JPH0452584A - アクティブソーナー装置 - 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） 本発明はアクテイブソーナー装置に係り、特に水中の散
乱体による残響成分の抑圧技術に関する。

（従来の技術） 周知のように、アクテイブソーナー装置は、水中に送波
した音響パルスの反射波の受渡処理によって目標検出を
行う装置であるが、水中には生物や非生物の浮遊物があ
り、また水中の物性的構造に不均一性があり、これらは
送波音響パルスに対し散乱体として作用し残響を生じさ
せ目標検出を妨害する。そこで、従来から帯域阻止フィ
ルタを設け、受渡信号に含まれる残響成分を抑圧するこ
とが行われている。

この種のアクテイブソーナー装置としては、従来、例え
ば第４図に示すものが知られている。第４図において、
送波器２は送信回路１から送信信号１０１を受けて音響
パルスたる送信音３を水中へ送出する（第５図（ａ　）
）、送信音３は水中のソーナー目標４に到達し反射音５
を発生させる。また、送信音３は水中の散乱体１５に作
用して残響６を発生させる。従って、受渡器７には反射
音５の他に残響６が受波される。受渡器７で電気変換さ
れた受渡信号７１は受信回路８にて増幅及び帯域制限の
処理を受け、受信信号８０１として帯域阻止フィルタ１
７へ入力する。

一方、当該アクテイブソーナー装置自身の速度は速度セ
ンサ１４にて検出され、これは速度検出回路９にて速度
信号９１となり、中心周波数制御回路ｊ６へ入力する。

中心周波数制御回路１６は速度に応じた中心周波数を設
定し、それを制御信号１６０１として帯域阻止フィルタ
１７へ与える。

ここに、受信信号８０１は、例えば第５図（ｂ）に示す
ように、反射音５と残響６とが重畳したものである。残
４１！６のスペクトラムは、中心周波数がｆ。で所定帯
域幅のものである。中心周波数ｆ。

は、当該装置の静止時では送信スペクトラムと同一であ
り、移動時ではドツプラー債務によって送信スペクトラ
ムの中心周波数からずれたものとなる。しかし、当該装
置の移動速度が略一定であれば、残響６のスペクトラム
は、中心周波数ｆ。は略一定で、かつ、帯域幅も送信音
３の波形で定まる略一定値のものとなる。

即ち、帯域阻止フィルタ１７は、第５図（ｄ）に示すよ
うに、阻止帯域Ｗが残響スペクトラムの一定帯域幅に対
応して固定的に設定され、その中心周波数が制御信号１
６０１に従って可変設定されるようになっている。

斯くして、帯域阻止フィルタ１７の出力には、残響６が
抑圧され反射音５のみとなった受信信号１７０１が得ら
れる。これは検波回路１２にて検波され、検波信号１２
０１となる。ゲート回路１３は検波信号１２０１につい
て閾値判定を行い（第５図（ｆ））、目標検出信号１３
０】を出力する。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来のアクティブソーナー装置では、
帯域阻止フィルタは固定帯域幅でその中心周波数を当該
アクティブソーナー装置の移動速度に合わせるようにし
ているが、移動速度が変化する場合、残響の抑圧が不十
分となり、誤検出を生ずるという問題がある。

即ち、残響は様々な角度から受渡器へ入力するが、ドツ
プラー偏移量は各残響ごとに異なる。速度が略一定とみ
なせるときは残響は少ないが、速度が変化する場合には
各残響ごとのドツプラー偏移も変化するので残響スペク
トラムの帯域は低い周波数側に拡がり、中心周波数は例
えば第５図（Ｃ）に示すように速度一定の場合の周波数
ｆ。

よりも低い周波数ｆｏ’となる。帯域阻止フィルタも中
心周波数がｆＯ′となるように制御される。

しかし、帯域阻止フィルタの阻止帯域幅Ｗは固定であり
、残響スペクトラムの帯域幅は阻止帯域幅Ｗよりも広い
ので（第５図（ｅ））、第５図（ｇ）に示すように残響
スペクトラムの低周波数付近の成分が抑圧されずに残る
ことになり、誤検出を行うのである。

これを防止するには、阻止帯域幅Ｗを予め広くしておけ
ば良いが、そうすると広くした分目標不検出の機会が増
えるので、好ましい対策ではない。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、その
目的は、移動速度に変化がある場合でも残響を有効に抑
圧し目標検出能力を向上させ得るアクティブソーナー装
置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明のアクティブソーナ
ー装置は次の如き構成を有する。

即ち、本発明のアクティブソーナー装置は、水中に送波
する音響パルスのスペクトラムと当該アクティブソーナ
ー装置の移動速度とから残響スペクトラムを算出し、算
出した残響スペクトラムを抑圧する適応型フィルタ特性
を決定する帯域阻止フィルタ！ＩＩ御回路と；　前記適
応型フィルタ特性に従って阻止帯域を可変し受波信号に
含まれる残響成分を抑圧する可変帯域阻止フィルタと；
　を備えたことを特徴とするものである。

（作　用） 次に、前記の如く構成される本発明のアクテイブソーナ
ー装置の作用を説明する。

本発明のアクテイブソーナー装置では、移動速度ごとに
残響スペクトラムを求め、その残響スペクトラムを抑圧
する適応型フィルタ特性を決定し、これによって可変帯
域阻止フィルタの阻止帯域を制御する。

その結果、アクティブソーナー装置の移動速度の変化に
よる残響の変化に適応し効果的に残響を抑圧でき、目標
検出能力を向上させることができる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るアクティブソーナー
装置を示す。このアクティブソーナー装置は、第４図に
示す従来例装置において、中心周波数制御回路１６に代
えて帯域阻止フィルタ制御回路１０を、固定阻止帯域の
帯域阻止フィルタ１７に代えて可変帯域阻止フィルタ１
１をそれぞれ設けたものである。以下、本発明に係る部
分を中心に説明する。

