JPS5957181A - 水中音響静止標的 - 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】 本発明は水中音響静止標的、特にアクチプソーナーナー
を搭載した水中航走体によるホーミング性能を実際のソ
ーナー目標を運用することなく模擬的に試験するため、
水中航走体のアクテプソーナーの放射する送信音波を受
けてこれを予め設定するソーナー目標の反射特性に対応
した音波に変換しても治も実際のソーナー目標による反
射エコーの如く放射せしめる水中音響静止標的に関する
。

アクチプソーナーを水中航走体に搭載し、海上、海底を
含む海中に存在するソーナー目標を追尾する装置はホー
ミング航走体としてよく知られている。

このホーミング航走体は、搭載するアクチプンーナーか
ら送信する送信パルス音波がンーナー目標を捕捉し、こ
れが反射エコーとしてふたたびアクチブンーナーによっ
て受信されると、この受信信号の存する距離および方位
情報にもとすいて絶えずソーナー目標に正対するように
操舵系をｊＪｌ励しこれを追尾するホーミング機能を有
することもまたよ＜　・メ：ｏられている。

このようなホーミング航走体は訓練、機能の確ｒｍその
１１種゛種の目的によりしばしばホーミング航走を実施
するが、このためには実際のソーナー目標、たとえば水
上艦船、潜水艦等を行動させ、これを対象としてホーミ
ング動作の訓練、機能の確認等を実施することが望まし
いことは明らかである。

しかしながら、かかる目的処理の都変ソーナー目標を実
動せしめることは所要人畝、コストその他多くの関連理
由によって極めて強く制約を受は易く、従って、実際の
ンーナー目標を模擬するものとして、ホーミング航走体
の送信する送信ノくルス音波を受けてこれをできるだけ
実際のエコーに、・近い特性のものとして送り返す水中
音響標的が多用されている。

このような水中音ｚ浮標的には、自走式、えい航式およ
び固定式があってそれぞれソーナー、あるいはホーミン
グ・；庇走体の訓練、機能確認等における。１ｉ［出目
的に応じて選択利用されている。水中音響静止標的は一
ヒ述した固定式の水中音響標的であり、主としてホーミ
ング航走体の標的として用いられ、ホーミング航走体の
アクチプソーナから発する送波パルス音波を受信してこ
れを所望の擬似エコーパルスとして送出するための送、
受波器および電源を言む電子回路等をそれぞれ所定の位
置に装備した水蓄構造の円筒形状のもので、海底から係
留もしくは自由浮遊状態でいずれの場合も自己浮力を利
用してほぼ直立した姿勢で１海上または海中に設置され
る。

このようにして設置される水中音・ル静止標的の位１１
゛ｔは、自由浮遊状態にあっても陸上からの方位副定等
により常に所定の精度で確認される。

第１図は従来のこの種の水中音響静止標的の一般的な構
成を示すブロック図である。

ホーミング航走体の放射する送信パルス音波は、周波数
ｆｉ　　ｒ音圧レベルＰｉの受信パルス音波１０１とし
て受波器ｌに入力しこれによって電気１８号に変換され
、これは受信信号１０２として増幅器２に送出される。

増１喝器２け入力増幅回路であジこれをＦ′ｆｒ菫の重
圧レベルまで入力増幅して増１１リル器出力２０１とし
て周波数変換器３に送出する。

Ｊｌ、ＩＪ幅器出力２０１は周波数変換器３に送出され
てホーミング航走体とソーナー目標との相対速度差に対
応するドプラ周波ａｆＤを加算される周波数変換を受け
る。このドプラ周波数ｆＤは、通常予め設定された固定
値の周波数を利用している。

