JPH09211109A - パラメトリック拡散ソナー - Google Patents
パラメトリック拡散ソナーInfo
- Publication number
- JPH09211109A JPH09211109A JP1801896A JP1801896A JPH09211109A JP H09211109 A JPH09211109 A JP H09211109A JP 1801896 A JP1801896 A JP 1801896A JP 1801896 A JP1801896 A JP 1801896A JP H09211109 A JPH09211109 A JP H09211109A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- transmitter
- parametric
- wave
- sonar
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- Pending
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い周波数の１次波から低い周波数の２次波
への変換効率が低く、このように、変換効率が悪いと信
号検出が不利となるという問題があった。 【解決手段】 第１変調器12より出力された２つの周波
数の１次波信号をそれぞれ、その包絡をＭ系列信号発生
器13のＭ系列信号の位相変調にて振幅変調を行い、パラ
メトリック送波器４へ出力する第２変調器14，15を有す
る送信回路３と、受波器５より検出された信号と送信回
路５と同一のＭ系列信号発生器21のＭ系列信号との相関
積分により、送波器５より出力され被検出物Ａより反射
した信号を求める相関検出器22を有する受信回路６を備
える。
への変換効率が低く、このように、変換効率が悪いと信
号検出が不利となるという問題があった。 【解決手段】 第１変調器12より出力された２つの周波
数の１次波信号をそれぞれ、その包絡をＭ系列信号発生
器13のＭ系列信号の位相変調にて振幅変調を行い、パラ
メトリック送波器４へ出力する第２変調器14，15を有す
る送信回路３と、受波器５より検出された信号と送信回
路５と同一のＭ系列信号発生器21のＭ系列信号との相関
積分により、送波器５より出力され被検出物Ａより反射
した信号を求める相関検出器22を有する受信回路６を備
える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音波の非線形効果
を利用したパラメトリック送波器と、このパラメトリッ
ク送波器からの音波を受波する受波器を備え、水中探
査、水中測距システムなどに使用されるパラメトリック
拡散ソナーに関するものである。
を利用したパラメトリック送波器と、このパラメトリッ
ク送波器からの音波を受波する受波器を備え、水中探
査、水中測距システムなどに使用されるパラメトリック
拡散ソナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来パラメトリック送波は、伝搬領域の
媒質の非線形性により高い周波数の１次波から低い周波
数の２次波を発生させるものであり、たとえば実公平１
−４００６９号公報に開示されている。
媒質の非線形性により高い周波数の１次波から低い周波
数の２次波を発生させるものであり、たとえば実公平１
−４００６９号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報にも
記載されているように、高い周波数の１次波から低い周
波数の２次波への変換効率が低いという問題があった。
このように、変換効率が悪いと信号検出が不利となると
いう問題があった。
記載されているように、高い周波数の１次波から低い周
波数の２次波への変換効率が低いという問題があった。
このように、変換効率が悪いと信号検出が不利となると
いう問題があった。
【０００４】そこで、本発明は、信号検出方式を改善し
て全体で信号処理能力の効率を改善したパラメトリック
拡散ソナーを提供することを目的としたものである。
て全体で信号処理能力の効率を改善したパラメトリック
拡散ソナーを提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のパラメトリック拡散ソナー発明は、音
波の非線形効果を利用したパラメトリック送波器と、こ
のパラメトリック送波器からの音波を受波する受波器を
備えたソナーであって、２つの周波数の１次波信号をそ
れぞれ特定の高速符号で変調して前記パラメトリック送
波器へ出力する送信回路と、前記受波器より検出された
信号と前記送信回路の同一の高速符号との相関積分によ
り、前記送波器より出力され被検出物より反射した信号
を求める受信回路を備えたことを特徴とするものであ
る。
ために、本発明のパラメトリック拡散ソナー発明は、音
