JPS6364752B2 - - Google Patents
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- JPS6364752B2 JPS6364752B2 JP57019103A JP1910382A JPS6364752B2 JP S6364752 B2 JPS6364752 B2 JP S6364752B2 JP 57019103 A JP57019103 A JP 57019103A JP 1910382 A JP1910382 A JP 1910382A JP S6364752 B2 JPS6364752 B2 JP S6364752B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
- F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
- F41G7/22—Homing guidance systems
- F41G7/2273—Homing guidance systems characterised by the type of waves
- F41G7/228—Homing guidance systems characterised by the type of waves using acoustic waves, e.g. for torpedoes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (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】
本発明はホーミング装置、特に水中を航走して
標的を追跡するアクチブソーナーによるホーミン
グ装置に関する。
標的を追跡するアクチブソーナーによるホーミン
グ装置に関する。
従来、アクチブソーナー装置は水中航走体に送
波器と受波器、あるいは送波、受波兼用の送受波
器を装備し、送波器からパルス変調波を送波した
後、標的から反射されてくるエーを、狭ビームの
指向性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、または狭ビームの指向性を有す
る受波器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狭角
ビーム走査法か、もしくは2個の受波器を一定間
隔おいて装備し、それぞれの受波器の出力波形を
比較して位相差を求めて操舵する方向を決める位
相差検出法によつて標的の方位を決定していた。
波器と受波器、あるいは送波、受波兼用の送受波
器を装備し、送波器からパルス変調波を送波した
後、標的から反射されてくるエーを、狭ビームの
指向性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、または狭ビームの指向性を有す
る受波器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狭角
ビーム走査法か、もしくは2個の受波器を一定間
隔おいて装備し、それぞれの受波器の出力波形を
比較して位相差を求めて操舵する方向を決める位
相差検出法によつて標的の方位を決定していた。
従つて、狭角ビーム走査法では方位検出の精度
を高める為にはビームをより尖鋭にする必要があ
り、送、受波器とも波長に対し充分大きい放射
面、すなわち開口比の大きい放射面が必要であ
る。
を高める為にはビームをより尖鋭にする必要があ
り、送、受波器とも波長に対し充分大きい放射
面、すなわち開口比の大きい放射面が必要であ
る。
また、ホーミング装置は標的を出来る限り遠距
離から探知することが必要で、この為には伝ぱん
損失の少ない低周波を利用することが極め手とな
るが、ホーミング装置では特に寸法上の制限があ
り、通常数KHzかそれ以下の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
下するという欠点がある。
離から探知することが必要で、この為には伝ぱん
損失の少ない低周波を利用することが極め手とな
るが、ホーミング装置では特に寸法上の制限があ
り、通常数KHzかそれ以下の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
下するという欠点がある。
一方、位相差検出法では2個の受波器間の距離
を波長に対して大きくとる必要があるがλ/2
(λは送信信号の波長)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
が生じて真の方向を判断することが困難になり、
装置の形状や寸法上の制限でλ/2よりも狭い間
隔しかとれないときには当然精度が低下するとい
う欠点がある。
を波長に対して大きくとる必要があるがλ/2
(λは送信信号の波長)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
が生じて真の方向を判断することが困難になり、
装置の形状や寸法上の制限でλ/2よりも狭い間
隔しかとれないときには当然精度が低下するとい
う欠点がある。
さらに、このような従来のアクチブソーナー方
式ではパルス変調したパルス音波を送波し、受波
は送波のパルス間隔を利用して行われている。こ
の為送波している時間は標的からのエコーを得る
ことが出来ずに無駄となり、これに加えて1回目
の送波でエコーが得られないときには、この受波
時間も無情報で意味のないものとなつてしまうと
いう欠点がある。
式ではパルス変調したパルス音波を送波し、受波
は送波のパルス間隔を利用して行われている。こ
の為送波している時間は標的からのエコーを得る
ことが出来ずに無駄となり、これに加えて1回目
の送波でエコーが得られないときには、この受波
時間も無情報で意味のないものとなつてしまうと
いう欠点がある。
本発明の目的は上述した欠点を除去し、λ/2
の奇数整数倍に配列した複数の受波器群により、
はじめは連続送信波を受波器群の出力を和接続と
