JPS644634B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS644634B2 JPS644634B2 JP56215285A JP21528581A JPS644634B2 JP S644634 B2 JPS644634 B2 JP S644634B2 JP 56215285 A JP56215285 A JP 56215285A JP 21528581 A JP21528581 A JP 21528581A JP S644634 B2 JPS644634 B2 JP S644634B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- vehicle
- receivers
- steering
- target
- 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
Links
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
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は主として水中を航走し標的を追跡する
超音波ホーミング装置に関する。
超音波ホーミング装置に関する。
本発明は水中航走体のほか飛翔体にも同一の原
理で応用できるが以下、水中航走体を例に説明す
る。
理で応用できるが以下、水中航走体を例に説明す
る。
この種のホーミング装置にはアクテイブソーナ
ー装置とパツシブソーナー装置がある。従来、ア
クテイブソーナー装置は水中航走体に送波器と受
波器あるいは送波、受波兼用の送受波器を装備
し、送波器からパルス音を送波した後、標的から
反射されてくるエコーを、狭角のビームを有する
受波器を送波した角度範囲を走査して受波する
か、狭角ビームを各方向に多数個予め備えておく
方法で標的の方位を検出して、操舵する方向を決
める。あるいは２個の受波器を一定間隔において
装着し、それぞれの振動子の出力波形を比較して
位相差を求めて操舵する方向を決めるものであつ
た。
ー装置とパツシブソーナー装置がある。従来、ア
クテイブソーナー装置は水中航走体に送波器と受
波器あるいは送波、受波兼用の送受波器を装備
し、送波器からパルス音を送波した後、標的から
反射されてくるエコーを、狭角のビームを有する
受波器を送波した角度範囲を走査して受波する
か、狭角ビームを各方向に多数個予め備えておく
方法で標的の方位を検出して、操舵する方向を決
める。あるいは２個の受波器を一定間隔において
装着し、それぞれの振動子の出力波形を比較して
位相差を求めて操舵する方向を決めるものであつ
た。
パツシブソーナー装置は、標的が発する音波を
受波して目標の方位を判断するが、その方位検出
の方法はアクテイブソーナー装置と基本的に同一
の原理によるものであつた。
受波して目標の方位を判断するが、その方位検出
の方法はアクテイブソーナー装置と基本的に同一
の原理によるものであつた。
従つて、方位検出の精度を高めるには、狭角ビ
ーム走査法ではビームをより尖鋭にする必要があ
り、波長に対し充分大きな放射面が必要であつ
た。しかし、ホーミング装置には寸法的な制限が
あり、波長の長い低周波ではビームが広角となつ
て極端に方位検出精度が低下するのを避けられな
かつた。一方、位相差検出法では２個の受波器間
の距離を波長に対し大きくとる必要がある。しか
し、1/2波長以上の間隔をとると、前方180度の範
囲内に２方向以上で同位相となる現象が生じ真の
方向を判断することが困難となる問題があり、精
度の向上は原理的に限度があつた。装置の形状、
寸法の制限から1/2波長より狭い間隔しかとれな
い場合は当然ながら精度の向上は望めない問題が
あつた。
ーム走査法ではビームをより尖鋭にする必要があ
り、波長に対し充分大きな放射面が必要であつ
た。しかし、ホーミング装置には寸法的な制限が
あり、波長の長い低周波ではビームが広角となつ
て極端に方位検出精度が低下するのを避けられな
かつた。一方、位相差検出法では２個の受波器間
の距離を波長に対し大きくとる必要がある。しか
し、1/2波長以上の間隔をとると、前方180度の範
囲内に２方向以上で同位相となる現象が生じ真の
方向を判断することが困難となる問題があり、精
度の向上は原理的に限度があつた。装置の形状、
寸法の制限から1/2波長より狭い間隔しかとれな
い場合は当然ながら精度の向上は望めない問題が
あつた。
本発明は航走中に受波する波数を計測すること
によつて、輻射面が大きく非常に尖鋭な受波器を
装備していることと等価な効果をもたせ、低周波
においても適確に効率よく目標を追跡することが
できるようにしたホーミング装置を提供するもの
である。
