(57)【要約】 【課題】  使用される側面ソナーの解像力と同一の、あるいは少なくともそれに近い解像力を有するけれども、中庸のトランスデューサ数を有する正面ソナー。【解決手段】  海底を観測する正面ソナーであって、  前記正面ソナーが、Ｍ個の区画に分割された海底領域に音波照射し、前記ソナーの動作回帰の間に前記領域の区画のそれぞれに特有の音波照射を行うことができる手段と、  Ｋ個のトランスデューサの配列から成り、Ｎ個の画像ローブを定めるように空隙式であり、従って曖昧である物理アンテナを備える受信手段とを備え、  前記特徴的に音波照射された区画のそれぞれが前記アンテナにより定められた一つの画像ローブに関連付けられ、従って前記アンテナの曖昧さが除去されることを特徴とする正面ソナー。【選択図】        図１Ｂ
2009537809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底（２）を観測する正面ソナー（１０）であって、
前記正面ソナーが、
Ｍ個の区画（Ｅ１〜Ｅ４）に分割された海底領域に音波照射し、前記ソナーの動作回帰の間に前記領域の区画のそれぞれに特有の音波照射を行う手段と、
Ｋ個のトランスデューサの配列から成り、Ｎ個の画像ローブを定めるように空隙式であり、従って曖昧である物理アンテナ（１１）を備える受信手段と
を備え、
前記特徴的に音波照射された区画のそれぞれが前記アンテナにより定められた一つの画像ローブに関連付けられ、それにより前記アンテナの曖昧さが除去される
ことを特徴とする正面ソナー。
【請求項２】
前記音波照射手段が特徴的に音波照射される区画がある数だけ発信チャンネルを備えることを特徴とする請求項１に記載のソナー。
【請求項３】
前記ソナーがそれぞれ４つの区画に音波照射する４つの発信チャンネルを備え、前記アンテナの前記Ｎ個の画像ローブの中から４つの有用なローブがそれぞれ前記４つの区画に関連付けられることを特徴とする請求項２に記載のソナー。
【請求項４】
前記ソナーの動作回帰の間、前記発信チャンネルのそれぞれが平均周波数の一覧表の中から選択された平均周波数（ｆ１〜ｆ４）の付近で発信し、各発信チャンネルが別の発信チャンネルの周波数と異なる周波数で発信し、前記平均周波数が特定の区画の音波照射を特徴付けることを特徴とする請求項３に記載のソナー。
【請求項５】
前記ソナーの動作回帰の間、前記発信チャンネルのそれぞれが共通平均周波数の付近で発信し、前記発信チャンネルのそれぞれが前記回帰の異なる時点においてそれに関連付けられた前記区画に音波照射し、前記発信時点が特定の区画の音波照射を特徴付けることを特徴とする請求項３に記載のソナー。
【請求項６】
８０ｍの距離に対して５０ｃｍ未満の解像力を可能にすることを特徴とする請求項１ないし５の何れか一つに記載のソナー。
【請求項７】
８０ｍの距離に対して４０ｃｍの解像力を可能にすることを特徴とする請求項６に記載のソナー。
【請求項８】
前記空隙アンテナが、長さが０．７ｍであり、４８個のトランシデューサを備え、４００ｋＨｚの動作周波数で動作することを特徴とする請求項１ないし７の何れか一つに記載のソナー。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一つに記載のソナー（１０）であることを特徴とする正面ソナーを備える水中に沈められる搬送体（１）。
【請求項１０】
前記搬送体には側面ソナーが設けられ、前記正面ソナーが前記側面ソナーより得られた画像の解像力に対応する解像力を有するソナー画像を得ることを可能にすることを特徴とする請求項９に記載の搬送体。
【請求項１１】
ソナーにより海底の帯状域（Ｗ）を観測する方法であって、
前記ソナー（１０）にはＮ個の画像ローブを定めるＫ個のトランスデューサの配列から成る空隙アンテナ（１１）が設けられ、前記方法が、
画像形成される海底領域（Ｅ）をいくつかの区画（Ｅ１〜ＥＭ）に分割し、
前記区画のそれぞれに一つの画像ローブを幾何学的に関連付け、
前記ソナーの音波照射手段を用いて前記区画のそれぞれに特徴的に音波照射し、
前記空隙アンテナにより発信された音波のエコーを取得し、
画像ローブの区画との前記関連と、前記区画に特有の前記音波照射とを考慮に入れて前記アンテナの曖昧さを除去しながら前記アンテナのチャンネルを形成し、
海底領域（Ｉ）の画像を得る
ことにあることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記音波照射ステップの間、前記区画（Ｅ１〜ＥＭ）のそれぞれが特有の平均周波数（ｆ１〜ｆ４）を有する音響信号により音波照射されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記音波照射ステップの間、前記区画（Ｅ１〜ＥＭ）のそれぞれが前記回帰に特有の時点に発信される音響信号により音波照射されることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記チャンネル形成ステップがアンテナを合成するために前記音波照射及び取得ステップのＫ回の回帰に対して行われることを特徴とする請求項１１ないし１３の何れか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は海底のかすめ入射観測を可能にするソナー型音響装置に属する。より詳細には、本発明は搬送体に取り付けられるソナーに関し、この搬送体は、自動推進され、あるいは水上船により曳航される水上ボート又は水中に沈められる「フィッシュ」であってもよく、いわゆる長手方向Ｘに沿って移動する。より詳細には、本発明は長手方向に沿って搬送体の直下に位置する海底の帯状域の観測を可能にするソナーの分野に属する。このソナーは搬送体の舷側にある唯一の画像形成システムであってもよく、あるいは他のソナー、詳細には側面ソナーに結合できてもよい。後者の場合、観測される帯状域は搬送体の側面のそれぞれに配置された側面ソナーにより観測される二つの側方領域の間に位置する。
【背景技術】
【０００２】
側面ソナーは、搬送体を通る鉛直線に対し、長手方向Ｘに垂直な平面に従って３０°未満の照準角で海底を観測することができない。その結果、搬送体の胴の下に位置する海底の帯状域は搬送体の通過の間に観測できない。
【０００３】
側面ソナーのみを有する搬送体によりこの中間帯状域についてのデータを得るために、最初の航行軌道に平行な軌道に沿って他の通過が行われねばならず、これにより最初の通過の間に観測されなかった帯状域は側面ソナーにより今度は「見える」。
【０００４】
もちろん、「穴」なく海底画像を得るために他の通過を再度行うことは余計な時間を必要とする。ところで、この時間は、取得装置と装備と乗員の全体動作に対応するので費用がかかる。
【０００５】
さらに、最終海底地図のより高い精度は同じ個所の異なる画像間に成される相関から生じる。ところで、冗長画像のない処理、あるいはあっても少数である処理は画像相関のためのその後のデータ処理の利益を減ずる。従って、最終画像、例えば陰影・エコー画像はより低い解像力を有する。
【０００６】
従って、他のソナー手段により観測されない搬送体の下に位置する帯状域に関連するソナーデータの取得を可能にする搬送体搭載ソナー装置の必要性がある。
【０００７】
たしかに、別のタイプの音響装置であるマルチビーム測深機が設けられた搬送体も、それらが海底の垂直入射観測を可能にするので存在する。しかし、これらの装置により収集された情報はソナーにより得られた情報に対応しない。ソナーが主に陰影・エコー画像を得ることを可能にするとすれば、測深機は主として地形又は水深測量画像を得ることを可能にする。
【０００８】
さらに、搬送体の正面に、側面ソナーにより使用される技術を採用したソナーを配置することが提案されてきた。従って、そのような正面ソナーにはアンテナ長に整列したトランスデューサ列から成る複合物理アンテナが設けられる。アンテナは水平に向くように搬送体上に配置され、その長さは搬送体の横方向Ｙに一致する。従って、正面ソナーのアンテナは側面ソナーのアンテナに垂直に配置される。
【０００９】
ところで、そのようなソナーの解像力が動作波長の物理アンテナ長に対する比により与えられることが知られている。搬送体は流線形でなければならず、従って、搬送体の側面に大きい直線寸法を有するアンテナを配置することは容易であるが、搬送体の幅方向の利用可能な空間は大きい長さのアンテナを搬送体の正面に配置することを妨げる。従って、先行技術による正面ソナーの物理アンテナは小型である。側面ソナーの物理アンテナが概ね２ｍの長さのオーダをもつことができるとすれば、正面ソナーのアンテナはそれどころか５０ｃｍの長さのオーダを有する。