して受信しつつこれらの受波器群の受信する音波
の波数差を計測して標的の追尾を行わせ、航走体
が標的との方位を越えて逆舵をとるときには受波
器群を差接続とし、同時にパルス送、受信に切換
えて舵走体前方の不感帯を少なくして標的を追尾
させるという簡単な方法を備えることにより、開
口比が大きい受波器を装備していることと等価で
かつ低周波でも精度が高く、また不感帯も大幅に
減少させ、さらに送、受信の時間効率も大きく向
上させることが出来るホーミング装置を提供する
ことにある。
の奇数整数倍に配列した複数の受波器群により、
はじめは連続送信波を受波器群の出力を和接続と
して受信しつつこれらの受波器群の受信する音波
の波数差を計測して標的の追尾を行わせ、航走体
が標的との方位を越えて逆舵をとるときには受波
器群を差接続とし、同時にパルス送、受信に切換
えて舵走体前方の不感帯を少なくして標的を追尾
させるという簡単な方法を備えることにより、開
口比が大きい受波器を装備していることと等価で
かつ低周波でも精度が高く、また不感帯も大幅に
減少させ、さらに送、受信の時間効率も大きく向
上させることが出来るホーミング装置を提供する
ことにある。
本発明の装置は、水中航走体の軸線上、または
軸線の周辺に送波器が配列されるとともに前記水
中航走体に設けられた1組の舵に対して垂直で前
記軸線に平行な平面内に送波信号の1/2波長の奇
数整数倍の間隔で配置されかつ和接続された受波
器群を少なくとも2群有し、前記送波器から送信
する連続波送信信号による標的のエコーを受信し
た前記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
対応する前記波数計測手段によつて得られた波数
を比較する比較手段と、この比較手段の出力によ
り前記水中航走体の舵を操作する操舵手段と、こ
の操舵手段の出力により操舵される前記水中航走
体の向きが標的の方位を越えて舵が逆方向に操舵
されたときにこれを検知し前記複数の受波器群の
接続を差接続するとともに前記送波器の送信信号
をパルス変調波に切換えて前記水中航走体前方の
不感帯をなくし標的に正対する方向に舵を操作せ
しめる逆舵信号検知手段とを備えて構成される。
軸線の周辺に送波器が配列されるとともに前記水
中航走体に設けられた1組の舵に対して垂直で前
記軸線に平行な平面内に送波信号の1/2波長の奇
数整数倍の間隔で配置されかつ和接続された受波
器群を少なくとも2群有し、前記送波器から送信
する連続波送信信号による標的のエコーを受信し
た前記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
対応する前記波数計測手段によつて得られた波数
を比較する比較手段と、この比較手段の出力によ
り前記水中航走体の舵を操作する操舵手段と、こ
の操舵手段の出力により操舵される前記水中航走
体の向きが標的の方位を越えて舵が逆方向に操舵
されたときにこれを検知し前記複数の受波器群の
接続を差接続するとともに前記送波器の送信信号
をパルス変調波に切換えて前記水中航走体前方の
不感帯をなくし標的に正対する方向に舵を操作せ
しめる逆舵信号検知手段とを備えて構成される。
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図であ
る。送波器1から放射する低周波送信信号は標的
に当つてエコーとなり、この送信信号のλ/2の
奇数整数倍の間隔で配置された複数の受波器群を
構成する第1の受波器群2−1Aおよび2−1
B、第2の受波器群2−2Aおよび2−2B、第
3の受波器群2−3Aおよび2−3B、ならびに
第4の受波器群2−4Aおよび2−4Bによつて
受信される。
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図であ
る。送波器1から放射する低周波送信信号は標的
に当つてエコーとなり、この送信信号のλ/2の
奇数整数倍の間隔で配置された複数の受波器群を
構成する第1の受波器群2−1Aおよび2−1
B、第2の受波器群2−2Aおよび2−2B、第
3の受波器群2−3Aおよび2−3B、ならびに
第4の受波器群2−4Aおよび2−4Bによつて
受信される。
第2図はこれらの送波器および各受波器群を水
中航走体に装備した状態を示す送、受波器装備図
である。
中航走体に装備した状態を示す送、受波器装備図
である。
第2図Aは装備平面図であり水中航走体100
には、この胴体の軸線X′−X″方向頭部に送波器
1を装備し、軸線X′−X″と平行方向でかつ1組
の舵300Aおよび300Bに垂直に、間隔Dで
第1の受波器群2−1Aおよび2−1Bを装備
し、以下同様にして第2の受波器群2−2Aおよ
び2−2Bを第1の受波器群の反対側に、第3の
受波器群2−3Aおよび2−3Bを上部に、また
第4の受波器群を下部に装備する。水中航走体1
00の航走方向の操舵は方向舵200Aおよび2
00B(図示せず)によつて行ない、垂直方向の
操舵は潜舵300Aおよび300Bによつて行
う。
には、この胴体の軸線X′−X″方向頭部に送波器
1を装備し、軸線X′−X″と平行方向でかつ1組
の舵300Aおよび300Bに垂直に、間隔Dで
第1の受波器群2−1Aおよび2−1Bを装備
し、以下同様にして第2の受波器群2−2Aおよ
び2−2Bを第1の受波器群の反対側に、第3の
受波器群2−3Aおよび2−3Bを上部に、また
第4の受波器群を下部に装備する。水中航走体1
00の航走方向の操舵は方向舵200Aおよび2
00B(図示せず)によつて行ない、垂直方向の
操舵は潜舵300Aおよび300Bによつて行
う。
第2図Bは航走体100に装備したこれら送、
受波器を図の左方、頭部側から見た装備断面図で
ある。
受波器を図の左方、頭部側から見た装備断面図で
ある。
装備間隔Dは、送信信号の波長の1/2の奇数整
数倍であり本実施例では波長をλとするとλ/2
にしてある。
数倍であり本実施例では波長をλとするとλ/2
にしてある。
第1図のブロツク図において、λ/2の間隔で
配置された第1の受波器群2−1A,2−1Bお
