(57)【要約】【課題】簡易な処理により雑音に影響されない安定した方位精度を実現可能な方位測定方法、方位測定方式及び水中音響計測ブイを提供する。【解決手段】受波部１は目標の信号波長の略０．５倍の間隔で配置され、互いに直交するビームを形成する受波器を有し、整相処理部２は前記受波器１の出力に基づき方向の異なる複数のビームを形成する。ビーム割り当て部３は、前記複数のビームにより互いに異なる複数の直交するビームの組みを割り当て、ビーム選定部４は前記直交するビームの組みにより受信した目標信号の信号レベルの和が最大（又は前記信号レベルの差が最小）となる直交するビームを選定する。方位検出部５は前記選定した直交するビーム及びその受信信号に基づき方位を検出する。【選択図】図１
2006250830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受波器により互いに直交するビームを形成するステップと、前記受波器の出力に基づき方向の異なる複数の直交するビームを形成するステップと、前記複数の互いに直交するビームで受信した特定の受信信号の信号レベルの和が最大となる直交するビームを選定するステップと、前記選定した直交するビームに基づき前記受信信号の到来方位を検出するステップと、を含むことを特徴とする方位測定方法。
【請求項２】
互いに直交するビームを形成するステップと、前記受波器の出力に基づき方向の異なる複数の直交するビームを形成するステップと、前記複数の互いに直交するビームで受信した特定の受信信号の信号レベルの差が最小となる直交するビームを選定するステップと、前記選定した直交するビームに基づき前記受信信号の到来方位を検出するステップと、を含むことを特徴とする方位測定方法。
【請求項３】
前記複数の直交するビームを形成するステップは、前記受波器の出力に基づき方向の異なる複数のビームを形成するステップと、前記複数のビームにより互いに異なる複数の直交するビームの組みを割り当てるステップとを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の方位測定方法。
【請求項４】
前記複数の直交するビームを形成するステップは、最大感度軸が等角度間隔の複数のビームとして形成することを特徴とする請求項１又は２記載の方位測定方法。
【請求項５】
前記複数の直交するビームを形成するステップは、８つ以上の直交ビームを形成することを特徴とする請求項３又は４記載の方位測定方法。
【請求項６】
受波器により互いに直交するビームを形成するステップは、目標の信号波長の略０．５倍を直径とし、任意に設定した基準方向を０°とし、０°、９０°、１８０°、２７０°に配列した受波器４個からなる受波部の出力に対し前記ビームを形成することを特徴とする請求項１ないし５の何れかの請求項記載の方位測定方法。
【請求項７】
受波器により互いに直交するビームを形成するステップは、方位方向と垂直な方向にアレイ配列された複数の受波器に対してビームを形成することを特徴とする請求項１ないし６の何れかの請求項記載の方位測定方法。
【請求項８】
受信信号の到来方位を検出するステップは、受信信号の到来方位を、
θ＝θビームα＋ａｒｃＴａｎ（信号レベルビームα／信号レベルビームα＋９０°）
但し、
θ：受信信号の到来方位
θビームα：一方のビームの整相方位
信号レベルビームα：整相方位のビームによる受信信号の信号レベル
信号レベルビームα＋９０°：整相方位のビームと直交するビームによる受信信号の信号レベル
により算出することを特徴とする請求項１ないし７の何れかの請求項記載の方位測定方法。
【請求項９】
互いに直交するビームを形成するための受波器を有する受波部と、前記受波部の出力に基づき方位の異なる複数の直交するビームを形成する直交ビーム処理部と、前記複数の互いに直交するビームで受信した特定の受信信号の信号レベルの和が最大である直交するビームを選定するビーム選定部と、前記選定した直交するビームに基づき前記受信信号の到来方位を検出する方位検出部と、を備えることを特徴とする方位測定方式。
【請求項１０】
