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JPS6282381A - ソ−ナ−装置 - Google Patents

ソ−ナ−装置

Info

Publication number
JPS6282381A
JPS6282381A JP22443785A JP22443785A JPS6282381A JP S6282381 A JPS6282381 A JP S6282381A JP 22443785 A JP22443785 A JP 22443785A JP 22443785 A JP22443785 A JP 22443785A JP S6282381 A JPS6282381 A JP S6282381A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
frequency
target
received signal
inputted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22443785A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Shishido
宍戸 正昭
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP22443785A priority Critical patent/JPS6282381A/ja
Publication of JPS6282381A publication Critical patent/JPS6282381A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はソーナー装置に関し、特に直線周波数変調され
た音波を用いるのと同時に目標からの反射音波と発射音
波との間でドプラ周波数を検出しこれより目標と本発明
のソーナー装置を搭載している船舶との間の相対速度を
検出できるソーナー装置に関する。
〔従来の技術〕
従来直線状周波数変調方式を採用したソーナー装置は、
目標から反射して戻って来た受信信号に対して時間圧縮
などの信号処理を行い、目標からの信号が微弱でありそ
も信号対雑音比の向上が著るしいので広く用いられてい
る。しかし目標とソーナー装置を搭載した船舶との相対
速度を、反射波のドプラ周波数の検出により求めるには
、送信波が単一の周波数の場合に限って求め得ることが
通例である。
そのため、上述のソーナー装置で目標と船舶との相対速
度を求めるには、単一周波数の音波をある一定時間(一
般には上述のソーナー装置と同程度の時間)送信し、そ
の周波数と反射音波の周波数との間でドブ2周波数を求
めて、相対速度の検出を行っている。
従って、目標までの距離または方位を求める機能と、目
標と船舶との相対速度を求める機能とは同時に満足でき
ず、そのためこれらの必要情報を収集するに際していず
れか一方の機能を満足する時間に比べて約2倍の時間と
消費電力が必要になる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明が解決しようとする従来の技術の問題点は上述の
ように、海中の目標までの距離または方位を求める機能
と、目標と船舶との相対速度を求める機能とは同時に満
足できず1両者の機能を満足させるためにはいずれか一
方の機能を満足する時間に比べて約2倍の時間と消費電
力を必要とする点にある。
従って本発明の目的は、上記欠点を解決したンーナー装
置V提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明のンーナー装置は、直線状周波数変調された音波
を送受信するソーナー装置において、直線状周波数変調
された送信信号を出力する送信手段と、1記送信信号を
入力し音波に変換して水中に放射し目標から反射して戻
って来た音波を電気信号に変換して出力する送受波手段
と、前記電気信号を入力し増幅戸波して受信信号を出力
する受信手段と、前記受信信号をデジタル化しフーリエ
変換して周波数領域信号を出力する変換手段と、前記周
波数領域信号をあらかじめ定められた周波数ごとにずら
しつつ前記送信音波の変調周波数幅で切り出し前記変調
周波幅の積分を求めその算大値に対応する周波数帯域と
送信周波数の差からソーナー装置と目標との相対速度信
号を併せ出力する信号処理手段とを備えて構成される。
〔実施例〕
次に本発明について実施例を示す図面を参照して詳細に
説明する。第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図、第2図(a)および(b)は本発明の送信レベ
ルを周波数空間および時間空間で表わす図表、第2図(
C)および(d)は本発明の受信レベルを周波数空間お
よび時間空間で表わす図表、第3図(a)および(b)
は本発明の受信レベルを周波数空間で表わし送信波の周
波数幅で積分する関係およびその結果を表わす図表、第
4図(a)および(b)は一般的な送信レベルを時間空
間および周波数空間で表わす図表、第4図(C)および
(d)は一般的な受信レベルを時間空間および周波数空
間で表わす図表である。
本発明の実施例の概要について説明する。
まず第4図(a)〜(d)をみるに時間空間で表わした
送信信号が、第4図(a)のように時間tに対して振幅
がh(t)で表わされる場合(t=0は基準値を示す)
は、これを音波として海中に放射する。この音波が目標
で反射して戻って来たとき、受信信号は時間空間では第
4図に示すように、時間tに対して振幅がf (t)で
表わされる(t=0は基準値で第4図(a)の基準値と
は異っている)ものとする。
これら送信信号および受信信号を周波数空間で表わせば
、それぞれ周波数角速度ωに対して第4図(b)のH(
ω)および第4図(d)のF ((=))のようになり
、受信信号の周波数角速度範囲は送信信号のそれに比べ
て60Mだけ高い所に存在し、ドプラ効果に従えば目標
が近付いていることを示している。
この方法の具体化には、まず時間空間にある送信および
受信信号を、それぞれ周波数空間の送信信号H(Q))
および受信信号F(→に変換する。そしてそのいずれか
一方の周波数を少しずつ変化させながら両者の相関を求
め、さらにその相関が最大値を示す周波数変化量ΔωM
を求めればよい。従って、周波数空間で表わされた送信
