JPS6033072A - 水中音響測位装置 - Google Patents
水中音響測位装置Info
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- JPS6033072A JPS6033072A JP14202483A JP14202483A JPS6033072A JP S6033072 A JPS6033072 A JP S6033072A JP 14202483 A JP14202483 A JP 14202483A JP 14202483 A JP14202483 A JP 14202483A JP S6033072 A JPS6033072 A JP S6033072A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- delay
- delay time
- output
- frequency
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- G01S3/802—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/808—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using transducers spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measuring Phase Differences (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はソーナ等の水中音響測位装置(関する。
一般にこの種の水中音響測位装置は、目標から放射又は
反射される信号(音波)を複数の受波器で受波し、受渡
信号相互間の位相差又は時間差から受信音波の到来方位
を測定する。
反射される信号(音波)を複数の受波器で受波し、受渡
信号相互間の位相差又は時間差から受信音波の到来方位
を測定する。
第1図は水中音響測位装置による受信音波の到来方位測
定の原理を示す図である。いま、音波が受波器1,2の
音響中心を結ぶ線の法線3に対し角度γ(方位角)をな
す方向から到来したとする。
定の原理を示す図である。いま、音波が受波器1,2の
音響中心を結ぶ線の法線3に対し角度γ(方位角)をな
す方向から到来したとする。
このとき次式の関係が成り立つ。
2π
φ= d sinγ ・・・・・・・・・(1)λ
λ:音波の波長
d:受波器1,2の音響中心間隔
φ:受波器1.2出力相互間の位相差
従って、
2π
γ=sln(φ/ 下d )−=・(2)となり、方位
角γが位相差φからまる。また、音速fcとすると、受
波器1,2が同位相の音波全受信する時刻の差(時間差
と通称する)をτとすると、τ= sinγだから、 γ=癲 (τ・τ) ・・・・・・・・・(3)となり
、方位角γは時間差τからもまる。このよう゛に、複数
の受波器の受信信号における位相差又は時間差を測定す
ることによシ、到来音波の方位角γが検出できる。
角γが位相差φからまる。また、音速fcとすると、受
波器1,2が同位相の音波全受信する時刻の差(時間差
と通称する)をτとすると、τ= sinγだから、 γ=癲 (τ・τ) ・・・・・・・・・(3)となり
、方位角γは時間差τからもまる。このよう゛に、複数
の受波器の受信信号における位相差又は時間差を測定す
ることによシ、到来音波の方位角γが検出できる。
第2図は2つの受波器それぞれの受信信号における位相
差φから方位角rを測定する従来の方式のブロック図で
ある。受4@ (f!号E□+E2はそれぞれ第1図の
受波器1,2の出力(実効値)である。
差φから方位角rを測定する従来の方式のブロック図で
ある。受4@ (f!号E□+E2はそれぞれ第1図の
受波器1,2の出力(実効値)である。
いま、E□−E2=Esであシ、E□及びE2の信号対
雑音比をs/Nとすると、第2図の方式の出力Eoは、
ふ となる。第3図は、信号対雑音比S/H1cパラメータ
として、(4)式の位相差φと出力E。との関係を現す
特性図でおる。この第3図から明らかなように、8/N
が悪く(小さく)なる程に出力E。に対する位相差φが
特定し難く、シたがって誤差が大きくなる。このことか
ら、第2図の従来方式には、位相差φが90°に近ずく
ほど、方位角rの誤差が大きくなるという欠点がある。
雑音比をs/Nとすると、第2図の方式の出力Eoは、
ふ となる。第3図は、信号対雑音比S/H1cパラメータ
として、(4)式の位相差φと出力E。との関係を現す
特性図でおる。この第3図から明らかなように、8/N
が悪く(小さく)なる程に出力E。に対する位相差φが
特定し難く、シたがって誤差が大きくなる。このことか
ら、第2図の従来方式には、位相差φが90°に近ずく
ほど、方位角rの誤差が大きくなるという欠点がある。
さらに、本方式で用いる90°移相回路の移相量は周波
数によって異人るから、やはυ方位角rの測定誤差が生
ずる原因となる。
数によって異人るから、やはυ方位角rの測定誤差が生
ずる原因となる。
第4図は4つの受波器の受波時間差から方位角γをめる
従来の方式のブロック図である。遅延回路21〜23は
遅延時間がそれぞれて1〜τ3のいわゆるプレイライン
である。乗算器24〜26は、基準となる受波器の出力
E14と他の受波器の出力E、□〜E13の時間遅延信
号とのfjtE、〜E3をそれぞれ出力する。これら出
力E、〜E3のうちの最大値をめ、その最大値に対応す