互いに直交するビームを形成する受波器を有する受波部と、前記受波部の出力に基づき方向の異なる複数の直交するビームを形成する直交ビーム処理部と、前記複数の互いに直交するビームで受信した特定の受信信号の信号レベルの差が最小となる直交するビームを選定するビーム選定部と、前記選定した直交するビームに基づき前記受信信号の到来方位を検出する方位検出部と、を備えることを特徴とする方位測定方式。
【請求項１１】
前記直交ビーム処理部は、前記受波部の出力に基づき方向の異なる複数のビームを形成する整相処理部と、前記複数のビームにより互いに異なる複数の直交するビームの組みを割り当てるビーム割り当て部とを備えることを特徴とする請求項９又は１０記載の方位測定方式。
【請求項１２】
前記整相処理部は、最大感度軸が等角度間隔の複数のビームとして形成することを特徴とする請求項９又は１０記載の方位測定方式。
【請求項１３】
前記整相処理部の出力するビームは、８つ以上の直交ビームであることを特徴とする請求項１１又は１２記載の方位測定方式。
【請求項１４】
前記受波部は、目標の信号波長の略０．５倍を直径とし、任意に設定した基準方向を０°とし、０°、９０°、１８０°、２７０°に配列した受波器４個からなることを特徴とする請求項９ないし１３の何れかの請求項記載の方位測定方式。
【請求項１５】
前記受波部は、方位方向と垂直な方向にアレイ配列された複数の受波器を備えることを特徴とする請求項９ないし１４の何れかの請求項記載の方位測定方式。
【請求項１６】
前記方位検出部は、受信信号の到来方位を、
θ＝θビームα＋ａｒｃＴａｎ（信号レベルビームα／信号レベルビームα＋９０°）
θ：受信信号の到来方位
θビームα：一方のビームの整相方位
信号レベルビームα：整相方位のビームによる受信信号の信号レベル
信号レベルビームα＋９０°：整相方位のビームと直交するビームによる受信信号の信号レベル
により算出することを特徴とする請求項９ないし１５の何れかの請求項記載の方位測定方式。
【請求項１７】
互いに直交するビームを形成するための受波器を有する受波部と、前記受波部の出力に基づき方位の異なる複数の直交するビームを形成する直交ビーム処理部と、前記複数の互いに直交するビームで受信した特定の受信信号の信号レベルの和が最大である直交するビームを選定するビーム選定部と、前記選定した直交するビームに基づき前記受信信号の到来方位を検出する方位検出部と、を備えることを特徴とする水中音響計測ブイ。
【請求項１８】
互いに直交するビームを形成する受波器を有する受波部と、前記受波部の出力に基づき方向の異なる複数の直交するビームを形成する直交ビーム処理部と、前記複数の互いに直交するビームで受信した特定の受信信号の信号レベルの差が最小となる直交するビームを選定するビーム選定部と、前記選定した直交するビームに基づき前記受信信号の到来方位を検出する方位検出部と、を備えることを特徴とする水中音響計測ブイ。
【請求項１９】
前記直交ビーム処理部は、前記受波部の出力に基づき方向の異なる複数のビームを形成する整相処理部と、前記複数のビームにより互いに異なる複数の直交するビームの組みを割り当てるビーム割り当て部とを備えることを特徴とする請求項１７又は１８記載の水中音響計測ブイ。
【請求項２０】
前記整相処理部は、最大感度軸が等角度間隔の複数のビームとして形成することを特徴とする請求項１７又は１８記載の水中音響計測ブイ。
【請求項２１】
前記整相処理部の出力するビームは、８つ以上の直交ビームであることを特徴とする請求項１９又は２０記載の水中音響計測ブイ。
【請求項２２】
前記受波部は、目標の信号波長の略０．５倍を直径とし、任意に設定した基準方向を０°とし、０°、９０°、１８０°、２７０°に配列した受波器４個からなることを特徴とする請求項１７ないし２１の何れかの請求項記載の水中音響計測ブイ。
【請求項２３】
前記受波部は、方位方向と垂直な方向にアレイ配列された複数の受波器を備えることを特徴とする請求項１７ないし２２の何れかの請求項記載の水中音響計測ブイ。
【請求項２４】
前記方位検出部は、受信信号の到来方位を、
θ＝θビームα＋ａｒｃＴａｎ（信号レベルビームα／信号レベルビームα＋９０°）
θ：受信信号の到来方位
θビームα：一方のビームの整相方位
信号レベルビームα：整相方位のビームによる受信信号の信号レベル
信号レベルビームα＋９０°：整相方位のビームと直交するビームによる受信信号の信号レベル
