(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標物体からの音波を受波する受波手段及び媒質中に音波を送波する送波手段を一体化した送受波器と、該受波結果から該目標物体までの距離及び方位を表示する表示手段とを備える水中音響機器において、
当該水中音響機器が搭載された移動体の動揺により生じた前記送受波器の変位を修正するための動揺修正部を備え、
前記動揺修正部は、前記移動体の動揺を示す動揺データとして、該移動体のピッチング角、ヨーイング角及びローリング角を取得する動揺データ取得手段と、
前記動揺データのうちピッチング角成分とヨーイング角成分とを機械的に修正するよう、該受波手段を前記移動体に対して相対的に変位させる機械的修正手段と、
前記動揺データのうちローリング角成分を電気的に修正するよう、前記受波手段からの信号を処理する電気的修正手段と、を有し、
前記機械的修正手段は、
前記ピッチング角成分及びヨーイング角成分を用いて、前記送受波器の静止時位置から動揺時位置までの変位を検出する変位検出部と、
前記送受波器の動揺時位置を静止時位置に修正するために、前記変位検出部により検出された変位を使って、旋回量と俯仰量とを計算する旋回俯仰量計算回路と、
前記送受波器を旋回及び俯仰動作させるための旋回俯仰駆動機構と、
前記計算された旋回量及び俯仰量に応じて、前記旋回俯仰駆動機構の動作を制御する制御部と、
を備えること、
を特徴とする水中音響機器。
【請求項２】
目標物体からの音波を受波する受波手段及び媒質中に音波を送波する送波手段を一体化した送受波器と、該受波結果から該目標物体までの距離及び方位を表示する表示手段とを備える水中音響機器において、
当該水中音響機器が搭載された移動体の動揺により生じた前記送受波器の変位を修正するための動揺修正部を備え、
前記動揺修正部は、前記移動体の動揺を示す動揺データとして、該移動体のピッチング角、ヨーイング角及びローリング角を取得する動揺データ取得手段と、
前記動揺データのうちピッチング角成分とヨーイング角成分とを機械的に修正するよう、該受波手段を前記移動体に対して相対的に変位させる機械的修正手段と、
前記動揺データのうちローリング角成分を電気的に修正するよう、前記受波手段からの信号を処理する電気的修正手段と、を有し、
前記送受波器を駆動して媒質中に音波を送波する送波駆動手段をさらに備え、
前記送受波器は、電気−音響変換及び音響−電気変換をそれぞれ行う複数の送受波素子からなり、該複数の送受波素子が一方向にＭ個（Ｍは２以上の整数）、それと直交する方向にＮ個（Ｎは２以上の整数）配列された平面アレイ送受波器であり、
前記電気的修正手段は、
動揺時のローリング角ごとの前記複数の送受波素子各々の位置座標を予め記憶した記憶部と、
前記動揺データを使って前記送受波器の静止時位置に対する動揺時位置までの変位のローリング角成分を計算し、該計算した変位のローリング角成分と前記記憶部に記憶された前記複数の送受波素子各々の位置座標とから、静止時送信信号に対する遅延量を計算する遅延量計算回路とを有し、
前記送波駆動手段は、
前記遅延量を使ってシェーディング係数を計算し、該計算したシェーディング係数と前記遅延量分だけ静止時送信信号を遅延させた信号とを乗算して、送信制御信号を生成する送信制御信号生成器と、
前記生成した送信制御信号をアナログ信号に変換し、増幅するためのＤ／Ａ変換器及び電力増幅器と、
を有すること、
を特徴とする水中音響機器。
【請求項３】
目標物体からの音波を受波する受波手段及び媒質中に音波を送波する送波手段を一体化した送受波器と、該受波結果から該目標物体までの距離及び方位を表示する表示手段とを備える水中音響機器において、
当該水中音響機器が搭載された移動体の動揺により生じた前記送受波器の変位を修正するための動揺修正部を備え、
前記動揺修正部は、前記移動体の動揺を示す動揺データとして、該移動体のピッチング角、ヨーイング角及びローリング角を取得する動揺データ取得手段と、
前記動揺データのうちピッチング角成分とヨーイング角成分とを機械的に修正するよう、該受波手段を前記移動体に対して相対的に変位させる機械的修正手段と、
