JPS6148674B2 - - Google Patents

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JPS6148674B2
JPS6148674B2 JP2291280A JP2291280A JPS6148674B2 JP S6148674 B2 JPS6148674 B2 JP S6148674B2 JP 2291280 A JP2291280 A JP 2291280A JP 2291280 A JP2291280 A JP 2291280A JP S6148674 B2 JPS6148674 B2 JP S6148674B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
time
sampling
doppler
circuit
underwater vehicle
Prior art date
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Application number
JP2291280A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS56119871A (en
Inventor
Norifumi Takeda
Akihiko Sato
Takashi Iketani
Haruo Yamaguchi
Toshio Ishida
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2291280A priority Critical patent/JPS56119871A/en
Publication of JPS56119871A publication Critical patent/JPS56119871A/en
Publication of JPS6148674B2 publication Critical patent/JPS6148674B2/ja
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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
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G01S15/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、超音波を利用した水中航走体の誘
導装置として自らが発振した音波の反射音を受波
として、ドツプラ効果を利用して反射体が静止物
体と移動物体との区別をする場合において、外部
の条件に応じてドツプラサンプリング時間の長さ
を可変するようにした水中航走体のドツプラサン
プリング時間設定装置に関する。
Detailed Description of the Invention This invention is a guidance device for an underwater vehicle that uses ultrasonic waves, and uses the Doppler effect to receive the reflected sound of a sound wave emitted by itself, so that a reflector moves with a stationary object. The present invention relates to a Doppler sampling time setting device for an underwater vehicle that changes the length of the Doppler sampling time according to external conditions when distinguishing it from an object.

超音波を利用した水中航走体の誘導装置として
自らが発振した音波の反射音(エコー)を捕え、
その信号により目標を追尾することはアクテイブ
ホーミングとして知られている。また、この方式
で反射音の周波数を検出し、その反射体が岩など
の静止物体でなく、動く物体であることを区別す
るため、ドツプラ効果を利用することも周知のこ
とである。
As a guidance device for underwater vehicles using ultrasonic waves, it captures the reflected sound (echo) of the sound waves emitted by itself.
Tracking a target using this signal is known as active homing. It is also well known that this method uses the Doppler effect to detect the frequency of reflected sound and distinguish that the reflecting object is a moving object rather than a stationary object such as a rock.

このドツプラ効果を利用するために、自らが発
振した超音波が静止物体から反射されるとき、い
くらの周波数になつているかを常に知る必要があ
る。このため、水中航走体は自らが発振した音波
の体積残響を検知し、その周波数を静止物体から
のエコー周波数として記憶する。この動作をドツ
プラサンプリングと称している。この記憶された
周波数に対して、目標から到来したエコーの周波
数がある値以上ずれているときにのみ目標からの
反射エコーと判断する。
In order to take advantage of this Doppler effect, it is necessary to always know what frequency the ultrasonic waves emitted by themselves are reflected from stationary objects. Therefore, the underwater vehicle detects the volumetric reverberation of the sound waves it itself oscillates, and stores the frequency as the echo frequency from the stationary object. This operation is called Doppler sampling. Only when the frequency of the echo arriving from the target deviates from the stored frequency by more than a certain value, it is determined that the echo is a reflected echo from the target.

第1図はこの状態を示したものであり、縦軸に
入力レベルをとり、横軸に時間tをとつて示した
ものである。この第1図におけるP1は発振パルス
を示し、Δtはサンプリング時間であり、このサ
ンプリング時間の体積残管T1を検出して、その
周波数とエコー周波数Eとの関係におい
て、 |E|≧Δ の場合に目標からの反射エコーと判断しドツプラ
ゲートを開くものである。
FIG. 1 shows this state, with the input level plotted on the vertical axis and time t plotted on the horizontal axis. In FIG. 1, P 1 indicates the oscillation pulse, Δt is the sampling time, the volume residual tube T 1 at this sampling time is detected, and in the relationship between its frequency 0 and the echo frequency E , | E0 If |≧Δ, it is determined that it is a reflected echo from the target and the Doppler gate is opened.

ところで、従来このドツプラサンプリングは外
部のいかなる条件においても定められて時期に定
められた時間サンプルする方式が採用されてい
る。このため、水面(または水底)近くを航走す
る水中航走体では水面(または水底)残響による
周波数を検知し、記憶してしまう可能性がある。
この従来のドツプラサンプリング方式を第2図
a、第2図bにより述べると、第2図aは水中航
走体1とサンプリング範囲SEとの関係を示し、
このサンプリング範囲SEから反射されてくる体
積残響をサンプルするものである。また、第2図
bは第1図と同様に、縦軸に入力レベルをとり、
横軸に時間をとつて示したもので、第1図と対応
する部分に同一符号が付されている。
By the way, this Doppler sampling conventionally employs a method of sampling at a predetermined time under any external conditions. For this reason, an underwater vehicle traveling near the water surface (or the water bottom) may detect and store frequencies due to water surface (or water bottom) reverberations.
This conventional Doppler sampling method is described with reference to FIGS. 2a and 2b. FIG. 2a shows the relationship between the underwater vehicle 1 and the sampling range SE,
The volume reverberation reflected from this sampling range SE is sampled. Also, in Figure 2b, the input level is plotted on the vertical axis, similar to Figure 1.
Time is plotted on the horizontal axis, and parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals.

