JPS6360866B2 - - Google Patents
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- JPS6360866B2 JPS6360866B2 JP56215286A JP21528681A JPS6360866B2 JP S6360866 B2 JPS6360866 B2 JP S6360866B2 JP 56215286 A JP56215286 A JP 56215286A JP 21528681 A JP21528681 A JP 21528681A JP S6360866 B2 JPS6360866 B2 JP S6360866B2
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- JP
- Japan
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- wave
- steering
- vehicle
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/66—Sonar tracking systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は主として水中を航走し標的を追跡する
アクテイブソーナーによホーミング装置に関す
る。
アクテイブソーナーによホーミング装置に関す
る。
従来、アクテイブソーナー装置は水中航走体に
送波器と受波器（音響信号の受信センサー）ある
いは送波、受波兼用の送受波器を装備し、送波器
からパルス音を送波した後、標的から射されてく
るエコーを、狭角のビームを有する受波器を送波
した角度範囲を走査して受波するか、狭角ビーム
を各方向に多数個予め備えておく方法で標的の方
位を検出して、操舵する方向を決める。あるいは
２個の受波器を一定間隔をおいて装着し、それぞ
れの振動子の出力波形を比較して位相差を求めて
操舵する方向を決めるものであつた。
送波器と受波器（音響信号の受信センサー）ある
いは送波、受波兼用の送受波器を装備し、送波器
からパルス音を送波した後、標的から射されてく
るエコーを、狭角のビームを有する受波器を送波
した角度範囲を走査して受波するか、狭角ビーム
を各方向に多数個予め備えておく方法で標的の方
位を検出して、操舵する方向を決める。あるいは
２個の受波器を一定間隔をおいて装着し、それぞ
れの振動子の出力波形を比較して位相差を求めて
操舵する方向を決めるものであつた。
従つて、方位検出の精度を高めるには、狭角ビ
ーム走査法ではビームをより尖鋭にする必要あ
り、波長に対し充分大きな放射面が必要であつ
た。しかし、ホーミング装置には寸法的な制限が
あり、波長の長い低周波ではビームが広角となつ
て極端に方位検出精度が低下するのを避けられな
かつた。一方、位相差検出法では２個の受波器間
の距離を波長に対し大きくとる必要がある。しか
し1/2波長以上の間隔をとると、前方180度の範囲
内に２方向以上で同位相となる現象が生じ真の方
向を判断することが困難となる問題があり、精度
の向上は原理的に限度があつた。装置の形状、寸
法の制限から1/2波長より狭い間隔しかとれない
場合は当然ながら精度の向上は望めない問題があ
つた。また、従来のアクテイブソーナー方式では
パルス変調した音波を送波し、受波は送波の休止
時間を利用して行われた。このため送波している
時間は標的からの情報を得ることができず無駄で
あつた。このことに加え１回目の送波でエコーが
得られなかつたときは、これの受波時間までが操
舵すべきか否かの情報を得られなかつたことにな
り２回目の送波を待つだけ無駄になつてしまう大
きな欠点があつた。
ーム走査法ではビームをより尖鋭にする必要あ
り、波長に対し充分大きな放射面が必要であつ
た。しかし、ホーミング装置には寸法的な制限が
あり、波長の長い低周波ではビームが広角となつ
て極端に方位検出精度が低下するのを避けられな
かつた。一方、位相差検出法では２個の受波器間
の距離を波長に対し大きくとる必要がある。しか
し1/2波長以上の間隔をとると、前方180度の範囲
内に２方向以上で同位相となる現象が生じ真の方
向を判断することが困難となる問題があり、精度
の向上は原理的に限度があつた。装置の形状、寸
法の制限から1/2波長より狭い間隔しかとれない
場合は当然ながら精度の向上は望めない問題があ
つた。また、従来のアクテイブソーナー方式では
パルス変調した音波を送波し、受波は送波の休止