前記動揺データのうちローリング角成分を電気的に修正するよう、前記受波手段からの信号を処理する電気的修正手段と、を有し、
前記送受波器からの受信信号を処理して、該処理結果を前記表示手段に表示させるための映像信号を生成する受信信号処理手段をさらに備え、
前記送受波器は、電気−音響変換及び音響−電気変換をそれぞれ行う複数の送受波素子からなり、該複数の送受波素子が一方向にＭ個（Ｍは２以上の整数）、それと直交する方向にＮ個（Ｎは２以上の整数）配列された平面アレイ送受波器であり、
前記電気的修正手段は、
動揺時のローリング角ごとの前記送受波素子各々の位置座標を予め記憶した記憶部と、
前記動揺データを使って前記送受波器の静止時位置に対する動揺時位置までの変位のローリング角成分を計算し、該計算した変位のローリング角成分と前記記憶部に記憶された前記複数の送受波素子各々の位置座標とから、静止時送信信号に対する遅延量を計算する遅延量計算回路とを有し、
前記受信信号処理手段は、
前記遅延量を使ってシェーディング係数を計算し、該計算したシェーディング係数と前記遅延量分だけ静止時受信信号を遅延させた信号とを乗算して整相信号を生成し、各チャネルの前記整相信号を加算して、加算信号を生成するための整相処理器と、
前記加算信号を積分処理し、前記映像信号に変換する積分器と、
を有すること、
を特徴とする水中音響機器。
【請求項４】
請求項２または３に記載の水中音響機器において、
前記平面アレイ送受波器の代わりに、円筒表面状に前記複数の送受波素子を配列した部分円筒アレイ送受波器、および、球表面状に前記複数の送受波素子を配列した部分球面アレイ送受波器のいずれかを用いたこと、
を特徴とする水中音響機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、媒質中に音波を送波し目標からの反射波を受波する、水中超音波ソーナーや魚群探知機等、超音波を用いて媒質内の状態を映像化する水中音響機器に係わり、特に、動揺により当該水中音響機器を搭載した移動体が傾き、送受波器が変位した場合の、音響ビームの方位を修正するための動揺修正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の船底搭載型ソーナーの場合、船体が波や風によって動揺し傾くと、送受波器の送受波面と目標物体との位置関係に相対的な変位を生じる。この状況下で、目標物体の距離及び方位を正確に画面表示するためには、動揺による送受波器の変位を検出し動揺修正を行い、音響ビームの方位を修正する必要がある。
【０００３】
従来は、上記音響ビームの方位を修正する手段として、機械式動揺修正法や電子式動揺修正法を用いていた。機械式動揺修正法では、船体の動揺によって生じるピッチング角、ローリング角及びヨーイング角を検出し、これら３軸方向の回転運動を旋回角と俯仰角に置き換えて、船体の動揺に追従して機械的に送受波器を旋回、俯仰させ、音響ビームの方位制御を行っていた。
【０００４】
電子式修正法では、例えば特開平５−１３４０３１号公報に示すように、船体の動揺情報に基づいて各々のチャネル（送受波素子）からの信号を電子的に位相制御し、音響ビームの方位を変えることで、動揺修正を行っていた。近年、球面配列アレイを用い、動揺によって生じるピッチング角、ローリング角及びヨーイング角を検出し、当該目標方位に相当する球面上に配列された送受波素子各々のチャネルを電子的に選択し、動揺修正を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記機械式動揺修正法の場合、船体の動揺によって生じるピッチング角、ローリング角及びヨーイング角を、旋回角と俯仰角に置き換えて、軸回転機構を用い機械的にキャンセルさせるため、動揺のキャンセルは、動揺修正の基準点でのみ完全である。ここで、動揺修正の基準点は一般的に船体の重心位置またはその近傍となるが、この動揺基準点の位置が送受波器の位置からずれている場合、検出結果を示す表示画面は前記動揺の基準点を中心に回転するという問題があった。
【０００６】
上記機械式動揺修正法をシミュレーションした場合の計算結果（画像表示イメージ）を図１０に示す。図１０は、図９に示す基準パターンを検出する際に、ローリング角２０度、ピッチング角１２度、ヨーイング角１２度で動揺させ、これに対し上記機械式動揺修正法を適用した結果をシミュレーションしたものである。