により算出することを特徴とする請求項１７ないし２３の何れかの請求項記載の水中音響計測ブイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシブビームにより音源方位を探知する目標信号到来方位の測定に係り、特に指向性ソノブイにより受信された目標信号到来方位を測定する方位測定方法、方位測定方式及び水中音響計測ブイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、方位検出方式として、各方位毎に整相を行うことにより鋭いビームを形成し、各ビームで得られた目標の信号レベルを比較し、最大のビームの整相方位を目標の方位とする方位検出方式が知られているが、方位精度を高めるためには多くのビームの形成が必要であるとともに、ビームをより絞る必要性から受波器の数が多くなり、機器が大型化するという問題があった。
【０００３】
また、水中音響計測ブイによる方位検出方式として、全方位に一様な指向性の受波特性に基づく受信信号のＯＭＮＩ信号と、南北（ＮＳ）方向に８の字形となる指向性の受波特性に基づく受信信号のＣＯＳ信号と、東西（ＥＷ）方向に８の字型となる指向性の受波特性に基づく受信信号のＳＩＮ信号と、により目標信号の到来方位を検出する技術が知られている。
【０００４】
図７はこの種の水中音響計測ブイの方位検出方式を示す図であり、（ａ）は本方位検出方式のブロック図、（ｂ）は本方式の動作を示す図である。本方式は象限判定部２１と方位決定部２２から構成される。  
図７（ａ）において、象限判定部２１は、ＯＭＮＩ信号１１と、南北方向のＣＯＳ信号１２と、東西方向のＳＩＮ信号１３とを入力し、ＯＭＮＩ信号１１とＣＯＳ信号１２の位相を比較して両者の位相関係が同相か逆相かを検出し、ＯＭＮＩ信号１１とＳＩＮ信号１３の位相を比較して両者の位相関係が同相か逆相かを検出する。そして、両方の検出出力に基づいて南北方向及び東西方向の何れの象限（８の字形指向性の最大感度軸を直交軸とする象限）に目標が存在するかを判定する。
【０００５】
また、方位決定部２２は象限判定部２１からの目標の到来方位の象限の判定結果と、目標からの到来信号のＣＯＳ信号１２及びＳＩＮ信号１３を入力し、ＣＯＳ信号１２の信号レベル（ＣＯＳ信号レベル）ＯＡと、ＳＩＮ信号１３の信号レベル（ＳＩＮ信号レベル）ＯＣとにより、図７（ｂ）に示すようにＯＣとＡＢが等しいことに基づき、幾何学式θ＝Ｔａｎ−１（ＳＩＮ信号レベル／ＣＯＳ信号レベル）により目標の到来方位を求める。なお、基準方向の磁方位をコンパスなどにて計測することにより、目標の到来方位を磁方位として検出する。
【０００６】
しかし、この方位検出方式は、実海面では周囲雑音のために受波部からの信号に雑音が重畳されるため、安定した方位精度が得られないという問題がある。
【０００７】
図８は図７に示す方位検出方式の方位精度の雑音の影響を示す図である。この方位検出方式では、図８（ａ）に示すように、最大感度軸の４５°方向には予期する精度を期待できる。しかし、図８（ｂ）に示すように、到来方位が基準方向に対して０°、９０°、１８０°、２７０°付近においては、ＣＯＳ信号レベルもしくはＳＩＮ信号レベルが理論上零になるはずであるが、実際は零にならず周囲の雑音レベルなどとして計測されるので、安定した方位精度が得られない。このため方位精度を向上させるように構成した方位検出方式も知られている（特許文献１、２参照）。
【０００８】
図９は、特許文献１記載の方位検出方式を示す図である。象限判定部２１及び方位決定部２２の前段にバイスペクトル推定部２３を設けて、雑音レベルによる測定誤差を低減するように構成したものである。
【０００９】
本方位検出方式では、目標の信号とその高調波など複数の周波数成分間に相関性を有することが多いことを利用するものであり、バイスペクトル推定部３２において雑音を目標信号に対し低減し、雑音相互間の相関の影響を抑圧して方位誤差を低減するように構成している。
【００１０】
しかしながら、図９に示す方位検出方式においても、受波部から得られる目標の信号の信号帯域が狭く高調波などの複数の周波数成分が無い場合や、目標信号が短いパルス幅を有する等により雑音平均をとるための十分な時間などが得られない場合が多く、このような場合に雑音による方位誤差が大きくなる。
【００１１】
