JPH0816699B2 - 水中目標物探知システム - Google Patents

水中目標物探知システム

Info

Publication number
JPH0816699B2
JPH0816699B2 JP61048337A JP4833786A JPH0816699B2 JP H0816699 B2 JPH0816699 B2 JP H0816699B2 JP 61048337 A JP61048337 A JP 61048337A JP 4833786 A JP4833786 A JP 4833786A JP H0816699 B2 JPH0816699 B2 JP H0816699B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
sound wave
target
transponder
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61048337A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62206478A (ja
Inventor
清 小谷野
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61048337A priority Critical patent/JPH0816699B2/ja
Publication of JPS62206478A publication Critical patent/JPS62206478A/ja
Publication of JPH0816699B2 publication Critical patent/JPH0816699B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として海中又は海底に存在する目標物を音
波の反響を利用して探知するシステムに係り、特に音波
の送受波器を船底又は海中に曳航しながら探知する場
合、1ピング毎に得られる受信画像を複数回重ね合せて
画像処理利得を向上させる水中目標物探知システムに関
する。
〔従来の技術〕
従来の装置は海中へ放射した音波が目標物で反射した
反響音を捕捉し、信号処理をして表示する方法がとられ
ていた。それらの機能概念を第7図,第8図により説明
する。第7図において、目標物1を探知するべく船3に
搭載された水中目標物探知装置の送受波器2より水中音
波垂直ビーム幅を放射する。一般に送波音波はトーン
バースト信号で、第8図のS1のような波形である。トー
ンバースト音波のパルス幅が極めて短いことから、第7
図において最初に海底に到達したパルスはの点で反射
し返送され、順次,‥‥と反射返送され、図中の
点で目標物1からの反射波も混在される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は海中への放射音波の入射補角θが大き
くなると、海底で散乱されて返送される散乱波が増強さ
れ目標物1からの反響音との区別がしにくくなり、探知
が極めて困難となってくる問題がある。
又第8図に例示するように送波信号S1からS2,S3と繰
返し送波して探知を続けて目標反響信号を捕えようとし
ても船3の進行および船体の動揺等のため、目標反響音
波信号を表示ブラウン管に安定してくり返し表示するこ
とは極めて困難である。従って、通常くり返し探知によ
る目標物の識別認識の度合は向上しない。
すなわち上記従来技術においては、一回の探信では目
標物の判別がつきにくい場合に、仮に順次くり返し探信
をしても船体の動揺や船の進行等諸問題が多く、目標反
響音を表示画面上に安定して重ね合せ表示する配慮がさ
れておらず、目標物の判読が困難な場合が多かった。
本発明の目的は、海底散乱波と目標物からの目標反響
音波信号との判別が一探信で困難な場合、くり返し探信
によって複数回の表示画面を重ね合わせることにより、
海底散乱波はランダム性があることから目標反響音波信
号が強調されて判別改善ができるようにした点にある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は単に、各くり返し画面を重ね合せたので
は、船3と目標物の位置関係が、船の進行や動揺により
一定していないために、その効果はない。
本発明は、海底に明確な基準点を設け、その基準点の
方位,距離および深度情報により座標変換を行ない、さ
らに基準点を信号処理上で重ね合せることにより、常に
目標物からの目標反響音波信号を安定して重ね合せ表示
する手法により達成される。
すなわち、一回毎の探信における目標反響音波信号出
力対海底散乱波出力比が小さい場合でも、複数回重ね合
せることにより目標反響音波信号は加算され、散乱波は
平均化されるために信号対雑音(散乱波)比が改善され
ることになる。この手法は海底に設置した基準点をもと
にして重ね合せるもので、船の進行や動揺に影響を受け
ない点が重要な改善点である。
海底基準点としては、一般的に1点より2点、または
それ以上あった方がよい。この基準点にはトランスポン
ダーを用いることが有効である。
〔作 用〕
水中目標物の探知領域が決定したその海域内の海底
に、本水中目標物探知システムの最大探知レンジ内に基
準点が存在するように基準点を設置する。
設置の方法は、予じめ基準点となるトランスポンダー