【０００７】
本修正法による修正量は、旋回角修正量をΔＢａ、俯仰角修正量をΔＥuaとすると、以下の数式で計算される。
【０００８】
ΔＢａ＝Ｂａ0−ＢａP  …（数１）
ΔＥua＝Ｅua0−ＥuaP  …（数２）
ただし、Ｂａ0：送受波器中心からみた動揺基準点の旋回角
ＢａP：動揺時、送受波器中心からみた動揺基準点の旋回角
Ｅua0：送受波器中心からみた動揺基準点の俯仰角
ＥuaP：動揺時、送受波器中心からみた動揺基準点の俯仰角
【０００９】
上記問題を解決するための方策として、修正軸を２軸から３軸にする方法が考えられるが、３軸の軸回転機構では装置規模が大きくなるばかりでなく、サーボモーター系も追加する必要があり、システム全体の総重量も増大し、取り扱いやメンテナンスに手間がかかるという問題がある。
【００１０】
一方、電子式動揺修正法の場合、目標物体のエコーを捕らえるため音響ビームをある間隔で並べているが、その間隔でしか方位検出ができないので、誤差が大きいという問題がある。前記誤差を低減するために音響ビームの間隔を細かくすることが考えられるが、整相を行うための回路規模が大きくなるという問題がある。
【００１１】
また、球面配列アレイによる電子式修正法の場合、船体の動揺によって生じる送受波器の変位の補正を、当該目標方位に相当する球面配列アレイの各々のチャネルを電子的に選択（修正）して行うため、動揺修正は完全（動揺修正誤差は発生しない）であるが、動揺修正のための演算量が膨大になるという問題がある。また、演算量を低減するために、全ての動揺条件に対して補正値をメモリに記憶させる構成とした場合、記憶させる情報量が多く、またメモリからの呼び出し速度を迅速にする必要があるため、回路規模が多大になるという問題もある。更に球形アレイを必要とするため、平面アレイに比べ装置規模が増大し、装置のコストが非常に高価になるという問題もある。
【００１２】
本発明は上述したような問題点を考慮してなされたもので、その目的は小型、軽量で効果的な動揺修正機能を備えた水中音響機器を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、複数の送受波素子をアレイ状に配列した送受波器を備えた水中音響機器において、動揺による送受波器の修正を機械式と電子式の併用とし、機械式で送受波器の旋回角と俯仰角の動揺修正を、電子式で送受波器のロール角の動揺修正を行うことにより、目標物体との方位、距離誤差が少なく、動揺がない場合と同様な画面表示結果が得られる、小型・軽量な動揺修正装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、目標物体からの音波を受波する受波手段と、該受波結果から該目標物体までの距離及び方位を表示する表示手段とを備える水中音響機器において、当該水中音響機器が搭載された移動体の動揺により生じた前記受波手段の変位を修正するための動揺修正部を備える。ここで、動揺修正部は、前記移動体の動揺を示す動揺データとして、該移動体のピッチング角、ヨーイング角及びローリング角を取得する動揺データ取得手段と、前記動揺データのうちピッチング角成分とヨーイング角成分とを機械的に修正するよう該受波手段を前記移動体に対して相対的に変位させる機械的修正手段と、前記動揺データのうちローリング角成分を電気的に修正するよう前記受波手段からの信号を処理する電気的修正手段とを有する。
【００１５】
また、上記本発明の水中音響機器において、媒質中に音波を送波する送波手段をさらに設け、前記受波手段と前記送波手段とを送受波器として一体構成し、前記動揺修正部で前記送受波器の動揺を修正するよう構成しても良い。
【００１６】
前記送受波器は、例えば、電気−音響変換及び音響−電気変換をそれぞれ行う複数の送受波素子から構成し、該複数の送受波素子が一方向にＭ個（Ｍは２以上の整数）、それと直交する方向にＮ個（Ｎは２以上の整数）配列された平面アレイ送受波器とすることが好ましい。また、平面アレイ送受波器の代わりに、円筒表面状に前記複数の送受波素子を配列した部分円筒アレイ送受波器、および、球表面状に前記複数の送受波素子を配列した部分球面アレイ送受波器のいずれかを用いる構成としても良い。