よび第2の受波器群2−2A,2−2Bは、受信
エコーを入力し方位情報を得るものであり、また
第3の受波器群2−3A,2−3Bおよび第4の
受波器群2−4A,2−4Bは受信エコーを入力
し垂直(上下)情報を得るものである。
配置された第1の受波器群2−1A,2−1Bお
よび第2の受波器群2−2A,2−2Bは、受信
エコーを入力し方位情報を得るものであり、また
第3の受波器群2−3A,2−3Bおよび第4の
受波器群2−4A,2−4Bは受信エコーを入力
し垂直(上下)情報を得るものである。
これら、第1、第2、第3および第4の受波器
群は、リレー回路を用いた和差切換回路4A,4
B,4Cおよび4Dによつて通常、出力がそれぞ
れ電気的に和接続とされている。
群は、リレー回路を用いた和差切換回路4A,4
B,4Cおよび4Dによつて通常、出力がそれぞ
れ電気的に和接続とされている。
CWおよびパルス変調波を切換出力する送信器
3からは、通常CWを出力し、航走体100が航
走しつつ送波器1からこの低周波のCWを水中に
放射し、この送信信号が標的に当るとエコーとな
つて上述した和接続状態の第1、第2、第3およ
び第4の受波器群に入力し、たとえば第1の受波
器群2−1Aおよび2−1Bの出力は出力を電気
的に和接続で合成されたアナログ信号401Aと
して波数計測回路5Aに入力される。
3からは、通常CWを出力し、航走体100が航
走しつつ送波器1からこの低周波のCWを水中に
放射し、この送信信号が標的に当るとエコーとな
つて上述した和接続状態の第1、第2、第3およ
び第4の受波器群に入力し、たとえば第1の受波
器群2−1Aおよび2−1Bの出力は出力を電気
的に和接続で合成されたアナログ信号401Aと
して波数計測回路5Aに入力される。
第2、第3および第4の受波器群の出力につい
ても全くこれと同様にして和差切換回路4B,4
Cおよび4Dを介して電気的に和接続で合成され
た和入力信号401B,401Cおよび401D
として、それぞれ波数計測回路5B,5Cおよび
5Dに入力される。
ても全くこれと同様にして和差切換回路4B,4
Cおよび4Dを介して電気的に和接続で合成され
た和入力信号401B,401Cおよび401D
として、それぞれ波数計測回路5B,5Cおよび
5Dに入力される。
この場合、たとえば第1の受波器の出力が電気
的に和接続された状態では、この受波器群から得
られる和入力信号401Aの出力電圧をE(θ)
とすると、E(θ)は第3図の受波器群の受波指
向特性を示す受波指向特性図Aに示す如く、第1
の受波器群2−1A,2−1Bの中間を通り、航
走体100の軸線X′−X″に垂直なY′−Y″軸方向
のE(θ)、すなわちE(90度)が最大値を示し、
軸線X′−X″方向のE(θ)、すなわちE(0度)が
零となる受波指向性を示す。ただし、θは第3図
Aに示すようにX′−X″軸のX′方向を基準とした
方位角であり、このように、送波器1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2
−1A,2−1Bよりなる第1の受波器群には送
波器から直接到達した音波は出力としては現れな
い。しかし、0度方位以外から到達するエコーは
出力電圧として現れる。
的に和接続された状態では、この受波器群から得
られる和入力信号401Aの出力電圧をE(θ)
とすると、E(θ)は第3図の受波器群の受波指
向特性を示す受波指向特性図Aに示す如く、第1
の受波器群2−1A,2−1Bの中間を通り、航
走体100の軸線X′−X″に垂直なY′−Y″軸方向
のE(θ)、すなわちE(90度)が最大値を示し、
軸線X′−X″方向のE(θ)、すなわちE(0度)が
零となる受波指向性を示す。ただし、θは第3図
Aに示すようにX′−X″軸のX′方向を基準とした
方位角であり、このように、送波器1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2
−1A,2−1Bよりなる第1の受波器群には送
波器から直接到達した音波は出力としては現れな
い。しかし、0度方位以外から到達するエコーは
出力電圧として現れる。
この第1のの受波器群2−1A,2−1Bとと
もに標的の方位情報を得るために用いる第2の受
波器群2−2A,2−2Bもこれと全く同じ受波
特性を示し、さらに標的の垂直(上下)位置情報
を得るために用いる第3の受波器群2−3A,2
−3Bおよび第4の受波器群2−4A,2−4B
もまた同様な受波特性を示しこの場合は上述の方
位角を航走体と標的とのなす垂直(上下)角に置
換えればよい。
もに標的の方位情報を得るために用いる第2の受
波器群2−2A,2−2Bもこれと全く同じ受波
特性を示し、さらに標的の垂直(上下)位置情報
を得るために用いる第3の受波器群2−3A,2
−3Bおよび第4の受波器群2−4A,2−4B
もまた同様な受波特性を示しこの場合は上述の方
位角を航走体と標的とのなす垂直(上下)角に置
換えればよい。
次に、これらの受波器群の出力によつて航走体
100を操舵する方法の原理を説明する。
100を操舵する方法の原理を説明する。
第4図は本実施例の動作を示す動作原理図であ
る。第4図のOは標的を示しX軸、Y軸の原点に
あるものとする。
る。第4図のOは標的を示しX軸、Y軸の原点に
あるものとする。
P〓は標的から反射したエコーの音圧を示し、航
走体100から波長に比して充分遠い位置にある
のでP〓は球面波と見倣すことが出来る。
走体100から波長に比して充分遠い位置にある
のでP〓は球面波と見倣すことが出来る。
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、点線′,
′,′…′は最小値の分布を示す。従つて実
線と点線の差はλ/2である。
ける音圧P〓の最大値の分布を示し、点線′,
′,′…′は最小値の分布を示す。従つて実
線と点線の差はλ/2である。
いま、時間t1における航走体100の位置をP1
(t1)とし矢印101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ぱん
