尾を正確に行うようにしたソーナー
の俯角制御装置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a depression angle control device for a sonar, which is adapted to accurately perform automatic depression angle tracking of a detection target as a ship moves.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によるソーナー俯
角制御装置は、垂直方向に指向性を有するビームを使用
して海底の目標を捜索するソーナーの俯角制御装置であ
って、ソーナーの設定俯角におけるビーム中心音線を水
温の垂直分布を考慮しつつ算出してこの音線と海底との
交点を求める手段と、ソーナーにより検出された目標距
離である直距離とソーナー深度及び水深とから、水温の
垂直分布を考慮しつつ音線計算を行い検出目標の海底位
置を算出する手段と、前記交点と前記海底位置とが一致
する俯角を算出してソーナーの送受信俯角制御をなす手
段とを含むことを特徴とする。
A sonar depression angle control device according to the present invention is a sonar depression angle control device for searching a target on the seabed using a beam having directivity in a vertical direction, at a set depression angle of the sonar. The beam center sound ray is calculated in consideration of the vertical distribution of the water temperature, and the means for obtaining the intersection point of this sound ray and the sea bottom, and the direct distance which is the target distance detected by the sonar, the sonar depth and the water depth are used to determine the water temperature. A means for calculating the seabed position of the detection target by performing sound ray calculation while considering the vertical distribution, and a means for calculating the depression angle at which the intersection and the seabed position are matched to perform the transmission / reception depression angle control of the sonar. Characterize.

【0007】本発明による他のソーナー俯角制御装置
は、垂直方向に指向性を有するビームを使用して海底の
目標を捜索するソーナーの俯角制御装置であって、ソー
ナーにより検出された目標距離である直距離とソーナー
深度及び水深とから、水温の垂直分布を考慮しつつ音線
計算を行い、この算出された音線に基づくソーナービー
ムが海底と交差する領域の前記目標に対する信号余剰レ
ベルを、ソーナーの能力値と海底の反射損失と更には音
波伝搬損失とから算出する手段と、前記直距離とソーナ
ー深度及び水深とから、水温の垂直分布を考慮しつつ音
線計算を行い目標の海底位置を算出する手段と、前記信
号余剰レベルの最大の海底位置と検出目標の海底位置と
が一致する俯角を算出してソーナーの送受信俯角制御を
なす手段とを含むことを特徴とする。
Another sonar depression angle control device according to the present invention is a sonar depression angle control device that searches for a target on the seabed using a beam having vertical directivity, which is the target distance detected by the sonar. The sound ray calculation is performed from the direct distance, the sonar depth and the water depth while considering the vertical distribution of the water temperature, and the signal surplus level for the target in the area where the sonar beam based on the calculated sound ray intersects the seabed is calculated by the sonar. Of the target seabed position by calculating the sound ray while considering the vertical distribution of the water temperature from the means for calculating from the performance value of the seabed and the reflection loss of the seabed and further the sound wave propagation loss, and the direct distance and the sonar depth and the water depth. And a means for calculating a depression angle at which the maximum seafloor position of the signal surplus level and the detection target seafloor position are coincident with each other to control the transmission / reception depression angle of the sonar. The features.

【0008】本発明による別のソーナー俯角制御装置
は、上記構成の他に更に、予め設定された検出確率に基
づく信号余剰レベルを算出し、この信号余剰レベルが正
となる遠近2つの海底位置に対して、船が目標に接近す
るときは近位置と前記検出目標の海底位置とが一致する
俯角を算出し、船が目標から離れるときは遠位置と前記
目標位置の海底位置とが一致する俯角を算出してソーナ
ーの送受信俯角制御をなす手段を含むことを特徴とす
る。
Another sonar depression angle control device according to the present invention, in addition to the above-mentioned configuration, further calculates a signal surplus level based on a preset detection probability, and determines the signal surplus level at two near and far seabed positions where the signal surplus level is positive. On the other hand, when the ship approaches the target, the depression angle at which the near position and the seabed position of the detection target match is calculated, and when the ship departs from the target, the depression angle at which the far position and the seabed position of the target position match. Is included to control the transmission / reception depression angle of the sonar.