によつて、輻射面が大きく非常に尖鋭な受波器を
装備していることと等価な効果をもたせ、低周波
においても適確に効率よく目標を追跡することが
できるようにしたホーミング装置を提供するもの
である。
即ち、本発明は１組の舵に対し、少くとも２個
の受波器を、舵に垂直で軸に平行な平面内に配置
して、各受波器の出力信号の波数を計測し、波数
の差が零となる方向へ操舵することにより目標を
追跡するホーミング装置である。
の受波器を、舵に垂直で軸に平行な平面内に配置
して、各受波器の出力信号の波数を計測し、波数
の差が零となる方向へ操舵することにより目標を
追跡するホーミング装置である。
次に本発明の実施例について図面を参照して説
明する。本発明を実施した航走体の第１の実施例
の平面図と簡略化したＡ−A′断面図を示す第１
図ａ，ｂを参照すると、航走体１と、この胴体に
取付けた４個の受波器２−１，２−２，２−３，
２−４と、各受波器からの出力信号の波数を計
測、比較し垂直水平舵４−１，４−２，４−３，
４−４に操舵信号を送信する波数計測比較回路３
とを含む。
明する。本発明を実施した航走体の第１の実施例
の平面図と簡略化したＡ−A′断面図を示す第１
図ａ，ｂを参照すると、航走体１と、この胴体に
取付けた４個の受波器２−１，２−２，２−３，
２−４と、各受波器からの出力信号の波数を計
測、比較し垂直水平舵４−１，４−２，４−３，
４−４に操舵信号を送信する波数計測比較回路３
とを含む。
次に本発明の原理を第２図により説明する。第
２図の０は標的を示し、Ｘ軸Ｙ軸の原点によるも
のとする。ｐはある周波数の標的０から発する音
波又は標的から反射した音波の音圧を示す。航走
体は０から遠い位置にあるからｐは球面波として
見なされる。円形弧の実線、、、……は
ある時刻t1における音圧ｐの最大値の分布を示
し、円形弧の破線′、′、′……′は最小値
の分布を示す。
２図の０は標的を示し、Ｘ軸Ｙ軸の原点によるも
のとする。ｐはある周波数の標的０から発する音
波又は標的から反射した音波の音圧を示す。航走
体は０から遠い位置にあるからｐは球面波として
見なされる。円形弧の実線、、、……は
ある時刻t1における音圧ｐの最大値の分布を示
し、円形弧の破線′、′、′……′は最小値
の分布を示す。
いま、時刻t1における航走体１の位置をP1（t1）
とし、矢印５の方向に進行する場合を考える。時
刻t2において航走体P2（t2）に達したとする。音
波はt2−t1の時間である距離を伝搬するからｐの
分布も変化するが、原理の説明を簡単化するため
に暫くt1における分布で固定して考えると、この
図面上で受波器２−１（P1）はこの間に′、
、′、、′、を横切つたことが分る。一
方受波器２−３（P1）は、′、、′、
を横切つたことが分る。従つて、音圧の最大値と
最小値に対する受波出力を波数計測比較回路３に
よつて読みとると、受波器２−１の出力は６個と
なり、受波器２−３の出力は５個となる。そこで
両受波器間の波数に１個の差が生じたことを検出
して舵４−２，４−４に操舵信号を送つて航走体
１を右側（０の方向）へ回転させる。次に時刻t3
にP3（t3）の位置のあつたとしてt3からt4までの間
を同様に考えると、２−１の出力は６個で、２−
３の出力は５個であるからP4（t4）においては航
走体をまだ右側へ回転させることが分る。このよ
うにして、時計方向に回りながら標的０に漸近す
る。
とし、矢印５の方向に進行する場合を考える。時
刻t2において航走体P2（t2）に達したとする。音
波はt2−t1の時間である距離を伝搬するからｐの
分布も変化するが、原理の説明を簡単化するため
に暫くt1における分布で固定して考えると、この
図面上で受波器２−１（P1）はこの間に′、
、′、、′、を横切つたことが分る。一
方受波器２−３（P1）は、′、、′、
を横切つたことが分る。従つて、音圧の最大値と
最小値に対する受波出力を波数計測比較回路３に
よつて読みとると、受波器２−１の出力は６個と
なり、受波器２−３の出力は５個となる。そこで
両受波器間の波数に１個の差が生じたことを検出
して舵４−２，４−４に操舵信号を送つて航走体
１を右側（０の方向）へ回転させる。次に時刻t3
にP3（t3）の位置のあつたとしてt3からt4までの間
を同様に考えると、２−１の出力は６個で、２−
３の出力は５個であるからP4（t4）においては航
走体をまだ右側へ回転させることが分る。このよ
うにして、時計方向に回りながら標的０に漸近す
る。
以上は音波の伝搬がないものとし（つまり時刻
t1で固定）、かつ標的も固定して考えたが、音波
の伝搬と標的の移動があつた場合も、ドプラー結
果で受波する音波の周波数が変るだけで上記の作
動原理に影響しないことが分る。また、目標が航
走体の右側にある場合であつたが、左側にある場
