JPH01244386A - 音波到来方位検出装置 - Google Patents
音波到来方位検出装置Info
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- JPH01244386A JPH01244386A JP7112788A JP7112788A JPH01244386A JP H01244386 A JPH01244386 A JP H01244386A JP 7112788 A JP7112788 A JP 7112788A JP 7112788 A JP7112788 A JP 7112788A JP H01244386 A JPH01244386 A JP H01244386A
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- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 230000030808 detection of mechanical stimulus involved in sensory perception of sound Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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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。
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）
本発明は超音波を用いなＳ Ｓ Ｂ Ｌ （Ｓｕｐｅｒ
５ｈｏｒｔＢａｓｅ Ｌｉｎｅ）法による音波の到来
方位検出装置に関するものである。
５ｈｏｒｔＢａｓｅ Ｌｉｎｅ）法による音波の到来
方位検出装置に関するものである。
（従来の技術）
超音波を用いた水中物体の位置、方位検出法にはＬ Ｂ
Ｌ （Ｌｏｎｇ Ｂａ５ｅ Ｌｉｎｅ） 、Ｓ Ｂ
Ｌ （ＳｈｏｒｔＢａｓｅ Ｌｉｎｅ）、Ｓ Ｓ Ｂ
Ｌ （Ｓｕｐｅｒ ５ｈｏｒｔ Ｂａ５ｅ Ｌｉｎｅ）
等の各方法があるが、従来は主にＬＢＬやＳＢＬが使用
されてきた。最近のエレクトロニクスの発達により高速
の信号処理が可能となり５ＳＢＬが研究され、実用化さ
れつつある。
Ｌ （Ｌｏｎｇ Ｂａ５ｅ Ｌｉｎｅ） 、Ｓ Ｂ
Ｌ （ＳｈｏｒｔＢａｓｅ Ｌｉｎｅ）、Ｓ Ｓ Ｂ
Ｌ （Ｓｕｐｅｒ ５ｈｏｒｔ Ｂａ５ｅ Ｌｉｎｅ）
等の各方法があるが、従来は主にＬＢＬやＳＢＬが使用
されてきた。最近のエレクトロニクスの発達により高速
の信号処理が可能となり５ＳＢＬが研究され、実用化さ
れつつある。
５ＳＢＬ方式は第２図（ａ）に示すように、振動子４と
振動子５を隣接配置して到来音波を受波し、各振動子の
受波出力信号の位相差から到来音波の方位を知る方式で
ある。各振動子の幅をＬとして再振動子を接して配置す
ると各振動子の中心と中心の間隔もしとなる。全正面方
向と方位角θをなす方向から到来する音波を受波した場
合の再振動子の受波信号間の位相差は次のようになる。
振動子５を隣接配置して到来音波を受波し、各振動子の
受波出力信号の位相差から到来音波の方位を知る方式で
ある。各振動子の幅をＬとして再振動子を接して配置す
ると各振動子の中心と中心の間隔もしとなる。全正面方
向と方位角θをなす方向から到来する音波を受波した場
合の再振動子の受波信号間の位相差は次のようになる。
第２図（ａ）から明らかなように振動子４への音波到達
距離は振動子５よりもしたけ長い。
距離は振動子５よりもしたけ長い。
このｔは図から
Ｌ＝Ｌｓｉｎθ −・−−−−−−一−（１
）で与えられる。これを電気位相角φに変換するとφ＝
２？−Ｌｓｉｎθ −・・−一・＝−−−（２）
但し λは音波の波長 となる。
）で与えられる。これを電気位相角φに変換するとφ＝
２？−Ｌｓｉｎθ −・・−一・＝−−−（２）
但し λは音波の波長 となる。
正面方向を中心として左右各９０°ずつの範囲即ちθ＝
０〜９０°、およびθ＝０〜−９０”の範囲の方位から
の音波の到来方位を検出しようとすると電気位相角φは
φ＝０〜２πＬ／λラジアンおよびφ＝０〜−２πＬ／
λラジアンとなる。
０〜９０°、およびθ＝０〜−９０”の範囲の方位から
の音波の到来方位を検出しようとすると電気位相角φは
