JPS61138187A - Sonar device - Google Patents

Sonar device

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JPS61138187A
JPS61138187A JP26037784A JP26037784A JPS61138187A JP S61138187 A JPS61138187 A JP S61138187A JP 26037784 A JP26037784 A JP 26037784A JP 26037784 A JP26037784 A JP 26037784A JP S61138187 A JPS61138187 A JP S61138187A
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phasing
phase
scanning
horizontal
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Shinichi Hanamura
花村 慎一
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NEC Corp
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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
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make possible the execution of three-dimensional scanning in real time with high resolving power with extremely simple constitution by executing vertical plane scanning, supplying the output for each of vertical split beam to a horizontal phase matching part which scans while matching the phases over the horizontal plane of a hydrophone and executing the three-dimensional scanning of the wave receiving plane of the hydrophone. CONSTITUTION:The scrupulous horizontal phase matching 3 and the scanning thereof by the combination of Quadrature phase shifting and matching and the delayed phase matching by a charge transfer device CTD are realized in real time on the horizontal plane of the hydrophone array 1 in a sonar device of a serial phase shift beam former type utilizing CCD. The phase matching by only the sampling shift is realized by a split beam method in a vertical phase matching part 2 by making use of the characteristic that the phase matching process is extremely simple in the case of, for example, 90 deg. phase difference of the adjacent hydrophones on the vertical plane. The three- dimensional scanning of the high resolving power is thus made possible even under the operating conditions under which the pulse width is required to be made as short as possible and the length of the hydrophone array is required to be made as large as possible.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はンーナー装置に関し、特にQuadratur
eサンプリングによる移相整相と遅延回路付C’r D
による遅延整相とを利用してシリアル位相シフトビーム
ホーマー形式による三次元高速走査を高分解能で実施す
るンーナー装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a quadrature
C'r D with phase shift and delay circuit by e-sampling
This invention relates to a scanner device that performs three-dimensional high-speed scanning with high resolution using a serial phase shift beam homer format using delayed phasing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高分解能を得るため、使用する音波の波長に比して極め
て長い開口長を有するノ・イドロホンを利用して方位分
解能を向上させ、また衡めて短い送信パルスによって距
離分解能を向上させつつ運用されるソーナー装置は沈座
物、埋設物探査その他の各種高分解能ンーナーで利用さ
れている。このような高度の方位、距離分解能が要求さ
れるソーナー装置にあって、受信信号に対してQuad
ratureサンプリングを実施してこれを実数部と、
この実数部とは90度位相の異る虚数部とに分けたQu
a−drature ?ングリングデータに変換して振
幅情報はアナログ量のままでこれをディジタル的に表現
したうえ、整相処理はハイドロホンエレメント相互間の
配置条件等にもとづく重み係数回路を備えたCTDを利
用して実施することによりアナログデータ処理とディジ
タルデータ処理のそれぞれの特徴を利用して高分解、高
速走査のソーナー装置を構成するものが所要ハードウェ
アと処理時間を大幅に低減するものとして近時多用され
つつあり、またその処理技術も高分解、高速走査ンーナ
、−装置を実現する有力な基本技術として定着しつつら
ることもよく知られつつある。
In order to obtain high resolution, a hydrophone with an extremely long aperture length compared to the wavelength of the sound waves used is used to improve azimuth resolution, and evenly short transmission pulses are used to improve distance resolution. These sonar devices are used for various high-resolution sonar applications such as exploration of sunken objects and buried objects. For sonar devices that require such high azimuth and distance resolution, quad
Perform rate sampling and convert this into the real part,
This real part is divided into an imaginary part with a phase difference of 90 degrees.
a-drature? In addition to converting the amplitude information into ringing data and expressing it digitally while keeping the amplitude information as an analog quantity, phasing processing is performed using a CTD equipped with a weighting coefficient circuit based on the arrangement conditions between the hydrophone elements. In recent years, high-resolution, high-speed scanning sonar devices that utilize the respective characteristics of analog data processing and digital data processing have been widely used as a method that significantly reduces the required hardware and processing time. It is also becoming well known that the processing technology is becoming established as a powerful basic technology for realizing high-resolution, high-speed scanning devices.

この処理技術は、Quadratureサンプリングに
よって得られたn個のサンプルデータの実数部(Xn 
)と虚数部データ(jXn )とをアナログメモリとし
てのCTDの内蔵コンデンサにストアしつつクロックパ
ルスによって読出したあと、ハイドロホンエレメントの
水平面における幾何学的配置条件等にもとづく重み付け
を付与して加算したXとjYとし、その絶対値Vデη−
yzを求めるという方法で形成した受信ビームをノ・イ
ドロホンの水平面にわたってエレメント1個ずつシフト
しながら走査するもので、この利用形態からシリアル位
相7フトビームホーマ一方式の名によってもよく知られ
、たとえばA 5erial phase 5hift
 beam−formee using charge
 transfer devices、 J、J。
This processing technology uses the real part (Xn
) and imaginary part data (j Let X and jY be their absolute values V de η-
The receiving beam formed by determining yz is scanned over the horizontal plane of the hydrophone while being shifted one element at a time. Because of this usage, it is also well known as the serial phase 7-ft beam homer one-way system, for example. A 5erial phase 5hift
beam-formee using charge
transfer devices, J.J.

Brady、 Journal of Acousti
cal  5ociety ofAmerica、  
68 (2L Aug、 1980その他に詳述されて
いる。
Brady, Journal of Acousti
cal 5ociety of America,
68 (2L Aug, 1980 and others).

この方式では水平面の各ハイドロホンエレメントから入
力した狭帯域信号を互いに直交するQua−dratu
re成分、すなわちsin成分X1(t)とcos成分
Yi(t)とに分けたあとノ・イドロホンエンメントの
配置にもとづく到達時間差による影響をキャンセルする
ための位相シフトを行ない次の(1) 、 (2)式で
示されるQuadratureサンプル対XnおよびY
nを得る。
In this method, the narrowband signals input from each hydrophone element on the horizontal plane are
After dividing into the re component, that is, the sine component X1(t) and the cosine component Yi(t), a phase shift is performed to cancel the influence of the arrival time difference based on the arrangement of the hydrophone element, and the following (1) is performed. , Quadrature sample pair Xn and Y shown in equation (2)
Get n.

Xn= cosθiXi −sinθHYi−−−−−
・(1)YH= cosθiYi + sinθiXi
      −−(2)(1)および(2)式でθiは
所望の位相シフト角である。
Xn= cosθiXi −sinθHYi---
・(1) YH = cosθiYi + sinθiXi
--(2) In equations (1) and (2), θi is the desired phase shift angle.

指向性受信ビームを形成するためには位相シフト後の各
エレメントによる受信信号がコヒーレントに加算される
ように整相することが必要であり、さらにこの指向性受
信ビームのビーム幅を尖鋭にしサイドロープを抑圧する
ためには実施すべきシェディング(shading )
に対応した重み係数WiをQuadrature信号に
乗算して整相することが必要である。エレメントがn個
のときはこの整相によって加算される実数部信号X(t
)と虚数部信号Y(1)はそれぞれ次の(3)および(
4)式で示される。
In order to form a directional receive beam, it is necessary to phase the received signals from each element after the phase shift so that they are coherently added, and also to sharpen the beam width of this directional receive beam and create a side loop. Shedding that should be implemented to suppress
It is necessary to phase the quadrature signal by multiplying it by a weighting coefficient Wi corresponding to the quadrature signal. When the number of elements is n, the real part signal X(t
) and imaginary part signal Y(1) are the following (3) and (
4) It is shown by the formula.

X(t)= E (WicosJXi(t)−Wi地θ
1Yi(t))  ・・・・−・(3)1=1 Y(t)=Σ (Wiensθi Yi (t)+Wi
 mθ1Xi(t))   ・・・・・・(4)従って
これら実数部信号X(t)と虚数部信号Y (t)の合
成信号の振幅2 (1)は次の(5)式で示される0Z
 (t) = CX”(t)+ Y2(t) )   
   −=−(5)このような指向性受信ビームをさら
に効率的にハイドロホンアレイの水平面にわたって次次
に形成し走査するに適した手法として次に述べるものが
PittならびにGraceによって提唱され公知の技
術として利用されている。
X(t)=E (WicosJXi(t)−WiGiθ
1Yi (t)) ・・・・−・(3) 1=1 Y(t)=Σ (Wiensθi Yi (t)+Wi
mθ1Xi(t)) ......(4) Therefore, the amplitude 2 of the composite signal of these real part signal X(t) and imaginary part signal Y(t) (1) is expressed by the following equation (5) 0Z
(t) = CX”(t)+Y2(t))
-=- (5) The following method, which is suitable for more efficiently forming and scanning such a directional receiving beam over the horizontal plane of the hydrophone array, is a known technique proposed by Pitt and Grace. It is used as.

この手法は連続的なQuadratureサンプリング
を時間領域における相異る2群の時系列サンプルXおよ
びYで構成するものであり、これはサンプリングのタイ
ミングシフト操作によって容易に実施しうる。すなわち
、まず第1の時系列サンプルXはf0/mのサンプリン
グレートでサンプリングする。ここにfoは受信した狭
帯域信号5(t)の中心周波数であり、mはナイキスト
レートを勘案し、帯域幅をBとするとfo /Bの値に
最も近い正の整数値を選んで決定する。
This technique consists of continuous Quadrature sampling of two different groups of time series samples X and Y in the time domain, which can be easily implemented by a timing shift operation of the sampling. That is, first, the first time series sample X is sampled at a sampling rate of f0/m. Here, fo is the center frequency of the received narrowband signal 5(t), m is determined by taking into account the Nyquist rate, and assuming that the bandwidth is B, the positive integer value closest to the value of fo /B is selected. .

