JPH08248129A

JPH08248129A - 水中航走体用音響標的

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Publication number: JPH08248129A
Application number: JP7987995A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Hiura; 正俊日浦
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-27
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JP2666765B2

Abstract

(57)【要約】【目的】水中航走体に設けて、ホーミング航走実施の
コストダウンを図った水中航走体用音響標的を提供す
る。【構成】水中航走体２に取り付けられた円筒体３と、
円筒体内に装着され、水中航走体からの送信パルス音波
Ｓ１を受波する受波器４と、水中航走体の航走状態の情
報を送出する位置測定部６と、予め設定されたソーナー
目標の運動パターンと航走状態の情報とから導出される
ドップラ周波数，ソーナー目標の距離及び音波の水中音
速の比である時間信号，及びソーナー目標の角度に対応
した制御信号を出力する制御部７と、受波器からの電気
信号にドップラ周波数を加算すると共に、この電気信号
を上記時間信号分だけ遅延させた後、この電気信号を制
御からの信号に基づいて送波器８に出力する送受信器５
と、送受信器からの電気信号を疑似エコー音波Ｓ６に変
換してソーナー目標の角度に送出する送波器８を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中航走体に取り付け
られ、疑似エコー音波を送出する水中航走体用音響標的
に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクティブソーナーを水中航走体に搭載
し、海上及び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知られてい
る。このホーミング航走体は、ホーミング機能を有する
こともまたよく知られている。すなわち、搭載するアク
ティブソーナーから送信パルス音波を送信し、この音波
がソーナー目標を捉らえると、これが反射エコーとなっ
て再び、ホーミング航走体のアクティブソーナーによっ
て受信される。すると、この受信信号が存する距離情報
と方位情報に基づいて、常にソーナー目標に正対するよ
うに操舵系を駆動し、これを追尾するようになってい
る。

【０００３】このようなホーミング航走体は、訓練，機
能の確認及びその他の種々の目的によりしばしばホーミ
ング航走を実施する。この実施では、実際のソーナー目
標、例えば、水上艦船や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や機能の確認等を行うこ
とが望ましい。

【０００４】しかし、ホーミング航走の都度、ソーナー
目標として実際に水上艦船や潜水艦等を行動させると、
多数の船員や艦船等を動員する必要があり、コスト面で
問題がある。このため、実際のソーナー目標を模擬した
水中音響標的が用いられている。この水中音響標的は、
ホーミング航走体が送信する送信パルス音波を受けたと
きに、実際の反射エコーに近い特性の信号を送り返すよ
うになっている。

【０００５】このような水中音響標的としては、自走式
とえい航式と固定式とがあり、どの方式の水中音響標的
を使用するかは、訓練や機能の確認おける運用目的に応
じて決定されている。固定式の水中音響標的としては、
水中音響静止標的があり、自走式の水中音響標的として
は、水中移動標的がある。これら両標的は、ホーミング
航走体のアクティブソーナーから発生する送波パルス音
波を受信してこれを所望の疑似エコーパルス音波として
送出する送受波器と、電源を含む電子回路等とを有し、
これらの機器を所定の箇所に装備した水密構造の円筒形
をなしている点で共通する。

【０００６】しかし、水中音響静止標的は、自動浮力を
利用してほぼ直立姿勢で海上や海中に設置されるが、水
中移動標的は、エンジン等の推進力で海中を移動できる
ようになっている。また、水中音響静止標的の中には、
特開昭５９−５７１８１号公報記載の標的のように、標
的内部での信号処理を高度化したものもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術は、実際のソーナー目標を模擬した水中音
響標的を用いているので、多数の船員や艦船等を動員す
る必要がなく、コストの削減を図ることができるもの
の、固定式，自走式及びえい航式のいずれを用いるにし
ても、水中航走体と別体の水中音響標的を用いる以上、
水中航走体を実働させる人員の他に水中音響標的を実働
させる人員が必要不可欠となる。このため、実施コスト
削減の面で不十分である。