【００１０】
正面ソナー用に短いアンテナしか持たないことは解像力の低下に通じる。詳細には、正面ソナーにより得られる画像の解像力は同じ搬送体の側面ソナーにより得られる画像の解像力よりずっと低い。
【００１１】
大きさのオーダは側面ソナーにより与えられ、その物理アンテナは２ｍの長さと１００キロヘルツ（ｋＨｚ）のオーダの音響動作周波数を有する。そのようなソナーは３００ｍの最大距離で１５ｃｍの解像力を得ることを可能にする。
【００１２】
それは、中心帯状域についてのデータが最初の通過の間に得られたとしても、側面ソナーにより観測される側方領域の解像力に近い解像力でこの帯状域の地図を作成するために平行な通過を繰り返す必要があるという結果になる。最終的には、それは正面ソナーをもたない搬送体の場合にほとんど回帰する。
【００１３】
限られた長さを有する物理アンテナの解像力を増加するために、たとえ搬送体の流線形の理由に過ぎないとしても、アンテナのセンサ数を増加することがこうして提案された。例えば、ＩＦＲＥＭＥＲにより展開されたＣＯＳＭＯＳプロジェクトは正面ソナーである。それは発信用に円弧に配列された１２５個の発信機と、受信用にそれぞれが３２個のトランスデューサを備える二つの列から成る７０ｃｍの長さのアンテナとを備える。１００ｋＨｚで動作するそのような正面ソナーは８０ｍの距離で１６０ｃｍの解像力を得ることを可能にする。
【００１４】
そのような解決策の欠点は知られている。まず、各センサにはセンサの近傍に配置された電子装置が取り付けられねばならない。それは、センサの密度が関連電子装置の立体的な必要スペースにより制限されるという結果になる。従ってアンテナのチャンネル数が制限される。さらに、ソナーのアンテナのコストが使用されるセンサ数により増加する。最後に、処理すべきデータフローが重要であり、取得系が特に効率的でなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、使用される側面ソナーの解像力と同一の、あるいは少なくともそれに近い解像力を有するけれども、中庸のトランスデューサ数を有する正面ソナーの必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そのために、本発明の対象は、海底を観測する正面ソナーであって、Ｍ個の区画に分割された海底領域に音波照射し、前記ソナーの動作回帰の間に前記領域の区画のそれぞれに特有の音波照射を行うことができる手段と、Ｋ個のトランスデューサの配列から成り、Ｎ個の画像ローブを定めるように空隙式の、従って曖昧な物理アンテナを備える受信手段とを備える正面ソナーである。特徴的に音波照射された区画のそれぞれはアンテナの一つの画像ローブに関連付けられ、それによりアンテナの曖昧さが除去される。
【００１７】
好ましくは、音波照射手段は特徴的に音波照射される区画がある数だけ発信チャンネルを備える。
【００１８】
現在考えられる実施の態様において、発信チャンネルはそれぞれ４つの区画に音波照射し、アンテナのＮ個の画像ローブの中から４つの有用なローブがそれぞれ４つの区画に関連付けられる。
【００１９】
ある実施の態様において、ソナーの動作回帰の間、発信チャンネルのそれぞれは平均周波数の一覧表の中から選択された平均周波数の付近で発信し、各発信チャンネルは別の発信チャンネルの周波数と異なる周波数で発信し、その平均周波数が特定の区画の音波照射を特徴付ける。
【００２０】
別形において、ソナーの動作回帰の間、発信チャンネルのそれぞれは共通平均周波数の付近で発信し、発信チャンネルのそれぞれはその回帰の異なる時点においてそれに関連付けられた区画に音波照射し、その発信時点が特定の区画の音波照射を特徴付ける。
【００２１】
好ましくは、本発明によるソナーは８０ｍの距離に対して５０ｃｍ未満の解像力を可能にする。更に好ましくは、それは８０ｍの距離に対して４０ｃｍの解像力を可能にする。
【００２２】
現在好ましい実施の態様において、空隙アンテナは長さが０．７ｍであり、４８個のトランシデューサを備え、４００ｋＨｚの動作周波数で動作する。
【００２３】
本発明の他の対象は、本発明による正面ソナーが設けられた搬送体である。
【００２４】