次に、第2の時系列サンプルYは第1の時系列サンプル
Xのサンプリングレートと同じで、ただそのタイミング
を1/4f0 だけシフトしてサップリングされる。こ
うして得られる時系列サンプルは、1/4fo ” 7
 トが90度の位相シフトに対応するが故に狭帯域信号
S (t)の連続Quadrature成分Xi (t
)とYi(t)の変換サンプルと等価であり、またこの
場合ベースバンド成分はこれら連続Quadr−atu
reサンプルのエンベローフ’成分のスペクトルに等し
いものとして得られる。
Next, the second time series sample Y is sampled at the same sampling rate as the first time series sample X, but with its timing shifted by 1/4f0. The time series sample obtained in this way is 1/4fo ” 7
The continuous quadrature component Xi (t
) and Yi(t), and in this case the baseband component is equivalent to the transformed samples of these continuous Quadr-atu
is obtained as being equivalent to the spectrum of the envelope' component of the re sample.

前述したサンプリングレートf。7mは各Quadr−
a ture信号の最高周波数f。/2を確保するナイ
キストレートを満足するものであり、かくして中r9周
波数凡の搬送波をQuadrature成分にサンプリ
ングすることによってf。十B/2の高周波を十B/2
のベースバンド領域に変換して処理することができる。
The sampling rate f mentioned above. 7m is for each Quadr-
The highest frequency f of the a ture signal. /2, and thus by sampling the carrier wave of about 9 frequencies into quadrature components. 10B/2 high frequency to 10B/2
can be converted to the baseband region and processed.

このような2次元サンプリング処理における実数部デー
タXと虚数部データY、ならびにビームのエンベロープ
2はそれぞれ次の(7) 、 (8)ならびに(9)式
で示される。
The real part data X, the imaginary part data Y, and the beam envelope 2 in such two-dimensional sampling processing are expressed by the following equations (7), (8), and (9), respectively.

Z=(X”十Y”)          ・・・・・・
(9)このようにして形成されるQuadrature
 サンプル型の位相シフトビームホーマーをハイドロホ
ンアレイのエレメントn個を利用して形成し、かつエレ
メントを1個ずつ77トせしめつつ受波面を走査するシ
リアル位相シフトビームホーミングを行なうことによっ
て、高分解能を得るために使用音波波長に比して極めて
長い開口長を有するノ・イドロホンアレイならびに極め
て短いパルス幅を有する送信パルスを要求されるンーナ
ー装置に対してもかなりの大きさのノ・イドロホンアレ
イならびに短パルスまでのものを基本的に安定した高速
整相走査が行なえるようになっている。
Z=(X”10Y”) ・・・・・・
(9) Quadrature formed in this way
High resolution is achieved by forming a sample-type phase-shift beam homer using n elements of a hydrophone array, and by performing serial phase-shift beam homing in which the receiving wave surface is scanned while each element is set to 77 points. Hydrophone arrays with extremely long aperture lengths relative to the wavelength of the sound waves used to obtain them, as well as radiophone arrays of considerable size even for radiophonic devices that require transmit pulses with extremely short pulse widths. In addition, basically stable high-speed phased scanning of up to short pulses can be performed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述した、CTDを利用したシリアル立相シフトビーム
ホーマ一方式を利用する従来のソーナー装置には、しか
しながら次の如き欠点がある0すなわち、CTDを利用
した従来のこの種の高速走査ソーナーは上述した説明か
らも明らかな如く、水平面の整相は各エレメントの受信
信号相互間の位相をシフトして同一位相状態とする移相
整相のみである。ソーナー装置の運用目的に応じて方位
および距離分解能を高めるためにハイドロホンアレイの
開口長を使用音波の波長に比して極度に長大化し、この
条件と相俟って距離分解能をできるだけ向上すべく送信
パルス幅もできるかぎり短くしたいような必要が発生し
たようなときには到底移相整相だけでは処理できず、こ
れに加えて時間遅延分もカバーする遅延整相が必要とな
るがこれが適用できず、さらに垂直面のビーム走査は基
本的に考慮していないため垂直面の整相走査を実施する
必要がある場合にはこの方式を垂直面のエレメント数等
に対応して多重化する等の必要性が発生し極めて複雑な
構成となり実用上殆んど適用できないという欠点がある
。本発明の目的も上述した欠点を除去し可及的に送信パ
ルス幅を短くしまたハイドロホンの開口長を長くしたい
条件においても、また垂直面の走査も容易に実施しうる
簡素な構成の三次元走査のノーナー装置を提供すること
にある。
The above-mentioned conventional sonar device using a serial phase shift beamformer using a CTD has the following drawbacks.In other words, this kind of conventional high-speed scanning sonar using a CTD has the following drawbacks. As is clear from the description, phasing on the horizontal plane is only a phase shift phasing in which the phases of the received signals of each element are shifted to bring them into the same phase state. In order to improve the azimuth and distance resolution according to the purpose of operation of the sonar device, the aperture length of the hydrophone array is made extremely long compared to the wavelength of the sound waves used, and in conjunction with this condition, in order to improve the distance resolution as much as possible. When it is necessary to shorten the transmission pulse width as much as possible, it is impossible to handle the situation with phase shift phasing alone, and in addition to this, delay phasing is required to cover the time delay, but this cannot be applied. Furthermore, since beam scanning in the vertical plane is basically not considered, if it is necessary to perform phased scanning in the vertical plane, it is necessary to multiplex this method according to the number of elements in the vertical plane, etc. This method has the disadvantage that it has a very complicated structure and is hardly applicable in practice. The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, to shorten the transmission pulse width as much as possible, and to provide a tertiary waveform with a simple configuration that can easily perform vertical scanning even under conditions where the aperture length of the hydrophone is desired to be long. The object of the present invention is to provide an original scanning Noner device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の装置は、7〜イドロホンアレイの各エレメント
を介して入力した受信信号のQuadratureサン
プリングを実施して得た実数部ならびに虚数部からなる
Q、uadratureデータをCT’ D (Cha
rgeTransfer Device、電荷転送素子
)の出力タッフを介して取出しつつ前記各エレメント間
の相対位置に対応した重みつけ係数を乗算したうえ加算
し整相する位相整相によって形成した受信ビームを前記
ハイドロボンアレイ受波面にわたってエレメントを1個
ずつシフトしながら次次に形成しつつ受信信号を処理す
るシリアル位相シフトビームホー ? −(5eria
l phase 5hift beamformer 
)方式のノー・ナー装置において、前記Quadrat
ureサンプリングに裏って得られる各エレメントごと
のQuadratureサンプリングデータに対しエレ
メント相互間の相対位置に対応する遅延量のうちの位相
回転成分を同一位相状態に移相し整相する位相整相と出
力タップに遅延回路を付与したCTDを介して遅延量の
うちの時間遅延成分を同一時間状態に整相する遅延整相
との組合せによって前記ノ・イドロホンの水平面にわた
って整相しつつ走査を実施する水平整相走査手段と、前
記ノ・イドロホンアレイの垂直面の各エレメントによる
受信信号を水平走査ステップ単位でQuadratur
eサンプリングしかつこのサンプリングは同一周期でタ
イミングのみを各エレメントごとにシフトせしめて加算
することによって垂直面における整相を実施したうえ垂
直面のエレメント配列にもとづくビーム幅と垂直面内で
必要とするビーム走査範囲にもとづく数の上下それぞれ
一対ずつの垂直面ビーム群によって形成される垂直面ス
ズリットビームを介して出力することにより垂直面走査
を実施しこの垂直面スプリットビームごとの出力を前記
水平整相走査手段に供給しつつ前記・・イドロホン受波
面の三次元走査を行なわしめ前記水平整相走査手段の出
力を介してソーナー目標の三次元位置情報を取得せしめ
る垂直整相走査手段とを備えて構成される0 〔実施例〕 次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
The device of the present invention performs quadrature sampling of the received signal inputted through each element of the idrophone array.
The received beam is outputted through the output tuff of the rgeTransfer Device (charge transfer device), multiplied by a weighting coefficient corresponding to the relative position between each element, and then added and phased to form a received beam to the hydrobon array. A serial phase-shifting beamhole that processes the received signal by shifting elements one by one across the receiving surface and forming them one after another. -(5eria
l phase 5hift beamformer
) type no-ner device, the Quadrat
Phase phasing and output in which the phase rotation component of the delay amount corresponding to the relative position between the elements is shifted to the same phase state for the quadrature sampling data for each element obtained by ure sampling. Horizontal scanning that performs scanning while phasing across the horizontal plane of the hydrophone in combination with delay phasing that phases the time delay component of the delay amount to the same time state through a CTD with a delay circuit attached to the tap. A phasing scanning means and a quadrature of the received signals from each element on the vertical plane of the above-mentioned hydrophone array in units of horizontal scanning steps.
e-sampling, and in this sampling, only the timing is shifted for each element at the same period and added, thereby performing phasing in the vertical plane, and then adjusting the beam width and the beam width based on the element arrangement in the vertical plane. Vertical plane scanning is performed by outputting through a vertical plane tin slit beam formed by vertical plane beam groups of one pair each on the upper and lower sides, the number of which is based on the beam scanning range. vertical phasing and scanning means for performing three-dimensional scanning of the idrophone wave receiving surface while supplying the signal to the phasing and scanning means, and acquiring three-dimensional position information of the sonar target via the output of the horizontal phasing and scanning means; [Embodiment] Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明によるソーナー装置の一実施例の構成を
示すブロック図であり、ハイドロホンアレイ1.垂直整
相部2.水平整相部39乗算回路4゜5および61位相
検出回路7.8および9.検波回路10.11お工び1
2.切替器14.15等を備えて構成され、さらに水平
整相部3は同じ6個の水平整相回路31,32,33,
34.35および36を備えて構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a sonar device according to the present invention, in which a hydrophone array 1. Vertical phasing section 2. Horizontal phasing section 39 Multiplication circuit 4.5 and 61 Phase detection circuit 7.8 and 9. Detection circuit 10.11 Repair 1
2. The horizontal phasing section 3 includes the same six horizontal phasing circuits 31, 32, 33, etc.
34, 35 and 36.