【０００８】本発明は上記問題点にかんがみてなされた
もので、水中航走体に設けて、ホーミング航走実施のコ
ストダウンを図った水中航走体用音響標的の提供を目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、水中航走体に取り付けられた筒
体と、この筒体内に装着された受波器，位置測定部，制
御部，送受信器及び送波器とを備える水中航走体用音響
標的であって、上記受波器は、上記水中航走体からの送
信パルス音波を受波し、上記位置測定部は、上記水中航
走体の航走状態の情報を上記制御部に送出し、上記制御
部は、予め設定されたソーナー目標の運動パターンと上
記航走状態の情報とから導出されるドップラ周波数と、
ソーナー目標の距離及び音波の水中音速の比である時間
信号と、ソーナー目標の角度に対応した制御信号とを上
記送受信器に出力し、上記送受信器は、上記受波器から
の受信電気信号に上記制御部からのドップラ周波数を加
算すると共に、この電気信号を上記制御部からの時間信
号分だけに遅延させた後、この電気信号を上記制御信号
に基づいて上記送波器に出力し、上記送波器は、上記送
受信器からの電気信号を疑似エコー音波に変換し、この
疑似エコー音波を上記制御信号が示すソーナー目標の角
度に送出する構成としてある。

【００１０】請求項２の発明は、上記送波器が、上記疑
似エコー音波を左上方向に送出する左上方位用送波部
と、上記疑似エコー音波を左中方向に送出する左中方位
用送波部と、上記疑似エコー音波を左下方向に送出する
左下方位用送波部と、上記疑似エコー音波を中上方向に
送出する中上方位用送波部と、上記疑似エコー音波を正
面方向に送出する正面方位用送波部と、上記疑似エコー
音波を中下方向に送出する中下方位用送波部と、上記疑
似エコー音波を右上方向に送出する右上方位用送波部
と、上記疑似エコー音波を右中方向に送出する右中方位
用送波部と、上記疑似エコー音波を右下方向に送出する
右下方位用送波部とで構成してある。

【００１１】請求項３の発明は、上記送受信器が、上記
受波器からの上記受信電気信号に上記制御部からのドッ
プラ周波数を加算して周波数を変換する変換回路と、上
記制御部からの時間信号に基づいて上記変換回路からの
電気信号の時間を遅延させる遅延回路と、上記遅延回路
からの電気信号を上記制御部からの制御信号が示す上記
送波部に出力する切換器とを備えた構成としてある。

【００１２】請求項４の発明は、上記水中航走体用音響
標的において、上記筒体の内面に、上記水中航走体から
送信された送信パルス音波の反射音を低減するための吸
音材を設け、上記筒体内に、筒体内の環境を音響的に水
中と等価にする部材を充填した構成としてある。

【００１３】

【作用】請求項１の発明によれば、水中航走体に取り付
けられた筒体内に装着された受波器によって、水中航走
体からの送信パルス音波が受波される。この作用と並行
して、位置測定部から制御部に、水中航走体の航走状態
の情報が送出される。これにより、予め設定されたソー
ナー目標の運動パターンと航走状態の情報とから導出さ
れるドップラ周波数と、ソーナー目標の距離及び音波の
水中音速の比である時間信号と、ソーナー目標の角度に
対応した制御信号とが送受信器に出力される。そして、
送受信器において、受波器からの受信電気信号に制御部
からのドップラ周波数が加算されると共に、この電気信
号が制御部からの時間信号分だけ遅延された後、この電
気信号が制御信号に基づいて送波器に出力される。これ
により、送波器から疑似エコー音波が制御信号が示すソ
ーナー目標の角度に送出される。

【００１４】請求項２の発明によれば、送波器を構成す
る左上方位用送波部，左中方位用送波部，左下方位用送
波部，中上方位用送波部，正面方位用送波部，中下方位
用送波部，右上方位用送波部，右中方位用送波部及び右
下方位用送波部のうち、送受信器からの電気信号が入力
された送波部から疑似エコー音波が所定の角度で送出さ
れる。

【００１５】請求項３の発明によれば、送受信器の変換
回路において、受波器からの受信電気信号に制御部から
のドップラ周波数が加算されてその周波数が変換され、
遅延回路において、制御部からの時間信号に基づいて変
換回路からの電気信号の時間が遅延される。そして、切
換器によって、遅延回路からの電気信号が制御部からの
制御信号が示す送波部に出力される。

