(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中等への音波送信後の残響を含む音波の受信信号を計測し、送信直後の残響レベルを計測して単位時間当たりの平均値を出力する平均値算出回路と、
前記平均値をＡ／Ｄ変換してデジタルデータを出力するＡ／Ｄ変換回路と、
前記デジタルデータと等しい送信直後の残響レベルにより開始アドレスを決定し予め記憶している抑圧特性を残響抑圧信号として読出す抑圧特性メモリ回路と、
前記残響抑圧信号により入力信号を制御する乗算回路とを備えることを特徴とするソーナー装置。
【請求項２】
送信直後から一定時間後までの抑圧量について時間をアドレスとした残響抑圧特性を予めメモリに記憶しておき、送信直後の受信信号中の残響レベルから抑圧レベルの開始位置を決定し、この開始位置に対応するアドレスから前記メモリから残響抑圧特性を読み出して残響を抑圧することを特徴とするソーナー装置。
【請求項３】
前記記憶する残響抑圧特性は、最大送信レベルを送信した場合に予想される最大レベルの残響レベル値から、送信後十分時間が経過した時点での残響レベル値までとした請求項２に記載のソーナー装置。
【請求項４】
前記抑圧レベルの開始アドレスを決定する送信直後の受信信号中の残響レベルは、前記残響レベルの平均値である請求項２に記載のソーナー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はソーナー装置、特に水中等への送信直後の残響抑圧回路を有するソーナー装置に関する。
【０００２】
水中等の目標物に音波を送信し、例えば魚群等の目標物からの反射波を受信することにより目標物の有無、位置、大きさ等を検出するソーナー装置は、広く普及している。また、送信直後における水中での残響抑圧手段を有するソーナー装置も周知であり、例えば特開平４−１１６４８８号公報の「アクティブソーナー装置」に開示されている。斯かる従来技術のブロック図を図６に示す。
【０００３】
図６のソーナー装置は、送信回路１、送受波器３、増幅回路５、残響抑圧回路７および整相回路９より構成される。また、この残響抑圧回路７は、乗算回路７１、フィルタ回路７２、Ａ／Ｄ（アナログーデジタル）変換器７３、検波回路７４、時分割切替回路７５、３個の時分割積分回路７６ａ、７６ｂ、７６ｃ（以下総称して７６とする）、３個のメモリ回路７７ａ、７７ｂ、７７ｃ（以下総称して７７とする）、タイミングパルス発生回路７８、時系列切替回路７９、乗算レベル換算回路８０およびＤ／Ａ（デジタルーアナログ）変換器８１を含んでいる。
【０００４】
斯かる構成要素を含むソーナー装置において、送信回路１より出力された送信信号２は、送受波器３に入力され、ここで音波に変換されて、水中に送信される。その後、目標物により反射された音波は、送受波器３で受信される。ここで電気信号である送受信号４に変換される。そして、増幅回路５により増幅され、増幅出力信号６として残響抑圧（ＴＶＧ：ｔｉｍｅ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｇａｉｎ）回路７へ出力される。
【０００５】
この残響抑圧回路７は、上述した増幅出力信号６をフィルタ回路７２で帯域制限する。そして、タイミングパルス発生回路７８の出力タイミング信号に従ってＡ／Ｄ変換回路７３でデジタルデータに変換される。その後、検波回路７４において検波され、時分割切替回路７５においてタイミングパルス発生回路７８の出力タイミング信号に従って、単位時間毎に切替えられながら時分割積分回路７６に出力される。そして、単位時間毎に積分されメモリ回路７７に記憶される。
【０００６】
時間単位毎に積分され記憶された時分割残響レベルは、時系列切替回路７９によりタイミングパルス発生回路７８の出力タイミング信号に従って経過時間毎に切替えられて出力される。そして、乗算レベル換算回路８０により各々のレベルに対応した換算抑圧レベルに変換される。変換された換算抑圧レベルは、Ｄ／Ａ変換回路８１によりアナログデータに変換される。そして、乗算回路７１において増幅信号出力６と乗算され、残響抑圧された乗算回路出力信号８として整相回路９へ出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のソーナー装置は幾つかの課題を有する。第１に、継続してソーナー装置により探知を行っている状態の途中で送信レベルを減じた場合には、抑圧量が大きすぎ受信信号処理においてＳ／Ｎ（信号対ノイズ比）が劣化する。また逆に、送信レベルを増加させた場合には残響レベルに対して抑圧量が小さくなり受信処理時に受信信号が飽和する。その理由は、ソーナー装置が送信信号を送信した場合には、図７に示す如く、送波レベルの大小によって発生する残響レベルが大きく異なることが知られている。図６に示す従来のソーナー装置では、残響抑圧回路７が前回までの送信直後から残響特性の積分結果をメモリ回路７７に記憶している。そのため、図８に示す如く受信信号レベルが急に小さくなった場合には、積分結果との間の追従遅れから抑圧レベルに大きな差を生じ図９に示す如き過度の抑圧を生じる結果となってしまうためである。
【０００８】