ハイドロホンアレイは本実施にあっては垂直面が4段い
わゆる4スタツク構成の円筒配列型のものを利用してい
るがこれは円筒配列型以外のラインアレイその他如何な
る形状のものであっても差支えなく、またスタッフが何
段であっても差支えない。
In this implementation, the hydrophone array uses a cylindrical array type with a so-called 4-stack configuration in which the vertical plane has four stages, but it may be a line array or any other shape other than the cylindrical array type. It doesn't matter what rank the staff is.

このハイドロホンアレイ1の出力は先ず方位単位を構成
する水平面の1ステツプいわゆるステープ単位ごとに垂
直整相部2によって垂直面における整相を受け、垂直面
のエレメント配列にもとづくビーム幅と垂直面内で必要
とするビーム走査範囲にもとづく数の上下それぞれ一対
ずつの垂直面ビーム群によって形成される垂直面スプリ
ットビーム2本実施例にあっては3組のスプリットビー
ム出力、すなわち上スプリットビーム出力Sl。
The output of this hydrophone array 1 is first subjected to phasing in the vertical plane by a vertical phasing section 2 for each step, so-called staple, in the horizontal plane constituting the azimuth unit, and then the beam width and the vertical plane are adjusted based on the element arrangement in the vertical plane. Two vertical plane split beams are formed by vertical plane beam groups, one pair each on the upper and lower sides, the number of which is based on the required beam scanning range.In this embodiment, there are three sets of split beam outputs, that is, the upper split beam output Sl.

水平スプリットビーム出力S2および下スプリットビー
ム出力S3として水平整相部3の水平整相回路31〜3
6にそれぞれ供給される。
Horizontal phasing circuits 31 to 3 of the horizontal phasing unit 3 serve as the horizontal split beam output S2 and the lower split beam output S3.
6, respectively.

第2図は垂直整相部2の部分の構成を詳細に示すブロッ
ク図であり、ハイドロホンアレイ1の1部を併記して示
す。
FIG. 2 is a block diagram showing in detail the configuration of the vertical phasing section 2, and a portion of the hydrophone array 1 is also shown.

第2図に併記して示すハイドロホンアレイ1の1部は4
スタツク構成の円筒配列型ノ・イドロホンアレイ1ステ
ーブ分4個のハイドロホンl0IA〜l0ID、ならび
にこれらノ・イドロホンのそれぞれに対応する前置増幅
器102A〜102DおよびBP F (Band P
a5s Filter ) 103A 〜103Dであ
り、ノ・イドロホン101Aは最上層スタッフエレメン
トとしてまたノ・イドロホン101Dは最下層スタッフ
エレメントとして構成される。
A portion of the hydrophone array 1 shown in FIG.
A stacked cylindrical hydrophone array includes four hydrophones 10IA to 10ID for one stave, and preamplifiers 102A to 102D and BP F (Band P) corresponding to each of these hydrophones.
a5s Filter) 103A to 103D, in which the hydrophone 101A is configured as the top layer staff element and the hydrophone 101D is configured as the bottom layer staff element.

ハイドロホンアレイ1はこのような4スタッフ構成のス
テーブを複数個円筒型に配列したものでちゃ前置増幅器
とBPFとは受信ビームを形成すべき全ステーブに含ま
れるハイドロホンに対応して内蔵される。
The hydrophone array 1 is a cylindrical arrangement of a plurality of staves with a 4-staff configuration. Preamplifiers and BPFs are built in corresponding to the hydrophones included in all the staves that are to form receiving beams. Ru.

さて垂直整相部2は同一機能のQuadrature 
サンプリング回路201〜212.それぞれがこのQu
adratureサンプリング回路のクロックタイム周
期もしくはその整数倍の遅延回路213〜218ならび
に219〜221.加算回路222〜227等を備えて
構成される。
Now, the vertical phasing section 2 is a quadrature with the same function.
Sampling circuits 201-212. Each one is this Qu
delay circuits 213 to 218 and 219 to 221 .of the clock time period of the sampling circuit or an integral multiple thereof; It is configured to include adder circuits 222 to 227 and the like.

この垂直整相部2はハイドロホンアレイ1の各ステープ
ごとにスタッフ素子としての垂直面ハイドロホンによる
受信信号を整相し、かつこの整相をスズリットビームに
対応して実施することによって垂直面の走査を行なった
うえこれらスズリットビームごとの垂直面整相走査出力
を水平整相部3の内蔵各水平整相回路に供給するのがそ
の基本的動作であり、動作の詳細は次のとおりである。
This vertical phasing unit 2 phases the received signal from the vertical hydrophone as a stuffing element for each staple of the hydrophone array 1, and performs this phasing correspondingly to the tin-lit beam. Its basic operation is to scan and then supply the vertical phase phased scanning output of each of these tin-lit beams to each built-in horizontal phasing circuit of the horizontal phasing section 3.The details of the operation are as follows. It is.

1ステ一プ分の垂直面配列ハイドロホン、第2図の場合
はハイドロホン101A〜101Dの受波出力はそれぞ
れ前置増幅器102A〜102Dで増幅したあと使用周
波数帯域を通過帯域とするBPF103A〜104Dを
介してベースバンド信号のみ抽出され、BPF103A
の出力は第1のQuadratureサンプリング回路
群201〜203に、BPF103Bの出力は第2のQ
uadra tureサンプリング回路群204〜20
6に、BPF103Cの出力は第3のQuadratu
re ? 7プリング回路群207〜209に、またB
PF103Dの出力は第4のQuadratureサン
プリング回路群210〜21回路上210〜212る。
In the case of the vertical plane array hydrophones for one step, in the case of FIG. 2, the received wave outputs of hydrophones 101A to 101D are amplified by preamplifiers 102A to 102D, respectively, and then BPFs 103A to 104D whose passband is the frequency band used. Only the baseband signal is extracted through the BPF103A
The output of the BPF 103B is sent to the first Quadrature sampling circuit group 201 to 203, and the output of the BPF 103B is sent to the second Q
uadra ture sampling circuit group 204-20
6, the output of BPF103C is the third Quadratu
re? 7 pulling circuit groups 207 to 209, and B
The output of the PF 103D is outputted to the fourth quadrature sampling circuit group 210-21 210-212.

上述した第1〜第4の各Quadratureサン・プ
リング回路群の各Quadrature サンプリング
回路はソレソれクロックパルスC1〜C4のいずれかに
よって入力をQuadratureサンプリングする。
Each of the quadrature sampling circuits of the first to fourth quadrature sampling circuit groups described above performs quadrature sampling of the input by any one of the independent clock pulses C1 to C4.

第3図はQuadrature fンプリングにおける
クロックパルスの基本的タイムシーケンス図である。
FIG. 3 is a basic time sequence diagram of clock pulses in Quadrature f sampling.

第3図に示す111〜Inは前述した第1の時系列サン
プルとしてサンプリングレートf。7mでサンプリング
された実数部サンプルであり、またQl〜Qnはこの第
1の時系列サンプルと同一の周期でタイミングだけかで
= 1 / 4’foシフトした状態でサンプリングさ
れた第2の時系列サンプルとしての虚数サンプルである
。Quadratureサンプリングは時間軸を上にお
いてII、Qlのベアから予め設定する77(n個のペ
アIn、Qnteのサンプリングを完了し再びIl、Q
lのサンプルを抽出するまでを1サンプル周期として連
続して継続される。
111 to In shown in FIG. 3 are the sampling rate f as the first time series samples mentioned above. 7m, and Ql to Qn are the second time series sampled at the same period as this first time series sample, with only the timing shifted by = 1/4'fo. It is an imaginary sample as a sample. Quadrature sampling is set in advance from bare II and Ql on the time axis (after sampling of n pairs In and Qnte is completed and again Il and Q
The process continues continuously until l samples are extracted as one sample period.

第2図に示すクロックCLKは上述したてに相当し従っ
て実数部サンプルエlからI2までの1週期はCLK/
2 となる。
The clock CLK shown in FIG.
It becomes 2.