好ましくは、前記搬送体は水中に沈められ、さらに二つの側面ソナーを備え、正面ソナーは側面ソナーにより得られた画像の解像力に対応する解像力を有するソナー画像を得ることを可能にする。
【００２５】
本発明の更に他の対象は、ソナーにより海底の帯状域を観測する方法である。この方法は、ソナーにはＮ個の画像ローブを定めるＫ個のトランスデューサの配列から成る空隙アンテナが設けられ、それが、
画像形成される海底領域をいくつかの区画に分割し、
区画のそれぞれに一つの画像ローブを幾何学的に関連付け、
前記ソナーの音波照射手段を用いて区画のそれぞれに特徴的に音波照射し、
空隙アンテナにより発信された音波のエコーを取得し、
画像ローブの区画との関連と、区画に特有の音波照射とを考慮に入れてアンテナの曖昧さを除去しながらアンテナのチャンネルを形成し、
海底領域の画像を得る
ことにあることを特徴とする。
【００２６】
好ましくは、音波照射ステップの間、区画のそれぞれは特有の平均周波数を有する音響信号により音波照射される。
【００２７】
別形において、音波照射ステップの間、区画のそれぞれは回帰に特有の時点に発信される音響信号により音波照射される。
【００２８】
更に好ましくは、チャンネル形成ステップはアンテナを合成するために音波照射及び取得ステップのＫ回の回帰に対して行われる。
【００２９】
本発明による正面ソナーの原理は、空隙式の、従って曖昧な受信アンテナを用い、画像ローブについての曖昧さを除去することにあり、その場合、特有の音響信号を用いて画像ローブに角度的に対応する各海底区画に音波照射することによりエコー源の位置が実際に特定される。
【００３０】
好都合にも、センサ数に対する制限は空隙アンテナを用いて回避され、一方、このアンテナの曖昧さの除去は区画化された発信のおかげである。
【００３１】
現在好ましい実施の態様において、ソナー動作回帰の間、区画のそれぞれを「照明する」ことになっている音響発信は同時に、しかし別個のそれぞれの周波数で行われる。画像ローブは従って、特定の周波数により特徴付けられる。別形において、区画化された発信は同じ周波数であるが、逐次の時点に行われてもよい。そのとき画像ローブは音響信号の発信の時点により特徴付けられる。更に他の別形において、直交音響信号が使用される。そのとき各直交信号は一つの画像ローブを特徴付ける。
【００３２】
考えられる応用において、正面ソナーの目標は側面ソナーにより提供される地図を完成することであるので、むしろ側面ソナーのものに近い動作周波数とかすめ角を使用しがちになるであろう。しかし、要求される解像性能に近づくことが望まれるなら、これは先験的に尊重できない。実際、解像力はλ／Ｌに比例し、アンテナの長さＬが必然的に減少されるので、動作波長もまた減少されねばならず、従って、作動周波数ｆは増加されねばならない。好都合にも、本発明によるアンテナでは、解像力は動作周波数を増加することにより改善され、この周波数は６００ｋＨｚまで上昇され、この動作周波数は側面ソナーの１００ｋＨｚと比較されねばならない。その結果、正面ソナーの距離は減少する。従って、より小さい入射角で動作する必要がある。
【００３３】
好都合にも、正面ソナーと側面ソナーによる異なる入射角での二つの画像を得ることは情報のゲインを提供する。それはまた、他の画像又は絶対基準に対して画像を参照して設定するという再調整に利益を提供する。
【００３４】
添付図面を参照して単に例証及び非制限的例として与えられる本発明の特定の実施の態様の説明から、本発明はよりよく理解されるであろうし、本発明の他の目的、詳細、特徴及び利点はより明確に明らかとなるであろう。これらの図面において、
図１Ａ及び１Ｂは本発明による正面ソナーの動作をそれぞれ側面図と上面図で示す。
図２は音波照射領域や６００ｋＨｚで画像形成領域に対する解像力の長手方向および側方方向の分布を示す。
図３は本発明による正面ソナーに使用される空隙アンテナを模式的に示す。
図４は図３の空隙アンテナの照準面内の観測角に対するゲインを示す。
図５は本発明による正面ソナーの区画化された発信手段により所定の時点に発信された照射音波の周波数スペクトルを示す。
図６Ａは、音波照射された区画が図４の空隙アンテナ画像ローブに角度的に合っているときの発信と受信間の伝達関数を示す。
図６Ｂは、音波照射された区画が空隙アンテナの画像ローブに対して角度的にずらされたときの伝達関数を示す。