合は出力の数値の大小も右と左が逆転するから操
舵も逆となり反時計回りで漸近する。従つて無駄
の少ない追跡を行うことが分る。
t1で固定）、かつ標的も固定して考えたが、音波
の伝搬と標的の移動があつた場合も、ドプラー結
果で受波する音波の周波数が変るだけで上記の作
動原理に影響しないことが分る。また、目標が航
走体の右側にある場合であつたが、左側にある場
合は出力の数値の大小も右と左が逆転するから操
舵も逆となり反時計回りで漸近する。従つて無駄
の少ない追跡を行うことが分る。
第２図はXY平面で説明したが、これに直角な
Ｚ軸を考えて受波器を３個以上設置して、比較す
る受波器の組合せを適当に選べばXZ平面等でも
同様の原理で成り立つ。即ち受波器２−２と２−
４を用いて同様の作動を並行して行わせることに
より、空間的に無駄のない追跡を行うことができ
る。
Ｚ軸を考えて受波器を３個以上設置して、比較す
る受波器の組合せを適当に選べばXZ平面等でも
同様の原理で成り立つ。即ち受波器２−２と２−
４を用いて同様の作動を並行して行わせることに
より、空間的に無駄のない追跡を行うことができ
る。
同様の目的の応用例として、第２の実施例を第
３図に示す。第３図のａは航走体の側面図、ｂは
Ｃ−C′断面図である。３個の受波器６−１，６−
２，６−３の出力信号を用いて垂直舵４−１，４
−３及び水平舵４−２，４−４を操作して第２の
実施例同様空間的な追跡を行うホーミング装置で
ある。ここで、７−１，７−２，７−３は各受波
器の出力端子である。
３図に示す。第３図のａは航走体の側面図、ｂは
Ｃ−C′断面図である。３個の受波器６−１，６−
２，６−３の出力信号を用いて垂直舵４−１，４
−３及び水平舵４−２，４−４を操作して第２の
実施例同様空間的な追跡を行うホーミング装置で
ある。ここで、７−１，７−２，７−３は各受波
器の出力端子である。
次にその原理を説明する。受波器６−１と６−
２を結ぶ線は垂直舵４−１と４−３を含む平面に
垂直で軸に平行な平面内にあるよう配置する。受
波器６−２と６−３を結ぶ線は水平舵４−２と４
−４を含む平面に垂直で軸に平行な平面内にある
よう配置する。このように受波器を配置すること
によつて、７−１と７−２の出力の波数差を検知
して垂直舵４−１，４−３を操作し、７−２と７
−３の出力の波数差を検知して水平舵を操作する
ことで前記同様の目的を達成できる。
２を結ぶ線は垂直舵４−１と４−３を含む平面に
垂直で軸に平行な平面内にあるよう配置する。受
波器６−２と６−３を結ぶ線は水平舵４−２と４
−４を含む平面に垂直で軸に平行な平面内にある
よう配置する。このように受波器を配置すること
によつて、７−１と７−２の出力の波数差を検知
して垂直舵４−１，４−３を操作し、７−２と７
−３の出力の波数差を検知して水平舵を操作する
ことで前記同様の目的を達成できる。
ちなみに、第１の実施例と第２の実施例の長所
短所を比較すると、前者は受波器同志の間隔が広
いからその分波数の差を読み取るための航走距離
が短かく、感度がよいことになる。後者は受波器
同志の間隔がやや狭くなるからその分、感度が悪
くなるが受波器が１個少くてすむ。
短所を比較すると、前者は受波器同志の間隔が広
いからその分波数の差を読み取るための航走距離
が短かく、感度がよいことになる。後者は受波器
同志の間隔がやや狭くなるからその分、感度が悪
くなるが受波器が１個少くてすむ。
以上は90度間隔に取付けた垂直舵、水平舵の場
合で説明したが、更に発展させた応用例として舵
の取付け角を45度あるいは30度間隔等に多数の舵
を取付けた航走体を作り、各舵に垂直で軸に平行
な平面内に２個以上の受波器を配置して同様のホ
ーミングを行うことにより最短距離で標的を追跡
するホーミング装置が考えられる。
合で説明したが、更に発展させた応用例として舵
の取付け角を45度あるいは30度間隔等に多数の舵
を取付けた航走体を作り、各舵に垂直で軸に平行
な平面内に２個以上の受波器を配置して同様のホ
ーミングを行うことにより最短距離で標的を追跡
するホーミング装置が考えられる。
なお、波数に差を生ずるまでの航走時間が長く
かかる場合、航走体の運動は長い折線のつながり
となつて追跡時間に無駄がでる恐れがある。この
ようなときは複数個の波数計測比較回路を用い、
計測のスタート時点を少しづつ遅らせて並列に作
動させ、それぞれの出力に同期して操舵信号回路
を切換え接続することによつて短い折線のつなが
りで運動させることができる。
かかる場合、航走体の運動は長い折線のつながり
となつて追跡時間に無駄がでる恐れがある。この
ようなときは複数個の波数計測比較回路を用い、
計測のスタート時点を少しづつ遅らせて並列に作
動させ、それぞれの出力に同期して操舵信号回路
を切換え接続することによつて短い折線のつなが
りで運動させることができる。