φ＝０〜２πＬ／λラジアンおよびφ＝０〜−２πＬ／
λラジアンとなる。
上記φは±２πラジアン以上では電気位相角φの値に対
して方位角θが一義的に定まらなくなってしまうため±
２πラジアン未満でなければならない、従って、間隔り
は原理的に１波長未満でなければならない、振動子を接
して配置した場合の中心同士の間隔が１波長未満となる
ためには振動子自身の幅が１波長未満でなければならな
い。
して方位角θが一義的に定まらなくなってしまうため±
２πラジアン未満でなければならない、従って、間隔り
は原理的に１波長未満でなければならない、振動子を接
して配置した場合の中心同士の間隔が１波長未満となる
ためには振動子自身の幅が１波長未満でなければならな
い。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記のような振動子構成においては次の
ような問題がある。
ような問題がある。
第１に振動子の受波面積が小さいため受波感度が悪（Ｓ
／Ｎが悪いという点である。第２は１波長以下の振動子
では指向性が第２図（ｂ）のようにブロードであるため
方位角θが±９０°の方向にも感度を有するためスクリ
ュー音等方向性のある雑音と受波してしまいその除去が
できないという問題である。
／Ｎが悪いという点である。第２は１波長以下の振動子
では指向性が第２図（ｂ）のようにブロードであるため
方位角θが±９０°の方向にも感度を有するためスクリ
ュー音等方向性のある雑音と受波してしまいその除去が
できないという問題である。
このような問題点を解決する一案として、第２図（ｃ）
のように、受波面の大きな振動子４′と同５′を用いて
それぞれの中心の間隔を１波長未満にするため２個の振
動子を正面方向から視て上下に重ねる振動子構成が考え
られるが、この方式では、俯仰角方向に傾きがあると音
波の到来方位が変らなくとも振動子４′と同５′とで音
波到達距離に差を生じ、従って電気位相角にも差を生じ
て誤差の原因となるのでこの方式にも問題がある。
のように、受波面の大きな振動子４′と同５′を用いて
それぞれの中心の間隔を１波長未満にするため２個の振
動子を正面方向から視て上下に重ねる振動子構成が考え
られるが、この方式では、俯仰角方向に傾きがあると音
波の到来方位が変らなくとも振動子４′と同５′とで音
波到達距離に差を生じ、従って電気位相角にも差を生じ
て誤差の原因となるのでこの方式にも問題がある。
本発明の目的は、上記従来技術における問題点に鑑みて
、振動子を上下に重ねることなく受波面を等価的に大き
くしつつも２つの受波面の中心軸同士の間隔を１波長未
満にして、感度を上げＳ／Ｎをよくするとともに方向性
雑音の受波を抑え、誤差の少ない音波到来方位検出装置
を提供しようとするものである。
、振動子を上下に重ねることなく受波面を等価的に大き
くしつつも２つの受波面の中心軸同士の間隔を１波長未
満にして、感度を上げＳ／Ｎをよくするとともに方向性
雑音の受波を抑え、誤差の少ない音波到来方位検出装置
を提供しようとするものである。
（９題を解決するための単段）
本発明は上記の目的を達成するために次の手段構成を有
する。
する。
即ち、本発明の音波到来方位検出装置は、幅寸法が１波
長未満の振動子が複数個直線状に配列された振動子列と
； 該振動子列中の複数振動子の受波信号出力を合成す
る第１の合成手段および同じく第２の合成手段と； 第
１の合成手段の出力信号と第２の合成手段の出力信号と
の位相差を検出し、該位相差から音波到来方位を検出す
る方位検出手段と； を具備し、前記振動子列中出力が
第１の合成手段で合成される振動子群の配列の中心と、
出力が第２の合成手段で合成される振動子群の配列の中
心との間隔が１波長未満であることを特徴とするもので
ある。
長未満の振動子が複数個直線状に配列された振動子列と
； 該振動子列中の複数振動子の受波信号出力を合成す
る第１の合成手段および同じく第２の合成手段と； 第
１の合成手段の出力信号と第２の合成手段の出力信号と
の位相差を検出し、該位相差から音波到来方位を検出す
る方位検出手段と； を具備し、前記振動子列中出力が
第１の合成手段で合成される振動子群の配列の中心と、
出力が第２の合成手段で合成される振動子群の配列の中
心との間隔が１波長未満であることを特徴とするもので
ある。
（作 用）
以下、上記手段構成を有する本発明の音波到来方位検出
装置の作用を説明する。
装置の作用を説明する。
本発明の音波到来方位検出装置においては、直線状に配