この従来のドツプラサンプリング方式は定めら
れた時期(第2図bに示す送信パルス終了後t1
れた点)から定められた時間Δtだけ常にサンプ
リングを実施するものである。また、このドツプ
ラサンプリング方式は第3図に示すようなことも
考えておく必要がある。第3図aは第2図aに対
応するもので、水中航走体1とサンプリング範囲
SEとの関係を示し、第3図bはサンプリング範
囲と入力レベルの関係を示している。この第3図
aにおいて、水中航走体1が速度VTで航走して
いる場合、O−A線上のサンプリング範囲SEか
らの信号と、O−B線上のサンプリング範囲SE
からの信号では周波数がcosθ分だけ変化する。
通常の航走体ではそれに使用している送受波器に
指向性があるため、第3図bに示す通り、O−A
線上とO−B線上の信号のレベルに差があるた
め、O−A線上の信号の周波数が主に記憶される
ことになる。
This conventional Doppler sampling method always performs sampling for a predetermined time Δt from a predetermined time (a point delayed by t 1 after the end of the transmission pulse shown in FIG. 2b). In addition, with this Doppler sampling method, it is necessary to consider the fact shown in FIG. 3. Figure 3 a corresponds to Figure 2 a, and shows the underwater vehicle 1 and the sampling range.
Fig. 3b shows the relationship between the sampling range and the input level. In FIG. 3a, when the underwater vehicle 1 is traveling at a speed V T , the signal from the sampling range SE on the O-A line and the sampling range SE on the O-B line
In the signal from , the frequency changes by cosθ.
Since the transducers used in normal navigation vehicles have directivity, the O-A
Since there is a difference in level between the signals on the line and the O-B line, the frequency of the signal on the O-A line is mainly stored.

ここで、上述のドツプラサンプリング方式によ
る従来の誘導装置について第4図のブロツク図を
参照して説明する。この第4図における2はパル
ス発振ドツプラサンプリング制御回路であり、発
振パルスの間隔と幅およびドツプラサンプリング
の時期と時間を命令する回路であり、このパルス
発振ドツプラサンプリングタイミング制御回路2
からの出力により、高周波パルス発振回路3は高
い周波数のパルスを特定の間隔で発振し、電力増
幅回路4に送出するようになつている。この電力
増幅回路4は高周波パルス発振回路3からのパル
スを受けると、電力増幅して送受波器5に送出す
るように構成されている。
Here, a conventional guidance device using the above-mentioned Doppler sampling method will be explained with reference to the block diagram of FIG. 2 in FIG. 4 is a pulse oscillation Doppler sampling control circuit, which is a circuit that commands the interval and width of oscillation pulses and the timing and time of Doppler sampling, and this pulse oscillation Doppler sampling timing control circuit 2
The high-frequency pulse oscillation circuit 3 oscillates high-frequency pulses at specific intervals based on the output from the high-frequency pulse oscillation circuit 3, and sends them to the power amplification circuit 4. This power amplification circuit 4 is configured to amplify the power when receiving a pulse from the high frequency pulse oscillation circuit 3 and send it to the transducer 5.

送受波器5は電力増幅回路4からの高出力の電
気的パルス信号を超音波に変換して送信音6を目
標7に向かつて水中に発射し、また、この目標7
からの反射音(残響を含む)8を受波して電気信
号に変換して、入力信号増幅回路9に送出するよ
うに構成されている。入力信号増幅回路9はこの
送受波器5からの反射音の電気信号を増幅して、
レベル検出回路10に出力するようになつてい
る。レベル検出回路10は高周波パルス発振回路
3からのTVG(タイム・バリアブル・ゲイン=
入力信号をその距離に応じてコントロールす
る。)により、送受波器5から発振する超音波の
残響による誤動作を防止するために、入力信号増
幅回路9の出力(反射音8)が所定レベル以上で
あることを検出して、ドツプラ検出回路11に出
力するようになつている。
The transducer 5 converts the high-output electrical pulse signal from the power amplification circuit 4 into an ultrasonic wave, and emits the transmitted sound 6 into the water toward the target 7.
It is configured to receive reflected sound (including reverberation) 8 from the input signal, convert it into an electrical signal, and send it to an input signal amplification circuit 9. The input signal amplification circuit 9 amplifies the electrical signal of the reflected sound from the transducer 5,
The signal is output to the level detection circuit 10. The level detection circuit 10 receives TVG (time variable gain =
Control the input signal according to its distance. ) detects that the output (reflected sound 8) of the input signal amplification circuit 9 is at a predetermined level or higher and activates the Doppler detection circuit 11 in order to prevent malfunctions due to reverberation of the ultrasonic waves oscillated from the transducer 5. It is now output to .