ホーミング航走体から放射した送信パルス音波の周波数
ｆｉはンーナー目標によって反射しこれが受信音波とし
てふたたびホーミング航走体に戻るとき、ホーミング航
走体とンーナー目標との速厭差に対応するドプラ周波数
ｆＤだけソフトされる。このドプラ周ｆ皮数はホーミン
グ航走体とソーナー目標が近接する場合と離隔していく
場合とでは異り、近接する場合には周波数ｆｉが増加す
るようなドプラ周波数、すなわち＋ｆＤ　　となって影
響し、離隔する場合には逆にｆｉ　が減少するーｆＤと
して影響する。従ってソーナー目標とホーミング航走体
の速度を予め設定すれば受信音波１０１に与えるべき周
波数、ｆｉ±ｆＤを設定゛ｒることができる。

周波数変換回路３は、周波数シフト回路等を備え増幅器
出力２０１の周波数ｆｉ　に対し、予め設定したソーナ
ー目標速度ｖｌ　とホーミング航走体速ＩＪｆ　Ｖ　２
との相対速度差に対応するドプラ周数数±ｆＤを加えた
ものに変換する。ただしこの場合、ソーナー目標速度ｖ
ｌは通常予め設定する最低速度域値ｖｏ以上であるとし
てドプラ周波数を設定するが、これはホーミング航走体
によって捕捉するソーナー目標は、その目的上静止物体
を除外して考慮することが必要であるため、ソーナー目
標の速度にもある最低速邸域値ｖｏを設定することによ
る。

このようにして周波数ｆｉ　　±ｆＤに変換された受（
ｉ１ｕ号は周波数変換回路３から周波数変換器出力３０
１として′電力増幅器４に送出される。

電力増幅器４は、これを所定のレベルまで電力増幅し′
電力増幅回路出力４０１として送波器５に送出、これに
よって周波数ｆｉ　　±ｆＤｔ音圧レベルし・＋Ｔ　の
レスポンス送信音波５０１を発生Ｉ　　　　　　　Ｓ しこれを海中に放射する。上述した′ｌ′Ｓはソーナー
目標のイＩり造、材質等の条件によって異り、ソーナー
ターゲットとして反射レベルの大きさを決定する１系数
、いわゆるターゲットストレングスを示すものである。

ターゲットストレングス（’ｌ’ａｒｇｅｔ　Ｓｔｒｅ
ｎｇｔｈ）はよく・川られるように、ある反射体に入射
する音圧レベルと反射するエコーレベルとの単位距離に
おける比に対応するもので音圧レベルＰｉ　と同様なｄ
Ｊデンベル）単位で示される量であり通常のソーナー目
標では正の値をもつ。音波の入射角によって異り、丑た
入射角が同じで目標の大きさ、従って入射する音波によ
って照射される面積、およびその形状、ならびに材質等
によってもそれぞれ異る１直を有するが、ホーミング航
走体の対象とするンーナー目標のＴ　については、上述
したＴ。

決定の基本的条件に加えてホーミング航走体による実際
のンーナー目標に対する既知のホーミング動作から得ら
れる情報等を利用してこれを設定しており、またこの設
定１直は予め特定する範囲かつ特定する切替ステップで
任意に切替設定できるようにしである。このことは実際
には設定すべきＴｓ１直を有するように電力増幅器４の
利得を所望のレベルに切替設定することによって行われ
る。

このようにして受信パルス音波１ｏｔ＝受信するごとに
これに対応したレスポンス送信パルス音波５０１を送出
して恰も実際のソーナー目標による反射エコーの如くレ
スポンスすることができる。

しかしながら従来のこの柚の水中音響静止標的にあって
は、次に述べるように、ホーミング航走体の発する送信
パルス音波を受けてこれを増幅、周波数変換してふたた
び送９．１４す送信音波の波形は、ソーナー標的のター
ゲットストレングス、周波数およびドプラ周波数を加味
しているものの、実際のソーナー標的の寸法による送信
パルス音波のパルス幅の伸張や、構造の特徴による波形
歪は考慮しておらず、さらにドプラ周波数についても予
め設定したソーナー標的およびホーミング航走体の速度
に対応して得られる固定的なｌ直を利用するためこれら
の速度の時間的変化率、すなわちソーナー襟的とホーミ
ング、１１℃走体との接近率は考慮しないものであるた
め、ホーミング航走体のホーミング能力を正しく　、？
ｌ’価することができないという欠点がある。