帯域阻止フィルタ制御回路１０は、速度検出回路９から
速度信号９１を得、送信回路１がら送信波形コードＩ１
１を得、次のようにして残響スペクトラム及び適応型フ
ィルタ特性を算出し、制御信号１００１を可変帯域阻止
フィルタ１１へ出力する。

まず、残響スペクトラムについて説明する。第３図にお
いて、送波器２からの送信音３は球面状に拡散し、そこ
にある多数の散乱体（６０１〜６０５）に残響を発生さ
せる。従って、受渡器７には様々な角度θから残響が入
力する。これによる残響スペクトラムは、装置が一定速
度のときは送信スペクトラムと略等しい帯域幅（中心周
波数ｆ。）で、速度が変化するときは低周波数側へ拡が
り、中心周波数ｆ、がｆｏ′となることは前記した通り
である。第２図（ｂ　）（ｃ　）ではそれを再記しであ
る。

ここに、送波器２及び受波器７は共に指向性をもつので
、残響のレベルは送受指向性７０１によって損失Δした
け減少する。そして、散乱体（６０１〜６０５）の数は
単位角度幅の面積に比例することから、残響のレベルも
角度ごとに異なる。角度θ方向全周から受ける残響のレ
ベルは次の式（１）で示される。

ＲＬＶ（θ）＝Ｌ（θ）×Ｓ。

なお、θは残響の角度、Ｌ（θ）は角度θでの指向性損
失量、Ｓｌは単位角度幅（例えば１度）の面積である。

次に残響周波数には角度ごとにドツプラー偏移を生ずる
が、角度θでのドツプラー偏移ｆ’（θ）は次の式（２
）で示される。

ｃ＋ｖ−ｃｏｓθ ｆ’（θ）＝□・ｆ　ｔ　　　　　−””−・−一−−
−−−−−−（２）ｃ−ｖ−ｃｏｓθ なお、Ｃは水中の音速、■は当該装置の速度であり、前
記速度信号９１の内容である。また、ｆｔは送信周波数
であり、前記送信波形コード１１１に基づくものである
。即ち、帯域阻止フィルタ制御回路１０はメモリを備え
、各送信音３の波形（第２図（ａ））ごとの送波スペク
トラムをメモリに予め格納してあり、送波波形コード１
１１によってメモリから対応する送波スペクトラムを読
み出すようにしである。送信周波数ｆｔはこのようにし
て求めたものである。

メモリから読み出しな送波スペクトラムＰ（ｆ）は、式
（１）と同（２）に示す角度ごとの残響レベル変化、ド
ツプラー偏移を受け、それらが加算されて残響スペクト
ラムＲ（ｆ）となるので、次の式（３）で示される。

なお、Ｐ　（ｆ−ｆ’　（θ））はドツプラー偏移しな
送波スペクトラム、Ｄは当該装置の指向幅である。

式（３）から、移動速度が変化すると、残響スペクトラ
ムは低い周波数側へ帯域が拡がることが理解できる。

次に、制御信号１００１の内容たる適応型フィルタ特性
Ｆ（ｆ）は、次の式（４）で示される。

Ｆ　（ｆ　）　＝Ｇ−Ｒ（ｆ　） なお、Ｇはフィルタのゲインである。

可変帯域阻止フィルタ１１は、その阻止帯域特性を前記
適応型フィルタ特性Ｆ（ｔ）と合致するように変更設定
する。その結果、残響スペクトラムが第２図（ｂ）の場
合は阻止帯域特性は第５図（ｄ）となり、また残響スペ
クトラムが第２図（ｃ）の場合は阻止帯域特性は第５図
（ｅ）となり、阻止帯域は残響スペクトラムの変化に適
応して可変設定される。

斯くして、受信信号ｌｌ０１は、残響が略完全に抑圧さ
れたものとなり、ゲート回路１３では閾値判定を正しく
行うことができ、目標検出を誤りなく行うことができる
ことになる（第２図（ｆ　）（ｇ　＞）。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のアクティブソーナー装置
によれば、移動速度ごとに残響スペクトラムを求め、そ
の残響スペクトラムを抑圧する適応型フィルタ特性を決
定し、これによって可変帯域阻止フィルタの阻止帯域を
制御するようにしたので、アクティブソーナー装置の移
動速度の変化による残響の変化に適応し効果的に残響を
抑圧でき、目標検出能力を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るアクティブソーナー装
置の構成ブロック図、第２図は本発明装置の動作説明図
、第３図は残響の発生と指向性図、第４図は従来装置の
構成ブロック図、第５図は従来装置の動作説明図である
。 １・・・・・・送信回路、　２・・・・・・送波器、　
３・・・・・・送信音、　４・・・・・・ソーナー目標
、　５・・・・・・反射音、６・・・・・・残響、　７
・・・・・・受渡器、　８・・・・・・受信回路、９・
・・・・・速度検出回路、　１０・・・・・帯域阻止フ
ィルタ制御回路、　１１・・・・・・可変帯域阻止フィ
ルタ、１２・・・・・・検波回路、　１３・・・・・ゲ
ート回路、　１４・・・・・速度センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水中に送波する音響パルスのスペクトラムと当該アクテ
   イブソーナー装置の移動速度とから残響スペクトラムを
   算出し、算出した残響スペクトラムを抑圧する適応型フ
   ィルタ特性を決定する帯域阻止フィルタ制御回路と；前
   記適応型フィルタ特性に従って阻止帯域を可変し受波信
   号に含まれる残響成分を抑圧する可変帯域阻止フィルタ
   と；を備えたことを特徴とするアクティブソーナー装置
   。