また、上記パルス発振ドツプラサンプリングタ
イミング制御回路2からはドツプラサンプリング
の時期と時間をドツプラサンプリング回路12に
命令するようになつており、ドツプラサンプリン
グ回路12はこのドツプラサンプリングの時期と
時間の命令にしたがつて残響音の周波数を検出
し、静止物体からの反射音としてその周波数を記
憶するようになつている。このドツプラサンプリ
ング回路12は記憶された周波数はドツプラ検出
回路11に送出するようになつており、この周波
数をベースにして、ドツプラ検出回路11は、反
射音が移動物体からのものであるかどうかを弁別
し、その弁別の結果は方位弁別回路13に送られ
るようになつている。
Further, the pulse oscillation Doppler sampling timing control circuit 2 instructs the Doppler sampling circuit 12 to perform the Doppler sampling timing and time. The system detects the frequency of reverberant sound according to the command, and stores that frequency as the sound reflected from a stationary object. This Doppler sampling circuit 12 is configured to send the stored frequency to the Doppler detection circuit 11, and based on this frequency, the Doppler detection circuit 11 determines whether the reflected sound is from a moving object. The results of the discrimination are sent to the direction discrimination circuit 13.

方位弁別回路13はこのドツプラ検出回路11
の出力を受けて、反射音8が水中航走体(第4図
では図示せず)の軸の左、右、上、下どの方向で
あるかを弁別し、その弁別の結果を操舵回路14
に送出するようになつている。この操舵回路14
は方位弁別回路の信号により、水中航走体の舵を
取らせ、水中航走体を目標7に誘導するようにな
つている。
The direction discrimination circuit 13 is based on this Doppler detection circuit 11.
In response to the output of
It is now being sent to This steering circuit 14
The submersible vehicle is steered by the signal from the azimuth discrimination circuit to guide the underwater vehicle toward the target 7.

このような構成および作用になす従来の誘導装
置において、水中航走体が水面(または水底)近
くを航走する場合に、第5図aないし第5図cに
示すような不都合を生じる。第5図aは航走体1
が水面15(または水底)近くを航走している場
合を示し、第5図bは第5図aにおけるO−B線
上、O−A線上の入力レベル(送受波器5が反射
音8を受波して得られる信号レベル)を示し、さ
らに、第5図cはこの入力レベルと時間との関係
を示している。第5図cにおけるtXにはドツプ
ラサンプリングの周波数に水面残響周波数の影響
が出ることを示し、xyには水面残響が加わつて
いることを示している。
In conventional guidance devices having such a configuration and operation, when an underwater vehicle travels near the water surface (or the water bottom), problems as shown in FIGS. 5a to 5c occur. Figure 5 a shows the vehicle 1
Figure 5b shows the case where the is sailing near the water surface 15 (or the water bottom), and Figure 5b shows the input level on the O-B line and the O-A line in Figure 5a (the transducer 5 receives reflected sound 8). Furthermore, FIG. 5c shows the relationship between this input level and time. In Fig. 5c, tX shows that the frequency of Doppler sampling is influenced by the water surface reverberation frequency, and xy shows that water surface reverberation is added.

この第5図aないし第5図cに示すように、水
中航走体1が水面15(または水底)近くを航走
する場合、水面15(または水底)により反射さ
れる信号が大きくなり、その方向の周波数成分が
サンプリング回路12のサンプリングの記憶周波
数に大きく影響してくることになる。
As shown in FIGS. 5a to 5c, when the underwater vehicle 1 travels near the water surface 15 (or the water bottom), the signal reflected by the water surface 15 (or the water bottom) increases, and The frequency component in the direction greatly influences the sampling storage frequency of the sampling circuit 12.

