(57)【要約】【課題】船底に搭載した送受波器により高精度で安定した深度計測結果を得る目標深度計測装置を提供する。【解決手段】目標深度計測装置は、送波制御を行なう送信部と、送信部からの制御に基づき音波を送信し、かつ目標からの反射成分を含む信号を受信する送受波部と、送受波部からの受信信号から上下スプリットビームで構成される指向性ビームを複数ビーム形成する受信部と、受信部からの指向性ビームデータから目標深度を計測する目標深度計測部で構成する。目標深度計測部において、各指向性ビームで受信したデータの最大レベルの指向性ビームデータを採用することと、採用した上下スプリットビームデータに対して時間軸方向へ移動平均処理を行なうことと、目標深度として目標からの反射信号の最大レベルを基準に、送信毎に得られる目標深度データを複数データ累加した値を適用することにより、高精度で安定した深度計測結果を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送波制御を行なう送信部と、この送信部からの制御に基づき音波を送信し、かつ目標体からの反射成分を含む信号を受信する送受波部と、この送受波部からの受信信号から上下スプリットビームで構成される指向性ビームを複数形成する受信部と、この受信部からの複数の指向性ビームデータから目標深度を計測する目標深度計測部とからなる目標深度計測装置であって、
前記目標深度計測部は、複数の前記指向性ビームで受信したデータの最大レベルの指向性ビームデータを採用して前記目標体の深度を計測することを特徴とする目標深度計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の目標深度計測装置であって、
前記目標深度計測部は、前記上下スプリットビームデータから算出する積ビーム複素データに対して時間軸方向へ移動平均処理を行なうことを特徴とする目標深度計測装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の目標深度計測装置であって、
前記目標深度計測部は、前記目標体の深度を複数回送波した際に得られる目標深度データの累加値を適用することを特徴とする目標深度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標体に向けて音波を送波し、目標体からの反射成分を含む受信信号から、目標体の深度を計測する目標深度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中目標からの反射信号を船から離れた距離においても良好なＳ／Ｎで受信するために、水中航走体を沈ませて水中目標の深度を含む測位を計測する音響測位装置が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２２６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
船上に搭載した送受波器により水中目標の深度を計測する装置は、水中目標からの反射成分を含む波動信号から目標深度を計測する際、目標からの反射信号が弱く、安定したレベルを受信できない場合がある。そのような場合、計測装置の深度計測結果の精度が悪くなる。
また、３個以上の基準点を設置しその基準点座標上での測定目標の位置を求める特許文献１の音響測位装置は、高精度に目標深度を計測できる。しかし、この音響測位装置は、システム規模が大きくなる。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決手段として想到されたものである。本発明によれば、船上に搭載した送受波器により高精度で安定した深度計測結果を得る目標深度計測装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題は、送波制御を行なう送信部と、送信部からの制御に基づき音波を送信し、かつ目標体からの反射成分を含む信号を受信する送受波部と、送受波部からの受信信号から上下スプリットビームで構成される指向性ビームを複数形成する受信部と、受信部からの複数の指向性ビームデータから目標深度を計測する目標深度計測部とからなり、目標深度計測部は、複数の指向性ビームで受信したデータの最大レベルの指向性ビームデータを採用して目標体の深度を計測する目標深度計測装置により、達成できる。
【０００７】
目標深度計測部は、上下スプリットビームで構成される指向性ビームから最大レベルとなるデータを含む指向性ビームを検出し、該当指向性ビームの上下スプリットビームデータの位相差情報から俯角を算出する目標俯角算出部と、送信してから受信するまでの時間から距離を算出する目標距離算出部と、距離情報と俯角情報から目標深度を算出する目標深度算出部と、目標からの反射信号の最大レベルを基準に複数データ目標深度値の平均値を算出する累加処理部で構成する。
【０００８】
上記構成からなる目標深度計測装置によれば、目標からの反射信号が弱く、安定したレベルを受信できない場合においても、システム規模を大きくすることなく精度の高い目標深度を計測することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、目標からの反射信号が弱く、安定したレベルを受信できない場合においても、システム規模を大きくすることなく精度の高い目標深度を計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】目標深度計測装置のハードウェアブロック図である。
