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JP2012168122A - Sonar system, transmission device, receiving device, method for identifying sonar target, and program thereof - Google Patents

Sonar system, transmission device, receiving device, method for identifying sonar target, and program thereof Download PDF

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JP2012168122A
JP2012168122A JP2011031125A JP2011031125A JP2012168122A JP 2012168122 A JP2012168122 A JP 2012168122A JP 2011031125 A JP2011031125 A JP 2011031125A JP 2011031125 A JP2011031125 A JP 2011031125A JP 2012168122 A JP2012168122 A JP 2012168122A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To identify the correct position of a target even in a case where a reflection sound from the target is Doppler-shifted.SOLUTION: A sonar system comprises a transmitter 20 and receiver 30 which transceives a fan-shaped fan beam transmitting-sound toward a target, a receiving direction setting part 34 which sets the reflection sound receiving-direction of the receiver 30, and reception signal processing means 37 which identifies the target based on the reflection sound. The transmitter 20 and the receiver 30 are disposed by shifting 90° from each other. A generation circuit part 22 is disposed to generate an excitation signal for each transmitting element. The excitation signal constitutes bulk waves having a constant cycle. The bulk waves are composed of frequency-hopping signals d having at least two-unit excitation signals in line having a different frequency. The reception signal processing means includes: a sample hold circuit 39 which identifies a reflection reception signal from the target for each direction; a replica correlation part 40 for correlating a plurality of unit-excitation signals constituting the sample-held reflection reception signal with a plurality of Doppler-shifted replica signals.

Description

本発明は、送波器と受波器とで形成されるクロスファンビームを使用し送波ファンビーム音が目標物により反射されて得られる反射音(エコー)を受信処理し目標物の正面画像を得るためのソーナーシステム、送信装置、受信装置、ソーナー目標物特定方法、及びそのプログラムに関する。   The present invention uses a cross fan beam formed by a transmitter and a receiver to receive and process a reflected sound (echo) obtained by reflecting the transmitted fan beam sound by the target object, and to display a front image of the target object. The present invention relates to a sonar system, a transmitting device, a receiving device, a sonar target specifying method, and a program thereof.

従来より、送波器と受波器とで形成されるクロスファンビーム方式(Mills Cross 法ともいう)を使用する水中画像ソーナーが複数提案されている。
クロスファンビーム方式によると、ソーナーヘッドに送波素子のラインアレイである送波器と受波素子のラインアレイである受波器とが直交するように配置し、送波器から水中に向かって左右に扇形に広がるビーム(ファンビーム)を発信し、直交する受波器も扇形のビーム形状で反射を待ち受けることにより、交点それぞれの測定値が得られる。
Conventionally, a plurality of underwater image sonars using a cross fan beam method (also called Mills Cross method) formed by a transmitter and a receiver have been proposed.
According to the cross-fan beam method, the sonar head is arranged so that the transmitter, which is the line array of the transmitting elements, and the receiver, which is the line array of the receiving elements, are orthogonal to each other. A beam (fan beam) spreading in a fan shape to the left and right is transmitted, and an orthogonal receiver also waits for reflection in a fan-shaped beam shape, thereby obtaining a measured value at each intersection.

この種の水中画像ソーナーで従来公知の文献として、下記の特許文献1乃至3がある。 この内、特許文献1に開示されている水中画像ソーナーは、その送信時及び受信時の動作として以下に示す内容が開示されている。
まず、送信タイミング制御回路から出力する送信タイミング制御信号を移相/周波数制御回路に供給し、移相/周波数制御回路において送信タイミング制御信号に基づき送波器の数に対応した数の周波数データ及び移相データを生成して出力する。周波数データは送信パルス発生回路に供給し、ここで各送波器に対応する周波数データ毎にパルス変調して各励振信号を生成する。さらに各励振信号を対応する可変移相回路に供給すると共に移相/周波数制御回路から各移相データを対応する可変移相回路に供給し、各可変移相回路において励振信号に対し移相データに応じた位相を与える。所定の位相を与えた各励振信号を電力増幅させてから対応する各送波器に印加し各送波器を励振駆動する。これにより、各送波器から時系列でかつビーム扁平面に交差する方向に微小角度ずつシフトさせて水中の目標物の方向に向けて送波ファンビームを送信する。
The following patent documents 1 to 3 are conventionally known documents of this type of underwater image sonar. Among these, the underwater image sonar disclosed in Patent Document 1 discloses the following contents as operations during transmission and reception.
First, the transmission timing control signal output from the transmission timing control circuit is supplied to the phase shift / frequency control circuit, and the phase shift / frequency control circuit uses the number of frequency data corresponding to the number of transmitters based on the transmission timing control signal, and Generate and output phase shift data. The frequency data is supplied to a transmission pulse generation circuit, where each excitation signal is generated by pulse modulation for each frequency data corresponding to each transmitter. Further, each excitation signal is supplied to the corresponding variable phase shift circuit, and each phase shift data is supplied from the phase shift / frequency control circuit to the corresponding variable phase shift circuit, and the phase shift data for the excitation signal in each variable phase shift circuit. The phase according to is given. Each excitation signal given a predetermined phase is amplified in power and then applied to the corresponding transmitter to drive each transmitter. Thus, the transmitting fan beam is transmitted from each transmitter in a time series and in a direction crossing the beam flat plane by a minute angle toward the target in the water.

又、受信時には、まず、受波器において、ビームの扁平面が送波ファンビームの扁平面に対して90度のずれをもって交差し扇形に拡がる受波ファンビーム(受波指向性)を形成し送波ファンビーム音が水中の目標物により反射されて得られる反射音を待ち受ける。 受波ファンビームは、一つの送波ファンビーム毎に一方側から他方側まで微小角度ずつシフトさせ、これを全部の送波ファンビームに対して行い、一つの受波ファンビーム毎に受波器で受信する。反射音は、受波ファンビームとクロスする位置の各受波器でそれぞれ受波され、受波信号(電気信号)に変換される。受波信号は、対応する各増幅回路で増幅され更に対応する各周波数分離回路に入力されて各々所定の周波数別の周波数分離信号として分離され画像再生処理装置に入力する。
画像再生処理装置では、受波器から入力する周波数分離信号の垂直方向及び水平方向に展開するレベルデータを算出し、画像データとして表示器に出力する。表示器ではレベルを輝度に置き換え表示する。
At the time of reception, first, in the receiver, a receiving fan beam (receiving directivity) is formed in which the flat surface of the beam intersects with the flat surface of the transmitting fan beam with a 90 degree deviation and expands into a fan shape. It waits for the reflected sound that is obtained when the transmitted fan beam sound is reflected by an underwater target. The receiving fan beam is shifted by a minute angle from one side to the other for each transmitting fan beam, and this is performed for all the transmitting fan beams, and the receiving device is received for each receiving fan beam. Receive at. The reflected sound is received by each receiver at a position where it crosses the received fan beam, and converted into a received signal (electric signal). The received signal is amplified by each corresponding amplifier circuit, further input to each corresponding frequency separation circuit, separated as a frequency separation signal for each predetermined frequency, and input to the image reproduction processing apparatus.
In the image reproduction processing device, level data developed in the vertical and horizontal directions of the frequency separation signal input from the receiver is calculated and output to the display as image data. On the display, the level is replaced with the luminance and displayed.

一方、この特許文献1に記載された水中画像ソーナーは、目標物の特定部分を抽出し垂直方向の分解能を上げることができないという問題点があり、この問題点を解消するために、次に説明する特許文献2に開示されている水中画像ソーナーが提案されている。   On the other hand, the underwater image sonar described in Patent Document 1 has a problem that a specific portion of a target cannot be extracted and the vertical resolution cannot be increased. To solve this problem, the following description will be given. An underwater image sonar disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 is proposed.

特許文献2に記載された水中画像ソーナーは、垂直方向の分解能を向上させるため、特許文献1に示す移相/周波数制御回路に代えて、掃引制御回路を備えている。この掃引制御回路は、送信パルス内で周波数を掃引する周波数データと、送波ファンビームの方向を走査する移相データとを発生する。周波数データは送信パルス発生回路に入力し、送信パルス発生回路において周波数データに基づき送信パルス内で第1の周波数から第2の周波数に連続的に変化する励振信号を生成する。
各送波素子には対応する可変移相回路と増幅器とを介して移相データと励振信号とが入力される。各送波器は、送波ファンビーム方向を移相データに応じて例えば垂直方向に変化させながら、周波数が第1の周波数から第2の周波数に連続的に変化する送波ファンビーム音を水中に放射する。
The underwater image sonar described in Patent Literature 2 includes a sweep control circuit in place of the phase shift / frequency control circuit shown in Patent Literature 1 in order to improve the vertical resolution. This sweep control circuit generates frequency data for sweeping the frequency within the transmission pulse and phase shift data for scanning the direction of the transmitted fan beam. The frequency data is input to the transmission pulse generation circuit, and the transmission pulse generation circuit generates an excitation signal that continuously changes from the first frequency to the second frequency within the transmission pulse based on the frequency data.
Each transmission element receives phase shift data and an excitation signal via a corresponding variable phase shift circuit and amplifier. Each transmitter transmits a transmitting fan beam sound whose frequency continuously changes from the first frequency to the second frequency while changing the direction of the transmitting fan beam in the vertical direction according to the phase shift data, for example. Radiates to.

そして、受波側では、第1の周波数から第2の周波数までの間の周波数範囲内で任意に設定される第3の周波数から第4の周波数までの周波数範囲を2以上の整数で分割したとき、受信信号の各分割周波数成分を、各中心周波数と帯域幅をそれぞれ可変制御する前記分割数のフィルタで周波数選択し、分割周波数成分毎に複数の受波器の受波ファンビーム方向のレベル検出を行い、画像データを生成する。
画像制御回路は、画像化する周波数範囲が与えられると、第3及び第4の周波数の設定により周波数分離回路内の各フィルタの中心周波数と帯域幅を可変制御する。これにより、反射音の特定周波数成分/特定角度範囲を抽出できるとした。
On the receiving side, the frequency range from the third frequency to the fourth frequency arbitrarily set within the frequency range between the first frequency and the second frequency is divided by an integer of 2 or more. The frequency of each divided frequency component of the received signal is selected by the number of division filters that variably control each center frequency and bandwidth, and the level of the received fan beam direction of a plurality of receivers for each divided frequency component Detection is performed to generate image data.
When the frequency range to be imaged is given, the image control circuit variably controls the center frequency and bandwidth of each filter in the frequency separation circuit by setting the third and fourth frequencies. Thus, the specific frequency component / specific angle range of the reflected sound can be extracted.

更に、特許文献3に記載された目標物位置極限方法を実施するための水中画像ソーナーは、送波器と受波器とを有し、指向性を持つビーム信号に形成する整相器と,第1の周波数分析器と,第2の周波数分析器と,表示処理器と,レプリカ信号変換器と,受信処理器と,探知/表示処理器とを備えている。   Furthermore, an underwater image sonar for carrying out the target position limit method described in Patent Document 3 includes a transmitter and a receiver, and a phasing device that forms a beam signal having directivity. A first frequency analyzer, a second frequency analyzer, a display processor, a replica signal converter, a reception processor, and a detection / display processor are provided.

この特許文献3に記載された水中画像ソーナーは、送波器で送波ファンビーム音を水中に送波し、目標物からの反射音を受波器で受波し、受信信号を整相して指向性を持つビーム信号を形成し、このビーム信号を第1周波数分析器が一定時間の窓幅で周波数分析して分析結果をデータ蓄積し、この蓄積データを用い第2周波数分析器が所定の周波数分析幅による周波数分析を行ってその結果を表示すると共に、第1周波数分析器の周波数分析結果と前記送信信号のレプリカ信号との相関処理を行い、この相関処理結果の信号値が所定の閾値を越える場合に、この信号を目標物からのエコー信号であると判定し、このエコー信号の方位と距離を推定して、目標物の位置を局限するようになっている。   This underwater image sonar described in Patent Document 3 transmits a transmitted fan beam sound into water with a transmitter, receives reflected sound from a target with a receiver, and phase-receives the received signal. A beam signal having directivity is formed, the first frequency analyzer analyzes the frequency of the beam signal with a window width of a predetermined time, and the analysis result is stored as data, and the second frequency analyzer uses the stored data to determine the predetermined frequency. The frequency analysis is performed with the frequency analysis width of the first frequency analyzer and the result is displayed, and the correlation analysis between the frequency analysis result of the first frequency analyzer and the replica signal of the transmission signal is performed, and the signal value of the correlation processing result is a predetermined value. When the threshold value is exceeded, this signal is determined to be an echo signal from the target, and the direction and distance of the echo signal are estimated to localize the position of the target.

特開平8−5728号公報JP-A-8-5728 特開平10−132930号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-132930 特開平10−332818号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-332818

特許文献1及び2に記載された目標物位置極限方法を実施するための水中画像ソーナーは、いずれも単純な周波数分割により送波ファンビームを分離するものでありドップラーを検出する手段がない。このため、ソーナーを搭載している水中走行体の移動又は目標物の移動等に起因して目標物からの反射音にドップラーが付されている場合、このドップラーが付いた目標物からの反射音とドップラーの無い残響とを分離することができないことから、ドップラーに起因して画素の座標がずれる場合があり、目標物の画像を正確に表示できない,という不都合があった。   The underwater image sonar for implementing the target position limit method described in Patent Documents 1 and 2 separates the transmitted fan beam by simple frequency division and has no means for detecting Doppler. For this reason, when Doppler is added to the reflected sound from the target due to the movement of the underwater vehicle carrying the sonar or the movement of the target, the reflected sound from the target with the Doppler And the reverberation without Doppler cannot be separated, the pixel coordinates may be shifted due to Doppler, and the target image cannot be accurately displayed.

又、特許文献3に記載された水中画像ソーナーは、レプリカ相関処理及び整相器のそれぞれにおいて数式展開が難しくその解析処理に時間がかかり、また受信反射音に対する距離分解能・時間分解能の向上を図るための措置がなされていないため、当該分解能は低い。更に、反射音の受波が妨害,干渉,傍受に弱いとは難点がある。   In addition, the underwater image sonar described in Patent Document 3 is difficult to develop mathematical expressions in each of the replica correlation processing and the phase adjuster, and takes time for the analysis processing, and improves the distance resolution and time resolution for the received reflected sound. The resolution is low because no measures are taken for this. Furthermore, it is difficult for the received sound of the reflected sound to be vulnerable to interference, interference and interception.

〔発明の目的〕
本発明は、上記に鑑みなされたもので、目標物が移動し反射受信信号にドップラーが付され受信周波数が変化していても、ドップラーの無い周囲環境の残響と有効に分離できて目標物を画像表示用として正確に検出することを可能とするソーナーシステム、送信装置、受信装置、ソーナー用目標物特定方法、およびそのプログラムを提供することを、その目的とする。
(Object of invention)
The present invention has been made in view of the above, and even if the target moves and the Doppler is added to the reflected reception signal and the reception frequency is changed, the target can be effectively separated from the reverberation of the surrounding environment without Doppler. It is an object of the present invention to provide a sonar system, a transmission device, a reception device, a sonar target identification method, and a program thereof that enable accurate detection for image display.

上記の目的を達成するため、本発明にかかるソーナーシステムは、
扇状に広がる送波ファンビーム音を目標物に向けて送信する送波器及び当該送波器を励振制御する送波器駆動制御手段を備えた送信装置部と、前記目標物からの反射音を反射ドップラー信号として受信する受波器及び当該受波器を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を設定する受信方位設定部並びに前記受波器で受信される反射音を信号処理し前記目標物の所在を画像表示用として特定する受信信号処理手段を備えた受信装置部と、これら各構成要素全体の動作を制御する主制御部と、を有し、
前記送波器を目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子により構成すると共に、前記受波器を同じく目標物に面してアレイ状に配設され且つ前記アレイ状の送波器に対して90度回転した状態で設置された複数の受波素子により構成されている。
In order to achieve the above object, a sonar system according to the present invention includes:
Transmitter unit comprising a transmitter for transmitting fan fan sound transmitted in a fan shape toward a target, and a transmitter drive control means for controlling excitation of the transmitter, and a reflected sound from the target A receiver for receiving as a reflected Doppler signal, a receiving direction setting unit for energizing the receiver to set a receiving direction for reflected sound from the target, and a signal processing for the reflected sound received by the receiver And a receiving device section having a received signal processing means for specifying the location of the target for image display, and a main control section for controlling the overall operation of each of these components,
The transmitter is composed of a plurality of transmitting elements arranged in an array facing the target, and the receiver is also arranged in an array facing the target and the array It is comprised by the several receiving element installed in the state rotated 90 degree | times with respect to this transmitter.

更に、前記送波器駆動制御手段は、
前述した複数の各送波素子を同時に励振するための励振信号を生成する励振信号生成回路部を備え、前記励振信号を、一定周期で繰り返す広帯域のバルク波とすると共に当該バルク波をその繰り返し周期毎に異なった周波数から成る少なくとも二以上の単位励振信号を断続して時系列に並べて成る異なった周波数ホッピング信号dをもって構成しされている。
Further, the transmitter drive control means includes:
An excitation signal generation circuit unit that generates an excitation signal for exciting each of the plurality of transmission elements described above at the same time is used. At least two unit excitation signals each having a different frequency are formed with different frequency hopping signals d that are intermittently arranged in time series.

そして、前記受信信号処理手段を、
前記受波器で受信される前記目標物からの反射受信波である反射ドップラー信号を予め設定された方位角度毎に順次受信すると共に当該反射ドップラー信号の要部を成す前記周波数ホッピング信号dの単位励振信号を対象としてこれを経時的に複数回サンプルホールドするサンプルホールド回路と、このサンプルホールドにより取得された反射ドップラー信号にかかる前記バルク波の前記単位励振信号を対象として、予めドップラーシフトさせて生成された複数のレプリカ信号との間で受信方位毎に相関をとり前記目標物からの反射信号を特定するレプリカ相関部と、このレプリカ相関部で特定された反射信号を画像表示用として記憶する目標物特定情報記憶部とを含む構成したことを特徴とする。
And the received signal processing means is
A unit of the frequency hopping signal d that sequentially receives a reflected Doppler signal, which is a reflected received wave from the target, received by the receiver at every preset azimuth angle, and forms the main part of the reflected Doppler signal A sample hold circuit that samples and holds an excitation signal multiple times over time, and a unit Doppler shift of the bulk wave applied to the reflected Doppler signal acquired by the sample hold in advance. A replica correlator that correlates with each of the received replica signals for each reception direction and identifies a reflected signal from the target, and a target that stores the reflected signal identified by the replica correlator for image display And an object specifying information storage unit.

上記の目的を達成するため、本発明にかかるソーナー用送信装置は、扇状に広げられた送波ファンビーム音を目標物に向けて且つ一定周期で繰り返し送信する送波器と、この送波器20を励振制御する送波器駆動制御手段と、この送波器駆動制御手段の全体的な動作を制御する主制御部とを備え、
前記送波器を前記目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子により構成する。
In order to achieve the above object, a transmitting device for a sonar according to the present invention includes a transmitter that repeatedly transmits a fan fan sound spread in a fan shape toward a target and at a constant period, and the transmitter. A transmitter drive control means for controlling the excitation of the motor 20, and a main controller for controlling the overall operation of the transmitter drive control means,
The wave transmitter is constituted by a plurality of wave transmitting elements arranged in an array facing the target.

又、前記送波器駆動制御手段は、
前記複数の各送波素子を同時に励振するための励振信号である周波数ホッピング信号dを生成し出力する励振信号生成回路部と、この励振信号生成回路部で生成される周波数ホッピング信号dの位相を前記各送波素子毎に順次変化した状態に設定して対応する当該各送波素子に同時に印加し前記送波ファンビーム音の一の送信方位を特定する送信方位特定機能を備えた送信方位設定部とを有する。
The transmitter drive control means includes
An excitation signal generation circuit unit that generates and outputs a frequency hopping signal d, which is an excitation signal for exciting the plurality of transmission elements simultaneously, and a phase of the frequency hopping signal d generated by the excitation signal generation circuit unit Transmission azimuth setting provided with a transmission azimuth specifying function for setting a state that is sequentially changed for each of the transmission elements and specifying one transmission azimuth of the transmission fan beam sound by simultaneously applying to each corresponding transmission element Part.

そして、前記送信方位設定部が、前記前記主制御部に制御されて作動し予め設定された一定のタイミングで前記各送波素子から出力される送波ファンビーム音の送信方位を前記複数の各励振信号に設定する位相の印加パターンを変化させて一方の側から他方の側に向けて一定の角度間隔で断続的に順次切換え設定する送信方位切換え設定機能を備えた構成とし、更に、前記励振信号生成回路部で生成される前記励振信号を、一定周期で繰り返す広帯域のバルク波とすると共に、このバルク波を少なくとも異なった周波数の断続した二以上の単位励振信号から成る前記ホッピング信号をもって構成したことを特徴とする。   The transmission azimuth setting unit operates under the control of the main control unit, and sets the transmission azimuth of the transmission fan beam sound output from each of the transmission elements at a predetermined preset timing. A structure having a transmission direction switching setting function for changing the application pattern of the phase set in the excitation signal from one side to the other side and switching sequentially at regular angular intervals. The excitation signal generated by the signal generation circuit unit is a wideband bulk wave that repeats at a constant period, and the bulk wave is configured with the hopping signal composed of at least two unit excitation signals having different frequencies. It is characterized by that.

上記の目的を達成するため、本発明にかかるソーナー用受信装置は、
アレイ状に配列されてなる複数の送波素子を備えた送波器が一定周期で繰り返す広帯域のバルク波に付勢され目標物に向けて扇状の送波ファンビーム音を送信すると共に前記目標物からの反射波が戻ってきた場合にこれを受信する受波器と、この受波器が備えている複数の各受波素子を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を予め設定する受信方位設定部と、前記受波器で受信されるドプラーシフトされた反射受信信号を信号処理すると共に当該目標物の所在を特定する受信信号処理手段と、これら各部の動作を制御する主制御部とを備えている。
In order to achieve the above object, a sonar receiver according to the present invention includes:
A transmitter including a plurality of transmitting elements arranged in an array is energized by a broadband bulk wave that repeats at a constant period, and transmits a fan-shaped transmitting fan beam sound toward the target and the target. When a reflected wave from the receiver returns, a receiver that receives the reflected wave, and a plurality of receiving elements provided in the receiver are energized to determine in advance the reception direction for the reflected sound from the target object. A reception direction setting unit to be set, a reception signal processing means for performing signal processing on the Doppler-shifted reflected reception signal received by the receiver and specifying the location of the target, and a main unit for controlling the operation of each of these units And a control unit.

この内、前記受波器の各受波素子を、目標物に面してアレイ状に配列すると共に前記アレイ状の送波器に対して90度回転した状態に設置する。   Among these, the receiving elements of the receiver are arranged in an array so as to face the target and are installed in a state rotated by 90 degrees with respect to the arrayed transmitter.

そして、前記受信信号処理手段を、
前記受波器で受信される前記目標物からのドップラーシフトされた反射受信波が前記受信方位設定部を介して予め設定された受信方位角度毎に順次受信された場合に当該反射受信信号を経時的に複数回サンプルホールドし出力するサンプルホールド回路と、このサンプルホールドされた前記反射受信信号を前記バルク波を構成する複数の単位励振信号を対象とし且つこれに対応して予め生成された複数のレプリカ信号とについて受信方位毎に相関をとりこれによって目標物からの正規の反射信号を特定するレプリカ相関部と、このレプリカ相関により特定された正規の反射信号を画像表示用の目標物特定情報として記憶する目標物特定情報記憶部と、を含む構成としたことを特徴とする。
And the received signal processing means is
When the Doppler-shifted reflected reception wave received from the target received by the receiver is sequentially received for each reception azimuth angle set in advance via the reception azimuth setting unit, the reflected reception signal is changed over time. A sample-and-hold circuit that samples and holds a plurality of times and outputs the sampled and held reflected reception signals to a plurality of unit excitation signals constituting the bulk wave and a plurality of pre-generated signals corresponding thereto A replica correlation unit that correlates the replica signal for each reception direction and thereby identifies a normal reflection signal from the target, and uses the normal reflection signal specified by the replica correlation as target specifying information for image display. And a target specifying information storage unit to be stored.