この発明は、上記従来の欠点を除去するために
なされたもので、発振パルスの間隔、幅およびド
ツプラサンプリングの周期と時間を命令するパル
ス発振ドツプラサンプリングタイミング制御回路
と、上記発振パルスを超音波に変換して水中の目
標に放射するとともに目標からの反射音を受波す
る送受波器と、上記反射音が上記送受波器から放
射する超音波の残響による誤作動を防止するため
に残響音の大きさをその距離に応じてコントロー
ルして入力信号が所定以上のレベルであることを
検出するレベル検出回路と、上記残響音の周波数
を検出して静止物体からの反射音としてその周波
数を記憶するドツプラサンプリング回路と、この
ドツプラサンプリング回路で記憶された周波数と
送受波器で受波された反射音の周波数とを比較し
反射音が移動物体からのものかどうかの弁別およ
び上記反射音の水中航走体の軸とを方向を弁別し
て水中航走体を目標に誘導する手段とを具えた水
中航走体において上記水中航走体の深度、傾度よ
り上記発射される超音波の水面または水底からの
往復所要時間と上記発射パルスの発射終了後サン
プリングを始めるまでの所定時間および正規のサ
ンプリング時間との和とを比較して往復所要時間
が大きいか等しいときには上記ドツプラサンプリ
ング回路に正規のサンプリング時間をドツプラサ
ンプリング時間として指令するとともに上記往復
所要時間が小さい場合にはこの往復所要時間から
上記所定時間の減算を行ないその減算結果が正の
ときにこの減算結果をサンプリング時間の長さと
しかつ負のときにサンプリング時間を0として上
記ドツプラサンプリング回路に指令する可変ドツ
プラサンプリング時間回路を具えたことを要旨と
することにより、水中航走体が水面または水底近
くを航走する場合においても、水面または水底か
ら反射される残響がドツプラサンプリングに影響
することのない水中航走体のドツプラサンプリン
グ時間設定装置を提供することを目的とする。
The present invention was made to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, and includes a pulse oscillation Doppler sampling timing control circuit that commands the intervals and widths of oscillation pulses and the period and time of Doppler sampling, and A transducer that converts the sound into a sound wave and radiates it to an underwater target and receives the reflected sound from the target, and a reverberation system that prevents the reflected sound from malfunctioning due to the reverberation of the ultrasonic waves emitted from the transducer. A level detection circuit that controls the volume of the sound according to the distance and detects that the input signal is at a predetermined level or higher, and a level detection circuit that detects the frequency of the reverberant sound and uses that frequency as the sound reflected from a stationary object. The frequency stored in the Doppler sampling circuit is compared with the frequency of the reflected sound received by the transducer to determine whether the reflected sound is from a moving object and to determine whether the reflected sound is from a moving object or not. In an underwater vehicle equipped with means for guiding the underwater vehicle to a target by discriminating the direction of the sound from the axis of the underwater vehicle, the emitted ultrasonic waves are Compare the round trip time from the water surface or the water bottom with the sum of the predetermined time from the end of the firing pulse to the start of sampling and the regular sampling time, and if the round trip time is greater or equal, the Doppler sampling circuit In addition to commanding the regular sampling time as the Dotsupura sampling time, if the above round trip time is small, subtract the above predetermined time from this round trip time, and if the subtraction result is positive, use this subtraction result as the length of the sampling time. By providing a variable Doppler sampling time circuit that commands the Doppler sampling circuit to set the sampling time to 0 when Satoshi is negative, when an underwater vehicle travels near the water surface or the bottom of the water. Another object of the present invention is to provide a Doppler sampling time setting device for an underwater vehicle in which reverberations reflected from the water surface or the bottom do not affect Doppler sampling.

以下、この発明の水中航走体のドツプラサンプ
リング時間設定装置の実施例について図面に基づ
き説明する。第6図はその一実施例の構成を示す
ブロツク図である。この第6図は上記第4図と比
較しても明らかなように、第4図との相違する部
分は第4図におけるパルス発振ドツプラサンプリ
ングタイミング制御回路2とドツプラサンプリン
グ回路12との間に新たに可変ドツプラサンプリ
ング時間回路16が設けられている点であり、そ
の他の部分は第4図と同様であるから、重復を避
けるために、第4図と同一部分には同一符号を付
してその説明を省略し、この可変ドツプラサンプ
リング時間回路16の部分を重点的に述べること
にする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the Doppler sampling time setting device for an underwater vehicle according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of one embodiment. As is clear from comparing this FIG. 6 with FIG. 4 above, the difference from FIG. 4 is between the pulse oscillation Doppler sampling timing control circuit 2 and the Doppler sampling circuit 12 in FIG. , except that a variable Doppler sampling time circuit 16 is newly provided, and other parts are the same as in Fig. 4, so to avoid duplication, the same parts as in Fig. 4 are given the same reference numerals. Therefore, the explanation thereof will be omitted, and the portion of this variable Doppler sampling time circuit 16 will be mainly described.