波数の読取りは1/2波長ごとに行う場合で説明
したが、１波長ごとでもよい。但し、この場合は
差を検出する時間がやや長くなる。
したが、１波長ごとでもよい。但し、この場合は
差を検出する時間がやや長くなる。
このように、本発明によれば舵走体の方向が音
波の伝搬方向と一致し、その向きが標的の方向に
向いたときは波数に差を生じないから標的に向つ
て直進する。但し、もし完全に逆向きから舵走を
始めたとしたら方向転換することなしに遠ざかる
方に直進することになつて不都合である。このよ
うなチヤンスは極く稀れであり実用上の問題はほ
とんどないが、できるだけ操舵信号を早く得るた
めにも舵走体の初動作は僅か回転させるように舵
をセツトしておけばよい。
波の伝搬方向と一致し、その向きが標的の方向に
向いたときは波数に差を生じないから標的に向つ
て直進する。但し、もし完全に逆向きから舵走を
始めたとしたら方向転換することなしに遠ざかる
方に直進することになつて不都合である。このよ
うなチヤンスは極く稀れであり実用上の問題はほ
とんどないが、できるだけ操舵信号を早く得るた
めにも舵走体の初動作は僅か回転させるように舵
をセツトしておけばよい。
また、上記の各受波器はそれぞれ１個の場合で
説明したが、第４図ａとｂにその側面図と簡略化
した断面図を示す第３の実施例のように４個等の
受波器２−１−１，２−１−２，２−１−３，２
−１−４，２−２−１，２−２−２，２−２−
３，２−２−４……を設置し、これを電気的に１
組のブロツクに結線すれば同じ原理が成り立つ。
但し、この場合各組の受波器の位置は放射面の幾
何的な中心位置で考えればよい。
説明したが、第４図ａとｂにその側面図と簡略化
した断面図を示す第３の実施例のように４個等の
受波器２−１−１，２−１−２，２−１−３，２
−１−４，２−２−１，２−２−２，２−２−
３，２−２−４……を設置し、これを電気的に１
組のブロツクに結線すれば同じ原理が成り立つ。
但し、この場合各組の受波器の位置は放射面の幾
何的な中心位置で考えればよい。
本発明は以上説明したように、波数を計測して
標的の方向を判断して操舵することにより、低周
波数の音波に対してもほとんど舵行なしに漸近的
に追跡することができ、かつ構造的にも、受波器
を胴体に取付けることができるので舵走体のスペ
ースを充分に活用することができ高性能のホーミ
ング装置が得られる効果がある。
標的の方向を判断して操舵することにより、低周
波数の音波に対してもほとんど舵行なしに漸近的
に追跡することができ、かつ構造的にも、受波器
を胴体に取付けることができるので舵走体のスペ
ースを充分に活用することができ高性能のホーミ
ング装置が得られる効果がある。
第１図ａとｂは本発明の第１の実施例の側面図
とＡ−A′断面図、第２図は本発明原理説明図、
第３図ａとｂは本発明の第２の実施例を示す側面
図とＣ−C′断面図、第４図ａとｂは本発明の第３
の実施例を示す側面図とＢ−B′断面図である。 １……舵走体、２−１，２−２，２−３，２−
４，２−１−１，２−１−２，２−１−３，２−
１−４，２−２−１，２−２−２，２−２−３，
２−２−４，６−１，６−２，６−３……受波
器、３……波数計測比較回路、４−１，４−２，
４−３，４−４……舵。
とＡ−A′断面図、第２図は本発明原理説明図、
第３図ａとｂは本発明の第２の実施例を示す側面
図とＣ−C′断面図、第４図ａとｂは本発明の第３
の実施例を示す側面図とＢ−B′断面図である。 １……舵走体、２−１，２−２，２−３，２−
４，２−１−１，２−１−２，２−１−３，２−
１−４，２−２−１，２−２−２，２−２−３，
２−２−４，６−１，６−２，６−３……受波
器、３……波数計測比較回路、４−１，４−２，
４−３，４−４……舵。
Claims (1)
- １ 航走体あるいは飛翔体に設けられた１組の舵
に対してこの舵に垂直で航走体あるいは飛翔体の
軸に平行な平面内に配置された少なくとも２個の
受波器と、この受波器で得られた標的からの受信
信号に対応した出力電圧の山や谷の数を波数とし
て計測する波数計測手段と、操舵する方向に組合
わされた２個の前記受波器に対応する波数計測手
段で得られた波数を比較する比較手段と、この比
較手段の出力により前記舵をその比較差が零とな
る方向へ操舵する操舵手段とを備えて成ることを
特徴とするホーミング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56215285A JPS58111769A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | ホ−ミング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56215285A JPS58111769A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | ホ−ミング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58111769A JPS58111769A (ja) | 1983-07-02 |