上記の目的を達成するため、本発明にかかるソーナー用目標物特定方法は、
扇状に広がる送波ファンビーム音を目標物に向けて送信する送波器及び当該送波器を励振制御する送波器駆動制御手段を備えた送信装置部と、前記目標物からの反射音を受信する受波器及び当該受波器を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を設定する受信方位設定部並びに前記受波器で受信される反射音を信号処理し前記目標物の所在を画像表示用として特定する受信信号処理手段を備えた受信装置部と、これら各構成要素全体の動作を制御する主制御部と、を有し、前記送波器を目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子により構成すると共に、前記受波器を同じく目標物に面してアレイ状に配設され且つ前記アレイ状の送波器に対して90度回転した状態で設置された複数の受波素子により構成して成るソーナーシステムにあって、
In order to achieve the above object, the sonar target identification method according to the present invention includes:
Transmitter unit comprising a transmitter for transmitting fan fan sound transmitted in a fan shape toward a target, and a transmitter drive control means for controlling excitation of the transmitter, and a reflected sound from the target A receiving receiver, a receiving direction setting unit for energizing the receiving set to set a receiving direction for a reflected sound from the target, and a signal processing of the reflected sound received by the receiver and the target A receiving device having reception signal processing means for specifying the location of the component for image display, and a main control unit for controlling the operation of all of these components, and facing the transmitter to the target The receiver is arranged in an array facing the target and rotated by 90 degrees with respect to the array transmitter. A plurality of receiving elements installed in the In the toner system,

前記複数の各送波素子を同時に励振する励振信号として、前記送波器駆動制御手段の励振信号生成回路部が一定周期で繰り返す広帯域のバルク波で且つ異なった周波数の少なくとも二以上の断続した単位励振信号から成る異なった周波数ホッピング信号dを、前記バルク波の繰り返し周期毎に新たに生成し(周波数ホッピング信号d生成工程)、この周波数ホッピング信号dに基づいて生成される励振信号を前記送波器に印加すると共に、前記バルク波の繰り返し周期に対応して前記前記送波器駆動制御手段の送信方位設定部が作動し、前記アレイ状の各送波素子を同時に駆動して前記目標物に向けて発信する扇状送波ファンビーム音の方位を前記各送波素子の一方の側から他方に側に向けて断続的にその切り換え設定し(送波ファンビーム音発信工程)、   As an excitation signal for exciting each of the plurality of transmission elements simultaneously, the excitation signal generation circuit unit of the transmitter drive control means is a broadband bulk wave that repeats at a constant period and at least two or more intermittent units of different frequencies A different frequency hopping signal d composed of an excitation signal is newly generated for each repetition period of the bulk wave (frequency hopping signal d generation step), and an excitation signal generated based on the frequency hopping signal d is transmitted as the transmission wave. And the transmission direction setting unit of the transmitter drive control means is operated corresponding to the repetition period of the bulk wave, and simultaneously drives the arrayed transmission elements to the target. The direction of the fan-shaped transmitting fan beam sound transmitted toward the transmitting element is intermittently switched from one side to the other side of each transmitting element (transmitting fan beam). Originating process),

送波器から発信される送波ファンビーム音の前記目標物からの反射波をドップラーシフトされた反射受信信号として前記受波器が受信すると共に、この反射波の受信に際しては、前記受信方位設定部が稼働して前記目標物からの反射音に対する受信方位を前記扇状送波ファンビーム音の広がりに直交する方向で且つ前記アレイ状の各受信素子の一方の側から他方に側に向けて断続的にその受信方位を切り換え設定し(反射信号受信工程)、
前記受波器が受信した反射受信信号を前記単位励振信号毎にこれに対応して予め準備されたドップラーシフト付の複数のレプリカ信号に基づいて、受信信号相関処理部が相関をとることにより正規の反射信号を順次特定し(受信信号処理工程)、
この特定された反射信号のドップラー情報及び当該反射信号にかかる送受信のタイミング情報並びに反射強度情報に基づいて前記目標物の位置及び移動方位を、画像値データ処理部が画像表示用として特定するようにしたことを特徴とする(画像表示データ特定工程)。
The receiver receives the reflected wave from the target of the transmitted fan beam sound transmitted from the transmitter as a Doppler-shifted reflected reception signal. When receiving the reflected wave, the reception direction setting is received. And the receiving direction for the reflected sound from the target is intermittent in the direction orthogonal to the spread of the fan-shaped transmitting fan beam sound and from one side of the array-shaped receiving elements to the other side. The reception direction is switched and set automatically (reflection signal reception process),
Based on a plurality of replica signals with Doppler shift prepared in advance corresponding to each unit excitation signal, the received signal correlation processing unit correlates the reflected received signal received by the receiver with a normal signal. Sequentially identify the reflected signal (received signal processing step),
Based on the Doppler information of the identified reflected signal, transmission / reception timing information and reflected intensity information relating to the reflected signal, the image value data processing unit identifies the position and moving direction of the target for image display. (Image display data specifying step).

上記の目的を達成するため、本発明のソーナー用目標物特定プログラムは、
扇状に広がる送波ファンビーム音を目標物に向けて送信する送波器及び当該送波器を励振制御する送波器駆動制御手段を備えた送信装置部と、前記目標物からの反射音を受信する受波器及び当該受波器を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を設定する受信方位設定部並びに前記受波器で受信される反射音を信号処理し前記目標物の所在を画像表示用として特定する受信信号処理手段を備えた受信装置部と、これら各構成要素全体の動作を制御する主制御部と、を有し、前記送波器を目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子により構成すると共に、前記受波器を同じく目標物に面してアレイ状に配設され且つ前記アレイ状の送波器に対して90度回転した状態で設置された複数の受波素子により構成して成るソーナーシステムにあって、
In order to achieve the above object, the sonar target identifying program of the present invention includes:
Transmitter unit comprising a transmitter for transmitting fan fan sound transmitted in a fan shape toward a target, and a transmitter drive control means for controlling excitation of the transmitter, and a reflected sound from the target A receiving receiver, a receiving direction setting unit for energizing the receiving set to set a receiving direction for a reflected sound from the target, and a signal processing of the reflected sound received by the receiver and the target A receiving device having reception signal processing means for specifying the location of the component for image display, and a main control unit for controlling the operation of all of these components, and facing the transmitter to the target The receiver is arranged in an array facing the target and rotated by 90 degrees with respect to the array transmitter. A plurality of receiving elements installed in the In the toner system,

前記複数の各送波素子を同時に励振する励振信号として、一定周期で繰り返す広帯域のバルク波で且つ異なった周波数の少なくとも二以上の断続した単位励振信号から成る異なった周波数ホッピング信号dを、前記バルク波の繰り返し周期毎に新たに生成する周波数ホッピング信号生成処理機能(周波数ホッピング信号d生成工程)、
この周波数ホッピング信号dに基づいて生成される励振信号を前記送波器に印加すると共に、前記バルク波の繰り返し周期に対応して前記送波器駆動制御手段21の送信方位設定部が作動し、前記アレイ状の各送波素子を同時に駆動して前記目標物に向けて発信する扇状送波ファンビーム音の方位を前記各送波素子の一方の側から他方に側に向けて断続的にその切り換え設定する送信方位切換え設定機能(送波ファンビーム音発信工程)、
As the excitation signals for exciting the plurality of transmitting elements simultaneously, different frequency hopping signals d composed of at least two or more intermittent unit excitation signals of wide-band bulk waves and different frequencies that are repeated at a constant period are used as the bulk signals. A frequency hopping signal generation processing function (frequency hopping signal d generation step) newly generated every wave repetition period;
An excitation signal generated based on the frequency hopping signal d is applied to the transmitter, and the transmission direction setting unit of the transmitter drive control means 21 is operated corresponding to the repetition period of the bulk wave. The direction of the fan-shaped transmitted fan beam sound that drives the array-shaped transmitting elements simultaneously and transmits them toward the target is intermittently changed from one side of the transmitting elements to the other side. Transmission direction switching setting function for switching setting (transmission fan beam sound transmission process),

前記送波器から発信される送波ファンビーム音の前記目標物からの反射波をドップラーシフトされた反射受信信号として前記受波器が受信すると共に(反射信号受信工程)、この反射波の受信に際しては、前記受信方位設定部が稼働して前記目標物からの反射音に対する受信方位を前記扇状送波ファンビーム音の広がりに直交する方向で且つ前記アレイ状の各受信素子の一方の側から他方に側に向けて断続的にその受信方位を切り換え設定する受信方位切換え設定機能、(反射信号受信工程)
前記受波器が受信した反射受信信号を前記単位励振信号毎にこれに対応して予め準備されたドップラーシフト付の複数のレプリカ信号に基づいて、受信信号相関処理部が相関をとることにより正規の反射信号を順次特定する反射信号特定処理機能(受信信号処理工程)、
The receiver receives the reflected wave from the target of the transmitted fan beam sound transmitted from the transmitter as a Doppler-shifted reflected reception signal (a reflected signal receiving step), and receives the reflected wave. In this case, the reception direction setting unit is operated to change the reception direction for the reflected sound from the target in a direction orthogonal to the spread of the fan-shaped transmission fan beam sound and from one side of each of the array-shaped reception elements. Reception direction switching setting function for intermittently switching the reception direction toward the other side (reflection signal reception process)
Based on a plurality of replica signals with Doppler shift prepared in advance corresponding to each unit excitation signal, the received signal correlation processing unit correlates the reflected received signal received by the receiver with a normal signal. Reflection signal specifying processing function (received signal processing step) for sequentially specifying the reflected signals of

及びこの特定された反射信号についてそのドップラー情報及び当該反射信号にかかる送受信のタイミング情報並びに反射強度情報に基づいて前記目標物の位置及び移動方位を、画像値データ処理部が画像表示用として特定し記憶部に記憶処理する画像表示データ記憶処理機能、を備え、これを前記主制御部10が備えているコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とする。   The image value data processing unit specifies the position and moving direction of the target for image display based on the Doppler information, transmission / reception timing information and reflection intensity information related to the reflected signal. An image display data storage processing function for storing processing in the storage unit is provided, and this is realized by a computer provided in the main control unit 10.

本発明は上述したように構成したので、これによると、送信波として複数の断続した周波数ホッピング信号を使用すると共に反射受信信号については前記周波数ホッピング信号に対応して予め準備された複数のレプリカ信号との相関をとるという構成を採用したので、目標物の移動により当該目標物からの反射音がドップラーシフトされて送信波の周波数が変化していても、これに影響されることなく当該目標物にかかる反射信号およびその情報を画像表示用として有効に且つ正確に受信し特定することを可能としたソーナーシステム、送信装置、受信装置、ソーナー用目標物特定方法、及びそのプログラムを提供することができる。   Since the present invention is configured as described above, according to this, a plurality of intermittent frequency hopping signals are used as transmission waves, and a plurality of replica signals prepared in advance corresponding to the frequency hopping signals are used for reflected reception signals. Therefore, even if the reflected sound from the target is Doppler shifted due to the movement of the target and the frequency of the transmitted wave changes, the target is not affected by this. To provide a sonar system, a transmitting device, a receiving device, a sonar target specifying method, and a program thereof capable of effectively and accurately receiving and specifying the reflected signal and information thereof for image display. it can.

本発明に係るソーナーシステムの一実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the sonar system which concerns on this invention. 図1に開示したソーナーシステムにおける受信信号処理手段部分を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the received signal processing means part in the sonar system disclosed in FIG. 図1に開示したソーナーシステムにおける送波器と受波器の配置関係を示す正面図である。It is a front view which shows the arrangement | positioning relationship of a transmitter and a receiver in the sonar system disclosed in FIG. 図3に開示した送波器が形成する送波ファンビーム及びその励信信号を示す図で、図4(A)は扇状送波ファンビーム及びそれに対応した励信信号であるホッピング周波数データの例を示す説明図、図4(A)は送波器に印加されるバルク波Bとしての周波数ホッピング信号dの一例を示す説明図である。FIG. 4A is a diagram showing a transmitting fan beam formed by the transmitter disclosed in FIG. 3 and its excitation signal, and FIG. 4A is an example of hopping frequency data which is a fan-shaped transmitting fan beam and an excitation signal corresponding thereto. FIG. 4A is an explanatory diagram showing an example of a frequency hopping signal d as a bulk wave B applied to the transmitter. 図3に開示した受波器が外部に対して形成する受波ビーム領域の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the receiving beam area | region which the receiver disclosed in FIG. 3 forms with respect to the exterior. 図1に開示したレプリカ相関部におけるレプリカ信号と反射受信信号との相関処理の場を示す図で、レプリカ信号は一の単位励信信号毎にq=50個とした場合の例を示す説明図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a field of correlation processing between a replica signal and a reflected reception signal in the replica correlation unit disclosed in FIG. 1, and is an explanatory diagram illustrating an example in which q = 50 replica signals are provided for each unit excitation signal. It is. 図1のソーナーシステムにおける画素値データ処理部による画素値データ処理の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the pixel value data processing by the pixel value data processing part in the sonar system of FIG. 図1のソーナーシステムにおける画像表示装置で二次元表示の場合の前記取得した受信信号の画面上における位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the position on the screen of the acquired said received signal in the case of a two-dimensional display with the image display apparatus in the sonar system of FIG. 図1のソーナーシステムにおける画像表示装置で三次元表示することを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows displaying three-dimensionally with the image display apparatus in the sonar system of FIG. 図1のソーナーシステムにおける送信装置部における動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement in the transmission apparatus part in the sonar system of FIG. 図1のソーナーシステムにおける受信装置部における動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement in the receiver apparatus part in the sonar system of FIG.

以下、本発明の一実施形態を、図1乃至図11に基づいて説明する。
まず、図1乃至図4において、ソーナーシステム100は、扇状に広がる送波ファンビーム音TF1 ,TF2 ,……,TFY(Y は本実施形態では800)を目標物に向けて順次切り換え送信する送波器20及び当該送波器20を励振制御する送波器駆動制御手段21を備えた送信装置部100Aと、前記目標物からの反射音を反射ドップラー信号として受信する受波器30及び当該受波器30を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を設定する受信方位設定部34並びに前記受波器30で受信される反射音を信号処理し前記目標物の所在を画像表示用の反射受信信号として特定する受信信号処理手段37を備えた受信装置部100Bとを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, in FIG. 1 to FIG. 4, the sonar system 100 sequentially transmits transmission fan beam sounds TF1, TF2,..., TFY (Y is 800 in the present embodiment) that spreads in a fan shape toward a target. 100 A of transmitters provided with the transmitter 20 and the transmitter drive control means 21 which carries out excitation control of the said transmitter 20, the receiver 30 which receives the reflected sound from the said target as a reflected Doppler signal, and the said receiver A receiving direction setting unit 34 for energizing the waver 30 to set a receiving direction for the reflected sound from the target, and the signal processing of the reflected sound received by the wave receiver 30 to display the location of the target And a receiving device section 100B including a received signal processing means 37 that specifies the reflected received signal for use.

更に、ソーナーシステム100は、上記各構成要素全体の動作を制御する主制御部10を備え、又、前記受信装置部100Bには、受信した前記反射受信信号をソーナー画面に表示する反射信号画像処理手段45を備えている。   Further, the sonar system 100 includes a main control unit 10 that controls the overall operation of each of the above-described components, and the reception device unit 100B displays reflected signal image processing for displaying the received reflected reception signal on a sonar screen. Means 45 are provided.

〔送信装置部および主制御部〕
上記送信装置部100Aが備えている送波器20は、探知用の目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子20,20,……,20により構成されている。又、上記受波器30は、同じく目標物に面してアレイ状に配設され且つ前記アレイ状の送波器20に対して90度回転した状態で設置された複数の受波素子30,30,……,30により構成されている。ここで、本実施形態では、m=n=10に設定されている。図3に、これら送波器20および受波器30の配置状態の一例を示す。
[Transmitting device section and main control section]
The transmitter 20 provided in the transmitter 100A is composed of a plurality of transmitting elements 20 1 , 20 2 ,..., 20 n arranged in an array facing the detection target. ing. The wave receiver 30 is also arranged in an array facing the target, and a plurality of wave receiving elements 30 1 installed in a state of being rotated 90 degrees with respect to the wave transmitter 20 in the array shape. , 30 2 ,..., 30 m . Here, in this embodiment, m = n = 10 is set. FIG. 3 shows an example of an arrangement state of the transmitter 20 and the receiver 30.

ここで、扇状に広がる送波ファンビーム音TFの送信方向については、送波器20を励振制御する送波器駆動制御手段21によって、後述するように送波ファンビーム音TFの繰り返し周期T(図4(B)参照)に同期して段階的に順次可変設定されるようになっている。
図4(A)に、この場合の送波ファンビーム音TF(TF,TF,……,TF)の送信方向の例を示す。ここで、本実施形態では、Y=800に設定されている。
Here, with respect to the transmission direction of the transmission fan beam sound TF spreading in a fan shape, the repetition period T 0 of the transmission fan beam sound TF, as will be described later, by the transmitter drive control means 21 that controls the excitation of the transmitter 20. (Refer to FIG. 4 (B)).
FIG. 4A shows an example of the transmission direction of the transmitted fan beam sound TF (TF 1 , TF 2 ,..., TF Y ) in this case. Here, in this embodiment, Y = 800 is set.

又、前述した各送波素子20〜20および受波素子30〜30は、本実施形態ではそれぞれ圧電素子により形成され、且つその音波出力面については前述した扇状に広がる送波ファンビーム音TFを発信し得るように、その断面が緩やかな円弧状に形成されたものが使用されている。 In addition, each of the transmitting elements 20 1 to 20 n and the receiving elements 30 1 to 30 n described above is formed of a piezoelectric element in the present embodiment, and the sound wave output surface of the transmitting fan spreads in the above-described fan shape. In order to be able to transmit the beam sound TF, the one whose section is formed in a gentle arc shape is used.

そして、この円弧状に形成された各送波素子20〜20及び各受波素子30〜30については、その曲率半径を予め適度に設定することにより、前記送波ファンビーム音の扇状広がり角度αを、例えば30度,50度,又は70度の如く、予め任意の広がり各(スワス角)に設定し得るようになっている。 Then, this arcuately formed the wave transmitting device 20 1 to 20 n and the wave receiving element 30 1 to 30 n and by setting the curvature radius in advance moderately, the transmitting fan beam sound The fan-shaped divergence angle α can be set in advance for each arbitrary divergence (swath angle), for example, 30 degrees, 50 degrees, or 70 degrees.

更に、上記送波器駆動制御手段21は、前記複数の各送波素子20〜20を同時に励振するための励振信号を生成し出力する励振信号生成回路部22と、この励振信号生成回路部22で生成された励振信号を前記送波器20へ印加すると共に前記送波ファンビーム音TFの送信方向を(繰り返し周期(図4(B)参照)毎に)一方の側から他方の側(図4(A)では上方から下方)に段階的に順次可変設定する送信方位設定部21と、前記送波器20へ印加する励振信号を個別に増幅して対応する各送波素子20〜20へ個別に送り込む増幅器26,26,……,26とを備えて構成されている。 Further, the transmitter drive control means 21 generates and outputs an excitation signal for exciting the plurality of transmission elements 20 1 to 20 n simultaneously, and this excitation signal generation circuit. The excitation signal generated by the unit 22 is applied to the transmitter 20 and the transmission direction of the transmitted fan beam sound TF is changed from one side to the other side (for each repetition period (see FIG. 4B)). (FIG. 4 (in a) from the top downwards) and the transmission direction setting unit 21 sequentially variably set in stages, each transmitting device 20 1 corresponding to the excitation signal to be applied to the wave transmitter 20 amplifies individually 20 amplifier 26 1 to feed individually to n, 26 2, ......, it is constituted by a 26 n.

この内、前記励振信号生成回路部22は、上記各励振信号として一定周期で繰り返す広帯域のバルク波Bを生成する。ここで、図4(B)に示すバルク波Bは、扇状に広がる送波ファンビーム音を目標物に向けて発信する場合の送波信号であり、本実施形態ではその繰り返し周期毎に異なった周波数から成る四つの単位励振信号を断続して時系列に並べて成る異なった周波数ホッピング信号dをもって構成されているが、2個,3個又は5個以上の単位励振信号を使用するように構成してもよい。   Among them, the excitation signal generation circuit unit 22 generates a broadband bulk wave B that repeats at a constant cycle as each of the excitation signals. Here, the bulk wave B shown in FIG. 4 (B) is a transmission signal in the case of transmitting a transmission fan beam sound that spreads in a fan shape toward a target, and in this embodiment, it differs for each repetition period. It is configured with different frequency hopping signals d formed by intermittently arranging four unit excitation signals having frequencies and arranging them in time series. However, it is configured to use two, three, or five or more unit excitation signals. May be.

この励振信号生成回路部22は、具体的には、周波数変調に必要な周波数情報として、本実施形態では周波数の異なった四つの変調用周波数データを含むホッピングパターン信号cを乱数値に基づいて特定し出力するホッピングパターン発生器22aと、前記ホッピングパターン信号cに基づいて前述した主制御部10から出力される基本パルスaをパルス変調し励振信号である周波数ホッピング信号dを生成して出力する周波数シンセサイザ22bとにより構成されている。   Specifically, the excitation signal generation circuit unit 22 specifies, as frequency information necessary for frequency modulation, a hopping pattern signal c including four frequency data for modulation having different frequencies in this embodiment based on a random value. The frequency hopping pattern generator 22a to be output and the frequency to generate and output the frequency hopping signal d which is an excitation signal by pulse-modulating the basic pulse a output from the main controller 10 based on the hopping pattern signal c. And a synthesizer 22b.

即ち、上記ホッピングパターン発生器22aは、予め乱数発生回路を有すると共に、前記送波素子20乃至20の共振周波数における共振時のQを下げた状態で得られる広帯域励振信号の内の有効な共振が得られる最小限度および最大限度の各周波数に対応した最小および最大の乱数値を予め設定し、前記乱数発生回路から順次出力される複数の乱数値に対応した任意の周波数値の組合せを前記ホッピングパターン信号cとして特定する機能を備えている。 That is, the hopping pattern generator 22a, as well as having a pre-random number generating circuit, effective of the wideband excitation signal obtained at reduced Q at resonance at the resonant frequency of the wave transmitting device 20 1 to 20 n The minimum and maximum random number values corresponding to the minimum and maximum frequencies at which resonance is obtained are preset, and a combination of arbitrary frequency values corresponding to a plurality of random number values sequentially output from the random number generation circuit A function of specifying as the hopping pattern signal c is provided.

これを更に詳述すると、まず、送波素子20〜20は、印加される周波数ホッピング信号からなる励振信号が送波素子20の共振周波数に近いものでなければ送信に有効な励振が行えず送波ファンビーム音を生成できない。このため、ホッピングパターン発生器22aは、乱数値に基づいた周波数変調(パルス変調)用の少なくとも二つの信号(本実施形態では四つの信号)であるホッピングパターン信号を出力するように構成されたものを使用している。 More specifically, first, the transmitting elements 20 1 to 20 n can perform excitation effective for transmission unless the excitation signal composed of the applied frequency hopping signal is close to the resonance frequency of the transmitting element 20. It is not possible to generate a transmitted fan beam sound. Therefore, the hopping pattern generator 22a is configured to output a hopping pattern signal that is at least two signals (four signals in the present embodiment) for frequency modulation (pulse modulation) based on a random number value. Is used.

また、周波数シンセサイザ22bとしては、前述したように、送波素子20の共振周波数の共振時のQを下げた状態の有効な共振が得られる広帯域励振信号の最小値をホッピングパターン発生器22aが出力する最小の乱数値に対応させ且つ同広帯域励振信号の最大値をホッピングパターン発生器22aが出力する最大の乱数値に対応させると共に、前述したホッピングパターン信号cに基づいて周波数ホッピング信号dを出力するように構成されている(図1参照)。   As described above, as the frequency synthesizer 22b, the hopping pattern generator 22a outputs the minimum value of the broadband excitation signal that can obtain an effective resonance in a state where the resonance frequency of the transmission element 20 at the resonance frequency is lowered. And the maximum value of the broadband excitation signal is made to correspond to the maximum random value output from the hopping pattern generator 22a, and the frequency hopping signal d is output based on the hopping pattern signal c described above. (See FIG. 1).