【0009】[0009]

【実施例】以下に、図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0010】図1は本発明の実施例の概略ブロック図で
あり、最適ビーム俯角算出部5はソーナー2,水温検出
部3,航法装置4,入力部6,データ登録部7からの各
データに基づいて最適ビーム俯角の算出を行う。
FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of the present invention, in which the optimum beam depression angle calculation unit 5 uses the data from the sonar 2, the water temperature detection unit 3, the navigation device 4, the input unit 6, and the data registration unit 7. Based on this, the optimum beam depression angle is calculated.

【0011】この最適ビーム俯角の算出手順につき、図
2〜図7を参照しつつ以下に詳細に説明する。
The procedure for calculating the optimum beam depression angle will be described in detail below with reference to FIGS.

【0012】ソーナー2から入力されるソーナー運用モ
ード及びビーム俯角θBOに基づいて、データ登録部7か
ら出力されるソーナービーム幅(図4参照)と、水温計
測器3から入力される深度に対する水温分布とから、垂
直ビーム領域(図2,3参照)及びビーム俯角θBOの音
線(ビーム中心音線)の計算を行う。
Based on the sonar operation mode and the beam depression angle θBO input from the sonar 2, the sonar beam width (see FIG. 4) output from the data registration unit 7 and the water temperature distribution with respect to the depth input from the water temperature measuring device 3 From the above, the vertical beam region (see FIGS. 2 and 3) and the acoustic line of the beam depression angle θBO (beam central acoustic line) are calculated.

【0013】音線は、図2に示す如く、音の発射角にお
ける音の伝わる道を線で表現したものであり、一定距離
間隔△lで与えられるn個のサンプリング点で構成され
るものとして考えると、各サンプリング位置はスネルの
法則により、次に示す手順で近似計算される。
As shown in FIG. 2, the sound ray is a line representing the way the sound propagates at the sound emission angle, and is assumed to be composed of n sampling points given at a constant distance Δl. Considering this, each sampling position is approximately calculated by Snell's law by the following procedure.

【0014】初期サンプリング位置(ソーナー位置)の
座標を水平距離X0 ,深度Z0 とする。また、音の発射
角θ0 とする。水温の垂直分布から深度Z0 における音
速C0 をLeroyの式により算出する。
The coordinates of the initial sampling position (sonar position) are horizontal distance X0 and depth Z0. The sound emission angle is θ0. From the vertical distribution of the water temperature, the sound velocity C0 at the depth Z0 is calculated by the Leroy formula.

【0015】そして、サンプリング間隔△lの距離だけ
進めた次のサンプリング位置(X1,Z1 )を、 X1 =X0 +△lcos θ0 Z1 =Z0 +△lsin θ0 により算出する。この深度Z1における音速C1 を同じ
くLeroyの式により求める。
Then, the next sampling position (X1, Z1) advanced by the distance of the sampling interval Δl is calculated by X1 = X0 + Δlcos θ0 Z1 = Z0 + Δlsin θ0. The sound velocity C1 at this depth Z1 is similarly obtained by the Leroy equation.

【0016】次に、スネルの法則により、サンプル位置
(X1 ,Z1 )における音の発射角θ1 を,
Next, according to Snell's law, the sound emission angle θ1 at the sample position (X1, Z1) is given by

【0017】[0017]

【数1】 [Equation 1]

【0018】なる式にて求める。It is calculated by the following equation.

【0019】以降、上記の各手順を用いて各サンプリン
グ位置を次々に算出することにより、ビーム中心音線が
水音の垂直分布を考慮して求まることになる。尚、ビー
ム中心音線とは、初期サンプリング位置(ソーナー位
置)における音の発射角がビーム俯角θB0のときの音線
である。
After that, by calculating each sampling position one after another using each of the above-mentioned procedures, the central ray of the beam can be obtained in consideration of the vertical distribution of the water sound. The beam center sound ray is a sound ray when the emission angle of the sound at the initial sampling position (soner position) is the beam depression angle θB0.