本冗明の目的は上述した欠点を洋去し、ホーミング航走
体のホーミング性能を模擬的に試験する水中音・鐸静止
標的において、実際のソーナー目標による反射エコーの
特性を等１曲的に具備した模擬反射エコーを発生する手
段を備えることによりホーミング航走体のホーミング評
価能力を大幅に改善した水中音響静止標的を提供するこ
とにある。

本発明の標的は、アクチプンーナーを恰載し海中にある
ソーナー目標をホーミングする水中航走体から放射され
る送信音波を受けこれを前記ソーナー目標による反射エ
コーを模擬する予め設定した特性の音波に変換した模擬
反射エコーとしてふたたび海中に送出せしめることによ
り実際のンーナー目標を１吏用することなく前記水中航
走体のホーミング性能を嘆１反的に試験しうる水中音響
静止標的において、前記ンーナー目標による実際の反射
エコーの特１生を号価的に具備した前記模擬反射エコー
を発生する模擬反射エコー発生手段を備えて構成される
。

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

４２図において、受波器ｌｆ増幅器２Ｉ成力増幅器４お
よび送波器５ｒ、ｔｉ１図における同記号ののものと同
一内容であり、これに関する詳細な説明は省略する。

ホーミング航走体から受ける・シ信パルス音波１０１を
受波器ｌにより電気信号に変換した受信信号１０２を増
幅器２により所定のレベルに入力増幅し増１１幅器出力
２０１として模擬反射エコー発生？５６に送出する。

模擬反射エコー発生器６は、レベル検出器６１１周波数
検出器６２、模擬波形発生器６３シ可変周波数発信器６
４およびＡＭ変調器６５を−ｉ＋ｆｆｆえて構成される
。

増幅器出力２０１はレベル検出器６１および周波数検出
器６２に送出され、それぞれ人力音圧レベルＰ・および
入力周波数ｆ、　　を演出しこれらを■ 人力音圧レベル信号６１１および人力周波数信号６２１
として模擬波形発生器９３および可変周波数発信器６４
に送出する。

レベル検出器６１はホーミング航走体に１゛浴載するア
クチプソーナーの出力レベル、ホーミング航走体と水中
音・ｋｉ静止標的とのｊ屯離、ホーミング航走体の連用
海域における海中雑音等を勘案して予め設定した最小受
信入力音圧レベルを比較基準電圧としてこれと増幅器出
力２０１とをレベル比較回路で比較し入力音圧レベルが
上述した比較基準電圧レベルを越えるときのみこれを入
力音圧レベルと判定し、そのあとピーク直′成圧計測回
路でそのレベル頃を計測してからこれをＡ／１）コンバ
ータによって予め特定するビット数の入力レベルに対応
する２値の論理直系列による入力音圧レベル信号６１１
として出力する。

周波数検出器６２は、増幅器出力２０１を受け、周波数
弁別回路を利用する周波数検出回路によりその周波数に
対応するレベルの直流′成圧を出力しこれを入力周波６
交信号６２１として可変周波数発信器６４に送出する。

人力周波数信号６２１は、受信パルス音波１０１０周波
数ｆｉ　に対応し隻この周ｅ、故ｆｉはホーミング航走
体の水中音季す静止標的方向の連間成分に対応するドプ
ラ周波数フットを受け、ホーミング航走体の速度に対応
して変化する値を有するものである。

さて、受信パルス音波１０１を受けてこれを実際のソー
ナー標的による反射エコーを模擬するものとしてＭ成せ
しめるためには、従来性われている第１図の場合の如く
、受信パルス音波１０１に、予め設定したンーナー目標
の連勅催度によるドプラ周波数の付与、および前述した
ターゲットストレングスＴｓ　の加算による等唾反射エ
ネルギーの付与のみでは不十分である。