この場合、ホッピングパターン信号cは、本実施形態では周波数シンセサイザ22bが主制御部10から入力する基本信号aをパルス変調して四つの単位励振信号を出力するためのパルス変調用の信号(搬送波に相当)である。又、上記ホッピングパターン発生器22aは、乱数発生器を含んで構成され、この乱数発生器が出力する乱数に基づいてホッピングパターンが生成される構成となっている。   In this case, the hopping pattern signal c is a pulse modulation signal (into a carrier wave) for pulse-modulating the basic signal a input from the main controller 10 by the frequency synthesizer 22b and outputting four unit excitation signals in this embodiment. Equivalent). The hopping pattern generator 22a includes a random number generator, and a hopping pattern is generated based on the random number output from the random number generator.

具体例として、ホッピングパターン発生器22aは、出力する乱数が1〜10までの範囲の任意の小値と、11から20までの範囲の任意の大値と、を交互に且つ小値と大値とがそれぞれ二個となるように四つの乱数値からなるホッピングパターン信号を出力するように構成されている。又、周波数シンセサイザ22bは、送波素子の共振周波数の共振時のQを下げた状態の有効な共振が得られる広帯域励振信号の最小値をホッピングパターン発生器22aが出力する乱数値=1に対応させ、且つ同広帯域励振信号の最大値をホッピングパターン発生器22aが出力する乱数値=20に対応させて、ホッピングパターン信号の四つの乱数値に対応する周波数ホッピング信号を出力するように構成されている。   As a specific example, the hopping pattern generator 22a alternately outputs an arbitrary small value in the range of 1 to 10 random numbers and an arbitrary large value in the range of 11 to 20 alternately and a small value and a large value. Are configured to output a hopping pattern signal composed of four random numbers so that there are two each. Further, the frequency synthesizer 22b corresponds to the random value = 1 output from the hopping pattern generator 22a, which is the minimum value of the broadband excitation signal for obtaining effective resonance with the Q at the resonance frequency of the transmitting element lowered. And the frequency hopping signal corresponding to the four random numbers of the hopping pattern signal is output by associating the maximum value of the broadband excitation signal with the random value = 20 output by the hopping pattern generator 22a. Yes.

又、上記周波数シンセサイザ22bは、前述したようにホッピングパターン信号cに基づいて前述した主制御部10から一定間隔で送り込まれるパルス信号aをパルス変調し励振信号としての周波数ホッピング信号dを出力する機能を備えている。   Further, the frequency synthesizer 22b functions to output the frequency hopping signal d as an excitation signal by pulse-modulating the pulse signal a sent from the main control unit 10 at regular intervals based on the hopping pattern signal c as described above. It has.

これにより、前述した励振信号である周波数ホッピング信号dが、上記励振信号生成回路部22で生成され出力されるようになっている。   As a result, the frequency hopping signal d, which is the aforementioned excitation signal, is generated and output by the excitation signal generation circuit unit 22.

また、前述した送信方位設定部21は、上記励振信号生成回路部22で生成される周波数ホッピング信号dを送信器用励振信号として入力すると共に、当該周波数ホッピング信号dに基づいて前記送波ファンビーム音TFの送信方位設定用で位相が順次異なった複数の励振信号を加工生成する共に、当該生成された複数の励振信号を対応する前記各送波素子20〜20に同時に印加する機能を備えている。 In addition, the transmission azimuth setting unit 21 described above inputs the frequency hopping signal d generated by the excitation signal generation circuit unit 22 as a transmitter excitation signal, and the transmitted fan beam sound based on the frequency hopping signal d. A function for processing and generating a plurality of excitation signals whose phases are sequentially different for setting the transmission direction of the TF and simultaneously applying the generated plurality of excitation signals to the corresponding transmitting elements 20 1 to 20 n is provided. ing.

即ち、この送信方位設定部21は、前記各送波素子20〜20に印加する複数の各励振信号の位相を順次変化した状態に設定して対応する前記各送波素子20〜20に同時に印加し前記送波ファンビーム音の一の送信方位を特定する送信方位特定機能と、前述した主制御部10に制御されて作動し予め設定された一定のタイミングで前記各送波素子20〜20から出力される送波ファンビーム音の送信方位を前記複数の各励振信号に設定する位相の印加パターンe,e,……,eを変化させて一方の側から他方の側に向けて一定の角度間隔で断続的に順次切換え設定する送信方位切換え設定機能とを備えている。 That is, the transmission azimuth setting unit 21 sets the phase of each of the plurality of excitation signals applied to each of the transmission elements 20 1 to 20 n to a state in which the phase is sequentially changed, and corresponds to each of the transmission elements 20 1 to 20. a transmission direction identifying function for simultaneously identifying the transmission direction of one of the transmitted fan beam sounds by being applied to n , and each of the transmission elements at a predetermined timing controlled and operated by the main control unit 10 described above. 20 1 to 20 application pattern e 1 phase of the transmission direction of transmitting a fan beam sounds output from the n sets of the plurality of the excitation signal, e 2, ......, from one side by changing the e n And a transmission azimuth switching setting function for setting the switching direction intermittently at regular angular intervals toward the other side.

この送信方位設定部21を更に詳述すると、この送信方位設定部21は、位相が異なる励振信号である周波数ホッピング信号dを前記複数の各送波素子20〜20に同時に印加する複数の可変移相回路25,25,……,25と、この複数の各可変移相回路25〜25に前述した励振信号生成回路部22で生成される同一の周波数ホッピング信号dが同時に入力された場合に,当該周波数ホッピング信号dの位相を前記送波ファンビーム音の送信方向に対応して順次変化した状態に設定するように,対応する前記複数の各可変移相回路25,25,……,25に指令する移相制御回路24とにより構成されている。符号e,e,……,eは、この場合の移相制御回路24からの指令信号を示す。 The transmission azimuth setting unit 21 will be described in more detail. The transmission azimuth setting unit 21 applies a plurality of frequency hopping signals d, which are excitation signals having different phases, to the plurality of transmission elements 20 1 to 20 n at the same time. The variable frequency shift circuits 25 1 , 25 2 ,..., 25 n and the plurality of variable phase shift circuits 25 1 to 25 n have the same frequency hopping signal d generated by the excitation signal generation circuit unit 22 described above. When the signals are simultaneously input, each of the corresponding variable phase shift circuits 25 1 is set so that the phase of the frequency hopping signal d is sequentially changed corresponding to the transmission direction of the transmitted fan beam sound. , 25 2 ,..., 25 n and a phase shift control circuit 24 for instructing. Code e 1, e 2, ......, e n indicates the command signal from the phase control circuit 24 in this case.

即ち、上記送信方位特定機能は上記可変移相回路25〜25と移相制御回路24とによって実行されるようになっており、又上記送信方位切換え設定機能は、上記可変移相回路25〜25と移相制御回路24及び当該移相制御回路24に対して上記送信方位の切換え制御を指令する主制御回路10とによって実行されるようになっている。 That is, the transmission direction specifying function is executed by the variable phase shift circuits 25 1 to 25 n and the phase shift control circuit 24, and the transmission direction switching setting function is the variable phase shift circuit 25. 1 to 25 n , the phase shift control circuit 24, and the main control circuit 10 that commands the phase shift control circuit 24 to control the switching of the transmission direction.

ここで、上述した主制御部10は、前記扇状の送波ファンビーム音TF1 〜TFY の送信方位角度の送信角度断続切替え設定に際しては、その切り換え時間の時間間隔を予め設定されたプログラムに従って適宜可変設定する切換えタイミング設定機能10aを備えている。   Here, when the transmission angle intermittent switching setting of the transmission azimuth angles of the fan-shaped transmission fan beam sounds TF1 to TFY is performed, the main control unit 10 described above can appropriately change the time interval of the switching time according to a preset program. A switching timing setting function 10a for setting is provided.

図4(A)(B)に、上記主制御部10の送信方位切換え設定機能によって順次切り換え設定される扇状送波ファンビーム音TF1 ,TF2 ,……,TFY の送信方位の一例を模擬的に示す。そして、この扇状の送波ファンビーム音TF1 〜TFY の送信方位の切換えは、前述したように送信波であるバルク波の繰り返し発信の周期に同期して成されるようになっている。   4A and 4B schematically show an example of the transmission direction of the fan-shaped transmitted fan beam sounds TF1, TF2,..., TFY, which are sequentially switched by the transmission direction switching setting function of the main control unit 10. Show. The transmission direction of the fan-like transmitted fan beam sounds TF1 to TFY is switched in synchronism with the cycle of repeated transmission of the bulk wave as the transmission wave as described above.

具体的には、前述した送波器20は、図4(A)において、最初に一番上の第1の送波ファンビームTF1 を形成し且つ時間tを経過する毎に周波数f1a,f2a,f3a,f4aからなる送波ファンビーム音が送信され目標物から反射し反射音として戻ってきた場合に受波器30で受波され、受信処理が完了する時間tが経過すると、上から二番目の第2の送波ファンビームTFを形成しかつ時間tを経過する毎に周波数f1b,f2b,f3b,f4bからなる送波ファンビーム音の発信を行い、以後も同様に、送波ファンビームを形成し送波ファンビーム音の発信を行う。図4(B)では、記号Tは送信波の発信に際して設定される送信波(バルク波)の繰り返し周期を示す。又、記号Tは送信波(バルク波)のパルス幅を示す。 Specifically, the wave transmitter 20 described above, as shown in FIG. 4 (A), the first top of the first transmit fan beam TF1 forms and time-frequency f1a each time elapses t 1, f2a , f3a, is received at the wave receiver 30 when transmitting a fan-beam sound consisting f4a is back as a reflected reflected sound from the transmitted target, the time t 2 for receiving process is completed has elapsed, from the top Each time the time t 1 elapses when the second second transmitting fan beam TF 2 is formed, the transmitting fan beam sound having the frequencies f 1 b, f 2 b, f 3 b, f 4 b is transmitted. A wave fan beam is formed to transmit a transmitted fan beam sound. In FIG. 4B, symbol T 0 indicates the repetition period of the transmission wave (bulk wave) set when transmitting the transmission wave. Further, the symbol T B represents the pulse width of the transmitted wave (bulk wave).

送波器20から発信された送波ファンビーム音は目標物に到達すると反射され反射音(エコー)となり、この反射音が受波ファンビーム(受波指向性)を形成して待ち受ける受波器30(第1〜第mの受波素子30〜30)で受波される。 The transmitted fan beam sound transmitted from the transmitter 20 is reflected when it reaches the target and becomes reflected sound (echo). The reflected sound forms a received fan beam (received directivity) and waits for reception. 30 (first to m-th receiving elements 30 1 to 30 m ).

これにより、上述した送波器20から出力される目標物探索用の送波ファンビーム音TF1 乃至TFY は、周波数の異なる4つの単位励振信号から成る断続したバルク波をもって、その繰り返し周期毎に異なった方位に扇状に広げられた状態で、順次切り換え送信されるようになっている。   As a result, the target-search-purpose transmitting fan beam sounds TF1 to TFY output from the above-described transmitter 20 have intermittent bulk waves composed of four unit excitation signals having different frequencies, and are different for each repetition period. The signals are sequentially transmitted while being fan-shaped in the same direction.

〔受信装置部および主制御部〕
次に、本実施形態に係る受信装置部100Bについて説明する。
図1乃至図9において、受信装置部100Bは、前述した目標物からの反射音であるドプラーシフトされた反射ドップラー信号を、前述したアレー状の送信器20に対してクロスビームの状態で受信する受波器30と、この受波器30を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を小刻みに設定する受信方位設定部34と、前記受波器30で受信される反射音を信号処理すると共に前記目標物の所在を表示する画像表示用の反射受信信号として特定する受信信号処理手段37とを備えている。
[Receiver unit and main control unit]
Next, the receiving device unit 100B according to the present embodiment will be described.
1 to 9, the receiving apparatus unit 100B receives the Doppler-shifted reflected Doppler signal, which is the reflected sound from the target, in the cross beam state with respect to the above-described array-shaped transmitter 20. A receiver 30, a reception direction setting unit 34 that energizes the receiver 30 to set a reception direction for the reflected sound from the target in small increments, and a reflected sound received by the receiver 30. Received signal processing means 37 that performs signal processing and identifies the reflected received signal for image display that displays the location of the target is provided.

更に、上記受信方位設定部34と受波器30との間には、当該受波器30の各受信素子30,30,……,30で受信した前記目標物からの送波ファンビーム音TF1 〜TFY に係る反射受信信号(反射ドップラー信号)を個別に増幅する増幅器33,33,……,33と、この各増幅器33〜33で増幅された反射受信信号を上記送波ファンビーム音TF1 〜TFY 毎に順次取り込で受信素子30〜30毎に受信処理する直交変調器32,32,……,32及びBPF(広域フィルタ回路)31,31,……,31の直列回路とが介装されている。 Further, between the reception azimuth setting unit 34 and the receiver 30, a transmission fan from the target received by the receiving elements 30 1 , 30 2 ,..., 30 m of the receiver 30. Amplifiers 33 1 , 33 2 ,..., 33 m for individually amplifying the reflected reception signals (reflected Doppler signals) related to the beam sounds TF1 to TFY, and the reflected reception signals amplified by the amplifiers 33 1 to 33 m Quadrature modulators 32 1 , 32 2 ,..., 32 m and BPF (wide band filter circuit) 31 1 that sequentially captures each of the transmitted fan beam sounds TF1 to TFY and performs reception processing for each of the receiving elements 30 1 to 30 m. , 31 2 ,..., 31 m are interposed.

これにより、前述した送波ファンビーム音TF1 乃至TFY が反射音として受信された場合に当該反射受信信号に係るバルク波Bの各単位励振信号の周波数にかかる信号を基準とする予め想定したドプラー周波数領域の反射受信信号のみが受信されるようになっている。   As a result, when the above-described transmitted fan beam sounds TF1 to TFY are received as reflected sounds, a Doppler frequency assumed in advance based on a signal related to the frequency of each unit excitation signal of the bulk wave B related to the reflected reception signal. Only the reflected reflection signal of the area is received.

ここで、この反射受信信号の受信に際して機能する受信方位設定部34について説明する。
この受信方位設定部34は、前記受波器30が反射音である送波ファンビーム音TF1
乃至TFY を受信し順次取り込むに際しては、前述した送信器20からのバルク波である送波ファンビーム音TF1 乃至TFY の発信のタイミングで(直接的には主制御部10から出力されるパルス信号aに付勢されて)、当該扇状の送波ファンビーム音TF1 乃至TFY の反射音に対してその扇状の面に直交する方向に向けて扇状の受信領域を設定する受信方位設定機能と、前記一の送波ファンビーム音(例えば図4(A)におけるTF1 の反射音)に対して本実施形態では1,000回の扇状の受信領域を前記各受波素子30,30,……,30の一方から他方に向けて一定角度で断続的に順次切り換え設定する受信方位可変設定機能とを備えている。
Here, the reception azimuth setting unit 34 that functions when receiving the reflected reception signal will be described.
The reception direction setting unit 34 is configured to transmit a transmitted fan beam sound TF1 in which the receiver 30 is a reflected sound.
To receive and sequentially capture TFY at the timing of transmitting the transmitting fan beam sounds TF1 to TFY which are bulk waves from the transmitter 20 described above (directly, the pulse signal a output from the main control unit 10). A receiving direction setting function for setting a fan-shaped receiving area in a direction perpendicular to the fan-shaped surface with respect to the reflected sound of the fan-shaped transmitted fan beam sounds TF1 to TFY; In this embodiment, the receiving element 30 1 , 30 2 ,... Is divided into 1,000 fan-shaped receiving areas with respect to the transmitted fan beam sound (for example, the reflected sound of TF 1 in FIG. 4A). And a receiving azimuth variable setting function for setting the switching direction intermittently at a constant angle from one side of 30 m to the other.

これを更に詳述すると、この受信方位設定部34は、具体的には、上述した受波器30の各受波素子30〜30を同時に個別に付勢して前記各送波ファンビーム音に対す
る受信方位角度を設定する複数の受信側可変移相回路36〜36と、この各受信側可変移相回路36〜36を介して前記各受波素子30〜30の受信動作を制御し前述した送波ファンビーム音の扇状ビーム面に直交する向きに扇状の受波ビーム領域を設定すると共に当該扇状受波ビーム領域RF1 ,RF2 ,……,RFX を上述したように前記各受波素子の一方の側から他方の側に向けて高速で可変設定する扇状受波ビーム設定回路35とを備えている(図1,図4(A)参照)。ここで、本実施形態では、X=1,000に設定されている。
More specifically, the reception azimuth setting unit 34 specifically activates each of the receiving elements 30 1 to 30 m of the receiver 30 at the same time and individually transmits each of the transmitting fan beams. and a plurality of receiving-side variable phase circuit 36 1 ~ 36 m to set the received azimuth angle with respect to sounds, wherein each wave receiving devices 30 1 to 30 m through the each receiving variable phase circuit 36 1 ~ 36 m The receiving operation is controlled to set a fan-shaped receiving beam region in a direction orthogonal to the fan-shaped beam surface of the transmitting fan beam sound, and the fan-shaped receiving beam regions RF1, RF2,..., RFX are set as described above. A fan-shaped receiving beam setting circuit 35 that variably sets at high speed from one side to the other side of each receiving element is provided (see FIGS. 1 and 4A). Here, in this embodiment, X is set to 1,000.

前述した複数の各受信側可変移相回路36〜36は、前述した各受波素子30〜30を同時に個別に受信駆動するに際しては、前述した扇状受波ビーム設定回路35に付勢されて作動し各受波素子30〜30に対する受信振動にかかる位相のずれを、上述した受信方位に合わせて順次個別に可変設定する。これによって、前述したように、扇状受波ビーム領域RF1 〜RFX が一方の側から他方の側に向けて断続的に順次切り換え設定されるようになっている。 The plurality of receiving-side variable phase shift circuits 36 1 to 36 m described above are attached to the aforementioned fan-shaped receiving beam setting circuit 35 when individually receiving and driving the receiving elements 30 1 to 30 m simultaneously. The phase shift applied to the reception vibration with respect to each of the wave receiving elements 30 1 to 30 m is variably set individually and sequentially in accordance with the above-described reception azimuth. As a result, as described above, the fan-shaped receiving beam regions RF1 to RFX are intermittently switched and set from one side to the other side.

この場合、前述した一方の側から他方の側に向かう断続的に切り換え設定される前記扇状受波ビーム領域RF1 乃至RFX の切り換えは、1周期に反射受信信号を構成する4つの各単位励振信号の各一の単位励振信号(例えば0.1秒)に対して1,000回設定される。このため、4つの各単位励振信号からなる単一の反射バルク波に対しては、これが4回繰り返されることから、4,000回設定され、これが連続して繰り返されるようになっている。   In this case, the switching of the fan-shaped receiving beam regions RF1 to RFX that are intermittently switched from one side to the other side described above is performed by switching each of the four unit excitation signals constituting the reflected reception signal in one cycle. It is set 1,000 times for each unit excitation signal (for example, 0.1 second). For this reason, for a single reflected bulk wave composed of four unit excitation signals, this is repeated four times, so that it is set 4,000 times and this is repeated continuously.

これにより、一の反射受信信号は1/1,000の確率で反射受信波の分解能が設定され、後述するように画像表示における横一列の1,000ドットにおける1ドットの情報が特定されるようになっている。   As a result, the resolution of the reflected received wave is set with a probability of 1/1000 for one reflected received signal, and as described later, 1-dot information for 1,000 dots in a horizontal row in the image display is specified. It has become.

即ち、前記扇状受波ビーム設定回路35にとって前記各受波素子30〜30に対して横方向の一方から他方に向かって1,000回切り換え設定される扇状受波ビーム領域の一の方位は、画像表示における1ドットに対応したものとなっている。 That is, for the fan-shaped receiving beam setting circuit 35, one direction of the fan-shaped receiving beam area that is set to be switched 1,000 times from one side to the other in the horizontal direction with respect to each of the receiving elements 30 1 to 30 m . Corresponds to one dot in image display.

そして、上記受信方位設定部34によって設定された一方側から他方の側に向けて繰り返し順次設定される1,000に分けられた複数の扇状受波ビーム領域RF1 〜RFxを通過して受信される前記反射受信信号は、前述した受信信号処理手段37に送り込まれる。   Then, it is received through a plurality of fan-shaped receiving beam regions RF1 to RFx divided into 1,000, which are sequentially and repeatedly set from one side to the other side set by the receiving direction setting unit 34. The reflected reception signal is sent to the reception signal processing means 37 described above.

この受信信号処理手段37は、前述した受信方位設定部34によって設定される扇状受波ビーム領域を介して前記各受信素子30〜30が同時に個別に受信した反射受信信号を加算処理し一の画像ドットに相当する受信データを各扇状の受波ビーム領域RF1 〜RFx毎に順次生成する加算処理部38と、この加算されて順次特定される各1ドットに対応した反射受信信号を経時的に且つ各単位受信信号(前述した単位励信信号に対応した信号部分)毎に例えば4回サンプンリングしてその時の受信データ(受信感度及び受信周波数)を特定し出力すると共に前記加算処理部38から送り込まれる他の1ドットに対応した反射受信信号に対しても同様に順次対処するサンプルホールド回路39とを備えている。 The received signal processing means 37 adds and processes the reflected received signals received individually by the receiving elements 30 1 to 30 m simultaneously through the fan-shaped received beam region set by the receiving direction setting section 34 described above. An addition processing unit 38 that sequentially generates reception data corresponding to each image dot for each of the fan-shaped reception beam regions RF1 to RFx, and a reflected reception signal corresponding to each dot that is sequentially specified by the addition. In addition, each unit received signal (signal portion corresponding to the above-described unit excitation signal) is sampled, for example, four times, and the received data (reception sensitivity and reception frequency) at that time is specified and output, and the addition processing unit A sample hold circuit 39 is also provided for sequentially dealing with the reflected reception signal corresponding to the other one dot sent from 38.

ここで、上記加算処理部38で加算処理された受信データの前記受信素子30〜30における受信のタイミング情報は前述した主制御部10へ送られ、当該主制御部10では前述した送信時のタイミング情報に基づいて前述した目標物の位置情報(距離)が演算され記憶されるようになっている。 Here, the reception timing information of the reception data 30 1 to 30 m of the reception data subjected to the addition processing by the addition processing unit 38 is sent to the main control unit 10 described above. The position information (distance) of the target is calculated and stored based on the timing information.

前述したサンプルホールド回路39は、具体的には、受波器30で受信される前記目標物からの反射受信波である反射ドップラー信号を予め設定された受信方位角度毎に且つ前記加算処理部38を介して各別に順次入力すると共に当該反射ドップラー信号の要部を成す前記周波数ホッピング信号dの単位励振信号f1a,f2a,f3a,f4a を対象としてこれを経時的に複数回(例えば4回)サンプルホールドし、当該単位励振信号f1a,f2a,f3a,f4aにかかる受信データと共にレプリカ相関処理の対象データとして後述するレプリカ相関部40へ出力されるようになっている。   Specifically, the sample hold circuit 39 described above applies a reflected Doppler signal, which is a reflected received wave from the target, received by the receiver 30 for each preset reception azimuth angle and the addition processing unit 38. The unit excitation signals f1a, f2a, f3a, and f4a of the frequency hopping signal d, which form the main part of the reflected Doppler signal, are sequentially sampled a plurality of times (for example, four times) over time. The data is held and output to the replica correlator 40, which will be described later, as the target data of the replica correlation process together with the received data relating to the unit excitation signals f1a, f2a, f3a, and f4a.

