JP7434809B2 - ソーナー装置、方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
前記受信アレイは、短辺方向に2チャネル、または2チャネル以上の少数チャネル(たかだか4チャネル程度)の受波素子を有し、
前記受信信号の処理は、
前記受信アレイ内において、短辺方向に生成された少なくとも第1、第2のサブアレイについて、それぞれ前記受信アレイの前記長辺方向に複数の受信ファンビームを生成し、複数の指向性合成信号を生成し、
前記複数の指向性合成信号に基づき、前記受信アレイの前記長辺方向の目標方位を求め、
前記受信アレイの前記第1、第2のサブアレイ間の位相差に基づき、前記受信アレイの前記短辺方向の目標方位を検出し、
前記受信アレイの前記長辺方向と前記短辺方向の目標方位と、目標距離とに基づき、3次元空間情報を取得する、目標探索方法が提供される。
前記受信信号の処理として、
前記受信アレイ内において、短辺方向に生成された少なくとも第1、第2のサブアレイについて、それぞれ前記受信アレイの前記長辺方向に複数の受信ファンビームを生成し、複数の指向性合成信号を生成する処理と、
前記複数の指向性合成信号に基づき、前記受信アレイの前記長辺方向の目標方位を求める処理と、
前記受信アレイの前記第1、第2のサブアレイ間の位相差に基づき、前記受信アレイの前記短辺方向の目標方位を検出する処理と、
前記受信アレイの前記長辺方向と前記短辺方向の目標方位と、目標距離とに基づき、3次元空間情報を取得する処理を実行させる、プログラムが提供される。
図9は、サブアレイを受信アレイ102の長辺方向についても生成する場合の受信アレイのサブアレイの生成の一例を説明する図である。受信アレイ102において、該受信アレイ102内にサブアレイ1乃至サブアレイ4が生成される(ハッチングを施した受波素子が該当サブアレイとして選択されている)。なお、受信アレイ102の長辺方向についてサブアレイに含まれる受波素子の組み合わせが異なる複数のサブアレイを含む。サブアレイ1、2では、図面右端の受波素子が非選択とされ、サブアレイ3、4では、図面左端の受波素子が非選択とされている。この変形例1では、図5の第1の方位検出部1053は、受信アレイ102の長辺方向の方位を受信アレイ102の長辺方向のサブアレイのビーム毎の位相情報から検出する。
図10は、垂直方向(Z軸方向)の視野角を拡大する場合の送信ビームの垂直ビームパターンを模式的に示す図である。図10の例では、送信ビームが上向きの送信ファンビームU 1001、正面を向いた送信ファンビームC 1002、下向きの送信ファンビームD 1003の3つのビームを送信する。ビームを送信アレイ101の送波面の法線方向から角度δ傾ける場合、送波素子間の間隔をdT、波長をλとすると、送信アレイ101のk番目の送波素子の送信信号は1番目の送波素子の送信信号に対して、(k-1)*dT*sin(δ)/λの位相調整を行うようにしてもよい。
図11は、図10のそれぞれの送信ビームについての送信波形の時間-周波数信号を説明する図である。前記実施形態では、送信を1つのビームのみで行っていたが、本実施形態では、送信アレイ101から、複数の送信ファンビーム(図10の3つの送信ビームU、C、D)を、上下方向の方位を変えながら、それぞれを異なる周波数帯域で送信する。送信ビーム(ファンビーム)U、C、Dについて、それぞれの連続チャープ波形の周波数帯域(掃引周波数幅)が互いに異なっている。なお、送信ビーム(ファンビーム)U、C、Dの周波数帯域の割り当ては図11に限定されるものでないことは勿論である。
図12は、ラインアレイを円環状に配置している。音響アレイは、送信アレイ101と、送信アレイ101と直交するように配置された受信アレイ102で構成され、各ラインアレイは、円環の一部を構成している。このように音響アレイは、ソーナー装置を搭載する航走体に適した形状をとることができる。
101 送信アレイ
102 受信アレイ
103 送信部
104 受信部
105 受信処理部
106 送受信制御部
107 操作・表示部
300 コンピュータ
301 プロセッサ
302 メモリ
303 表示装置
304 通信インタフェース
401 送信ファンビーム
701 受信ファンビーム
601、901 サブアレイ1
602、902 サブアレイ2
903 サブアレイ3
904 サブアレイ4
1001 送信ファンビームU
1002 送信ファンビームC
1003 送信ファンビームD
1021 サブアレイ1
1022 サブアレイ2
1051 復調処理部
1052 指向性合成処理部
1053 第1の方位検出部(左右)
1054 位相検出部
1055 第2の方位検出部(上下)
Claims (8)
- 複数の送波素子からなるラインアレイで構成された送信アレイと、
長辺方向が前記送信アレイの長手方向と直交し、短辺方向に上下複数段の受信素子の組からなり、前記短辺方向の複数段の受信素子の組を前記長辺方向に複数組配置した複数段の列からなるラインアレイで構成された受信アレイと、
前記送信アレイから連続波送信信号を送信する送信部と、
前記受信アレイで受信した受信信号を処理する受信処理部と、
を備え、
前記受信アレイの前記短辺方向の前記上下複数段は、上下2乃至4段のいずれかからなり、
前記受信処理部は、
前記受信アレイの前記ラインアレイの前記複数段の列のうち少なくとも2つの段の列からなる少なくとも第1、第2のサブアレイについて、それぞれ前記受信アレイの前記長辺方向に複数の受信ビームを指向性合成により生成する指向性合成処理部と、