するからP〓の分布も変化するが、原理の説明を簡
単するためにt1における分布で固定して考える
と、この図面上で第1の受波器群2−1A,1B
はこの間に′,,′,,′,を切つた
ことがわかる。一方、第2の受波器群2−2A,
2Bはこの間に,′,,′,を横切つた
ことがわかる。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および比較手段によつて
読取ると、その波数差1個が生じたことを検出出
来て、方向舵200A,200Bに操舵信号を送
つて航走体100を右施回(0の方向)へ回転さ
せる。
(t1)とし矢印101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ぱん
するからP〓の分布も変化するが、原理の説明を簡
単するためにt1における分布で固定して考える
と、この図面上で第1の受波器群2−1A,1B
はこの間に′,,′,,′,を切つた
ことがわかる。一方、第2の受波器群2−2A,
2Bはこの間に,′,,′,を横切つた
ことがわかる。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および比較手段によつて
読取ると、その波数差1個が生じたことを検出出
来て、方向舵200A,200Bに操舵信号を送
つて航走体100を右施回(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、こ
れが時刻t4にp4(t4)の位置までそのまま進行した
とすると、第1の受波器群と第2の受波器群から
得られる波数はそれぞれ6個と5個で、1個の差
を生じ、またp4(t4)で航走体100を右施回さ
せる。このようにしてこの場合は時計方向に施回
しながら標的Oに近接し、標的Oと正対するまで
追尾を続ける。追尾は標的Oと航走体100が正
対するまで継続されるが、航走体100の運動に
は必らず惰性があり、正対方向からさらに行き過
ぎて第1の受波器群と第2の受波器群の出力特性
が上述した状態と逆転してしまう。さらに航走体
100の目的は最終的には標的Oと正対し追尾す
ることにあるが、正対状態では第3図Aに示す如
く受波群の感度は零となり標的から何等の情報も
得られない不感帯をつくることになる。従つて本
実施例では、航走体100が標的Oの方位を越え
て受波器群の出力特性が逆転したとき、この出力
を検知し逆舵をとらせる逆舵信号検知手段を備え
て第1および第2の受波器群の出力の電気的接続
を差接続に切換えるとともに送信器の出力をCW
からパルス変調波に切換えて追尾を続行させてい
る。
れが時刻t4にp4(t4)の位置までそのまま進行した
とすると、第1の受波器群と第2の受波器群から
得られる波数はそれぞれ6個と5個で、1個の差
を生じ、またp4(t4)で航走体100を右施回さ
せる。このようにしてこの場合は時計方向に施回
しながら標的Oに近接し、標的Oと正対するまで
追尾を続ける。追尾は標的Oと航走体100が正
対するまで継続されるが、航走体100の運動に
は必らず惰性があり、正対方向からさらに行き過
ぎて第1の受波器群と第2の受波器群の出力特性
が上述した状態と逆転してしまう。さらに航走体
100の目的は最終的には標的Oと正対し追尾す
ることにあるが、正対状態では第3図Aに示す如
く受波群の感度は零となり標的から何等の情報も
得られない不感帯をつくることになる。従つて本
実施例では、航走体100が標的Oの方位を越え
て受波器群の出力特性が逆転したとき、この出力
を検知し逆舵をとらせる逆舵信号検知手段を備え
て第1および第2の受波器群の出力の電気的接続
を差接続に切換えるとともに送信器の出力をCW
からパルス変調波に切換えて追尾を続行させてい
る。
このようにすることによつて第1および第2の
受波器群の受波指向性は差接続により第3図Bの
如くになり、正対する正面方向で最大の感度を有
する状態で入力エコーを受信することが出来る。
この状態のときは標的からのエコーとして得られ
る情報も非常に増えるのでパルス送信に切換ても
情報取得率の低下は実用上殆んど問題にならな
い。
受波器群の受波指向性は差接続により第3図Bの
如くになり、正対する正面方向で最大の感度を有
する状態で入力エコーを受信することが出来る。
この状態のときは標的からのエコーとして得られ
る情報も非常に増えるのでパルス送信に切換ても
情報取得率の低下は実用上殆んど問題にならな
い。
この場合、パルス変調波の送信と同期し、かつ
パルス長に相当する時間だけ、後述する波数計測
回路5A,5B,5Cおよび5Dは非動作状態に
抑止し、受波器群を介して直接入力する送信音波
による誤動作等の発生を防止している。送信パル
ス時間は通常数msから数十msと短く、この間水
中航走体100は送信直前の操舵状態を継続して
航走を続ける。また、送信パルス間のパルス休止
時間中に標的からエコーを受信したときはその都
度、このエコーから得られる情報に対応した操舵
を行ない、エコー受信時以外のときはその直前の
エコーから得た情報に対応して操舵された状態で
航走を続ける。
パルス長に相当する時間だけ、後述する波数計測
回路5A,5B,5Cおよび5Dは非動作状態に
抑止し、受波器群を介して直接入力する送信音波
による誤動作等の発生を防止している。送信パル
ス時間は通常数msから数十msと短く、この間水
中航走体100は送信直前の操舵状態を継続して
航走を続ける。また、送信パルス間のパルス休止
時間中に標的からエコーを受信したときはその都
度、このエコーから得られる情報に対応した操舵
を行ない、エコー受信時以外のときはその直前の
エコーから得た情報に対応して操舵された状態で
航走を続ける。
このようにして、水中航走体100が標的に対
してほぼ正対してパルス変調波に切換えて送信
し、同時に受波器群の出力の接続を差接続として
パルス送信追尾に切換えた後は航走体100の前
方の不感帯を取除き、ほぼ正対方向の標的から得
られる捕捉率の高いエコー情報を保持しつつ、ま