【００１７】
前記機械的修正手段は、例えば、前記ピッチング角成分及びヨーイング角成分を用いて、前記送受波器の静止時位置から動揺時位置までの変位を検出する変位検出部と、前記送受波器の動揺時位置を静止時位置に修正するために、前記変位検出部により検出された変位を使って、旋回量と俯仰量とを計算する旋回俯仰量計算回路と、前記送受波器を旋回及び俯仰動作させるための旋回俯仰駆動機構と、前記計算された旋回量及び俯仰量に応じて、前記旋回俯仰駆動機構の動作を制御する制御部とを有する構成とすることが好ましい。前記旋回俯仰角駆動機構としては、例えば、油圧機構、ジンバル機構、回転球機構などで実現することが好ましい。
【００１８】
前記電気的修正手段は、例えば、動揺時のローリング角ごとの前記複数の送受波素子各々の位置座標を予め記憶した記憶部と、前記動揺データを使って前記送受波器の静止時位置に対する動揺時位置までの変位のローリング角成分を計算し、該計算した変位のローリング角成分と前記記憶部に記憶された前記複数の送受波素子各々の位置座標とから、静止時送信信号に対する遅延量を計算する遅延量計算回路とを有する構成としても良い。
【００１９】
また、上記本発明の水中音響機器において、前記送受波器を駆動して媒質中に音波を送波する送波駆動手段をさらに設ける構成としても良い。前記送波駆動手段は、例えば、前記遅延量を使ってシェーディング係数を計算し、該計算したシェーディング係数と前記遅延量分だけ静止時送信信号を遅延させた信号とを乗算して、送信制御信号を生成する送信制御信号生成器と、前記生成した送信制御信号をアナログ信号に変換し、増幅するためのＤ／Ａ変換器及び電力増幅器とを有する構成とすることが好ましい。
【００２０】
また、上記本発明の水中音響機器において、前記送受波器からの受信信号を処理して、該処理結果を前記表示手段に表示させるための映像信号を生成する受信信号処理手段をさらに設ける構成としても良い。前記受信信号処理手段は、例えば、前記遅延量を使ってシェーディング係数を計算し、該計算したシェーディング係数と前記遅延量分だけ静止時受信信号を遅延させた信号とを乗算して整相信号を生成し、各チャネルの前記整相信号を加算して、加算信号を生成するための整相処理器と、前記加算信号を積分処理し、前記映像信号に変換する積分器とを有する構成とすることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態を図を用いて説明する。
【００２２】
本発明が適用されるソーナーや魚群探知機など船搭載型の水中音響機器では、音波の送受波を行う送受波器が船底に取り付けられ、海中の目標物体に向けて音波を送波し、捜索範囲内で受信を行う受信点（走査点）を順次移動させ、目標物体からの反射波を送受波器により受波し、整相処理、検波処理、画像処理等を行い、その結果得られた映像信号を画面表示器に送信し、目標物体の映像化を行う。
【００２３】
ここで、船体には常に海上の波や風などの影響で動揺が生じる。そのため送受波器が変位し、送受波器の送受波面と目標物体との位置関係に相対的な誤差が生じ、目的とする距離、方位からの目標物体の受信信号が得られなくなる。
【００２４】
図１は船体が動揺し、送受波器が変位を受けた場合の、送受波器の音響ビームの主軸と目標物体との相対位置関係を示したもので、（ａ）は動揺前、（ｂ）は動揺後の状態を示している。本図において、Ｑ点を送波または受波の走査点とすると、Ｐ点とＱ点を結んだ直線が音響ビームの主軸１となる。船体が動揺を受けると、音響ビームの主軸１は、主軸１’に移動し、目的とする方位に音波を送波できない。又は、目的とする方位から受信信号を受波できなくなる。
【００２５】
本発明では、水中音響機器を搭載した船体が動揺を受け、送受波器が変位した場合でも、送受波器と目標物体との距離、方位誤差を修正する、動揺修正装置おおびその装置を備えた水中音響機器を提供するものである。
【００２６】
次に、本発明の一実施形態を具体的に説明する。本実施形態の装置の具体的構成を示す前に、動揺を受けた際の任意点Ｑに関して定める座標を、基準原点Ｐに関して定める座標に変換する手順について説明する。ここで、基準原点Ｐは例えば送受器２の送受波面上に設定されるものであり、任意点Ｐは例えば海中の目標物体となる。