前記複数の受信ビームの出力レベルに基づき、前記受信アレイの前記長辺方向の目標方位を求める第1の方位検出部と、
前記受信アレイの前記第1、第2のサブアレイ間の位相差に基づき、前記受信アレイの前記短辺方向の目標方位を検出する第2の方位検出部と、
を備え、
前記少なくとも第1、第2のサブアレイは、前記長手方向に少なくとも1つの受信素子分ずらした状態で配置されており、
前記第1の方位検出部は、前記少なくとも第1、第2のサブアレイについて前記指向性合成処理部で生成された前記受信ビーム毎に位相情報による前記長辺方向の目標方位の検出を併せて行い、
前記受信アレイの前記長辺方向と前記短辺方向の目標方位と目標距離とに基づき、3次元空間情報を取得する、ことを特徴とするソーナー装置。 - 前記少なくとも第1、第2のサブアレイが、前記受信アレイの前記長辺方向の前記複数組の受信素子の一部を含み、
前記少なくとも第1、第2のサブアレイでは、前記受信アレイの長辺方向について、各サブアレイの少なくとも端部に含まれる受信素子の組み合わせが異なる、ことを特徴とする請求項1記載のソーナー装置。 - 前記送信部は、互いに異なる周波数帯域の連続波からなる複数の送信ビームを互いに異なる方位に向けて送信する、ことを特徴とする請求項1又は2記載のソーナー装置。
- 前記ラインアレイはそれぞれ円環の一部を構成している、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のソーナー装置。
- 複数の送波素子からなるラインアレイで構成された送信アレイと、
長辺方向が前記送信アレイの長手方向と直交し、短辺方向に上下複数段の受信素子の組からなり、前記短辺方向の複数段の受信素子の組を前記長辺方向に複数組配置した複数段の列からなるラインアレイで構成された受信アレイと、
を備え、
前記受信アレイの前記短辺方向の前記上下複数段は、上下2乃至4段のいずれかからなり、
前記送信アレイから連続波送信信号を送信し、前記受信アレイで受信した受信信号を処理するソーナーによる目標探索方法であって、
前記受信信号の処理は、
前記受信アレイの前記ラインアレイの前記複数段の列のうち少なくとも2つの段の列からなる少なくとも第1、第2のサブアレイについて、それぞれ前記受信アレイの前記長辺方向に複数の受信ビームを指向性合成により生成し、
前記複数の受信ビームの出力レベルに基づき、前記受信アレイの前記長辺方向の目標方位を求め、
前記受信アレイの前記第1、第2のサブアレイ間の位相差に基づき、前記受信アレイの前記短辺方向の目標方位を検出し、
前記少なくとも第1、第2のサブアレイは、前記長手方向に少なくとも1つの受信素子分ずらした状態で配置されており、
前記少なくとも第1、第2のサブアレイについて前記指向性合成で生成された前記受信ビーム毎に位相情報による前記長辺方向の目標方位の検出を併せて行い、
前記受信アレイの前記長辺方向と前記短辺方向の目標方位と目標距離とに基づき、3次元空間情報を取得する、ことを特徴とする目標探索方法。 - 前記少なくとも第1、第2のサブアレイが、前記受信アレイの前記長辺方向の複数組の受信素子の一部を含み、
前記少なくとも第1、第2のサブアレイでは、前記受信アレイの長辺方向について、各サブアレイの少なくとも端部に含まれる受信素子の組み合わせが異なる、ことを特徴とする請求項5記載の目標探索方法。 - 互いに異なる周波数帯域の連続波からなる複数の送信ビームを互いに異なる方位に向けて送信する、ことを特徴とする請求項5又は6記載の目標探索方法。
- 複数の送波素子からなるラインアレイで構成された送信アレイと、
長辺方向が前記送信アレイの長手方向と直交し、短辺方向が上下複数段の受信素子の組からなり、前記短辺方向の複数段の受信素子の組を前記長辺方向に複数組配置した複数段の列からなるラインアレイで構成された受信アレイと、
前記送信アレイから連続波送信信号を送信する送信部と、
前記受信アレイで受信した受信信号をデジタル信号に変換する受信部と、
プロセッサと、プログラムを記憶したメモリと、前記送信部および前記受信部と通信する通信インタフェースを備えたコンピュータと、
を備え、
前記受信アレイの前記短辺方向の前記上下複数段は、上下2乃至4段のいずれかからなり、前記送信アレイから連続波送信信号を送信し、前記受信アレイで受信した受信信号を処理するソーナー装置の前記コンピュータのプロセッサに、
前記受信アレイの前記ラインアレイの前記複数段の列のうち少なくとも2つの段の列からなる少なくとも第1、第2のサブアレイについて、それぞれ前記受信アレイの前記長辺方向に複数の受信ビームを指向性合成により生成する処理と、
前記複数の受信ビームの出力レベルに基づき、前記受信アレイの前記長辺方向の目標方位を求める処理と、
前記受信アレイの前記第1、第2のサブアレイ間の位相差に基づき、前記受信アレイの前記短辺方向の目標方位を検出する処理と、
前記長手方向に少なくとも1つの受信素子分ずらした状態で配置されている前記少なくとも第1、第2のサブアレイについて前記指向性合成で生成された前記受信ビーム毎に位相情報による前記長辺方向の目標方位の検出を併せて行う処理と、
前記受信アレイの前記長辺方向と前記短辺方向の目標方位と目標距離とに基づき、3次元空間情報を取得する処理を実行させるプログラム。
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