JPS61110074A - 水中物体探知方式 - Google Patents

水中物体探知方式

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JPS61110074A
JPS61110074A JP23017184A JP23017184A JPS61110074A JP S61110074 A JPS61110074 A JP S61110074A JP 23017184 A JP23017184 A JP 23017184A JP 23017184 A JP23017184 A JP 23017184A JP S61110074 A JPS61110074 A JP S61110074A
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JP
Japan
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horizontal
vertical
channels
beams
sharp
Prior art date
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Pending
Application number
JP23017184A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoshi Kotanino
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
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP23017184A priority Critical patent/JPS61110074A/ja
Publication of JPS61110074A publication Critical patent/JPS61110074A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/80Direction-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
    • G01S3/82Direction-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 with means for adjusting phase or compensating for time-lag errors

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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)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は水中物体探知方式に係り、特に受信チャネル数
を経済的K1m1成して物体を水中において立体位置と
して捕捉表示するに好適な受信系システムに関する。
〔発明の背景〕
従来、多ビーム構成の水中物体探知方式は多(の場合、
海洋音響研究会編「海洋音響−基礎と応用」の2240
〜2410図8.7に待受ビーム方式の基本系総図およ
び図8.8VC待受ビームの指向性が例示されているよ
うな方法をとっていた。この待受ビームの構成原理をさ
らにわかりやすくするために才1図(alに原理系統図
、同図(6)に構成されたビームの水平方向の多重ビー
ム配列を、同図+CIK−1dB指向幅を等価指向幅と
したビーム配列のモデル化概念図を示す。即ち、才1図
(alにおいて受波器10はt2〜nチャネルで構成さ
れ、対応する増幅器20も1〜nチヤネルの出力1をそ
れぞれ増幅し、遅延回路からなる整相器30の該当する
チャネル1〜nに接続すれる。整相器30は図の左端に
信号を加えると右端へ向って遅延時間が長くなるように
薔いてあ”  る。従って整相器50の出力側で合成抵
抗器Rを用いて各端子の干渉を避けて各チャネル毎に必
要量遅延された端子から取り出して合成し、新たなチャ
ネル1°〜n′を構成する。このようにして合成された
新しいチャネル1°〜n′は才1図優)に示すようにシ
ャープな指向幅をもった受波ビームが膿数個配列された
ビームNQ が方位を示すように対応する。一般に各ビ
ームは一3dB点で隣接ビームと重なるように構成され
るために一3dB指向幅を等価ビーム幅としてモデル化
すると矛1図(clの如(なる。しかしながら、この場
合は水平方向には各ビーム幅に相当した方位分解能を有
するが、垂直方向には分解能はなく、垂直指向幅内に入
った受信信号のみが水平分解能をもって受波ビームチャ
ネルに対応した方位を表わすことになる。従って矛1図
1cl K示すよ51Cff成された受波ビーム配列を
有する水、中物体探知方式を用いて才2図に例示するよ
うに海中に存在する物体T、やT、を探知する場合は次
のようになる。才2図においてSの点に送波器をおいて
、送波ビームは受波ビーム配列の全てを曳含するように
広域指向幅を有する広ビームを送波する。すると受信信
号としては海中の物体T、l T、、海底のC点等から
それぞれ反響音としてエコーが8点に戻る。このとき、
物体T、、 T。