【００２７】
いま送受波器２が図２に示す位置（方位）にあるとする。送受波器２が動揺を受け、図３に示すようにＸ軸回りに角度φｇｘだけ回転し、その後、図４に示すようにＹ軸回りに角度φｇｙだけ回転し、更に、図５に示すようにＺ軸回りに角度φｇｚだけ回転したとすると、これらの回転運動を順次逆に戻す（回転操作する）演算処理を行い、任意点Ｑに関して定める座標を、基準原点Ｐに関して定める座標に変換できる。
【００２８】
動揺基準点Ｏの座標を（ｘ0，ｙ0，ｚ0）、船体の重心Ｇの座標を（ｘg，ｙg，ｚg）とすると、基準原点Ｐから見た動揺時の任意点Ｑの座標（ｘ1，ｙ1，ｚ1）は、以下の数３で計算される。
【００２９】
【数３】
0003825262.tif 000002
ただし、φｇｘ：ピッチング角（Ｘ軸まわりの座標回転角）
φｇｙ：ローリング角（Ｙ軸まわりの座標回転角）
φｇｚ：ヨーイング角（Ｚ軸まわりの座標回転角）
【００３０】
図６は、本発明による動揺修正装置を備えたソーナーを実現させるための、送波系の構成例を示したものである。すなわち、本実施形態の装置は、動揺データ入力部３、変位検出部４、旋回俯仰量計算回路５、制御部６、旋回俯仰駆動機構７、遅延量計算回路８、記憶部９、送信制御信号生成器１０、送信指示入力部１０ａ、Ｄ／Ａ変換器１１ａ、１１ｂ…１１ｎ、電力増幅器１２ａ、１２ｂ…１２ｎ、および、電気−音響変換及び音響−電気変換をそれぞれ行う送受波素子１３ａ、１３ｂ…１３ｎを備えている。なお、本実施形態では、動揺データが外部から供給される構成としているが、当該装置内に船体の動揺を検出するセンサを備える構成としても良い。
【００３１】
本実施形態の装置において、船体に動揺が与えられると、ジャイロなどにより船体の動揺データ（ピッチング角、ヨーイング角、ローリング角）が動揺データ入力部３を介して変位検出部４に送出される。変位検出部４では、入力された船体のピッチング角、ヨーイング角及びローリング角から、送受波器２についての静止時位置から動揺時位置までの間の変位を検出する。送受波器２の動揺時位置を静止時位置に修正するために、変位検出部４より検出された変位を使って、旋回俯仰量計算回路５では送受波器２の動揺時位置を静止時位置に修正するための旋回俯仰量を計算する。
【００３２】
制御部６では計算された旋回俯仰量を使って、送受波器２を機械的に旋回・俯仰させるための制御信号を生成し、旋回俯仰駆動機構７への信号の通信制御を行う。旋回俯仰駆動機構７では、制御部６からの前記制御信号を受けて、送受波器２を旋回、俯仰させる。以上の処理によって、ピッチング及びヨーイング方向の動揺を機械的に修正する。
【００３３】
ここで、修正量（旋回俯仰量）は、旋回角修正量をΔＢａ、俯仰角修正量をΔＥuaとすると、以下の数４、数５で計算される。
【００３４】
ΔＢａ＝Ｂａ0−ＢａP  …（数４）
ΔＥua＝Ｅua0−ＥuaP  …（数５）
ただし、Ｂａ0：送受波器中心からみた動揺基準点の旋回角
ＢａP：動揺時、送受波器中心からみた動揺基準点の旋回角
Ｅua0：送受波器中心からみた動揺基準点の俯仰角
ＥuaP：動揺時、送受波器中心からみた動揺基準点の俯仰角
なお、動揺時、送受波器中心からみた動揺基準点の旋回角ＢａPと、動揺時、送受波器中心からみた動揺基準点の俯仰角ＥuaPは、以下の数式で計算される。
【００３５】
【数６】
0003825262.tif 000003
【００３６】
【数７】
0003825262.tif 000004
【００３７】
また、遅延量計算回路８では、動揺データ入力部３を介して入力された動揺データを使って、送受波器３についての静止時位置に対する動揺時位置までの変位のローリング角成分を計算し、前記計算した変位のローリング角成分と記憶部９に予め格納されている送受波素子１３ａ、１３ｂ…１３ｎ各々の位置座標とから、静止時送信信号に対する遅延量を計算する。この遅延量により送受波素子１３ａ、１３ｂ…１３ｎにおける信号振幅成分や位相成分を調整することで、電子的にローリング方向の動揺を修正する。なお、記憶部９には、動揺時のローリング角の所定値毎における各送受波素子の位置座標を予め求めて記憶させておく構成としても良い。