波の非線形効果を利用したパラメトリック送波器と、こ
のパラメトリック送波器からの音波を受波する受波器を
備えたソナーであって、２つの周波数の１次波信号をそ
れぞれ特定の高速符号で変調して前記パラメトリック送
波器へ出力する送信回路と、前記受波器より検出された
信号と前記送信回路の同一の高速符号との相関積分によ
り、前記送波器より出力され被検出物より反射した信号
を求める受信回路を備えたことを特徴とするものであ
る。
【０００６】ここで、変調は、たとえばＭ系列信号を使
用する。上記構成により、パラメトリック送波器から広
帯域特性の音波が送波され、受波器では、送波器と同一
の符号を用いて相関積分されることにより、信号処理の
利得が向上する。
用する。上記構成により、パラメトリック送波器から広
帯域特性の音波が送波され、受波器では、送波器と同一
の符号を用いて相関積分されることにより、信号処理の
利得が向上する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。ソナーの設計には下記式（１）の
ソナー方程式が一般的に使用される。
に基づいて説明する。ソナーの設計には下記式（１）の
ソナー方程式が一般的に使用される。
【０００８】 ２Ｔｌ＝ＳＬ−ＮＬ＋ＤＩ−ＤＴ＋ＴＳ＋ＳＰＧ …（１） Ｔｌ；伝搬損失、ＳＬ；送波音圧、ＮＬ；ノイズレベ
ル、ＤＩ；指向性利得、ＤＴ；検出閾値、ＴＳ；ターゲ
ットストレングスＳＰＧ；信号処理利得 上記式（１）からわかるように、送波音圧ＳＬが低い場
合でも、指向性利得ＤＩまたは信号処理利得ＳＰＧを高
めることにより、ソナーとして機能する。ＳＰＧは、本
発明で採用するＭ系列信号の場合、下記（２）式により
与えられる。ＳＰＧは符号系列長ｌE により変化させる
ことができる。
ル、ＤＩ；指向性利得、ＤＴ；検出閾値、ＴＳ；ターゲ
ットストレングスＳＰＧ；信号処理利得 上記式（１）からわかるように、送波音圧ＳＬが低い場
合でも、指向性利得ＤＩまたは信号処理利得ＳＰＧを高
めることにより、ソナーとして機能する。ＳＰＧは、本
発明で採用するＭ系列信号の場合、下記（２）式により
与えられる。ＳＰＧは符号系列長ｌE により変化させる
ことができる。
【０００９】 ＳＰＧ＝１０ log（ｌE −１） …（２） ｌE ；符号系列長 図２に本発明の実施の形態におけるパラメトリック拡散
ソナーの構成図、図１に図１の回路の構成図を示す。
ソナーの構成図、図１に図１の回路の構成図を示す。
【００１０】ソナー１は、マイクロコンピュータからな
るコントローラ２と、このコントローラ２の送信指令信
号に応じて、２つの周波数の１次波信号をさらに変調し
て出力する送信回路３と、送信回路３より入力した２つ
の周波数の音波を出力する送波器４と、音波を受波する
受波器５と、受波器５より出力された検出信号より、送
波器４より送波され被検出物Ａから反射してきた信号を
選択し、その受信信号をコントローラ２へ出力する受信
回路６から構成されている。コントローラ２は、送信指
令信号の出力から受信信号の入力までの時間差により被
検出物Ａまでの距離を計測する。
るコントローラ２と、このコントローラ２の送信指令信
号に応じて、２つの周波数の１次波信号をさらに変調し
て出力する送信回路３と、送信回路３より入力した２つ
の周波数の音波を出力する送波器４と、音波を受波する
受波器５と、受波器５より出力された検出信号より、送
波器４より送波され被検出物Ａから反射してきた信号を
選択し、その受信信号をコントローラ２へ出力する受信
回路６から構成されている。コントローラ２は、送信指
令信号の出力から受信信号の入力までの時間差により被
検出物Ａまでの距離を計測する。
【００１１】上記送波器４は指向性を有する厚み共振の
セラミック素子から形成され、その共振周波数を６１４
ｋＨｚとすると、送信回路３からこの共振周波数の近傍
にある２つの周波数、たとえば５７０ｋＨｚと６３０ｋ
Ｈｚの１次波信号が入力される。また受波器５では、上
記１次波（直接波）と、５７０ｋＨｚと６３０ｋＨｚの
１次波信号の場合、６０ｋＨｚの２次波差音が受波され
る。
セラミック素子から形成され、その共振周波数を６１４
ｋＨｚとすると、送信回路３からこの共振周波数の近傍
にある２つの周波数、たとえば５７０ｋＨｚと６３０ｋ
Ｈｚの１次波信号が入力される。また受波器５では、上
記１次波（直接波）と、５７０ｋＨｚと６３０ｋＨｚの
１次波信号の場合、６０ｋＨｚの２次波差音が受波され
る。
【００１２】送信回路３は、コントローラ２の送信指令
信号に応じて所定周波数、たとえば６００ｋＨｚの１次
信号を発生する周波数発生器11と、この周波数発生器11
の１次信号を平衡変調して２つの周波数、たとえば５７
０ｋＨｚと６３０ｋＨｚの１次波信号を出力する第１変
調器12と、Ｍ系列の符号系列長を３１系列としたＭ系列
信号発生器13と、第１変調器12の１次波信号をそれぞ
れ、その包絡をＭ系列信号発生器13のＭ系列信号の位相