第2図において、クロックCLKはそのままクロックパ
ルスC1として、また遅延回路219〜221によって
それぞれτずつ遅延され、1τ遅延のものはクロックパ
ルスC2,2τ遅延のものはクロックパルスC3,3τ
遅延のものはクロックパルスC4として、指定された谷
Quadratureサンプリング回路のクロックパル
スとして利用される。
In FIG. 2, the clock CLK is used as a clock pulse C1 as it is, and is delayed by τ by delay circuits 219 to 221, respectively. Those delayed by 1τ are clock pulses C2, and those delayed by 2τ are clock pulses C3 and 3τ.
The delayed one is used as clock pulse C4 for the designated valley quadrature sampling circuit.

垂直整相部2における垂直整相の基本を要約すれば、相
隣れる上下のハイドロホンによる出力の位相差が90度
の場合極めてその処理が簡単となることに着目しベース
バンド信号のQuadratureサンプリングのサン
プリング周期は同じものとしタイミングシフトだけを利
用して整相を実現しようとするものである。相隣れるエ
レメントによる出力の位相差が90度の場合に整相処理
が極めて簡単になることは、たとえば(7) 、 (8
)式で位相角θiが90度であるとした場合を考えても
容易に理解しうろことである。
To summarize the basics of vertical phasing in the vertical phasing section 2, we focus on the fact that processing is extremely simple when the phase difference between the outputs of adjacent upper and lower hydrophones is 90 degrees, and we perform quadrature sampling of the baseband signal. The sampling period of is kept the same, and phasing is attempted to be achieved using only timing shifts. For example, the phasing process becomes extremely simple when the phase difference between the outputs of adjacent elements is 90 degrees.
), it is easy to understand if we consider the case where the phase angle θi is 90 degrees.

第4図は第1図の実施例における垂直整相の基本的概念
を説明するための垂直整相説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of vertical phasing for explaining the basic concept of vertical phasing in the embodiment of FIG.

アレイ間隔dで配置された1ステ一プ分の垂直面ハイド
ロホン101A〜l0LDに対し入射角θで入射音波S
が到来したとする。この場合、垂直方向の相隣れるノ・
イドロホンによる出力の移相2π 量δはδ= −(d)血θで表わされる。ここでλはλ 音波の波長である。移相量δが90度、すなわちなるが
この場合の入射角θをθ。とするとθ。は次の(10)
式で示される0 刊1    ・・・・・(10) θo=th L ハイドロホンl0IA−101Dの出力は。
An incident sound wave S at an incident angle θ with respect to one step of vertical surface hydrophones 101A to 10LD arranged at an array interval d.
Suppose that has arrived. In this case, vertically adjacent nodes
The amount of phase shift 2π of the output by the hydrophone is expressed as δ=−(d)blood θ. Here, λ is the wavelength of the λ sound wave. The phase shift amount δ is 90 degrees, that is, the incident angle θ in this case is θ. Then θ. is the following (10)
The output of the hydrophone 10IA-101D is expressed by the formula: θo=th L.

の移相量をそれぞれ移相器2001〜2003によって
与えられてコヒーレント状態で加算器2004によって
加算9合成されすなわち垂直面整相されて垂直ビーム出
力となる。
are given by phase shifters 2001 to 2003, respectively, and summed by an adder 2004 in a coherent state, ie, vertically phased, to produce a vertical beam output.

この垂直面整相においては入射角θがθ。である場合に
量大感度を有する。すなわち、この特徴を利用しく10
)式で示す+OQ度、−00度の上下角方向に複数のビ
ームを形成するようにして受波すればよく、またこれら
のビームを次次に切替えて受波すれば垂直面の走査も可
能となる。しかもこれはスプリットビーム方式で容易に
実現しうるものであり、本実施例においてもスプリット
ビーム方式による位相差検出を利用して実現している0
次に垂直面のハイドロホンが第4図の場合と同じく各ス
タッフ1個の場合を例として本実施例における垂直整相
の内容を説明する。
In this vertical plane phasing, the incident angle θ is θ. It has a large amount of sensitivity. In other words, take advantage of this feature10.
) The wave can be received by forming multiple beams in the vertical angle directions of +OQ degrees and -00 degrees, as shown by the formula.Also, by switching these beams one after another and receiving the waves, vertical plane scanning is also possible. becomes. Moreover, this can be easily achieved using a split beam method, and in this embodiment, this is also achieved using phase difference detection using a split beam method.
Next, the contents of the vertical phasing in this embodiment will be explained by taking as an example the case where each staff has one hydrophone in the vertical plane as in the case of FIG. 4.

さて、相隣れるハイドロホンの出力の位相差が90度で
あるということは、観点を変えてみるとベースバンド信
号をQuadratureサンプリングデータとすると
き、サンプリングをτだけタイムシフトすることと同じ
内容であることは明らかである。第2図において、Qu
adrature tアブリング回路201はBPF1
03Aの出力を受けてこれをクロックパルスC1でサン
プリングする。クロックパルスC1はCLKすなわち時
間τである。
Now, if we look at the fact that the phase difference between the outputs of adjacent hydrophones is 90 degrees, it is the same as time-shifting the sampling by τ when the baseband signal is used as quadrature sampling data. It is clear that there is. In Figure 2, Qu
The adrature tabbling circuit 201 is BPF1
It receives the output of 03A and samples it with the clock pulse C1. Clock pulse C1 is CLK or time τ.

このサンプリングによってBPFl 03Aの出力であ
るアfログ量のベースバンド信号は第3図に示すI 1
 、 Ql 〜In、 QnのI、Q丈/プル系列に変
換する。また、Quadratureす/ブリング回路
202および203はそれぞれクロックパルスC4でB
PF103Aの出力をサンプリングする。クロックパル
スC4はクロックパルスC11)も3τだけタイミング
がシフトしている。
Through this sampling, the baseband signal of the af log amount which is the output of BPFl 03A is changed to I 1 as shown in FIG.
, Ql ~ In, convert into I, Q length/pull series of Qn. In addition, the quadrature/bring circuits 202 and 203 each receive a clock pulse C4.
Sample the output of PF103A. The clock pulse C4 and the clock pulse C11) are also shifted in timing by 3τ.

次にBPF 103Bの出力を受けたQuadratu
reす7プリング回路204,205および206はそ
れぞれクロックパルスCz 、C4およびC3でサンプ
リングする。こうしたサンプリング状態でQuadra
tureサンプリング回路201と204の出力にそれ
ぞれ遅延回路′213と214によって遅延時間3τと
2τを与えコヒーレントな状態としたうえ加算回路22
2に供給しこれらを加算する。また、Quadratu
re f 7ブリング回路202と205の出力はその
まま加算回路223に、さらにQuadratureサ
ンプリング回路206の出力は遅延回路215で遅延時
間でだけ与えられたのちQuadratureサンプリ
ング回路203の出力とともに加算回路224に供給し
加算される。このようにして互いに−の位相差を有する
2組のQua−dratureすアブリング回路の出力
と位相差をもたない1組のQuadratureサンプ
リング回路の出力とが整相され3個の受波ビームを形成
する。これら3個の受波ビームのうち加算回路222は
十へ度、また加算回路224は一〇。度の、そうして加
算回路223は角度零の上下角の受信ビームによるI、
Qサンプル出力となる。本実施例においては整相処理が
比較的容易な零度の受信ビームも併用している。  ′ 全く同様な手段によって、第3および第4のQuadr
atureサンプリング回路群207〜209および2
10〜212.遅延時間τの遅延回路216、遅延時間
2τの遅延回路217.遅延回路3τの遅延回路、加算
回路225〜227によってハイドロホンIQiC,l
0LDの出力に対する垂直整相が行なわれ、これらは加
算回路225の出力としての十〇。度の、また加算回路
227の出力としての一〇。度の、そうして加算回路2
26の出力としての角度零の各上下角の受信ビームによ
る工、Qサンプル出力を得る。ハイドロホン101Aお
よび101Bの出力を利用して形成する受信ビームを上
ビーム、ハイドロホ/101Cおよびl0IDの出力を
利用して形成する受信ビームを下ビームと呼ぶと、垂直
整相部2の出力は同じ上下角の3組の同指向特性の上下
ビーム、すなわち3組のスプリットビームによる出力と
じて得られ、しかもこのスプリットビームは垂直面ハイ
 ドロホンのハイドロホン101人〜101Dの出力を
クロックパルスC1〜C4で次次にサンプリングしたの
みで得られるものであシ、かくしてQuadratur
eサンプリングのタイミングをシフトする整相を行なう
のみでスプリットビームによる垂直面の高速度整相走査
が容易に実施できる。
Next, Quadratu receives the output of BPF 103B.
Res7 pulling circuits 204, 205 and 206 sample with clock pulses Cz, C4 and C3, respectively. In these sampling conditions, Quadra
The outputs of the true sampling circuits 201 and 204 are given delay times 3τ and 2τ by delay circuits 213 and 214, respectively, to make them coherent, and then the adder circuit 22
2 and add these. Also, Quadratu
The outputs of the ref 7 bling circuits 202 and 205 are directly supplied to the adder circuit 223, and the output of the quadrature sampling circuit 206 is given only by the delay time in the delay circuit 215, and then supplied to the adder circuit 224 together with the output of the quadrature sampling circuit 203. will be added. In this way, the outputs of two sets of Quadrature abbling circuits having a negative phase difference from each other and the outputs of one set of Quadrature sampling circuits having no phase difference are phased to form three received beams. do. Of these three receiving beams, the adder circuit 222 receives 10 degrees, and the adder circuit 224 receives 10 degrees. degree, and then the addition circuit 223 calculates I by the receiving beam at the upper and lower angles of zero angle
Q sample output. In this embodiment, a zero-degree receive beam whose phasing process is relatively easy is also used. ' By exactly the same means, the third and fourth Quadr.
ature sampling circuit group 207 to 209 and 2
10-212. A delay circuit 216 with a delay time τ, a delay circuit 217 with a delay time 2τ. The delay circuit of the delay circuit 3τ and the adder circuits 225 to 227 cause the hydrophone IQiC,l
Vertical phasing is performed on the output of 0LD, and these are the outputs of adder circuit 225. 10 as the output of the adder circuit 227. degree, then addition circuit 2
26, the received beams at each of the upper and lower angles with an angle of zero are used to obtain Q sample outputs. The receiving beam formed using the outputs of hydrophones 101A and 101B is called the upper beam, and the receiving beam formed using the outputs of hydrophones 101C and 10ID is called the lower beam.The output of the vertical phasing section 2 is the same. It is obtained by combining the output of three sets of upper and lower beams with the same directional characteristics at the upper and lower angles, that is, three sets of split beams, and this split beam is obtained by combining the outputs of the vertical plane hydrophones 101 to 101D with clock pulses C1 to C4. It can be obtained by simply sampling one after another, thus the Quadratur
High-speed phased scanning of a vertical plane using a split beam can be easily performed by simply performing phasing by shifting the timing of e-sampling.

