JP3147084B2 - 障害物探知ソーナー装置及び水中航走体 - Google Patents
障害物探知ソーナー装置及び水中航走体Info
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、前方監視、障害物
探知等で用いられる障害物探知ソーナーに関し、特に潜
水艇等の水中航走体と支援母船とにより海底あるいは物
体等（以下、障害物という）を探査するシステムにおけ
る障害物探知ソーナーに関する。
探知等で用いられる障害物探知ソーナーに関し、特に潜
水艇等の水中航走体と支援母船とにより海底あるいは物
体等（以下、障害物という）を探査するシステムにおけ
る障害物探知ソーナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の障害物監視ソーナーは、
水中で活動するロボットや潜水艇等の水中航走体に設け
られ、海底面や障害物への衝突防止あるいは水中の目標
探知を目的に用いられている。この前方障害物監視ソー
ナー基本原理は、水中の航走体が水中で音波を発射し、
障害物等からの反射波（エコー）を受波し、その戻り時
間や方向から障害物等の相対位置を計算する方式であ
る。
水中で活動するロボットや潜水艇等の水中航走体に設け
られ、海底面や障害物への衝突防止あるいは水中の目標
探知を目的に用いられている。この前方障害物監視ソー
ナー基本原理は、水中の航走体が水中で音波を発射し、
障害物等からの反射波（エコー）を受波し、その戻り時
間や方向から障害物等の相対位置を計算する方式であ
る。
【０００３】また、この前方障害物監視ソーナーの運用
性能や障害物を探知率向上のため各種の技術が従来より
開発されている。例えば、特開昭６２−２４７２７９号
公報には、受波器サイドローブによるゴーストの影響を
低減して性能向上を図る技術が記載されている。
性能や障害物を探知率向上のため各種の技術が従来より
開発されている。例えば、特開昭６２−２４７２７９号
公報には、受波器サイドローブによるゴーストの影響を
低減して性能向上を図る技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の前方障
害物監視ソーナーは、水中航走体自身がソーナー音源を
有しており、航走体自身が搭載している送波器で音響出
力を水中に発射しているが、一般に音響出力が大きいほ
ど探知距離は長くなり、分解能も向上するため、音源は
できるだけ大きいほうがよい。
害物監視ソーナーは、水中航走体自身がソーナー音源を
有しており、航走体自身が搭載している送波器で音響出
力を水中に発射しているが、一般に音響出力が大きいほ
ど探知距離は長くなり、分解能も向上するため、音源は
できるだけ大きいほうがよい。
【０００５】しかしながら、大出力の音源を駆動すれ
ば、消費電力も大きくなり、水中で電力供給を受けずに
活動する無索航走体の場合、電源容量の制限を受けて限
界活動時間は短くなり、また活動範囲も限られてしまう
ため実用性能を著しく損ねてしまうという問題がある。
ば、消費電力も大きくなり、水中で電力供給を受けずに
活動する無索航走体の場合、電源容量の制限を受けて限
界活動時間は短くなり、また活動範囲も限られてしまう
ため実用性能を著しく損ねてしまうという問題がある。
【０００６】また、音響送波系の回路を備える必要があ
るが、一般に、送波系回路は大出力のパワーアンプとそ
の駆動系から構成されており、具体的には高電圧供給回
路、大出力パワーアンプとトランス、および送波器等か
らなる。これらの構成部品は、いずれも他の回路構成部
品に比べて寸法・重量が大きいものばかりであり、ハー
ドウェア規模が大きくなる。さらに、上記第１の問題点
に関連し、消費電力が大きくなるとその分大容量のバッ
テリーセットを航走体に搭載する必要が生じ、間接的に
ハードウェア規模をさらに大きくしている。このため、