前述した受信信号処理手段37は、更に、前述したサンプルホールド回路39から出力されるレプリカ相関処理用の反射受信信号、即ち、このサンプルホールドにより取得された反射ドップラー信号にかかる前記バルク波の前記単位励振信号f1a,f2a,f3a,f4aを対象として、予めドップラーシフトさせて生成された複数のレプリカ信号との間で受信方位毎に相関をとり前記目標物からの反射信号を特定するレプリカ相関部41と、このレプリカ相関部41で特定された反射信号を画像表示用として記憶する目標物特定情報記憶部と、前記レプリカ相関部41に併設され前記複数のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部40とを備えている。   The reception signal processing means 37 further includes the unit of the bulk wave applied to the reflection reception signal for replica correlation processing output from the sample hold circuit 39, that is, the reflection Doppler signal acquired by the sample hold. A replica correlator 41 that correlates for each reception azimuth with a plurality of replica signals generated in advance by Doppler shift for the excitation signals f1a, f2a, f3a, and f4a, and identifies a reflected signal from the target. A target specifying information storage unit that stores the reflected signal specified by the replica correlation unit 41 for image display; and a replica signal generation unit 40 that is provided in the replica correlation unit 41 and generates the plurality of replica signals; It has.

〔レプリカ信号生成部40〕
この内、上記したレプリカ信号生成部40は、前述した周波数シンセサイザ22bから出力される周波数の異なる単位励振信号f1a,f2a,f3a,f4aからなる励振信号(バルク波信号)に基づいて当該単位励振信号f1a,f2a,f3a,f4aを基準とし予め想定されるプラス方向およびマイナス方向に順次変化して成る異なった周波数の複数のレプリカ信号(本実施形態では101個)を生成し前記レプリカ相関部41へ出力する機能を備えている。この複数のレプリカ信号の生成は前述した励振信号(バルク波信号)Bの繰り返して出力される度に、当該励振信号(バルク波信号)Bの内容に合わせて繰り返し生成され出力されるようになっている。
[Replica signal generator 40]
Among these, the replica signal generation unit 40 described above is based on the excitation signals (bulk wave signals) composed of unit excitation signals f1a, f2a, f3a, and f4a having different frequencies output from the frequency synthesizer 22b. A plurality of replica signals (101 in this embodiment) having different frequencies that are sequentially changed in the positive and negative directions assumed in advance with reference to f1a, f2a, f3a, and f4a are generated and sent to the replica correlation unit 41. It has a function to output. The generation of the plurality of replica signals is repeatedly generated and output according to the contents of the excitation signal (bulk wave signal) B every time the excitation signal (bulk wave signal) B is repeatedly output. ing.

即ち、上記レプリカ信号生成部40で生成されるレプリカ信号は、前記励振信号生成回路部22で生成される周波数ホッピング信号dを構成する各単位励信信号f1a,f2a,f3a,f4aに対応して生成される。この場合、当該各単位励信信号f1a,f2a,f3a,f4aにかかる周波数を基準とし且つ想定される最大及び最小に変化するドップラー周波数の数値を、前記基準周波数の前後でそれぞれ複数等分(本実施形態では50等分)した場合に得られる等分した位置の複数のドップラー周波数値に基づいて生成される。
このため、本実施形態では、各単位励信信号f1a,f2a,f3a,f4aと同一の周波数を基準レプリカ信号として合計101個のレプリカ信号が予め生成され記憶される。
That is, the replica signal generated by the replica signal generation unit 40 corresponds to the unit excitation signals f1a, f2a, f3a, and f4a constituting the frequency hopping signal d generated by the excitation signal generation circuit unit 22. Generated. In this case, the numerical values of the Doppler frequencies that change to the maximum and minimum assumed based on the frequency applied to each of the unit excitation signals f1a, f2a, f3a, and f4a are divided into a plurality of equal parts before and after the reference frequency. In the embodiment, the frequency is generated based on a plurality of Doppler frequency values at equally divided positions obtained in the case of 50 equal division.
For this reason, in the present embodiment, a total of 101 replica signals are generated and stored in advance using the same frequency as the unit excitation signals f1a, f2a, f3a, and f4a as reference replica signals.

上記レプリカ信号生成部40は、具体的には、周波数シンセサイザ22bから入力する周波数ホッピング信号を構成している四つの周波数(図4参照)を基準としてこれをドップラーゼロに設定する。ここで、目標物が発信側(送信元)に接近移動している場合には、受波器30が受信する可能性がある周波数を最大に増幅された反射音(エコー)を想定して当該反射音に含まれる四つの周波数の各最大値(最大のドップラーが付いた周波数)を特定し、プラスのドップラーが付いた各最大周波数とドップラーゼロに設定する基準周波数との偏差(周波数)である+qをプラス側の最大ドップラー偏差とし、この+qを例えば50分割する。これにより、レプリカ信号生成部40は、ドップラーゼロの周波数のそれぞれに各段階のドップラーを加えたプラス側の50段階の周波数分析幅を持つ周波数のレプリカ信号を生成するドップラーシフト信号生成機能を備えている。   Specifically, the replica signal generation unit 40 sets the four frequencies (see FIG. 4) constituting the frequency hopping signal input from the frequency synthesizer 22b as reference to Doppler zero. Here, when the target is moving closer to the transmission side (transmission source), the reflected sound (echo) amplified with the maximum frequency that may be received by the receiver 30 is assumed. Identifies each maximum value (frequency with maximum Doppler) of the four frequencies included in the reflected sound, and is the deviation (frequency) between each maximum frequency with plus Doppler and the reference frequency set to Doppler zero + Q is the maximum Doppler deviation on the plus side, and this + q is divided into 50, for example. Thus, the replica signal generation unit 40 has a Doppler shift signal generation function for generating a replica signal of a frequency having a frequency analysis width of 50 steps on the plus side obtained by adding the Doppler of each step to each of the Doppler zero frequencies. Yes.

又、このレプリカ信号生成部40は、目標物が発信側(送信元)に対して遠ざかって移動している場合に受波器30が受信する可能性がある周波数を最小に減少された反射音(エコー)を想定してこの反射音(エコー)に含まれる四つの周波数の各最小値を設定し、マイナスのドップラーが付いた各最小周波数とドップラーゼロに設定する基準周波数との偏差(周波数)である−qをマイナス側の最大ドップラー偏差とし、この−qを例えば50分割し、ドップラーゼロの周波数のそれぞれに各段階のドップラーを引いたマイナス側の50段階の周波数分析幅を持つ周波数のレプリカ信号を生成するドップラーシフト機能を有する。
このようにして、この例では、レプリカ信号生成部40は、ドップラーゼロの周波数を含めて101個のレプリカ信号を生成する。なお、レプリカ信号を101個にするのは一例に過ぎない。
In addition, the replica signal generation unit 40 is configured to reduce the frequency that can be received by the receiver 30 to a minimum when the target is moving away from the transmission side (transmission source). Estimate (echo), set each minimum value of the four frequencies included in this reflected sound (echo), and the deviation (frequency) between each minimum frequency with minus Doppler and the reference frequency set to Doppler zero -Q is a negative maximum Doppler deviation, and -q is divided into 50, for example, and a frequency replica having a frequency analysis width of 50 steps on the minus side obtained by subtracting the Doppler of each step from each of the Doppler zero frequencies. It has a Doppler shift function for generating a signal.
In this way, in this example, the replica signal generation unit 40 generates 101 replica signals including the Doppler zero frequency. Note that setting the number of replica signals to 101 is merely an example.

そして、このようにして生成されたレプリカ信号は、図6に示すように前述した各単位励振信号f1a,f2a,f3a,f4a毎に区画されて、レプリカ相関部41のレプリカ信号記憶部42bに一時的に格納されるようになっている。   The replica signal generated in this way is partitioned for each of the unit excitation signals f1a, f2a, f3a, and f4a as shown in FIG. 6 and temporarily stored in the replica signal storage unit 42b of the replica correlation unit 41. It is designed to be stored.

〔レプリカ相関部41〕
レプリカ相関部41は、図1乃至図2に示すように、レプリカ信号生成部40で生成された複数のレプリカ信号を記憶するレプリカ信号記憶部42b,及び前述したサンプルホールド回路39でサンプリングされた反射受信信号の単位励振信号f1a,f2a,f3a,f4aを記憶する受信信号記憶部42aを備えた信号記憶部42と、この信号記憶部で記憶された前記反射受信信号について前記記憶されたレプリカ信号に基づいて相関処理を実行する受信信号相関処理部44とを備えている。
[Replica correlation unit 41]
As shown in FIGS. 1 and 2, the replica correlation unit 41 includes a replica signal storage unit 42b that stores a plurality of replica signals generated by the replica signal generation unit 40, and a reflection sampled by the sample hold circuit 39 described above. A signal storage unit 42 having a reception signal storage unit 42a for storing unit excitation signals f1a, f2a, f3a, f4a of the reception signal, and the stored replica signal for the reflected reception signal stored in the signal storage unit And a received signal correlation processing unit 44 that performs correlation processing based on the received signal.

この内、受信信号相関処理部44は、正規の反射信号の特定に際し、前述した受信方位角度毎に得られる前記反射受信信号を構成する周波数ホッピング信号の各単位周波数信号f1a,f2a,f3a,f4aを、レプリカ信号記憶部43に記憶されている前記同一方位角度で且つ対応する順位の複数のレプリカ信号の全てについてその周波数を比較すると共に、同一又はこれに最も近い値の一の周波数のレプリカ信号を前記反射波にかかる反射信号として特定する相関処理機能44aを備えている。   Among these, the reception signal correlation processing unit 44 specifies the regular reflection signal, and each unit frequency signal f1a, f2a, f3a, f4a of the frequency hopping signal constituting the reflection reception signal obtained for each reception azimuth angle described above. Are compared with each other for all of the plurality of replica signals having the same azimuth angle and corresponding rank stored in the replica signal storage unit 43, and the replica signal having the same or the closest value to the replica signal. Is provided as a reflected signal related to the reflected wave.

又、この受信信号相関処理部44は、この相関処理機能44aで特定された反射受信信号のドップラー情報及び当該反射受信信号の受信レベル情報に基づいて前記目標物の移動方向及び目標物の大きさを特定する目標物特定機能44bとを備えている。   The received signal correlation processing unit 44 also moves the target and the size of the target based on the Doppler information of the reflected received signal specified by the correlation processing function 44a and the received level information of the reflected received signal. Is provided with a target specifying function 44b.

更に、この受信信号相関処理部44には、当該受信信号相関処理部44で特定された反射信号にかかる前記目標物の大きさ(受信信号レベル)及び移動方向の各データを記憶する目標物特定情報記憶部45が併設されている。   Further, the received signal correlation processing unit 44 stores target size data (reception signal level) and moving direction data relating to the reflected signal specified by the received signal correlation processing unit 44. An information storage unit 45 is also provided.

このレプリカ相関により、目標物からの正規の反射信号が当該目標物の移動に伴うドップラーシフトし周波数の変化した状態で受信されても、このドップラーシフトした周波数の反射受信信号に惑わされることなく、目標物からの正規の反射信号を高精度で且つ確実に受信することが可能となり、同時に目標物の移動方向およびその速度も合わせて特定することができる。   By this replica correlation, even if a regular reflection signal from the target is received in a state where the frequency is changed by Doppler shift accompanying the movement of the target, it is not confused by the reflected reception signal of this Doppler shifted frequency, A regular reflected signal from the target can be received with high accuracy and reliability, and at the same time, the moving direction and speed of the target can be specified together.

ここで、上記受信信号相関処理部44では、同一方位角度にあって特定される反射受信信号にかかる1,000ドットの情報(画像上における横方向の走査ライン上)が、前述した送信装置部100Aにて順次切り換え設定される扇状送波ファンビーム音TF1 ,TF2 ,……,TFY の送信方位の数(例えばY=800)の分だけ順次特定されて目標物特定情報記憶部45に記憶されるようになっている。   Here, in the reception signal correlation processing unit 44, the information of 1,000 dots (on the scanning line in the horizontal direction on the image) relating to the reflected reception signal specified at the same azimuth angle is the transmission device unit described above. The fan-shaped transmitted fan beam sounds TF1, TF2,..., TFY that are sequentially switched at 100A are sequentially specified by the number of transmission directions (for example, Y = 800) and stored in the target specifying information storage unit 45. It has become so.

この目標物特定情報記憶部45には、上記画像表示用にドット情報に対応して、同一タイミングの送受信情報に基づいて主制御部10で算定される各ドット情報にかかる目標物の位置情報(ソーナーシステム100からの距離情報)が入力され、対応するドット情報と共に目標物特定情報記憶部45に記憶されるようになっている。   The target object specifying information storage unit 45 corresponds to the dot information for the image display, and the position information (the target position information) for each dot information calculated by the main control unit 10 based on the transmission / reception information at the same timing. Distance information from the sonar system 100) is input and stored in the target specifying information storage unit 45 together with the corresponding dot information.

〔反射信号画像処理手段50〕
更に、上記受信信号処理手段37の出力段には、前述した目標物特定情報記憶部45に記憶された反射受信信号にかかる送受信のタイミング情報および反射レベルに基づいて前記目標物の所在位置およびその形状の大小にかかる各情報を特定する画素値データ処理を行う共に、前記反射受信信号の各受信方位に対応した表示用の座標データを付して座標データを生成し当該座標データを予め別に装備されたソーナー画像表示部に画像表示する反射信号画像処理手段50が併設されている。
[Reflected signal image processing means 50]
Further, at the output stage of the reception signal processing means 37, the location of the target and its location based on the transmission / reception timing information and the reflection level related to the reflected reception signal stored in the target specifying information storage unit 45 are described. Performs pixel value data processing for specifying each piece of information related to the size of the shape, attaches coordinate data for display corresponding to each reception direction of the reflected reception signal, generates coordinate data, and equips the coordinate data separately in advance. Reflected signal image processing means 50 for displaying an image is provided in the sonar image display section.

この反射信号画像処理手段50は、具体的には、前述した受信信号処理手段37で処理され順次送り込まれる目標物の位置情報及び感度情報(反射レベル情報)を順次画素値データに変換処理すると共に画像表示用の座標データを付して出力する画素値データ処理部46と、この画素値データ処理部46でデータ処理されたデータを記憶する座標値データ記憶部47と、この座標値データ記憶部47に記憶されている座標値データを二次元又は三次限の斜視図表示等に変換表示制御する表示制御部48とを備えて構成されている。   Specifically, the reflected signal image processing means 50 sequentially converts the position information and sensitivity information (reflection level information) of the target processed by the reception signal processing means 37 and sequentially sent to the pixel value data. A pixel value data processing unit 46 that outputs image data with coordinate data for display, a coordinate value data storage unit 47 that stores data processed by the pixel value data processing unit 46, and a coordinate value data storage unit And a display control unit 48 for converting and controlling the coordinate value data stored in 47 into a two-dimensional or third-order perspective view display or the like.

ここで、上記画素値データ処理部46は、目標物特定情報記憶部45に記憶されている特定された一のドットおよびそれにかかる受信信号情報と対応する101個のレプリカ信号にかかるドップラー周波数のレプリカ相関値を読み出して、予め内部に設定されている画像表示条件の閾値と照合すると共に当該閾値を超えた音圧が最も高いレプリカ相関値を選択しその音圧に対応したグラデーションデータを画素値データとして出力する画素値データ処理を行う画素値データ処理機能を備えている。そして、この画素値データ処理を、前記各記憶部が記憶している一の送波ファンビーム毎に、対応する全部のレプリカ相関値に行われるようになっている。   Here, the pixel value data processing unit 46 is a replica of the Doppler frequency related to 101 replica signals corresponding to the specified one dot stored in the target specifying information storage unit 45 and the received signal information related thereto. The correlation value is read out, collated with the threshold value of the image display condition set in advance, and the replica correlation value having the highest sound pressure exceeding the threshold value is selected, and the gradation data corresponding to the sound pressure is converted into pixel value data. Is provided with a pixel value data processing function for processing pixel value data to be output. This pixel value data processing is performed on all corresponding replica correlation values for each transmission fan beam stored in each storage unit.

そして、上記画素値データ処理部46による画素値化処理は、具体的には、例えば図7に示すように、横軸の左端をドップラー周波数にかかる負の最大偏差であるマイナスq値,中央をドップラー周波数にかかる偏差0値,右端をドップラー周波数にかかる正の最大偏差であるプラスqとすると共に、縦軸に相関レベル(音圧)を取ったグラフ上で、目標物が存在すると想定される閾値エリア(ハッチングエリア,又は画像表示エリア)を設定し、同一の画素対応方位の101個のレプリカ相関値について1個ずつ閾値エリア(画像表示エリア)に含まれるか否か順次に判定する。   Specifically, the pixel value conversion processing by the pixel value data processing unit 46 is, specifically, as shown in FIG. 7, for example, the left end of the horizontal axis is a negative q value that is a negative maximum deviation applied to the Doppler frequency, and the center is It is assumed that there is a target on a graph with zero deviation on the Doppler frequency, plus q as the positive maximum deviation on the Doppler frequency, and a correlation level (sound pressure) on the vertical axis. A threshold area (hatching area or image display area) is set, and it is sequentially determined whether 101 replica correlation values of the same pixel corresponding orientation are included in the threshold area (image display area) one by one.

そして、閾値エリアに含まれる最大の相関ピーク(最大音圧)を生じる一つのレプリカ相関値を抽出し、これを目標物の存在する画素としてグラデーションデータに置き換えて記憶する。符号47は、この場合のグラデーションデータを記憶する座標データ記憶部を示す。   Then, one replica correlation value that generates the maximum correlation peak (maximum sound pressure) included in the threshold area is extracted, and this is replaced with gradation data as a pixel in which the target exists, and stored. Reference numeral 47 denotes a coordinate data storage unit for storing gradation data in this case.

この画素値化処理を行うと、ドップラー周波数が付された反射受信信号であっても、これを閾値エリアによって高い相関レベルで確実に捕捉し特定することができる。又、この画素値化処理は、1ドットに対応する一画面分について順次行われ、これによって目標物からの反射信号を確実に検出し捕捉することができる。   When this pixel value conversion process is performed, even a reflected reception signal with a Doppler frequency can be reliably captured and specified with a high correlation level by the threshold area. Further, this pixel value conversion process is sequentially performed for one screen corresponding to one dot, whereby the reflected signal from the target can be reliably detected and captured.

又、前述した表示制御部48は、前述した主制御部10からの要求に基づいて作動し、座標データ記憶部47に記憶されている画素値データを読み出して図8に示すようにマトリックス配列処理し、それをソーナー画像表示部に表示する画像表示制御機能を備えている。   The display control unit 48 operates based on the request from the main control unit 10 described above, reads the pixel value data stored in the coordinate data storage unit 47, and performs matrix arrangement processing as shown in FIG. And an image display control function for displaying it on the sonar image display unit.

この場合、主制御部10からの要求に基づいて、同一時刻のマトリックス配列の画素を出力すれば二次元表示を行うことができ、又、サンプルホールドした複数回分の画面を奥行方向に重ね合わせて出力すれば図9に示すように三次元表示を行うことができる。さらに、送波器20と受波器30とで1サイクル分の送受波を行って得られる画面を重ね合わせて出力すれば、更に三次元表示を有効に行うことができる。   In this case, on the basis of a request from the main control unit 10, two-dimensional display can be performed by outputting pixels of the matrix arrangement at the same time, and a plurality of sampled and held screens are superimposed in the depth direction. If output, three-dimensional display can be performed as shown in FIG. Furthermore, if a screen obtained by transmitting and receiving one cycle of waves by the transmitter 20 and the receiver 30 is superimposed and output, three-dimensional display can be performed more effectively.

〔本実施形態の動作〕
次に、上記実施形態におけるソーナーシステムの全体的な動作を、図10乃至図11に基づいて説明する。
最初に、目標物探索用として水中に発信される扇状送波ファンビーム音の生成および送信動作について説明し、続いて、目標物からの反射波に対する受信動作及びその受信信号に対する信号処理について順次説明する。
[Operation of this embodiment]
Next, the overall operation of the sonar system in the above embodiment will be described with reference to FIGS.
First, the generation and transmission operation of a fan-shaped transmitted fan beam sound transmitted underwater for searching for a target will be described, and then the reception operation for the reflected wave from the target and the signal processing for the received signal will be sequentially described. To do.

(動作の概要)
図1に示すソーナーシステム100は、送信装置部100A側では、励振信号生成回路部22が周波数ホッピング信号からなるn個(本実施形態では10個)の異なった励振信号を送波素子20〜20に同時に印加することをY回(本実施形態では800回)繰り返すことにより、図4(A)に示すように、送波器20が第1〜第yの送波ファンビームTF〜TFを順次に形成し送波ファンビーム音として水中に向かって送波する。
(Overview of operation)
In the sonar system 100 shown in FIG. 1, on the transmitting device unit 100A side, the excitation signal generation circuit unit 22 transmits n (10 in the present embodiment) different excitation signals composed of frequency hopping signals to the transmitting elements 20 1 to 20. By repeating the simultaneous application to 20 n Y times (800 times in this embodiment), as shown in FIG. 4A, the transmitter 20 causes the first to y-th transmission fan beams TF 1 to TF 1 to. TF Y is sequentially formed and transmitted toward the water as a transmitted fan beam sound.

一方、受信装置部100B側では、受信方位設定部34の指向性合成入力により、図5に示すように、受波器30が送波ファンビームを構成している各一つの周波数に対し空間的に90度のずれをもって交差する第1〜第xの受波ファンビーム(受波指向性)RF〜RFを形成し待ち受ける。 On the other hand, on the receiving device unit 100B side, as shown in FIG. 5, spatial reception is performed spatially with respect to each one frequency constituting the transmitting fan beam by the directivity synthesis input of the receiving direction setting unit 34. First to xth received fan beams (received directivities) RF 1 to RF X intersecting with a 90 degree deviation are formed and waited.

そして、この受信装置部100B側では、上記受波器30により、送波ファンビーム音が目標物に到達し送信元へ反射してくる反射音(エコー)を受波して受信処理し、当該反射受信信号を送波ファンビームの方位及び受波ファンビームの方位毎に指向性合成処理し、この指向性合成処理した反射受信信号と、該反射受信信号に対応する周波数ホッピング信号をドップラーシフトすることにより予め用意したレプリカ信号との間でレプリカ相関を行ってドップラーを除き、水中の目標物の正確な位置、距離、移動速度及び影像に関するY×Xのドット(Yは垂直方向のドット数,Xは水平方向のドット数)の画像データを取得し画像表示装置50に目標物の画像を表示するものである。
ここで、本実施形態では、n=m=10を想定しており、また、X=1,000、Y=800、を想定している。
以下、これを具体的に説明する。
On the receiving device section 100B side, the receiver 30 receives and receives the reflected sound (echo) that the transmitted fan beam sound reaches the target and reflects to the transmission source. The reflected reception signal is subjected to directivity synthesis processing for each direction of the transmission fan beam and the reception fan beam, and the Doppler shift of the reflected reception signal subjected to the directivity synthesis processing and the frequency hopping signal corresponding to the reflected reception signal is performed. By performing replica correlation with the replica signal prepared in advance, excluding Doppler, Y × X dots relating to the exact position, distance, moving speed and image of the target in water (Y is the number of dots in the vertical direction, X is the number of dots in the horizontal direction) and the target image is displayed on the image display device 50.
Here, in the present embodiment, n = m = 10 is assumed, and X = 1,000 and Y = 800 are assumed.
This will be specifically described below.

(送波ファンビームの送信動作)
システム全体を稼働状態に設定すると、まず、前記複数の各送波素子20〜20を同時に励振する励振信号として、前記送波器駆動制御手段21の励振信号生成回路部22が一定周期で繰り返す広帯域のバルク波Bで且つ異なった周波数の少なくとも二以上の断続した単位励振信号(本実施形態では4個の単位励振信号)から成る異なった周波数ホッピング信号dを、前記バルク波Bの繰り返し周期毎に新たに生成し出力する(図10:S101乃至S105/周波数ホッピング信号生成工程)。
(Transmission operation of the transmission fan beam)
When the entire system is set to the operating state, first, the excitation signal generation circuit unit 22 of the transmitter drive control means 21 is set to have a constant period as an excitation signal for simultaneously exciting the plurality of transmission elements 20 1 to 20 n. Different frequency hopping signals d composed of at least two or more intermittent unit excitation signals (in this embodiment, four unit excitation signals) of a wideband bulk wave B and different frequencies are repeated. Each time a new one is generated and output (FIG. 10: S101 to S105 / frequency hopping signal generation step).