【００１６】請求項４の発明によれば、筒体の内面に設
けられた吸音材によって、水中航走体から送信された送
信パルス音波の反射音が低減される。そして、筒体内に
充填された部材によって、筒体内の環境が音響的に水中
と等価にされる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の一実施例に係る水中航走
体用音響標的を示す概略断面図である。図１において、
１は水中航走体用音響標的であり、この水中航走体用音
響標的１は、水中航走体２の頭部に取り付けられてい
る。水中航走体用音響標的１は、円筒体３を取付け部３
０によって水中航走体２に取り付け、この円筒体３内
に、受波器４と、送受信器５と、位置測定部６と、制御
部７と、送波器８とを装着し、円筒体３の内面に吸音材
９を貼り合わせると共に、円筒体３内に音響ゴム１０を
充填した構造となっている。なお、２０は送波器，受波
器，送受信器を備えたアクティブソーナーであり、この
アクティブソーナー２０は、水中航走体２の先頭に設け
られている。

【００１８】ここで、吸音材９は、このアクティブソー
ナー２０から送信された送信パルス音波Ｓ１の反射音を
低減するための部材であり、音響ゴム１０は、円筒体３
内の環境を音響的に水中と等価にするために充填されて
いる。

【００１９】図３は、水中航走体用音響標的１の電気的
構造を示すブロック図である。図３において、受波器４
は、水中航走体２のアクティブソーナー２０から送信さ
れた送信パルス音波Ｓ１を受波し、電気信号Ｓ２に変換
して送受信器５に出力する機器である。

【００２０】送受信器５は、増幅回路５０と、変換回路
５１と、遅延回路５２と、切換器５３と、電力増幅回路
５４とを有している。増幅回路５０は、受波器４から入
力された電気信号Ｓ２を所定の電圧レベルまで増幅する
回路であり、変換回路５１は増幅回路５０からの増幅電
気信号Ｓ３に制御部６からのドップラ周波数ＤＦを加算
して周波数を変換する回路であり、遅延回路５２は制御
部６からの時間信号Ｔに基づいて変換回路５１からの変
換電気信号Ｓ４の時間を遅延させる回路であり、切換器
５３は、可動接点５３ａを有し、遅延回路５２からの遅
延電気信号Ｓ５を９つの端子５３ｂ〜５３ｊのいずれか
に出力する機器であり、電力増幅回路５４は切換器５３
からの遅延電気信号Ｓ５を所定のレベルまで電力増幅す
る回路である。

【００２１】位置測定部６は、図示しない速度センサ
と、深度センサと、ピッチ，ロール及びヨー角センサと
を有しており、これらのセンサの検出に基づいて水中航
走体２の航走状態の情報Ｄ２を制御部７に送るようにな
っている。

【００２２】制御部７は、架空のソーナー目標の運動パ
ターンが設定されると、そのソーナー目標の速度と位置
測定部６からの航走状態の情報Ｄ２とに基づいてドップ
ラ周波数ＤＦを計算して、変換回路５１に出力する機能
を有している。すなわち、架空のソーナー目標が、設定
された運動パターンで実際に行動した場合に、生じるで
あろうドップラシフトを計算する。

【００２３】また、この制御部７は、架空のソーナー目
標の運動パターンと位置測定部６からの航走状態の情報
Ｄ２とに基づいてソーナー目標と水中航走体２との距離
及び相対角度を計算し、この計算距離と音波の水中音速
との比から時間信号Ｔを計算して、遅延回路５２に出力
する機能をも有している。すなわち、架空のソーナー目
標が、設定された運動パターンで実際に行動した場合
に、生じるであろう音波の遅延時間を計算する。

【００２４】さらに、制御部７は、計算したソーナー目
標と水中航走体２との相対角度に基づいて、その角度に
対応した送波器８に遅延回路５２からの遅延電気信号Ｓ
５を出力するように切換器５３を制御する制御信号Ｃを
切換器５３に出力する機能も有する。なお、ソーナー目
標の運動パターンは予め外部インターフェースを介して
設定することができるようになっており、その内容は、
制御部７に記憶されるようになっている。