運用取り扱いの容易性が強く求められる海洋機器への適
用に際し、寸法・重量面で大きな不利益を被ることにな
る。
るが、一般に、送波系回路は大出力のパワーアンプとそ
の駆動系から構成されており、具体的には高電圧供給回
路、大出力パワーアンプとトランス、および送波器等か
らなる。これらの構成部品は、いずれも他の回路構成部
品に比べて寸法・重量が大きいものばかりであり、ハー
ドウェア規模が大きくなる。さらに、上記第１の問題点
に関連し、消費電力が大きくなるとその分大容量のバッ
テリーセットを航走体に搭載する必要が生じ、間接的に
ハードウェア規模をさらに大きくしている。このため、
運用取り扱いの容易性が強く求められる海洋機器への適
用に際し、寸法・重量面で大きな不利益を被ることにな
る。
【０００７】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、低消
費電力の前方監視ソーナー方式を提供することにある。
費電力の前方監視ソーナー方式を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、ハードウェア規模を
小さくすることができる前方監視ソーナー方式を提供す
ることにある。
小さくすることができる前方監視ソーナー方式を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前方障害物探
知ソーナーのうちで最も電力消費の大きいユニットであ
る音響送波回路を水中航走部には組み込まず、水中航走
部では、自らは音響送波を行わず、他の代替音源から発
射された音波による反響波（エコー）を受波することに
より障害物探知を行うことを特徴とする。この代替音源
としては、水中航走体の支援母船等の船上部が発する短
パルスを用いる。
知ソーナーのうちで最も電力消費の大きいユニットであ
る音響送波回路を水中航走部には組み込まず、水中航走
部では、自らは音響送波を行わず、他の代替音源から発
射された音波による反響波（エコー）を受波することに
より障害物探知を行うことを特徴とする。この代替音源
としては、水中航走体の支援母船等の船上部が発する短
パルスを用いる。
【００１０】具体的には、水中航走部は、この代替音源
からの音波が直接自身に到達した瞬間の時間と、障害物
に反射してから受信された時間の差を計測し、この経路
差から水中航走部自身と障害物との相対距離を計算す
る。この時、経路差は直接波の入射角により変化するの
で入射角を一般的なＳＳＢＬ音響測位装置で計測し経路
差補正を行う。
からの音波が直接自身に到達した瞬間の時間と、障害物
に反射してから受信された時間の差を計測し、この経路
差から水中航走部自身と障害物との相対距離を計算す
る。この時、経路差は直接波の入射角により変化するの
で入射角を一般的なＳＳＢＬ音響測位装置で計測し経路
差補正を行う。
【００１１】同時に反射波の到来方位を検知すること
で、障害物の極座標形式の相対位置を把握することがで
きる。
で、障害物の極座標形式の相対位置を把握することがで
きる。
【００１２】本発明は、水中部の航走体は自ら音響送信
を行わないため、自身が送信を行うシステムに比べて消
費電力を大幅に低減できる。この結果、水中で活動でき
る限界時間が長くなり、活動能力が大幅に向上する。
を行わないため、自身が送信を行うシステムに比べて消
費電力を大幅に低減できる。この結果、水中で活動でき
る限界時間が長くなり、活動能力が大幅に向上する。
【００１３】また、ハードウェアが小規模で済み、運用
上の容易性が増す。特に省電力性向上により、航走体に
搭載するバッテリーを少なくできるため、水中部構成は
大幅な軽量化、小型化が可能となる。
上の容易性が増す。特に省電力性向上により、航走体に
搭載するバッテリーを少なくできるため、水中部構成は