を吊下設置してもよく、また、船の進行にともない、進
行方向前方へ第1図に例示するように発射装置16により
打出して自然沈降した点に、例えばトランスポンダ17や
トランスポンダ18の如く投入設置する。
このような状態で探信を開始すると、第1図において
送受波器2から水中へ放射された垂直ビーム幅なる音
響ビームをもったトーンバースト信号は、第7図で例示
した場合と同様に海底散乱波や目標物1からの反響音波
信号とともにトランスポンダ17,18からの疑似反響音波
信号が返送され、受波器で捕捉することになる。このと
き、送受波器2からの送波音響信号がトランスポンダ1
7,18の入力信号となるが、これを受けてトランスポンダ
17,18の送波信号は十分に増強して、(いわゆるターゲ
ットストレングス)送受波器2の位置へ返送された点で
海底散乱波よりも大きな信号となるように予じめターゲ
ットストレングス値を設定しておく。このような状態で
得られた信号処理後の画像表示例を第2図に例示する。
第2図において、トランスポンダ17,18から得られる位
置情報によって座標変換を行ない、さらに反響音波信号
17′,18′を基準にして各探信毎の画像信号を記憶し重
ね合せて表示する。このようにすれば、トランスポンダ
17,18と水中目標物1の信号は、くり返し探信毎に加算
され、一方海底からの散乱波は直接加算されず平均化さ
れるために、その差の分だけS/N改善されて水中目標物
1からの反響音波信号1′は強調される。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図〜第6図を用て説明
する。
第1図において、水中目標物1を探知するべく、その
探知領域内にトランスポンダ17,18を船3上の発射装置1
6より射出投射して設置する。このような状態において
船底に設置された送受波器2からトーンバースト信号が
垂直ビーム幅で放射される。送受波器2の音響ビーム
は、海底散乱,‥‥、水中目標物1の反響音波信
号、およびトランスポンダ17,18からの疑似反響音波信
号を捕捉する。これらの信号はトランスポンダから得ら
れる位置情報によって座標変換される。
このときの表示画面は第2図に例示するように、トラ
ンスポンダ17,18からの疑似反響音波信号17′,18′は、
海底散乱波,‥‥に比し明確に表示される。
この装置の概略構成を第3図に示す。第3図におい
て、発振器4の信号はトーンバースト信号発生器5より
電力増幅器6で増幅され送波器7で音響信号に変換さ
れ、第4図のS1,S2‥‥Snのようなトーンバースト音響
信号が海中へ放射される。このパルス信号は周期Tでn
回くり返し放射され、そのくり返し数だけ探信の機会が
ある。
海底散乱や目標物1からの反響音波信号、トランスポ
ンダからの擬似反響音波信号が混在して返送され、受波
器8で捕捉して増幅器9で増幅し整相器10で水平方向に
必要チャネル数の整相が行なわれ、必要チャネン数の新
たな受波ビームが形成される。この各受波ビーム出力
を、走査器11によって各ビーム出力を走査し検波器12で
検波して、座標変換器14で座標変換した後画像信号記
憶、読出し回路15により記憶後、必要な時期に読み出
す。このとき、トランスポンダ17,18からの疑似反響音
波信号17′,18′を基準にして画像信号の重ね合せを行
なって読み出したものを表示器13の画面上へ表示する。
この過程を第4図により説明する。第4図において、
最初の探信音として送波される音響信号S1に対し、返送
される受信信号R1はトランスポンダ反響音17′,18′を
明確に捕え、次に時間Tの後に第2の探信音S2が送波さ
れ、同様にR2を得る。さらにくり返し探信が行なわれ、
n回目の探信音Snの送波に対し、Rnが受波され、それぞ
れのトランスポンダ反響音17′,18′,17″,18″‥‥1
7n,18nが得られ、これらの各画像信号を17′,18′〜1
7n,18nまでを基準にして記憶し重ね合せる。その結果、
得られる画像信号は17m,18mとなり、この時に海底散乱
音は平均加算によりわずかな増加であるが目標物1から
の疑似反響音波信号1′〜1nはトランスポンダ反響音波
信号と同様加算されて目標物反響音波信号1mを得る。よ
って、目標物反響音1mは海底散乱波等に比し明確に強調
され、いわゆる画像処理結果としてS/N改善される。
一方、使用するトランスポンダを第5図に例示する。
受波器19で受信した探信音を増幅器20で増幅後、搬送波
周波数変換等その他の信号処理器21で行なう。水深セン
サ23で得た水深情報を信号合成器22で付加する。さらに
利得調整によってターゲットストレングスを定め電力増
幅器24より送波器25を通して水中へ反響音波信号として
放射する。このような、水深情報の得られるトランスポ
ンダを用いた場合は、第3図の構成に第6図に示す水深
情報パルス復調器28、水深情報表示器26、また必要に応
じて水深情報パルス消去回路27を設ける。また、トラン
スポンダ位置情報反響音波信号の全てを水深情報パルス
消去回路27によって消去し、表示器13の表示画面から除
くことができる。
以上の手法により水中目標物1を探知し、その位置を
推定する場合は、前述のところでは垂直ビームについて
のみ詳述したが、実際には第6図において第3図の構成
を加えた部分の中の整相器10によって水平ビームを形成
して水平方向には多チャネルの待受け受信方式をとるこ