実際のンーナー目標による反射エコーを再現するために
は、ンーナー目標の寸法によるパルス幅の等測的な伸張
、ノーナー目標の反射点の相違による反射係数の相違に
もとず〈反射エコーの歪ならびにホーミング航走体とソ
ーナー目標とを結ぶ対向方向における両者の速度成分の
相対差に対応したレスポンス送信パルス音波５０１の遅
延時間の付与が必砦となり、これらの条件を従来の条件
に含めてはじめて実際のンーナー目標による反射エコー
の条件を具１ノｉｉｆ　したものとなって、正しいホー
ミング１ｌｌｉ’［；走体のホーミング動作の試験、従
って評１曲が可能となる。

模擬波形発生器６３は実際のンーナー目標による反射エ
コー、すなわちソーナー目標の物理的形状、寸法等に対
応した送信パルス波形を発生するとともに、さらにこの
波形にホーミング航走体とソーチー目標間の相対速度差
に対応する入力時延時間を与える動作を行うものである
。

ホーミング航走体から放射する送信パルス音波は予め特
定する込波指向沈に対応した立体角を有する送？皮ビー
ムとしてソーナー目標にあたると、上述したｑ本釣とソ
ーナー目標までの距離によって決定されるンーナー目標
の全体もしくは１部で反射されて反射エコーとなるが、
通常の送波指向１生、パルス幅およびソーナー目標とホ
ーミング航走１本のホーミング中の１市１帷においては
ソーナー目標各部からの反射エコーが送信パルス音波の
）（ルス幅を越える長さとなって受信され、またこの反
射エコーはンーナー目標の谷部から反射される反射波の
合成によるものであるためソーナー目標の各部ごとに異
る反射係数によって異るレベルを有し、従って波形には
これに対応した振幅歪を有している。

また、ソーチー１４票とホーミング航走体との間には通
常相対速度差があり、この相対速度差が反射エコーに対
するドプラ周波数を決定し、また反射エコーにはこの相
対速度差に対応する時間遅延を与えることとなる。

本実施例においてはホーミング航走体の放射する送信パ
ルス音波がンーナー目標によって受けるパルス幅の等軸
的伸張、および振・面歪は、予めンーナー航走体をンー
ナー目標にホーミング航走せｊ７めて反射エコー収録装
置等により取得した実際の反射エコーの情報を利用して
これに擬似した信号を発生し、また、これを次の（１）
式で示す接近率δに対応する時間遅延を１１山して漠凝
彼形元生器６３から出力せしめている。

δ、＝　（ａ、　−Ｒ２）　／’ｌ’　　　　　　　・
・・・・・・・・・・・（１）（１１式に、膠いて■も
ｔ　Ｉｄホーミング、、＋ｒ’ｃ走体トンーナー１１．
Ｉ標とを結ぶ直、１．．１１方回でホーミング頒走体が
単位時間にソーナー目標に近づく距ｌ′ｖ「、■モ２（
ｌ″ｊｊソーナー目標−ミング萬走体から単位時間に離
隔もしくは近接する距離を示し、それぞれホーミング硫
走体とソーナー目標の速度に対１．トユするものである
。また、′■゛はホーミング航走体の放射する送信パル
ス音波の送信局１υ１を示し、従ってδはソーナー目標
に対するホーミング・：ｂｔ走体のホーミング時におけ
るＩ姫４＋を接近率を示す係数と考えることができ、ま
たδは明らかにホーミング１れ走体とソーナー目標との
相対速度差、従ってドプラ周波数に対応する１直を有し
、ドプラ周波数が決定すれは容易に設定することができ
る。送信パルス音波によるンーナーの目標エコーはこの
δの１直に比例する時間遅延を受りるので入力する受信
パルス音波のドプラ周波数に対応して決定しうろこのδ
に対応した時間遅れを与えてやることによジ夾除のホー
ミング航走体とソーナー目標との相対速度差による反射
波エコーの遅延時間を設定してやることができる。