【0020】次に、航法装置4から入力される水深デー
タからビーム中心音線と海底との交点を求めて図6のX
T1を算出する。この場合、先に求めたビーム中心音線と
水深(海底)ZT0との交点(XBt,ZT0)を求め、この
交点とソーナー位置(X0 ,Z0 )とから、 XT1=XBT−X0 により、図6のXT1を算出する。
Next, from the water depth data input from the navigation device 4, the intersection of the beam center sound ray and the seabed is obtained and X in FIG.
Calculate T1. In this case, an intersection (XBt, ZT0) between the beam center sound ray and the water depth (sea bottom) ZT0 previously obtained is obtained, and from this intersection and the sonar position (X0, Z0), XT1 = XBT-X0 XT1 of is calculated.

【0021】そして、ソーナー2から入力される検出距
離(ソーナー2と目標8との間の直距離)RS0と、水深
ZT0と、水温分布データとから、目標位置PT0を求めて
水平距離XT0を算出する(図3参照)。
Then, the target position PT0 is obtained from the detected distance RS0 (the direct distance between the sonar 2 and the target 8) RS0 input from the sonar 2, the water depth ZT0, and the water temperature distribution data, and the horizontal distance XT0 is calculated. (See FIG. 3).

【0022】この目標位置PT0の算出方法は次の如くで
ある。まず、入力情報として、航法装置4の目標検出時
の水深ZT0,水温計測器3の水温の垂直分布,データ登
録部7のソーナービーム幅が与えられる。そして、図4
に示す様に、ソーナービーム中でサンプリング発射角△
θで示されるN本の音線を仮定する。
The method of calculating the target position PT0 is as follows. First, as input information, the water depth ZT0 at the time of detecting the target of the navigation device 4, the vertical distribution of the water temperature of the water temperature measuring device 3, and the sonar beam width of the data registration unit 7 are given. And FIG.
As shown in, sampling launch angle in sonar beam △
Assume N sound rays denoted by θ.

【0023】ソーナーから海底までの範囲でM番目(M
=1,2,……,N)の音線計算を行い、音線の長さL
M を、 LM =(サンプリング間隔△lの和)+(音線と海底と
の交点、最後のサンプリング点間の距離△lEND ) として算出する(図5参照)。
In the range from the sonar to the seabed, the Mth (M
= 1, 2, ..., N) sound ray calculation is performed, and sound ray length L
M is calculated as LM = (sum of sampling intervals Δl) + (intersection between sound ray and seabed, distance ΔlEND between last sampling points) (see FIG. 5).

【0024】そして、音線の長さLM が検出距離RSOと
一致する音線を検索し、長さが一致した音線と海底との
交点を検出目標位置PT0(XT0,ZT0)とするのであ
る。
Then, a sound ray whose length LM is equal to the detection distance RSO is searched, and the intersection of the sound ray whose length is equal to the seabed is set as the detection target position PT0 (XT0, ZT0). .

【0025】図7に示す如く、船の移動に伴い、検出目
標8が中心音線上に存在しなくなると、検出目標8が垂
直ビーム領域内のどの位置(中心音線を基準として手前
側か外側か)に存在するかを判定する。
As shown in FIG. 7, when the detection target 8 no longer exists on the central sound ray due to the movement of the ship, the position of the detection target 8 in the vertical beam region (front side or outside with respect to the central sound ray). Or) exists.

【0026】この判定においては、その前提条件とし
て、水深ZT0及びソーナーと垂直ビーム領域(音線)と
の位置関係は変化しないものと仮定する。この条件で、
ソーナーから目標までの水平距離XT0(船が前進または
後退時にXT0は変化する)及びソーナーから中心音線と
海底との交点までの水平距離XT1(船が移動中でもXT1
は固定)を比較することにより行う。
In this determination, it is assumed that the water depth ZT0 and the positional relationship between the sonar and the vertical beam region (sound ray) do not change as a prerequisite. Under this condition,
Horizontal distance XT0 from the sonar to the target (XT0 changes when the ship moves forward or backward) and horizontal distance XT1 from the sonar to the intersection of the center ray and the seabed (XT1 even while the ship is moving)
Is fixed).