る遅延回路の遅延時間τから、式(3)によシ方位角γ
を具用する。
従来の方式のブロック図である。遅延回路21〜23は
遅延時間がそれぞれて1〜τ3のいわゆるプレイライン
である。乗算器24〜26は、基準となる受波器の出力
E14と他の受波器の出力E、□〜E13の時間遅延信
号とのfjtE、〜E3をそれぞれ出力する。これら出
力E、〜E3のうちの最大値をめ、その最大値に対応す
る遅延回路の遅延時間τから、式(3)によシ方位角γ
を具用する。
例えば、E2が最大であれば、方位角rはr−廁 (τ
2−) である。この第4図の方式では、測角範囲金θ□、測角
分解能をθiとすると、所要遅延回路の数NはN= A
/、、Iでおる。従って、この方式は、一般的に多数の
遅延回路と、それと同数の乗算器とを侠し、回路が複雑
になるという欠点が避けられない。
2−) である。この第4図の方式では、測角範囲金θ□、測角
分解能をθiとすると、所要遅延回路の数NはN= A
/、、Iでおる。従って、この方式は、一般的に多数の
遅延回路と、それと同数の乗算器とを侠し、回路が複雑
になるという欠点が避けられない。
本発明の目的は、測角精度がよく、シかも構成が簡単な
水中音響測位装置の提供にある。
水中音響測位装置の提供にある。
本発明によれば、受信音波を電気信号にそれぞれ変換す
る第1及び第2の受波器と、遅延時間制御信号の周波数
に対応した長さの時間遅延を前記第1の受波器の出力に
与える第1の遅延回路と、前記第2の受波器の出力に所
定の時間遅延を与える第2の遅延回路と、前記第1及び
第2の遅延回路の出力相互間における位相差を検出する
回路と、この位相差検出回路の出力のPIr定時間おき
の標本値を積分する回路と、この積分回路の出力に対応
した周波数の前記遅延時間制御信号を生ずる回路とを備
え、この遅延時間制御信号の周波数から前記受信音波の
到来方位を検出する水中音響測位装置が得られる。
る第1及び第2の受波器と、遅延時間制御信号の周波数
に対応した長さの時間遅延を前記第1の受波器の出力に
与える第1の遅延回路と、前記第2の受波器の出力に所
定の時間遅延を与える第2の遅延回路と、前記第1及び
第2の遅延回路の出力相互間における位相差を検出する
回路と、この位相差検出回路の出力のPIr定時間おき
の標本値を積分する回路と、この積分回路の出力に対応
した周波数の前記遅延時間制御信号を生ずる回路とを備
え、この遅延時間制御信号の周波数から前記受信音波の
到来方位を検出する水中音響測位装置が得られる。
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第5図は本発明の一実施例のブロック図である。
ソーナ目標から放射又は反射された音波は、受信音波1
01.2CI+として受波器1,2に入力され音響信号
から電気信号102.202にそれぞれ変換される。そ
の電気信号102は遅延時間可変回路33を経由して信
号103として、電気イぎ号202は固定遅延回路34
を経由して信号203としてそれぞれ位相差検出回路3
5の入力に加えられる。4N号103と203との位相
差に応じた出力電圧301が位相差検出回路35から出
力される。出力′電圧301は積分回路36に加えられ
る。積分回路36は、人力信号を一定時間ごとにサンプ
ルするスイ・ノチを備え、このサンプルした入力信号を
積分する。積分回路36の出力302に応じて電圧可変
発振器37の周波数が制御される。この発振器37の出
力は遅延時間制御信号303として遅延時間可変回路3
3に入力される。遅延時間可変回路33は遅延時間制御
信号303の周波数に応じて遅延時間音質える。
01.2CI+として受波器1,2に入力され音響信号
から電気信号102.202にそれぞれ変換される。そ
の電気信号102は遅延時間可変回路33を経由して信
号103として、電気イぎ号202は固定遅延回路34
を経由して信号203としてそれぞれ位相差検出回路3
5の入力に加えられる。4N号103と203との位相
差に応じた出力電圧301が位相差検出回路35から出
力される。出力′電圧301は積分回路36に加えられ
る。積分回路36は、人力信号を一定時間ごとにサンプ
ルするスイ・ノチを備え、このサンプルした入力信号を
積分する。積分回路36の出力302に応じて電圧可変
発振器37の周波数が制御される。この発振器37の出
力は遅延時間制御信号303として遅延時間可変回路3
3に入力される。遅延時間可変回路33は遅延時間制御
信号303の周波数に応じて遅延時間音質える。
遅延時間可変回路331位相差検出回路35+ A’i
″(分回路36及び電圧可変発振器37からなる閉ル−
プは、位相差検出回路35の出力信号301が零になる
よう作動する。出力信号301が零になったときの積分
回路36の出力信号302に応じた遅延時間制御信号3
03の周波数fを周波数電圧変換器電圧304から容易
に位相差φが測定できる。測定された位相差φによって
目標の方位が式(2)によシ計測できる。
″(分回路36及び電圧可変発振器37からなる閉ル−
プは、位相差検出回路35の出力信号301が零になる
よう作動する。出力信号301が零になったときの積分
回路36の出力信号302に応じた遅延時間制御信号3
03の周波数fを周波数電圧変換器電圧304から容易
に位相差φが測定できる。測定された位相差φによって
目標の方位が式(2)によシ計測できる。
積分回路36.電圧可変発振器37.遅延時間可変回路
33及び位相差検出回路35の動作について、第6図〜
第8図によって一層詳しく説明する。
33及び位相差検出回路35の動作について、第6図〜