図１０は特許文献２記載の方位測定方式を示す図である。この方位測定方式は、象限測定部３１及び方位測定部３２に加えて、方位測定部３２の出力の目標信号の到来方位を概略測定方位Ｃとして入力する指向性合成部３３及び詳細方位測定部３４を備え、前記指向性合成部３３は概略測定方位により所定の合成信号を出力し、前記詳細方位測定部３４は前記方位測定部３２の出力Ｃと前記指向性合成部３３の出力の合成信号とにより、目標信号の到来方位を詳細に算出することにより方位測定誤差を改善するように構成しており、これにより分散の少ない方位である４５°の近傍では従来と同様とし、分散が大きい０°、９０°、１８０°及び２７０°の近傍では、ＮＳとＥＷの各ハイドロホンを分散の少ない方位４５°の位置で受信したのと等価な信号に変換して測定方位誤差を少なくする。
【特許文献１】特開平６−２０１８１１号公報
【特許文献２】特開平５−２０３７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のように、従来の水中音響計測ブイによる方位検出方式（図７）は、原理的に８の字形指向性の最大感度軸の方向では雑音により安定した方位精度が得られないという難点がある。このため雑音を低減する方式もある（図９）が、この方式でも受波信号の信号帯域が狭い場合等では、やはり方位誤差は大きくなる。そこで、方位測定部３２において概略測定方位（概略方位）を測定し、指向性合成部３３で前記概略方位を入力し８の字形指向性の最大感度軸を所定角度回動させて受信したのと等価な合成信号を形成出力し、詳細方位測定部３４で両出力により目標信号の到来方位を算出することにより方位測定誤差を改善しようとする方式もある（図１０）。
【００１３】
しかしながら、図１０に示す方位検出方式では、概略方位の測定を行い、該概略方位に基づく８の字指向性の最大感度軸を回動させる指向性合成を行い、更に、該合成指向性により得た受信信号と前記概略方位Ｃとにより詳細方位を測定するという複雑、困難な処理手順を必要とするものであり、より合理的、簡易な処理により安定した高い方位精度を実現できる方式の実現が望まれる。
【００１４】
（目的）
本発明の目的は、高い方位性能を実現可能な方位測定方法、方位測定方式及び水中音響計測ブイを提供することにある。  
本発明の他の目的は、簡易な処理により雑音に影響されない安定した方位精度を実現可能な方位測定方法、方位測定方式及び水中音響計測ブイを提供することにある。  
【００１５】
本発明の他の目的は、常に直交したビームの４５°付近で目標信号を受信できるように自動的にビームの選定が可能な方位測定方法、方位測定方式及び水中音響計測ブイを提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、鋭いビームを使用せずに高い方位精度を実現可能な方位測定方法、方位測定方式及び水中音響計測ブイを提供することにある。
【００１７】
本発明の目的は、限られた受波器により形成した８の字形指向性の直交したビームにより、目標信号の到来方位を精度よく検出でき、装置の小型化が可能な方位測定方法、方位測定方式及び水中音響計測ブイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の方位測定方法は、受波器により互いに直交するビームを形成するステップと、前記受波器の出力に基づき方向の異なる複数の直交するビームを形成するステップと、前記複数の互いに直交するビームで受信した特定の受信信号の信号レベルの和が最大、又は前記信号レベルの差が最小となる直交するビームを選定するステップと、前記選定した直交するビームに基づき前記受信信号の到来方位を検出するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、前記複数の直交するビームを形成するステップは、前記受波器の出力に基づき方向の異なる複数のビームを形成するステップと、前記複数のビームにより互いに異なる複数の直交するビームの組みを割り当てるステップとを含み、最大感度軸が等角度間隔の複数のビームとして形成し、８つ以上の直交ビームを形成することを特徴とする。
【００２０】