大幅な軽量化、小型化が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の前方障害物探知
ソーナーの実施の形態を示す全体構成図である。図１に
おいて、１は水中航走体、２は母船、３は例えば海底の
障害物、４、５は水中航走体に設けられた音波受波器で
ある。
ソーナーの実施の形態を示す全体構成図である。図１に
おいて、１は水中航走体、２は母船、３は例えば海底の
障害物、４、５は水中航走体に設けられた音波受波器で
ある。
【００１５】水中航走体１は、母船２に備えられている
音波送波装置から発射された短パルス音波の直接波を受
波器４で受信し、また、障害物３からの反射波を受波器
５で受信し、それぞれの受信時間の差を計測することに
より水中航走体１と障害物３の間の距離を測定し、例え
ば障害物３との衝突を回避するように水中航走体１の走
行制御等を行う。
音波送波装置から発射された短パルス音波の直接波を受
波器４で受信し、また、障害物３からの反射波を受波器
５で受信し、それぞれの受信時間の差を計測することに
より水中航走体１と障害物３の間の距離を測定し、例え
ば障害物３との衝突を回避するように水中航走体１の走
行制御等を行う。
【００１６】図２は、本発明の水中航走体が備えてい
る、受信音波の処理部の構成を示すブロック図であり、
直接波受波部４、反射波受波部５、ＳＳＢＬ音響測位装
置６及びＣＰＵ６によって構成されている。
る、受信音波の処理部の構成を示すブロック図であり、
直接波受波部４、反射波受波部５、ＳＳＢＬ音響測位装
置６及びＣＰＵ６によって構成されている。
【００１７】直接波受波部４は、母船２から発射された
直接波を受波し、ＣＰＵ７およびＳＳＢＬ音響測位装置
６へ連続的にデータを出力するものであり、主に受波器
アレイとプリアンプ、帯域フィルタおよびＡ／Ｄ変換器
からなり、所定帯域の音響信号を受信、増幅し、受波レ
ベルをデジタル化して出力する。
直接波を受波し、ＣＰＵ７およびＳＳＢＬ音響測位装置
６へ連続的にデータを出力するものであり、主に受波器
アレイとプリアンプ、帯域フィルタおよびＡ／Ｄ変換器
からなり、所定帯域の音響信号を受信、増幅し、受波レ
ベルをデジタル化して出力する。
【００１８】ＳＳＢＬ測位装置６は、直接波受波部４と
ＣＰＵ７の間にあり、直接波受波部４からの信号を受け
て音響到来方向を算出し、その値をＣＰＵ７へ渡す。ま
たこれとは別系統で直接波受波部４からＣＰＵ７へ直接
受波信号を渡すラインも用意されている。
ＣＰＵ７の間にあり、直接波受波部４からの信号を受け
て音響到来方向を算出し、その値をＣＰＵ７へ渡す。ま
たこれとは別系統で直接波受波部４からＣＰＵ７へ直接
受波信号を渡すラインも用意されている。
【００１９】反射波受波部５は、直接波受波部とは全く
別系統でＣＰＵ７に受波信号を渡す系であり、主に狭指
向性の受波器アレイ、プリアンプ、帯域フィルタおよび
Ａ／Ｄ変換器からなっており、直接波受波部４とほぼ同
じ機能、構成を有している。
別系統でＣＰＵ７に受波信号を渡す系であり、主に狭指
向性の受波器アレイ、プリアンプ、帯域フィルタおよび
Ａ／Ｄ変換器からなっており、直接波受波部４とほぼ同
じ機能、構成を有している。
【００２０】ＣＰＵ７は、直接波受波部４、反射波受波
部５およびＳＳＢＬ測位装置６からのデータを取り込む
信号入出力部（ＳＩＯ）、取り込んだデータを一時保持
するメモリ、時間差計測可能な内部タイマ等を備えてい
る。
部５およびＳＳＢＬ測位装置６からのデータを取り込む
信号入出力部（ＳＩＯ）、取り込んだデータを一時保持
するメモリ、時間差計測可能な内部タイマ等を備えてい
る。
【００２１】次に、本発明の実施の形態の動作について
図１、図２を参照して説明する。図２において、ＣＰＵ
７は、直接波受波部４、反射波受波部５から連続的に出
力されるデータを読み込み、プリセットされた閾値と値
を逐次比較する。閾値は各受波部が音響パルスを受信し