この周波数ホッピング信号dに基づいて生成される励振信号を前記送波器20に印加する(励振信号の印加工程)。この場合、前記バルク波の繰り返し周期に対応して前記前記送波器駆動制御手段21の送信方位設定部34が作動し、前記アレイ状の各送波素子を同時に駆動して前記目標物に向けて発信する扇状送波ファンビーム音の方位を前記各送波素子の一方の側から他方に側に向けて(本実施形態では図4に示すように、図の上側部分から水平に広げられた扇状送波ファンビーム音を図の下側部分に向けて)一定の角度間隔で断続的に切り換え設定する(図10:S106/送波ファンビーム音発信工程)。   An excitation signal generated based on the frequency hopping signal d is applied to the transmitter 20 (excitation signal applying step). In this case, the transmission direction setting unit 34 of the transmitter drive control means 21 is operated corresponding to the repetition period of the bulk wave, and simultaneously drives the arrayed transmission elements toward the target. The direction of the fan-shaped transmitted fan beam sound is transmitted from one side to the other side of each of the transmitting elements (in this embodiment, as shown in FIG. 4, it is spread horizontally from the upper part of the figure). The fan-shaped transmitting fan beam sound is switched and set intermittently at a constant angular interval (toward the lower part of the figure) (FIG. 10: S106 / transmitting fan beam sound transmitting step).

これを更に詳述すると、まず、図10において、主制御部10が作動し一定周期で繰り返す基準信号a(バルク波)を送波器20用として出力する(図10:ステップS101)。同時に、主制御部10はシステム全体の動作タイミングを設定するタイミング制御信号bを出力する。   This will be described in more detail. First, in FIG. 10, the main control unit 10 operates and a reference signal a (bulk wave) that repeats at a constant cycle is output for the transmitter 20 (FIG. 10: Step S101). At the same time, the main control unit 10 outputs a timing control signal b that sets the operation timing of the entire system.

同時に、主制御部10はタイミング制御信号bを出力する(図10:ステップS102)。このタイミング制御信号bは、連動する各構成部分(ホッピングパターン発生器22a、移相制御回路24、レプリカ信号生成部42、扇状受波ビーム設定回路35等)に入力する(図1)。   At the same time, the main control unit 10 outputs a timing control signal b (FIG. 10: step S102). This timing control signal b is input to each of the interlocking components (hopping pattern generator 22a, phase shift control circuit 24, replica signal generator 42, fan-shaped received beam setting circuit 35, etc.) (FIG. 1).

次に、ホッピングパターン発生器22aがタイミング制御信号bの入力により前述したように周波数が不規則に設定された4種類のホッピングパターン信号cを生成して出力する(図10:ステップS103)。このホッピングパターン信号cは、周波数シンセサイザ22bに入力される(図1参照)。   Next, the hopping pattern generator 22a generates and outputs four types of hopping pattern signals c whose frequencies are set irregularly as described above in response to the input of the timing control signal b (FIG. 10: Step S103). The hopping pattern signal c is input to the frequency synthesizer 22b (see FIG. 1).

次いで、周波数シンセサイザ22bは、ホッピングパターン信号cに基づき基準信号aをホッピングパターン変調(パルス変調)して周波数ホッピング信号dを出力する(図10:ステップS104)。この周波数ホッピング信号dは、可変移相回路25〜25と後述するレプリカ信号生成部42に入力される(図1参照)。 Next, the frequency synthesizer 22b performs hopping pattern modulation (pulse modulation) on the reference signal a based on the hopping pattern signal c and outputs a frequency hopping signal d (FIG. 10: step S104). The frequency hopping signal d is input to the variable phase shift circuits 25 1 to 25 n and a replica signal generation unit 42 described later (see FIG. 1).

一方、移相制御回路24は、タイミング制御信号bの入力に基づいて各送波素子20〜20に個別に対応する位相制御信号e1 , e2,……en を生成し、これを位相設定指令信号として個別に前述した可変移相回路25〜25へ送り込む(図10:ステップS104)。 On the other hand, phase shift control circuit 24, phase control signals e1, e2 corresponding to each individual transmitting elements 20 1 to 20 n based on the input of the timing control signal b, to generate a ...... en, phase setting this The command signals are individually sent to the above-described variable phase shift circuits 25 1 to 25 n (FIG. 10: Step S104).

これにより、可変移相回路25〜25は入力される周波数ホッピング信号bに対して個々に異なる位相制御信号(これによって送信方位が設定される)に基づいて遅延処理すると共に当該遅延処理され送信方位が設定された周波数ホッピング信号を出力し(図10:ステップS104)、これを対応する増幅器26〜26を介して送波素子20〜20に各別に印加する(図10(A):ステップS105乃至S106)。 As a result, the variable phase shift circuits 25 1 to 25 n perform delay processing on the input frequency hopping signal b based on different phase control signals (thus setting the transmission direction) and perform the delay processing. A frequency hopping signal in which the transmission direction is set is output (FIG. 10: Step S104), and this is applied to each of the transmitting elements 20 1 to 20 n via the corresponding amplifiers 26 1 to 26 n (FIG. 10 ( A): Steps S105 to S106).

これにより、各送波素子20〜20は、励振信号の印加によって個別に励振され、全体が協働し送波器20として指向性を有する送波出力動作を行い、送波器20として第1の送波ファンビームTFを形成し送波ファンビーム音を送信する(図10:ステップS106)。以下、この動作を一定周期毎に実行し、第1,第3,…の送波ファンビームTF,TF,……,TFを順次送信する(図10:ステップS107)。 Accordingly, each of the transmission elements 20 1 to 20 n is individually excited by applying an excitation signal, and the whole cooperates to perform a transmission output operation having directivity as the transmitter 20. The first transmission fan beam TF 1 is formed and the transmission fan beam sound is transmitted (FIG. 10: step S106). Thereafter, this operation is executed at regular intervals, and first, third,... Transmitted fan beams TF 1 , TF 2 ,..., TF Y are sequentially transmitted (FIG. 10: Step S107).

(反射ファンビームの受信及び受信信号の処理動作)
次に、上述した送波器20から送信された送波ファンビーム音が目標物から反射してきた場合、まず、この反射波をドップラーシフトされた反射受信信号として受波器30が受信する。
(Reception fan beam reception and received signal processing)
Next, when the transmitted fan beam sound transmitted from the transmitter 20 is reflected from the target, the receiver 30 first receives the reflected wave as a Doppler-shifted reflected reception signal.

又、この反射波の受信に際しては、同時に予め前記受信方位設定部34が稼働し、前記目標物からの反射音に対する受信方位を前記扇状送波ファンビーム音の広がりに直交する方向(本実施形態では図5に示す上下方向の広がり)で且つ前記アレイ状の各受信素子30〜30の一方の側から他方に側(受信側から見て右手方向から左手方向)に向けて断続的にその受信方位を切り換え設定する(図11:ステップS201/反射信号受信工程)。 At the time of reception of the reflected wave, the reception direction setting unit 34 is operated in advance at the same time, and the direction of reception with respect to the reflected sound from the target is perpendicular to the spread of the fan-shaped transmitted fan beam sound (this embodiment). Then, the array-shaped receiving elements 30 1 to 30 X are intermittently extended from one side to the other side (from the right hand direction to the left hand direction as viewed from the receiving side). The reception direction is switched and set (FIG. 11: Step S201 / reflection signal reception step).

このステップS201の反射信号受信工程にあっては、最初に、前記送波器20による扇状に広げられた送波ファンビーム音TF〜TFの広がりに直交する状態の扇状受波ビームRF〜RFを、前記受信方位設定部34が予め前記受波器30の一方の端部側から他方の端部側に向けて断続的して繰り返し設定する(図11:ステップS202/扇状受波ビーム設定工程)。
同時に、この各扇状受波ビームで捕捉されるドップラーシフトされた前記反射波にかかる受信信号は、前記送波器20の各受信素子20〜20により同時に各別に受信される(図11:ステップS202/信号個別受信工程)。
In the reflected signal reception process of step S201, first, the fan-shaped received beam RF 1 in a state orthogonal to the spread of the transmitted fan beam sounds TF 1 to TF Y expanded in a fan shape by the transmitter 20. ˜RF X is set repeatedly in advance by the reception direction setting unit 34 from one end side of the receiver 30 to the other end side in advance (FIG. 11: Step S202 / fan-shaped reception) Beam setting process).
At the same time, the received signals relating to the Doppler-shifted reflected waves captured by the respective fan-shaped received beams are simultaneously received by the receiving elements 20 1 to 20 n of the transmitter 20 (FIG. 11: Step S202 / signal individual reception step).

次に、この各受信素子20〜20で受信された反射波は、設定された扇状受波ビーム毎に方位情報が特定されて増幅器31〜31で増幅され、直交変調器32〜32及び広帯域のフィルタ回路(BPF)33〜33で雑音処理され、その後、各別に前述した受信方位設定部34の受信側可変移送回路36〜36に取り込まれた後に加算処理部38に送られる(図11:ステップS203/雑音処理工程)。 Next, the reflected wave received by each of the receiving elements 20 1 to 20 n is specified by the azimuth information for each set fan-shaped received beam, amplified by the amplifiers 31 1 to 31 n , and then the quadrature modulator 32 1. To 32 n and a broadband filter circuit (BPF) 33 1 to 33 n , and then added to the reception side variable transfer circuits 36 1 to 36 n of the reception direction setting unit 34 described above. (FIG. 11: Step S203 / noise processing step).

そして、この加算処理部38で加算処理されて画像上の単一ドットの位置情報が付された後にサンプリング処理され、その後、前記単位励振信号毎にこれに対応して予め準備されたドップラーシフト付の複数のレプリカ信号に基づいて、受信信号相関処理部44が相関をとり、これによって正規の反射信号を1ドットについて順次特定される(図11:ステップS204乃至S206/受信信号処理工程)。   Then, addition processing is performed by the addition processing unit 38 and position information of a single dot on the image is added, and then sampling processing is performed. Thereafter, for each unit excitation signal, a Doppler shift with a corresponding preparation is added. Based on the plurality of replica signals, the received signal correlation processing unit 44 correlates and thereby sequentially identifies the regular reflected signal for one dot (FIG. 11: steps S204 to S206 / received signal processing step).

このステップS204乃至S206の受信信号処理工程にあっては、まず、前記各受信素子で受信された一の設定方位に於ける受信信号の全体を、加算処理部38が、前記受信方位設定部34の受信側可変移送回路36〜36を介して取り込んで加算処理する。 この加算処理は、前述した一の送波ファンビームについては水平方向に1,000回実行され、これによって画像処理における水平走査線上における1,000ドットの反射受信情報が生成される(図11:ステップS204/加算処理工程)。 In the received signal processing step of steps S204 to S206, first, the addition processing unit 38 adds the entire received signal in one setting direction received by each receiving element to the receiving direction setting unit 34. The receiving side variable transfer circuits 36 1 to 36 n are used for addition processing. This addition processing is executed 1,000 times in the horizontal direction for the above-described one transmission fan beam, thereby generating 1,000 dots of reflected reception information on the horizontal scanning line in the image processing (FIG. 11: FIG. 11). Step S204 / addition processing step).

次に、この加算処理されて成る反射ドップラー信号は、その周波数及び感度情報を前記受信方位設定部34で設定される一の受信方位角度毎に且つ時系列で分けて前記複数の単位励信信号に対応した受信信号毎に、サンプルホールド回路39がサンプルホールドして出力する(図11:ステップS205/サンプルホールド工程)。   Next, the reflected Doppler signal obtained by the addition processing is divided into the plurality of unit excitation signals by dividing the frequency and sensitivity information for each reception azimuth angle set by the reception azimuth setting unit 34 and in time series. The sample and hold circuit 39 samples and holds each received signal corresponding to the signal (FIG. 11: step S205 / sample hold step).

このサンプルホールド工程によって、後述する画像表示における立体表示に必要な目標物のデータが得られる。このサンプルホールドされた受信信号は、レプリカ相関部の受信信号記憶部に順次記憶される(図11:ステップS205/受信信号記憶工程)。   By this sample and hold process, target data necessary for stereoscopic display in image display to be described later is obtained. The sampled and received reception signals are sequentially stored in the reception signal storage unit of the replica correlation unit (FIG. 11: step S205 / reception signal storage step).

一方、レプリカ相関部におけるレプリカ相関処理に際しては、事前に、複数のレプリカ信号が、前述した4個の単位励信信号から成る励信信号(周波数ホッピング信号d)が励振信号生成回路部22から出力される度に当該励信信号に基づいて(当該励信信号の繰り返し出力毎に)ドップラーシフトされた複数のレプリカ信号が生成され、前述したレプリカ相関部が備えているレプリカ信号記憶部に図6に示す形態(4つの単位励信信号に対応した形態)をもって一時的に記憶される(図11:ステップS206/レプリカ信号生成工程)。   On the other hand, in replica correlation processing in the replica correlation unit, a plurality of replica signals and an excitation signal (frequency hopping signal d) including the four unit excitation signals described above are output from the excitation signal generation circuit unit 22 in advance. Each time a plurality of Doppler-shifted replica signals are generated based on the excitation signal (for each repeated output of the excitation signal), the replica signal storage unit included in the replica correlation unit described above is shown in FIG. (Form corresponding to four unit excitation signals) is temporarily stored (FIG. 11: step S206 / replica signal generation step).

このレプリカ信号生成工程では、前記周波数ホッピング信号dを構成する単位励信信号の各周波数に対応して、前記レプリカ信号生成部42が生成しる。この場合、前記周波数ホッピング信号dを構成する単位励信信号の一の信号にかかる周波数を基準とし想定される最大及び最小に変化するドップラー周波数の数値を、前記基準周波数の前後でそれぞれ50等分した場合に得られる等分した位置の複数のドップラー周波数値に基づいて生成される。本実施形態では各単位励信信号毎に101個のレプリカ信号が予め生成され前述したようにレプリカ信号記憶部に記憶される。   In the replica signal generation step, the replica signal generation unit 42 generates the frequency corresponding to each frequency of the unit excitation signal constituting the frequency hopping signal d. In this case, the numerical values of the maximum and minimum Doppler frequencies assumed based on the frequency of one unit excitation signal constituting the frequency hopping signal d are divided into 50 equal parts before and after the reference frequency. Is generated based on a plurality of Doppler frequency values at equally divided positions. In the present embodiment, 101 replica signals are generated in advance for each unit excitation signal and stored in the replica signal storage unit as described above.

そして、このサンプルホールドされた前記反射受信信号がこれに対応して予めドップラーシフトされた前記複数のレプリカ信号に基づいて前記受信信号相関処理部が相関処理し、これによって前記目標物からの反射信号がそのドップラー量と共に特定される(図11:ステップS206乃至S207/レプリカ相関処理工程)。   Then, the received signal correlation processing unit performs correlation processing based on the plurality of replica signals in which the sampled and held reflected received signals are previously Doppler shifted correspondingly, and thereby reflected signals from the target object. Are identified together with the Doppler amount (FIG. 11: Steps S206 to S207 / Replica Correlation Processing Step).

ここで、上記レプリカ相関処理について詳述する。
上記レプリカ相関処理では、レプリカ相関部41が一時記憶している反射受信信号に対し、画素対応方位が同一で、四つの周波数に関するサンプルホールドされた順位が同位の四つの受信信号を1組のデータ信号として読み出すと共に、各レプリカ信号記憶部42bが一時記憶してレプリカ信号を読み出すと共に読み出した1組のデータ信号と対応するレプリカ信号との相関をとり、ビーム信号の音圧強度とドップラーとを組み合わせたレプリカ相関値を出力する。この相関処理をサンプルホールド受信回数の分繰り返して、一の画素対応方位のレプリカ相関を終了する。こうして次々に画素対応方位毎にレプリカ相関を行う。
Here, the replica correlation processing will be described in detail.
In the replica correlation processing, four received signals having the same pixel correspondence azimuth and sampled and held ranks for the four frequencies with respect to the reflected received signal temporarily stored in the replica correlation unit 41 are used as a set of data. As a signal, each replica signal storage unit 42b temporarily stores and reads the replica signal, and correlates a set of read data signals with the corresponding replica signal, and combines the sound pressure intensity of the beam signal and the Doppler. The replica correlation value is output. This correlation processing is repeated for the number of times of sample hold reception, and the replica correlation for one pixel corresponding direction is completed. In this way, replica correlation is performed for each orientation corresponding to the pixels.

続いて、第2の送波ファンビームTFについても、上述した第1の送波ファンビームTFの場合と同様にして相関処理が実行され、以後も、第yの送波ファンビームTFまで、同様のステップが繰り返えされる。 Subsequently, the correlation process is performed on the second transmission fan beam TF 2 in the same manner as in the case of the first transmission fan beam TF 1 described above, and thereafter the y-th transmission fan beam TF Y Until then, the same steps are repeated.

ここで、このレプリカ相関処理工程では、前記ドップラーシフトされた反射受信信号の特定に際し、前記各反射波の受信方位角度毎に得られるドップラーシフトされた前記反射受信信号にかかる各単位励信信号を、レプリカ信号記憶部42に記憶されている前記同一方位角度で且つ対応する順位の複数のレプリカ信号の全てについて、前記受信信号相関処理部44が図6に示すようにその周波数を比較すると共に、同一又はこれに最も近い値の一の周波数のレプリカ信号を前記反射波にかかる反射信号として特定する。   Here, in the replica correlation processing step, when specifying the Doppler-shifted reflected reception signal, each unit excitation signal applied to the Doppler-shifted reflected reception signal obtained for each reception azimuth angle of each reflected wave is obtained. The received signal correlation processing unit 44 compares the frequencies of all the plurality of replica signals having the same azimuth angle and corresponding rank stored in the replica signal storage unit 42 as shown in FIG. A replica signal having a frequency of the same value or the closest value is specified as a reflected signal applied to the reflected wave.

同時に、この特定された反射信号のドップラー情報及び当該反射信号に対応する前記反射ドップラー信号の送受信のタイミング情報に基づいて前記目標物の位置及び速度並びに移動方位にかる情報を、前記受信信号相関処理部44が特定し目標物特定情報記憶部46に記憶処理する。   At the same time, based on the Doppler information of the identified reflected signal and the transmission / reception timing information of the reflected Doppler signal corresponding to the reflected signal, information on the position and velocity of the target and the moving direction is received in the received signal correlation process. The unit 44 specifies and performs storage processing on the target specifying information storage unit 46.

そして、この特定された反射信号のドップラー情報及び当該反射信号にかかる送受信のタイミング情報並びに反射強度情報に基づいて前記反射受信信号にかかる目標物の位置及び移動方位を、画像値データ処理部が画像表示用として特定し目標物特定情報記憶部45に記憶する(図11:ステップS207/画像表示データ特定工程)   Then, the image value data processing unit images the position and moving direction of the target related to the reflected reception signal based on the Doppler information of the identified reflected signal, the transmission / reception timing information related to the reflected signal, and the reflection intensity information. It is specified for display and stored in the target specifying information storage unit 45 (FIG. 11: step S207 / image display data specifying step).

次に、この目標物特定情報記憶部45に記憶された正規の反射信号にかかる情報は、反射信号画像処理手段50の表示制御部48によってソーナー画像表示部49上に有効に表示される。具体的には、前述した受信信号処理手段37で処理され順次送り込まれる目標物の位置情報及び感度情報(反射レベル情報)は、画素値データ処理部で画素値データに順次変換処理され、画像表示用の座標データが付されて座標値データ記憶部47に記憶される(図11:ステップS208/座標データ記憶工程)。   Next, the information related to the regular reflection signal stored in the target object specifying information storage unit 45 is effectively displayed on the sonar image display unit 49 by the display control unit 48 of the reflection signal image processing means 50. Specifically, the position information and sensitivity information (reflection level information) of the target processed and sequentially sent by the reception signal processing unit 37 are sequentially converted into pixel value data by the pixel value data processing unit, and image display is performed. Is added and stored in the coordinate value data storage unit 47 (FIG. 11: step S208 / coordinate data storage step).

その後、この座標値データ記憶部47に記憶されている座標値データを、表示制御部48が二次元又は三次元の斜視図表示データに変換表示制御し、前述したソーナー画像表示部49上に送り込み、画像表示する(図11:ステップS209/目標物画像表示工程)。   Thereafter, the coordinate value data stored in the coordinate value data storage unit 47 is converted and controlled by the display control unit 48 into two-dimensional or three-dimensional perspective view display data, and sent to the sonar image display unit 49 described above. Then, an image is displayed (FIG. 11: Step S209 / target image display step).

ここで、上記画素値データ処理部46は、前述したように、目標物特定情報記憶部45に記憶されている特定された一のドットおよびそれにかかる受信信号情報と対応する101個のレプリカ信号にかかるドップラー周波数のレプリカ相関値を読み出して、予め内部に設定されている画像表示条件の閾値と照合すると共に当該閾値を超えた音圧が最も高いレプリカ相関値を選択しその音圧に対応したグラデーションデータを画素値データとして出力する画素値データ処理を行う画素値データ処理機能を備えている。そして、この画素値データ処理を、前記各記憶部が記憶している一の送波ファンビーム毎に、対応する全部のレプリカ相関値に行われるようになっている。   Here, as described above, the pixel value data processing unit 46 converts the identified one dot stored in the target object specifying information storage unit 45 and 101 replica signals corresponding to the received signal information. A gradation correlation corresponding to the sound pressure is selected by reading the replica correlation value of the Doppler frequency and collating it with the threshold value of the image display condition set in advance and selecting the replica correlation value having the highest sound pressure exceeding the threshold value. A pixel value data processing function for performing pixel value data processing for outputting data as pixel value data is provided. This pixel value data processing is performed on all corresponding replica correlation values for each transmission fan beam stored in each storage unit.

この上記画素値データ処理機能による画素値化処理は、具体的には、例えば図7に示すように、横軸の左端をドップラー周波数にかかる負の最大偏差であるマイナスq値,中央をドップラー周波数にかかる偏差0値,右端をドップラー周波数にかかる正の最大偏差であるプラスqとすると共に、縦軸に相関レベル(音圧)を取ったグラフ上で、目標物が存在すると想定される閾値エリア(ハッチングエリア,又は画像表示エリア)を設定し、同一の画素対応方位の101個のレプリカ相関値について1個ずつ閾値エリア(画像表示エリア)に含まれるか否か順次に判定する。   Specifically, in the pixel value conversion processing by the pixel value data processing function, for example, as shown in FIG. 7, the left end of the horizontal axis is a negative q value that is a negative maximum deviation applied to the Doppler frequency, and the center is the Doppler frequency. The threshold area where the target is assumed to be present on the graph in which the deviation is zero and the right end is the positive maximum deviation plus q which is the Doppler frequency and the vertical axis indicates the correlation level (sound pressure). (Hatching area or image display area) is set, and it is sequentially determined whether 101 replica correlation values of the same pixel corresponding orientation are included in the threshold area (image display area) one by one.

その後、閾値エリアに含まれる最大の相関ピーク(最大音圧)を生じる一つのレプリカ相関値を抽出し、これを目標物の存在する画素としてグラデーションデータに置き換えて記憶する。符号47は、この場合のグラデーションデータを記憶する座標データ記憶部を示す。   Thereafter, one replica correlation value that produces the maximum correlation peak (maximum sound pressure) included in the threshold area is extracted, and this is replaced with gradation data as a pixel in which the target exists, and stored. Reference numeral 47 denotes a coordinate data storage unit for storing gradation data in this case.

この画素値化処理を行うと、ドップラー周波数が付された反射受信信号であっても、これを閾値エリアによって高い相関レベルで確実に捕捉し特定することができる。又、この画素値化処理は、1ドットに対応する一画面分について順次行われ、これによって目標物からの反射信号を確実に検出し捕捉することができる。   When this pixel value conversion process is performed, even a reflected reception signal with a Doppler frequency can be reliably captured and specified with a high correlation level by the threshold area. Further, this pixel value conversion process is sequentially performed for one screen corresponding to one dot, whereby the reflected signal from the target can be reliably detected and captured.