図７は本発明による正面ソナーのコントラスト関数を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１は本発明による正面ソナーの最も好ましい使用法であると思われる状況を模式的に示す。図１Ａは側面図であり、図１Ｂは上面図である。
【００３６】
自動推進され、あるいは曳航される搬送体１は海底２に対して約３０ｍの高度Ｈに位置するように水中に沈められる。搬送体１は、実質的にその長手方向の軸Ｘに平行な航行軌道に沿って移動する。方向Ｘと方向Ｈの両方に垂直な方向は横方向Ｙである。
【００３７】
搬送体１の側面１ａと１ｂのそれぞれに配置された二つの側面ソナー（図示せず）は搬送体の移動の間、それぞれ側方領域２ａ及び２ｂの漸次の観測を可能にする。
【００３８】
側面ソナーにより観測されるこれらの領域の間には、搬送体の鉛直線に対して横方向Ｙに３０°未満の照準角では機能できない側面ソナーにより観測されない幅Ｗの帯状地形がある。
【００３９】
従って重要なことは、搬送体の下に位置し、後者が海底に対して３０ｍの高度にあるときに約４５ｍの幅Ｗを有する帯状域に対応する海底の帯状域の地図を作成することである。
【００４０】
本発明による搬送体１にはその正面に配置されたソナー１０が設けられる。正面ソナー１０の目標は海底２の音波照射領域Ｒを「照明する」ことができる音波を発信し、音波照射領域Ｅに含まれる画像形成領域Ｉを「聞く」ことである。搬送体１の移動の間、一連の画像形成領域の取得は側面ソナーにより観測されなかった中央帯状域の段階的な画像再現を可能にする。
【００４１】
アンテナに対する制約は以下の通りである。横方向Ｙに沿って配置されたアンテナの妥当な最大全長は０．７ｍである。取得電子装置の立体的妨害を考慮に入れて、受信に利用可能なチャンネル数は４８のオーダである。動作周波数は６００ｋＨｚ未満でなければならない。なぜなら、この最大周波数を超えると、水塊による信号吸収の効果が大きくなり過ぎるからである。
【００４２】
横方向の解像力ｄＹは本質的に受信アンテナに依存する。実際には、ｄＹ＝λｘＲ／Ｌ＝λｘＲ／（Ｎｉｘｄ）（ただし、Ｎｉはセンサ数であり、ｄはセンサ間ピッチである）。これら二つのパラメータが与えられれば、解像力は距離と周波数により完全に決定されることになる。
【００４３】
図２は所定の動作周波数ｆで観測される場所に対する横及び長手方向の解像力を与える数値シミュレーションを示す。黒い曲線は同じ横方向解像力を有する点を結び、白い曲線は同じ長手方向解像力を有する点を結ぶ。動作周波数のパラメータをあるシミュレーションから別のシミュレーションに変更することにより、画像形成領域Ｉにおける最良の横方向解像力を提供する周波数を選択することが可能である。長手方向の解像力がアンテナの幾何学特性に依存しないことに気づくであろう。このようにして、最適動作周波数は６００ｋＨｚとなるように選択され、画像形成領域は８０ｍの距離に位置する。従って、システムの制約を考慮に入れた到達解像力は５０ｃｍ未満である。
【００４４】
今のところ、前述の実施の態様に従って作られた実験的正面ソナーにより実際に達成された横方向解像力は４００ｋＨｚの動作周波数を用いて８０ｍの距離で４０ｃｍを有する。
【００４５】
図３を参照すれば、ソナー１０のアンテナ１１は受信動作するｋ個のトランスデューサ（ｋは１とＫ＝４８の間で変化する）の列で構成される。異なるトランスデューサが周期的配列を形成するように横方向Ｙに沿って線として配列される。受信機はＹ方向にピッチｄで分離される。一般性を増すために、各トランスデューサは、Ｙ方向に対して角度θｒを形成する長さＬｒの矩形平行六面体を形成する（本発明による正面ソナーではトランスデューサの角度θｒはゼロ、即ちθｒ＝０である）。
【００４６】
この空隙アンテナ１１はＸＹ平面において角度θでエコー源Ｍを観測することを可能にする。エコー源Ｍにより発せられる波はアンテナ１１において入射平面波であると看做される。従って、各トランスデューサによりそれぞれ受信される音響信号は想定された時間的位相ずれ内で同一である。次いで重要なことは係数τ１ないしτｋに従いながらこの位相ずれを補正して入射平面波を再現することである。
【００４７】