第２に、図１０に示す如く、送信直後の残響抑圧を必要とする領域で目標物からのエコーが受信信号に混在してしまった場合には、図６の従来装置では、目標物エコー自身が抑圧すべき信号レベルと誤認され、図１１に示す如き残響抑圧処理結果となり、受信処理に悪影響を与える。その理由は、図６に示す従来装置では、受信信号を時分割積分回路７６において積分し、時間経過毎にメモリ回路７７に記憶し、この記憶された残響レベルを用いて受信信号に対して残響抑圧を行う構成である。目標物が近距離で同一位置にとどまっている場合には、積分処理の結果目標物のエコー自身が抑圧レベルとして出力されてしまうことになる。その結果、出力される抑圧量が目的の残響に対してではなく目標エコーに対して処理されてしまい、目標エコーの信号レベルを下げて受信処理を困難にするためである。
【０００９】
第３に、従来装置の場合には、回路規模が比較的大きくなり、小型化が困難であり且つ高価になる。その理由は、時間毎に切替えて受信信号を記憶する構成であり、時分割積分回路７６およびメモリ回路７７を時分割する切替時間毎に持つ必要があるためである。
【００１０】
【発明の目的】
従って、本発明の目的は、上述した従来のソーナー装置の残響抑圧処理における上述の如き種々の問題点を克服又は改善するソーナー装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明によるソーナー装置は、次のような特徴的な構成を採用している。
【００１６】
（１）水中等への音波送信後の残響を含む音波の受信信号を計測し、送信直後の残響レベルを計測して単位時間当たりの平均値を出力する平均値算出回路と、
前記平均値をＡ／Ｄ変換してデジタルデータを出力するＡ／Ｄ変換回路と、
前記デジタルデータと等しい送信直後の残響レベルにより開始アドレスを決定し予め記憶している抑圧特性を残響抑圧信号として読出す抑圧特性メモリ回路と、
前記残響抑圧信号により入力信号を制御する乗算回路とを備えるソーナー装置。
【００１７】
（２）送信直後から一定時間後までの抑圧量について時間をアドレスとした残響抑圧特性を予めメモリに記憶しておき、送信直後の受信信号中の残響レベルから抑圧レベルの開始位置を決定し、この開始位置に対応するアドレスから前記メモリから残響抑圧特性を読み出して残響を抑圧することを特徴とするソーナー装置。
【００１８】
（３）前記記憶する残響抑圧特性は、最大送信レベルを送信した場合に予想される最大レベルの残響レベル値から、送信後十分時間が経過した時点での残響レベル値までとした上記（２）のソーナー装置。
【００１９】
（４）前記抑圧レベルの開始アドレスを決定する送信直後の受信信号中の残響レベルは、前記残響レベルの平均値である上記（２）のソーナー装置。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるソーナー装置の好適実施形態例の構成および動作を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明によるソーナー装置の好適実施形態例のブロック図を示す。尚、図６の構成要素と対応する構成要素には、便宜上同様の参照符号を使用するものとする。このソーナー装置は、送信回路１、送受波器３、増幅回路５、残響抑圧回路７および整相回路９より構成される。また、残響抑圧回路７は、乗算回路７１、フィルタ回路７２、検波回路７４、Ａ／Ｄ  変換回路７３、タイミングパルス発生回路７８およびＤ／Ａ変換器８１を含む点で図６のソーナー装置と同じである。しかし、本発明のソーナー装置の残響抑圧回路７は、平均値算出回路９１、抑圧特性メモリ回路９２およびカウンタ回路９３を含んでいる。
【００２２】
図１のソーナー装置について説明する。送信回路１より出力された送信信号２は、送受波器３に入力される。この送受波器３で音波に変換されて水中にされた後、目標物により反射された送信信号２は、送受波器３で受信される。そして、電気信号である受信信号４に変換され、増幅回路５により増幅される。増幅回路５からの増幅出力信号６は、残響抑圧（ＴＶＧ）回路７へ出力される。
【００２３】
次に、残響抑圧回路７は、タイミングパルス発生回路７８の送信タイミング信号に従い、上述した増幅出力信号６をフィルタ回路７２で帯域制限し、フィルタ出力信号を検波回路７４に出力する。この検波回路７４は、検波して検波出力信号を出力する。この検波出力信号は、平均値算出回路９１に入力され、送信直後の残響レベルの平均値を算出する。この平均値算出回路９１からの平均値出力は、Ａ／Ｄ変換回路７３にてデジタル変換され、Ａ／Ｄ変換後信号として出力される。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換された  デジタルデータのＡ／Ｄ変換後信号は、その値を抑圧特性メモリ回路（ＲＯＭ、読出専用メモリ）９２において開始アドレスとして設定される。そして、送信タイミング信号により起動されるカウンタ回路９３の発生するタイミング信号のタイミング毎に対応する抑圧特性データを出力する。この抑圧特性データは、Ｄ／Ａ変換回路８１に入力されアナログのＤ／Ａ変換後出力信号として出力される。
【００２５】
Ｄ／Ａ変換回路８１からのアナログのＤ／Ａ変換後出力信号は、乗算回路７１に入力される。そして、乗算回路７１は、上述した増幅回路５からの増幅信号出力６とこのＤ／Ａ変換後信号を乗算し、残響抑圧された乗算回路出力８として整相回路９へ出力される。
【００２６】
