JPH04204076A - 物体の位置探知方法 - Google Patents
物体の位置探知方法Info
- Publication number
- JPH04204076A JPH04204076A JP2329273A JP32927390A JPH04204076A JP H04204076 A JPH04204076 A JP H04204076A JP 2329273 A JP2329273 A JP 2329273A JP 32927390 A JP32927390 A JP 32927390A JP H04204076 A JPH04204076 A JP H04204076A
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- JP
- Japan
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-
- 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
- G01S7/52004—Means for monitoring or calibrating
-
- 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
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8902—Side-looking sonar
- G01S15/8904—Side-looking sonar using synthetic aperture techniques
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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- Acoustics & Sound (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- 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、音波や電磁波等の到来方向を求める方法に係
り、特に、受波時に高い方位分解能を得るのに好適な物
体の位置探知方法に関する。
り、特に、受波時に高い方位分解能を得るのに好適な物
体の位置探知方法に関する。
合成開口の改良方式である等時間収束法は、日本音響学
会誌４４巻２号（１９８’８年）第９６頁から第１０１
頁に記載されているように、高解像度撮影に有効な方式
である。この方式をソーナーなどに応用する場合には、
送波と受波をくり返して大きな開口を形成する必要があ
り、送波時と受波時のアレイの位置が求まらなければ、
正しい映像が得られない。このため、ソーナー等の分野
には、等時収束法は用いられなかった。
会誌４４巻２号（１９８’８年）第９６頁から第１０１
頁に記載されているように、高解像度撮影に有効な方式
である。この方式をソーナーなどに応用する場合には、
送波と受波をくり返して大きな開口を形成する必要があ
り、送波時と受波時のアレイの位置が求まらなければ、
正しい映像が得られない。このため、ソーナー等の分野
には、等時収束法は用いられなかった。
等時収束法は、高分解能の映像を得ることができる方式
であるが、送波と受波の正確な位置が求まらなければ、
正しい映像を作成することはできない。
であるが、送波と受波の正確な位置が求まらなければ、
正しい映像を作成することはできない。
本発明の目的は、正確な送波と受波の位置を求めて、こ
れらの情報を利用して、等時収束法により高分解能の物
体映像を得ることにある。
れらの情報を利用して、等時収束法により高分解能の物
体映像を得ることにある。
前記の目的を達成するために、本発明に係る物体の位置
探知方法は、送受波器を配列した所定長さのアレイを移
動体に搭載して、送波と受渡を行いながらアレイが移動
し、その反射波を受波して物体を探知する方法において
、受波信号とアレイの位置情報とを翔いて物体を映像化
することを特徴とする。
探知方法は、送受波器を配列した所定長さのアレイを移
動体に搭載して、送波と受渡を行いながらアレイが移動
し、その反射波を受波して物体を探知する方法において
、受波信号とアレイの位置情報とを翔いて物体を映像化
することを特徴とする。
本発明の物体の位置探知装置は、移動体に固定して搭載
されたアレイが、移動体が移動中に音波あるいは電磁波
