JPH0320715B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0320715B2 JPH0320715B2 JP59220139A JP22013984A JPH0320715B2 JP H0320715 B2 JPH0320715 B2 JP H0320715B2 JP 59220139 A JP59220139 A JP 59220139A JP 22013984 A JP22013984 A JP 22013984A JP H0320715 B2 JPH0320715 B2 JP H0320715B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- delay
- map
- phased array
- echo signals
- receiving
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52003—Techniques for enhancing spatial resolution of targets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、フエーズドアレイ・ソーナーに関
し、特に電子式リアルタイムセクタスキヤンを行
い極めて短距離の領域で広画角にビームをステア
リングするフエーズドアレイ・ソーナーにおける
受波データレートの向上を意図するものである。
かかるフエーズドアレイ・ソーナーは医用，工業
用淡・海水圏用として広く応用され得るものであ
る。
し、特に電子式リアルタイムセクタスキヤンを行
い極めて短距離の領域で広画角にビームをステア
リングするフエーズドアレイ・ソーナーにおける
受波データレートの向上を意図するものである。
かかるフエーズドアレイ・ソーナーは医用，工業
用淡・海水圏用として広く応用され得るものであ
る。
（従来の技術）
従来の通常のフエーズドアレイ・ソーナーにお
いては、ビームフオーミングネツトワーク（いわ
ゆるビームフオーマー）は専ら１本の送受音線を
形成することが最小限の義務であり、又ハードウ
エアも所望の最大方位角を取扱い得るに足りるデ
イレー手段、即ち、例えばLGはしご型デイラー
イン（受波ビームフオーミング用）や可変長シフ
トレジスタ，プリセツトカウンタ，ROMとアド
レススキヤナの組合せ（いずれも送波ビームフオ
ーミング用）等を用意している。
いては、ビームフオーミングネツトワーク（いわ
ゆるビームフオーマー）は専ら１本の送受音線を
形成することが最小限の義務であり、又ハードウ
エアも所望の最大方位角を取扱い得るに足りるデ
イレー手段、即ち、例えばLGはしご型デイラー
イン（受波ビームフオーミング用）や可変長シフ
トレジスタ，プリセツトカウンタ，ROMとアド
レススキヤナの組合せ（いずれも送波ビームフオ
ーミング用）等を用意している。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、これらのハードウエアが最大限
に利用されるのは音線の方位角（ステアリング
角）が大きく振れたときのみであり、正面近傍
（ステアリング角が小さい範囲）に向けられたと
きには、受波デイレーマツプを作るために設けれ
たデイレーラインの大部分の区間のものは利用さ
れていない。信号の通路としては利用されても所
望のデイレー分布を形成するためには直接的に利
用されていない。
に利用されるのは音線の方位角（ステアリング
角）が大きく振れたときのみであり、正面近傍
（ステアリング角が小さい範囲）に向けられたと
きには、受波デイレーマツプを作るために設けれ
たデイレーラインの大部分の区間のものは利用さ
れていない。信号の通路としては利用されても所
望のデイレー分布を形成するためには直接的に利
用されていない。
更に、同時には、１本の音線のエコー信号しか
受信できず、又その音線上での波面の集束（電子
フオーカス）のさせ方を変えられないために、実
時間切替式の受波ダイナミツクフオーカスないし
受波マルチビーム形成（マルチビーム受波ともい
う）の技法が実行できないという問題があつた。
受信できず、又その音線上での波面の集束（電子
フオーカス）のさせ方を変えられないために、実
時間切替式の受波ダイナミツクフオーカスないし
受波マルチビーム形成（マルチビーム受波ともい
う）の技法が実行できないという問題があつた。
本発明の目的は、このような問題点を解決した