た送信パルスが直接受波器群へ入力することによ
る誤動作等を排除して安定した追尾を継続するこ
とが出来る。
してほぼ正対してパルス変調波に切換えて送信
し、同時に受波器群の出力の接続を差接続として
パルス送信追尾に切換えた後は航走体100の前
方の不感帯を取除き、ほぼ正対方向の標的から得
られる捕捉率の高いエコー情報を保持しつつ、ま
た送信パルスが直接受波器群へ入力することによ
る誤動作等を排除して安定した追尾を継続するこ
とが出来る。
なお、第2図は方位情報を入力する第1および
第2の送受波器群について述べたが、第3および
第4の受波器群によつて垂直(上下)方向の追尾
を行わせるXZ面での追尾も同じ原理で行わせる
ことが出来る。
第2の送受波器群について述べたが、第3および
第4の受波器群によつて垂直(上下)方向の追尾
を行わせるXZ面での追尾も同じ原理で行わせる
ことが出来る。
以上は、標的からの音波の伝ぱんがないものと
し、かつ標的も固定して考えたが、音波の伝ぱん
と標的の移動があつてもドプラ効果で受信音波の
周波数が変るだけで上述した動作原理には影響が
ない。また、第4図と反対に標的に対して航走体
100が反時計廻りで慚近するような場合、すな
わち航走体100の左側に標的がある場合でも、
受波器群の出力の数値が逆転するのみであり操舵
を逆とすればよく、無駄のない追跡を行うことが
出来る。
し、かつ標的も固定して考えたが、音波の伝ぱん
と標的の移動があつてもドプラ効果で受信音波の
周波数が変るだけで上述した動作原理には影響が
ない。また、第4図と反対に標的に対して航走体
100が反時計廻りで慚近するような場合、すな
わち航走体100の左側に標的がある場合でも、
受波器群の出力の数値が逆転するのみであり操舵
を逆とすればよく、無駄のない追跡を行うことが
出来る。
ふたたび第1図に戻つて説明する。通常は電気
的に和接続されている第1、第2、第3および第
4の受波器群の出力401A,401B、401
Cおよび401Dはそれぞれ波数計測回路5A,
5B,5Cおよび5Dに送出される。これらの回
路は入力増幅回路とカウンタ回路とを有し、次々
に入力する信号を所定のレベルまでのアナログ増
幅した後、カウンタ回路によつて入力した波数を
カウントしてデジタル量の波数情報信号501
A,501B,501Cおよび501Dとして波
数差比較のため、波数情報信号501Aおよび5
01Bは波数差比較回路6Aに、波数情報信号5
01Cおよび501Dは波数差比較回路6Bに入
力される。波数情報信号501Aは第1の受波器
群2−1A,2−1Bの出力を電気的に和接続し
たときに、これらの2個の受波器の合成受波指向
性で受信した、前述の方位角θに対応して得られ
る音波入力の波数を有するものであり、波数情報
信号501Bは第2の受波器群2−2A,2−2
Bの合成受波指向性によつて受信した方位角θに
対応して得られる音波入力の波数を有するもので
ある。また、第3および第4の受波器群によつて
得られる波数情報信号501Cおよび501Dに
ついても、θを垂直(上下)角に置き換えるだけ
で全く同様にそれぞれの入力の波数を示す。
的に和接続されている第1、第2、第3および第
4の受波器群の出力401A,401B、401
Cおよび401Dはそれぞれ波数計測回路5A,
5B,5Cおよび5Dに送出される。これらの回
路は入力増幅回路とカウンタ回路とを有し、次々
に入力する信号を所定のレベルまでのアナログ増
幅した後、カウンタ回路によつて入力した波数を
カウントしてデジタル量の波数情報信号501
A,501B,501Cおよび501Dとして波
数差比較のため、波数情報信号501Aおよび5
01Bは波数差比較回路6Aに、波数情報信号5
01Cおよび501Dは波数差比較回路6Bに入
力される。波数情報信号501Aは第1の受波器
群2−1A,2−1Bの出力を電気的に和接続し
たときに、これらの2個の受波器の合成受波指向
性で受信した、前述の方位角θに対応して得られ
る音波入力の波数を有するものであり、波数情報
信号501Bは第2の受波器群2−2A,2−2
Bの合成受波指向性によつて受信した方位角θに
対応して得られる音波入力の波数を有するもので
ある。また、第3および第4の受波器群によつて
得られる波数情報信号501Cおよび501Dに
ついても、θを垂直(上下)角に置き換えるだけ
で全く同様にそれぞれの入力の波数を示す。
波数差比較回路6Aおよび6Bは、入力する波
数情報信号501Aおよび501B、ならびに5
01Cおよび501Dのデジタル波数情報を一旦
入力レジスタにストアし、航走体100の運動条
件等から予め設定出来る内蔵プログラムの制御の
もとに次々とこのストアされた内容を読出し、D
−Aコンバータによつて波数に対応するレベルの
アナログ量に変化した後、差動増幅回路によつて
入力レベルの差に対応する電圧を得て、これを整
流回路を介して波数に対応したDC電圧として出
力する。従つて、差動増幅回路の入力レベルの大
小により出力する電圧の極性が変ることになり、
たとえば波形情報信号501Aに含まれる波形が
波形情報信号501Bに含まれる波数より多い場
合に出力電圧の極性が正であるようにすると、航
走体100が標的の方位を越えてこの大きさが逆
転すると極性が反転した負の電圧となつて出力す
る。
数情報信号501Aおよび501B、ならびに5
01Cおよび501Dのデジタル波数情報を一旦
入力レジスタにストアし、航走体100の運動条
件等から予め設定出来る内蔵プログラムの制御の
もとに次々とこのストアされた内容を読出し、D
−Aコンバータによつて波数に対応するレベルの
アナログ量に変化した後、差動増幅回路によつて
入力レベルの差に対応する電圧を得て、これを整
流回路を介して波数に対応したDC電圧として出
力する。従つて、差動増幅回路の入力レベルの大
小により出力する電圧の極性が変ることになり、
たとえば波形情報信号501Aに含まれる波形が
波形情報信号501Bに含まれる波数より多い場
合に出力電圧の極性が正であるようにすると、航
走体100が標的の方位を越えてこの大きさが逆