た時に得られる音響レベルの最小値を推定して選び、デ
ータの値がこれを上回った時、各受波部が音響信号を受
信したと判断するためのものである。
図１、図２を参照して説明する。図２において、ＣＰＵ
７は、直接波受波部４、反射波受波部５から連続的に出
力されるデータを読み込み、プリセットされた閾値と値
を逐次比較する。閾値は各受波部が音響パルスを受信し
た時に得られる音響レベルの最小値を推定して選び、デ
ータの値がこれを上回った時、各受波部が音響信号を受
信したと判断するためのものである。
【００２２】図１に示す運用形態において母船から短パ
ルスが発せられると、まず図２の直接波受波器４が直接
波を受信する。この時出力される受信データ値はＣＰＵ
７にプリセットされたしきい値を上回り、これをトリガ
ーとしてＣＰＵ７は内部タイマカウントをスタートさせ
時間差計測を開始する。タイマは反射波受波部５障害物
からの反射波を受信するまで時間差計測を行う。
ルスが発せられると、まず図２の直接波受波器４が直接
波を受信する。この時出力される受信データ値はＣＰＵ
７にプリセットされたしきい値を上回り、これをトリガ
ーとしてＣＰＵ７は内部タイマカウントをスタートさせ
時間差計測を開始する。タイマは反射波受波部５障害物
からの反射波を受信するまで時間差計測を行う。
【００２３】一方、ＳＳＢＬ音響測位装置６は、直接波
受波部４で受信された信号から音響到来方位を連続的に
算出してＣＰＵ７に出力するが、ＣＰＵ７が内部タイマ
のカウントを開始した時の方位を特に選択して直接波信
号の到来方位とする。
受波部４で受信された信号から音響到来方位を連続的に
算出してＣＰＵ７に出力するが、ＣＰＵ７が内部タイマ
のカウントを開始した時の方位を特に選択して直接波信
号の到来方位とする。
【００２４】その後、反射波が反射波受波部５に到達
し、反射波受波部５の出力データがＣＰＵ７が保持する
しきい値を超えると、ＣＰＵ７は反射波受信部が反射波
を受信したと判断し、内部タイマのカウントを停止し、
この経過時間を直接波／反射波の受波時間差として獲得
する。
し、反射波受波部５の出力データがＣＰＵ７が保持する
しきい値を超えると、ＣＰＵ７は反射波受信部が反射波
を受信したと判断し、内部タイマのカウントを停止し、
この経過時間を直接波／反射波の受波時間差として獲得
する。
【００２５】この一連の動作により得られた直接波／反
射波の受波時間差、直接波の到来方位から、前方障害物
までの距離を算出できる。また反射波受波部に狭指向性
受波器アレイを用いているので、この特性を利用して障
害物の方位を算出することができる。
射波の受波時間差、直接波の到来方位から、前方障害物
までの距離を算出できる。また反射波受波部に狭指向性
受波器アレイを用いているので、この特性を利用して障
害物の方位を算出することができる。
【００２６】図３は、図２の受信音波処理部の実施例を
示すブロック図である。直接波受波部を構成する受波器
アレイ４は、母船から発射された直接波を各受波素子毎
に受信する。各受波素子毎の受波信号はそれぞれプリア
ンプ１１およびフィルタ１２にて増幅、抽出される。こ
れらの信号をＳＳＢＬ音響測位装置１３に入力し、それ
らの位相差等に基づいて音源方位αが計算される。αは
ＣＰＵ７へ音源方位情報として出力される。また、受波
信号レベルはＡ／Ｄ変換器１４でデジタル化されて直接
ＣＰＵ７の別のＳＩＯポートへ渡される。
示すブロック図である。直接波受波部を構成する受波器
アレイ４は、母船から発射された直接波を各受波素子毎
に受信する。各受波素子毎の受波信号はそれぞれプリア
ンプ１１およびフィルタ１２にて増幅、抽出される。こ
れらの信号をＳＳＢＬ音響測位装置１３に入力し、それ
らの位相差等に基づいて音源方位αが計算される。αは
ＣＰＵ７へ音源方位情報として出力される。また、受波
信号レベルはＡ／Ｄ変換器１４でデジタル化されて直接
ＣＰＵ７の別のＳＩＯポートへ渡される。