列された振動子列中の複数の振動子の出力信号が第１の
合成手段で合成され、更に前記複数の振動子の全部又は
１部を含み或いは含まない複数の振動子の出力信号が第
２の合成手段で合成されている。そして、第１の合成手
段で合成される振動子群の配列の中心と、第２の合成手
段で合成される振動子群の配列の中心との間隔が１波長
未満となっている。振動子１個の幅が１波長未満である
から前記中心と中心の間隔を１波長未満にすることは容
易に可能である。
列された振動子列中の複数の振動子の出力信号が第１の
合成手段で合成され、更に前記複数の振動子の全部又は
１部を含み或いは含まない複数の振動子の出力信号が第
２の合成手段で合成されている。そして、第１の合成手
段で合成される振動子群の配列の中心と、第２の合成手
段で合成される振動子群の配列の中心との間隔が１波長
未満となっている。振動子１個の幅が１波長未満である
から前記中心と中心の間隔を１波長未満にすることは容
易に可能である。
以上のような配列と合成の結果、受波面積が（振動子１
個の受波面積）×（第１の合成手段で合成される振動子
の数）の振動子と、同じく受波面積が（振動子１個の受
波面積）×（第２の合成手段で合成される振動子の数）
の振動子とが中心と中心の間隔を１波長未満として配置
されたと等価になる。従って、中心軸同士の間隔を１波
長未満に保ちつつ、受波面積が大になった分だけ感度が
よ（Ｓ／Ｎがよくなると共にθ＝±９０°方向における
感度を低下させスクリュー音等の方向性雑音の受波を抑
圧し、誤差の少ない音波到来方位の検出が可能となる。
個の受波面積）×（第１の合成手段で合成される振動子
の数）の振動子と、同じく受波面積が（振動子１個の受
波面積）×（第２の合成手段で合成される振動子の数）
の振動子とが中心と中心の間隔を１波長未満として配置
されたと等価になる。従って、中心軸同士の間隔を１波
長未満に保ちつつ、受波面積が大になった分だけ感度が
よ（Ｓ／Ｎがよくなると共にθ＝±９０°方向における
感度を低下させスクリュー音等の方向性雑音の受波を抑
圧し、誤差の少ない音波到来方位の検出が可能となる。
（実 施 例）
以下、本発明の音波到来方位検出装置の実施例を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
振動子の数がｎ個とした場合どの振動子の出力をいずれ
の合成手段で合成するかの選択の仕方は多くの組み合せ
が考えられる０例えば簡単な例では１番目からｎ−１番
目迄の振動子の出力を第１の合成手段で合成し、２番目
からｎ番目迄の振動子の出力を第２の合成手段で合成す
るという方法や、また振動子の幅が４分の１波長より小
さい場合においては奇数番目の振動子の出力を第１の合
成手段で合成し、偶数番目の振動子の出力を第２の合成
手段で合成する方法等である。
の合成手段で合成するかの選択の仕方は多くの組み合せ
が考えられる０例えば簡単な例では１番目からｎ−１番
目迄の振動子の出力を第１の合成手段で合成し、２番目
からｎ番目迄の振動子の出力を第２の合成手段で合成す
るという方法や、また振動子の幅が４分の１波長より小
さい場合においては奇数番目の振動子の出力を第１の合
成手段で合成し、偶数番目の振動子の出力を第２の合成
手段で合成する方法等である。
第１図（ａ）はｎ＝６の場合で、１番目から５番目迄の
振動子の出力を合成し、２番目から６番目迄の振動子の
出力を合成する例である。
振動子の出力を合成し、２番目から６番目迄の振動子の
出力を合成する例である。
１は受波器であり、幅が２分の１波長以下の振動子１ａ
〜１ｆを２分の１波長以下の一定間隔して配列して構成
している。２は各振動子の出力を増幅するプリアンプ群
であり振動子１ａ〜１ｆに対応してプリアンプ２ａ〜２
ｆを有している。
〜１ｆを２分の１波長以下の一定間隔して配列して構成
している。２は各振動子の出力を増幅するプリアンプ群
であり振動子１ａ〜１ｆに対応してプリアンプ２ａ〜２
ｆを有している。
３は各プリアンプの出力を組み合せて５ＳＢＬ用出力を
得る為の合成回路であり抵抗器Ｒ１，Ｒ’ｌ。
得る為の合成回路であり抵抗器Ｒ１，Ｒ’ｌ。
Ｒ２＋ Ｒ’２からなる加算ネットワークをその増幅器
３ａ、同３ｂで構成されている。Ｒ１およびＲ′１が第
１の合成手段を構成しＲ２およびＲ′２が第２の合成手
段を構成している。
３ａ、同３ｂで構成されている。Ｒ１およびＲ′１が第