この可変ドツプラサンプリング時間回路16の
詳細な構成は第7図に示されており、この第7図
における16aは水面までの距離計算回路であ
り、水中航走体の深度情報ZGと、水中航走体の
傾度情報θGが入力されるとともに送受波器5の
指向性から決められる定数θ※が与えられ、これ
らの深度情報ZGの傾度情報θGと定数θ※とよ
り、水面までの距離 RS=ZG/sin(θG+θ※)を計算するようになつ
てい る。この水面までの距離計算回路16aで算出さ
れた距離RSは水面までの往復時間計算回路16
bに送出するようになつている。この水面までの
往復時間計算回路16bは往復時間 tS=2ZG/VSsin(θG+θ※)として算出す
るようにな つている。ただし、VSは超音波の水中音速を示
す。
The detailed configuration of this variable Doppler sampling time circuit 16 is shown in FIG. 7, and 16a in FIG. Inclination information θG of the running object is input, and a constant θ* determined from the directivity of the transducer 5 is given. From these inclination information θG of depth information ZG and constant θ*, the distance to the water surface RS= It is designed to calculate ZG/sin (θG+θ*). The distance RS calculated by the distance calculation circuit 16a to the water surface is the round trip time calculation circuit 16 to the water surface.
The data is now sent to b. The round trip time calculation circuit 16b to the water surface calculates the round trip time t S =2ZG/VSsin (θG+θ*). However, VS indicates the underwater sound speed of ultrasonic waves.

この水面までの往復時間tSは、高周波パルス
発振回路3から発振されるパルスの発振終了後サ
ンプリングを始めるまでの時間t1(以下、サンプ
リング開始時間と云う)および正規のサンプリン
グ時間Δtとの和、すなわち、t1+Δtとを比較
し、t1+Δt≦tSの場合にはドツプラサンプリ
ング時間をΔtそのままとして、ドツプラサンプ
リング回路12に送出するようになつている。ま
た、t1+Δt≧tSの場合には、tS−t1を演算し
てその結果が正の場合にはtS−t1の演算結果を
ドツプラサンプリング時間として、ドツプラサン
プリング回路12に指令を出すようになつてい
る。さらに、tS−t1の演算結果が負の場合に
は、サンプリング時間を0としてドツプラサンプ
リング回路12に指令を出す。つまり、サンプリ
ングしないようになつている。
This round trip time t S to the water surface is the sum of the time t 1 (hereinafter referred to as sampling start time) from the end of the pulse oscillation from the high frequency pulse oscillation circuit 3 until the start of sampling (hereinafter referred to as the sampling start time) and the regular sampling time Δt. That is, t 1 +Δt is compared, and if t 1 +Δt≦t S , the Doppler sampling time is left unchanged at Δt and the signal is sent to the Doppler sampling circuit 12 . In addition, in the case of t 1 +Δt≧t S , t S −t 1 is calculated, and if the result is positive, the calculation result of t St 1 is set as the Doppler sampling time, and the Doppler sampling circuit 12 The government is beginning to issue instructions to the government. Furthermore, if the calculation result of t S -t 1 is negative, a command is issued to the Doppler sampling circuit 12 to set the sampling time to 0. In other words, it is designed not to sample.

次に、以上のように構成されたこの発明の水中
航走体のドツプラサンプリング時間設定装置の動
作について、この可変ドツプラサンプリング時間
回路16の部分を主体として述べることにする。
まず、水中航走体1がある程度水面(または水
底)から遠い部分を航走している場合から述べ
る。第8図aはこの場合を説明するための図であ
り、図中1は水中航走体、15は水面である。こ
の場合のサンプリングの範囲はt1〜(t1+Δt)
で送受波器5の指向性減衰を考慮して、送受波器
5の指向性から決められる定数θ※(角度)、水
中航走体1の傾度情報θG(姿勢角)および水中
航走体1の深度情報ZG(深度)から水面までの
距離計算回路16aは水面までの距離RSを求め
る。すなわち、 RS=ZG/sin(θG+θ※)を求める。
Next, the operation of the Doppler sampling time setting device for an underwater vehicle of the present invention constructed as described above will be described, focusing mainly on the variable Doppler sampling time circuit 16.
First, a case will be described in which the underwater vehicle 1 is traveling in a part far from the water surface (or the water bottom) to some extent. FIG. 8a is a diagram for explaining this case, in which 1 is the underwater vehicle and 15 is the water surface. In this case, the sampling range is t 1 ~ (t 1 + Δt)
Considering the directivity attenuation of the transducer 5, the constant θ* (angle) determined from the directivity of the transducer 5, the tilt information θG (attitude angle) of the underwater vehicle 1, and the underwater vehicle 1. The distance calculation circuit 16a to the water surface calculates the distance RS to the water surface from the depth information ZG (depth). That is, find RS=ZG/sin(θG+θ*).