【００２７】一方、反射波受波部を構成する狭指向性受
波器５は、障害物３からの反射波を受信し、受信信号は
プリアンプ２１、フィルタ２２で増幅、抽出され、Ａ／
Ｄ変換器２３でデジタル化されてＣＰＵ７へ出力され
る。
波器５は、障害物３からの反射波を受信し、受信信号は
プリアンプ２１、フィルタ２２で増幅、抽出され、Ａ／
Ｄ変換器２３でデジタル化されてＣＰＵ７へ出力され
る。
【００２８】ＣＰＵ７は、直接波の受波レベルと方位、
および反射波レベルを取り込んで直接波と反射波の受信
時間差を計測し、音源方位補正を行って障害物と自身の
距離を算出する。ここで直接波と反射波の受信時間計測
は、受信信号がプリセットされた受信レベルしきい値を
上回った瞬間をもって受信と定義する。
および反射波レベルを取り込んで直接波と反射波の受信
時間差を計測し、音源方位補正を行って障害物と自身の
距離を算出する。ここで直接波と反射波の受信時間計測
は、受信信号がプリセットされた受信レベルしきい値を
上回った瞬間をもって受信と定義する。
【００２９】図４に入射角αをもって音波が到来する場
合の音波の経路を示す。ここでβは受波器水平方向と反
射点Ｒのなす角である。図４において、航走体深度Ｌが
探知距離に比べて極めて大きい場合、すなわちＬ＞＞ｒ
であれば ＡＯ／／Ａ’Ｏ’と近似される。この時α、
βを考慮した直接波と反射波の経路差 Ｏ’ＲＯは、反
射最短経路ｒを用いて Ｏ’ＲＯ＝ｒ＋ｒ’＝ｒ｛１＋ｃｏｓ（α−β）｝ （１） ここで、音速をｃ、直接波と反射波の受波時間差をＴと
すると、ｒ＋ｒ’＝ｃＴであるから、計測すべき距離Ｏ
Ｒ＝ｒは ｒ＝ｃＴ−ｒ’＝ｃＴ−ｒｃｏｓ（α−β） （２） よって ｒ＝ｃＴ／｛１＋ｃｏｓ（α−β）｝ （３） 障害物と水中航走体自身の距離は、受波器５の指向幅内
で探知される最近点（最短反射経路）と定義すれば、受
波器５の指向半幅をφとして、 ｒ＝ｍｉｎ［−φ≦β≦φ｜ｃＴ／｛１＋ｃｏｓ（α−β）｝］ （４ ） と定義される。
合の音波の経路を示す。ここでβは受波器水平方向と反
射点Ｒのなす角である。図４において、航走体深度Ｌが
探知距離に比べて極めて大きい場合、すなわちＬ＞＞ｒ
であれば ＡＯ／／Ａ’Ｏ’と近似される。この時α、
βを考慮した直接波と反射波の経路差 Ｏ’ＲＯは、反
射最短経路ｒを用いて Ｏ’ＲＯ＝ｒ＋ｒ’＝ｒ｛１＋ｃｏｓ（α−β）｝ （１） ここで、音速をｃ、直接波と反射波の受波時間差をＴと
すると、ｒ＋ｒ’＝ｃＴであるから、計測すべき距離Ｏ
Ｒ＝ｒは ｒ＝ｃＴ−ｒ’＝ｃＴ−ｒｃｏｓ（α−β） （２） よって ｒ＝ｃＴ／｛１＋ｃｏｓ（α−β）｝ （３） 障害物と水中航走体自身の距離は、受波器５の指向幅内
で探知される最近点（最短反射経路）と定義すれば、受
波器５の指向半幅をφとして、 ｒ＝ｍｉｎ［−φ≦β≦φ｜ｃＴ／｛１＋ｃｏｓ（α−β）｝］ （４ ） と定義される。
【００３０】ＣＰＵ７は、所与のｃ、Ｔ、α、φを用い
て式（４）に従い障害物との距離ｒを算出する。また、
障害物方位は受波器５の向けられている方位により決定
される。
て式（４）に従い障害物との距離ｒを算出する。また、
障害物方位は受波器５の向けられている方位により決定
される。
【００３１】図３中のＣＰＵ７に取り込まれる受波信号
の時系列データを、図５に示す。ここで、信号１は図３
中のＡ／Ｄ変換器１４から得られる直接波の受波信号、
信号２は図３中のＡ／Ｄ変換器２３から得られる反射波
の受波信号である。
の時系列データを、図５に示す。ここで、信号１は図３
中のＡ／Ｄ変換器１４から得られる直接波の受波信号、
信号２は図３中のＡ／Ｄ変換器２３から得られる反射波
の受波信号である。
【００３２】信号１についてＣＰＵ７はプリセット可能
なしきい値Ｔｈ１を持ち、受波レベルを連続的に計測す
る。信号レベルＬ１がＴｈ１を上回った瞬間ＴＲ１をも
って直接波の受波とする。直接波の受波を認識するとＣ