こうして垂直整相を実施して得られる3組のスズリット
ビーム出力、すなわち十00度上および下ビームI、Q
サンプル出力、および一θaiE上および下ビームI、
Qサンプル出力、ならびに0度上および下ビームI、Q
サンプル出力はそれぞれ水平整相部3に供給される。
Three sets of tin-lit beam outputs are thus obtained by performing vertical phasing, namely, 100 degree upper and lower beams I, Q.
sample output, and one θaiE upper and lower beams I,
Q sample output and 0 degree upper and lower beams I,Q
Each sample output is supplied to a horizontal phasing section 3.

上述した垂直整相は垂直面のハイドロホンが各スタッフ
あたDl(rIAの場合を列として説明したが、一般的
には後述するように水平方向ではスタッフ当りA個のハ
イドロホンが指向性合成に利用され、これに対応して垂
直方向Bスタッフも各スタッフ当JA個のハイドロホン
が配置されるがこの場合でもチャネル数の増加のみで基
本的には同様にして処理できることは明らかである。
In the above-mentioned vertical phasing, the hydrophones in the vertical plane are arranged in rows for each staff Dl (rIA), but in general, in the horizontal direction, A hydrophones per staff are directionally synthesized as described later. Correspondingly, JA hydrophones are arranged for each staff in the vertical direction B staff, but it is clear that processing can be basically done in the same way even in this case, just by increasing the number of channels.

第5図は第1図の実施例における水平整相部3の各水平
整相回路の構成を詳細に示すブロック図であジ、ハイド
ロホンアレイ1および垂直整相部2を併記して示す。
FIG. 5 is a block diagram showing in detail the configuration of each horizontal phasing circuit of the horizontal phasing section 3 in the embodiment of FIG. 1, and also shows the hydrophone array 1 and the vertical phasing section 2.

ハイドロホンアレイ1はAステーブ、Bスタッフすなわ
ちへXB=P個ずつを受波ビーム形成単位としてステー
プを1個ずつシフトさせなから#1から#M゛グループ
まで所要の水平走査範囲をカバーするまで旋回走査する
。本実施例では水平方向はA個のハイドロホンの受波出
力を整相しており、垂直面B個本実施例にあっては4個
のハイドロホンによる出力がAステーブにわたって次次
にハイドロホンアレイから垂直走査部2に供給され、さ
らに全体P個がステープ1個ずつ水平方向をシ7トレな
がら#1から#Mグループまで所要の水平範囲をカバー
するまで走査している。これを受けた垂直整相部2はθ
。ビー下、0変、−〇。直上下の各ビームによるI、Q
サンプル出力を発生し水平整相部3に供給する。
Hydrophone array 1 consists of A stave, B stuff, ie, XB = P pieces as a reception beam forming unit, and the staples are shifted one by one until the required horizontal scanning range is covered from #1 to #M゛ group. Rotate and scan. In this embodiment, the received wave outputs of A hydrophones are phased in the horizontal direction, and in the vertical direction, the outputs from the four hydrophones are phased one after another across the A staves. The data is supplied from the array to the vertical scanning unit 2, and the total number of P staples are scanned one by one in the horizontal direction until the required horizontal range is covered from #1 to #M group. The vertical phasing section 2 receiving this is θ
. Be lower, 0 odd, -〇. I and Q by each beam directly above and below
A sample output is generated and supplied to the horizontal phasing section 3.

第6図は第1図の実施例における垂直ビーム群の構成を
示す垂直ビーム群構成図である。
FIG. 6 is a vertical beam group configuration diagram showing the configuration of the vertical beam group in the embodiment of FIG. 1.

水平方向に配列したステープをA個ずつ、また本実施例
では4段スタッフ、一般的には8段スタッフで合計AX
B=P個のハイドロホンエレメントを利用しつつ旋回走
査し、□垂直ビームは上方の2スタッフ分上方ビーム、
また下方の2スタッフ分で下ビームとしての3個の垂直
ビーム、十〇。
A total of A staples arranged in the horizontal direction, and a 4-stage staff in this embodiment, generally an 8-stage staff, for a total of AX
Rotating and scanning using B = P hydrophone elements, □The vertical beam is an upward beam of 2 staffs above,
Also, 3 vertical beams as lower beams with 2 staffs below, 10.

度、0度および一00度ビームを形成している。degree, 0 degree and 100 degree beams.

また水平ビーム群を併記して示しているが走査方向に対
して欠次にA個のハイドロホンによる狭ビームが形成さ
れることを示している。
Further, horizontal beam groups are also shown, indicating that narrow beams are formed by A hydrophones at intervals in the scanning direction.

ふたたび第5図に戻って説明する。第5図は例として十
〇9ビービーム出力が水平整相回路31に供給される場
合を例として説明しているが、他のビームによる出力を
処理する場合も全く同様である。
The explanation will be explained by returning to FIG. 5 again. Although FIG. 5 explains the case where the 109 beam beam output is supplied to the horizontal phasing circuit 31 as an example, the case where outputs from other beams are processed is exactly the same.

ハイドロホンアレイの#1グループの2個のハイドロホ
ンのうち+θG度上ビームを形成しかつ所望の水平方向
指向性を形成するために必要な8個のハイドロホンの出
力は垂直整相部2からIテンプル出力IIIQ丈/プル
出力Qiとしてと9出され水平整相回路31に供給され
る。ここに里は1〜Rである。
Of the two hydrophones in group #1 of the hydrophone array, the outputs of the eight hydrophones necessary to form a beam above +θG and the desired horizontal directivity are output from the vertical phasing unit 2. The I temple output III is outputted as the Q length/pull output Qi and is supplied to the horizontal phasing circuit 31. Here, the villages are 1 to R.

水平整相回路31は、位相整相回路311および遅延整
相回路322を備えて構成され、さらに位相整相回路3
11は遅延回路3111.d1移相係数乗算回路311
2および3113.cm移相係数乗算回路3114およ
び3115 、加算回路3116および3117を備え
て構成される。また遅延整相回路312は実数部遅延整
相回路3121.虚数部遅延整相回路3122および絶
対値演算回路3123を備えて構成される。
The horizontal phasing circuit 31 includes a phase phasing circuit 311 and a delay phasing circuit 322, and further includes a phase phasing circuit 311 and a delay phasing circuit 322.
11 is a delay circuit 3111. d1 phase shift coefficient multiplication circuit 311
2 and 3113. It is configured to include cm phase shift coefficient multiplication circuits 3114 and 3115 and addition circuits 3116 and 3117. Further, the delay phasing circuit 312 includes the real part delay phasing circuit 3121. It is configured to include an imaginary part delay phasing circuit 3122 and an absolute value calculation circuit 3123.

位相整相回路311および遅延整相回路312はいずれ
もCLK/2の1周期のクロックパルスで駆動され、実
数データのエサンプル出カニ1は遅延回路3111で時
間τの遅延を受けたのち内移相係数乗算器3112と邸
移相係数乗算器3114とに供給される。      
             ・第7図は第1図の実施例
におぐる水平整相の基本原理を説明するための水平整相
原理図である。
Both the phase phasing circuit 311 and the delay phasing circuit 312 are driven by a clock pulse of one cycle of CLK/2, and the real data sample output 1 is delayed by a time τ in the delay circuit 3111 and then internally shifted. It is supplied to a phase coefficient multiplier 3112 and a phase shift coefficient multiplier 3114.
- FIG. 7 is a horizontal phasing principle diagram for explaining the basic principle of horizontal phasing in the embodiment of FIG. 1.

第7図の水平整相原理図は、水平整相において必要とす
る最長遅延量が送信パルスすなわちエコーパルスの整数
倍以上となり移相整相のみでは処理できないような場合
の整相を対象としたものである。
The horizontal phasing principle diagram in Figure 7 is intended for phasing when the longest delay required in horizontal phasing is an integral multiple or more of the transmitted pulse, that is, the echo pulse, and cannot be processed by phase shift phasing alone. It is something.