フエーズドアレイ・ソーナーを提供することにあ
る。
フエーズドアレイ・ソーナーを提供することにあ
る。
（問題点を解決するための手段）
このような目的を達成する本発明は、セクタ走
査型フエーズドアレイ・ソーナーにおいて、受信
されたエコー信号をデイレーラインに選択的に与
えると共に分割使用可能に構成されたデイレーマ
ツプと、このデイレーマツプから与えられるエコ
ー信号を時間遅延して出力する複数のデイレーラ
インと、セクタ走査における最大振れ角の略半分
より小さい振れ角においては前記デイレーマツプ
及びデイレーラインを分割使用して異なる方位角
又は異なる焦点にてエコー信号を受信し１枚の画
像に編集するように制御する制御手段を具備した
ことを特徴とするものである。
査型フエーズドアレイ・ソーナーにおいて、受信
されたエコー信号をデイレーラインに選択的に与
えると共に分割使用可能に構成されたデイレーマ
ツプと、このデイレーマツプから与えられるエコ
ー信号を時間遅延して出力する複数のデイレーラ
インと、セクタ走査における最大振れ角の略半分
より小さい振れ角においては前記デイレーマツプ
及びデイレーラインを分割使用して異なる方位角
又は異なる焦点にてエコー信号を受信し１枚の画
像に編集するように制御する制御手段を具備した
ことを特徴とするものである。
（実施例）
以下図面を用いて本発明の実施例を詳しく説明
する。第１図は本発明に係るフエーズドアレイ・
ソーナーの一実施例を示す要部構成図である。図
において、１は送波トリガーを発生するトリガー
発生器、２は送波デイレーマツプ、３は送波回路
群（いわゆるパルサー）、４は複数個のトランス
デユーサを配列してなるアレイ探触子、５は探触
子４で受信されたエコー信号を受ける初段アンプ
群、６は分割使用可能なデイレーマツプで、例え
ばクロスポイントスイツチが利用される。尚、こ
こでは２分割した場合を示す。７1，７2はデイレ
ーラインで、ここでは２分割の場合の例示である
ため２組が示される。ｎ分割のときはｎ組であ
る。８1，８2はそれぞれデイレーライン７1，７2
のデイレー出力を受信する対数増幅器などでなる
受信アンプである。９はデイジタル・スキヤン・
コンバータ（以下DSCという）、１０はCRTモニ
タを備えた表示装置、１１は各部を制御するため
のコントローラである。１２は各種の必要な情報
を入力するためのキーボード、１３はスイツチで
ある。
する。第１図は本発明に係るフエーズドアレイ・
ソーナーの一実施例を示す要部構成図である。図
において、１は送波トリガーを発生するトリガー
発生器、２は送波デイレーマツプ、３は送波回路
群（いわゆるパルサー）、４は複数個のトランス
デユーサを配列してなるアレイ探触子、５は探触
子４で受信されたエコー信号を受ける初段アンプ
群、６は分割使用可能なデイレーマツプで、例え
ばクロスポイントスイツチが利用される。尚、こ
こでは２分割した場合を示す。７1，７2はデイレ
ーラインで、ここでは２分割の場合の例示である
ため２組が示される。ｎ分割のときはｎ組であ
る。８1，８2はそれぞれデイレーライン７1，７2
のデイレー出力を受信する対数増幅器などでなる
受信アンプである。９はデイジタル・スキヤン・
コンバータ（以下DSCという）、１０はCRTモニ
タを備えた表示装置、１１は各部を制御するため
のコントローラである。１２は各種の必要な情報
を入力するためのキーボード、１３はスイツチで
ある。
このような構成における動作を次に説明する。
パルサー３はアレイ探触子４の各トランスデユー
サ（複数個）に接続される個別のパルサーからな
り、各パルサーには送波デイレーマツプを経由し
て適宜に時間遅延されたトリガー発生器の出力ト
リガーが与えられる。送波デイレーマツプ２はコ
ントローラ１１の制御によりそのデイレーマツプ
が変えられ、探触子４より送波される超音波ビー
ム方向を第２図に示すように扇状に振らせること
（セクタ走査）ができる。
パルサー３はアレイ探触子４の各トランスデユー
サ（複数個）に接続される個別のパルサーからな
り、各パルサーには送波デイレーマツプを経由し
て適宜に時間遅延されたトリガー発生器の出力ト
リガーが与えられる。送波デイレーマツプ２はコ
ントローラ１１の制御によりそのデイレーマツプ
が変えられ、探触子４より送波される超音波ビー
ム方向を第２図に示すように扇状に振らせること
（セクタ走査）ができる。
探触子４で受波したエコー信号は、各トランス
デユーサに１対１に対応して設けられた複数個の
初段アンプからなる初期アンプ群５を経由してデ