信号H((ロ)と受信信号F(ω)のうちいずれか一方
を定数または定数に準する形態に制御することができれ
ば、相関演算は極めて簡単となる。そこでこの二つの信
号のうち制御の容易な送信信号H((社)を、定数また
はこれに準する形態とする方法を述べる。
第2図(a)〜(d)を見るに、相関演算の一方の信号
である周波数空間で表わされた送信信号H(ω)を、第
2図(a)のように周波数範囲を限定し、その振幅を一
定とする。この周波数空間で表わされた送信信号H(−
を時間空間の送信信号h (gに変換すると、第2図(
b)のようになるがエネルギは時間的に分散されるので
、その大部分(例えば全エネルギの80チを占める範囲
)を含む範囲内を送信に用いれば、振幅も大きな変化を
しない(例えばこの範囲に全エネルギの80%を含ませ
るようにすると、最大値に対して最小でも64チの振幅
となる)ので、実現が容易である。そしである程度の1
差の増加を容認するときはその振幅が一定であっても差
支えない。
かようにして時間空間で表わされた送信信号h(1)を
送信し、目標から反射して戻って来た第2図(C)に示
す時間空間で表わされた受信信号f(t)f、受信し、
周波数空間で表わされた受信信号F(ω)に変換する。
そして周波数空間で表わされた送信信号H((ロ)と受
信信号F(ω)のうち送信信号H((ロ)の周波数を少
しずつ変化させながら両者の相関を求め、その相関が最
大値を示す周波数変化量ΔωMを求めればよい。次にそ
の方法を記す。
第3図(a)および(b)を見るに周波数空間で表わさ
れた送信信号H(ω)はあらかじめ指定された周波数帯
域内で一定であるので、送信信号H(→と受信信号F(
(ロ)との相関を求めるには、第3図(a)に示すよう
に受信信号F(ω)を送信信号H(ω)の帯域幅の範囲
だけ、順次ウィンドウ積分(移動積分)すればよい。そ
の位置に対応するウィンドウ積分の最大値を求めるとき
は、第3図(b)のように受信信号F(ω)の積分範囲
の位置と送信信号H((ロ)の帯域幅の位置との差Δω
を横軸とし、これに対応する積分値A(Δω)を第3図
(b)のように求めその最大値を示す周波数変化量Δω
Mを求めればよい。これがドプラ変化量である。
また、特に直線状周波数変調(LFM)された信号を取
扱う場合は、変調された信号の周波数のうちある周波数
に着目すると第2図(b)のように時間空間で表わされ
る送信信号h(t)に近くなる(t=0の付近で)ので
、先に述べたような勝差は縮小する方向になると考えて
よい。
次に本発明の実施例についてその構成と動作を中心に説
明する。第1図を見るに、本実施例は送信手段1と、送
受波手段2と、受信手段3と、変換手段4と、信号処理
手段5とを備えている。
送信手段1は、送信発振部11と送信増幅部12とを備
え、直線状周波変調(LFM)された送信信号を送信発
振部11で発生し、その出力は送信増幅部12で電力増
幅され、必要な電力を得た送信信号となって送受波手段
の送波器21へ印加される。
送受波手段2は、送波部21と受波部22とを備え、送
波部21は送信信号を音波に変換し、その音波を海中に
輻射し、さらに径路91を通り、目標9で反射し、径路
92を通り受波器22でふたたび電気信号に変換され、
受信手段3の受信増幅部31へ入力する。
受信手段3は、受信増幅部31と帯域F波器32とを備
え、受波器22から入力した電気信号は電信増幅部31
と帯域戸波器32を通り、増幅され不要な帯域を除去し
受信信号として変換手段4のAD変換器41へ入力され
る。これと同時に目標までの距離および方位を求め表示
するために受信信号100が出力される。
変換手段4は、AD変換器41と高速7−りエ変換器4
2とを備え、帯域p波器32から入力した受信信号は、
AD変換器41でデジタル化され続いて高速フーリエ変
換器42で周波数空間で表わされた受信信号F((ロ)
となり、信号処理手段5のウィンドウ積分器51へ入力
する。
信号処理手段5は、ウィンドウ積分器51とピーク検出
器52と速度算出器53とを備え、ウィンドウ積分器5
1に入力した周波数空間で表わされた受信信号F((ロ
)は、送信信号H(ω)の帯域幅の範囲だけ順次ウィン
ドウ積分(移動積分)される(第3図(a)参照)。そ
の結果からさらにピーク検出器52において、第3図(
b)のように受信信号F(的の積分範囲の位置と送信信
号H(→の帯域幅の位置との差Δωに対応する極分値人
(Δω)が求まり(第3図(b)参照)、さらにその最
大値に対応する周波数変化量ΔωMが求まり、これに対
応した信号を速度算出器53に入力し、ここで船舶と目
標との相対速度とを算出し、相対速度信号101が出力
される。
以上述べたように海中の目標までの距離または方位を求
めるために一般に使用されている直線状周波数変調され
た音波であっても、海中の目標と船舶との相対速度を同
時に求めることが可能となったソーナー装置を提供する
ものである。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明は直線状周波数変調
された音波でもドプラ効果による相対速度の計測が可能
となるので、海中の目標までの距離および方位を求める
機能と、ソーナー装置を搭載した船舶と目標との相対速
度を求める機能とが同時に満足できさらに所要時間と消
費電力も節約できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示すプロ。 り図、第2図(a)および(b)は本発明の送信レベル
を周波数空間および時間空間で表わす図表、第2図(C
)および(d)は本発明の受信レベルを周波数空間およ
び時間空間で表わす図表、第3図(a)および(b)は
本発明の受信レベルを周波数空間で表わし送信波の周波
数幅で積分する関係およびその結果を表わす図表、第4
図(a)および(b)は一般的な送信レベルを時間空間
および周波数空間で表わす図表、第4図(C)および(
d)は一般的な受信レベルを時間空間および周波数空間
で表わす図表。 l・・・・・・送信手段、2・・・・・・送受波手段、
3・・・・・・受信手段、4・・・・・・変換手段、5
・・・・・・信号処理手段。 ゛) 代理人 弁理士  内 原   晋 第 l 図 牟 2 ℃gJくαノ 牛 2[く&) 牛2凹(C) 羊2回cd−) 0    −÷乙ひJ 帛3図(6) 牟4刃偉) ω。 −一にω 第4”A(が O−+を 櫓4図CC) (J、)o−−−(υ 手4別(む