又、前述した表示制御部48は、前述した主制御部10からの要求に基づいて作動し、座標データ記憶部47に記憶されている画素値データを読み出して図8に示すようにマトリックス配列処理し、それをソーナー画像表示部に表示する。   The display control unit 48 operates based on the request from the main control unit 10 described above, reads the pixel value data stored in the coordinate data storage unit 47, and performs matrix arrangement processing as shown in FIG. It is displayed on the sonar image display section.

この場合、主制御部10からの要求に基づいて、同一時刻のマトリックス配列の画素を出力すれば二次元表示を行うことができ、又、サンプルホールドした複数回分の画面を奥行方向に重ね合わせて出力すれば図9に示すように三次元表示を行うことができる。さらに、送波器20と受波器30とで1サイクル分の送受波を行って得られる画面を重ね合わせて出力すれば、更に三次元表示を有効に行うことができる。   In this case, on the basis of a request from the main control unit 10, two-dimensional display can be performed by outputting pixels of the matrix arrangement at the same time, and a plurality of sampled and held screens are superimposed in the depth direction. If output, three-dimensional display can be performed as shown in FIG. Furthermore, if a screen obtained by transmitting and receiving one cycle of waves by the transmitter 20 and the receiver 30 is superimposed and output, three-dimensional display can be performed more effectively.

ここで、本実施形態における上記動作で開示した各実行工程にあっては、その各動作機能の内容をプログラム化しコンピュータに実行させるように構成してもよい。この場合、コンピュータとしては前述した主制御部に予め装備したコンピュータを利用するようにしてもよい。   Here, in each execution process disclosed in the above operation in the present embodiment, the contents of each operation function may be programmed and executed by a computer. In this case, as the computer, a computer previously installed in the main control unit described above may be used.

(実施形態の作用効果)
このように、上記構成のソーナーシステム100によれば、送波器20が第1〜第yの送波ファンビームTF〜TFを形成し、異なる周波数からなる送波ファンビーム音を水中に向かって送波し、受波器30が、一つの送波ファンビームの一つの周波数に対して第1〜第xの受波ファンビームRF〜RFで切替式に待ち受けて反射音を受波し、受信方位設定部34が、周波数ホッピング信号に対応したレプリカ信号を生成して待ち受けると共に指向性を有するビーム信号を取得し、レプリカ相関部40が、ビーム信号とレプリカ信号とをレプリカ相関してレプリカ相関値を出力し、画素値データ処理部47が目標物特定情報記憶部46に記憶されたレプリカ相関値を読み出して画素値データ処理を行い、画像表示装置50が画素値データを入力して表示画面に水中の目標物の正確な位置、距離、移動速度及び影像に関するY×Xのドット(Yは垂直方向のドット数,Xは水平方向のドット数)を表示することができる。
(Effect of embodiment)
As described above, according to the sonar system 100 having the above-described configuration, the transmitter 20 forms the first to y-th transmitted fan fan beams TF 1 to TF Y and transmits the transmitted fan beam sound having different frequencies into the water. The receiver 30 receives the reflected sound by switching to the first to xth receiving fan beams RF 1 to RF X for one frequency of one transmitting fan beam. The reception direction setting unit 34 generates and waits for a replica signal corresponding to the frequency hopping signal and acquires a beam signal having directivity, and the replica correlation unit 40 performs replica correlation between the beam signal and the replica signal. The replica correlation value is output, and the pixel value data processing unit 47 reads the replica correlation value stored in the target object specifying information storage unit 46 and performs pixel value data processing. Input data and display Y × X dots (Y is the number of dots in the vertical direction and X is the number of dots in the horizontal direction) on the display screen regarding the exact position, distance, moving speed and image of the target in the water. Can do.

上記構成の送波装置部100Aは、周波数ホッピング信号を生成し周波数ホッピング信号を位相を変えて励振信号とし第1〜nの送波素子20〜20に入力し送波ファンビームを形成し送波ファンビーム音を送波合成することに特徴がある。 The transmission device unit 100A having the above configuration generates a frequency hopping signal, changes the phase of the frequency hopping signal as an excitation signal, and inputs the excitation signal to the first to nth transmission elements 20 1 to 20 n to form a transmission fan beam. It is characterized by transmitting and synthesizing the transmitted fan beam sound.

また、上記構成の受波装置部100Bは、ドップラーシフトにより複数のレプリカ信号を生成すること、各受波素子30,30,……,30で送波ファンビーム音の反射音を待ち受けて受信するための指向性制御を行ってビーム信号を取得すること、方位毎にレプリカ信号と受信ビーム信号とをレプリカ相関すること、レプリカ相関値を閾値に照合して画像データを得ること、を行う制御回路である。 Further, reception apparatus unit 100B of the above configuration, generating a plurality of replica signals by Doppler shift, the wave receiving devices 30 1, 30 2, ..., waiting a reflected sound wave transmission fan beam sound 30 m To obtain a beam signal by performing directivity control for reception, to perform replica correlation between the replica signal and the received beam signal for each azimuth, and to obtain image data by comparing the replica correlation value with a threshold value. It is a control circuit to perform.

上記構成の受波装置部100Bは、送波装置部100Aに対応し、送波ファンビームの一つの周波数毎に第1〜第xの受波ファンビームを形成して受波し、一つの送波ファンビームを構成している周波数のホッピング数だけ第1〜第xの受波ファンビームの形成を繰り返して受信し反射信号を取得すること、及び、周波数毎に分かれた反射受信信号を方位別にまとめてからビーム信号との間でレプリカ相関することに特徴がある。   The wave receiving device unit 100B having the above configuration corresponds to the wave transmitting device unit 100A and forms and receives the first to xth wave receiving fan beams for each frequency of the wave transmitting fan beam. Receiving the reflected signals by repeatedly forming the first to xth received fan beams as many times as the number of hops of the frequency constituting the wave fan beam, and the reflected received signals divided by frequency for each direction It is characterized by replica correlation with the beam signal after being collected.

従って、送波ファンビーム音と反射音が周波数ホッピング信号からなり、また、反射音に付いたドップラーを検出し、ドップラーが付いた目標物とドップラーの無い残響とを分離することができるので、妨害・干渉・傍受に強く、時間分解能距離分解能が高く、画素の座標ずれが生じない正確な画像データを高クロスレンジ分解能を有して取得できて正確な画像表示が行える。   Therefore, the transmitted fan beam sound and reflected sound are composed of frequency hopping signals, and the Doppler attached to the reflected sound can be detected and the target with Doppler can be separated from the reverberation without Doppler. -It is resistant to interference and interception, has a high time resolution and distance resolution, and can acquire accurate image data with high cross-range resolution and accurate image display with no pixel coordinate deviation.

更に、本実施形態に係る上記ソーナーシステムによれば、妨害・干渉・傍受に強い送波ファンビーム音を生成しかつ目標物に向かって送波しかつ目標物により反射されて得られる反射音に付いたドップラーを検出しドップラーが付いた目標物とドップラーの無い残響とを分離して画素の座標ずれが生じない正確な画像表示、距離分解能・時間分解能が高い画像表示ができる。   Furthermore, according to the sonar system according to the present embodiment, the transmitted fan beam sound that is strong against interference, interference, and interception is generated, transmitted to the target, and reflected by the target. By detecting the attached Doppler and separating the target with Doppler and the reverberation without Doppler, it is possible to display an accurate image without causing a pixel coordinate shift, and to display an image with high distance resolution and time resolution.

又、ソーナー用送信装置(送信装置部)、ソーナー用受信装置(受信装置部)、ソーナー画像表示方法、及びそのプログラムについても、上記実施形態の全体説明内で開示したように、上記ソーナーシステムと同様の目的を達成し得る構成および作用効果を備えたものとなっている。   Also, the sonar transmission device (transmission device section), the sonar reception device (reception device section), the sonar image display method, and the program thereof, as disclosed in the overall description of the above embodiment, It has a configuration and operational effects that can achieve the same purpose.

ここで、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲での各種変更が含まれる。
例えば、ホッピングパターン発生器22aは、上記のように、タイミング制御信号bを入力する毎に、ランダムに異なったホッピングパターン信号を周波数シンセサイザ22bに出力するようになっていてもよいし、また、送波素子20〜20が形成する送波ファンビームの数に対応した1サイクル分の異なったホッピングパターンを用意していて、タイミング制御信号bを入力する毎に、異なったホッピングパターン信号を周波数シンセサイザ22bに出力するようになっていてもよい。
Here, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications within the scope not departing from the gist of the claims.
For example, as described above, the hopping pattern generator 22a may output a different hopping pattern signal to the frequency synthesizer 22b randomly every time the timing control signal b is input. Different hopping patterns for one cycle corresponding to the number of transmission fan beams formed by the wave elements 20 1 to 20 n are prepared, and each time the timing control signal b is input, a different hopping pattern signal is generated. The data may be output to the synthesizer 22b.

前述した送波素子については、これを横並びにして送波ファンビームを水平方向に並ばせて送信すると共に、前述した受波素子については、これを縦並びにして受波ファンビームを縦並びに形成して反射音を待ち受けるように設定してもよい。
また、送波素子20〜20で形成する送波ファンビームの形成順序が本実施形態とは逆に送波方向が下向きの角度から上向きの角度になるまで走査してもよい。
The above-mentioned wave transmitting elements are arranged side by side to transmit the transmitting fan beams in the horizontal direction, and the wave receiving elements described above are arranged vertically to form the wave receiving fan beams in a line. Then, it may be set to wait for the reflected sound.
Further, scanning may be performed until the transmitting fan beam formed by the transmitting elements 20 1 to 20 n is formed in the order in which the transmitting direction is changed from the downward angle to the upward angle, contrary to the present embodiment.

(付記)
ここで、上述した各実施形態について、その新規な技術内容の要点を以下に示す。尚、これは、技術内容の要点であり、本発明をこれに限定するものではない。
(Appendix)
Here, the main points of the new technical contents of the above-described embodiments are shown below. This is the gist of the technical contents, and the present invention is not limited to this.

〔付記1〕
扇状に広がる送波ファンビーム音を目標物に向けて送信する送波器及び当該送波器を励振制御する送波器駆動制御手段を備えた送信装置部と、前記目標物からの反射音を反射ドップラー信号として受信する受波器及び当該受波器を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を設定する受信方位設定部並びに前記受波器で受信される反射音を信号処理し前記目標物の所在を画像表示用として特定する受信信号処理手段を備えた受信装置部と、これら各構成要素全体の動作を制御する主制御部と、を有し、
前記送波器を目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子により構成すると共に、前記受波器を同じく目標物に面してアレイ状に配設され且つ前記アレイ状の送波器に対して90度回転した状態で設置された複数の受波素子により構成して成るソーナーシステムにおいて、
前記送波器駆動制御手段が、
前記複数の各送波素子を同時に励振するための励振信号を生成する励振信号生成回路部を備え、前記励振信号を、一定周期で繰り返す広帯域のバルク波とすると共に当該バルク波をその繰り返し周期毎に異なった周波数から成る少なくとも二以上の単位励振信号を断続して時系列に並べて成る異なった周波数ホッピング信号dをもって構成し、
前記受信信号処理手段を、
前記受波器で受信される前記目標物からの反射受信波である反射ドップラー信号を予め設定された受信方位角度毎に順次受信すると共に当該反射ドップラー信号の要部を成す前記周波数ホッピング信号dの単位励振信号を対象としてこれを経時的に複数回サンプルホールドするサンプルホールド回路と、
このサンプルホールドにより取得された反射受信波にかかる前記バルク波の前記各単位励振信号を対象として、予めドップラーシフトさせて生成された複数のレプリカ信号との間で受信方位毎に相関をとり前記目標物からの反射信号を特定するレプリカ相関部と、
このレプリカ相関部で特定された反射信号を画像表示用として記憶する目標物特定情報記憶部とを含む構成したことを特徴とするソーナーシステム。
[Appendix 1]
Transmitter unit comprising a transmitter for transmitting fan fan sound transmitted in a fan shape toward a target, and a transmitter drive control means for controlling excitation of the transmitter, and a reflected sound from the target A receiver for receiving as a reflected Doppler signal, a receiving direction setting unit for energizing the receiver to set a receiving direction for reflected sound from the target, and a signal processing for the reflected sound received by the receiver And a receiving device section having a received signal processing means for specifying the location of the target for image display, and a main control section for controlling the overall operation of each of these components,
The transmitter is composed of a plurality of transmitting elements arranged in an array facing the target, and the receiver is also arranged in an array facing the target and the array In a sonar system constituted by a plurality of receiving elements installed in a state rotated by 90 degrees with respect to the transmitter of
The transmitter drive control means is
An excitation signal generation circuit that generates an excitation signal for exciting each of the plurality of transmission elements at the same time, and the excitation signal is a broadband bulk wave that repeats at a constant period, and the bulk wave is repeated at each repetition period. Comprising at least two unit excitation signals having different frequencies and having different frequency hopping signals d intermittently arranged in time series,
The received signal processing means;
The reflected Doppler signal, which is a reflected received wave from the target received by the receiver, is sequentially received for each reception azimuth angle set in advance, and the frequency hopping signal d constituting the main part of the reflected Doppler signal is received. A sample and hold circuit that samples and holds a unit excitation signal multiple times over time;
For each unit excitation signal of the bulk wave applied to the reflected reception wave obtained by this sample and hold, a correlation is made for each reception azimuth with a plurality of replica signals generated by Doppler shift in advance, and the target A replica correlation unit for identifying a reflected signal from an object;
A sonar system comprising: a target specifying information storage unit for storing the reflected signal specified by the replica correlation unit for image display.

〔付記2〕
付記1に記載のソーナーシステムにおいて、
前記受信信号処理手段に、前記目標物特定情報記憶部に記憶された前記反射信号にかかる送受信のタイミング情報および反射レベルに基づいて前記目標物の所在位置および形状にかかる各情報を特定する画素値データ処理を行う共に、前記各受信方位に対応した表示用の座標データを付して座標データを生成し当該座標データを予め別に装備されたソーナー画像表示部に画像表示する反射信号画像処理手段を併設したことを特徴とするソーナーシステム。
[Appendix 2]
In the sonar system described in Appendix 1,
A pixel value for specifying each information related to the location and shape of the target based on the transmission / reception timing information and the reflection level related to the reflected signal stored in the target specifying information storage unit in the received signal processing means Reflection signal image processing means for performing data processing, generating coordinate data by attaching display coordinate data corresponding to each reception direction, and displaying the coordinate data on a sonar image display unit separately provided in advance. A sonar system characterized by the addition.

〔付記3〕
付記1に記載のソーナーシステムにおいて、
前記励振信号生成回路部は、周波数変調に必要な周波数情報として少なくとも二つの変調用周波数データを含むホッピングパターン信号cを乱数値に基づいて特定し出力するホッピングパターン発生器と、前記ホッピングパターン信号cと前記主制御部から一定周期で出力されるパルス波aとに基づいて励振信号である前記周波数ホッピング信号dを生成し一定周期で繰り返すバルク波として出力する周波数シンセサイザとを備えて構成されていることを特徴としたソーナーシステム。
[Appendix 3]
In the sonar system described in Appendix 1,
The excitation signal generation circuit unit specifies and outputs a hopping pattern signal c including at least two modulation frequency data as frequency information necessary for frequency modulation based on a random value, and the hopping pattern signal c And a frequency synthesizer that generates the frequency hopping signal d that is an excitation signal based on the pulse wave a that is output from the main control unit at a constant cycle and outputs the frequency hopping signal d that is repeated at a constant cycle. A sonar system characterized by that.

〔付記4〕
付記3に記載のソーナーシステムにおいて、
前記ホッピングパターン発生器は、予め乱数発生回路を有すると共に、前記送波素子の共振周波数における共振時のQを下げた状態で得られる広帯域の共振信号の内の有効に共振が得られる最小限度および最大限度の各周波数に対応した最小および最大の乱数値を予め設定し、前記乱数発生回路から順次出力される複数の乱数値に対応した任意の周波数値の組合せを前記ホッピングパターン信号cとして特定する機能を備え、
前記周波数シンセサイザ22bは、前記ホッピングパターン信号cに基づいて前記主制御部から一定間隔で送り込まれるパルス信号aをパルス変調し励振信号としての前記周波数ホッピング信号dを前記バルク波として出力する機能を備えていることを特徴としたソーナーシステム。
[Appendix 4]
In the sonar system described in Appendix 3,
The hopping pattern generator has a random number generation circuit in advance, and a minimum level at which resonance can be effectively obtained from a broadband resonance signal obtained in a state where Q at resonance at the resonance frequency of the transmission element is lowered and A minimum and maximum random number value corresponding to each frequency of the maximum limit is set in advance, and an arbitrary combination of frequency values corresponding to a plurality of random number values sequentially output from the random number generation circuit is specified as the hopping pattern signal c. With functionality,
The frequency synthesizer 22b has a function of pulse-modulating a pulse signal a sent from the main control unit at regular intervals based on the hopping pattern signal c and outputting the frequency hopping signal d as an excitation signal as the bulk wave. A sonar system characterized by

〔付記5〕
付記4に記載のソーナーシステムにおいて、
前記送波器駆動制御手段は、
前記励振信号生成回路部で生成される周波数ホッピング信号dを送信器用励振信号として入力すると共に、当該周波数ホッピング信号dに基づいて前記各送波素子に対応した数で且つ前記送波ファンビーム音の送信方位に対応して設定される位相が順次異なった複数の励振信号を生成し当該生成された複数の励振信号を対応する前記各送波素子に同時に印加する送信方位設定部を備えていることを特徴としたソーナーシステム。
[Appendix 5]
In the sonar system described in Appendix 4,
The transmitter drive control means includes:
The frequency hopping signal d generated by the excitation signal generation circuit unit is input as a transmitter excitation signal, and the number corresponding to each of the transmission elements based on the frequency hopping signal d and the frequency of the transmitted fan beam sound. A transmission azimuth setting section for generating a plurality of excitation signals having different phases set corresponding to the transmission azimuth and applying the generated plurality of excitation signals to the corresponding transmitting elements simultaneously; Sonar system.

〔付記6〕(送信方位の切換え)
付記5に記載のソーナーシステムにおいて、
前記送信方位設定部は、
前記各送波素子に印加する前記複数の各励振信号の位相を順次変化した状態に設定して対応する前記各送波素子に同時に印加し前記送波ファンビーム音の一の送信方位を特定する送信方位特定機能と、
前記主制御部に制御されて作動し予め設定された一定のタイミングで前記各送波素子から出力される送波ファンビーム音の送信方位を前記複数の各励振信号に設定する位相の印加パターンを変化させて一方の側から他方の側に向けて一定の角度間隔で断続的に順次切換え設定する送信方位切換え設定機能とを備えていることを特徴としたソーナーシステム。
[Appendix 6] (Transmission direction switching)
In the sonar system described in appendix 5,
The transmission azimuth setting unit
The phase of each of the plurality of excitation signals applied to each of the transmitting elements is set to a state that is sequentially changed, and the transmitting direction of one of the transmitting fan beam sounds is specified by simultaneously applying to the corresponding transmitting elements. Transmission direction identification function,
A phase application pattern for setting the transmission direction of the transmitted fan beam sound to each of the plurality of excitation signals at a predetermined timing controlled and operated by the main control unit. A sonar system comprising: a transmission azimuth switching setting function that changes and sets switching sequentially and intermittently at regular angular intervals from one side to the other side.

〔付記7〕
付記4に記載のソーナーシステムにおいて、
前記送信方位設定部を、位相が異なる周波数ホッピング信号dを前記複数の各送波素子に同時に印加する複数の可変移相回路と、この複数の各可変移相回路に対して前記励振信号生成回路部で生成される周波数ホッピング信号dが入力された場合に当該周波数ホッピング信号dの位相を前記送波ファンビーム音の送信方向に対応して順次変化した状態に設定するように対応する前記各可変移相回路に予め指令する移相制御回路24とにより構成したことを特徴とするソーナーシステム。
[Appendix 7]
In the sonar system described in Appendix 4,
The transmission azimuth setting unit includes a plurality of variable phase shift circuits that simultaneously apply frequency hopping signals d having different phases to the plurality of transmission elements, and the excitation signal generation circuit for the plurality of variable phase shift circuits. When the frequency hopping signal d generated by the unit is input, the variable hopping signal d is set so that the phase of the frequency hopping signal d is sequentially changed corresponding to the transmission direction of the transmitted fan beam sound. A sonar system comprising a phase shift control circuit 24 for instructing a phase shift circuit in advance.

〔付記8〕(方位切換え時の時間間隔)
付記6に記載のソーナーシステムにおいて、
前記主制御部は、前記送波ファンビーム音の送信方位角度の送信角度断続切替え設定に際しては、その切り換え時間の時間間隔を予め設定されたプログラムに従って適宜可変設定する切換えタイミング設定機能を備えていることを特徴とするソーナーシステム。
[Appendix 8] (Time interval when changing direction)
In the sonar system described in appendix 6,
The main control unit has a switching timing setting function for variably setting the time interval of the switching time according to a preset program when setting the transmission angle intermittent switching of the transmission azimuth angle of the transmitted fan beam sound. A sonar system characterized by that.

〔付記9〕
付記1乃至6の何れか一つに記載のソーナーシステムにおいて、
前記受信装置部の受信方位設定部を、
前記受波器の各受波素子を個別に付勢して前記各送波ファンビーム音に対する受信方位角度を設定する複数の受信側可変移相回路と、この各受信側可変移相回路を介して前記各受波素子の受信動作を制御し前記送波ファンビーム音の扇状ビーム面に直交する向きに扇状の受波ビーム領域を設定すると共に当該扇状受波ビーム領域を前記各受波素子の一方の側から他方の側に向けて可変設定する扇状受波ビーム設定回路とを備えた構成としたことを特徴とするソーナーシステム。
[Appendix 9]
In the sonar system according to any one of appendices 1 to 6,
The receiving direction setting section of the receiving device section,
A plurality of receiving-side variable phase-shift circuits for individually energizing each receiving element of the receiver to set a receiving azimuth angle for each transmitting fan beam sound, and via each receiving-side variable phase-shifting circuit The receiving operation of each receiving element is controlled to set a fan-shaped receiving beam region in a direction orthogonal to the fan-shaped beam surface of the transmitted fan beam sound, and the fan-shaped receiving beam region is set to each receiving element. A sonar system comprising a fan-shaped receiving beam setting circuit variably set from one side to the other side.

〔付記10〕
付記9に記載のソーナーシステムにおいて、
前記扇状受波ビーム設定回路により前記各受波素子に切り換え設定される扇状受波ビーム領域の一の方位は、画像表示に際して設定される画面における1ドットに対応したものであることを特徴とするソーナーシステム。
[Appendix 10]
In the sonar system described in appendix 9,
One direction of the fan-shaped receiving beam region switched and set to each receiving element by the fan-shaped receiving beam setting circuit corresponds to one dot on a screen set at the time of image display. Sonar system.