【0027】すなわち、XT0<XT1のときに中心音線の
手前側と判定し、XT0>XT1のとき中心音線外側と判定
する(図6参照)。
That is, when XT0 <XT1, it is determined to be on the front side of the central sound ray, and when XT0> XT1, it is determined to be outside the central sound ray (see FIG. 6).

【0028】検出目標8が中心音線の手前側に存在した
場合には、ビーム俯角を増加方向に変化させ、外側に存
在した場合は減少方向として、水平距離XT0とXT1とが
一致する俯角(最適ビーム俯角θB1)を計算する(図6
参照)。
When the detection target 8 is on the front side of the central sound ray, the beam depression angle is changed in the increasing direction, and when it is on the outer side, the beam depression angle is changed to the decreasing direction, and the depression angles at which the horizontal distances XT0 and XT1 coincide ( Calculate the optimum beam depression angle θB1) (Fig. 6)
reference).

【0029】この最適ビーム俯角θB1は、中心音線の発
射角であるビーム俯角θB0を変化させて中心音線を再算
出することにより、以下の如く求める。
The optimum beam depression angle θB1 is obtained as follows by changing the beam depression angle θB0 which is the emission angle of the central sound ray and recalculating the central sound ray.

【0030】ビーム俯角θB0(中心音線の発射角)の変
化方向を、検出目標が中心音線の手前側にあるときは、
増加方向に(θB0+△θ),外側にあるときは減少方向
に(θB0−△θ)とする。
When the detection target is on the front side of the central sound ray, the change direction of the beam depression angle θB0 (the emission angle of the central sound ray) is changed to
Increase (θB0 + Δθ), and if it is outside, decrease (θB0-Δθ).

【0031】こうして変化した中心音線の再算出を行
う。そして、ソーナーから検出目標までの水平距離XT0
及びソーナーから再算出された中心音線と海底(水深Z
T0)との交点までの水平距離XT1を算出する。
The central sound ray thus changed is recalculated. And the horizontal distance XT0 from the sonar to the detection target
And the central sound ray recalculated from the sonar and the seabed (water depth Z
Calculate the horizontal distance XT1 to the intersection with (T0).

【0032】この水平距離XT1とXT0とを比較して距離
が異なるときは、再び上記のビーム俯角の変化(±△
θ)処理に戻る。一致したときは、中心音線の算出に用
いたビーム俯角を最適ビーム俯角θB1とする。
When the horizontal distances XT1 and XT0 are compared and the distances are different from each other, the above change in the beam depression angle (± Δ) is again performed.
θ) Return to processing. When they match, the beam depression angle used to calculate the central sound ray is set as the optimum beam depression angle θB1.

【0033】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。この実施例の構成は図1のブロックと同一である
が、最適ビーム俯角算出部5の算出手順が異なり、以下
に詳細に説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described. The configuration of this embodiment is the same as that of the block of FIG. 1, but the calculation procedure of the optimum beam depression angle calculation unit 5 is different and will be described in detail below.

【0034】ソーナー2から入力されるソーナー運用モ
ード及びビーム俯角θB0に基づいて、データ登録部7か
ら出力されるソーナービーム幅と、水温計測器3から入
力される深度に対する温度分布データとから、垂直ビー
ム領域(図2参照)及び音線計算を行う。更に、航法装
置4から入力される水深データから、垂直ビーム領域と
海底とが交わる範囲において、音波伝搬損失の算出を行
う。
Based on the sonar operation mode and the beam depression angle θB0 input from the sonar 2, from the sonar beam width output from the data registration section 7 and the temperature distribution data for the depth input from the water temperature measuring device 3, Beam area (see FIG. 2) and sound ray calculation are performed. Further, the sound wave propagation loss is calculated from the water depth data input from the navigation device 4 in the range where the vertical beam region and the sea bottom intersect.

【0035】音波伝搬損失TLは、ソーナー送波レベル
(発射音レベル)が水中伝搬中にどれだけ減衰するかを
示す損失レベルであり、
The sound wave propagation loss TL is a loss level indicating how much the sonar transmission level (firing sound level) is attenuated during underwater propagation.