転すると極性が反転した負の電圧となつて出力す
る。
波数差比較回路6Aおよび6Bから出力する波
数差情報信号601Aおよび601Bは操舵信号
発生回路7に送出される。
数差情報信号601Aおよび601Bは操舵信号
発生回路7に送出される。
操舵信号発生回路7は、第1および第2の受波
器群の出力に対応した操舵信号を発生する方向舵
信号発生回路と、第3および第4の受波器群の出
力に対応した操舵信号を発生する潜舵信号発生回
路とを有し、かつそれぞれの信号発生回路は入力
する波数差情報信号601Aおよび601Bの極
性に対応した2個の選択増幅回路を有し、入力す
る信号を必要なレベルまで増幅して、この出力操
舵信号701を操舵回路9および逆舵信号検知回
路8に送出する。
器群の出力に対応した操舵信号を発生する方向舵
信号発生回路と、第3および第4の受波器群の出
力に対応した操舵信号を発生する潜舵信号発生回
路とを有し、かつそれぞれの信号発生回路は入力
する波数差情報信号601Aおよび601Bの極
性に対応した2個の選択増幅回路を有し、入力す
る信号を必要なレベルまで増幅して、この出力操
舵信号701を操舵回路9および逆舵信号検知回
路8に送出する。
逆舵信号検知回路8は、後述するように、この
出力操舵信号701を受けても、航走体100が
標的の方位を越えて、この信号の極性が負となる
までは動作せず従つて逆舵前の状態にあるときは
出力操舵信号701は操舵回路9に入力してこれ
を動作させることになる。
出力操舵信号701を受けても、航走体100が
標的の方位を越えて、この信号の極性が負となる
までは動作せず従つて逆舵前の状態にあるときは
出力操舵信号701は操舵回路9に入力してこれ
を動作させることになる。
操舵回路9は方向舵200A、および200B
を駆動する駆動回路と、潜舵300A、および3
00Bを駆動する駆動回路とを有し操舵信号発生
回路の出力操舵信号701により、それぞれの駆
動回路の有する駆動用アクチユエータを動作させ
操舵を行う。
を駆動する駆動回路と、潜舵300A、および3
00Bを駆動する駆動回路とを有し操舵信号発生
回路の出力操舵信号701により、それぞれの駆
動回路の有する駆動用アクチユエータを動作させ
操舵を行う。
操舵信号発生回路7の出力操舵信号701はま
た逆舵信号検知回路8にも送出される。第3図の
動作原理説明で既述したように、航走体100の
向きが標的の方位を越えて、波数差比較回路6A
が出力する信号の極性が変るとき、この極性が変
つた信号を受けた操舵信号発生回路7が、これを
負の選択増幅回路で増幅して負の極性を有する
DC電圧として出力した出力信号701だけを選
択受信し、これを演算増幅回路によつて極性変換
した後、予め設定した動作スレシホールドを越え
たレベルであるときトリガ動作するシユミツト・
トリガ回路からパルス出力として出力し所定の大
きさにパルス増幅した逆舵検知信号801を得
て、これを和差切換回路4A,4B,4Cおよび
4Dならびに送信器3に送出し、受波器群の出力
を和接続から差接続に切換えるとともに送信信号
をCWからパルス変調波に変更する。このように
して受波器群の合成受波指向性を第3図Aから第
3図Bの特性に切換えて、標的とほぼ正対する航
走体100の前方の不感帯をなくして高感度受信
状態を確立して安定した正対方向追尾を行う。ま
たこの場合送信器3はパルス変調波送信の都度、
送信パルスと同期し、かつ送信パルス変調波のパ
ルス幅に対応した時間よりも長い特定の時間を有
する負の極性のブランキンングパルス301を出
力して波数計測回路5A,5B,5Cおよび5D
の入力増幅回路の動作を抑止し、パルス変調波送
信時に送信音波が直接入力し動作することを防止
している。
た逆舵信号検知回路8にも送出される。第3図の
動作原理説明で既述したように、航走体100の
向きが標的の方位を越えて、波数差比較回路6A
が出力する信号の極性が変るとき、この極性が変
つた信号を受けた操舵信号発生回路7が、これを
負の選択増幅回路で増幅して負の極性を有する
DC電圧として出力した出力信号701だけを選
択受信し、これを演算増幅回路によつて極性変換
した後、予め設定した動作スレシホールドを越え
たレベルであるときトリガ動作するシユミツト・
トリガ回路からパルス出力として出力し所定の大
きさにパルス増幅した逆舵検知信号801を得
て、これを和差切換回路4A,4B,4Cおよび
4Dならびに送信器3に送出し、受波器群の出力
を和接続から差接続に切換えるとともに送信信号
をCWからパルス変調波に変更する。このように
して受波器群の合成受波指向性を第3図Aから第
3図Bの特性に切換えて、標的とほぼ正対する航
走体100の前方の不感帯をなくして高感度受信
状態を確立して安定した正対方向追尾を行う。ま
たこの場合送信器3はパルス変調波送信の都度、
送信パルスと同期し、かつ送信パルス変調波のパ
ルス幅に対応した時間よりも長い特定の時間を有
する負の極性のブランキンングパルス301を出
力して波数計測回路5A,5B,5Cおよび5D
の入力増幅回路の動作を抑止し、パルス変調波送
信時に送信音波が直接入力し動作することを防止
している。
以上の動作は垂直(上下)方向の操舵について
も全く同様に実行される。
も全く同様に実行される。
操舵信号を検知して行うこの方法は、標的を航
走体100の左方に見る状態から始めても、また
標的を航走体100の右方に見る状態から始めて
も全く同様に行うことが出来て、また第3、第4
の受波器群を利用して行う垂直(上下)方向の追
尾についてもまた同様に実施出来る。
走体100の左方に見る状態から始めても、また
標的を航走体100の右方に見る状態から始めて
も全く同様に行うことが出来て、また第3、第4
の受波器群を利用して行う垂直(上下)方向の追
尾についてもまた同様に実施出来る。
このように、航走体の方向が標的から反射する
エコーの伝ぱん方向と一致し、その向きが標的の
方向に正対したときには受信する波数差を生じに
くいので標的に向つて直進し、また受波器群の指
向性によつて完全に出力が零となるときもそのま