イレーマツプ６1，６2に導かれる。初段アンプ群
５の各出力はコントローラ１１の制御下でデイレ
ーマツプ６1，６2上で適宜に選択されデイレーラ
イン７1，７2にそれぞれ送られる。デイレーライ
ン７1の出力信号（１本の出力ライン上の出力信
号）はスイツチ１３及び受信アンプ８1を介して、
又、デイレーライン７2の出力信号は受信アンプ
８2を経由してDSC９に加えられる。尚、スイツ
チ１３は後述するモードに応じてデイレーマツプ
７1を受信アンプ８1に接続するか、デイレーライ
ン７2に接続するかを切換える。
デユーサに１対１に対応して設けられた複数個の
初段アンプからなる初期アンプ群５を経由してデ
イレーマツプ６1，６2に導かれる。初段アンプ群
５の各出力はコントローラ１１の制御下でデイレ
ーマツプ６1，６2上で適宜に選択されデイレーラ
イン７1，７2にそれぞれ送られる。デイレーライ
ン７1の出力信号（１本の出力ライン上の出力信
号）はスイツチ１３及び受信アンプ８1を介して、
又、デイレーライン７2の出力信号は受信アンプ
８2を経由してDSC９に加えられる。尚、スイツ
チ１３は後述するモードに応じてデイレーマツプ
７1を受信アンプ８1に接続するか、デイレーライ
ン７2に接続するかを切換える。
DSC９に取り込んだエコーデータはコントロ
ーラ１１の制御の下に表示装置１０に送出され、
画像表示される。
ーラ１１の制御の下に表示装置１０に送出され、
画像表示される。
本発明においては、モードに応じてデイレーマ
ツプ６1，６2上の接続点を変えて初段アンプ群５
の出力とデイレーラインとの接続を変え、又
DSC９において受信アンプ８1，８2の出力Ａ，Ｂ
の両方を使用するか片方のみを使用するかを使い
分ける。例えば、第２図のようにセクタ走査の最
大振れ角θを±45゜とした場合において、＋45゜（又
は−45゜）の振れ角から走査を開始したとき、ほ
ぼ｜θ｜≧25゜までの範囲ではデイレーライン７
１，７2の全長にデイレーマツプ６1，６2の全幅の
信号が与えられて利用されるようにする。次に、
｜θ｜＜25゜の範囲においては、モードを切替え
てデイレーマツプ，デイレーラインの２区分が独
立に利用されるようにする。例えば、第２図に示
すように、送波音線Ｃに対しわずかに方位角の異
なる左受波音線Ｌと右受波音線Ｒからのエコー信
号を受信アンプ８1，８2で受信するものとする。
このような方位角を異ならせて受信する制御はコ
ントローラ１１にて制御する。DSC９では受信
アンプで対数増幅・検波されたエコー信号をＡ／
Ｄ変換して用意されたフレームメモリに所定の様
式で書き込む。
ツプ６1，６2上の接続点を変えて初段アンプ群５
の出力とデイレーラインとの接続を変え、又
DSC９において受信アンプ８1，８2の出力Ａ，Ｂ
の両方を使用するか片方のみを使用するかを使い
分ける。例えば、第２図のようにセクタ走査の最
大振れ角θを±45゜とした場合において、＋45゜（又
は−45゜）の振れ角から走査を開始したとき、ほ
ぼ｜θ｜≧25゜までの範囲ではデイレーライン７
１，７2の全長にデイレーマツプ６1，６2の全幅の
信号が与えられて利用されるようにする。次に、
｜θ｜＜25゜の範囲においては、モードを切替え
てデイレーマツプ，デイレーラインの２区分が独
立に利用されるようにする。例えば、第２図に示
すように、送波音線Ｃに対しわずかに方位角の異
なる左受波音線Ｌと右受波音線Ｒからのエコー信
号を受信アンプ８1，８2で受信するものとする。
このような方位角を異ならせて受信する制御はコ
ントローラ１１にて制御する。DSC９では受信
アンプで対数増幅・検波されたエコー信号をＡ／
Ｄ変換して用意されたフレームメモリに所定の様
式で書き込む。
第３図は本発明における他の方式を示す図であ
る。即ち、２段ダイナミツクフオーカスとした例
で、実線Ｄの近距離用と、点線Ｅの遠距離用の方
位角は同じであるが焦点の異なる受波ビームフオ
ーミングを行うものである。これらはDSC９内
で編集されて一枚の絵にされる。
る。即ち、２段ダイナミツクフオーカスとした例
で、実線Ｄの近距離用と、点線Ｅの遠距離用の方
位角は同じであるが焦点の異なる受波ビームフオ
ーミングを行うものである。これらはDSC９内
で編集されて一枚の絵にされる。
上記説明では、デイレーマツプ，デイレーライ
ンの分割数を２としてたが、本発明はこれには限
定されない。又振れ角に応じて分割数を変えるよ
うにしてもよい。そのような分割数，分割する範
囲、マルチビーム方式とするかダイナミツクフオ
ーカス方式とするかなどの設定情報はキーボード