変調にて振幅変調を行う第２変調器14，15とから形成さ
れている。
信号に応じて所定周波数、たとえば６００ｋＨｚの１次
信号を発生する周波数発生器11と、この周波数発生器11
の１次信号を平衡変調して２つの周波数、たとえば５７
０ｋＨｚと６３０ｋＨｚの１次波信号を出力する第１変
調器12と、Ｍ系列の符号系列長を３１系列としたＭ系列
信号発生器13と、第１変調器12の１次波信号をそれぞ
れ、その包絡をＭ系列信号発生器13のＭ系列信号の位相
変調にて振幅変調を行う第２変調器14，15とから形成さ
れている。
【００１３】上記受信回路６は、Ｍ系列の符号系列長を
３１系列としたＭ系列信号発生器21と、受波器５より出
力された検出信号とＭ系列信号発生器21のＭ系列信号と
の相関積分により受信信号を求める相関検出器22から形
成されている。
３１系列としたＭ系列信号発生器21と、受波器５より出
力された検出信号とＭ系列信号発生器21のＭ系列信号と
の相関積分により受信信号を求める相関検出器22から形
成されている。
【００１４】上記構成による作用を説明する。２つの周
波数、たとえば５７０ｋＨｚと６３０ｋＨｚの１次波信
号はその包絡をＭ系列信号発生器13のＭ系列信号の位相
変調にて振幅変調が行われ（特定の高速符号でさらに変
調され）、送波器４より出力される。この送波器４より
出力された２つの周波数、５７０ｋＨｚと６３０ｋＨｚ
の１次波は、伝搬領域の媒質の非線形性により進行につ
れて、音波と音波の相互作用により新しい周波数、すな
わち１次波を構成する周波数の差、５７０ｋＨｚと６３
０ｋＨｚの場合、６０ｋＨｚの２次波が発生する。受波
器５は、この２次波を受波し、受信回路６へその検出信
号を出力し、受信回路６により、この検出信号とＭ系列
信号発生器21のＭ系列信号との相関積分により受信信号
が求められる。ＳＰＧはＭ系列の相関処理にて、たとえ
ば３０ｄＢ以上向上する。
波数、たとえば５７０ｋＨｚと６３０ｋＨｚの１次波信
号はその包絡をＭ系列信号発生器13のＭ系列信号の位相
変調にて振幅変調が行われ（特定の高速符号でさらに変
調され）、送波器４より出力される。この送波器４より
出力された２つの周波数、５７０ｋＨｚと６３０ｋＨｚ
の１次波は、伝搬領域の媒質の非線形性により進行につ
れて、音波と音波の相互作用により新しい周波数、すな
わち１次波を構成する周波数の差、５７０ｋＨｚと６３
０ｋＨｚの場合、６０ｋＨｚの２次波が発生する。受波
器５は、この２次波を受波し、受信回路６へその検出信
号を出力し、受信回路６により、この検出信号とＭ系列
信号発生器21のＭ系列信号との相関積分により受信信号
が求められる。ＳＰＧはＭ系列の相関処理にて、たとえ
ば３０ｄＢ以上向上する。
【００１５】上記構成による作用の一例として、図３に
アルミニウム板の被検出物Ａに反射され、受波器５によ
り観測された２次波差音の観測波形、図４に相関処理の
結果の波形、図５に積算平均を１６回行った波形を示
す。非常に明瞭な相関結果が得られている。
アルミニウム板の被検出物Ａに反射され、受波器５によ
り観測された２次波差音の観測波形、図４に相関処理の
結果の波形、図５に積算平均を１６回行った波形を示
す。非常に明瞭な相関結果が得られている。
【００１６】このように、パラメトリック方式の持つ広
帯域特性に着目し、相関処理に有利な広帯域を有するＭ
系列信号を使用することにより、信号処理利得ＳＰＧを
高めることができ、パラメトリック方式の唯一の欠点で
ある変換効率の悪さ、すなわち送波音圧の低さを信号処
理方式で補うことができ、メリットである指向性の鋭
さ、Ｑ（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）の低さを積極
的に使用できる。
帯域特性に着目し、相関処理に有利な広帯域を有するＭ
系列信号を使用することにより、信号処理利得ＳＰＧを
高めることができ、パラメトリック方式の唯一の欠点で
ある変換効率の悪さ、すなわち送波音圧の低さを信号処
理方式で補うことができ、メリットである指向性の鋭
さ、Ｑ（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）の低さを積極
的に使用できる。
【００１７】なお、Ｍ系列の符号系列長を３１系列とし
ているが、符号系列長を長くすることにより、さらに処
理利得を向上できる。またＭ系列信号に代えて、他の高
速符号の信号を使用することができる。
ているが、符号系列長を長くすることにより、さらに処
理利得を向上できる。またＭ系列信号に代えて、他の高
速符号の信号を使用することができる。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、パラ
メトリック送波器から広帯域特性の音波が送波され、受
波器では、送波器と同一の符号を用いて相関積分される
ことにより、信号処理の利得を向上でき、よって送波音
圧の低さを信号処理方式で補うことができ、メリットで