センサ間ピッチｄ（ｄ＝Ｌ／Ｋ）の、選択された動作周波数の波長λに対する比がおよそ４に等しいことが示される。これは、アンテナ１１が大いにサンプリング不足であることを意味する。このアンテナは従って受信において画像ローブを有する空隙アンテナである。
【００４８】
二つの引き続くトランスデューサｋとｋ＋１を分離するピッチｄが波長λより大きいことはこれら二つのトランスデューサ間の位相ずれ値に不安定性をもたらす（位相ずれはπの比率として知られる）。従って、空隙アンテナにより検出される同じ信号に対し、エコー源Ｍは観測される場所とは異なる角度位置にあるかもしれない。従って、エコー源Ｍから来るエコーが空隙アンテナ１１により「観察」される角度θの値についての曖昧さがある。
【００４９】
従って、画像形成領域Ｉを均一に音波照射することにより観測角度θに対する空隙アンテナ１１のゲインを示す図４のグラフが得られる。θＬ ＝
１６．９°のゲイン周期が記録される。各周期はアンテナ１１の画像ローブに対応する。さらに、画像ローブの、−３ｄＢのゲインとして定められる開口角θ０はλ／Ｌに等しい（ただし、Ｌ＝Ｎｉｘｄ、即ち０．４°）。Ｒ＝８０ｍの距離に位置し、幅Ｗ＝４５ｍを有する画像形成領域Ｉを包含するために、アンテナ１１の画像ローブ集合の中から４つの有用な画像ローブのみを考慮すべきである。
【００５０】
本発明によれば、画像形成領域Ｉ全体に一様に音波照射する代わりに、区画化された音波照射が行われる。音波照射領域ＥはまずＭ個の区画Ｅ１〜ＥＭに分割され、各区画Ｅｉは特定の有用な画像ローブに関連付けられる。画像形成領域を観測するのに４つの画像ローブで十分であることを考慮して、音波照射領域Ｅを４つの区画Ｅ１〜Ｅ４（Ｍ＝４）に分割することが選択される。
【００５１】
本発明による音波照射手段は照射される区画と同数の発信チャンネルを備える。この場合、本発明によるソナーは発信動作するトランスデューサと、この発信機を動作する電子装置とから成る４つの発信チャンネルを備える。
【００５２】
使用される発信機は指向性であり、即ち、それらは海底の一つの区画に音波照射するように選択された角度θｅの発信円錐で発信する（その角度開口は発信区画数だけ分割された画像形成領域に対応する）。
【００５３】
現在好ましい実施の態様において、区画Ｅ１〜Ｅ４は同じ時点に、しかし異なる特有周波数を有する音響信号により音波発射される。その結果、特定の周波数のエコーを区画に、従ってアンテナのローブに、即ち観測角度θの値の間隔に如何に関連付けるかは既知である。こうしてアンテナ１１の曖昧さが除去される。
【００５４】
本発明の他の実施の態様において、区画は所定の周波数の音響信号により逐次音波照射される。エコー受信時点と発信時点間の時間的相関はエコーを区画に、従って特定の画像ローブに、即ち観測角度θの値の間隔に関連付け、次いでアンテナ１１の曖昧さを除去することがもう一度可能である。
【００５５】
場合によっては、本発明の更に他の実施の態様別形において、例えば、第１のソナー動作回帰において異なる周波数で同期した音波発射を行い、次の回帰において所定の周波数で非同期の音波照射を行うことにより、これら二つのタイプの区画化された発信が組み合わされてもよい。
【００５６】
図５は４つのソナー発信チャンネルによりそれぞれ発信された音響信号の周波数スペクトルを示す。このスペクトルは平均周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３及びｆ４にそれぞれ中心を置く４つの信号の重畳を示す。
【００５７】
区画に音波照射するために、平均周波数ｆｉを中心とし、６．２５ｋＨｚ幅の矩形関数にできるだけ近いスペクトル幅を有する信号を作ることが試みられる。音波照射周波数は６００ｋＨｚ未満でなければならないことに気付くであろう。なぜなら、高解像力を得るためにこの上限に近づいても、この周波数を超えると、水塊中の伝播効果が重要になるからである。さらに、選択された異なる平均周波数列はアンテナ１１の検出帯域幅に相当する約５０ｋＨｚの区間内になければならない。
【００５８】
図５に示される例によれば、発信トランスデューサにより発信される各信号はハニング関数により重み付けされた「ＦＰコード」と呼ばれる関数であり、それにより平均周波数ｆｉの区画の音波照射の間、周波数ｆｊの信号成分は無視できる。従って画像ローブｉと画像ローブｊ間の干渉が防止される。
【００５９】