時間を利用して行われた。このため送波している
時間は標的からの情報を得ることができず無駄で
あつた。このことに加え１回目の送波でエコーが
得られなかつたときは、これの受波時間までが操
舵すべきか否かの情報を得られなかつたことにな
り２回目の送波を待つだけ無駄になつてしまう大
きな欠点があつた。
本発明は、航走中に連続的に送波しながら受波
し、受波の波数を計測することによつて、輻射面
が大きく非常に尖鋭な受波器を装備していること
と等価で低周波においても精度が高く、時間効率
の高いホーミング装置を提供するものである。
し、受波の波数を計測することによつて、輻射面
が大きく非常に尖鋭な受波器を装備していること
と等価で低周波においても精度が高く、時間効率
の高いホーミング装置を提供するものである。
即ち、本発明によれば、航走体の軸上、又は周
辺に配列された送波器と、前記軸に平行に送信信
号の1/2波長の奇数整数倍の間隔で配置され和接
続された少なくとも２個の受波器を含む受波器群
と、前記受波器群を更に円周方向に少なくとも２
群配置して構成された複数の受波器群と、前記複
数の受波器群の各出力信号の波数を計測する波数
計測手段と、予め定めた２つの前記受波器群に対
応する波数計測手段で得られた波数を比較する比
較手段と、この比較手段の出力によりその比較差
が零となる方向へ舵を操作する操舵手段とを備え
たホーミング装置が得られる。
辺に配列された送波器と、前記軸に平行に送信信
号の1/2波長の奇数整数倍の間隔で配置され和接
続された少なくとも２個の受波器を含む受波器群
と、前記受波器群を更に円周方向に少なくとも２
群配置して構成された複数の受波器群と、前記複
数の受波器群の各出力信号の波数を計測する波数
計測手段と、予め定めた２つの前記受波器群に対
応する波数計測手段で得られた波数を比較する比
較手段と、この比較手段の出力によりその比較差
が零となる方向へ舵を操作する操舵手段とを備え
たホーミング装置が得られる。
次に本発明の実施例について図面を参照して説
明する。
明する。
本発明を実施した航走体の第１の実施例の平面
図、Ａ−A′矢視図、及び受波指向性を示す第１
図ａ，ｂ，ｃ，ｄを参照すると、航走体１と、こ
の胴体の軸方向に間隔Ｄで取付けた第１の受波器
群２−１−１，２−１−２と第２の受波器群２−
２−１，２−２−２、と以下同様な第３、第４の
受波器群２−３−１，２−３−２，２−４−１，
２−４−２と各受波器からの出力信号の波数を計
測、比較し垂直水平舵４−１，４−２，４−３，
４−４に操舵信号を送信する波数計測比較回路３
と胴体の軸上の先端部に取付けた送波器Ｓとを含
む。２−１，２−３は第１と第２の受波器群の中
心位置を示す。
図、Ａ−A′矢視図、及び受波指向性を示す第１
図ａ，ｂ，ｃ，ｄを参照すると、航走体１と、こ
の胴体の軸方向に間隔Ｄで取付けた第１の受波器
群２−１−１，２−１−２と第２の受波器群２−
２−１，２−２−２、と以下同様な第３、第４の
受波器群２−３−１，２−３−２，２−４−１，
２−４−２と各受波器からの出力信号の波数を計
測、比較し垂直水平舵４−１，４−２，４−３，
４−４に操舵信号を送信する波数計測比較回路３
と胴体の軸上の先端部に取付けた送波器Ｓとを含
む。２−１，２−３は第１と第２の受波器群の中
心位置を示す。
次に本発明の原理を説明すると、第１図ａに示
す２個の受波器間隔Ｄを、送波器Ｓか送波された
音波の1/2波長とする。第１の受波器群２−１−
１と２−１−２は電気的に和接続となつているか
ら、この受波器群から得られる出力電圧をＥ（θ）
とすると、第１図ｃのように２−１と２−３を通
るY′軸上でＥ（90度）は最大値を示し、それと直
角なX′−X″軸（航走体軸）上でのＥ（０度）は零
となる指向性を呈する。その他の受波器群につい
ても同様である。但しθはX′−X″軸のX′方向を
基準とした方位角である。即ち、送波器Ｓから送
波された音波は全空間に拡散するが、２個の受波
器へ直接到達した音波は出力として現れない。し
かし、０度方位以外から到達するエコーは出力電
圧として現われることになる。
す２個の受波器間隔Ｄを、送波器Ｓか送波された
音波の1/2波長とする。第１の受波器群２−１−
１と２−１−２は電気的に和接続となつているか
ら、この受波器群から得られる出力電圧をＥ（θ）
とすると、第１図ｃのように２−１と２−３を通
るY′軸上でＥ（90度）は最大値を示し、それと直
角なX′−X″軸（航走体軸）上でのＥ（０度）は零
となる指向性を呈する。その他の受波器群につい
ても同様である。但しθはX′−X″軸のX′方向を