ある指向性の鋭さ、Ｑの低さを積極的に使用できる。
メトリック送波器から広帯域特性の音波が送波され、受
波器では、送波器と同一の符号を用いて相関積分される
ことにより、信号処理の利得を向上でき、よって送波音
圧の低さを信号処理方式で補うことができ、メリットで
ある指向性の鋭さ、Ｑの低さを積極的に使用できる。
【図１】本発明の実施の形態におけるパラメトリック拡
散ソナーの構成図である。
散ソナーの構成図である。
【図２】同パラメトリック拡散ソナーの回路構成図であ
る。
る。
【図３】同パラメトリック拡散ソナーにおけるアルミニ
ウム板の被検出物Ａに反射され、受波器５により観測さ
れた２次波差音の観測波形図である。
ウム板の被検出物Ａに反射され、受波器５により観測さ
れた２次波差音の観測波形図である。
【図４】同パラメトリック拡散ソナーにおける相関処理
の結果の波形図である。
の結果の波形図である。
【図５】同パラメトリック拡散ソナーにおける積算平均
を１６回行った波形図である。
を１６回行った波形図である。
１ パラメトリック拡散ソナー ２ コントローラ ３ 送信回路 ４ 送波器 ５ 受波器 ６ 受信回路 11 周波数発生器 12 第１変調器 13，21 Ｍ系列信号発生器 14，15 第２変調器 22 相関検出器 Ａ 被検出物
Claims (1)
- 【請求項１】 音波の非線形効果を利用したパラメトリ
ック送波器と、このパラメトリック送波器からの音波を
受波する受波器を備えたソナーであって、 ２つの周波数の１次波信号をそれぞれ特定の高速符号で
変調して前記パラメトリック送波器へ出力する送信回路
と、前記受波器より検出された信号と前記送信回路の同
一の高速符号との相関積分により、前記送波器より出力
され被検出物より反射した信号を求める受信回路を備え
たことを特徴とするパラメトリック拡散ソナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1801896A JPH09211109A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | パラメトリック拡散ソナー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1801896A JPH09211109A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | パラメトリック拡散ソナー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09211109A true JPH09211109A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11959937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1801896A Pending JPH09211109A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | パラメトリック拡散ソナー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09211109A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7496157B2 (en) | 2003-12-17 | 2009-02-24 | Denso Corporation | Apparatus for detecting a distance and apparatus for detecting a body |
| JP2013531785A (ja) * | 2010-05-20 | 2013-08-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 音声信号を使用した距離推定 |
-
1996
- 1996-02-05 JP JP1801896A patent/JPH09211109A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7496157B2 (en) | 2003-12-17 | 2009-02-24 | Denso Corporation | Apparatus for detecting a distance and apparatus for detecting a body |
| JP2013531785A (ja) * | 2010-05-20 | 2013-08-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 音声信号を使用した距離推定 |
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