ＰＵ７は信号２の受波レベルＬ２の計測を開始し、Ｌ２
がプリセット可能なしきい値Ｔｈ２を上回った瞬間ＴＲ
２をもって反射波の受波とする。
なしきい値Ｔｈ１を持ち、受波レベルを連続的に計測す
る。信号レベルＬ１がＴｈ１を上回った瞬間ＴＲ１をも
って直接波の受波とする。直接波の受波を認識するとＣ
ＰＵ７は信号２の受波レベルＬ２の計測を開始し、Ｌ２
がプリセット可能なしきい値Ｔｈ２を上回った瞬間ＴＲ
２をもって反射波の受波とする。
【００３３】Ｌ２計測はプリセット可能なタイムアウト
時間ｔｏ秒だけ行い、ｔｏ以内に反射波の受信が認識さ
れると信号２のレベル計測を停止し、式（４）に示した
計算を行って距離ｒを得、障害物探知の１サイクルを終
了する。ｔｏ以内に反射波が認識されなかった場合、探
知範囲内に障害物なしとして障害物探知の１サイクルを
終了する。１サイクル終了後ＣＰＵ７再度信号１の計測
へ戻り、次の１サイクル動作を開始する。
時間ｔｏ秒だけ行い、ｔｏ以内に反射波の受信が認識さ
れると信号２のレベル計測を停止し、式（４）に示した
計算を行って距離ｒを得、障害物探知の１サイクルを終
了する。ｔｏ以内に反射波が認識されなかった場合、探
知範囲内に障害物なしとして障害物探知の１サイクルを
終了する。１サイクル終了後ＣＰＵ７再度信号１の計測
へ戻り、次の１サイクル動作を開始する。
【００３４】なお時間計測はＣＰＵ７が有する内部タイ
マにより行われ、直接波と反射波の受波時間差Ｔは、 Ｔ＝ＴＲ２−ＴＲ１ （５） により計算する。上述の動作シーケンスをフローチャー
トによって示すと図６のようになる。
マにより行われ、直接波と反射波の受波時間差Ｔは、 Ｔ＝ＴＲ２−ＴＲ１ （５） により計算する。上述の動作シーケンスをフローチャー
トによって示すと図６のようになる。
【００３５】なお、図３の具体例においては、反射波の
受波系を単一の狭指向性受波器５を用いて反射波方位探
知に供しているが、これを直接波受波系と同様に受波器
アレイを用いてＳＳＢＬ測位を行うことで反射波方位探
知を行うこともできる。その場合には、直接波受波系と
反射波受波系の構成はほぼ同様のものとなる。
受波系を単一の狭指向性受波器５を用いて反射波方位探
知に供しているが、これを直接波受波系と同様に受波器
アレイを用いてＳＳＢＬ測位を行うことで反射波方位探
知を行うこともできる。その場合には、直接波受波系と
反射波受波系の構成はほぼ同様のものとなる。
【００３６】また、式（５）に示した音響信号の受波時
間ＴＲ１およびＴＲ２の判断方式として、具体例では受
波レベルとしきい値Ｔｈ１、Ｔｈ２の比較による判定法
を使用しているが、これを他の方式に置き換えることも
できる。例えば、図５に示した各受波波形に対して、図
７に示すような単位時間あたりのレベル差ＤＬ１、ＤＬ
２を算出し、しきい値Ｔｈ１’、Ｔｈ２’との比較判定
とする方式があげられる。すなわち、ＤＬ１＞Ｔｈ
１’、ＤＬ２＞Ｔｈ２’のときに、直接波、反射波をそ
れぞれ受波した時間ＴＲ１、ＴＲ２としてもよい。
間ＴＲ１およびＴＲ２の判断方式として、具体例では受
波レベルとしきい値Ｔｈ１、Ｔｈ２の比較による判定法
を使用しているが、これを他の方式に置き換えることも
できる。例えば、図５に示した各受波波形に対して、図
７に示すような単位時間あたりのレベル差ＤＬ１、ＤＬ
２を算出し、しきい値Ｔｈ１’、Ｔｈ２’との比較判定
とする方式があげられる。すなわち、ＤＬ１＞Ｔｈ
１’、ＤＬ２＞Ｔｈ２’のときに、直接波、反射波をそ
れぞれ受波した時間ＴＲ１、ＴＲ２としてもよい。
【００３７】
【発明の効果】本発明は、水中部には大きな電力消費を
必要とする音響送信手段を設けないで、電源事情のよい
船上部がこれを肩代わりしているので、水中部の消費電
力を低減することができ、このため水中航走体の活動時
間、活動範囲が広がりシステム性能の大幅な向上を図る
ことができる。