とが一般的であり、第2図に例示する水中目標物からの
反響音波信号1′は、船体3に対し相対的に水平方位が
判別でき、一般的にはカーソル照合により判読される。
次に距離に対しては第4図において送信パルスS1等と
同期した各受信信号の合成波である目標反響音波信号1m
が、送信パルスより何秒後に存在するかを計測し、一般
的にはカーソルを合わせたときの長さに相当することに
よって、これが送受波器2と水中目標物との直距離の往
復伝播時間に相当することから直距離を判読できる。
深度に対しては垂直ビーム幅を俯仰させビームの中心
でとらえるようにして、そのビームの俯角より推定でき
る(音波の屈折を無視できる範囲において)。
〔発明の効果〕
本発明によれば、以上述べた如く、1個又は複数個の
トランスポンダを探知領域内の海底に設置し、その位置
を基準にして反響音波信号を記憶し、各探信ピング毎に
画像信号を重ね合せ処理することによって、船の進行,
動揺による位置的条件の変動があっても良好な目標物画
像を得ることができる。
また、ここに用いるトランスポンダに、音響コマンド
信号による浮上指令や、永久沈降指令を与えて、それに
応ずるような付加機能を持たせれば、運用上さらに有効
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る水中目標物探知システムの運用概
念、第2図はその時の表示画面略図、第3図は機能概念
を示すブロックダイヤグラムを示す図、第4図は信号波
形タイムチャートを示す図、第5図は水深情報機能を付
加したトランスポンダーの機能ブロックダイヤグラム
を、第6図は水深情報を付加したトランスポンダを用い
る場合の第3図への付加機能ブロックダイヤグラムを、
第7図は従来の水中目標物探知装置を運用する説明図
で、第8図は従来の水中目標物探知装置における信号波
形タイムチャートを示す図。 1……水中目標物,2……送受波器,3……船,4……発振
器,5……トーンバースト信号発生器,6……電力増幅器,7
……送波器,8……受波器,9……増幅器,10……整相器,11
……走査器,12……検波器,13……表示器,14……座標変
換器,15……画像信号記憶,重ね合せ,読出し回路,16…
…発射装置,17……トランスポンダ,18……トランスポン
ダ,19……受波器,20……増幅器,21……搬送波周波数変
換等の信号処理器,22……水深情報信号合成器,23……水
深センサー,24……電力増幅器,28……水深情報パルス復
調器,26……水深情報表示器,27……水深情報パルス消去
回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送受波器より水中へ音響ビームを放射し、
    該放射を受けた探知目標物からの反響音波信号を画像信
    号に変換した後、画像表示器に供給し、該表示器にて前
    記目標物を画像表示し、該画像表示から水中の目標物を
    探知する水中目標物探知システムにおいて、 トーンバースト信号を発生する信号発生手段(4,5)
    と、 該トーンバースト信号発生手段からのトーンバースト信
    号を音響音波信号に変換してトーンバースト音響ビーム
    として水中の目標物および該目標物の探知可能領域内に
    設置されたトランスポンダに向かって所定の周期で複数
    回繰返し放射する送波器(7)を含む送波手段と、 前記音響ビームの複数回繰り返し放射する間の各々の1
    回毎に目標物から反射される反響音波信号および前記放
    射音響ビームに感応して返送放射する前記トランスポン
    ダからの疑似反響音波信号をそれぞれ受信する受波器
    (8)を含む受波手段と、 前記受波手段にて受信された前記目標物からの反響音波
    信号、前記トランスポンダからの疑似反響音波信号をそ
    れぞれ画像信号に変換する手段(10,11,12,14)と、 前記両画像信号を記憶する記憶手段(15)と、 前記記憶手段(15)に記憶されたそれぞれの画像信号を
    読み出して前記画像表示器に供給する読み出し回路手段
    とを具え、 前記音響ビームを複数回繰り返し放射し、該放射を受け
    た目標物からの反響音波信号および前記トランスポンダ
    からの疑似反響音波信号を受ける毎に得られる前記画像
    信号を前記画像表示器にそれぞれ重ね合わせ表示してな
    ることを特徴とする水中目標物探知システム。
  2. 【請求項2】前記変換手段は、前記受波手段からの前記
    反響音波信号、疑似反響音波信号を水平方向に複数チャ
    ネル数整相し、該複数チャネル数の受波ビームを形成す
    る整相手段(10)と、前記整相手段の複数チャネル数の
    受波ビームを選択的に切り換えてその1つを走査する走
    査手段(11)と、該走査手段により選択された受波ビー
    ムを検波する検波手段(12)と、該検波手段の検波出力
    を座標変換して画像信号とする座標変換手段(14)とか
    らなり、前記記憶手段は、前記座標変換手段の出力画像
    信号を記憶する記憶回路部(15)からなり、前記読み出
    し回路手段は、前記記憶回路部の記憶画像信号を読み出
    して前記表示手段(13)に導く回路部(15)と、からな
    る特許請求の範囲第1項記載の水中目標物探知システ
    ム。
  3. 【請求項3】前記トランスポンダに水深情報信号を発す