【００３８】
送信指示入力部１０ａを介して入力された送信指示に応じて送信制御信号生成器１０では、その時点で計算されている遅延量を使ってシェーディング係数を計算し、計算したシェーディング係数と前記遅延量分だけ静止時送信信号を遅延させた信号とを乗算し、送信制御信号を生成する。そして、前記送信制御信号をＤ／Ａ変換器１１ａ、１１ｂ…１１ｎでアナログ信号に変換し、電力増幅器１２ａ、１２ｂ…１２ｎで増幅した後、送受波素子１３ａ、１３ｂ…１３ｎに送信信号が供給される。
【００３９】
ここで、修正量（遅延量）Δφｙは、ローリング角φｇｙを直接キャンセルし、以下の数８で計算される。
【００４０】
Δφｙ＝−φｇｙ  …（数８）
【００４１】
図７は、本発明による動揺修正装置を備えたソーナーを実現させるための、受波系の構成例を示したものである。なお、図７及び以下の説明において上記図６と同じ機能を備えた構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。  本実施形態の装置は、動揺データ入力部３、変位検出部４、旋回俯仰量計算回路５、制御部６、旋回俯仰駆動機構７、送受波素子１３ａ、１３ｂ…１３ｎ、遅延量計算回路１４、記憶部１５、増幅器１６ａ、１６ｂ…１６ｎ、Ａ／Ｄ変換器１７ａ、１７ｂ…１７ｎ、整相処理器１８、積分器１９、および、画面表示器２０を備えている。
【００４２】
なお、本実施形態では、検出結果を当該装置内に設けられた画面表示器２０に出力表示する構成となっているが、その代わりに外部の表示装置へ出力表示したり、更なる処理のためにデータ出力する構成としても良い。
【００４３】
本例の受波系装置においても、上記と図６に示した送波系装置の場合と同様に、船体に動揺が与えられると、ジャイロなどにより船体の動揺データ（ピッチング角、ヨーイング角、ローリング角）が動揺データ入力部３を介して変位検出部４に送出される。変位検出部４では、前記船体のピッチング角、ヨーイング角及びローリング角から、送受波器２の静止時位置から動揺時位置までの間の変位を検出する。送受波器２の動揺時位置を静止時位置に修正するために、変位検出部４より検出された変位を使って、旋回俯仰量計算回路５では送受波器２の動揺時位置を静止時位置に修正するための旋回俯仰量を計算する。
【００４４】
制御部６では前記計算された旋回俯仰量を使って、送受波器２を機械的に旋回・俯仰させるための制御信号を生成し、旋回俯仰駆動機構７への信号の通信制御を行う。旋回俯仰駆動機構７は、制御部６からの前記制御信号を受けて、送受波器２を旋回、俯仰させる。
【００４５】
また、遅延量計算回路８では、動揺データ入力部３を介して入力された動揺データを使って送受波器２の位置静止時位置に対する動揺時位置までの変位のローリング角成分を計算し、前記計算した変位のローリング角成分と記憶部１５に予め格納されている各送受波素子１３ａ、１３ｂ…１３ｎの位置座標とから、静止時送信信号に対する遅延量を計算する。送受波素子１３ａ、１３ｂ…１３ｎからの微弱な受信信号は、増幅器１６ａ、１６ｂ…１６ｎで増幅され、Ａ／Ｄ変換器１７ａ、１７ｂ…１７ｎでディジタル信号に変換される。
【００４６】
整相処理器１８では、遅延量計算回路８で計算された送受波器２のローリング角成分に対応する遅延量を使ってシェーディング係数を計算し、計算したシェーディング係数と前記遅延量分だけ静止時受信信号を遅延させた信号とを乗算して整相信号を生成し、各チャネルの前記整相信号を加算して加算信号を生成する。前記加算信号は積分器１９で積分処理され、映像信号に変換される。変換された前記映像信号は画面表示器２０に送出され、目標物体の距離及び方位が画面表示器２０に表示される。
【００４７】
図６の送波系、図７の受波系の構成とも、機械的に送受波器２を旋回、俯仰させた後、電気的に高速整相処理することで動揺修正が完全となる。
【００４８】
また、上述した送波系と受波系の機能を分離し、受波系の機能のみを使用することでパッシブモードの検知手段を、送波系の機能に受波系の機能を接続し、送波系と受波系の機能を同時に使用することでアクティブモードの検知手段を実現しても良い。
【００４９】