【0036】[0036]

【数2】 [Equation 2]

【0037】で算出する。It is calculated by

【0038】ここに、rは音線の長さLM (M=1〜
N)であり、αは減衰係数[dB/kyd](THOR
Pの式により計算)を示している。
Where r is the length of the sound ray LM (M = 1 to 1)
N), and α is the damping coefficient [dB / kyd] (THOR
Calculation by the formula of P) is shown.

【0039】垂直ビーム領域でN本の音線計算を行い、
各音線について音線の長さLM (M=1〜N)及び音線
と海底との交点を算出する。そして、音線の長さLM を
用いて、各音線と海底との交点における音波伝搬損失T
LM (M=1〜N)を上記式にて算出する(図8参
照)。
N sound ray calculations are performed in the vertical beam region,
The length LM (M = 1 to N) of each sound ray and the intersection of the sound ray and the seabed are calculated. Then, using the sound ray length LM, the sound wave propagation loss T at the intersection of each sound ray and the seabed
LM (M = 1 to N) is calculated by the above formula (see FIG. 8).

【0040】ソーナー2から入力されるソーナー運用モ
ードに基づいて、データ登録部7から出力される送波レ
ベル,ビーム特性,ドーム内雑音特性と、更に入力部6
で設定された海底質に基づいて、データ登録部7から出
力される海底散乱強度と先に求めた音波伝搬損失TLと
から、図9に示す垂直ビーム領域と海底が交わる範囲に
おいて、信号余剰レベルの算出を行う。
Based on the sonar operation mode input from the sonar 2, the transmission level, beam characteristics, dome noise characteristics output from the data registration section 7, and further the input section 6
Based on the seabed quality set in step 1, the signal surplus level in the range where the vertical beam region and the seabed shown in FIG. 9 intersect from the seabed scattering intensity output from the data registration unit 7 and the sound wave propagation loss TL obtained previously. Is calculated.

【0041】信号余剰レベルSE(Signal Ex
cess)は、ソーナービーム中のある位置における信
号レベルと残音レベルとのレベル差を示すものであり、
次式により算出する。尚、SE>0のときに、設定され
た目標検出確率で目標検出可能となる特性を有する。
Signal surplus level SE (Signal Ex)
cess) indicates the level difference between the signal level and the residual sound level at a certain position in the sonar beam,
It is calculated by the following formula. Incidentally, when SE> 0, it has a characteristic that a target can be detected with the set target detection probability.

【0042】信号余剰レベルSEは、 SE=SL−2TL+TS−NRL−RD で求められる。SLはソーナー送波レベル、2TLは往
復伝搬損失レベル、TSはターゲットストリングス(検
出する目標により変化する),NRLは雑音,残響レベ
ル,RDは認識デファレンシャル(探知確率により変化
する)である。
The signal surplus level SE is obtained by SE = SL-2TL + TS-NRL-RD. SL is a sonar transmission level, 2TL is a round trip propagation loss level, TS is a target string (which varies depending on the target to be detected), NRL is noise and reverberation level, and RD is a recognition differential (which varies depending on the detection probability).

【0043】音波伝搬損失TL算出時に求めた各音線と
海底との交点における信号余剰レベルSEM (M=1〜
N)を上記式にて算出する。このとき、SL,TS,N
RL,RD等はデータ登録部7のデータを用い、TLは
計算値を使用する。
The signal surplus level SEM (M = 1 to 1) at the intersection of each sound ray and the seabed obtained when calculating the sound wave propagation loss TL.
N) is calculated by the above formula. At this time, SL, TS, N
The data of the data registration unit 7 is used for RL and RD, and the calculated value is used for TL.

【0044】こうして算出したSEM のなかでレベルが
最大となる位置(音線Mと海底との交点)とソーナー間
の水平距離をXT2として算出する(図10参照)。
The horizontal distance between the sonar and the position (intersection between the sound ray M and the seabed) where the level is maximum in the SEM calculated in this way is calculated as XT2 (see FIG. 10).