必要とする音響送信手段を設けないで、電源事情のよい
船上部がこれを肩代わりしているので、水中部の消費電
力を低減することができ、このため水中航走体の活動時
間、活動範囲が広がりシステム性能の大幅な向上を図る
ことができる。
【００３８】また、水中部は、音響送信を行うための送
波器、送信回路、電力供給回路等を初めから実装してい
ないので、水中部のハードウェア規模を小型化すること
ができ、このため、厳しい環境下で運用される水中航走
体や水中ロボット（ＲＯＶ）への応用に際し、運用容易
性が大きく向上する。
波器、送信回路、電力供給回路等を初めから実装してい
ないので、水中部のハードウェア規模を小型化すること
ができ、このため、厳しい環境下で運用される水中航走
体や水中ロボット（ＲＯＶ）への応用に際し、運用容易
性が大きく向上する。
【００３９】さらに、前記省電力化の作用により、水中
部に搭載するバッテリー容量の低減が可能となるので、
本システムを応用する水中部の規模をさらに小型化する
ことができる。
部に搭載するバッテリー容量の低減が可能となるので、
本システムを応用する水中部の規模をさらに小型化する
ことができる。
【図１】発明の前方障害物探知ソーナーの実施の形態を
示す全体構成図である。
示す全体構成図である。
【図２】本発明の水中航走体が備えている、受信音波の
処理部の構成を示すブロック図である。
処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の受信音波処理部の実施例を示す図であ
る。
る。
【図４】障害物との間の距離を算出する動作を説明する
ための図である。
ための図である。
【図５】本発明の実施例の受波信号レベルと受波時刻の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図６】本発明の実施例の動作を示すフローチャートで
ある
ある
【図７】本発明の他の実施例での受波信号レベルと受波
時刻の関係を示す図である。
時刻の関係を示す図である。
１ 水中航走体 ２ 母船 ３ 障害物 ４ 直接波受波部 ５ 反射波受波部 ６ ＳＳＢＬ音響測位装置 ７ ＣＰＵ １１，２１ プリアンプ １２，２２ フィルタ １４，２３ Ａ／Ｄ変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96
Claims (7)
- 【請求項１】 他の音波発射源から発射された音波の直
接波を受波する手段と、前記音波による障害物からの反
射波を受波するために障害物の方位に向けられた単一の
狭指向性を有する受波手段と、前記受波した直接波と反
射波の間の受信時間差と前記直接波の到来方位を求める
手段と、求めた前記受信時間差及び前記直接波の到来方
位から前記障害物までの相対距離を算出する手段を有し
ていることを特徴とする障害物探知ソーナー装置。 - 【請求項２】 前記直接波を受波する手段及び反射波を
受波する手段は、それぞれ受波器アレイによって構成さ
れ、かつ前記反射波を受波する手段は、狭指向性特性の
受波器として構成されていることを特徴とする請求項１
記載の障害物探知ソーナー装置。 - 【請求項３】 他の音波発射源から発射された音波の直
接波を受波する手段と、前記音波による障害物からの反
射波を受波する手段と、前記受波した直接波と反射波の
間の受信時間差と前記直接波及び反射波の到来方位を求
める手段と、求めた前記受信時間差と前記直接波及び反
射波の到来方位とから前記障害物の相対位置を算出する
手段を有していることを特徴とする障害物探知ソーナー
装置。 - 【請求項４】 前記直接波を受波する手段及び反射波を
受波する手段は、それぞれ受波器アレイによって構成さ
れていることを特徴とする請求項３記載の障害物探知ソ
ーナー装置。 - 【請求項５】 前記音波の直接波または反射波を受波す
る手段は、前記音波の受波レベルが所定しきい値以上と