本発明において、送受波器２を機械的に旋回、俯仰させる旋回俯仰駆動機構７の具体的構成は特に限定されるものではないが、例えば、油圧機構、ジンバル機構、又は回転球機構などが採用される。
【００５０】
本発明で使用する送受波器２としては、例えば、平面状に複数の送受波素子１３ａ、１３ｂ…１３ｎを配列した平面アレイ送受波器、円筒表面状に送受波素子１３ａ、１３ｂ…１３ｎを配列した部分円筒アレイ送受波器、球表面状に送受波素子１３ａ、１３ｂ…１３ｎを配列した部分球面アレイ送受波器が使用される。
【００５１】
図８は、上述した送波系や受波系構成おいて使用されている動揺修正方法による動揺が修正された場合の計算結果（画像表示イメージ）を示す。ここで、動揺がない静止時の検出パターンは図９に示すものであり、ローリング角２０度、ピッチング角１２度、ヨーイング角１２度の動揺が与えられた場合を想定している。  本発明の動揺修正方法によれば、動揺修正誤差は方位、俯仰角ともに＋−１°以内に収まり、画像表示イメージは図９に示す動揺がない場合の画像表示イメージと比較しても、同様な画面表示結果が得られている。
【００５２】
本発明の動揺修正方法では、ピッチング及びヨーイングによる動揺を機械的に修正し、ローリングによる動揺を電気的に修正している。この修正方法で使用される機械的動揺修正と電気的修正の組合せは、他の修正方法の組合せ、例えばピッチング及びヨーイングのいずれかを電気的に修正したり、ローリングを機械的に修正する方法と比較して、修正誤差がより少なく、処理時間もより短くて済むという有利な効果がある。
【００５３】
また、上述した実施形態では、本発明を適用した動揺修正方法を実現する水中音響機器について説明したが、本発明を適用した動揺修正方法を実現する動揺修正装置を実現し、該動揺修正装置を従来の水中音響機器に接続する構成としても良い。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の送受波素子をアレイ状に配置した送受波器を備えた水中音響機器において、機械的に送受波器の旋回角と俯仰角の動揺修正を行い、電気的に送受波器のロール角の動揺修正を行うことにより、目標物体との方位、距離誤差が少なく、動揺がない場合とほぼ同様な画面表示結果が得られる、小型・軽量な動揺修正装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）：送受波器と目標物体との相対位置関係（静止時）を示す説明図。図１（ｂ）：送受波器と目標物体との相対位置関係（動揺時）を示す説明図。
【図２】動揺時、任意点Ｑに関して定める座標を基準原点Ｐに関して定める座標に変換する一手順（動揺なし）を示す説明図。
【図３】動揺時、任意点Ｑに関して定める座標を基準原点Ｐに関して定める座標に変換する一手順（Ｘ軸回りの回転）を示す説明図。
【図４】動揺時、任意点Ｑに関して定める座標を基準原点Ｐに関して定める座標に変換する一手順（Ｙ軸回りの回転）を示す説明図。
【図５】動揺時、任意点Ｑに関して定める座標を基準原点Ｐに関して定める座標に変換する一手順（Ｚ軸回りの回転）を示す説明図。
【図６】本発明の一実施形態における水中音響機器の送波系の構成例を示すブロック図。
【図７】本発明の一実施形態における水中音響機器の受波系の構成例を示すブロック図。
【図８】本発明による動揺修正を行った場合の計算結果（画像表示イメージ）を示す説明図。
【図９】動揺がない場合の計算結果（画像表示イメージ）を示す説明図。
【図１０】従来技術（旋回俯仰動揺修正）の動揺修正を行った場合の計算結果（画像表示イメージ）を示す説明図。
【符号の説明】
１…動揺前の音響ビームの主軸
１’…動揺後の音響ビームの主軸
２…送受波器
３…動揺データ
４…変位検出部
５…旋回俯仰量計算回路
６…制御部
７…旋回俯仰駆動機構
８，１４…遅延量計算回路
９、１５…記憶部
１０…送信制御信号生成器
１１…Ｄ／Ａ変換器
１２…電力増幅器
１３…送受波素子
１６…増幅器
１７…Ａ／Ｄ変換器
１８…整相処理器
１９…積分器
２０…画面表示器。
【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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