ハイドロホンアレイ1に対し矢印の方向から音波が到来
し、これを#lグループから#MlグループそれぞれR
+1固ずつのハイドロホンによって十〇。直上ビームの
水平方向ビームを形成しつつ水平走査するものとする。
Sound waves arrive at the hydrophone array 1 from the direction of the arrow, and the sound waves are sent to R groups from #l group to #Ml group.
+10 by each hydrophone. It is assumed that horizontal scanning is performed while forming a horizontal beam that is a direct beam.

この場合、各グループに与えるべき遅延量の総合は総合
遅延量として示す如くで、最大遅延量はエコーパルスの
整数倍程度の大きな量とする。黒い丸はいずれも中心値
を示す0 いま、この総合遅延量を移相回転分と時間遅延分とに分
けこれらをそれぞれ移相量と遅延量で示すと第6図のよ
うになる。こうして総合遅延量を2分解して第5図の位
相整相回路311では移相量の処理のみ行なったうえ遅
延整相回路312では時間遅延処理と絶対値演算による
エノベローグ(振幅〕の算出処理を行なっている。
In this case, the total amount of delay to be given to each group is as shown as the total amount of delay, and the maximum amount of delay is set to be a large amount approximately an integral multiple of the echo pulse. All black circles indicate the center value 0. Now, if this total delay amount is divided into a phase shift rotation amount and a time delay amount and these are expressed as a phase shift amount and a delay amount, respectively, the result will be as shown in FIG. In this way, the total delay amount is divided into two parts, and the phase phasing circuit 311 in FIG. 5 only processes the phase shift amount, and the delay phasing circuit 312 performs time delay processing and calculation processing of the enovelogue (amplitude) by absolute value calculation. I am doing it.

―移相係数乗算回路3112は内移相係数を予めストア
しこれと入力との乗算を実施したあとこれを加算回路3
117に供給し、また鳴移相係数乗算回路3114は可
移相係数を予めストアしこれと入力との乗算を実施した
あとこれを加算回路3116に供給する。。
-The phase shift coefficient multiplication circuit 3112 stores the inner phase shift coefficient in advance, multiplies this by the input, and then adds this to the addition circuit 3.
Furthermore, the phase shift coefficient multiplication circuit 3114 stores the phase shift coefficient in advance, multiplies it by the input, and then supplies it to the addition circuit 3116. .

上述した鑞および(2)移相係数はそれぞれ廁θ1およ
び可θ1 (i=l〜&)である。ここに01はハイド
ロホンの相対的位置に対応して予め決定される移相量で
あり第6図で示した移相量に対応するものである。■サ
ンプル出カニ、をτだけ遅延したあとこのような移相係
数による乗算を実施することによジ、癲移相係数乗算回
路3112はIi由θiを、また邸移相係数乗算回路3
114はl1casθiをそれぞれ出力する。
The phase shift coefficients mentioned above are θ1 and θ1 (i=l~&), respectively. Here, 01 is a phase shift amount that is predetermined in accordance with the relative position of the hydrophone, and corresponds to the phase shift amount shown in FIG. ■ By performing multiplication by such a phase shift coefficient after delaying the sample output by τ, the phase shift coefficient multiplication circuit 3112 calculates Ii and θi, and the phase shift coefficient multiplication circuit 3
114 outputs l1casθi, respectively.

癲移相係数乗算回路3113およびμs移相係数乗算回
路3115もそれぞれ幽移相係数乗算回路3112およ
び(2)移相係数乗算回路3114に等しい機能を備え
全く同様にしてQサンプル出力Qiを入力しQ4 mθ
iとQicoyθiを出力する。ただしQi自θは魚種
性のデータとして出力する。
The phase shift coefficient multiplication circuit 3113 and the μs phase shift coefficient multiplication circuit 3115 have the same functions as the phase shift coefficient multiplication circuit 3112 and (2) phase shift coefficient multiplication circuit 3114, respectively, and input the Q sample output Qi in exactly the same manner. Q4 mθ
Output i and Qicoyθi. However, Qi self θ is output as fish species-specific data.

加算回路3116は、上述した移相係数乗算後の出力の
うちl1casθiと−Qigtnθiを加算し工、=
Ii(2)θ1−Qi画θiを得る。ま念加算回路はQ
The adder circuit 3116 adds l1casθi and −Qigtnθi among the outputs after multiplication with the phase shift coefficients described above.
Ii(2) θ1-Qi image θi is obtained. The addition circuit is Q
.

=Qicasθi+Iimθiを得る。これら工、お工
びQlはハイドロホンアレイの#1グループによる十〇
=Qicasθi+Iimθi is obtained. These work and work Ql are 10 according to #1 group of hydrophone array.

上ビームを対象として実施した水平位相整相でありこの
水平位相整相を#lグループから#Mlグループでハイ
ドロホンを1個ずつシフトしながら走査することによっ
て工、〜IMとQ1〜QMの出力を得る。これらの内容
は前述した(1)および(2)式で示すXn 、 Yn
にそれぞれ対応するものである。
Horizontal phase phasing is carried out for the upper beam. By scanning this horizontal phase phasing while shifting the hydrophones one by one from #l group to #Ml group, the outputs of ~IM and Q1~QM are obtained. get. These contents are Xn, Yn shown in the above-mentioned formulas (1) and (2).
These correspond to the following.

位相整相回路311の出カニ、〜I、とQ、〜勉とはそ
れぞれ遅延整相回路312の実数部遅延整相回路312
1と虚数部遅延整相回路3122とに供給され、それぞ
れ重み係数Wi(i=l−R)を乗算され、Ikおよび
Qk(k=x〜M)のエビーム出力およびQビーム出力
を出力する。重み係f&Wiは前述した如く所望のサイ
ドロープ抑圧度に対応してろらかしめ設定される。
The outputs of the phase phasing circuit 311, ~I, and Q, ~Tsumi are the real part delay phasing circuit 312 of the delay phasing circuit 312, respectively.
1 and an imaginary part delay phasing circuit 3122, each of which is multiplied by a weighting coefficient Wi (i=l-R), and outputs an e-beam output and a Q-beam output of Ik and Qk (k=x to M). As described above, the weighting factor f&Wi is set in a manner that corresponds to the desired degree of side rope suppression.

実数部遅延整相回路3121および虚数部遅延整相回路
3122はそれぞれCCD (Charge Coup
l −ed Device )の出力タップのそれぞれ
に重み係数Wiに対応する重み付は用の抵抗群等を配置
してアナログメモリかつシフトレジスタ的機能を有する
CODのタッグ出力をCLK/ 2のクロツクのオン、
オフ両サイクルにわたって次次に挽出しつつ工1〜IM
 、 Ql〜QMにそれぞれ重み係数Wiを乗じたうえ
その出力を加算9合成してそれぞれIビーム出カニにお
よびQビーム出力Qk(k=1〜M)として出力する。
The real part delay phasing circuit 3121 and the imaginary part delay phasing circuit 3122 each include a CCD (Charge Coup
A resistor group for weighting corresponding to the weighting coefficient Wi is placed in each of the output taps of the L-ed Device), and the tag output of the COD, which has an analog memory and shift register function, is connected to the output tap of the CLK/2 clock. ,
Work 1 to IM while refining one after another over both off cycles
, Ql to QM are each multiplied by a weighting coefficient Wi, and the resulting outputs are summed and combined and outputted as an I beam output crab and a Q beam output Qk (k=1 to M), respectively.

上述したCTDはCC1)に限定する必要はなく、他o
cTDたとえばB B D (Bucket Brig
adeDevice ) S CF (5w1tche
d Capacitor F 1lter)等と置換し
ても一向に差支えない。
The CTD mentioned above does not need to be limited to CC1), and other
cTD For example, B B D (Bucket Brig
adeDevice ) S CF (5w1tche
d Capacitor F 1lter) etc., there is no problem at all.

こうして得られるIビーム出カニにとQビーム出力Qk
とはそれぞれ次の(11) 、(12)式で示されるが
これは(3) 、 (4)式で示すX(t)およびY 
(t)に対応するものである。
The I beam output obtained in this way and the Q beam output Qk
are shown by the following equations (11) and (12), respectively, which are X(t) and Y shown by equations (3) and (4).
(t).

工に:Σ(WiIicosθ1−WHI i mθi 
) −−(11)1!I Qk=Σ(Wicosθi+WiIisinθi ) 
 ・= −(12)1雪1 これらIk、 Qkは次に絶対値演算回路3123に供
給され絶対値演算(Ik+(4)   を実施しその出
力を水平整相ビーム出力H1として出力し、これは1水
平走査による出力のエンベロープ情報を示す。
In engineering: Σ(WiIicosθ1−WHI i mθi
) --(11)1! I Qk=Σ(Wicosθi+WiIisinθi)
・= -(12) 1 snow 1 These Ik and Qk are then supplied to the absolute value calculation circuit 3123 to perform absolute value calculation (Ik+(4)) and output the output as the horizontal phased beam output H1, which is The envelope information of output from one horizontal scan is shown.