【００２５】送波器８は、左上方位用送波部８１と左中
方位用送波部８２と左下方位用送波部８３と中上方位用
送波部８４と正面方位用送波部８５と中下方位用送波部
８６と右上方位用送波部８７と右中方位用送波部８８と
右下方位用送波部８９との９つの送波器で構成されてい
る。各送波器８１〜８９は、図２に示すように、配置さ
れており、電力増幅回路５４からの遅延電気信号Ｓ５を
疑似エコー音波Ｓ６として出力する機器である。すなわ
ち、遅延電気信号Ｓ５が示すドップラ周波数を有し、か
つ時間信号Ｔだけ遅延した疑似エコー音波Ｓ６を出力し
て、アクティブソーナー２０からの送信パルス音波Ｓ１
があたかも実際のソーナー目標から反射してきたかのご
とき効果を生じせしめるようになっている。

【００２６】次に、本実施例の動作について説明する。
図１において、水中航走体２が移動すると、水中航走体
２に取り付けられた水中航走体用音響標的１も水中航走
体２と一体となって移動する。そして、水中航走体２の
アクティブソーナー２０から送信パルス音波Ｓ１が送信
されると、送信パルス音波Ｓ１が水中航走体用音響標的
１の受波器４によって受波され、その電気信号Ｓ２が、
図３に示すように、送受信器５の増幅回路５０に入力さ
れる。増幅回路５０に入力された電気信号Ｓ２は、増幅
回路５０によって、所定の電圧レベルまで増幅された
後、増幅電気信号Ｓ３として、変換回路５１に出力され
る。

【００２７】この動作と並行して、水中航走体２の航走
状態の情報Ｄ２が位置測定部６から制御部７に送られ
る。すると、制御部７において、この航走状態の情報Ｄ
２と予め設定された架空のソーナー目標の速度とに基づ
いて、ドップラ周波数ＤＦが計算され、変換回路５１に
出力される。このドップラ周波数ＤＦが変換回路５１に
入力されると、変換回路５１において、増幅電気信号Ｓ
３にドップラ周波数ＤＦが加算され、その変換電気信号
Ｓ４が遅延回路５２に出力される。

【００２８】このとき、制御部７においては、設定され
た架空のソーナー目標の運動パターンと位置測定部６か
らの航走状態の情報Ｄ２とに基づいて、ソーナー目標と
水中航走体２との距離及び相対角度が計算される。そし
て、この計算距離と音波の水中音速との比から、架空の
ソーナー目標が設定された運動パターンで実際に行動し
た場合に生じるであろう音波の遅延時間である時間信号
Ｔが計算され、遅延回路５２に出力される。これによ
り、変換電気信号Ｓ４が遅延回路５２によって時間信号
Ｔだけ遅延され、その遅延電気信号Ｓ５が切換器５３に
出力される。

【００２９】この動作と並行して、制御部７が、計算し
たソーナー目標と水中航走体２との相対角度に基づい
て、その角度に対応した送波器８に遅延回路５２からの
遅延電気信号Ｓ５を出力するように制御する制御信号Ｃ
を切換器５３に出力する。例えば、水中航走体２から見
てソーナー目標が右上方向に存在していると判断した場
合には、切換器５３の可動接点５３ａを端子５３ｄに接
続させる制御信号Ｃを切換器５３に出力する。これによ
り、遅延回路５２からの遅延電気信号Ｓ５が、端子５３
ｄを介して電力増幅回路５４に入力され、電力増幅回路
５４で所定のレベルまで電力増幅された後、送波器８の
右上方位用送波部８７に出力される。

【００３０】この結果、右上方位用送波部８７におい
て、電力増幅回路５４からの遅延電気信号Ｓ５が疑似エ
コー音波Ｓ６に変換され、海中に送出される。すなわ
ち、架空のソーナー目標が設定された運動パターンで実
際に行動したなら生じるであろうドップラ周波数と遅延
時間とを有する疑似エコー音波Ｓ６が、右上方位用送波
部８７から発射され、水中航走体２のアクティブソーナ
ー２０によって受波される。