１の合成手段を構成しＲ２およびＲ′２が第２の合成手
段を構成している。
本実施例では振動子１ａ〜１ｆの出力をプリアンプ２ａ
〜２ｆで個々に増幅した後プリアンプ２ａ〜２ｅの出力
を加算合成して出力１を得、又プリアンプ２ｂ〜２ｆの
出力を加算合成してもう１つの出力２を得ている。
〜２ｆで個々に増幅した後プリアンプ２ａ〜２ｅの出力
を加算合成して出力１を得、又プリアンプ２ｂ〜２ｆの
出力を加算合成してもう１つの出力２を得ている。
このように構成することによって、等測的には第１図（
ｂ）に示す通り振動子１ａ〜１ｅを１組とした振動子列
と振動子１ｂ〜１ｆを１組とした振動子列が得られ、出
力１および出力２が得られる。
ｂ）に示す通り振動子１ａ〜１ｅを１組とした振動子列
と振動子１ｂ〜１ｆを１組とした振動子列が得られ、出
力１および出力２が得られる。
振動子１ａ〜１ｆは２分の１波長以下の一定間隔して配
列しであるため振動子列１ａ〜１ｅと振動子列１ｂ〜１
ｆの中心はしたけずれる。従って、それぞれ５Ｌなる長
さを持つ受波器をしたけずらして配列したことになり正
面方向よりθずれた到来波に対しては出力１に対し、出
力２はΔｔなる遅れが生じ、これが式（２）で示される
電気位相差となり出力１と同２の位相差をゼロクロスコ
ンパレータや高速カウンター等周知の方位検出手段で知
ることにより音波の到来角度を知ることができる。
列しであるため振動子列１ａ〜１ｅと振動子列１ｂ〜１
ｆの中心はしたけずれる。従って、それぞれ５Ｌなる長
さを持つ受波器をしたけずらして配列したことになり正
面方向よりθずれた到来波に対しては出力１に対し、出
力２はΔｔなる遅れが生じ、これが式（２）で示される
電気位相差となり出力１と同２の位相差をゼロクロスコ
ンパレータや高速カウンター等周知の方位検出手段で知
ることにより音波の到来角度を知ることができる。
なお本実施例では振動子を１つの直線上に配置し出力１
、出力２を得て１次元しか方位検出していないが、これ
と直交するように振動子を配列しそれぞれの出力を得る
ことによって２次元の方位角を知ることができる。
、出力２を得て１次元しか方位検出していないが、これ
と直交するように振動子を配列しそれぞれの出力を得る
ことによって２次元の方位角を知ることができる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の音波到来方位測定装置は
、位相差から音波到来角度を求め発音体や、反射物の方
位を知るという５ＳＢＬの原理を用いつつ、振動子数を
多くして受波面積を大きくし、受波アレーゲインを高＜
ＬＳ／Ｎを良好にすると同時に振動子数によって指向性
を任意に設計できるため、例えばスクリュー音のごとき
方向性をもった雑音に対し、その方向の受波感度を極端
に低下させることも可能となり、更にＳ／Ｎの向上が計
れる。
、位相差から音波到来角度を求め発音体や、反射物の方
位を知るという５ＳＢＬの原理を用いつつ、振動子数を
多くして受波面積を大きくし、受波アレーゲインを高＜
ＬＳ／Ｎを良好にすると同時に振動子数によって指向性
を任意に設計できるため、例えばスクリュー音のごとき
方向性をもった雑音に対し、その方向の受波感度を極端
に低下させることも可能となり、更にＳ／Ｎの向上が計
れる。
従って、従来方式の５ＳＢＬに対しより低レベルの受波
音圧であっても、これをピックアップし、方位検出が可
能となる。
音圧であっても、これをピックアップし、方位検出が可
能となる。
第１図は本発明の実施例の構成を示す図、第２図は５Ｓ
ＢＬ方式の原理説明図である。 １・・・・・・受波器、 １ａ〜１ｆ・・・・・・振動
子、２・・・・・・プリアンプ群、 ２ａ〜２ｆ・・・
・・・プリアンプ、 ３・・・・・・合成回路、 ３ａ
、３ｂ・・・・・・増幅器、４、４’、 ５．５”、・
・・・・・振動子、 ６・・・・・・方位検出手段、
Ｒ１，Ｒ’１． Ｒ２、Ｒ’２・・・・・・抵抗器。 代理人 弁理士 八 幡 義 博
ＢＬ方式の原理説明図である。 １・・・・・・受波器、 １ａ〜１ｆ・・・・・・振動
子、２・・・・・・プリアンプ群、 ２ａ〜２ｆ・・・
・・・プリアンプ、 ３・・・・・・合成回路、 ３ａ
、３ｂ・・・・・・増幅器、４、４’、 ５．５”、・
・・・・・振動子、 ６・・・・・・方位検出手段、
Ｒ１，Ｒ’１． Ｒ２、Ｒ’２・・・・・・抵抗器。 代理人 弁理士 八 幡 義 博
Claims (1)
- 幅寸法が１波長未満の振動子が複数個直線状に配列され