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 直線状周波数変調された音波を送受信するソーナー装置
    において、直線状周波数変調された送信信号を出力する
    送信手段と、前記送信信号を入力し音波に変換して水中
    に放射し目標から反射して戻って来た音波を電気信号に
    変換して出力する送受波手段と、前記電気信号を入力し
    増幅ろ波して受信信号を出力する受信手段と、前記受信
    信号をデジタル化しフーリエ変換して周波数領域信号を
    出力する変換手段と、前記周波数領域信号をあらかじめ
    定められた周波数ごとにずらしつつ前記送信音波の変調
    周波数幅で切り出し前記変調周波幅の積分を求めその最
    大値に対応する周波数帯域と送信周波数の差からソーナ
    ー装置と目標との相対速度信号を併せ出力する信号処理
    手段とを備えてなるソーナー装置。
JP22443785A 1985-10-07 1985-10-07 ソ−ナ−装置 Pending JPS6282381A (ja)

Priority Applications (1)

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JP22443785A JPS6282381A (ja) 1985-10-07 1985-10-07 ソ−ナ−装置

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JP22443785A JPS6282381A (ja) 1985-10-07 1985-10-07 ソ−ナ−装置

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JPS6282381A true JPS6282381A (ja) 1987-04-15

Family

ID=16813756

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JP22443785A Pending JPS6282381A (ja) 1985-10-07 1985-10-07 ソ−ナ−装置

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JP (1) JPS6282381A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991014953A1 (en) * 1990-03-26 1991-10-03 Furuno Electric Company, Limited Device for measuring speed of moving body
US6804167B2 (en) * 2003-02-25 2004-10-12 Lockheed Martin Corporation Bi-directional temporal correlation SONAR
JP2007507691A (ja) * 2003-09-29 2007-03-29 エイシー キャピタル マネージメント インコーポレーテッド ソナー・システムおよびプロセス
JP2007292668A (ja) * 2006-04-26 2007-11-08 Furuno Electric Co Ltd ドップラー計測器および潮流計
JP2011203276A (ja) * 2011-07-15 2011-10-13 Furuno Electric Co Ltd ドップラー計測器および潮流計

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1991014953A1 (en) * 1990-03-26 1991-10-03 Furuno Electric Company, Limited Device for measuring speed of moving body
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JP2007507691A (ja) * 2003-09-29 2007-03-29 エイシー キャピタル マネージメント インコーポレーテッド ソナー・システムおよびプロセス
JP2007292668A (ja) * 2006-04-26 2007-11-08 Furuno Electric Co Ltd ドップラー計測器および潮流計
JP2011203276A (ja) * 2011-07-15 2011-10-13 Furuno Electric Co Ltd ドップラー計測器および潮流計

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