１２より入力される。
ンの分割数を２としてたが、本発明はこれには限
定されない。又振れ角に応じて分割数を変えるよ
うにしてもよい。そのような分割数，分割する範
囲、マルチビーム方式とするかダイナミツクフオ
ーカス方式とするかなどの設定情報はキーボード
１２より入力される。
以上は受波側の場合であるが、同じ考え方が原
理的には送波側についても成立つ。しかし、送波
というものは本質的に音場内に同時に２種類以上
の音波を送るわけにはゆかず、又パルサーや送波
デイレーマツプ手段も本質的に重量の法則が成立
たず、２値的動作しかできない。従つて、送波の
ダイナミツクフオーカスやマルチビーム形成等を
行おうとするならば、極端に厳密な周波数分割、
又は時分割の手法を取らざるを得ない。時分割と
した場合はデータレート向上にならない欠点があ
る。しかしながら、２方位の独立音線設定を同時
に必要とする場合がある。それはＢモードイメー
ジングにパルスドプラが共存せんとする場合であ
る。前者は送受波の都度一本ずつ音線をずらして
（音線番号を昇算又は降算して）ゆくのに対し、
後者は一定の所望音線に留る。これを１つのビー
ムフオーマーで行うと音線番号ないし走査データ
を全くランダムアクセスの状態で書き換えてゆか
ねばならない。しかし、２系統のビームフオーマ
ー（送受とも）を用いると、Ｂ用を昇算又は降算
してゆくのみで、ドプラ用は所望音線が変化しな
い限り書き換える必要はない。このような手続
は、ランダムアクセスよりはずつと少い時間と、
手続の複雑さと、ハードウエアにて可能である。
理的には送波側についても成立つ。しかし、送波
というものは本質的に音場内に同時に２種類以上
の音波を送るわけにはゆかず、又パルサーや送波
デイレーマツプ手段も本質的に重量の法則が成立
たず、２値的動作しかできない。従つて、送波の
ダイナミツクフオーカスやマルチビーム形成等を
行おうとするならば、極端に厳密な周波数分割、
又は時分割の手法を取らざるを得ない。時分割と
した場合はデータレート向上にならない欠点があ
る。しかしながら、２方位の独立音線設定を同時
に必要とする場合がある。それはＢモードイメー
ジングにパルスドプラが共存せんとする場合であ
る。前者は送受波の都度一本ずつ音線をずらして
（音線番号を昇算又は降算して）ゆくのに対し、
後者は一定の所望音線に留る。これを１つのビー
ムフオーマーで行うと音線番号ないし走査データ
を全くランダムアクセスの状態で書き換えてゆか
ねばならない。しかし、２系統のビームフオーマ
ー（送受とも）を用いると、Ｂ用を昇算又は降算
してゆくのみで、ドプラ用は所望音線が変化しな
い限り書き換える必要はない。このような手続
は、ランダムアクセスよりはずつと少い時間と、
手続の複雑さと、ハードウエアにて可能である。
第４図はこのような場合における構成の要部を
示す図である。この図において、デイレーマツプ
６2，デイレーライン７2、受信アンプ８2から
DSC９への接続関係は第１図と同様である。デ
イレーマツプ６1，デイレーライン７1がドプラ用
に利用され、デイレーライン７1の出力はドプラ
プロセツサ２１に導かれ処理される。プロセツサ
２１の出力は２個のスピーカ２２でモニタするか
たわら周波数分析器（FFTなど）２３を通して
DSC９に入力する。Ｂモード，Ｄモードの走査
シーケンスとしては例えば次表のようにする。こ
の場合Ｂ用のトリガ源とDD用のトリガ源の繰り
返し周期は必ずずしも同一である必要はない。た
だし、同期している必要はある。
示す図である。この図において、デイレーマツプ
６2，デイレーライン７2、受信アンプ８2から
DSC９への接続関係は第１図と同様である。デ
イレーマツプ６1，デイレーライン７1がドプラ用
に利用され、デイレーライン７1の出力はドプラ
プロセツサ２１に導かれ処理される。プロセツサ
２１の出力は２個のスピーカ２２でモニタするか
たわら周波数分析器（FFTなど）２３を通して
DSC９に入力する。Ｂモード，Ｄモードの走査
シーケンスとしては例えば次表のようにする。こ
の場合Ｂ用のトリガ源とDD用のトリガ源の繰り
返し周期は必ずずしも同一である必要はない。た
だし、同期している必要はある。
送受信行程番号 モード 音線番号
ｉ Ｂ Ｋ
ｉ＋１ Ｄ ｌ
ｉ＋２ Ｂ Ｋ＋１
ｉ＋３ Ｄ ｌ
ｉ＋４ Ｂ Ｋ＋２
ｉ＋５ Ｄ ｌ
ｉ＋６ Ｂ Ｋ＋３
・ ・ ・
（発明の効果）
以上述べたように本発明によれば、ビームフオ
ーミングのためのハードウエアを分割使用できる
ようにし、セクタ走査における最大振れ角の略半