基準とした方位角である。即ち、送波器Ｓから送
波された音波は全空間に拡散するが、２個の受波
器へ直接到達した音波は出力として現れない。し
かし、０度方位以外から到達するエコーは出力電
圧として現われることになる。
次にこの出力によつて操舵する方法の原理を第
２図で説明する。第２図の０は標的を示し、Ｘ軸
Ｙ軸の原点にあるものとする。P〓はある周波数の
標的０から発する音波又は標的から反射した音波
の音圧を示す。航走体は０から遠い位置にあるか
らP〓は球面波として見なされる。円形弧の実線
、、……はある時刻t1における音圧P〓の
最大値の分布を示し、円形弧の破線′、′、
′……は最小値の分布を示す。
２図で説明する。第２図の０は標的を示し、Ｘ軸
Ｙ軸の原点にあるものとする。P〓はある周波数の
標的０から発する音波又は標的から反射した音波
の音圧を示す。航走体は０から遠い位置にあるか
らP〓は球面波として見なされる。円形弧の実線
、、……はある時刻t1における音圧P〓の
最大値の分布を示し、円形弧の破線′、′、
′……は最小値の分布を示す。
いま、時刻t1における航走体１の位置をP1（t1）
とし、印５の方向に進行する場合を考える。時刻
t2において航走体がP2（t2）に達したとする。音
波はt2−t1の時間である距離を伝搬するからP〓の
分布も変化するが、原理の説明を簡単化するため
に暫くt1における分布で固定して考えると、この
図面上で受波器２−１（P1）はこの間に′、
、′、、′、を横切つたことが分る。一
方、受波器２−３（P1）は、′、、′
を横切つたことが分る。従つて、音圧の最大値と
最小値に対する受波出力を波数計測比較回路３に
よつて読みとると、受波器２−１の出力は６個と
なり、受波器２−３の出力は５個となる。そこで
両受波器間の波数に１個の差が生じたことを検出
して舵４−２、４−４に操舵信号を送つて航走体
１を右側（０の方向）へ回転させる。次に時刻t3
にP3（t3）の位置にあつたとしてt3からt4までの間
を同様に考えると、２−１の出力は６個で、２−
３の出力は５個であるからP4（t4）においては航
走体をまだ右側へ回転させることが分る。このよ
うにして、時計方向に回りながら標的０に漸近す
る。
とし、印５の方向に進行する場合を考える。時刻
t2において航走体がP2（t2）に達したとする。音
波はt2−t1の時間である距離を伝搬するからP〓の
分布も変化するが、原理の説明を簡単化するため
に暫くt1における分布で固定して考えると、この
図面上で受波器２−１（P1）はこの間に′、
、′、、′、を横切つたことが分る。一
方、受波器２−３（P1）は、′、、′
を横切つたことが分る。従つて、音圧の最大値と
最小値に対する受波出力を波数計測比較回路３に
よつて読みとると、受波器２−１の出力は６個と
なり、受波器２−３の出力は５個となる。そこで
両受波器間の波数に１個の差が生じたことを検出
して舵４−２、４−４に操舵信号を送つて航走体
１を右側（０の方向）へ回転させる。次に時刻t3
にP3（t3）の位置にあつたとしてt3からt4までの間
を同様に考えると、２−１の出力は６個で、２−
３の出力は５個であるからP4（t4）においては航
走体をまだ右側へ回転させることが分る。このよ
うにして、時計方向に回りながら標的０に漸近す
る。
以上は音波の伝搬がないものとし（つまり時刻
t1で固定）、かつ標的も固定して考えたが、音波
の伝搬と標的の移動があつた場合も、ドプラー効
果で受波する音波の周波数が変るだけで上記の作
動原理に影響しないことが分る。また、目標が航
走体の右側にある場合であつたが、左側にある場
合は出力の数値の大小も右と左が逆転するから操
舵も逆となり反時計回りで漸近する。従つて無駄
の少ない追跡を行うことが分る。
t1で固定）、かつ標的も固定して考えたが、音波
の伝搬と標的の移動があつた場合も、ドプラー効
果で受波する音波の周波数が変るだけで上記の作
動原理に影響しないことが分る。また、目標が航
走体の右側にある場合であつたが、左側にある場
合は出力の数値の大小も右と左が逆転するから操
舵も逆となり反時計回りで漸近する。従つて無駄
の少ない追跡を行うことが分る。
第２図はXY平面で説明したが、これに直角な
Ｚ軸を考えて受波器を３個以上設置して、比較す
る受波器の組合せを適当に選べばXZ平面等でも
同様の原理で成り立つ。即ち受波器２−２と２−
４を用いて同様の作動を並行して行わせることに
より、空間的に無駄のない追跡を行うことができ
る。
Ｚ軸を考えて受波器を３個以上設置して、比較す
る受波器の組合せを適当に選べばXZ平面等でも