| JPS644634B2 true JPS644634B2 (ja) | 1989-01-26 |
Family
ID=16669778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56215285A Granted JPS58111769A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | ホ−ミング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58111769A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107587666B (zh) * | 2017-09-30 | 2019-05-24 | 温州大学瓯江学院 | 一种抗风屋顶装置 |
| CN115410465B (zh) * | 2022-11-01 | 2023-02-03 | 世纪亿康（天津）医疗科技发展有限公司 | 一种用于模拟凝血过程的血液模拟液 |
-
1981
- 1981-12-25 JP JP56215285A patent/JPS58111769A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58111769A (ja) | 1983-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6285628B1 (en) | Swept transit beam bathymetric sonar | |
| EP3420374B1 (en) | Radar mounting estimation with unstructured data | |
| US10114119B2 (en) | Sonar systems and methods using interferometry and/or beamforming for 3D imaging | |
| US10571565B2 (en) | Acoustic doppler system and method | |
| US11846704B2 (en) | Acoustic doppler system and method | |
| US20020126577A1 (en) | Multibeam synthetic aperture sonar | |
| US4052693A (en) | Depth sounder | |
| KR850008526A (ko) | 항적추정 방법과 그 장치 | |
| WO2003009276A2 (en) | Sonar beamforming system | |
| JPS6019470B2 (ja) | 船舶位置検出装置 | |
| CN103968830A (zh) | 一种uuv近水面跟踪母船航行时的多途导引装置及方法 | |
| US4914642A (en) | Remote sonic location system | |
| JPS644634B2 (ja) | ||
| JP5496338B2 (ja) | 海底輪郭を測定するための方法と装置 | |
| JP2688010B2 (ja) | 無人水中航走体用航法装置 | |
| US6671229B2 (en) | Torpedo sonar comprising a plurality of acoustic transducers | |
| JPS6360866B2 (ja) | ||
| JPH0425507B2 (ja) | ||
| CN212301847U (zh) | 水下信标定向定位系统 | |
| JPS6364752B2 (ja) | ||
| JP3583908B2 (ja) | 目標計測装置 | |
| GB2314628A (en) | Acoustic and radar direction finding | |
| US20250060465A1 (en) | Sonar system including transducer elements with a gap therebetween | |
| JPH077053B2 (ja) | 速度測定システム用送受波装置 | |
| JPH07191137A (ja) | 水中３次元探査ブイ |