さて、第２図において、模擬波形発生器６３は、実際の
ホーミング航走体とンーナー目標とを利用して予め収録
した代表的反射エコー情報を予め特定するサンプリング
周ＪＩＪＪでサンプリングしたサンプル値ケスドアしか
つ予め制御プログラムを内蔵するＲ（ＪＭ、人力する入
力音圧レベル信号６１１を上述したｉｔ　（Ｊ　Ｍのプ
ログラムの１ｉｉｌＪ御のもとに次次に読込むＲＡＭ、
任意関数発生回路、１１／Ａコンバータ等を備え、ｌ（
、ＡＭに人力音圧レベル信号６１１を読込むとともにＲ
（ＪＭにストアしである反射エコー情報をサンプル順に
読出してこれを任意を関数発生回路に送出し、これらに
ＲＡ　Ｍから読出した入力レベル信号６１１の大きさに
対応する重み付けを行なって任意関数としての模擬信号
波形を発生する。

模擬信号発生器６３はさらに、予め設定するソーナー目
標とホーミング航走体の速度差に対応するドア”う周波
５ｆＤに対応する（１）式のδケル〇Ｍのプログラムに
設定しておき１、上述した４ｊＪ　凝イ８号波形ケこの
δと送１６周期によって決駕される時間、遅延同格によ
って悴延させ、これを模擬波形信号６３１としてＡＭ変
調回路６５に送出する。

一方、人力周波数信号６２１は可変周波叔−Ａ倍器６４
に送出される。可変周波数発信器６４は成圧利岬光撮器
を備え、人力周波数信号６２１を入力し、そのレベル、
すなわち受波パルス音波１０１０周波数ｆｉ　に比例す
る周波数の信号を発生し、さらに周波数シフト回路を介
してこれに前述したドプラ周波数ｆＤを加えた周波数、
ｆｉ＋ｆＤの周波数を発生、これ内蔵する増幅回路でＩ
Ｗ定のレベルとじ％　０Ｔ変周波数倍号６４１としてＡ
　Ｍ変調器６５に送出する。

ＡＭ変調器はＡＭ変調回路によって可変周波数信号６４
１を模」縦波形信号６３１によってＡＭ変調し、所望の
周波数、波形ならびに遅延時間を有する模凝反射エコー
出力伯′号６５１として出力、これを成力Ｊ曽１隔器４
に送出する。

′電力増幅器４は入力する。漠ｊ衰反射エコー出力信号
６５１を所定のレベルまで増幅し、この電力増幅器出力
４０１を送波器５を介して受波パうレス音Ｌ）ｌ　１０
１の人力音圧レベルＰｉ　にターゲットストレングスレ
ベル’１’　ｓ　ヲ１ＪｒＪ　エた出力音圧レベルＰ■
十１゛ｓ　　とし、これをレスポンス送１ごパルス蛭波
５０１として送？皮する。

このようにして得られるレスポンス送信パルス音波５０
１は、実際のソーナー標的による反射エコーとほぼ同じ
波形を有し、　　　− ７、６−−ま た実１祭のソーナー目標のターゲットストレングス、従
って反射係数に対応したレベルと、ソーナー目標とポー
ミングプ坑走本との速度差すなわちドプラ周波数に対Ｉ
志しかつ接近率を考慮した遅延時間を受けた内容でホー
ミング１坑走体に送出され、実際のソーナー目標による
反射エコーをほぼ発令に擬似し得た・費似反射エコーと
して利用することができ、ホーミング航走体のホーミン
グ性能の評価精度を大幅に改善することができる。