また、受波器により互いに直交するビームを形成するステップは、目標の信号波長の略０．５倍を直径とし、任意に設定した基準方向を０°とし、０°、９０°、１８０°、２７０°に配列した受波器４個からなる受波部の出力に対し前記ビームを形成し、方位方向と垂直な方向にアレイ配列された複数の受波器に対してビームを形成することを特徴とし、受信信号の到来方位を検出するステップは、受信信号の到来方位を、θ＝θビームα＋ａｒｃＴａｎ（信号レベルビームα／信号レベルビームα＋９０°）
但し、θ：受信信号の到来方位、θビームα：一方のビームの整相方位、信号レベルビームα：整相方位のビームによる受信信号の信号レベル、信号レベルビームα＋９０°：整相方位のビームと直交するビームによる受信信号の信号レベル、により算出する。
【００２１】
本発明の方位測定方式は、目標の信号波長の略０．５倍の間隔で配置され、互いに直交するビームを形成する受波器を有する受波部と、前記受波部の出力に基づき方向の異なる複数のビームを形成する整相処理部と、前記複数のビームにより互いに異なる複数の直交するビームの組みを割り当てるビーム割り当て部と、前記直交するビームの組みにより受信した特定の受信信号の信号レベルの和が最大、又は前記信号レベルの差が最小となる直交するビームを選定するビーム選定部と、前記選定した直交するビーム及び前記受信信号に基づき方位を検出する方位検出部と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明の水中音響計測ブイは、目標の信号波長の略０．５倍の間隔で配置され、互いに直交するビームを形成する受波器を有する受波部と、前記受波部の出力に基づき方向の異なる複数のビームを形成する整相処理部と、前記複数のビームにより互いに異なる複数の直交するビームの組みを割り当てるビーム割り当て部と、前記直交するビームの組みにより受信した特定の受信信号の信号レベルの和が最大、又は前記信号レベルの差が最小となる直交するビームを選定するビーム選定部と、前記選定した直交するビーム及び前記受信信号に基づき方位を検出する方位検出部と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
特に、本発明の水中音響計測ブイは、水中の目標物を探知し、距離、方位を計測する水中音響計測機器の中で携帯性を重視する小型・軽量かつ高探知性能が求められる水中音響計測ブイに関し、目標からの到来信号の方位を各方位毎に整相した複数のビームを使用し、目標の到来方位により最適な直交するビームを選定することで安定した方位検出を可能とする水中音響計測ブイである。
【００２４】
具体的には、受波部１からの信号を整相処理部２により一定の角度ステップ毎に整相を行い、ビーム割り当て部３により直交するビームを組として割り当て、ビーム選定部４により最適な組を選定し、方位検出部５において選定した組により目標の到来方位を検出する。特にビーム選定部４は、ビームの割り当てた組毎に比較し、目標信号の到来方位が４５°方向になる組みのビームを選定し、方位検出部５は該ビームの信号により方位を検出する。（図１、４）
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数の直交するビームのうち、目標信号の方向が直交したビームの４５°付近にあるビームを選定する手段として、目標信号の信号レベルの和が最大又はその差が最小となる直交するビームを選定するものであるから、常に雑音の影響が受けにくい最適な方向のビームを信号レベルの比較という簡易な処理により選択することが可能であり、方位検出の処理を容易に行うことができる。
【００２６】
目標信号の信号レベルの和が最大又はその差が最小となる方位範囲は、何れも目標信号の方向が直交した４５°付近の範囲であり、直交するビームの数を増やすことにより、その角度範囲を狭くすることが可能である。例えば、直交するビームの数が２つの場合は４５°の範囲、３つの場合は３０°の範囲というように、隣接する直交するビーム間の角度範囲が９０°より狭い範囲に限定されるから、直交するビームの数に応じて、雑音の影響が少ないより高い測定精度の方位検出が可能であり、誤差の少ない安定した方位測定が可能である。
【００２７】