次に、図２乃至図５を参照して、図１の本発明によるソーナー装置の動作を説明する。図２は、本発明で使用する抑圧特性メモリ（図１の９２）の残響抑圧特性の一例を示す。図３は、抑圧特性の出力概念図を示す。図４は、本発明における送波レベル変更時の残響抑圧処理結果を示す。また、図５は、本発明における目標物からのエコー混在時の残響抑圧処理結果を示す。
【００２７】
図１のソーナー装置の残響抑圧回路７は、入力信号をフィルタ回路７２による帯域制限および検波回路７４による検波後に平均値算出回路９１により平均値を求める。更に、Ａ／Ｄ変換回路７３によりデジタルデータに変換される。このデジタルデータで表現された送信直後の残響レベルは、抑圧特性メモリ回路９２に記憶された残響抑圧特性開始アドレスとして変換されセットされる。
【００２８】
この抑圧特性メモリ回路９２には、図２に示す如き高レベルから低レベル（即ち、送信直後から一定時間後までの抑圧量）までの残響抑圧特性が記憶されている。記憶する残響特性は、最大送信レベルを送信した場合に予想される最大レベルの残響レベル値から、送信後十分時間が経過した時点での残響レベル値までである。
【００２９】
図３に示す如く、抑圧特性メモリ回路９２に対して抑圧量に対応した開始アドレスを設定する。タイミングパルスを加えることにより、開始点以降の残響抑圧量を順次送出することができる。従って、送信直後の受信信号中の残響レベルから抑圧レベルの開始位置を決定することができれば、残響状況に適した抑圧量で残響抑圧処理を行うことが可能になる。そこで、図４に示す如く、送信レベルの変更があった場合にも、これに追従し、最適な残響抑圧処理を実施することが可能になる。
【００３０】
また、残響受信中に目標物からの信号が存在した場合に、受信信号にエコーが含まれることになる。しかし、抑圧量をメモリに記憶された残響抑圧特性で抑圧量が決定するために、目標エコーが存在しても、図５に示す如く、何ら影響されずに残響抑圧処理を行うことが可能になる。
【００３１】
即ち、図３から明らかな如く、平均値算出回路９１にて算出された平均値出力から、抑圧特性メモリ回路９２に記憶されている抑圧特性メモリの開始アドレスを決定する。この開始アドレスから開始することで抑圧レベルを決定する。送信直後の残響レベルから抑圧レベルを決定することにより、残響発生状況に合わせた抑圧量とすることができる。出力された抑圧レベルは、乗算回路７１において増幅回路５からの増幅回路出力信号と乗算される。これにより、出力される信号レベルを制御して、残響による飽和等の不都合を軽減することができる。
【００３２】
以上、本発明によるソーナー装置の好適実施形態例を詳述した。しかし、本発明は斯かる特定実施形態例のみに限定するべきではなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること当業者には容易に理解できよう。
【００３３】
【発明の効果】
上述の説明から明らかな如く、本発明のソーナー装置によると、次の如き種々の顕著な効果を有する。先ず、受信中に送信出力を変更した場合でも、常に最適な残響抑圧を行うことができる。また、残響受信中に目標信号が存在した場合でも、抑圧処理に目標エコーが影響することなく処理可能である。更に、回路規模が小規模となるので，小型且つ安価なソーナー装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるソーナー装置の好適実施形態例の構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の抑圧特性メモリ回路の残響抑圧特性図である。
【図３】抑圧特性メモリ回路の出力概念図である。
【図４】図１のソーナー装置における送信レベル変更時の残響抑圧処理結果を示す図である。
【図５】図１のソーナー装置における目標エコー混在時の残響抑圧処理結果を示す図である。
【図６】従来のソーナー装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６のソーナー装置の高送波レベルおよび低送波レベル時の残響減衰特性図である。
【図８】図６において高から低送波レベル変化時の残響抑圧レベルの追従遅れを示す図である。
【図９】図６において追従遅れがあった場合の残響抑圧処理結果を示す図である。
【図１０】図６において目標物からのエコーと残響減衰特性を示す図である。
【図１１】図６において目標物からのエコー混在時の残響抑圧処理結果を示す図である。
【符号の説明】
１      送信回路
３      送受波器
５      増幅回路
７      残響抑圧回路
７１    乗算回路
７２    フィルタ回路
７３    Ａ／Ｄ変換回路
７４    検波回路
７８    タイミングパルス発生回路
８１    Ｄ／Ａ変換回路
９１    平均値算出回路
９２    抑圧特性メモリ回路
９３    カウンタ回路
【図１】
0003576890.tif 000002
【図２】
0003576890.tif 000003
【図３】
0003576890.tif 000004
【図４】
0003576890.tif 000005
【図５】
0003576890.tif 000006
【図６】
0003576890.tif 000007
【図７】
0003576890.tif 000008
【図８】
0003576890.tif 000009
【図９】
0003576890.tif 000010
【図１０】
0003576890.tif 000011
【図１１】
0003576890.tif 000012