【００３１】このように、本実施例によれば、水中航走
体２からの送信パルス音波Ｓ１を受波する毎に、これに
対応した疑似エコー音波Ｓ６を送出して、あたかも実際
のソーナー目標による反射エコーごとく、応えることが
できるので、多数の船員や艦船等を動員する必要がな
く、コストの削減を図ることができる。しかも、本実施
例によれば、水中航走体用音響標的１が水中航走体２に
取り付けられているので、水中航走体２を実働させるに
必要な人員のみで水中航走体用音響標的１をも実働させ
ることができる。この結果、実施コストをより一層削減
することができる。

【００３２】また、水中航走体と水中音響標的とを別体
にした従来の技術では、水中音響標的を深深度に設置し
て、ホーミング航走試験を行うことが困難であったが、
本実施例の水中航走体用音響標的１によれば、送波器８
の左，中，右下方位用送波部８３，８６，８９から疑似
エコー音波Ｓ６を送出することで、ソーナー目標が深深
度にあるように見せかけることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明の水中航走体用音響
標的によれば、水中航走体からの送信パルス音波を受波
する毎に、これに対応した疑似エコー音波を送出して、
あたかも実際のソーナー目標による反射エコーごとく、
応えることができるので、多数の船員や艦船等を動員す
る必要がなく、コストの削減を図ることができる。しか
も、水中航走体用音響標的が水中航走体に取り付けられ
ているので、水中航走体を実働させるに必要な人員のみ
で水中航走体用音響標的をも実働させることができる。
この結果、実施コストをより一層削減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る水中航走体用音響標的
を示す概略断面図である。

【図２】送波器の配列を示す正面図である。

【図３】水中航走体用音響標的１の電気的構造を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１水中航走体用音響標的２水中航走体３円筒体４受波器５送受信器６位置測定部７制御部８送波器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水中航走体に取り付けられた筒体と、こ
の筒体内に装着された受波器，位置測定部，制御部，送
受信器及び送波器とを備える水中航走体用音響標的であ
って、上記受波器は、上記水中航走体からの送信パルス音波を
受波し、上記位置測定部は、上記水中航走体の航走状態の情報を
上記制御部に送出し、上記制御部は、予め設定されたソーナー目標の運動パタ
ーンと上記航走状態の情報とから導出されるドップラ周
波数と、ソーナー目標の距離及び音波の水中音速の比で
ある時間信号と、ソーナー目標の角度に対応した制御信
号とを上記送受信器に出力し、上記送受信器は、上記受波器からの受信電気信号に上記
制御部からのドップラ周波数を加算すると共に、この電
気信号を上記制御部からの時間信号分だけに遅延させた
後、この電気信号を上記制御信号に基づいて上記送波器
に出力し、上記送波器は、上記送受信器からの電気信号を疑似エコ
ー音波に変換し、この疑似エコー音波を上記制御信号が
示すソーナー目標の角度に送出するものである、ことを特徴とした水中航走体用音響標的。
【請求項２】上記送波器を、上記疑似エコー音波を左
上方向に送出する左上方位用送波部と、上記疑似エコー
音波を左中方向に送出する左中方位用送波部と、上記疑
似エコー音波を左下方向に送出する左下方位用送波部
と、上記疑似エコー音波を中上方向に送出する中上方位
用送波部と、上記疑似エコー音波を正面方向に送出する
正面方位用送波部と、上記疑似エコー音波を中下方向に
送出する中下方位用送波部と、上記疑似エコー音波を右
上方向に送出する右上方位用送波部と、上記疑似エコー
音波を右中方向に送出する右中方位用送波部と、上記疑
似エコー音波を右下方向に送出する右下方位用送波部と
で構成した請求項１記載の水中航走体用音響標的。
【請求項３】上記送受信器が、上記受波器からの上記受信電気信号に上記制御部からの
ドップラ周波数を加算して周波数を変換する変換回路
と、上記制御部からの時間信号に基づいて上記変換回路から
の電気信号の時間を遅延させる遅延回路と、上記遅延回路からの電気信号を上記制御部からの制御信
号が示す上記送波部に出力する切換器と、を備える請求項２記載の水中航走体用音響標的。
【請求項４】上記筒体の内面に、上記水中航走体から
送信された送信パルス音波の反射音を低減するための吸
音材を設け、上記筒体内に、筒体内の環境を音響的に水
中と等価にする部材を充填した請求項１，２又は３記載
の水中航走体用音響標的。