【0045】次に、ソーナー2から入力される検出距離
(ソーナーと目標との間の距離RS0と航法装置4から入
力される水深ZT0と、水温計測器3から入力される深度
に対する水温分布データとから、前述の第1の実施例に
述べたと同様な手法により、検出目標位置PT0を求め、
水平距離XT0を算出する。
Next, the detection distance input from the sonar 2 (the distance RS0 between the sonar and the target, the water depth ZT0 input from the navigation device 4, and the water temperature distribution data with respect to the depth input from the water temperature measuring device 3) From the above, the detection target position PT0 is obtained by the same method as described in the first embodiment,
Calculate the horizontal distance XT0.

【0046】そして、船の移動に伴い、目標2が最大信
号余剰レベルとなる位置上に存在しない場合(図9)、
ビーム俯角を増加または減少方向に変化させて前述の水
平距離XT0とXT2とが一致する俯角(最適ビーム俯角θ
B1)を算出する(図10参照)。
When the target 2 does not exist on the position where the maximum signal surplus level is present due to the movement of the ship (FIG. 9),
By changing the beam depression angle in the increasing or decreasing direction, the depression angle (optimum beam depression angle θ
B1) is calculated (see FIG. 10).

【0047】この第2の実施例の方式は、第1の実施例
の方式に比較して最も目標検出確率が高くなる様にビー
ム俯角を制御するので、安定した追尾が可能である。
In the system of the second embodiment, the beam depression angle is controlled so that the target detection probability becomes highest as compared with the system of the first embodiment, so that stable tracking is possible.

【0048】次に、第3の実施例について以下に説明す
る。ソーナー2から入力されるソーナー運用モード及び
ビーム俯角θB0に基づいて、データ登録部7から入力さ
れるソーナービーム幅と、水温計測器3から入力される
深度に対する水温分布とから、垂直ビーム領域(図2参
照)と音線計算を行い、更に航法装置4から入力される
水深データとから、垂直ビーム領域と海底とが交わる範
囲において、音波伝搬損失TLの算出を、第2実施例と
同様にして行う。
Next, the third embodiment will be described below. Based on the sonar operation mode and the beam depression angle θB0 input from the sonar 2, from the sonar beam width input from the data registration unit 7 and the water temperature distribution with respect to the depth input from the water temperature measuring device 3, the vertical beam area (Fig. 2)) and sound ray calculation, and further, from the water depth data input from the navigation device 4, in the range where the vertical beam region and the seabed intersect, the sound wave propagation loss TL is calculated in the same manner as in the second embodiment. To do.

【0049】そして、ソーナー2から入力されるソーナ
ー運用モードに基づき、データ登録部7からの送波レベ
ル、ビーム特性、ドーム内雑音特性と、入力部6で設定
された海底質とに基づいて、データ登録部7からの海底
散乱強度と入力部6で設定された目標検出確率値と、先
の音波伝搬損失とから、先に述べた垂直ビーム領域と海
底とが交わる範囲において、信号余剰レベルの算出を行
う(図11参照)。
Then, based on the sonar operation mode input from the sonar 2, based on the transmission level from the data registration section 7, the beam characteristics, the dome noise characteristics, and the seabed quality set by the input section 6, From the seabed scattering intensity from the data registration unit 7, the target detection probability value set by the input unit 6, and the sound wave propagation loss described above, the signal surplus level of the signal surplus level is determined in the range where the vertical beam region and the seabed described above intersect. Calculation is performed (see FIG. 11).

【0050】そして、信号余剰レベルが正となる(設定
された目標検出確立で目標検出が可能な場合、信号余剰
レベルが正となる)水平距離の下限XT3及び上限XT4を
求める(図12及び図13参照)。
Then, the lower limit XT3 and the upper limit XT4 of the horizontal distance where the signal surplus level is positive (the signal surplus level is positive when the target detection is possible by the set target detection establishment) are obtained (FIG. 12 and FIG. 12). 13).