を送波し、その送波した範囲にある物体からの反射波を
受波し、位置検出装置により送波と受波の位置を求めて
、送波の打ち出し時間を基準にした時刻からの受渡時間
を求め、この時間から音速を乗算して反射波の距離を求
め、これらの送波と受波を行った位置の焦点として、反
射波までの距離の楕円上に受波データを加算配置し、ア
レイの移動と送波・受波を繰り返して物体の方位及び位
置を演算し、表示装置は演算装置が求めた結果を表示す
る。
されたアレイが、移動体が移動中に音波あるいは電磁波
を送波し、その送波した範囲にある物体からの反射波を
受波し、位置検出装置により送波と受波の位置を求めて
、送波の打ち出し時間を基準にした時刻からの受渡時間
を求め、この時間から音速を乗算して反射波の距離を求
め、これらの送波と受波を行った位置の焦点として、反
射波までの距離の楕円上に受波データを加算配置し、ア
レイの移動と送波・受波を繰り返して物体の方位及び位
置を演算し、表示装置は演算装置が求めた結果を表示す
る。
本発明の一実施例を第１図から第４図を参照しながら説
明する１本発明では、第１図に示されるように、受波器
を配列した所定長さＵのアレイを船舶のような移動体に
搭載し、ある周波数のバースト正弦波の送波を複数回く
り返して行い、その反射波を受波して物体を映像化する
方法において、各受波データの処理結果を出力装置の表
示画面上で重ね合わせができ、その結果、物体を高い分
解能で表示できるように構成している。
明する１本発明では、第１図に示されるように、受波器
を配列した所定長さＵのアレイを船舶のような移動体に
搭載し、ある周波数のバースト正弦波の送波を複数回く
り返して行い、その反射波を受波して物体を映像化する
方法において、各受波データの処理結果を出力装置の表
示画面上で重ね合わせができ、その結果、物体を高い分
解能で表示できるように構成している。
そして、受波器を配列した所定長さＵのアレイを移動体
に搭載し、受波した信号を取り込み、この信号を記憶す
る記憶装置とその信号を処理する中央演算装置（ＣＰＵ
）とを備えた信号処理装置と、受波した信号と信号処理
装置との入出力を行う入８力装置と信号処理の結果を表
示する表示装置などからなる。
に搭載し、受波した信号を取り込み、この信号を記憶す
る記憶装置とその信号を処理する中央演算装置（ＣＰＵ
）とを備えた信号処理装置と、受波した信号と信号処理
装置との入出力を行う入８力装置と信号処理の結果を表
示する表示装置などからなる。
信号処理装置は、各受波信号から等時収束法により処理
を行い、表示装置には、各受渡時の処理結果の重ね合わ
せ可能であるように能力を持っているとする。
を行い、表示装置には、各受渡時の処理結果の重ね合わ
せ可能であるように能力を持っているとする。
第１図は本発明の方式を実現するための装置全体の例を
示す図である１本発明では、アレイ長で得られる分解能
より高い分解能を実現することが目的であるため、等時
収束法にアレイの現在位置の情報を加えて実現している
。このため本発明の装置はアレイ上の各受波器出力のデ
ータを信号処理装置へ転送する入出力装置と、その出力
データを記憶する記憶装置、等時収束法の演算を行う中
央演算装置（ＣＰＵ）、船舶の位置を検出する位置検出
装置、演算結果を表示する表示装置などからなる。
示す図である１本発明では、アレイ長で得られる分解能
より高い分解能を実現することが目的であるため、等時
収束法にアレイの現在位置の情報を加えて実現している
。このため本発明の装置はアレイ上の各受波器出力のデ
ータを信号処理装置へ転送する入出力装置と、その出力
データを記憶する記憶装置、等時収束法の演算を行う中
央演算装置（ＣＰＵ）、船舶の位置を検出する位置検出
装置、演算結果を表示する表示装置などからなる。
ここで、等時収束法の原理について説明する。
ある送波器から音波を放射して、目標物に反射してアレ
イの各受波器で受波が行われるとする。このとき、送波
や受渡の位置は既知とし、送波を開始してから受渡まで
の時間計測も行っているものとする。第２図において、
Ｔｍ−を送波位置、Ｔｎを受渡位置とし、目標物Ｐから
反射波がＴｎへ戻ってくるとする。ここで、ＴｍとＰと
の距離をＬｍ、ＴｎとＰとの距離をＬｎとすると、送波
から受渡までの計測時間τとの関係は、音速をＣとする
と（１）式が成り立つ。
イの各受波器で受波が行われるとする。このとき、送波
や受渡の位置は既知とし、送波を開始してから受渡まで
の時間計測も行っているものとする。第２図において、
Ｔｍ−を送波位置、Ｔｎを受渡位置とし、目標物Ｐから