【図２】目標深度計測部の機能ブロック図である。
【図３】指向性ビームを説明する送受波部の右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【００１２】
図１において、目標深度計測装置１００は、送信部１０、送受波部２０、受信部３０、目標深度計測部４０で構成されている。送信部１０は、送信すべき電気信号を生成し出力する。送受波部２０は、送信部１０が出力した電気信号を音波に変換して水中へ送波する。送受波部２０は、また水中からの到来音波を受信し、電気信号へ変換する。受信部３０は、送受波部２０が変換した電気信号を電力増幅し、さらにディジタル信号に変換する。受信部３０は、さらに上スプリットビームと下スプリットビームで構成される指向性ビームを、図３で説明するｙｚ平面内でＮビーム形成する。目標深度計測部４０は、受信部３０からの指向性ビームデータから目標深度を計測する。
【００１３】
図２において、目標深度計測部４０は、目標俯角算出部４１、目標距離算出部４２、目標深度算出部４３および累加処理部４４からなる。目標俯角算出部４１は、Ｎビームの指向性ビームデータの上下スプリットビームに対し、時間軸方向へ移動平均処理を行なう。目標俯角算出部４１は、上スプリットビームと下スプリットビームの位相差を算出する。目標俯角算出部４１は、さらに目標体の俯角を算出する。目標距離算出部４２は、音波を送信してから受信するまでの時間から目標体との直線距離を算出する。目標深度算出部４３は、目標体の俯角と、直線距離から目標深度を算出する。累加処理部４４は、複数測定した目標深度を累加演算する。
【００１４】
図３において、距離方向をｙ軸、深度方向をｚ軸、ｘｙ面を水面と定義する。送受波部２０は、（０，Ｌｓ，Ｄｓ）の位置に配置する。送受波部２０は、物理的には１つであるが、ソフトウェア的に受波点を２つ持たせている。２つの受波点の距離をｄとする。Ｄｓ−ｄ／２の受波点は、上スプリットビームを受信する。Ｄｓ＋ｄ／２の受波点は、下スプリットビームを受信する。上スプリットビームと下スプリットビームとの組である指向性ビームは、Ｎ本ソフトウェアで生成する。なお、実際にはｙｚ面内以外も走査するが、ここではｙｚ面内に限って説明する。
【００１５】
図２に戻って、上ビーム複素データ列をＸ１（ｔ）、下ビーム複素データ列をＸ２（ｔ）とすると、積ビーム複素データ列Ｘ３（ｔ）について、目標俯角算出部４１は、式１で算出する。なお、ｔは時刻である。
【００１６】
【数１】
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【００１７】
算出した積ビーム複素データ列Ｘ３（ｔ）は、上スプリットビームと下スプリットビームの位相差である。時間軸方向の移動平均数をＮとすると、移動平均後複素データ列Ｘ４（ｔ）について、目標俯角算出部４１は、式２で算出する。
【００１８】
【数２】
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【００１９】
移動平均後複素データ列Ｘ４（ｔ）は、ノイズの平均化によって信号プロファイルを浮き上がらせたデータ列である。次に、目標俯角算出部４１は、複数の指向性ビーム毎に算出される移動平均後複素データ列Ｘ４（ｔ）から、式３によりレベルデータ列Ｘ５（ｔ）を算出する。
【００２０】
【数３】
2010197190.tif 000005
【００２１】
目標俯角算出部４１は、複数の指向性ビームの内、最大レベルとなるデータを含む移動平均後複素データ列を検出する。次に、最大レベルの移動平均後複素データ列Ｘ４（ｔ）から、目標俯角算出部４１は、目標俯角を算出する。目標体の俯角θ（ｔ）について、目標俯角算出部４１は、スプリットビーム間距離をｄ（ｍ）、水中の音速をＣ（ｍ／ｓ）および送信周波数をＦｓ（Ｈｚ）として、式４で算出する。
【００２２】
【数４】
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【００２３】
目標距離算出部４２は、音波を送波してから受波するまでの時間から目標距離データ列Ｌ（ｔ）を算出する。目標深度算出部４３は、目標俯角算出部４１で算出した俯角と、目標距離算出部４２で算出した距離Ｌ（ｔ）から、式５を用いて深度データ列Ｄ（ｔ）を算出する。
【００２４】
【数５】
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【００２５】
累加処理部４４は、算出されたレベルデータ列Ｘ５（ｔ）の内、最大レベルとなる時刻Ｔ１を算出する。累加処理部４４は、該当する時刻の深度データ値Ｄ（Ｔ１）のデータを保持する。次に、累加処理部４４は、送波毎に保持される深度データ値Ｄ（Ｔ１）を、式６に基づきＮａデータ分累加処理を行なったデータを目標深度Ｄとする。なお、Ｄｓは別途補正するのは当然である。
【００２６】
【数６】
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【符号の説明】
【００２７】
１０…送信部、２０…送受波部、３０…受信部、４０…目標深度計測部、４１…目標俯角算出部、４２…目標距離算出部、４３…目標深度算出部、４４…累加処理部、１００…目標深度計測装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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