分より小さい振れ角に関しては、より均質な焦点
のよく合つた、又データレートの高いイメージを
得ることができる。
ーミングのためのハードウエアを分割使用できる
ようにし、セクタ走査における最大振れ角の略半
分より小さい振れ角に関しては、より均質な焦点
のよく合つた、又データレートの高いイメージを
得ることができる。
第１図は本発明に係るフエーズドアレイ・ソー
ナーの実施例を示す構成図、第２図及び第３図は
本発明の動作を説明するための音線に関する図、
第４図は本発明の他の方式を実施する場合の構成
図である。 １……トリガー発生器、２……送波デイレーマ
ツプ、３……パルサー、４……アレイ探触子、５
……初段アンプ群、６1，６2……デイレーマツ
プ、７1，７2……デイレーライン、８1，８2……
受信アンプ、９……DSC、１０……表示装置、
１１……コントローラ、１２……キーボード、１
３……スイツチ。
ナーの実施例を示す構成図、第２図及び第３図は
本発明の動作を説明するための音線に関する図、
第４図は本発明の他の方式を実施する場合の構成
図である。 １……トリガー発生器、２……送波デイレーマ
ツプ、３……パルサー、４……アレイ探触子、５
……初段アンプ群、６1，６2……デイレーマツ
プ、７1，７2……デイレーライン、８1，８2……
受信アンプ、９……DSC、１０……表示装置、
１１……コントローラ、１２……キーボード、１
３……スイツチ。
Claims (1)
- １ セクタ走査型フエーズドアレイ・ソーナーに
おいて、受信されたエコー信号をデイレーライン
に選択的に与えると共に分割使用可能に構成され
たデイレーマツプと、このデイレーマツプから与
えられるエコー信号を時間遅延して出力する複数
のデイレーラインと、セクタ走査における最大振
れ角の略半分より小さい振れ角においては前記デ
イレーマツプ及びデイレーラインを分割使用して
異なる方位角又は異なる焦点にてエコー信号を受
信し１枚の画像に編集するように制御する制御手
段を具備したことを特徴とするフエーズドアレ
イ・ソーナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220139A JPS6197583A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | フエ−ズドアレイ・ソ−ナ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220139A JPS6197583A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | フエ−ズドアレイ・ソ−ナ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197583A JPS6197583A (ja) | 1986-05-16 |
| JPH0320715B2 true JPH0320715B2 (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=16746507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59220139A Granted JPS6197583A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | フエ−ズドアレイ・ソ−ナ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6197583A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5928682A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-15 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | フエイズドアレイ受信装置 |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP59220139A patent/JPS6197583A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6197583A (ja) | 1986-05-16 |
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