反射波がＴｎへ戻ってくるとする。ここで、ＴｍとＰと
の距離をＬｍ、ＴｎとＰとの距離をＬｎとすると、送波
から受渡までの計測時間τとの関係は、音速をＣとする
と（１）式が成り立つ。
Ｌｍ＋ Ｌ ｎ ＝ ｃ−ｔ ・＝（
１）ここで、反射波が戻ってくる可能性の位置は、送波
位置Ｔｍと受波位置Ｔｎを焦点として距離Ｃ・τの楕円
上である。物体を映像化するために、この楕円を描く範
囲に相当する画像メモリを持ち、このメモリにＴｎで受
波した信号を配置していく。
１）ここで、反射波が戻ってくる可能性の位置は、送波
位置Ｔｍと受波位置Ｔｎを焦点として距離Ｃ・τの楕円
上である。物体を映像化するために、この楕円を描く範
囲に相当する画像メモリを持ち、このメモリにＴｎで受
波した信号を配置していく。
楕円配置と楕円上に受渡信号を加算する処理を全ての受
波位置について行う、信号の配置終了後、画像メモリの
内容を表示装置に表示すれば物体の映像が得られる。こ
こで、物体の存在する位置は第３図のように交差すると
ころである。交差しているところを拡大すれば、第４図
のようになり、Ｐ点について同相加算となり強く配置信
号が成長し、物体の像を得ることができる。この方式で
、高解像度のものを得ようとすれば、送波と受波との組
合わせを増やせば良い。特に、ソーナーの場合は船舶が
移動しなから送波と受波を行うことが考えられるため、
位置検出装置の情報と等時収束法により高解像度の物体
画像が得られる。
波位置について行う、信号の配置終了後、画像メモリの
内容を表示装置に表示すれば物体の映像が得られる。こ
こで、物体の存在する位置は第３図のように交差すると
ころである。交差しているところを拡大すれば、第４図
のようになり、Ｐ点について同相加算となり強く配置信
号が成長し、物体の像を得ることができる。この方式で
、高解像度のものを得ようとすれば、送波と受波との組
合わせを増やせば良い。特に、ソーナーの場合は船舶が
移動しなから送波と受波を行うことが考えられるため、
位置検出装置の情報と等時収束法により高解像度の物体
画像が得られる。
以上の手続きで重要なポイントは“送波と受波の位置関
係が既知であること″である。ソーナーのように移動体
に送受波器を搭載した場合、送波と受波の位置を求める
方法として、以下のものが考えられる。
係が既知であること″である。ソーナーのように移動体
に送受波器を搭載した場合、送波と受波の位置を求める
方法として、以下のものが考えられる。
（１）移動体に搭載した加速度計のみを用いる方法加速
度計の情報を二回積分すれば、移動距離が求まる。従っ
て、送波を開始した位置を基準にして移動距離を求めれ
ば、送波と受波の位置が求まる。
度計の情報を二回積分すれば、移動距離が求まる。従っ
て、送波を開始した位置を基準にして移動距離を求めれ
ば、送波と受波の位置が求まる。
（２）移動体に搭載した速度計のみを用いる方法速度計
の情報を積分すれば、移動距離が求まる。従って、送波
を開始した位置を基準にして移動距離を求めれば、送波
と受波の位置が求まる。
の情報を積分すれば、移動距離が求まる。従って、送波
を開始した位置を基準にして移動距離を求めれば、送波
と受波の位置が求まる。
（３）移動体に搭載した速度計とジャイロスコープを用
いる方法 速度計の情報を積分すれば、移動距離が求まる。さらに
、ジャイロスコープを用いれば移動体の姿勢を求めるこ
とができる。従って、送波を開始した位置を基準にして
移動距離を求めれば、加速度計の情報とジャイロスコー
プの情報により、送波と受波の位置が求まる。
いる方法 速度計の情報を積分すれば、移動距離が求まる。さらに
、ジャイロスコープを用いれば移動体の姿勢を求めるこ
とができる。従って、送波を開始した位置を基準にして
移動距離を求めれば、加速度計の情報とジャイロスコー
プの情報により、送波と受波の位置が求まる。
（４）移動体に搭載した加速度計とジャイロスコープを
用いる方法 加速度計の情報を二回積分すれば、移動距離が求まる。
用いる方法 加速度計の情報を二回積分すれば、移動距離が求まる。
さらに、ジャイロスコープを用いれば移動体の姿勢を求
めることができる。従って、送波を開始した位置を基準
にして移動距離を求−めれば、加速度計の情報とジャイ
ロスコープの情報により、送波と受波の位置が求まる。
めることができる。従って、送波を開始した位置を基準
にして移動距離を求−めれば、加速度計の情報とジャイ
ロスコープの情報により、送波と受波の位置が求まる。