従って、雑音に対する信号レベルが低い場合においても、直交したビームの４５°付近になるビームを簡単に選定できるから、直交するビームのどちらのビームから受信されるものも雑音より目標信号が優勢となり誤差の少ない安定した方位検出が可能である。
【００２８】
また、各方位毎の整相による鋭い指向性のビームを用いた目標方位の計測方式では、多数のビームを必要とし相互の信号レベル差を与えるためビームを絞る必要性から受波器の数が多く必要となり装置が大型化するが、本発明によれば、ビームを絞ることなく、計測精度の高いビーム角度での方位測定が可能であるから、装置の小型化が可能である。つまり、より測定精度を高めるために直交するビームの数を多くした場合においてもビーム自体を絞る必要が無いから受波器の数を多くする必要がなく装置の小型化が可能である。
【００２９】
更に、雑音に対する信号レベルが低い場合においても、直交したビームの４５°付近で目標信号を受信するビームが選定されることにより、どちらのビームも雑音より信号レベルを高めることが可能であり雑音の影響の少ない安定した方位測定が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明を水中音響計測ブイに適用した実施の形態により以下説明する。
（実施の形態）
図１は本実施の形態の方法又は方式の構成を示すブロック図であり、図２は直交するビームの指向性の特性を示す図である。
【００３１】
本発明の実施の形態は、目標からの信号に対する波長の０．５倍を直径とし、任意に設定した基準方向を０°とし、０°、９０°、１８０°、２７０°に配列した受波器４個からなり、最大感度軸が直交する８の字の指向性（直交するビーム）を有する受波部１と、
受波部１の直交するビームにより得られる信号に基づき、０〜３５９°において、３０°間隔の１２組の８の字形の指向性（ビーム）に整相する整相処理部２と、
整相された３０°毎のビームにより得られた信号を直交するビーム毎に信号の組（ビームの組み）とする、例えば図２に示す様に、０°整相のビーム１０１、３０°整相のビーム１０２、６０°整相のビーム１０３、９０°整相のビーム１０４、・・・３３０°整相のビーム１１２により得られた信号を、直交する０°と９０°の信号、３０°と１２０°の信号、・・・３３０°と６０°の信号の組（ビームの組み）とするビーム割り当て部３と、
そのビーム割り当て部３にて組とした信号の内、目標の信号レベルの和が最大となるビームを選定するビーム選定部４と、
その選定したビームから次式（１）にて目標到来方位を検出する方位検出部５と、により構成される。
【００３２】
θ＝θビームα＋ａｒｃＴａｎ（信号レベルビームα／信号レベルビームα＋９０°）…（１）
ここで、
θ：目標信号の到来方位
θビームα：目標の信号レベルの和が大となるビームの組みの一方のビームの整相方位（例えば、直交するビームの最大感度軸が０°と９０°の場合の方位０°）
信号レベルビームα：前記ビームによる受信信号の信号レベル
信号レベルビームα＋９０°：前記ビームの組みの他方のビーム（一方のビームに直交するビーム）による受信信号の信号レベル
である。
【００３３】
（動作の説明）
図３は本発明の実施の形態の動作を示す図である。本実施の形態の動作について図１、２、３を参照して説明する。  
受波部１は目標からの信号に対しその波長の０．５倍を直径とし、任意に設定した基準方向を０°とし、０°、９０°、１８０°、２７０°に配列した受波器４個からなり、前記受波器により形成される直交するビームにより得られる信号を出力する。整相処理部２は受波器１の出力により０〜３５９°において３０°間隔の整相処理を行い、図２に示す様に３０°毎のビーム１０１、・・・ビーム１１２を形成する。
【００３４】
次に、ビーム割り当て部３は、直交するビーム同士を組みとして割り当てる。例えば、図２に示すように、０°整相のビーム１０１と９０°整相のビーム１０４を組みとし、３０°整相のビーム１０２と１２０°整相のビーム１０５を組みとし、６０°整相のビーム１０３と１５０°整相のビーム１０６を組みとし、９０°整相のビーム１０４と１８０°整相のビーム１０７を組みとし、１２０°整相のビーム１０５と２１０°整相のビーム１０８を組みとし、１５０°整相のビーム１０６と２４０°整相のビーム１０９を組みとし、１８０°整相のビーム１０７と２７０°整相のビーム１１０を組みとし、２１０°整相のビーム１０８と３００°整相のビーム１１１を組みとし、２４０°整相のビーム１０９と３３０°整相のビーム１１２を組みとし、２７０°整相のビーム１１０と０°整相のビーム１０１を組みとし、３００°整相のビーム１１１と３０°整相のビーム１０２を組みとし、３３０°整相のビーム１１２と６０°整相のビーム１０３を組みとするビーム割り当てを行い、１２組のビームの組み（信号の組み）の割り当てを行う。