が同一方位に存在する場合は該当する受波チャネルにお
いて物体T1. T、と海底との区別がつぎ兼ねる。即
ちT、、 T、が接近しである場合には分離が困難であ
る。このような事例にあるように、待受ビーム方式にお
いては垂直方向の分解能に関しては言及されていなかっ
た。
〔発明の目的〕
本発明の目的は矛2図に示すように物体T、とT、ある
いはこれらの物体と海底Cとの受信信号を分離して物体
の分解能を向上させ、複数物体の分離や海底との分離を
する有効な探知方式を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を連成するために、受波器を縦方向に
も分割し、水平ビームを構成する場合には垂直方向に合
成して水平チャネルを、また垂直ビームを構成する場合
には水平方向に合成して垂直チャネルを構成し、水平お
よび垂直をそれぞれ独立の整相器を通して、水平および
垂直の各ファンビームをそれぞれ待受は受信方式で構成
したものである。また、必要に応じて水平ファンビーム
出力と垂直ファンビーム出力を乗算することによりその
クロス点はペンシルビームを構成させたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を矛3図〜才5図により説明す
る。先ず才3図において受波器100はモザイク状K例
えば水平方向にH1〜H20まで、垂直方向KV1〜V
10の番地に従って配列され、この各受波器はそれぞれ
独立した前置増幅器を内蔵して出力インピーダンスを下
げた状態の方が望ましい(この例では水平20チヤネル
、垂j[10チヤネルで都合200チヤネル)。このよ
うな状態において各出力に合成抵抗器150を用いてチ
ャネル間干渉を防止して増幅器200におて水平方向は
H1〜H20、垂直方向はv1〜V10の都合30チヤ
ネルの受信系を構成する。次に遅延回路から構成されて
いる整相器500は水平方向の場合H1、H10とH1
1〜H2oの2系統を設けH1〜H10で遅延量に応じ
た各整相端子出力を合成して新しいビームチャネルHL
−1〜HL −nを構成する。次1c)(N〜H20の
系で新しいビームチャネルHR−1〜HR−nを構成す
る。このときHL−1とHa−1とは受波器上の位置が
HL−1は左側、HL−1は右側でそれぞれ方位は同方
向のビームであり、それぞれ増幅器400で増幅する。
この場合矛3図では整相器の各端子の合成抵抗は省略し
である。
次忙増幅器400の出力HL−1とHR−1およびHL
−2とHa−2、HL−nとHR−nとを乗算器500
で乗算するとその結果において乗算器500の出力はH
1’、)] 2”〜Hn’として水平方向に極めて尖鋭
な、垂直方向には広い才5図(a)に示すようなファン
ビーム配列が得られる。
一方、垂直の系においては、受波器100の出力として
各水平方向を合成抵抗150を介して増幅器2000Å
力段で■1〜V+oとチャネル溝底する。しかる後に整
相器300においてv1〜V5とV6〜v10に別けて
v1〜■5で上側、■6〜V10で下側のビームを構成
するよう釦整相シテそレソれVU−1〜VU−m、VL
−1−、−VL−mと新しいビームを構成する。ここで
VU−1とVL−1、VU−2トVL−2オヨヒV U
 −mとV L −mとをそれぞれ乗算器500で乗算
して垂直方向に尖鋭な才5図(4)に示すような垂直ビ
ームVl’〜Vn’が得られる。この際、水平系統と垂
直系統の出力をそれぞれ別の表示器に表示してもよいが
、才4図に示す方式を用いると才5図1clに示すよう
に新しい立体的なペンシルビーム群を形成することがで
きる。
才4図において、矛6図の出力H1’〜Hn’およびV
 1 ”〜V m’を乗算器600においてH1’xV
1°〜vm+、H2°X V 1”〜V m’および)
(n’x V 1’〜Vm’と全て乗算するとその出力
は才4図右端)出力チャネル11〜nmと複数本のペン
シルビームを形成することができ矛5図fclに示すよ
うな受波ビーム配列モデルが形成される。
例えば牙5図tal において斜線で示したチャネルH
iに受信信号があり、垂直方向には第5図+41 K斜
線で示したチャネルvj′に受信信号が得られた場合、
才4図に示す乗算を行なうと第5図(clに斜線で示す
チャネルijに受信反響信号が存在することが判る。従
って立体的に目標物の方位が判るため極めて高精度な分
解能が得られる。
なお、ここでは送波系に関しては説明を省略している。
〔発明の効果〕
本発明によれば矛2図において物体T1と海底との距離
t(音源又は受波器位置Sからのスラント距離穐におけ
る隔たりのため弧の長さ)は(1)式のように表わせる
従って、物体T1と海底C点との角度ψは(2)式で表
わせる。
ψam 5in−’ l/Ro  ・−−−−−−−(
2Jよって、才5図(Jl又は(clにおける垂直方向
のビーム間隔を前記(2)式で表わされる値より小さ目
に選んでおけば、物体T1と海底との分離が可能である
。同様に物体T、とT、との隔りの角度ψ°もψ’ ”
 S 1 n −’ l ’ /R1+)  ””””
’ (31と表わせるから、構成するビーム間隔をψ″
と同等かそれ以下に選定することにより、等距離攬にあ
る物体T、とT、であっても分離探知することが可能で
ある。
、tP3図に示すような受信系システム溝底によれば増
幅器200、整相器300、増幅器400および乗算器