（５） Ｇ Ｐ Ｓ （Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）のような衛星から移動体を監
視して移動体の位置を得る方法 （１）から（３）は慣性航法による位置検出の手法であ
るが、衛星航法で位置を求めることも考えられる。たと
えば、複数の衛星から移動体を絶えず監視して、移動体
の位置情報を移動体に与える方法である。
ｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）のような衛星から移動体を監
視して移動体の位置を得る方法 （１）から（３）は慣性航法による位置検出の手法であ
るが、衛星航法で位置を求めることも考えられる。たと
えば、複数の衛星から移動体を絶えず監視して、移動体
の位置情報を移動体に与える方法である。
上記（１）〜（４）の方法で移動体の現在位置を得ると
きに、絶対位置でも良いし、最初に送波を開始した位置
からの相対位置でもよい。
きに、絶対位置でも良いし、最初に送波を開始した位置
からの相対位置でもよい。
本装置を船舶に搭載したときの例を第５図から第８図ま
でを用いて示す。第５図から第７図において、下段（ａ
）にアレイの移動の図を示し、上段（ｂ）に等時収束法
による画面作成図を示す。
でを用いて示す。第５図から第７図において、下段（ａ
）にアレイの移動の図を示し、上段（ｂ）に等時収束法
による画面作成図を示す。
第５図で、アレイが（ａ）の位置で受波を行ったとする
。このとき等時収束法により、送波を行ったとする。こ
のとき等時収束法により、送波を行った位置と受波を行
った位置とを焦点にして、送波からそれぞれの受波まで
の時間に音速を乗算して求めた距離の楕円を描く。この
結果が第５図（ｂ）である。次に移動体が進んで第６図
（ａ）のような位置に着いたとする。第６図（ａ）で破
線で示したものは、第５図（ａ）での位置である。
。このとき等時収束法により、送波を行ったとする。こ
のとき等時収束法により、送波を行った位置と受波を行
った位置とを焦点にして、送波からそれぞれの受波まで
の時間に音速を乗算して求めた距離の楕円を描く。この
結果が第５図（ｂ）である。次に移動体が進んで第６図
（ａ）のような位置に着いたとする。第６図（ａ）で破
線で示したものは、第５図（ａ）での位置である。
第６図（ａ）の位置で、作画処理を第５図（ｂ）に重ね
て等時収束法により行う。この結果が第６図（ｂ）であ
る。だんだんと目標物付近に多くの線を交差し、その部
分が成長して行く。さらに、移動体が進んで第７図（ａ
）の位置で等時収束法を行ったとすると、第７図（ｂ）
のようになる。
て等時収束法により行う。この結果が第６図（ｂ）であ
る。だんだんと目標物付近に多くの線を交差し、その部
分が成長して行く。さらに、移動体が進んで第７図（ａ
）の位置で等時収束法を行ったとすると、第７図（ｂ）
のようになる。
第７図（ｂ）では、目標物付近は、さらに多くの線が交
差する。第５図から第７図の各図（ｂ）の交差している
付近のビームパターンを第８図に示す。第８図（ａ）が
第５図、（ｂ）が第６図、（ｃ）が第７図にそれぞれ対
応する。段々と目標物が鮮明になることがわかる。
差する。第５図から第７図の各図（ｂ）の交差している
付近のビームパターンを第８図に示す。第８図（ａ）が
第５図、（ｂ）が第６図、（ｃ）が第７図にそれぞれ対
応する。段々と目標物が鮮明になることがわかる。
以上、船舶に搭載したソーナーの場合について説明した
が、飛翔体に搭載したレーダなどの場合についても同様
である。
が、飛翔体に搭載したレーダなどの場合についても同様
である。
本発明の物体の位置探知方法及び装置によれば、アレイ
を搭載した船舶が正確な直線上を移動できず合成開口法
が使用出来ない場合でも、位置検出装置からの情報と等
時収束法により、高分解能の物体の映像を得ることがで
きる。
を搭載した船舶が正確な直線上を移動できず合成開口法
が使用出来ない場合でも、位置検出装置からの情報と等
時収束法により、高分解能の物体の映像を得ることがで
きる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
送波・受波と物体との関係を示す説明図、第３図は等時
収束法による楕円配置の説明図、第４図は物体付近を拡
大した斜視図、第５図から第７図まではアレイの運動と
等時収束法による作画の説明図、第８図は第５図から第
７図までの目標物付近の成長を描いた説明図である。 １・・・移動体、２・・・アレイ、３・・・受波器、４
・・・信号処理装置、５・・・入出力装置、６・・・中