上記は十〇。庇上ビームと水平整相回路31とによって
形成される水平整相ビーム出力H1に関する処理内存で
るるか、+00度下ビーム、0度上および下ビーム、−
〇。直上および下ビームと対象として水平整相回路32
〜36によって形成される水平整相ビーム出力H2〜H
6についても全く同様にして処理される。
The above is 10. Is there any processing related to the horizontally phased beam output H1 formed by the eaves beam and the horizontal phasing circuit 31? +00 degree lower beam, 0 degree upper and lower beam, -
〇. Horizontal phasing circuit 32 as a target for the direct upper and lower beams
Horizontal phased beam output H2~H formed by ~36
6 is processed in exactly the same way.

さて、水平!i相ビーム出力1−11とHlとはそれぞ
れ乗算回路4お工び位相検出回路7に供給される。これ
らは十〇。直上および丁ビームによって構成されるスプ
リットビームによる出力でもある。
Now, horizontal! The i-phase beam outputs 1-11 and Hl are supplied to a multiplier circuit 4 and a phase detection circuit 7, respectively. These are ten. It is also an output by a split beam consisting of a direct beam and a diagonal beam.

乗算回路4は水平整相ビーム出力H1とHlとを乗算し
て相互相関をとったのち出力を検波回路10に供給する
The multiplier circuit 4 multiplies the horizontal phased beam outputs H1 and Hl to obtain a cross-correlation, and then supplies the output to the detection circuit 10.

検波回路10は相関積分回路等によってコヒーレンシイ
のある信号成分のみを累積して抽出するという手段でエ
コーパルスを検波しこの検波出力を最大値検出回路13
および切替器15に供給する0 また、位相検出回路7は水平整相ビーム出力H1とHl
とを入力しその位相差を利用する公知の手段によってH
lと82間の位相差を検出しこれを上下角情報として切
替器14に供給する。
The detection circuit 10 detects the echo pulse by accumulating and extracting only signal components with coherency using a correlation integration circuit or the like, and converts this detection output into a maximum value detection circuit 13.
and 0 supplied to the switch 15. The phase detection circuit 7 also outputs horizontally phased beam outputs H1 and Hl.
H by a known means that inputs
The phase difference between l and 82 is detected and supplied to the switch 14 as upper and lower angle information.

乗算回路5および位相検出回路8はそれぞれO庇上ビー
ムと下ビームによるスゲリットビーム。
The multiplier circuit 5 and the phase detection circuit 8 are sugerite beams consisting of an O-eaves upper beam and a lower beam, respectively.

すなわち水平整相ビーム出力H3とH4とを受け、また
乗算回路6と位相検出回路9とはそれぞれ→。
That is, the horizontal phased beam outputs H3 and H4 are received, and the multiplier circuit 6 and the phase detection circuit 9 receive →.

庇上ビームと下ビームによるスプリットビーム。Split beam with upper eave beam and lower beam.

すなわち水平整相ビーム出力H5とHoとを受は前者の
場合は検波回路11から検波出力が最大値検出回路13
と切替器15に供給されるとともに位相差出力が切替器
14に供給され、また後者の場合は検波回路12から検
波出力が最大値検出回路13と切替器15に供給される
とともに位相差出力が切替器14に供給される。
That is, when receiving the horizontal phased beam outputs H5 and Ho, in the case of the former, the detection output from the detection circuit 11 is the maximum value detection circuit 13.
is supplied to the switch 15 and the phase difference output is supplied to the switch 14. In the latter case, the detection output from the detection circuit 12 is supplied to the maximum value detection circuit 13 and the switch 15, and the phase difference output is supplied to the switch 15. The signal is supplied to the switch 14.

最大値検出回路13は、こうして入力し九3個の検波出
力を比較しその最大値を決定したうえこれを水平表示C
几Tに輝度信号13o1として送出する。
The maximum value detection circuit 13 compares the 93 detected outputs inputted in this manner, determines the maximum value, and displays this on the horizontal display C.
The luminance signal 13o1 is sent to the terminal T.

切替器14は、3組のスプリットビームによる3個の位
相差信号を入力しこれを切替信号SWのタイミングで次
次に切替えて目標の上下角信号として出力する。
The switch 14 receives three phase difference signals from three sets of split beams, switches them one after another at the timing of the switching signal SW, and outputs them as target vertical angle signals.

切替信号SWは、3個のスプリットビームに対応しそれ
ぞれ十〇。度、0度、−〇。度を中心上下角とする3つ
の垂直表示セクターを切替えるための信号であり3組の
スズリットビーム切替と同期し3個の上下角情報を次次
に切替え出力する。
The switching signal SW corresponds to 3 split beams and has a value of 100 each. degrees, 0 degrees, -〇. This is a signal for switching three vertical display sectors whose central vertical angles are degrees, and three sets of vertical angle information are switched and output one after another in synchronization with the switching of three sets of tin-lit beams.

切替器15は3個の検波出力を切替信号SWで切替えつ
つ輝度信号として出力する。かくして垂直表示CRTは
この輝度信号と前述した上下角信号によって垂直方向に
おけるソーナーエコーの表示情報を得て別途入力する垂
直偏向信号とともにこれらを垂直表示CPLTに供給し
垂直表示を行な5゜ 第8図は第1図の実施例における水平および垂直走査表
示の一例を示す走査表示図である。
The switch 15 outputs the three detection outputs as a luminance signal while switching them using a switching signal SW. In this way, the vertical display CRT obtains display information of the sonar echo in the vertical direction from this luminance signal and the above-mentioned vertical angle signal, and supplies these together with a separately input vertical deflection signal to the vertical display CPLT to perform vertical display. The figure is a scanning display diagram showing an example of horizontal and vertical scanning display in the embodiment of FIG.

水平走査表示は予め設定した水平走査角範囲に検波出力
が最大値とともに表示される。第8図の場合はその最大
値をエコーと判定し自動的もしくはマニエアルでカーソ
ルによる表示を行なったもので水平走査表示は水平走査
範囲の、また、垂直走査範囲は中心表示角度方向をそれ
ぞれ十〇。度。
In the horizontal scanning display, the detection output is displayed together with the maximum value within a preset horizontal scanning angle range. In the case of Figure 8, the maximum value is determined to be an echo and is automatically or manually displayed using a cursor.The horizontal scanning range is the horizontal scanning range, and the vertical scanning range is the center display angle direction. . Every time.