なった時点または単位時間あたりの受波レベル差が所定
しきい値以上となった時点を、前記音波の受波時刻と判
定することを特徴とする請求項１または３記載の障害物
探知ソーナー装置。 - 【請求項６】 請求項１または３記載の障害物探知ソー
ナー装置を備えていることを特徴とする水中航走体。 - 【請求項７】 母船と水中航走体とからなり、 前記母船は、水中に音波を発射する手段を備え、 前記水中航走体は、前記母船から発射された音波の直接
波を受波する手段と、前記音波による障害物からの反射
波を受波する手段と、前記受波した直接波と反射波の間
の受信時間差と前記直接波及び反射波の到来方位を求め
る手段と、求めた前記受信時間差と前記直接波及び反射
波の到来方位とから前記水中航走体と前記障害物の相対
位置を算出する手段とを備えていることを特徴とする障
害物探知ソーナーシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14633998A JP3147084B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 障害物探知ソーナー装置及び水中航走体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14633998A JP3147084B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 障害物探知ソーナー装置及び水中航走体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337641A JPH11337641A (ja) | 1999-12-10 |
| JP3147084B2 true JP3147084B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=15405470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14633998A Expired - Fee Related JP3147084B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 障害物探知ソーナー装置及び水中航走体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3147084B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5835442B2 (ja) * | 2014-09-29 | 2015-12-24 | 日本電気株式会社 | 水中航走体誘導システム、個別航走体とその水中走行制御方法及びその制御プログラム |
| CN105005050A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-10-28 | 梁彦云 | 一种采用神经网络识别的水下岩石检测方法 |
| CN105882909A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-24 | 西安天和海防智能科技有限公司 | 海上安防系统 |
| CN113126100B (zh) * | 2021-03-16 | 2023-09-08 | 武汉中仪物联技术股份有限公司 | 一种管道探测器的导航方法及导航系统 |
-
1998
- 1998-05-27 JP JP14633998A patent/JP3147084B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11337641A (ja) | 1999-12-10 |
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