【００３５】
ビーム選定部４はビーム割り当て部３において組みとしたビームの２つの信号レベルの和を算出し、更に各組の信号レベルの和を比較し、目標の信号レベルの和が最大となるビームの組みを選定する。
【００３６】
組みとした２つのビーム（直交するビーム）から得られる信号の和の信号レベルは図３に示すとおりとなる。つまり、ある組みの２つのビーム（直交するビーム、例えば、Ａ、Ｂ）により得られる信号レベルの和は、その直交するビームの最大感度軸に対し４５°方向で最大値となり、４５°方向の両側で次第に低下する信号レベルの変化特性を示し、他の組みの２つのビームによる信号レベルの和と比較すると４５°方向を中心とする約３０°の角度範囲で隣接する他の組みの２つのビームによる信号レベルの和より大きいことが分かる。この変化特性は隣接した直交するビームによる信号レベルの和においても同様であるから、約３０°の角度範囲の最大値の変化特性として全方向に渡り周期性をもつて現れる。
【００３７】
従って、ビーム選定部４は各組の信号レベルの和の比較結果、目標信号の信号レベルの和が最大となる２つのビームを選定すると、当該選定されたビームの組み（直交するビーム）は最大感度軸に対し４５°方向を中心とする約±１５°の範囲で目標信号を受信するビームである。
【００３８】
方位検出部５はビーム選定部４で選定した前記ビームの組み（信号の組み）に基づき、次式（１）により目標到来方向θを検出する。  
θ＝θビームα＋ａｒｃＴａｎ（信号レベルビームα／信号レベルビームα＋９０°）…（１）  
ここで、θビームαはビーム選定部４でのビームの組みの選定時に一義的に決まる一方のビームの前記整相方向である。
【００３９】
なお、図３に示すように目標信号の探知方向が全周方向の場合には、全方位に一様な指向性の受波特性によるＯＭＮＩ信号と、東西（ＥＷ）方向及び南北（ＳＮ）方向にそれぞれ８の字型となる指向性の特性によるＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号と、に基づき、前記ＯＭＮＩ信号と前記ＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号との位相関係により目標到来方向を判定する従来より周知の象限判定を加味することにより目標信号の到来方位の不確定性を排除することが可能である。
【００４０】
（他の実施の形態２）
前述の実施の形態では、目標信号の信号レベルの和が最大となる直交ビームを選定する例を説明したが、ビーム割り当て部３にて組とした信号のうち、目標信号の信号レベルの差が最小となる直交ビームを選定するように構成しても最適な直交ビームを選定することが可能である。
【００４１】
図４は本発明の他の実施の形態２の構成を示す図である。本実施の形態は、受波部１、整相処理部２及びビーム割り当て部３については、図１に示す実施の形態と同様であり、ビーム選定部として信号レベルの和に変えて信号レベルの差を生成し、当該差が最小となるビームを選定するビーム選定部６を備え、更に選定された直交するビームにより目標信号を検出する方位検出部５を備える。
【００４２】
図５は本実施の形態の動作を示す図である。組みとした２つのビーム（直交するビーム）から得られる信号レベルの差は、図５に一部のみ例示するように、その直交するビームの最大感度軸に対し４５°方向で最小値を示し、４５°方向の両側で次第に増加する信号レベルの差の変化特性を示し、他の組みの２つのビームによる信号レベルの差と比較すると４５°方向を中心とする約３０°の角度範囲で隣接する他の組みの２つのビームによる信号の差より小さいことが分かる。この変化特性は隣接した直交するビームによる信号レベルの差でも同様であり、約３０°の角度範囲の最小値の変化特性として全方位方向に渡り周期性を有する。
【００４３】