【0051】次に、ソーナー2から入力される検出距離
(ソーナーと目標間の直距離)RS0と航法装置4から入
力される水深ZT0と水温計測器3から入力される深度に
対する水温分布データとから、検出目標位置PT0を求
め、水平距離XT0を算出する(図3参照)。
Next, from the detected distance (the direct distance between the sonar and the target) RS0 input from the sonar 2, the water depth ZT0 input from the navigation device 4, and the water temperature distribution data for the depth input from the water temperature measuring device 3. , The detection target position PT0 is obtained, and the horizontal distance XT0 is calculated (see FIG. 3).

【0052】船の移動に伴って、検出目標8が、信号余
剰レベルが正となる位置に存在せず(図11参照)、船
が前進している場合には、水平距離XT0とXT3とが一致
する俯角(最適ビーム俯角θB1)を算出する。船が後進
している場合は、XT0とXT4とが一致する俯角(最適ビ
ーム俯角θB1)を算出する(図12参照)。
When the detection target 8 does not exist at the position where the signal surplus level becomes positive with the movement of the ship (see FIG. 11) and the ship is moving forward, the horizontal distances XT0 and XT3 become Calculate the matching depression angle (optimum beam depression angle θB1). When the ship is moving backward, the depression angle at which XT0 and XT4 match (optimum beam depression angle θB1) is calculated (see FIG. 12).

【0053】この第3の実施例では、ビーム俯角θB0を
ソーナー自動俯角制御装置1から出力される最適ビーム
俯角θB1に応じてθB0を自動で制御し、検出目標の自動
俯角追尾を行う。
In the third embodiment, the beam depression angle .theta.B0 is automatically controlled according to the optimum beam depression angle .theta.B1 output from the sonar automatic depression angle control device 1 to automatically detect the depression angle of the detection target.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、音が
垂直方向に曲って伝搬した場合にも、船の移動毎に垂直
ビーム領域を算出し、目標が中心音線または設定された
信号余剰レベルの位置になる様に最適ビーム俯角を算出
することにより、正確な自動俯角追尾が可能になるとい
う効果がある。
As described above, according to the present invention, the vertical beam area is calculated for each movement of the ship even when the sound is propagated while being bent in the vertical direction, and the target is set to the central sound ray or set. By calculating the optimum beam depression angle so as to be at the position of the signal surplus level, there is an effect that an accurate automatic depression angle tracking becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】中心音線算出概念を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a concept of central sound ray calculation.

【図3】検出目標位置算出概念を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a concept of calculating a detection target position.

【図4】検出目標位置及び水平距離の算出概念図であ
る。
FIG. 4 is a conceptual diagram of calculation of a detection target position and a horizontal distance.

【図5】音線の長さLM を算出する概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram for calculating a sound ray length LM.

【図6】第1の実施例における最適ビーム俯角算出概念
図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram of optimum beam depression angle calculation in the first embodiment.

【図7】船の移動時における垂直ビーム領域と検出目標
との位置関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a positional relationship between a vertical beam region and a detection target when the ship is moving.

【図8】音波伝搬損失の算出時の計算範囲を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a calculation range when calculating a sound wave propagation loss.

【図9】検出目標位置と最大信号余剰レベル位置との関
係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a detection target position and a maximum signal surplus level position.

【図10】第2の実施例における最適ビーム俯角算出概
念図である。
FIG. 10 is a conceptual diagram of optimum beam depression angle calculation in the second embodiment.

【図11】検出目標位置と信号余剰レベル位置との関係
を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a detection target position and a signal surplus level position.

【図12】第3の実施例における最適ビーム俯角算出概
念図である。
FIG. 12 is a conceptual diagram of optimum beam depression angle calculation in the third embodiment.

【図13】検出目標位置と信号余剰レベル位置との詳細
関係を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a detailed relationship between a detection target position and a signal surplus level position.

【図14】従来のソーナー俯角制御装置のブロック図で
ある。
FIG. 14 is a block diagram of a conventional sonar depression angle control device.