500等の受信系統が水平系および垂直系のチャネル数
の加算数で撰成して、最後に水平系と垂直系の乗算チャ
ネル数の分解能を有するシステムが構成できるために、
チャネル数を極めて節約した安価な水中目標物探知方式
が得られる効果がある。
さらに、海中における体積残響は生物および非生物の浮
遊物あるいは海水の不均一な構造などからの戻り散乱波
の集合である。海洋音響研究新編、海洋音響−基礎と応
用−F81〜82昭和59年3月1日発行にはこの体積
残響における残響レベルRLは次式で表わされる。
RL w To logxo R’ −S L −40jog+oHo+ Sv + 10Z
OgIO’1lk==−=・+41ここで、Rsは受波
される全散乱波の強さ、SLは送波レベル(dB )、
凡は距離、Svは散乱強度(dB)、VRは残響体積で
ある。また、ここにVRは ここに、Cは音速、τはパルス幅、ψ′4はビーム幅で
ある。(才2図でψ′をビーム間隔相当のビーム幅とす
る場合) 従ってこのことから才5図Cb> IIC示すように垂
直ビーム幅をm分割すれば(5)式よりψ′は1/m’
になり残響レベルはVml即ち10tOg+。m′だけ
減少する。
【図面の簡単な説明】
才1図(a)は従来の待受ビーム方式の水中物体探知方
式の系統図、2+図(6)、(ネ)は同、じ(ビーム配
列を示す図、矛2図乃至矛1図はいずれも本発明の一実
施例を示すもので、才2図は水中物体と本探知方式によ
る探知システムとの位置関係を示す海中の断面説明図1
.?3図は水中物体探知方式の受信系統を説明する系統
は矛4図はペンシルビームを得るための乗算系の系統図
、才5図F−1〜+C1は形成ビームの説明図である。 10  ・・・受波器    400・・・増幅器20
  ・・・増幅器    500・・・乗算器50  
・・・整相器    600・・・乗算器40  ・・
・増幅器 100・・・受波器 150・・・合成抵抗器 200・・・増幅器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)受波器を水平方向と垂直方向にモザイク状配列に
    なるように分割配列し、合成手段を介して入力側で水平
    チャネルと垂直チャネルに系統分けし、これらを整相手
    段を介して新しい左側チャネルと右側チャネルおよび上
    側チャネルと下側チャネルとしてそれぞれ乗算手段で水
    平および垂直のそれぞれ一方のみ尖鋭なファンビームを
    形成することで水平、垂直ビームともにそれぞれ独立の
    分解能を持たせたことを特徴とする水中物体探知方式。
  2. (2)水平ビームと垂直ビームを互いに乗算することに
    よりクロスビームをペンシルビームとして尖鋭化させた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の水中物体
    探知方式。
JP23017184A 1984-11-02 1984-11-02 水中物体探知方式 Pending JPS61110074A (ja)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS526020A (en) * 1975-07-04 1977-01-18 Oki Electric Ind Co Ltd Ultrasonic wave projection image display method
JPS5350862A (en) * 1976-10-18 1978-05-09 Bendix Corp Underwater observing device
JPS565952A (en) * 1979-06-29 1981-01-22 Komatsu Ltd Carbonitriding steel
JPS576377A (en) * 1980-06-13 1982-01-13 Hitachi Ltd Multiplication array type ultrasonic wave searching device
JPS59107285A (ja) * 1982-12-10 1984-06-21 Nec Corp 海底地形表示装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS526020A (en) * 1975-07-04 1977-01-18 Oki Electric Ind Co Ltd Ultrasonic wave projection image display method
JPS5350862A (en) * 1976-10-18 1978-05-09 Bendix Corp Underwater observing device
JPS565952A (en) * 1979-06-29 1981-01-22 Komatsu Ltd Carbonitriding steel
JPS576377A (en) * 1980-06-13 1982-01-13 Hitachi Ltd Multiplication array type ultrasonic wave searching device
JPS59107285A (ja) * 1982-12-10 1984-06-21 Nec Corp 海底地形表示装置

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