JPH01245181A - 広域測深儀 - Google Patents

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〕 本発明は広域測深儀に関し、特にドツプラー周波数を利
用して同時多点の広域測深を可能とした広域音響測深儀
に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の音響測深儀は、単一音響ビームによる直
下方向のみの単一測深か、複数の音響ビームによる斜方
向も含む同時多点測深が行なわれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の測深儀のうち、同時多点測深の可能な音
響測深儀は、複数の音響ビームを形成して測深する方式
であり、測深点の位置制度分解能を向上するためには送
受波器が大型化し、また、測深点数を増加させるには装
置規模が増大し、搭載するプラットホームに制約を生ず
るという欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を除去し、送受波器の移動
による音響信号のドツプラーシフト量に対応しな伝搬時
間を計測することにより、連続的に進行方向に対する斜
方向の測深を可能とする小型、小規模な広域測深儀を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の広域測深儀は、斜方向の測深が可能な音響測深
儀において、移動方向に直交しかつ鉛直に対し所定の傾
角を付与した扇形の送波および受波ビームを有し、前記
送受波ビームにより平坦な水底を対象としてモデル化し
た水底反射点からの反射音響信号に含まれるべきドツプ
ラーシフトによる周波数シフト量の演算量と、実際の水
底反射点からの反射音響信号に含まれるドツプラーシフ
トによる周波数シフト量とを比較して一致した時の送信
からの経過時間から深度を求める手段を備えて構成され
る。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図であり、制御器
２０．ラインアレー送受波器２４１表示器３１、送受信
器１０１．信号処理器１０２を備えて構成される。

また送受信器１０１は、送信回路２１．送信電力増幅回
路２２．送受切換器２３．受渡指向形成回路２４及び受
信回路２６を備えて構成され、信号処理器１０２は、周
波数シフト検出回路２７゜周波数シフト比較回路２７１
周波数シフト量設定回路３２１周波数シフト量演算回路
３３を備えて構成される。

第１図にもとづいて実施例の説明を行なうのに先立ち、
第２図によって本発明による測深の基本的概念を説明す
る。

送信吹送受波位置１における送受破棄から送信された音
響信号は、扇型の音響ビーム２を形成し、海底面のある
領域、すなわち海底音響反斜面３にあたって反射される
。たとえば、音響信号６は送信後ある時間経過し海底面
の反射点Ｐ４で反射して反射信号７となり、さらにある
時間経過して移動距ＭＰ８を移動した受信時送受波位置
５で受信される。

第３図は第２図における面ＡＢＣへ投影した音響信号及
び送受波器移動の速度ベクトルの説明図である。

第２図の受信時送受波位置５で受信した信号は、第３図
における反射信号の音速ベクトル９に対し、送受波器の
移動速度ベクトル１０の反射点方向に対応した速度ベク
トル１１の影響によりドツプラーシフトを生じ、周波数
が反射点方向に対応した変化を生じる。このドツプラー
効果による周波数シフト量Δｆは、あらかじめ送受波器
の移動速度と反射点方向によって決定できる。次に周波
数シフト量Δｆについて、さらに詳述する。

第４図は周波数シフト量Δｆの説明図である。

送信信号１２は海底で反射１反射点の距離に対応した時
間１１たけ経過した信号１３はドツプラー効果による周
波数シフト量１７だけ周波数領域でシフトする。ある反
射点方位に対応した周波数シフト量がΔｆであるとする
と、受信信号の周波数シフト量を連続的に計測しつつ所
望する周波数シフト量Δｆとなった時点での送信からの
経過時間ｔ１９を計測し水中音速から深度へ換算するこ
とによって反射点の水深を求めることができる。このよ
うに、受信信号の周波数シフト量と所望する反射点方向
の周波数シフト量の両者を逐次連続的に比較計測するこ
とによって進行方向垂直方向の水深を連続的に求めるこ
とは明らかである。

再び第１図に戻って実施例の説明を続行する。

第１図において、制御器２０から出力される送信トリガ
３５ａによって送受信器１０１の送信回路２１を作動さ
せ、送信回路２１によって発生した送信電気信号を送信
電力増幅回路２２によって増幅し、送受切換器２３を経
由してラインアレー送受波器２４から所定の指向特性の
送波音響ビーム２４１に変換して海中へ送波する。