央演算装置、７・・・画像メモリ、８・・・ＲＯＭ、９
・・・ＲＡＭ、１０第１ 口 １−ネケ膚力体 ９ 、＃
乙・村１１」１２−７しイ ｔｏ 表
水菓覆ａ−ｔ ン’ｊ ｔｔ−
［ｌ徨ｅ＊１４−イｇ３叉αｔｔ’Ａ置 ５−へ出か装置 □ ６− ｅｐ央ｊ蜜１かｔＨ目 第２０ ｆｆｌＴｈ 第 ５０ （０Ｌ） Ｎ４ｂ図 （久） （し） 第９口 （久） ル）
送波・受波と物体との関係を示す説明図、第３図は等時
収束法による楕円配置の説明図、第４図は物体付近を拡
大した斜視図、第５図から第７図まではアレイの運動と
等時収束法による作画の説明図、第８図は第５図から第
７図までの目標物付近の成長を描いた説明図である。 １・・・移動体、２・・・アレイ、３・・・受波器、４
・・・信号処理装置、５・・・入出力装置、６・・・中
央演算装置、７・・・画像メモリ、８・・・ＲＯＭ、９
・・・ＲＡＭ、１０第１ 口 １−ネケ膚力体 ９ 、＃
乙・村１１」１２−７しイ ｔｏ 表
水菓覆ａ−ｔ ン’ｊ ｔｔ−
［ｌ徨ｅ＊１４−イｇ３叉αｔｔ’Ａ置 ５−へ出か装置 □ ６− ｅｐ央ｊ蜜１かｔＨ目 第２０ ｆｆｌＴｈ 第 ５０ （０Ｌ） Ｎ４ｂ図 （久） （し） 第９口 （久） ル）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、送受波器を配列した所定長さのアレイを移動体に搭
載して、送波と受波を行いながら前記アレイが移動し、
その反射波を受波して物体を探知する方法において、 受波信号と前記アレイの位置情報とを用いて物体を映像
化することを特徴とする物体の位置探知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2329273A JPH04204076A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 物体の位置探知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2329273A JPH04204076A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 物体の位置探知方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04204076A true JPH04204076A (ja) | 1992-07-24 |
Family
ID=18219606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2329273A Pending JPH04204076A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 物体の位置探知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04204076A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011038835A (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-24 | Kajima Corp | トンネル覆工厚測定装置、測定方法および型枠 |
| JP2014122883A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Mitsubishi Electric Corp | シーンを再構成する方法 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2329273A patent/JPH04204076A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011038835A (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-24 | Kajima Corp | トンネル覆工厚測定装置、測定方法および型枠 |
| JP2014122883A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Mitsubishi Electric Corp | シーンを再構成する方法 |
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