図６Ａは、音波照射区画がアンテナの画像ローブに角度的に合っているときの曖昧さの関数を示す。考えているローブの隣のローブに残留する信号が非常に小さい振幅を有することに気付くであろう。従ってアンテナの曖昧さは除去された。
【００６０】
一方図６Ｂにおいて、音波照射区画と画像ローブ間にわずかな角度ずれがあるときは、考えているローブの隣のローブに残留する信号は明らかに減衰が小さく、顕著なずれの場合、それらはことによると空隙アンテナの曖昧さを除去できないかもしれない。
【００６１】
アレーアンテナの研究は十分文書化されており、２００３年の
2009537809.tif 000003
による「traitement d'antenne」（「アンテナ処理」）という表題のENSIETAの講座を参照のこと（参照番号1335
DE/SCO-S3-RE/HY）。
【００６２】
空隙アンテナの選択は、連続アンテナと比べて先験的に劣化したアンテナコントラスト関数に対する代償を受け取る。コントラストは主ローブ上の陰影領域から受信された信号（即ちノイズのみ）の他の干渉ローブ（発信での２次ローブ、受信でのアレーローブ）の寄与に対する比である。コントラストの概念についてのこれらの問題に関し、Jean-Paul
Marage著，Thomson-Sintra 編集，「Sonars et acoustique sous-marine」，を参照のこと。
【００６３】
言い換えれば、コントラスト最適化パラメータはセンサ間ピッチｄである。なぜなら後者は二つの引き続くローブ間の角度間隔を定めるからである。
【００６４】
本発明によるソナーのコントラストを最適化するために維持された規準は発信での従来の２次ローブの偏角に等しい合わせ誤差での発信／受信レベルを最大限にできるセンサ間ピッチｄである。
【００６５】
図７は４つの有用なローブに対する４つのコントラスト関数を示す。
【００６６】
本発明は特定の実施の態様を参照して上に述べられたが、本発明はこの実施の態様に限定されず、述べられた手段の全ての技術的均等物や本発明の範囲内にあるそれらの組合せを含む。
【００６７】
詳細には、本発明による正面ソナーはコヒーレントであれ、インコヒーレントであれアンテナの合成に使用できる。重要なことはソナーの複数の動作回帰に対するＫ個のトランスデューサ信号を相互に関連付けることである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１Ａ】本発明による正面ソナーの動作を側面図で示す。
【図１Ｂ】本発明による正面ソナーの動作を上面図で示す。
【図２】音波照射領域や６００ｋＨｚで画像形成領域に対する解像力の長手方向および側方方向の分布を示す。
【図３】本発明による正面ソナーに使用される空隙アンテナを模式的に示す。
【図４】図３の空隙アンテナの照準面内の観測角に対するゲインを示す。
【図５】本発明による正面ソナーの区画化された発信手段によりある時点に発信された照射音波の周波数スペクトルを示す。
【図６Ａ】音波照射された区画が図４の空隙アンテナ画像ローブに角度的に合っているときの発信と受信間の伝達関数を示す。
【図６Ｂ】音波照射された区画が空隙アンテナの画像ローブに対して角度的にずらされたときの伝達関数を示す。
【図７】本発明による正面ソナーのコントラスト関数を示す。
【符号の説明】
【００６９】
１  搬送体
１ａ  搬送体の側面
１ｂ  搬送体の側面
２  海底
２ａ  海底の側方領域
２ｂ  海底の側方領域
１０  ソナー
１１  アンテナ
Ｅ  海底
Ｅｉ  海底の区画
Ｉ  海底領域
Ｗ  海底の帯状域
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図３】
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【図５】
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【図２】
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【図４】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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