    るトランスポンダが使用され、該水深情報信号を前記目
    標物および前記トランスポンダからの反響音波信号と共
    に受信した時、前記記憶回路部を介して供給される該水
    深情報信号を復調する水深情報パルス復調器(28)と、
    前記記憶回路部と前記表示手段との間に配置され、前記
    水深情報パルス復調器(28)にて水深情報信号が復調さ
    れた時、該復調信号により制御され、該記憶回路部から
    前記表示手段へのトランスポンダ疑似反響音波信号に対
    応する画像信号を除去し、前記目標物からの反響音波信
    号に対応する画像信号のみを前記表示手段に導く水深情
    報パルス消去回路(27)を更に含む特許請求の範囲第2
    項記載の水中目標物探知システム。
JP61048337A 1986-03-07 1986-03-07 水中目標物探知システム Expired - Lifetime JPH0816699B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61048337A JPH0816699B2 (ja) 1986-03-07 1986-03-07 水中目標物探知システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61048337A JPH0816699B2 (ja) 1986-03-07 1986-03-07 水中目標物探知システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62206478A JPS62206478A (ja) 1987-09-10
JPH0816699B2 true JPH0816699B2 (ja) 1996-02-21

Family

ID=12800592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61048337A Expired - Lifetime JPH0816699B2 (ja) 1986-03-07 1986-03-07 水中目標物探知システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0816699B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5911004B2 (ja) * 2009-06-22 2016-04-27 国立研究開発法人港湾空港技術研究所 超音波式撮像計量方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62206478A (ja) 1987-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11320534B2 (en) Ultrasonic detecting device and ultrasonic detecting method
US6829197B2 (en) Acoustical imaging interferometer for detection of buried underwater objects
GB2503351A (en) Underwater detection device
JP3515751B2 (ja) 海底三次元構造の再構成方法
EP0516662B1 (en) Electrooptical sensor system for marine seismic data acquisition
JP6587564B2 (ja) 音響測定装置、音響測定方法、マルチビーム音響測定装置及び開口合成ソナー
JP4354736B2 (ja) 超音波送受信装置
US11802949B2 (en) Underwater information visualizing device
US4961174A (en) High data rate continuous wave towed sonar
JPH0816699B2 (ja) 水中目標物探知システム
US4313184A (en) Sonar systems
US3914729A (en) Underwater acoustic surveillance of harbor and channel areas
JPH10239425A (ja) 水中探知装置
JPH0679065B2 (ja) 海底探索装置
US4939698A (en) Sonar system
JPH10153657A (ja) 2周波sls装置
JPS5848071B2 (ja) ソ−ナにおけるブラウン管映像の表示方式
WO1990002958A1 (en) Underwater detector
JP3509015B2 (ja) 埋没物体探知方法及び埋没物体探知ソーナー
JP2572647B2 (ja) 魚群探知機
JPH0672924B2 (ja) 魚群探知機における魚群探知警報発生装置
JP2599009B2 (ja) 超音波送受信方式
JPH0141947B2 (ja)
JP3487520B2 (ja) 超音波診断装置
JPH01227982A (ja) 魚群探知機

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term