た振動子列と；該振動子列中の複数振動子の受波信号出
力を合成する第１の合成手段および同じく第２の合成手
段と；第１の合成手段の出力信号と第２の合成手段の出
力信号との位相差を検出し、該位相差から音波到来方位
を検出する方位検出手段と；を具備し、前記振動子列中
出力が第１の合成手段で合成される振動子群の配列の中
心と、出力が第２の合成手段で合成される振動子群の配
列の中心との間隔が１波長未満であることを特徴とする
音波到来方位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7112788A JPH01244386A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 音波到来方位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7112788A JPH01244386A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 音波到来方位検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01244386A true JPH01244386A (ja) | 1989-09-28 |
Family
ID=13451595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7112788A Pending JPH01244386A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 音波到来方位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01244386A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04160382A (ja) * | 1990-10-18 | 1992-06-03 | Kaijo Corp | 水中音源方向検出装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5927274A (ja) * | 1982-08-09 | 1984-02-13 | Nec Corp | 測位装置 |
| JPS5928681A (ja) * | 1982-08-09 | 1984-02-15 | Furuno Electric Co Ltd | 超音波受波方位の高精度測定装置 |
| JPS6218020A (ja) * | 1985-07-17 | 1987-01-27 | Nec Corp | 半導体装置の製造装置 |
| JPS6223829A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-31 | Isuzu Motors Ltd | 車両用制御装置 |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP7112788A patent/JPH01244386A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5927274A (ja) * | 1982-08-09 | 1984-02-13 | Nec Corp | 測位装置 |
| JPS5928681A (ja) * | 1982-08-09 | 1984-02-15 | Furuno Electric Co Ltd | 超音波受波方位の高精度測定装置 |
| JPS6218020A (ja) * | 1985-07-17 | 1987-01-27 | Nec Corp | 半導体装置の製造装置 |
| JPS6223829A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-31 | Isuzu Motors Ltd | 車両用制御装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04160382A (ja) * | 1990-10-18 | 1992-06-03 | Kaijo Corp | 水中音源方向検出装置 |
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