同様の原理で成り立つ。即ち受波器２−２と２−
４を用いて同様の作動を並行して行わせることに
より、空間的に無駄のない追跡を行うことができ
る。
なお、波数に差を生ずるまでの舵走時間が長く
かかる場合、舵走体の運動は長い折線のつながり
となつて追跡時間に無駄がでる恐れがある。この
ようなときは複数個の波数計測比較回路を用い、
計測のスタート時点を少しづつ遅らせて並列に作
動させ、それぞれの出力に同期して操舵信号回路
を切換え接続することによつて短い折線のつなが
りで運動させることができる。
かかる場合、舵走体の運動は長い折線のつながり
となつて追跡時間に無駄がでる恐れがある。この
ようなときは複数個の波数計測比較回路を用い、
計測のスタート時点を少しづつ遅らせて並列に作
動させ、それぞれの出力に同期して操舵信号回路
を切換え接続することによつて短い折線のつなが
りで運動させることができる。
波数の読取りは1/2波長ごとに行う場合で説明
したが、１波長ごとでもよい。但し、この場合は
差を検出する時間がやや長くなる。
したが、１波長ごとでもよい。但し、この場合は
差を検出する時間がやや長くなる。
このように、本発明によれば舵走体の向が音波
の伝搬方向と一致し、その向きが標的の方向に向
いたときは波数に差を生じにくいから標的に向つ
て直進する。なお、受波器群の指向性から完全に
出力が０となるときも波数計測比較回路は作動し
ないから操舵せず直進する。但し、もし完全に逆
向きから舵走を始めたとしたら方向転換すること
なしに遠ざかる方に直進することになつて不都合
である。このようなチヤンスは極く稀れであり実
用上の問題はほとんどないが、できるだけ操舵信
号を早く得るためにも舵走体の初動作は僅か回転
させるように舵をセツトしておけばよい。受波器
間隔Ｄは1/2波長の場合の他、1/2波長の奇数整数
倍であつてもＥ（０度）は零となるから連続的に
送波と受波を行うことができる。第１図ｄは3.5
波長の場合の指向性を示す。第１図ｃに比べθが
０度付近の感度の悪い範囲が狭く、舵走体の方向
が標的の方向に近くなつたときも敏感に操舵する
ことができ有利である。しかし０度方位以外のと
ころでもＥ（θ）が零となるところが生じ不利な
点も生ずるが高速で舵走する場合は惰性で短時間
にこの不感帯を脱するから、この方が有利であ
る。舵走速度等に応じてＤの値を選択すればよ
い。また、受波器群の受波器の数は２個である必
要は必ずしもない。例えば偶数個使用し、Ｄが1/
２波長のペアーを複数個に分けて軸方向に配列し
てもＥ（０度）は零となるから同一の効果が得ら
れる。
の伝搬方向と一致し、その向きが標的の方向に向
いたときは波数に差を生じにくいから標的に向つ
て直進する。なお、受波器群の指向性から完全に
出力が０となるときも波数計測比較回路は作動し
ないから操舵せず直進する。但し、もし完全に逆
向きから舵走を始めたとしたら方向転換すること
なしに遠ざかる方に直進することになつて不都合
である。このようなチヤンスは極く稀れであり実
用上の問題はほとんどないが、できるだけ操舵信
号を早く得るためにも舵走体の初動作は僅か回転
させるように舵をセツトしておけばよい。受波器
間隔Ｄは1/2波長の場合の他、1/2波長の奇数整数
倍であつてもＥ（０度）は零となるから連続的に
送波と受波を行うことができる。第１図ｄは3.5
波長の場合の指向性を示す。第１図ｃに比べθが
０度付近の感度の悪い範囲が狭く、舵走体の方向
が標的の方向に近くなつたときも敏感に操舵する
ことができ有利である。しかし０度方位以外のと
ころでもＥ（θ）が零となるところが生じ不利な
点も生ずるが高速で舵走する場合は惰性で短時間
にこの不感帯を脱するから、この方が有利であ
る。舵走速度等に応じてＤの値を選択すればよ
い。また、受波器群の受波器の数は２個である必
要は必ずしもない。例えば偶数個使用し、Ｄが1/
２波長のペアーを複数個に分けて軸方向に配列し
てもＥ（０度）は零となるから同一の効果が得ら
れる。
第３図は第２の実施例であり、１受波器群を３
個で構成し、送波器は４個を軸対称に配列したも
のである。この場合、送波器は軸対称であるか
ら、直接各受波器群へ到達する送波音は同相とな
る。従つて受波器の感度は２−１−２の値を１と
したとき２−１−１と２−１−３の値を1/2とな
るようにして和接続するばＥ（０度）は零となる。
個で構成し、送波器は４個を軸対称に配列したも
のである。この場合、送波器は軸対称であるか
ら、直接各受波器群へ到達する送波音は同相とな
る。従つて受波器の感度は２−１−２の値を１と
したとき２−１−１と２−１−３の値を1/2とな