この水面までの距離RSは水面までの往復時間
計算回路16bにて水面までの往復時間tSを求
める。この水面までの往復時間tSは上記水面ま
での距離RSを水中の超音波の音速VSで除した値
である。すなわち、 tS=2ZG/VSsin(θG+θ※)として求めら
れる。この ようにして、求められた水面までの往復時間tS
は高周波パルス発振回路3から発振されるパルス
終了後サンプリングを始めるまでの時間、つま
り、サンプリング開始時間t1とサンプリング時間
Δtとの和、(t1+Δt)とを比較する。換言す
れば、(t1+Δt)≦tSであるか否かを比較す
る。この比較の結果、t1+Δt≦tSであればサ
ンプリング時間Δtとしてそのままドツプラサン
プリング回路12に指令する。
The distance RS to the water surface is determined by the round trip time t S to the water surface by the round trip time calculation circuit 16b. The round trip time t S to the water surface is the value obtained by dividing the distance RS to the water surface by the sound speed VS of the ultrasonic wave in the water. That is, it is determined as t S =2ZG/VSsin (θG+θ*). In this way, the round trip time t S to the water surface is determined.
compares the time from the end of the pulse oscillated by the high frequency pulse oscillation circuit 3 until the start of sampling, that is, the sum of the sampling start time t 1 and the sampling time Δt, (t 1 +Δt). In other words, it is compared whether (t 1 +Δt)≦t S or not. As a result of this comparison, if t 1 +Δt≦t S , the sampling time Δt is directly commanded to the Doppler sampling circuit 12 .

次に、水中航走体1が水面15の近くを航走し
ている場合について述べる。第8図bはこの場合
を説明するための図である。このときは前述した
水面までの往復時間tSがサンプリング開始時間
t1とサンプリング時間Δtとの和より小さい場
合、すなわち、(t1+Δt)≧tSの場合である。
この場合にはドツプラサンプリング時間ΔtS
(tS−t1)として求め、その時間を新たにドツプ
ラサンプリング時間として定めて、ドツプラサン
プリング回路12に指令する。これにより、水面
残響の影響を防止することができる。
Next, a case where the underwater vehicle 1 is traveling near the water surface 15 will be described. FIG. 8b is a diagram for explaining this case. In this case, the round trip time t S to the water surface mentioned above is the sampling start time.
This is the case when it is smaller than the sum of t 1 and sampling time Δt, that is, when (t 1 +Δt)≧t S.
In this case, Doppler sampling time Δt S =
(t S −t 1 ), that time is newly determined as the Doppler sampling time, and the command is given to the Doppler sampling circuit 12. This makes it possible to prevent the effects of water surface reverberation.

なお、すべに述べたが、水中航走体1が水面ま
たは水底近くを航走中の場合において、(tS
t1)が負の場合にはサンプリング時間が0とし
て、ドツプラサンプリング回路12に指令を出
し、ドツプラサンプリングを行なわない。
As mentioned above, when the underwater vehicle 1 is traveling near the water surface or the bottom, (t S
If t 1 ) is negative, the sampling time is set to 0, a command is issued to the Doppler sampling circuit 12, and Doppler sampling is not performed.