第8図によって一層詳しく説明する。
第6図は電圧可変発掘器37の特性図である。
電圧可変発振器37の入力には積分回路出力302が加
えられている。この電圧Vに比例して電圧可変発振器3
70周波数fが変わる。
えられている。この電圧Vに比例して電圧可変発振器3
70周波数fが変わる。
第7図は遅延時間可変回路33の特性図である。
遅延時間可変回路33は遅延時間制御信号3030周波
数に比例して遅延時間が変えられる。ここでτ0は固定
遅延回路34の遅延時間である。
数に比例して遅延時間が変えられる。ここでτ0は固定
遅延回路34の遅延時間である。
第8図は本実施例の総合の特性図である。いま、受信音
波101と102との位相差φが零、即ち受波器1,2
の正面から音波が到莱したとすると、遅延時間可変回路
33における遅延時間τがτ。になったとき、位相差検
出回路35及び積分回路36の出力は零になり、電圧可
変発振器の周波数はf。
波101と102との位相差φが零、即ち受波器1,2
の正面から音波が到莱したとすると、遅延時間可変回路
33における遅延時間τがτ。になったとき、位相差検
出回路35及び積分回路36の出力は零になり、電圧可
変発振器の周波数はf。
になる。このとき閉ループは安定化する。この周波数f
oによって受信音波の位相差φが測定できる。
oによって受信音波の位相差φが測定できる。
また、受信音波101の位相が受信音波102の位相よ
り進んでいるとき、遅延時間可変回路33における遅延
時間τがτ。である場合には位相差検出回路35の出力
はvHになる。この電圧は積分回路36の出力になる。
り進んでいるとき、遅延時間可変回路33における遅延
時間τがτ。である場合には位相差検出回路35の出力
はvHになる。この電圧は積分回路36の出力になる。
この積分回路36の出力電圧VHによって電圧可変発振
器37の出力信号の周波数はfHになる。この周波数f
Hの46号は、遅延時間制御信号303として遅延時間
可変回路33に入力され、遅延時間可変回路33を遅延
時間がτl(になるよう制御する。遅延時間可変回路3
3の遅延時間がfHになったとき、位相差検出回路35
の出力は零になって、閉ループは安定化する。電圧可変
発振器の周波数f1□によって受信音波の位相差φ2が
計測できる。この実施例における遅延時間可変回路33
としては、シフトレジスタやアナログプレイラインが用
いられる。シフトレジスタを用いる場合には、信号1o
2をデジタル信号に変換してからシフトレジスタに入力
し、クロック信号として遅延時間制御信号303を加え
る。アナログプレイラインとしては、例えば、C0D(
電荷結合素子)がある。CODのクロック信号とじてや
はり遅延時間制御信号303を用いる。なお、本実施例
では、受波器は2個であるが、本発明は3個以上の受波
器を備える装置にも適用できる。例えば、受波器2を基
準受波器として、受波器1は多数の受波器のうちからス
イッチにょシ選択した1つとする方式も本発明に含まれ
る。この実施例では、位相差検出回路350人力信号1
03と203との位相差が零となるように閉ループで制
御して、位相差検出回路35の出力信号がその位相差に
比例する領域で位相比較して、方位角γを検出する方式
であるから、第2図の従来方式で不可避な位相差φが大
きいことに起因する測角誤差が生じない。
器37の出力信号の周波数はfHになる。この周波数f
Hの46号は、遅延時間制御信号303として遅延時間
可変回路33に入力され、遅延時間可変回路33を遅延
時間がτl(になるよう制御する。遅延時間可変回路3
3の遅延時間がfHになったとき、位相差検出回路35
の出力は零になって、閉ループは安定化する。電圧可変
発振器の周波数f1□によって受信音波の位相差φ2が
計測できる。この実施例における遅延時間可変回路33
としては、シフトレジスタやアナログプレイラインが用
いられる。シフトレジスタを用いる場合には、信号1o
2をデジタル信号に変換してからシフトレジスタに入力
し、クロック信号として遅延時間制御信号303を加え
る。アナログプレイラインとしては、例えば、C0D(
電荷結合素子)がある。CODのクロック信号とじてや
はり遅延時間制御信号303を用いる。なお、本実施例
では、受波器は2個であるが、本発明は3個以上の受波
器を備える装置にも適用できる。例えば、受波器2を基
準受波器として、受波器1は多数の受波器のうちからス
イッチにょシ選択した1つとする方式も本発明に含まれ
る。この実施例では、位相差検出回路350人力信号1
03と203との位相差が零となるように閉ループで制
御して、位相差検出回路35の出力信号がその位相差に
比例する領域で位相比較して、方位角γを検出する方式
であるから、第2図の従来方式で不可避な位相差φが大
きいことに起因する測角誤差が生じない。
また、この実施例では、90°移相回路を用いないから
、測角精度が受信音波の周波数に依存するという第2図
の従来方式の欠点はない。さらに、この実施例では、測
角範囲OAと測角分′M能θ□とに応じた多数の遅延回
路と乗鼻器とを要し、回路が複雑であるという第4図の
従来方式の欠点もない。
、測角精度が受信音波の周波数に依存するという第2図
の従来方式の欠点はない。さらに、この実施例では、測
角範囲OAと測角分′M能θ□とに応じた多数の遅延回
路と乗鼻器とを要し、回路が複雑であるという第4図の
従来方式の欠点もない。
以上説明したように、本発明によれば、測角精度がよく
、シかも構成が簡単な水中音響測位装置が提供できる。
、シかも構成が簡単な水中音響測位装置が提供できる。