るようにして和接続するばＥ（０度）は零となる。
本発明は以上説明したように、波数を計測して
標的の方向を判断して操舵する方式において、連
続的に送波と受波することによつて低周波数の音
波に対しても精度よく時間効率のよい高性能のホ
ーミング装置が得られる効果がある。
標的の方向を判断して操舵する方式において、連
続的に送波と受波することによつて低周波数の音
波に対しても精度よく時間効率のよい高性能のホ
ーミング装置が得られる効果がある。
第１図ａ，ｂ，ｃ，ｄは本発明の第１の実施例
の平面図とＡ−A′矢視図と指向性を示す図、第
２図は本発明原理説明図、第３図ａ，ｂ，ｃは本
発明の第２の実施例を示す平面図、Ｂ−B′矢視
図とＣ−C′側面図である。 １……舵走体、２−１−１，２−１−２，２−
１−３，２−２−１，２−２−２，２−２−３…
…受波器、３……波数計測比較回路、４−１，４
−２，４−３，４−４……舵。
の平面図とＡ−A′矢視図と指向性を示す図、第
２図は本発明原理説明図、第３図ａ，ｂ，ｃは本
発明の第２の実施例を示す平面図、Ｂ−B′矢視
図とＣ−C′側面図である。 １……舵走体、２−１−１，２−１−２，２−
１−３，２−２−１，２−２−２，２−２−３…
…受波器、３……波数計測比較回路、４−１，４
−２，４−３，４−４……舵。
Claims (1)
- １ 航走体の軸上、又は周辺に配列された送波器
と、前記軸に平行に送信信号の1/2波長の奇数整
数倍の間隔で配置され和接続された少なくとも２
個の受波器を含む受波器群と、前記受波器群を更
に円周方向に少なくとも２群配置して構成された
複数の受波器群と、前記複数の受波器群の各出力
信号の波数を計測する波数計測手段と、予め定め
た２つの前記受波器群に対応する波数計測手段で
得られた波数を比較する比較手段と、この比較手
段の出力によりその比較差が零となる方向へ舵を
操作する操舵手段とを備えて成ることを特徴とす
るホーミング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56215286A JPS58111773A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | ホ−ミング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56215286A JPS58111773A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | ホ−ミング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58111773A JPS58111773A (ja) | 1983-07-02 |
| JPS6360866B2 true JPS6360866B2 (ja) | 1988-11-25 |
Family
ID=16669796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56215286A Granted JPS58111773A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | ホ−ミング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58111773A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0411374U (ja) * | 1990-05-15 | 1992-01-30 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018008537A (ja) * | 2016-07-11 | 2018-01-18 | 株式会社Ihi | 航走誘導装置および航走誘導方法 |
-
1981
- 1981-12-25 JP JP56215286A patent/JPS58111773A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0411374U (ja) * | 1990-05-15 | 1992-01-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58111773A (ja) | 1983-07-02 |
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