以上詳述したように、この発明の水中航走体の
ドツプラサンプリング時間設定装置によれば、発
振パルスの間隔、幅およびドツプラサンプリング
の周期と時間を命令するパルス発振ドツプラサン
プリングタイミング制御回路と、上記発振パルス
を超音波に変換して水中の目標に放射するととも
に目標からの反射音を受波する送受波器と、上記
反射音が上記送受波器から放射する超音波の残響
による誤作動を防止するために残響音の大きさを
その距離に応じてコントロールして入力信号が所
定以上のレベルであることを検出するレベル検出
回路と、上記残響音の周波数を検出して静止物体
からの反射音としてその周波数を記憶するドツプ
ラサンプリング回路と、このドツプラサンプリン
グ回路で記憶された周波数を送受波器で受波され
た反射音の周波数とを比較し反射音が移動物体か
らのものはどうかの弁別および上記反射音の水中
航走体の軸との方向を弁別して水中航走体を目標
に誘導する手段とを具えた水中航走体において、
上記水中航走体の深度、傾度より上記発射される
超音波の水面または水底からの往復所要時間と上
記発射パルスの発射終了後サンプリングを始める
までの所定時間および正規のサンプリング時間と
の和とを比較して往復所要時間が大きいか等しい
ときには上記ドツプラサンプリング回路に正規の
サンプリング時間をドツプラサンプリング時間と
して指令するとともに上記往復所要時間が小さい
場合にはこの往復所要時間から上記所定時間の減
算を行ないその減算結果が正のときにこの減算結
果をサンプリング時間の長さとしかつ負のときに
はサンプリング時間を0として上記ドツプラサン
プリング回路に指令する可変ドツプラサンプリン
グ時間回路を具えたことを特徴とすることを要旨
としているので、水中航走体が水面または水底近
くを航走する場合においても、水面または水底か
ら反射される残響がドツプラサンプリングに影響
するのを防止できるものである。
As described in detail above, according to the Doppler sampling time setting device for an underwater vehicle of the present invention, the pulse oscillation Doppler sampling timing control circuit commands the interval and width of the oscillation pulse and the period and time of Doppler sampling. and a transducer that converts the oscillation pulse into an ultrasonic wave and radiates it to an underwater target and receives the reflected sound from the target, and the reflected sound is caused by the reverberation of the ultrasonic wave emitted from the transducer. A level detection circuit that detects that the input signal is at a predetermined level or higher by controlling the magnitude of the reverberant sound according to its distance to prevent activation, and a level detection circuit that detects the frequency of the reverberant sound and detects whether the reverberant sound A Doppler sampling circuit stores the frequency as a reflected sound of In an underwater vehicle, the underwater vehicle is equipped with a means for discriminating the direction of the reflected sound and the axis of the underwater vehicle to guide the underwater vehicle to a target,
Based on the depth and inclination of the underwater vehicle, the sum of the time required for the emitted ultrasonic waves to travel back and forth from the water surface or the water bottom, the predetermined time from the end of the emitted pulse to the start of sampling, and the regular sampling time is determined. If the round-trip time is larger or equal, the Doppler sampling circuit is instructed to use the regular sampling time as the Doppler sampling time, and if the round-trip time is smaller, the predetermined time is subtracted from the round-trip time. and a variable Doppler sampling time circuit that instructs the Doppler sampling circuit to set the subtraction result to the sampling time length when the subtraction result is positive and to set the sampling time to 0 when the subtraction result is negative. Therefore, even when an underwater vehicle travels near the water surface or the water bottom, it is possible to prevent reverberations reflected from the water surface or the water bottom from affecting Doppler sampling.