〔付記11〕
付記9に記載のソーナーシステムにおいて、
前記受信装置部の受信信号処理手段を、
前記各受波素子で受信され前記受信方位設定部の前記各受信側可変移相回路を介して取り込まれる同一タイミングのドップラーシフトされた前記反射受信信号を加算処理する加算処理部と、
この加算処理部で加算処理されて成る前記反射受信信号を対象として前記サンプルホールド回路がサンプルホールドすると共に、このサンプルホールドされた前記反射受信信号を前記送信方位角度及び受信方位角度毎に分けて記憶する受信信号記憶部と、
このサンプルホールドされた前記反射受信信号に対応して予めドップラーシフトされた周波数信号であるレプリカ信号を,前記周波数ホッピング信号dに基づいて前記一の単位励振信号毎にそれぞれ複数生成するレプリカ信号生成部と、
このレプリカ信号生成部で生成される複数のレプリカ信号を前記送信方位角度毎に分けて記憶するレプリカ信号記憶部と、
前記記憶されたレプリカ信号と前記反射受信信号とを送信方位角度を合わせて且つ受信方位角度毎に相関をとり当該反射受信信号にかかる目標物からの反射信号およびそのドップラー量を順次特定する受信信号相関処理部とを含む構成とし、
前記サンプルホールド回路を、
前記加算処理部で加算処理されて成る前記反射受信信号の周波数及び感度情報を前記扇状受波ビーム設定回路で特定される一の受信方位角度毎に且つ前記反射受信信号を構成する複数の各単位励信信号毎にサンプルホールドする構成としたことを特徴とするソーナーシステム。
[Appendix 11]
In the sonar system described in appendix 9,
Received signal processing means of the receiving device section,
An addition processing unit that performs addition processing on the Doppler-shifted reflected reception signals at the same timing received by each of the receiving elements and taken in via each reception-side variable phase shift circuit of the reception direction setting unit;
The sample-and-hold circuit samples and holds the reflected reception signal formed by the addition processing by the addition processing unit, and stores the sampled and held reflected reception signal for each transmission azimuth angle and reception azimuth angle. A received signal storage unit,
A replica signal generation unit that generates a plurality of replica signals, which are frequency signals that have been Doppler shifted in advance corresponding to the sampled and held reflected signals, for each unit excitation signal based on the frequency hopping signal d. When,
A replica signal storage unit that stores a plurality of replica signals generated by the replica signal generation unit for each transmission azimuth angle;
The stored replica signal and the reflected reception signal are matched with the transmission azimuth angle and correlated for each reception azimuth angle, and the reflected signal from the target and the Doppler amount for the reflected reception signal are sequentially specified. Including a correlation processing unit,
The sample and hold circuit;
A plurality of units constituting the reflected reception signal for each reception azimuth angle specified by the fan-shaped reception beam setting circuit with respect to the frequency and sensitivity information of the reflected reception signal obtained by the addition processing by the addition processing unit A sonar system characterized by a sample-and-hold configuration for each excitation signal.

〔付記12〕
付記9に記載のソーナーシステムにおいて、
前記レプリカ信号生成部で生成されるレプリカ信号は、前記励振信号生成回路部で生成される周波数ホッピング信号dを構成する各単位励信信号に対応して生成され、当該各単位励信信号にかかる周波数を基準とし且つ想定される最大及び最小に変化するドップラー周波数の数値を前記基準周波数の前後でそれぞれ複数等分した場合に得られる等分した位置の複数のドップラー周波数値に基づいて生成されたものであることを特徴とするソーナーシステム。
[Appendix 12]
In the sonar system described in appendix 9,
The replica signal generated by the replica signal generation unit is generated corresponding to each unit excitation signal constituting the frequency hopping signal d generated by the excitation signal generation circuit unit, and is applied to each unit excitation signal. Generated based on a plurality of Doppler frequency values at equally divided positions obtained by dividing a numerical value of a maximum and minimum assumed Doppler frequency based on the frequency and equally dividing the numerical value before and after the reference frequency. A sonar system characterized by being a thing.

〔付記13〕
付記11に記載のソーナーシステムにおいて、
前記受信信号相関処理部は、
前記反射信号及びそのドプラー量の特定に際しては、前記受信方位角度毎に得られる前記反射受信信号を構成する周波数ホッピング信号の各単位周波数信号を、レプリカ信号記憶部に記憶されている前記同一方位角度で且つ対応する順位の複数のレプリカ信号の全てについてその周波数を比較すると共に、同一又はこれに最も近い値の一の周波数のレプリカ信号を前記反射波にかかる反射信号として特定する相関処理機能と、
この特定された反射受信信号のドップラー情報及び当該反射受信信号にかかる送受信のタイミング情報に基づいて前記目標物の位置及び移動方位を特定する目標物特定機能と、を備え、
前記受信信号相関処理部に、当該受信信号相関処理部で特定された反射信号にかかる前記目標物の位置及び移動方位の各情報を記憶する目標物特定情報記憶部を併設したことを特徴とするソーナーシステム。
[Appendix 13]
In the sonar system described in appendix 11,
The received signal correlation processor is
When specifying the reflected signal and its Doppler amount, the unit azimuth angle of each unit frequency signal of the frequency hopping signal constituting the reflected received signal obtained for each reception azimuth angle is stored in the replica signal storage unit. And a correlation processing function for comparing the frequencies of all of the plurality of replica signals of the corresponding ranks and specifying a replica signal of one frequency having the same or closest value as a reflected signal applied to the reflected wave;
A target specifying function for specifying the position and moving direction of the target based on the Doppler information of the specified reflected reception signal and the transmission / reception timing information related to the reflected reception signal, and
The reception signal correlation processing unit is further provided with a target specifying information storage unit that stores information on the position and movement direction of the target related to the reflected signal specified by the reception signal correlation processing unit. Sonar system.

〔付記14〕
付記9に記載のソーナーシステムにおいて、
前記受信装置部の前記受信信号処理手段に、前記受信信号相関処理部で順次特定された前記目標物からの反射信号および当該反射信号にかかる情報を画像表示用として画像処理する反射信号画像処理手段を併設したことを特徴とするソーナーシステム。
[Appendix 14]
In the sonar system described in appendix 9,
Reflected signal image processing means for subjecting the received signal processing means of the receiving device section to image processing for the reflected signal from the target sequentially specified by the received signal correlation processing section and information relating to the reflected signal for image display. A sonar system characterized by the addition of

〔付記15〕
扇状に広げられた送波ファンビーム音を目標物に向けて且つ一定周期で繰り返し送信する送波器と、この送波器を励振制御する送波器駆動制御手段と、この送波器駆動制御手段の全体的な動作を制御する主制御部とを備えたソーナー用送信装置において、
前記送波器を前記目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子をもって構成すると共に、
前記送波器駆動制御手段を、
前記複数の各送波素子を同時に励振するための励振信号である周波数ホッピング信号dを生成し出力する励振信号生成回路部と、この励振信号生成回路部で生成される周波数ホッピング信号dの位相を前記各送波素子毎に順次変化した状態に設定して対応する当該各送波素子に同時に印加し前記送波ファンビーム音の一の送信方位を特定する送信方位特定機能を備えた送信方位設定部とを有する構成とし、
前記送信方位設定部を、前記主制御部に制御されて作動し予め設定された一定のタイミングで前記各送波素子から出力される送波ファンビーム音の送信方位を前記複数の各励振信号の位相の印加パターンを繰り返し発信する送信ファンビーム音毎に変化させて一方の側から他方の側に向けて一定の角度間隔で断続的に順次切換え設定する送信方位切換え設定機能を備えた構成とし、
前記励振信号生成回路部で生成される前記励振信号を、一定周期で繰り返す広帯域のバルク波とすると共に、このバルク波を少なくとも異なった周波数の断続した二以上の単位励振信号から成る前記ホッピング信号をもって構成したことを特徴とするソーナー用送信装置。
[Appendix 15]
Transmitter for transmitting fan fan sound spread in fan shape toward target and repeatedly transmitting at a constant period, transmitter drive control means for controlling excitation of this transmitter, and this transmitter drive control A sonar transmission device comprising a main control unit for controlling the overall operation of the means;
The transmitter is configured with a plurality of transmitting elements arranged in an array facing the target,
The transmitter drive control means,
An excitation signal generation circuit unit that generates and outputs a frequency hopping signal d, which is an excitation signal for exciting the plurality of transmission elements simultaneously, and a phase of the frequency hopping signal d generated by the excitation signal generation circuit unit Transmission azimuth setting provided with a transmission azimuth specifying function for setting a state that is sequentially changed for each of the transmission elements and specifying one transmission azimuth of the transmission fan beam sound by simultaneously applying to each corresponding transmission element And a configuration having a part,
The transmission azimuth setting unit is controlled by the main control unit to operate, and the transmission azimuth of the transmitted fan beam sound output from each of the transmission elements at a predetermined fixed timing is set for each of the plurality of excitation signals. It is configured with a transmission azimuth switching setting function that changes the phase application pattern for each transmission fan beam sound that is repeatedly transmitted and switches from one side to the other side sequentially and at a constant angular interval.
The excitation signal generated by the excitation signal generation circuit unit is a broadband bulk wave that repeats at a constant period, and the bulk wave has the hopping signal that is composed of two or more unit excitation signals having at least different frequencies. A transmitting device for sonar characterized by comprising.

〔付記16〕
アレイ状に配列された複数の送波素子を備えた送波器から一定周期で繰り返えし発信された広帯域の扇状の送波ファンビーム音が目標物から反射して戻ってきた場合にこれを受信する複数の受波素子を備えた受波器と、この受波器の各受波素子を前記送波器のアレイ状送波素子に直交する方向に設置すると共に前記目標物からの反射音に対する受信方位を扇状の送波ファンビーム音に直交する方向の扇状の受波ビームとして予め設定する受信方位設定部と、前記受波器で受信されるドプラーシフトされた反射受信信号を信号処理すると共に当該目標物の所在を特定する受信信号処理手段と、これら各部の動作を制御する主制御部とを備えたソーナー用受信装置において、
前記送波器から一定周期で繰り返えし発信される広帯域の扇状の送波ファンビーム音は周波数の異なる複数の単位励振信号から成るバルク波を励信信号として繰り返し発信された送波ファンビーム音とすると共に、
前記受信信号処理手段を、
前記受波器で受信される前記目標物からのドップラーシフトされた反射受信信号が前記受信方位設定部を介して予め設定された受信方位角度毎に順次受信された場合に当該反射受信信号を経時的に複数回サンプルホールドし出力するサンプルホールド回路と、
このサンプルホールドされた前記反射受信信号を前記バルク波を構成する複数の単位励振信号を対象とし且つこれに対応して予め生成された複数のレプリカ信号とについて受信方位毎に相関処理すると共にこれによって目標物からの反射信号およびそのドプラー量を特定するレプリカ相関部と、
このレプリカ相関により特定された反射信号およびそのドプラー量にかかる情報を画像表示用の目標物特定情報として記憶する目標物特定情報記憶部とを含む構成としたことを特徴とするソーナー用受信装置。
[Appendix 16]
This occurs when a broadband fan-shaped fan fan sound transmitted repeatedly from a transmitter having a plurality of transmitter elements arranged in an array is transmitted from a target object and reflected back from the target. A receiver having a plurality of receiving elements for receiving the wave, and each receiving element of the receiver are installed in a direction orthogonal to the arrayed transmitting element of the transmitter and reflected from the target A reception direction setting unit that presets a reception direction for sound as a fan-shaped reception beam in a direction orthogonal to a fan-shaped transmission fan beam sound, and signal processing of a Doppler-shifted reflected reception signal received by the receiver And a sonar receiving device comprising a received signal processing means for specifying the location of the target and a main control unit for controlling the operation of each of these parts,
A wide-band fan-shaped transmitting fan beam sound that is repeatedly transmitted from the transmitter at a constant period is a transmitting fan beam that is repeatedly transmitted using a bulk wave composed of a plurality of unit excitation signals having different frequencies as an excitation signal. With sound,
The received signal processing means;
When the Doppler-shifted reflected reception signal received from the target received by the receiver is sequentially received for each reception azimuth angle set in advance via the reception azimuth setting unit, the reflected reception signal is changed over time. A sample-and-hold circuit that samples and outputs multiple times,
The sampled and held reflected reception signal is subjected to correlation processing for each reception azimuth with respect to a plurality of unit excitation signals constituting the bulk wave and a plurality of replica signals generated in advance corresponding thereto. A replica correlator for identifying a reflected signal from the target and its Doppler amount;
A sonar receiving apparatus comprising: a target specifying information storage unit for storing, as image specifying target specifying information, information relating to a reflected signal specified by the replica correlation and its Doppler amount.

〔付記17〕(方法の発明/付記1対応)
扇状に広がる送波ファンビーム音を目標物に向けて送信する送波器及び当該送波器を励振制御する送波器駆動制御手段を備えた送信装置部と、前記目標物からの反射音を受信する受波器及び当該受波器を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を設定する受信方位設定部並びに前記受波器で受信される反射音を信号処理し前記目標物の所在を画像表示用として特定する受信信号処理手段を備えた受信装置部と、これら各構成要素全体の動作を制御する主制御部とを有し、更に、前記送波器を目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子により構成すると共に、前記受波器を同じく目標物に面してアレイ状に配設され且つ前記アレイ状の送波器に対して90度回転した状態で設置された複数の受波素子により構成して成るソーナーシステムにあって、
前記複数の各送波素子を同時に励振する励振信号として使用する周波数ホッピング信号dを、一定周期で繰り返す広帯域のバルク波で且つ異なった周波数の少なくとも二以上の断続した単位励振信号により構成すると共に、これを前記送波器駆動制御手段の励振信号生成回路部が前記バルク波の繰り返し周期毎に新たに生成し(周波数ホッピング信号d生成工程)、
この周波数ホッピング信号dを励信信号として前記複数の送波素子に印加するに際しては、前記前記送波器駆動制御手段の送信方位設定部が作動し、前記バルク波の繰り返し周期に対応して前記複数の送波素子毎に個別に位相制御すると共に、当該位相制御された周波数ホッピング信号dを前記アレイ状の各送波素子に同時に印加して前記目標物に向けて送信される扇状送波ファンビーム音の方位を、前記各送波素子の一方の側から他方に側に向けて断続的にその切り換え設定し(送波ファンビーム音発信工程)、
前記送波器から発信される送波ファンビーム音の前記目標物からの反射波をドップラーシフトされた反射受信信号として前記受波器が受信すると共に、この反射波の受信に際しては、前記受信方位設定部が稼働して前記目標物からの反射音に対する受信方位を前記扇状送波ファンビーム音の広がりに直交する方向で且つ前記アレイ状の各受信素子の一方の側から他方に側に向けて断続的にその受信方位を切り換え設定し(反射信号受信工程)、
前記受波器が受信した反射受信信号を前記単位励振信号毎に予め準備されたドップラーシフト付の複数のレプリカ信号に基づいて、受信信号相関処理部が相関処理すると共にこれにより当該反射受信信号にかかる目標物からの反射信号の強度及びそのドップラー量を順次特定し(受信信号処理工程)、
この特定された反射信号のドップラー情報並びに強度情報を画素値データ処理部が画像表示用として特定するようにしたこと(画像表示データ特定工程)を特徴とするソーナー用目標物特定方法。
[Supplementary Note 17] (Invention of Method / Corresponding to Supplementary Note 1)
Transmitter unit comprising a transmitter for transmitting fan fan sound transmitted in a fan shape toward a target, and a transmitter drive control means for controlling excitation of the transmitter, and a reflected sound from the target A receiving receiver, a receiving direction setting unit for energizing the receiving set to set a receiving direction for a reflected sound from the target, and a signal processing of the reflected sound received by the receiver and the target A receiving device having reception signal processing means for specifying the location of the component for image display, and a main control unit for controlling the operation of all of these components, and further, facing the transmitter toward the target And a plurality of transmitting elements arranged in an array, and the receiver is also arranged in an array facing the target and is 90 degrees with respect to the arrayed transmitter. Consists of multiple receiving elements installed in a rotated state. In the sonar system,
A frequency hopping signal d used as an excitation signal for exciting each of the plurality of transmission elements at the same time is constituted by at least two or more intermittent unit excitation signals having a wideband bulk wave repeated at a constant period and different frequencies, This is newly generated by the excitation signal generation circuit unit of the transmitter drive control means for each repetition period of the bulk wave (frequency hopping signal d generation step),
When the frequency hopping signal d is applied as an excitation signal to the plurality of transmission elements, a transmission direction setting unit of the transmitter drive control unit is activated, and the frequency hopping signal d corresponds to the repetition period of the bulk wave. A fan-shaped transmission fan that individually controls the phase for each of the plurality of transmission elements and simultaneously applies the phase-controlled frequency hopping signal d to each of the arrayed transmission elements and transmits it to the target. The direction of the beam sound is intermittently switched from one side to the other side of each of the transmission elements (transmission fan beam sound transmission step),
The receiver receives the reflected wave from the target of the transmitted fan beam sound transmitted from the transmitter as a Doppler-shifted reflected reception signal, and upon reception of the reflected wave, the reception direction The setting unit is activated so that the reception direction with respect to the reflected sound from the target is in a direction orthogonal to the spread of the fan-shaped transmitted fan beam sound and from one side to the other side of each array-shaped receiving element. Intermittently set the receiving direction (reflection signal reception process)
Based on a plurality of replica signals with Doppler shift prepared in advance for each unit excitation signal, the received signal correlation processing unit performs correlation processing on the reflected received signal received by the receiver, and thereby the reflected received signal is converted into the reflected received signal. Specify sequentially the intensity of the reflected signal from the target and its Doppler amount (received signal processing step),
A sonar target specifying method characterized in that the pixel value data processing unit specifies Doppler information and intensity information of the specified reflected signal for image display (image display data specifying step).

〔付記18〕(方法の発明/付記5対応)
付記17に記載のソーナー用目標物特定方法において、
前記送波ファンビーム音発信工程にあって、前記送波器に対する前記励振信号の印加に際しては、前記励振信号生成回路部が前記送信方位角度の切り換え毎に異なった周波数の単位励振信号の組合わせから成る周波数ホッピング信号dを出力するようにしたことを特徴とするソーナー用目標物特定方法。
[Appendix 18] (Invention of Method / Corresponding to Appendix 5)
In the sonar target identifying method according to appendix 17,
In the transmission fan beam sound transmission step, when applying the excitation signal to the transmitter, the excitation signal generation circuit unit combines a unit excitation signal having a different frequency every time the transmission azimuth angle is switched. A target identification method for sonar, characterized in that a frequency hopping signal d comprising:

〔付記19〕(方法の発明/付記9対応)
付記17に記載のソーナー用目標物特定方法において、
前記受信信号処理工程にあっては、
前記各受信素子で受信された受信信号の全体を、前記受信方位毎に予め装備された加算処理部が前記受信方位設定部を介して取り込んで加算処理し、
この加算処理されて成る反射ドップラー信号の周波数及び感度情報を前記受信方位設定部で設定される一の受信方位角度毎に時系列で分けて且つ前記複数の単位励信信号に対応した受信信号毎に、サンプルホールド回路がサンプルホールドし、
このサンプルホールドされた前記反射受信信号とこれに対応して予め生成され記憶部に記憶されているドップラーシフトされた前記複数のレプリカ信号とについて前記受信信号相関処理部が相関処理する構成としたことを特徴とするソーナー用目標物特定方法。
[Supplementary Note 19] (Invention of Method / Corresponding to Supplementary Note 9)
In the sonar target identifying method according to appendix 17,
In the received signal processing step,
The entire reception signal received by each receiving element, the addition processing unit equipped in advance for each reception azimuth is taken in through the reception azimuth setting unit, and the addition processing,
For each received signal corresponding to the plurality of unit excitation signals, the frequency and sensitivity information of the reflected Doppler signal formed by the addition process is divided in time series for each reception azimuth angle set by the reception azimuth setting unit. The sample and hold circuit samples and holds
The reception signal correlation processing unit is configured to correlate the sampled and held reflected reception signal and the plurality of Doppler shifted replica signals generated in advance and stored in the storage unit. The target identification method for sonar characterized by this.

〔付記20〕(方法の発明)
付記15に記載のソーナー用目標物特定方法において、
前記レプリカ信号は、前記周波数ホッピング信号dを構成する単位励信信号の各周波数に対応して且つ当該一の単位励信信号にかかる周波数を基準とし想定される最大及び最小に変化するドップラー周波数の数値を前記基準周波数の前後でそれぞれ複数等分した場合に得られる等分した位置の複数のドップラー周波数値に基づいて、前記レプリカ信号生成部が生成したものであることを特徴とするソーナー用目標物特定方法。
[Appendix 20] (Invention of Method)
In the sonar target identification method according to attachment 15,
The replica signal corresponds to each frequency of the unit excitation signal constituting the frequency hopping signal d and has a Doppler frequency that changes to a maximum and a minimum assumed based on the frequency applied to the one unit excitation signal. The sonar target generated by the replica signal generation unit based on a plurality of Doppler frequency values at equally divided positions obtained when a numerical value is divided into a plurality of parts before and after the reference frequency, respectively. Item identification method.

〔付記21〕(方法の発明)
付記20に記載のソーナー用目標物特定方法において、
前記受信信号処理工程における前記ドップラーシフトされた反射受信信号の特定に際しては、前記各方位角度毎に得られるドップラーシフトされた前記反射受信信号にかかる周波数ホッピング信号dの各単位励信信号を、レプリカ信号記憶部に記憶されている前記同一方位角度で且つ対応する順位の複数のレプリカ信号の全てについて、前記受信信号相関処理部がその周波数を比較すると共に、同一又はこれに最も近い値の一の周波数のレプリカ信号を前記反射波にかかる反射信号として特定し、
同時に、この特定された反射信号のドップラー情報及び当該反射信号に対応する前記反射ドップラー信号の送受信のタイミング情報に基づいて前記目標物の位置及び速度並びに移動方位を、前記受信信号相関処理部が特定し目標物特定情報記憶部に記憶処理するようにしたことを特徴とするソーナー用目標物特定方法。
[Appendix 21] (Invention of Method)
In the sonar target identifying method according to appendix 20,
When specifying the Doppler-shifted reflected reception signal in the received signal processing step, each unit excitation signal of the frequency hopping signal d applied to the Doppler-shifted reflected reception signal obtained for each azimuth angle is replicated. The received signal correlation processing unit compares the frequencies of all of the plurality of replica signals having the same azimuth angle and corresponding rank stored in the signal storage unit, and one of the same or closest values is used. Specify a frequency replica signal as a reflected signal applied to the reflected wave,
At the same time, the received signal correlation processing unit specifies the position, velocity, and moving direction of the target based on the Doppler information of the identified reflected signal and the transmission / reception timing information of the reflected Doppler signal corresponding to the reflected signal. And a target specifying method for sonar, wherein the target specifying information storage unit performs storage processing.