本発明は、ホーミング帆走体のホーミング性能のｉ’Ｆ
　ｌｌ［ｊ　％確認等を行ｒ）ため実際゛のソーナー目
標の代りに・λ１以反射エコーを発生することを目的と
する水中音響静止膿的において、実際の反射エコーの特
徴を具１俯した擬似反射エコーを発生してこれを送出す
る点にｔｌ（本釣な特徴を有するものであり、第２図に
示す本発明の実砲例の変形も４１■々考えられる。

たとえば、第２図の実砲例によって得られるレスポンス
送信パルス音波５０１は、ソーナー目標とホーミング航
走体との接近率に対応した遅延時間、ソーナー目標によ
る送信パルス音波のパルス幅伸長および波形の振幅歪い
ずれも考慮し、これを従来の水中＃謄靜止標的における
ドプラ周波数およびターゲットストレングスの条理に加
味しているが、これは接近率だけ、またはパルス幅伸長
および波形の振幅歪だけのいずれかの条件のみをそれぞ
れ単独もしくハ１）ｉ、付で利用するか、あるいは上述
した１道来の条件と単独もしくは係合の形式で７口１合
せてＡ用ノ目しても差支えなく、これは１莫１疑波形元
生器６３のＲＯＭの内蔵する副（ｉ１１１プログラムの
変更によって容易に実砲できることは明らかである。

また、第２図における受ｅａｌおよび送波器５はこれと
ほぼ等価な特注を有する送受兼用の送受波器と１ａ換え
てもよく、またレベル検出器６１から出力する入力音圧
レベル信号６１１はこれを入力レベルに対応したデジタ
ル最の信号としているが、これはアナログ信号として送
出し、模擬波形発生器においてＡｌ１）コンバータ等を
介してデジタル敏とするか、もしくは模擬波形発生回路
の任意開放発生回路をアナログ回路構成としてこの入力
音圧レベル信号６１１による重み付けを行うことも容易
に実施できることは明らかである。

さらに、可変周波数発信器６４は本実廁列における電圧
制御発振器の代りに周波数合成回路による可変周波教元
生形式としても容易に実施できることは明らかであり、
以上はすべて本発明の主旨を損うことなく容易に実施で
きるものである。

以上説明した如く本発明によれば、ホーミング航走体の
ホーミング性能の評価、確認等を行うため実際のソーナ
ー目標の代りに模擬反射エコーを発生することを目的と
する水中音・謹浄ＩＪ：、標的において、実際のンーナ
ー目標による反射エコーを利用し、実際の反射エコーの
特徴を具備した擬似反射エコーケ発生してこれケ床出す
る模擬反射エコー発生手段を備えて擬似反射エコーを実
際の反射エコーにほぼ元金に近似させることを図ること
により、ホーミング航走体のホーミング性目ヒの評価お
よび確認の棺度を大福に改善し、従って評価および確４
に要する時間も著しく減少できる水中音、弾静止標的が
実現できるという効果がある。

換器、４・・・・・・電力増幅器、５・・・・・・送波
器、６・・・・・・模擬反１材エコーラ６生回路、６１
・・・・・・レベル検出器、６２・・・・・・周波数検
出器、６３・・・・・・模擬波形発生器、第１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アクチブソーナを搭載し海中にあるソーナー目標をホー
   ミングする水中航走体から放射される送信音波を受けこ
   れを前記ソーナー目標による反射エコーを模擬する予め
   設定した特性の音波に変換した模擬反射エコーとしてふ
   たたび海中に送出せしめることにより実際のソーナー目
   標を使用することなく前記水中航走体のホーミング性能
   を模薗的に試験しうる水中音響静止標的において、前記
   ソーナー目標による実際の反射エコーの特性を等測的に
   具備した前記模擬反射エコーを発生する模擬反射エコー
   発生手段を備えて前記水中航走体の送信音波に対する前
   記模擬反射エコーを送出することを特徴とする水中音響
   静止標的。