従って、ビーム選定部６は各組の信号レベルの差の比較結果、目標信号の信号レベルの差が最小となる２つのビームを選定すると、当該選定されたビームの組み（直交するビーム）は最大感度軸に対し４５°方向を中心とする約３０°の範囲で目標信号を受信するビームである。
【００４４】
方位検出部５はビーム選定部４で選定したビームの組み（信号の組み）に基づき、次式（１）により目標到来方向θを検出する。  
θ＝θビームα＋ａｒｃＴａｎ（信号レベルビームα／信号レベルビームα＋９０°）…（１）
【００４５】
（他の実施の形態３）
以上の実施の形態では、受波部１として直角方向に２個ずつ４個の受波器を配置し、２つの８の字の指向性を形成する例により説明したが、この受波器の数は４ｎ個（ｎ＝１、２、…）等とし、例えば、等角度間隔の２ｎ個の８の字指向性を形成するように構成することが可能である。
【００４６】
また、受波部１の４ｎ個の各受波器はそれぞれ単一のものに限られるものではなく、垂直方向に複数個を配置し、アレイ化構成とすることが可能である。  
図６は受波器の垂直方向の複数段アレイ化構成を示す図である。同図に示す様に波長の０．５倍の直径の位置関係の各受波器を垂直方向に複数配置しアレイ化し、垂直方向の受波器の受信信号の整相処理を行うことにより、探知方向を含む垂直面内での指向性を持たせ、また、目標信号の到来方向に応じて指向性を上下方向に変化させ、測定精度を高めることが可能である。
【００４７】
また、以上の実施の形態の整相処理部２において形成するビーム数は、１２ビームに限られるものではなく、４５°毎にビームを形成する８ビーム以上あればよいが、ビーム数は多いほど、直交するビームの４５°のより近くで目標からの信号を受信することが可能となり、より高い測定精度の実現が可能である。
【００４８】
また、直交するビームとして８の字の指向性を例に説明したが、直交する２方向にのみ円形指向性をそれぞれ形成する受波特性を有する受波器及び／又はそのための信号処理回路を備える受波装置を用いて本発明を実施することも可能である。  
更に、本発明は全探知方位に限定されるものではなく、３６０°以下の方位方向の方位検出に適用可能である。また、全方位の検出においては、予定する目標方向等が不明である等により直交するビームの何れの方向からの目標信号かが確定不能の場合には、前述のように全方位に一様な指向性の受波特性に基づく受信信号と各実施の形態の受波器の受信信号との比較により何れの象限からの到来方向かを確定する手法を採用することが可能である。また、必要により地磁気センサを併用し、測定情報を東西南北の磁気方位の情報への変換が可能であることはいうまでもない。
【発明の利用が考えられる分野】
【００４９】
本発明は、計測工業分野、特に水中音響計測ブイ、パッシブソーナを利用する分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図であり、
【図２】本実施の形態のビームの割り当て動作を示す図である。
【図３】本実施の形態のビームの組みの選定動作を示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態の動作を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の受波器の構成を示す図である。
【図７】従来の水中音響計測ブイの方位検出方式を示す図であり、（ａ）は本方位検出方式のブロック図、（ｂ）は本方式の動作を示す図である。
【図８】従来方式の方位精度の雑音の影響を示す図である。
【図９】特許文献１記載の方位検出方式を示す図である。
【図１０】特許文献２記載の方位測定方式を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  受波部
２  整相処理部
３  ビーム割り当て部
４  ビーム選定部（信号レベルの和の最大）
５  方位検出部
６  ビーム選定部（信号レベルの差の最小）
３１  象限測定部
３２  方位測定部
３３  指向性合成部
３４  詳細方位測定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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