海底で反射した受波音響ビーム２４２はラインアレー送
受波器２４で受信され、送受切換器２３を経て受渡指向
性形成回路２５により所定の指向特性の扇形の受渡音響
ビーム、いわゆるファンビーム（ｆａｎ　ｂｅａｍ）に
形成され、制御器２０による受信タイミング制御を受け
つつ動作する受信回路２６によって必要なレベルの受信
信号として出力される。受信信号から海底反射点に対応
する周・波数シフト量を周波数シフト検出回路２７で出
力する。

一方、信号処理器１０２では、外部から外部移動速度情
報人力３４を入力し、対応するモデル化した反射点方向
ごとの周波数シフｌ−ｊｌを周波数シフト量演算回路３
３によって算出し、周波数シフト量設定回路３２に比較
の為に一時保持し、これを周波数シフト検、出回路２８
の出力と周波数シフｌ−比較回路２８で比較し、一致し
た時に設定周波数シフト量一致信号３５ｄを出力する。

モデル化した反射点方向ごとの周波数シフト量は、海底
が平坦であるとして測深儀の運用条件から利用上の許容
偏差を含めて容易に算出できる。次に、送信からこの一
致時点までの経過時間を、制御器２０の時間計測開始ト
リガ信号３５ｃによって時間計測回路２９を作動させ一
致信号３５ｄが入力されるまで時間を計測することによ
って得る。計測された時間は、深度演算出力回路３０に
よって対応する反射点までの深度に演算変換され出力さ
れる。

得られた深度データは表示器３１によって供される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、送受波器の移動による音
響信号のドツプラーシフトの周波数シフト量に対応する
伝搬時間を計測して深度換算し源側することにより、連
続的に進行方向斜方向の測深ができ、かつ、整相回路等
による音響ビーム形成数が１回路のみの簡素な構成で実
施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ブロック図、第２図は本発
明における測深の概念図、第３図は第２図の水平投影面
図でドツプラーシフトの速度ベクトル説明図、第４図は
ドツプラーシフトと音響伝搬時間の関係を示す説明図で
ある。 １・・・送信時送受波器位置、２・・・・・・音響ビー
ム、３・・・海底音響反斜面、４・・・反射点、５・・
・受信時送受波器位置、６・・・送信信号、７・・・反
射受信信号、８・・・移動距離、９・・・反射音響速度
ベクトル、１０・・・移動速度ベクトル、１１・・・反
射点対応速度ベクトル、１２・・・送信信号、１３〜１
６・・・時間ｔ１・・・ｔ４経過時の反射信号、１７・
・・時間経過ｔ１時の周波数シフト量、１８・・・時間
経過ｔ４時の周波数シフト量、１９・・・送信からの経
過時間、２ｏ・・・制御器、２１・・・送信回路、２２
・・・送信電力増幅回路、２３・・・送受切替器、２４
・・・ラインアレー送受波器、２５・・・受渡指向性形
成回路、２６・・・受信回路、２７・・・周波数シフト
検出回路、２８・・・周波数シフト比較回路、２９・・
・時間計測回路、３０・・・深度演算出力回路、３１・
・・表示器、３２・・・周波数シフト量設定回路、３３
・・・周波数シフト量演算回路、３４・・・外部移動速
度情報入力、３５ａ・・・送信開始トリガ信号、３５ｃ
・・・時間計測開始トリガ信号、３５ｄ・・・設定周波
数シフト量一致検出信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　斜方向の測深が可能な音響測深儀において、移動方向
   に直交しかつ鉛直に対し所定の傾角を付与した扇形の送
   波および受波ビームを有し、前記送受波ビームにより平
   坦な水底を対象としてモデル化した水底反射点からの反
   射音響信号に含まれるべきドップラーシフトによる周波
   数シフト量の演算量と、実際の水底反射点からの反射音
   響信号に含まれるドップラーシフトによる周波数シフト
   量とを比較して一致した時の送信からの経過時間から深
   度を求める手段を備えて成ることを特徴とする広域測深
   儀。