第1図は受信音波の到来方位測定の原理を示す図、第2
図は位相差から方位角e III定する従来の水中音響
測位装置のブロック図、8t!3図は第2図装置の特性
図、第4図は時間差から万位角を測定する従来の水中音
響側位装置のブロック図、第5図は本発明の一実施例の
ブロック図、第6図はこの実施例の電圧可変発振器の、
特性図、第7図は111記実施例の遅延時間可変回路の
特性図、第8図は前記実施例の総合特性図である。 1,2・・・・・・受波器、33・・・・・・遅延時間
可変回路、34・・・・・・固定遅延回路、35・・・
・・・位相差検出回路、36・・・・・・積分回路、3
7・・・・・・電圧可変発振器%38・・・・・・周波
数電圧変換器。 v z 図 矛/f−一目
図は位相差から方位角e III定する従来の水中音響
測位装置のブロック図、8t!3図は第2図装置の特性
図、第4図は時間差から万位角を測定する従来の水中音
響側位装置のブロック図、第5図は本発明の一実施例の
ブロック図、第6図はこの実施例の電圧可変発振器の、
特性図、第7図は111記実施例の遅延時間可変回路の
特性図、第8図は前記実施例の総合特性図である。 1,2・・・・・・受波器、33・・・・・・遅延時間
可変回路、34・・・・・・固定遅延回路、35・・・
・・・位相差検出回路、36・・・・・・積分回路、3
7・・・・・・電圧可変発振器%38・・・・・・周波
数電圧変換器。 v z 図 矛/f−一目
Claims (1)
- 受信音波を電気信号にそれぞれ変換する第1及び第20
受波器と、遅延時間制御信号の周波数に対応した長さの
時間遅延を前記第10受波器の出力に与える第1の遅延
回路と、前記第2の受波器の出力に所定の時間遅延を与
える第2の遅延回路と、前記第1及び第2の遅延回路の
出力相互間における位相差を検出する回路と、この位相
差検出回路の所定時間おきの標本値を積分する回路と、
この積分回路の出力に対応した周波数の前記遅延時間制
御信号音生ずる回路とを備え、この遅延時間制御信号の
周波数から前記受信音波の到来方位を検出する水中音響
測位装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14202483A JPS6033072A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 水中音響測位装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14202483A JPS6033072A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 水中音響測位装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6033072A true JPS6033072A (ja) | 1985-02-20 |
JPH0526150B2 JPH0526150B2 (ja) | 1993-04-15 |
Family
ID=15305589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14202483A Granted JPS6033072A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 水中音響測位装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6033072A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011191202A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Tobishima Corp | 非破壊検出システムおよび非破壊検出方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53140079A (en) * | 1977-04-15 | 1978-12-06 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Automatic recognizing system for moving sound source |
-
1983
- 1983-08-03 JP JP14202483A patent/JPS6033072A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53140079A (en) * | 1977-04-15 | 1978-12-06 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Automatic recognizing system for moving sound source |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011191202A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Tobishima Corp | 非破壊検出システムおよび非破壊検出方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0526150B2 (ja) | 1993-04-15 |
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