0度、−〇。度とする3つの表示セクターごとに次次に
切替えつつ表示され水平走査表示のンーナーエコーが垂
直走査表示によっても表示される。なお、これら水平お
よび垂直走査表示におけるラジアル方向の長さは距離レ
ンジに対応して設定されるO なお上述した実施例においては円筒配列型のハイドロホ
ンアレイを利用しているがこれは他の形状の7レイとし
てもよく、またCODは他のCTDと置換しても同様に
実施しうろことは明らかであり、さらにスプリットビー
ムの個数もハイドロホンアレイのスタッフ数等に対応し
て任意に設定しうろことは明ら′かで、以上はいずれも
本発明の主旨を損なうことなく容易に実施しうるもので
ある。
0 degrees, -〇. The images are displayed while being switched one after another every three display sectors at a time, and the horizontal echo of the horizontal scanning display is also displayed by the vertical scanning display. Note that the length in the radial direction in these horizontal and vertical scanning displays is set corresponding to the distance range.Although a cylindrical hydrophone array is used in the above-mentioned embodiment, other shapes may also be used. It is clear that the COD can be replaced with another CTD in the same way, and the number of split beams can also be set arbitrarily depending on the number of staff in the hydrophone array. It is clear that all of the above can be easily carried out without detracting from the spirit of the invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した如く本発明によれば、CODを利用したシ
リアル位相シフトビームホーマ一方式のソーナー装置に
おいて、ハイドロホンアレイの水平面ではQuadra
ture移相整相とCTDによる遅延整相との組合せに
よるキメ細かな水平整相とその走査とをリアルタイムで
実現する手段と、垂直面では相隣れるハイドロホンの位
相差が90度の場合に整相処理が極めて簡単になる特性
を利用しサンプリングシフトのみによる整相をスプリッ
トビーム方式で実現する手段とを備えて三次元走査する
ことによって、パルス幅を可及的短くまたハイドロホン
アレイ長を可及的大とすべき運用条件のもとでも高分解
能の三次元走査が極めて簡素な構成でリアルタイムで実
施できるンーナー装置が実現できるという効果がある。
As explained above, according to the present invention, in a serial phase shift beamformer one-type sonar device using COD, in the horizontal plane of the hydrophone array, Quadra
A means for realizing fine-grained horizontal phasing and its scanning in real time by a combination of ture phase phasing and delayed phasing by CTD, and when the phase difference between adjacent hydrophones is 90 degrees in the vertical plane. Utilizing the characteristic that phasing processing is extremely simple, the pulse width can be shortened as much as possible and the length of the hydrophone array can be shortened by three-dimensional scanning and means for realizing phasing using a split beam method using only a sampling shift. The present invention has the advantage that it is possible to realize a scanner device that can perform high-resolution three-dimensional scanning in real time with an extremely simple configuration even under operational conditions that should be as large as possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるソーナー装置の一実施例の構成を
示すブロック図、第2図は第1図に示す実施例における
垂直整相部2の部分の構成を詳細に示すブロック図、第
3図はQuadrature サンプリングにおけるク
ロックパルスの基本的タイムシーケンス図、第4図は第
4図の実施例における垂直整相の基本的概念を説明する
ための垂直整相説明図、第5図は第1図の実施例におけ
る水平整相部3の各水平整相回路の構成を詳細に示すブ
ロック図、第6図は第1図の実施例における垂直ビーム
群の構成を示す垂直ビーム群構成図、Wc7図は第1図
の実施例における垂平整相の原理を説明するための水平
整相原理図、第8図は第4図の実施例における水平およ
び垂直走査表示の一例を示す走査表示図である。 1・・・・・・ハイドロホンアレイ、2・・・・・・垂
直整相部、3・・・・・・水平整相部、4〜6・・・・
・・乗算回路、7〜9・−・・・・位相検出回路、10
〜12・・・・・・検波回路、13・−−−−−i大値
検出回路、14,15・・・・・・切替器、31〜36
・・・・・・水平整相回路、101A〜l0ID・・・
・・・ハイドロホン、102A〜102D・・・−・・
・前置増幅器、103A〜103D・・・・・・BPF
、201〜212−−−−−− Quadrature
サンプリング回路、213〜221・・・・・・遅延回
路、222〜227・・・・・・加算回路、311・・
・・・・位相整相回路、312・・・・・・遅延整相回
路、2001〜2003・−・・・・移相器、2004
・・・・・・加算器、3111・・・・・・遅延回路、
3112〜3113・・・・・・出移相係数乗算器、3
114〜3115・・・・・・可移相係数乗算器、31
16〜3117・・・・・・加算回路、3121・・・
・・・実数部遅延整相回路、3122・・・・・・虚数
部遅延整相回路、3123・・・・・・絶対値演算回路
。 $  2 1g ネ 4Uj!J $ 5 図 7回唄査来示     蚕亘走食果示 $ 8 聞 茶 7 図 手続補正書(方式) 昭和  年60゛イ°12日 1、事件の表示   昭和59年特 許 願第2603
77号2、発明の名称  ンーナー装置 3、補正をする者 事件との関係       出 願 人東京都港区芝五
丁目33番1号 (423)   日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 4、代理人 5、 補正命令の日付  昭和60年3月26日(発送
日)6、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 L 補正の内容 第5頁の第8〜11行目にl”’ A 5erial 
phaseshift beam −formee u
sing charge transfer devi
ces。 J 、J 、Brady 、 Journal of 
Acoustic 5ociety of Ameri
ca。 68(2)、Aug、 1980 Jとあるのt−r電
荷転送装置it−用いたシリアル フェイズ シフト 
ビームフォー47−」、ジェイ、ジェイ、プラディ、ジ
ャーナル オブ アカウスティック ンティアティ オ
プ アメリカ 68(2)、Aug、 1980 (”
A 5erial phaseshift beam−
former using charge trans
fer devices”。 J 、J 、Brady 、 Journal of 
Acowtic 5ociety of Americ
a。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a sonar device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing in detail the configuration of the vertical phasing section 2 in the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. The figure is a basic time sequence diagram of clock pulses in Quadrature sampling, Figure 4 is an explanatory diagram of vertical phasing to explain the basic concept of vertical phasing in the embodiment of Figure 4, and Figure 5 is the diagram of Figure 1. FIG. 6 is a block diagram showing in detail the configuration of each horizontal phasing circuit of the horizontal phasing unit 3 in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 6 is a vertical beam group configuration diagram showing the configuration of the vertical beam group in the embodiment of FIG. 1 is a horizontal phasing principle diagram for explaining the principle of vertical phasing in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 8 is a scanning display diagram showing an example of horizontal and vertical scanning display in the embodiment of FIG. 4. 1...Hydrophone array, 2...Vertical phasing section, 3...Horizontal phasing section, 4-6...
・・Multiplication circuit, 7 to 9・・・・・Phase detection circuit, 10
~12...Detection circuit, 13...i large value detection circuit, 14,15...Switcher, 31-36
...Horizontal phasing circuit, 101A~l0ID...
...Hydrophone, 102A~102D...---
・Preamplifier, 103A to 103D...BPF
, 201-212---- Quadrature
Sampling circuit, 213-221...Delay circuit, 222-227...Addition circuit, 311...
... Phase phasing circuit, 312 ... Delay phasing circuit, 2001-2003 ... Phase shifter, 2004
... Adder, 3111 ... Delay circuit,
3112-3113...Output phase shift coefficient multiplier, 3
114-3115... Phase-shiftable coefficient multiplier, 31
16-3117...addition circuit, 3121...
... Real part delay phasing circuit, 3122 ... Imaginary part delay phasing circuit, 3123 ... Absolute value calculation circuit. $2 1g 4Uj! J $ 5 Figure 7 Singing Visit Showing Silkworm Eating Results $ 8 Moncha 7 Figure Procedure Amendment (Method) Showa 60゛° 12th 1, Indication of Incident 1988 Patent Application No. 2603
No. 77 No. 2, Title of the invention: 1-ner device 3, Relationship with the person making the amendment Applicant: 5-33-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo (423) NEC Corporation Representative: Tadahiro Sekimoto 4, Agent 5: Date of amendment order: March 26, 1985 (shipment date) 6, Column L of “Detailed Description of the Invention” of the specification subject to amendment Contents of amendment: l”’ on page 5, lines 8 to 11 A 5erial
phaseshift beam-formee u
sing charge transfer devi
ces. J., J., Brady, Journal of
Acoustic 5ociety of Ameri
ca. 68(2), Aug. 1980 J. Serial phase shift using t-r charge transfer device it-
Beam Four 47-'', Jay, Jay, Prady, Journal of Acoustic Engineering Op America 68(2), August, 1980 (''
A 5erial phaseshift beam-
former using charge trans
J., J., Brady, Journal of
Acowtic 5ociety of America
a.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ハイドロホンアレイの各エレメントを介して入力した受
信信号のQuadratureサンプリングを実施して
得た実数部ならびに虚数部からなるQuadr−atu
reデータをCTD(ChargeTransferD
evice、電荷転送素子)の出力タッフを介して取出
しつつ前記各エレメント間の相対位置に対応した重みつ
け係数を乗算したうえ加算し整相する位相整相によって
形成した受信ビームを前記ハイドロホンアレイ受波面に
わたってエレメントを1個ずつシフトしながら次次に形
成しつつ受信信号を処理するシリアル位相シフトビーム
ホーマー(serialphase shift be
amformer)方式のソーナー装置において、前記
Quadratureサンプリングによって得られる各
エレメントごとのQuadratureサンプリングデ
ータに対しエレメント相互間の相対位置に対応する遅延
量のうちの位相回転成分を同一位相状態に移相し整相す
る位相整相と出力タップに遅延回路を付与したCTDを
介して遅延量のうちの時間遅延成分を同一時間状態に整
相する遅延整相との組合せによって前記ハイドロホンの
水平面にわたって整相しつつ走査を実施する水平整相走
査手段と、前記ハイドロホンアレイの垂直面の各エレメ
ントによる受信信号を水平走査ステップ単位でQuad
ratureサンプリングしかつこのサンプリングは同
一周期でタイミングのみを各エレメントごとにシフトせ
しめて加算することによって垂直面における整相を実施
したうえ垂直面のエレメント配列にもとづくビーム幅と
垂直面内で必要とするビーム走査範囲にもとづく数の上
下それぞれ一対ずつの垂直面ビーム群によって形成され
る垂直面スプリットビームを介して出力することにより
垂直面走査を実施しこの垂直面スプリットビームごとの
出力を前記水平整相走査手段に供給しつつ前記ハイドロ
ホン受波面の三次元走査を行なわしめ前記水平整相走査
手段の出力を介してソーナー目標の三次元位置情報を取
得せしめる垂直整相走査手段とを備えてソーナー目標の
三次元走査を行なうことを特徴とするソーナー装置。
Quadrature consisting of the real part and imaginary part obtained by performing quadrature sampling of the received signal input through each element of the hydrophone array.
re data to CTD (ChargeTransferD
A receiving beam is output through the output tuff of the hydrophone array receiver, multiplied by a weighting coefficient corresponding to the relative position between each element, and then added and phased to form a receiving beam. A serial phase shift beamhomer processes the received signal while sequentially shaping the elements by shifting them one by one across the wavefront.
amformer) type sonar device, phase rotation components of the delay amount corresponding to the relative positions between the elements are shifted to the same phase state with respect to the quadrature sampling data for each element obtained by the quadrature sampling. While phasing is performed over the horizontal plane of the hydrophone by a combination of phase phasing to phase the time delay component of the delay amount to the same time state through a CTD with a delay circuit provided to the output tap. A horizontal phasing scanning means for performing scanning, and a quad
rate sampling, and in this sampling, only the timing is shifted and added for each element in the same period, thereby performing phasing in the vertical plane, and also performing phasing in the vertical plane based on the beam width based on the element arrangement in the vertical plane. Vertical plane scanning is performed by outputting through vertical plane split beams formed by pairs of vertical plane beams, each pair of upper and lower beams based on the beam scanning range, and the output of each vertical plane split beam is adjusted to the horizontal alignment. vertical phasing scanning means for performing three-dimensional scanning of the hydrophone wave receiving surface while supplying the signal to the phase scanning means, and acquiring three-dimensional position information of the sonar target via the output of the horizontal phasing scanning means; A sonar device characterized by performing three-dimensional scanning of a target.
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