ま直進する。ただし、もし航走体が標的に対して
完全に逆向きから航走を始めたとすると方向転換
することなしに遠ざかることになるが、このよう
な機会は極めて稀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
航走体100の初動は僅か回転させるように、い
わゆるあて舵を与えておくことにより、極めて稀
に起るこの問題も避けることが出来る。
エコーの伝ぱん方向と一致し、その向きが標的の
方向に正対したときには受信する波数差を生じに
くいので標的に向つて直進し、また受波器群の指
向性によつて完全に出力が零となるときもそのま
ま直進する。ただし、もし航走体が標的に対して
完全に逆向きから航走を始めたとすると方向転換
することなしに遠ざかることになるが、このよう
な機会は極めて稀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
航走体100の初動は僅か回転させるように、い
わゆるあて舵を与えておくことにより、極めて稀
に起るこの問題も避けることが出来る。
本発明は、複数の受波器群の出力電圧の電気的
な和、差接続を逆舵信号により切換え、はじめは
連続波を送波して和接続の受波器群で受信し、波
数差により標的の方位ならびに深度を追尾しつ
つ、標的と正対状態では受波器群の出力電圧を差
接続とするとともに、送波をパルス変調に切換え
て安定した追尾状態を継続させることに特徴があ
り、本実施例の変形は種種考えられる。
な和、差接続を逆舵信号により切換え、はじめは
連続波を送波して和接続の受波器群で受信し、波
数差により標的の方位ならびに深度を追尾しつ
つ、標的と正対状態では受波器群の出力電圧を差
接続とするとともに、送波をパルス変調に切換え
て安定した追尾状態を継続させることに特徴があ
り、本実施例の変形は種種考えられる。
たとえば、本実施例においては第4図にも示す
如く、波数の読取りはλ/2ごとに行つている
が、これは1λごととしてもよく、また、波数差
を生ずるまでの時間が長くかかると予想される場
合の方法としては、複数の波数計測回路、波数差
比較回路等を用い、波数計測のスタート時点を少
しづつ遅らせて並列に動作させ、それぞれの出力
に同期して操舵信号発生回路や操舵回路を切換接
続することにより円滑な連続的追尾動作を行わせ
ることも出来る。
如く、波数の読取りはλ/2ごとに行つている
が、これは1λごととしてもよく、また、波数差
を生ずるまでの時間が長くかかると予想される場
合の方法としては、複数の波数計測回路、波数差
比較回路等を用い、波数計測のスタート時点を少
しづつ遅らせて並列に動作させ、それぞれの出力
に同期して操舵信号発生回路や操舵回路を切換接
続することにより円滑な連続的追尾動作を行わせ
ることも出来る。
また、本実施例では受波器群の間隔をλ/2と
しているが、これをλ/2の他の奇数倍の間隔と
してもよく、これはλ/2の奇数整数倍に配列し
た受波器群の出力を電気的に和接続すれば、すべ
て方位角0度のときの感度E(0度)が零となる
ような受波指向性を示し、CWによる送、受信が
可能となるからである。
しているが、これをλ/2の他の奇数倍の間隔と
してもよく、これはλ/2の奇数整数倍に配列し
た受波器群の出力を電気的に和接続すれば、すべ
て方位角0度のときの感度E(0度)が零となる
ような受波指向性を示し、CWによる送、受信が
可能となるからである。
第3図Cはλ/2の奇数整倍数の数値を5とし
たとき、すなわち5λ/2として和接続とした場
合で、第3図Dは5λ/2の間隔で差接続とした
場合の合成受波指性を示す。
たとき、すなわち5λ/2として和接続とした場
合で、第3図Dは5λ/2の間隔で差接続とした
場合の合成受波指性を示す。
第3図Cは第3図Aにくらべて方位角θが0度
付近で感度の悪い部分が狭く、従つて航走体10
0が標的の方向に近くなつたときに敏感に操舵す
ることが出来るが、0度以外の方向でもE(θ)
が零になるところが現れる。しかし航走体100
が惰性で短時間にこの不感帯を脱することが出来
るような高速航走時にあつてはこの方が有利であ
る。従つて航走体100の速度等を考慮して種種
の間隔を選ぶことが出来る。
付近で感度の悪い部分が狭く、従つて航走体10
0が標的の方向に近くなつたときに敏感に操舵す
ることが出来るが、0度以外の方向でもE(θ)
が零になるところが現れる。しかし航走体100
が惰性で短時間にこの不感帯を脱することが出来
るような高速航走時にあつてはこの方が有利であ
る。従つて航走体100の速度等を考慮して種種
の間隔を選ぶことが出来る。
さらに、本実施例では受波器群の受波器の数を
2個としているが、これは必らずしも2個と限定
しなくともよい。たとえば、偶数個使用し、間隔
がλ/2のペアのものを複数個に分けて航走体の
軸線方向に配置してもE(0度)が零となるから
同一の効果が得られる。また1つの受波器群を
λ/2づつ離して装備した3個の受波器で構成
し、中央の受波器の感度を両側の受波器の感度の
倍にすることにより等価的に4個の受波器をλ/
2づつの間隔で装備したものと同じとなり、この
場合送波器を4個軸対象に配列して各受波器群へ
到達するエコーが同相となるようにしても本実施
例と同様に動作させることが出来る。
2個としているが、これは必らずしも2個と限定
しなくともよい。たとえば、偶数個使用し、間隔
がλ/2のペアのものを複数個に分けて航走体の
軸線方向に配置してもE(0度)が零となるから
同一の効果が得られる。また1つの受波器群を
λ/2づつ離して装備した3個の受波器で構成
し、中央の受波器の感度を両側の受波器の感度の
倍にすることにより等価的に4個の受波器をλ/
2づつの間隔で装備したものと同じとなり、この
場合送波器を4個軸対象に配列して各受波器群へ
到達するエコーが同相となるようにしても本実施
例と同様に動作させることが出来る。
以上説明したように本発明によれば、λ/2の
奇数整数倍に配列した複数の受波器群により、は
じめに連続送信波を受波器群の出力を和接続とし
て受信しつつこれらの受波器群の受信する音波の