【図15】従来の最適ビーム俯角算出方法の概念図であ
る。
FIG. 15 is a conceptual diagram of a conventional optimum beam depression angle calculation method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ソーナー自動俯角制御装置 2 ソーナー 3 水温計測器 4 航法装置 5 最適ビーム俯角算出部 6 入力部 7 データ登録部 8 検出目標 1 Automatic sonar depression angle control device 2 Sonar 3 Water temperature measuring device 4 Navigation device 5 Optimal beam depression angle calculation unit 6 Input unit 7 Data registration unit 8 Detection target

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 垂直方向に指向性を有するビームを使用
して海底の目標を捜索するソーナーの俯角制御装置であ
って、ソーナーの設定俯角におけるビーム中心音線を水
温の垂直分布を考慮しつつ算出してこの音線と海底との
交点を求める手段と、ソーナーにより検出された目標距
離である直距離とソーナー深度及び水深とから、水温の
垂直分布を考慮しつつ音線計算を行い検出目標の海底位
置を算出する手段と、前記交点と前記海底位置とが一致
する俯角を算出してソーナーの送受信俯角制御をなす手
段とを含むことを特徴とするソーナー俯角制御装置。
1. A depression angle control device for a sonar, which searches a target on the seabed using a beam having directivity in a vertical direction, wherein a beam center sound ray at a depression angle set by the sonar is considered in consideration of a vertical distribution of water temperature. A sound ray calculation is performed by taking into account the vertical distribution of the water temperature from the means for calculating the intersection of the sound ray and the seabed and the direct distance which is the target distance detected by the sonar and the sonar depth and water depth. A sonar depression angle control device, and means for calculating a depression angle at which the intersection and the seabed position coincide with each other to perform a transmission / reception depression angle control of the sonar.
【請求項2】 垂直方向に指向性を有するビームを使用
して海底の目標を捜索するソーナーの俯角制御装置であ
って、ソーナーにより検出された目標距離である直距離
とソーナー深度及び水深とから、水温の垂直分布を考慮
しつつ音線計算を行い、この算出された音線に基づくソ
ーナービームが海底と交差する領域の前記目標に対する
信号余剰レベルを、ソーナーの能力値と海底の反射損失
と更には音波伝搬損失とから算出する手段と、前記直距
離とソーナー深度及び水深とから、水温の垂直分布を考
慮しつつ音線計算を行い目標の海底位置を算出する手段
と、前記信号余剰レベルの最大の海底位置と検出目標の
海底位置とが一致する俯角を算出してソーナーの送受信
俯角制御をなす手段とを含むことを特徴とするソーナー
俯角制御装置。
2. A depression angle control device for a sonar, which searches for a target on the seabed using a beam having directivity in a vertical direction, comprising: a direct distance, which is a target distance detected by the sonar, a sonar depth, and a water depth. , The sound ray calculation is performed in consideration of the vertical distribution of the water temperature, and the signal surplus level for the target in the area where the sonar beam based on the calculated sound ray intersects the seabed is calculated as the sonar's capability value and the seafloor reflection loss. Further, means for calculating from sound wave propagation loss, means for calculating the target seabed position by performing sound ray calculation from the direct distance, sonar depth and water depth while considering the vertical distribution of water temperature, and the signal surplus level. A sonar depression angle control device for calculating the depression angle at which the maximum seabed position of the above and the detection target seabed position are coincident with each other to control the transmission / reception depression angle of the sonar.
【請求項3】 予め設定された検出確率に基づく信号余
剰レベルを算出し、この信号余剰レベルが正となる遠近
2つの海底位置に対して、船が目標に接近するときは近
位置と前記検出目標の海底位置とが一致する俯角を算出
し、船が目標から離れるときは遠位置と前記目標位置の
海底位置とが一致する俯角を算出してソーナーの送受信
俯角制御をなす手段を含むことを特徴とする請求項2記
載のソーナー俯角制御装置。
3. A signal surplus level based on a preset detection probability is calculated, and when the ship approaches a target, the near position and the detection are detected as the two seabed positions where the signal surplus level is positive. A means for calculating a depression angle at which the target seabed position matches and calculating a depression angle at which the distant position and the seabed position at the target position match when the ship departs from the target to control the depression and reception of the sonar. The sonar depression angle control device according to claim 2.
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