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

第1図は従来のドツプラサンプリング方式によ
る水中航走体の誘導装置における目標からのエコ
ーの周波数がずれた場合および水面または水底残
響を生じる状態を説明するための図、第2図aは
従来のドツプラサンプリング方式における体積残
響をサンプルする場合を説明するための図、第2
図bは第2図aに対応して時間対目標からのエコ
ー入力の関係を示す図、第3図aは従来のドツプ
ラサンプリング方式における水中航走体が速度V
Tで航走している場合のサンプリング範囲の変化
によるサンプリング周波数の変化する状態を説明
するための図、第3図bは第3図aに対応して目
標からのエコーが送受波器の指向性により変化す
る状態を示す図、第4図は従来のドツプラサンプ
リング方式による誘導装置の構成を示すブロツク
図、第5図aは第4図の誘導装置における水中航
走体が水面または水底近くを航走する場合を示す
図、第5図bは第5図aに対応する送受波器の入
力レベルを示す図、第5図cは第5図aの場合に
おける残響音によるドツプラサンプリングの影響
を説明するための図、第6図はこの発明の水中航
走体のドツプラサンプリング時間設定装置の一実
施例を構成を示すブロツク図、第7図は同実施例
における可変ドツプラサンプリング時間回路の詳
細な構成を示すブロツク図、第8図aは同実施例
における水中航走体が水面または水底から遠い部
分を航走する場合の可変ドツプラサンプリング時
間回路を説明するための図、第8図bは同実施例
における水中航走体が水面から近い部分を航走す
る場合の可変ドツプラサンプリング時間回路を説
明するための図である。 1……水中航走体、2……パルス発振ドツプラ
サンプリングタイミング制御回路、3……高周波
パルス発振回路、5……送受波器、7……目標、
10……レベル検出回路、11……ドツプラ検出
回路、12……ドツプラサンプリング回路、13
……方位弁別回路、14……操舵回路、16……
可変ドツプラサンプリング時間回路、16a……
水面までの距離計算回路、16b……水面までの
往復時間計算回路。
Figure 1 is a diagram for explaining a situation in which the frequency of the echo from the target deviates in a conventional Doppler sampling system for guiding an underwater vehicle, and a state in which reverberation occurs on the water surface or the bottom. Diagram 2 for explaining the case of sampling volumetric reverberation in the Doppler sampling method of
Figure b is a diagram showing the relationship between time and echo input from the target, corresponding to Figure 2 a, and Figure 3 a is a diagram showing the relationship between time and echo input from the target, and Figure 3 a shows the speed of the underwater vehicle in the conventional Doppler sampling method.
This is a diagram to explain how the sampling frequency changes due to changes in the sampling range when cruising at T. Figure 3b corresponds to Figure 3a, and the echo from the target is directed toward the transducer. Figure 4 is a block diagram showing the configuration of a guidance system using the conventional Doppler sampling method. Figure 5a is a diagram showing how the underwater vehicle in the guidance system shown in Figure 4 is located near the water surface or the bottom. Figure 5b is a diagram showing the input level of the transducer corresponding to Figure 5a, and Figure 5c is a diagram showing the Doppler sampling due to reverberant sound in the case of Figure 5a. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the Doppler sampling time setting device for an underwater vehicle according to the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing the variable Doppler sampling time in the same embodiment. FIG. 8a is a block diagram showing the detailed configuration of the circuit, and FIG. FIG. 8b is a diagram for explaining the variable Doppler sampling time circuit when the underwater vehicle travels near the water surface in the same embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Underwater vehicle, 2...Pulse oscillation Doppler sampling timing control circuit, 3...High frequency pulse oscillation circuit, 5...Transducer/receiver, 7...Target,
10... Level detection circuit, 11... Doppler detection circuit, 12... Doppler sampling circuit, 13
... Direction discrimination circuit, 14 ... Steering circuit, 16 ...
Variable Doppler sampling time circuit, 16a...
Distance calculation circuit to the water surface, 16b... Circuit for calculating round trip time to the water surface.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 発振パルスの間隔、幅およびドツプラサンプ
リングの周期と時間を命令するパルス発振ドツプ
ラサンプリングタイミング制御回路と、上記発振
パルスを超音波に変換して水中の目標に放射する
とともに目標からの反射音を受波する送受波器
と、上記反射音を上記送受波器から放射する超音
波の残響による誤作動を防止するために残響音の
大きさをその距離に応じてコントロールして入力
信号が所定以上のレベルであることを検出するレ
ベル検出回路と、上記残響音の周波数を検出して
静止物体からの反射音としてその周波数を記憶す
るドツプラサンプリング回路と、このドツプラサ
ンプリング回路で記憶された周波数と送受波器で
受波された反射音の周波数とを比較し反射音が移
動物体からのものかどうかの弁別および上記反射
音の水中航走体の軸との方向を弁別して水中航走
体を目標に誘導する手段とを具えた水中航走体に
おいて、上記水中航走体の深度、傾度より上記発
射される超音波の水面または水底からの往復所要
時間と上記発振パルスの発射終了後サンプリング
を始めるまでの所定時間および正規のサンプリン
グ時間との和とを比較して往復所要時間が大きい
か等しいときには上記ドツプラサンプリング回路
に正規のサンプリング時間をドツプラサンプリン
グ時間として指令するとともに上記往復所要時間
が小さい場合にはこの往復所要時間から上記所定
時間の減算を行いその減算結果が正のときにこの
減算結果をサンプリング時間の長さとしかつ負の
ときにサンプリング時間を0として上記ドツプラ
サンプリング回路に指令する可変ドツプラサンプ
リング時間回路を具えたことを特徴とする水中航
走体のドツプラサンプリング時間設定装置。
1. A pulse oscillation Doppler sampling timing control circuit that commands the interval and width of oscillation pulses and the period and time of Doppler sampling, and converts the oscillation pulses into ultrasonic waves and radiates them to an underwater target, and also generates reflected sound from the target. a transducer that receives the reflected sound, and a transducer that emits the reflected sound from the transducer.In order to prevent malfunctions due to reverberation of ultrasonic waves, the magnitude of the reverberant sound is controlled according to the distance, and the input signal is set to a predetermined level. a level detection circuit that detects the level above, a Doppler sampling circuit that detects the frequency of the reverberant sound and stores the frequency as a reflected sound from a stationary object; The frequency is compared with the frequency of the reflected sound received by the transducer to determine whether the reflected sound is from a moving object and the direction of the reflected sound with respect to the axis of the underwater vehicle. In an underwater vehicle equipped with a means for guiding the body to a target, the time required for the emitted ultrasonic waves to travel back and forth from the water surface or the water bottom, and after the emission of the oscillation pulses is completed, based on the depth and inclination of the underwater vehicle. Compare the sum of the predetermined time until sampling starts and the regular sampling time, and if the required round trip time is greater or equal, the Doppler sampling circuit is instructed to take the regular sampling time as the Doppler sampling time, and the round trip time is If the time is small, the above predetermined time is subtracted from this round trip time, and when the subtraction result is positive, the subtraction result is set as the length of the sampling time, and when it is negative, the sampling time is set to 0, and the above-mentioned Doppler sampling circuit 1. A Doppler sampling time setting device for an underwater vehicle, characterized by comprising a variable Doppler sampling time circuit for commanding.
JP2291280A 1980-02-26 1980-02-26 Setter for doppler sampling time of underwater sailing body Granted JPS56119871A (en)

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