波数差を計測して標的の追尾を行わせ、航走体が
標的との方位を越えて逆舵をとるときには受波器
群の受信する音波の波数差を計測して標的の追尾
を行わせ、航走体が標的との方位を越えて逆舵を
とるときには受波器群を差接続とし、同時にパル
ス送、受信に切換えて航走体前方の不感帯を少な
くして標的を追尾させるという簡単な方法を備え
ることにより、開口比が大きい受波器を装備して
いることと等価でかつ低周波でも精度が高く、ま
た走査死角も大幅に減少させ、さらに送、受信の
時間効率も大きく向上させることが出来るという
効果がある。
奇数整数倍に配列した複数の受波器群により、は
じめに連続送信波を受波器群の出力を和接続とし
て受信しつつこれらの受波器群の受信する音波の
波数差を計測して標的の追尾を行わせ、航走体が
標的との方位を越えて逆舵をとるときには受波器
群の受信する音波の波数差を計測して標的の追尾
を行わせ、航走体が標的との方位を越えて逆舵を
とるときには受波器群を差接続とし、同時にパル
ス送、受信に切換えて航走体前方の不感帯を少な
くして標的を追尾させるという簡単な方法を備え
ることにより、開口比が大きい受波器を装備して
いることと等価でかつ低周波でも精度が高く、ま
た走査死角も大幅に減少させ、さらに送、受信の
時間効率も大きく向上させることが出来るという
効果がある。
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図は送波器および受波器群の装備状態を示す
送、受波器装備図、第3図は受波器群の受波指向
特性図、第4図は本発明の動作の原理を示す動作
原理図である。 1……送波器、2−1A,2−1B,2−2
A,2−2B,2−3A,2−3B,2−4A,
2−4B……受波器、3……送信器、4A,4
B,4C,4D……和差切換回路、5A,5B,
5C,5D……波数計測回路、6A,6B……波
数差比較回路、7……操舵信号発生回路、8……
逆舵信号検知回路、9……操舵回路。
第2図は送波器および受波器群の装備状態を示す
送、受波器装備図、第3図は受波器群の受波指向
特性図、第4図は本発明の動作の原理を示す動作
原理図である。 1……送波器、2−1A,2−1B,2−2
A,2−2B,2−3A,2−3B,2−4A,
2−4B……受波器、3……送信器、4A,4
B,4C,4D……和差切換回路、5A,5B,
5C,5D……波数計測回路、6A,6B……波
数差比較回路、7……操舵信号発生回路、8……
逆舵信号検知回路、9……操舵回路。
Claims (1)
- 1 水中航走体の軸線上、または軸線の周辺に送
波器が配置されるとともに前記水中航走体に設け
られた1組の舵に対して垂直で前記軸線に平行な
平面内に送波信号の1/2波長の奇数整数倍の間隔
で配置されかつ和接続された受波器群を少なくと
も2群有し、前記送波器から送信する連続波送信
信号による標的のエコーを受信した前記受波器群
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前記波
数計測手段によつて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前記水中航走
体の舵を操作する操舵手段と、この操舵手段の出
力により操舵される前記水中航走体の向きが標的
の方位を越えて舵が逆方向に操舵されたときこれ
を検知し前記複数の受波器群の接続を差接続に切
換えるとともに前記送波器の送信信号をパルス変
調波に切換えて前記水中航走体前方の不感帯をな
くし標的に正対する方向に舵を操作せしめる逆舵
信号検知手段とを備え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 |
---|---|---|---|
JP57019103A JPS58135980A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | ホ−ミング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57019103A JPS58135980A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | ホ−ミング装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58135980A JPS58135980A (ja) | 1983-08-12 |
JPS6364752B2 true JPS6364752B2 (ja) | 1988-12-13 |
Family
ID=11990139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57019103A Granted JPS58135980A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | ホ−ミング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58135980A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH01250776A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-05 | Oki Electric Ind Co Ltd | 双受波器音響信号検出装置 |
JP5438993B2 (ja) * | 2009-02-25 | 2014-03-12 | 三菱重工業株式会社 | 誘導飛翔体 |
-
1982
- 1982-02-09 JP JP57019103A patent/JPS58135980A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58135980A (ja) | 1983-08-12 |
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