〔付記22〕(プログラム発明/付記17対応)
扇状に広がる送波ファンビーム音を目標物に向けて送信する送波器及び当該送波器を励振制御する送波器駆動制御手段を備えた送信装置部と、前記目標物からの反射音を受信する受波器及び当該受波器を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を設定する受信方位設定部並びに前記受波器で受信される反射音を信号処理し前記目標物の所在を画像表示用として特定する受信信号処理手段を備えた受信装置部と、これら各構成要素全体の動作を制御する主制御部とを有し、更に、前記送波器を目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子により構成すると共に、前記受波器を同じく目標物に面してアレイ状に配設され且つ前記アレイ状の送波器に対して90度回転した状態で設置された複数の受波素子により構成して成るソーナーシステムにあって、
前記複数の各送波素子を同時に励振する励振信号として使用する周波数ホッピング信号dを、一定周期で繰り返す広帯域のバルク波で且つ異なった周波数の少なくとも二以上の断続した単位励振信号により構成すると共に、これを前記バルク波の繰り返し周期毎に新たに生成する周波数ホッピング信号生成処理機能、
この周波数ホッピング信号dに基づいて生成され前記複数の各送波素子に対応して位相制御された励振信号を前記送波器に印加すると共に、前記バルク波の繰り返し周期に対応して前記アレイ状の各送波素子を同時に駆動し前記目標物に向けて発信する扇状送波ファンビーム音の方位を前記各送波素子の一方の側から他方に側に向けて断続的に切り換え設定する送信方位切換え設定機能、
前記送波器から発信される送波ファンビーム音の前記目標物からの反射波をドップラーシフトされた反射受信信号として前記受波器が受信すると共に、この反射波の受信に際しては、前記目標物からの反射音に対する受信方位を前記扇状送波ファンビーム音の広がりに直交する方向で且つ前記アレイ状の各受信素子の一方の側から他方に側に向けて断続的にその受信方位を切り換え設定する受信方位切換え設定機能、
前記受波器が受信した反射受信信号を前記単位励振信号毎にこれに対応して予め準備されたドップラーシフト付の複数のレプリカ信号に基づいて相関処理すると共にこれに基づいて反射信号の強度やドプラー量を順次特定する受信信号処理機能、
及びこの特定された反射信号についてそのドップラー情報及び当該反射信号にかかる送受信のタイミング情報並びに反射強度情報に基づいて前記目標物の位置及び移動方位を、画像表示用として特定し記憶部に記憶処理する画像表示データ記憶処理機能、
を備え、これらの各処理機能を前記主制御部が備えているコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするソーナー用目標物特定プログラム。
[Appendix 22] (Program invention / Appendix 17)
Transmitter unit comprising a transmitter for transmitting fan fan sound transmitted in a fan shape toward a target, and a transmitter drive control means for controlling excitation of the transmitter, and a reflected sound from the target A receiving receiver, a receiving direction setting unit for energizing the receiving set to set a receiving direction for a reflected sound from the target, and a signal processing of the reflected sound received by the receiver and the target A receiving device having reception signal processing means for specifying the location of the component for image display, and a main control unit for controlling the operation of all of these components, and further, facing the transmitter toward the target And a plurality of transmitting elements arranged in an array, and the receiver is also arranged in an array facing the target and is 90 degrees with respect to the arrayed transmitter. Consists of multiple receiving elements installed in a rotated state. In the sonar system,
A frequency hopping signal d used as an excitation signal for exciting each of the plurality of transmission elements at the same time is constituted by at least two or more intermittent unit excitation signals having a wideband bulk wave repeated at a constant period and different frequencies, A frequency hopping signal generation processing function for newly generating this every repetition period of the bulk wave,
An excitation signal generated based on the frequency hopping signal d and phase-controlled corresponding to each of the plurality of transmission elements is applied to the transmitter, and the array-like shape is corresponding to the repetition period of the bulk wave. Transmitting direction for switching and setting intermittently the direction of the fan-shaped transmitted fan beam sound that drives each of the transmitting elements simultaneously and transmits toward the target from one side of the transmitting elements to the other side Switching setting function,
The receiver receives the reflected wave from the target of the transmitted fan beam sound transmitted from the transmitter as a Doppler-shifted reflected reception signal, and upon receiving the reflected wave, the target The reception azimuth of the reflected sound from the fan is intermittently switched from one side to the other side of the array-shaped receiving elements in a direction orthogonal to the fan-shaped transmission fan beam sound spread. Receiving direction switching setting function,
The reflected reception signal received by the receiver is subjected to correlation processing based on a plurality of replica signals with Doppler shift prepared in advance corresponding to each unit excitation signal, and based on this, the intensity of the reflected signal, Received signal processing function that sequentially identifies the amount of Doppler,
Then, the position and moving direction of the target are specified for image display based on the Doppler information, transmission / reception timing information and reflection intensity information related to the reflected signal, and stored in the storage unit. Image display data storage processing function,
And a sonar target specifying program characterized in that each of these processing functions is realized by a computer provided in the main control unit.

〔付記23〕(プログラム発明/付記19対応)
付記22に記載のソーナー用目標物特定プログラムにおいて、
前記信号受信処理機能にあっては、
前記各受信素子で受信される反射ドップラー信号の全体を受信方位毎に取り込んで加算処理する加算処理機能、
この加算処理されて成る反射ドップラー信号の周波数及び感度情報を前記受信方位設定部34で設定される一の受信方位角度毎に時系列で分けて且つ前記複数の単位励信信号に対応した単位周波数信号毎に、サンプルホールドした後これを一時的に保持するサンプルホールド処理機能、
このサンプルホールドされた前記反射ドップラー信号に対応して、予めドップラーシフトされた前記送波ファンビーム音の反射波に対応するドップラー周波数信号のレプリカ信号を、前記周波数ホッピング信号dに基づいて前記一の単位励振信号毎に複数生成すると共に、この生成された複数のレプリカ信号を前記送信方位角度によって特定される周波数ホッピング信号d毎に分けて、レプリカ信号記憶部43に記憶処理するレプリカ信号生成記憶処理機能、
および前記サンプルホールドされた反射ドップラー信号を、前記記憶されたレプリカ信号に基づいて相関処理し、反射ドップラー信号から目標物からの反射信号およびドプラー量を順次特定して記憶部に記憶する受信信号相関処理機能、
を設け、これらを前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするソーナー用目標物特定プログラム。
[Appendix 23] (Program invention / Appendix 19 correspondence)
In the target identification program for sonar described in appendix 22,
In the signal reception processing function,
An addition processing function that takes in the entire reflected Doppler signal received by each receiving element for each reception direction and performs addition processing;
Unit frequency corresponding to the plurality of unit excitation signals by dividing the frequency and sensitivity information of the reflected Doppler signal obtained by the addition processing in time series for each reception azimuth angle set by the reception azimuth setting unit 34 Sample hold processing function to hold this temporarily after sample hold for each signal,
A replica signal of a Doppler frequency signal corresponding to a reflected wave of the transmitted fan beam sound that has been previously Doppler shifted in response to the sampled and held reflected Doppler signal is obtained based on the frequency hopping signal d. A replica signal generating and storing process for generating a plurality of unit excitation signals and dividing the generated replica signals for each frequency hopping signal d specified by the transmission azimuth angle and storing the replica signal in the replica signal storage unit 43 function,
And correlation processing of the sampled and held reflected Doppler signal based on the stored replica signal, and sequentially specifying the reflected signal and Doppler amount from the target from the reflected Doppler signal and storing them in the storage unit Processing function,
And a sonar target specifying program for causing the computer to realize them.

〔付記24〕(プログラム発明/付記20対応)
付記23に記載のソーナー用目標物特定プログラムにおいて、
前記レプリカ信号生成記憶処理機能では、
前記レプリカ信号を前記周波数ホッピング信号dを構成する単位励信信号の周波数に対応して生成すると共に、当該一の前記単位励信信号にかかる周波数を基準とし想定される最大及び最小に変化するドップラー周波数の数値を前記基準周波数の前後でそれぞれ複数等分した場合に得られる等分した位置の複数のドップラー周波数値に基づいて生成するレプリカ信号生成処理機能を設け、
これを前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするソーナー用目標物特定プログラム。
[Appendix 24] (Program invention / Appendix 20 correspondence)
In the sonar target identifying program described in appendix 23,
In the replica signal generation storage processing function,
The replica signal is generated corresponding to the frequency of the unit excitation signal constituting the frequency hopping signal d, and changes to the maximum and minimum assumed based on the frequency applied to the one unit excitation signal. Provided with a replica signal generation processing function for generating based on a plurality of Doppler frequency values at equally divided positions obtained when dividing a plurality of frequency values before and after the reference frequency,
A sonar target specifying program characterized in that the computer realizes this.

〔付記25〕(プログラム発明/付記21対応)
付記27に記載のソーナー用目標物特定プログラムにおいて、
前記受信信号相関処理機能にあっては、
前記ドプラーシフトされた反射受信信号に基づいて反射信号を特定するに際しては、前記各方位角度毎に得られる反射ドップラー信号にかかる周波数ホッピング信号の各単位励信信号を、レプリカ信号記憶部に記憶されている前記同一方位角度で且つ対応する順位の複数のレプリカ信号の全てについて、その周波数を比較すると共に、同一又はこれに最も近い値の一の周波数のレプリカ信号を前記反射波にかかる反射信号として特定し、
同時に、この特定された反射信号に対応する前記反射信号のドップラー情報及び送受信のタイミング情報に基づいて前記目標物の位置及び速度並びに移動方位を特定し目標物特定情報記憶部に記憶処理し、
これらを前記コンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするソーナー用目標物特定プログラム。
[Appendix 25] (Program invention / Appendix 21 correspondence)
In the sonar target identifying program described in appendix 27,
In the received signal correlation processing function,
When specifying a reflected signal based on the Doppler-shifted reflected reception signal, each unit excitation signal of the frequency hopping signal applied to the reflected Doppler signal obtained for each azimuth angle is stored in the replica signal storage unit. The frequencies of the plurality of replica signals having the same azimuth angle and corresponding ranks are compared, and a replica signal having the same frequency or a frequency closest to the replica signal is used as a reflected signal applied to the reflected wave. Identify,
At the same time, based on the Doppler information and the transmission / reception timing information of the reflected signal corresponding to the identified reflected signal, the position and speed of the target and the moving direction are specified and stored in the target specifying information storage unit,
A sonar target specifying program characterized in that these are realized by the computer.

Claims (10)

扇状に広がる送波ファンビーム音を目標物に向けて送信する送波器及び当該送波器を励振制御する送波器駆動制御手段を備えた送信装置部と、前記目標物からの反射音を反射ドップラー信号として受信する受波器及び当該受波器を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を設定する受信方位設定部並びに前記受波器で受信される反射音を信号処理し前記目標物の所在を画像表示用として特定する受信信号処理手段を備えた受信装置部と、これら各構成要素全体の動作を制御する主制御部と、を有し、
前記送波器を目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子により構成すると共に、前記受波器を同じく目標物に面してアレイ状に配設され且つ前記アレイ状の送波器に対して90度回転した状態で設置された複数の受波素子により構成して成るソーナーシステムにおいて、
前記送波器駆動制御手段が、
前記複数の各送波素子を同時に励振するための励振信号を生成する励振信号生成回路部を備え、前記励振信号を、一定周期で繰り返す広帯域のバルク波とすると共に当該バルク波をその繰り返し周期毎に異なった周波数から成る少なくとも二以上の単位励振信号を断続して時系列に並べて成る異なった周波数ホッピング信号dをもって構成し、
前記受信信号処理手段を、
前記受波器で受信される前記目標物からの反射受信波である反射ドップラー信号を予め設定された受信方位角度毎に順次受信すると共に当該反射ドップラー信号の要部を成す前記周波数ホッピング信号dの単位励振信号を対象としてこれを経時的に複数回サンプルホールドするサンプルホールド回路と、
このサンプルホールドにより取得された反射受信波にかかる前記バルク波の前記各単位励振信号を対象として、予めドップラーシフトさせて生成された複数のレプリカ信号との間で受信方位毎に相関をとり前記目標物からの反射信号を特定するレプリカ相関部と、
このレプリカ相関部で特定された反射信号を画像表示用として記憶する目標物特定情報記憶部とを含む構成したことを特徴とするソーナーシステム。
Transmitter unit comprising a transmitter for transmitting fan fan sound transmitted in a fan shape toward a target, and a transmitter drive control means for controlling excitation of the transmitter, and a reflected sound from the target A receiver for receiving as a reflected Doppler signal, a receiving direction setting unit for energizing the receiver to set a receiving direction for reflected sound from the target, and a signal processing for the reflected sound received by the receiver And a receiving device section having a received signal processing means for specifying the location of the target for image display, and a main control section for controlling the overall operation of each of these components,
The transmitter is composed of a plurality of transmitting elements arranged in an array facing the target, and the receiver is also arranged in an array facing the target and the array In a sonar system constituted by a plurality of receiving elements installed in a state rotated by 90 degrees with respect to the transmitter of
The transmitter drive control means is
An excitation signal generation circuit that generates an excitation signal for exciting each of the plurality of transmission elements at the same time, and the excitation signal is a broadband bulk wave that repeats at a constant period, and the bulk wave is repeated at each repetition period. Comprising at least two unit excitation signals having different frequencies and having different frequency hopping signals d intermittently arranged in time series,
The received signal processing means;
The reflected Doppler signal, which is a reflected received wave from the target received by the receiver, is sequentially received for each reception azimuth angle set in advance, and the frequency hopping signal d constituting the main part of the reflected Doppler signal is received. A sample and hold circuit that samples and holds a unit excitation signal multiple times over time;
For each unit excitation signal of the bulk wave applied to the reflected reception wave obtained by this sample and hold, a correlation is made for each reception azimuth with a plurality of replica signals generated by Doppler shift in advance, and the target A replica correlation unit for identifying a reflected signal from an object;
A sonar system comprising: a target specifying information storage unit for storing the reflected signal specified by the replica correlation unit for image display.
請求項1に記載のソーナーシステムにおいて、
前記励振信号生成回路部は、周波数変調に必要な周波数情報として少なくとも二つの変調用周波数データを含むホッピングパターン信号cを乱数値に基づいて特定し出力するホッピングパターン発生器と、前記ホッピングパターン信号cと前記主制御部から一定周期で出力されるパルス波aとに基づいて励振信号である前記周波数ホッピング信号dを生成し一定周期で繰り返すバルク波として出力する周波数シンセサイザとを備えて構成されていることを特徴としたソーナーシステム。
The sonar system according to claim 1,
The excitation signal generation circuit unit specifies and outputs a hopping pattern signal c including at least two modulation frequency data as frequency information necessary for frequency modulation based on a random value, and the hopping pattern signal c And a frequency synthesizer that generates the frequency hopping signal d that is an excitation signal based on the pulse wave a that is output from the main control unit at a constant cycle and outputs the frequency hopping signal d that is repeated at a constant cycle. A sonar system characterized by that.
請求項1に記載のソーナーシステムにおいて、
前記送波器駆動制御手段は、
前記励振信号生成回路部で生成される周波数ホッピング信号dを送信器用励振信号として入力すると共に、当該周波数ホッピング信号dに基づいて前記各送波素子に対応した数で且つ前記送波ファンビーム音の送信方位に対応して設定される位相が順次異なった複数の励振信号を生成し当該生成された複数の励振信号を対応する前記各送波素子に同時に印加する送信方位設定部を備えていることを特徴としたソーナーシステム。
The sonar system according to claim 1,
The transmitter drive control means includes:
The frequency hopping signal d generated by the excitation signal generation circuit unit is input as a transmitter excitation signal, and the number corresponding to each of the transmission elements based on the frequency hopping signal d and the frequency of the transmitted fan beam sound. A transmission azimuth setting section for generating a plurality of excitation signals having different phases set corresponding to the transmission azimuth and applying the generated plurality of excitation signals to the corresponding transmitting elements simultaneously; Sonar system.
請求項1乃至3の何れか一つに記載のソーナーシステムにおいて、
前記受信装置部の受信方位設定部を、
前記受波器の各受波素子を個別に付勢して前記各送波ファンビーム音に対する受信方位角度を設定する複数の受信側可変移相回路と、この各受信側可変移相回路を介して前記各受波素子の受信動作を制御し前記送波ファンビーム音の扇状ビーム面に直交する向きに扇状の受波ビーム領域を設定すると共に当該扇状受波ビーム領域を前記各受波素子の一方の側から他方の側に向けて可変設定する扇状受波ビーム設定回路とを備えた構成としたことを特徴とするソーナーシステム。
The sonar system according to any one of claims 1 to 3,
The receiving direction setting section of the receiving device section,
A plurality of receiving-side variable phase-shift circuits for individually energizing each receiving element of the receiver to set a receiving azimuth angle for each transmitting fan beam sound, and via each receiving-side variable phase-shifting circuit The receiving operation of each receiving element is controlled to set a fan-shaped receiving beam region in a direction orthogonal to the fan-shaped beam surface of the transmitted fan beam sound, and the fan-shaped receiving beam region is set to each receiving element. A sonar system comprising a fan-shaped receiving beam setting circuit variably set from one side to the other side.
請求項4に記載のソーナーシステムにおいて、
前記受信装置部の受信信号処理手段を、
前記各受波素子で受信され前記受信方位設定部の前記各受信側可変移相回路を介して取り込まれる同一タイミングのドップラーシフトされた前記反射受信信号を加算処理する加算処理部と、
この加算処理部で加算処理されて成る前記反射受信信号を対象として前記サンプルホールド回路がサンプルホールドすると共に、このサンプルホールドされた前記反射受信信号を前記送信方位角度及び受信方位角度毎に分けて記憶する受信信号記憶部と、
このサンプルホールドされた前記反射受信信号に対応して予めドップラーシフトされた周波数信号であるレプリカ信号を,前記周波数ホッピング信号dに基づいて前記一の単位励振信号毎にそれぞれ複数生成するレプリカ信号生成部と、
このレプリカ信号生成部で生成される複数のレプリカ信号を前記送信方位角度毎に分けて記憶するレプリカ信号記憶部と、
前記記憶されたレプリカ信号と前記反射受信信号とを送信方位角度を合わせて且つ受信方位角度毎に相関をとり当該反射受信信号にかかる目標物からの反射信号およびそのドップラー量を順次特定する受信信号相関処理部とを含む構成とし、
前記サンプルホールド回路を、
前記加算処理部で加算処理されて成る前記反射受信信号の周波数及び感度情報を前記扇状受波ビーム設定回路で特定される一の受信方位角度毎に且つ前記反射受信信号を構成する複数の各単位励信信号毎にサンプルホールドする構成としたことを特徴とするソーナーシステム。
The sonar system according to claim 4,
Received signal processing means of the receiving device section,
An addition processing unit that performs addition processing on the Doppler-shifted reflected reception signals at the same timing received by each of the receiving elements and taken in via each reception-side variable phase shift circuit of the reception direction setting unit;
The sample-and-hold circuit samples and holds the reflected reception signal formed by the addition processing by the addition processing unit, and stores the sampled and held reflected reception signal for each transmission azimuth angle and reception azimuth angle. A received signal storage unit,
A replica signal generation unit that generates a plurality of replica signals, which are frequency signals that have been Doppler shifted in advance corresponding to the sampled and held reflected signals, for each unit excitation signal based on the frequency hopping signal d. When,
A replica signal storage unit that stores a plurality of replica signals generated by the replica signal generation unit for each transmission azimuth angle;
The stored replica signal and the reflected reception signal are matched with the transmission azimuth angle and correlated for each reception azimuth angle, and the reflected signal from the target and the Doppler amount for the reflected reception signal are sequentially specified. Including a correlation processing unit,
The sample and hold circuit;
A plurality of units constituting the reflected reception signal for each reception azimuth angle specified by the fan-shaped reception beam setting circuit with respect to the frequency and sensitivity information of the reflected reception signal obtained by the addition processing by the addition processing unit A sonar system characterized by a sample-and-hold configuration for each excitation signal.
扇状に広げられた送波ファンビーム音を目標物に向けて且つ一定周期で繰り返し送信する送波器と、この送波器を励振制御する送波器駆動制御手段と、この送波器駆動制御手段の全体的な動作を制御する主制御部とを備えたソーナー用送信装置において、
前記送波器を前記目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子をもって構成すると共に、
前記送波器駆動制御手段を、
前記複数の各送波素子を同時に励振するための励振信号である周波数ホッピング信号dを生成し出力する励振信号生成回路部と、この励振信号生成回路部で生成される周波数ホッピング信号dの位相を前記各送波素子毎に順次変化した状態に設定して対応する当該各送波素子に同時に印加し前記送波ファンビーム音の一の送信方位を特定する送信方位特定機能を備えた送信方位設定部とを有する構成とし、
前記送信方位設定部を、前記主制御部に制御されて作動し予め設定された一定のタイミングで前記各送波素子から出力される送波ファンビーム音の送信方位を前記複数の各励振信号の位相の印加パターンを繰り返し発信する送信ファンビーム音毎に変化させて一方の側から他方の側に向けて一定の角度間隔で断続的に順次切換え設定する送信方位切換え設定機能を備えた構成とし、
前記励振信号生成回路部で生成される前記励振信号を、一定周期で繰り返す広帯域のバルク波とすると共に、このバルク波を少なくとも異なった周波数の断続した二以上の単位励振信号から成る前記ホッピング信号をもって構成したことを特徴とするソーナー用送信装置。
Transmitter for transmitting fan fan sound spread in fan shape toward target and repeatedly transmitting at a constant period, transmitter drive control means for controlling excitation of this transmitter, and this transmitter drive control A sonar transmission device comprising a main control unit for controlling the overall operation of the means;
The transmitter is configured with a plurality of transmitting elements arranged in an array facing the target,
The transmitter drive control means,
An excitation signal generation circuit unit that generates and outputs a frequency hopping signal d, which is an excitation signal for exciting the plurality of transmission elements simultaneously, and a phase of the frequency hopping signal d generated by the excitation signal generation circuit unit Transmission azimuth setting provided with a transmission azimuth specifying function for setting a state that is sequentially changed for each of the transmission elements and specifying one transmission azimuth of the transmission fan beam sound by simultaneously applying to each corresponding transmission element And a configuration having a part,
The transmission azimuth setting unit is controlled by the main control unit to operate, and the transmission azimuth of the transmitted fan beam sound output from each of the transmission elements at a predetermined fixed timing is set for each of the plurality of excitation signals. It is configured with a transmission azimuth switching setting function that changes the phase application pattern for each transmission fan beam sound that is repeatedly transmitted and switches from one side to the other side sequentially and at a constant angular interval.
The excitation signal generated by the excitation signal generation circuit unit is a broadband bulk wave that repeats at a constant period, and the bulk wave has the hopping signal that is composed of two or more unit excitation signals having at least different frequencies. A transmitting device for sonar characterized by comprising.
アレイ状に配列された複数の送波素子を備えた送波器から一定周期で繰り返えし発信された広帯域の扇状の送波ファンビーム音が目標物から反射して戻ってきた場合にこれを受信する複数の受波素子を備えた受波器と、この受波器の各受波素子を前記送波器のアレイ状送波素子に直交する方向に設置すると共に前記目標物からの反射音に対する受信方位を扇状の送波ファンビーム音に直交する方向の扇状の受波ビームとして予め設定する受信方位設定部と、前記受波器で受信されるドプラーシフトされた反射受信信号を信号処理すると共に当該目標物の所在を特定する受信信号処理手段と、これら各部の動作を制御する主制御部とを備えたソーナー用受信装置において、
前記送波器から一定周期で繰り返えし発信される広帯域の扇状の送波ファンビーム音は周波数の異なる複数の単位励振信号から成るバルク波を励信信号として繰り返し発信された送波ファンビーム音とすると共に、
前記受信信号処理手段を、
前記受波器で受信される前記目標物からのドップラーシフトされた反射受信信号が前記受信方位設定部を介して予め設定された受信方位角度毎に順次受信された場合に当該反射受信信号を経時的に複数回サンプルホールドし出力するサンプルホールド回路と、
このサンプルホールドされた前記反射受信信号を前記バルク波を構成する複数の単位励振信号を対象とし且つこれに対応して予め生成された複数のレプリカ信号とについて受信方位毎に相関処理すると共にこれによって目標物からの反射信号およびそのドプラー量を特定するレプリカ相関部と、
このレプリカ相関により特定された反射信号およびそのドプラー量にかかる情報を画像表示用の目標物特定情報として記憶する目標物特定情報記憶部とを含む構成としたことを特徴とするソーナー用受信装置。
This occurs when a broadband fan-shaped fan fan sound transmitted repeatedly from a transmitter having a plurality of transmitter elements arranged in an array is transmitted from a target object and reflected back from the target. A receiver having a plurality of receiving elements for receiving the wave, and each receiving element of the receiver are installed in a direction orthogonal to the arrayed transmitting element of the transmitter and reflected from the target A reception direction setting unit that presets a reception direction for sound as a fan-shaped reception beam in a direction orthogonal to a fan-shaped transmission fan beam sound, and signal processing of a Doppler-shifted reflected reception signal received by the receiver And a sonar receiving device comprising a received signal processing means for specifying the location of the target and a main control unit for controlling the operation of each of these parts,
A wide-band fan-shaped transmitting fan beam sound that is repeatedly transmitted from the transmitter at a constant period is a transmitting fan beam that is repeatedly transmitted using a bulk wave composed of a plurality of unit excitation signals having different frequencies as an excitation signal. With sound,
The received signal processing means;
When the Doppler-shifted reflected reception signal received from the target received by the receiver is sequentially received for each reception azimuth angle set in advance via the reception azimuth setting unit, the reflected reception signal is changed over time. A sample-and-hold circuit that samples and outputs multiple times,
The sampled and held reflected reception signal is subjected to correlation processing for each reception azimuth with respect to a plurality of unit excitation signals constituting the bulk wave and a plurality of replica signals generated in advance corresponding thereto. A replica correlator for identifying a reflected signal from the target and its Doppler amount;
A sonar receiving apparatus comprising: a target specifying information storage unit for storing, as image specifying target specifying information, information relating to a reflected signal specified by the replica correlation and its Doppler amount.
扇状に広がる送波ファンビーム音を目標物に向けて送信する送波器及び当該送波器を励振制御する送波器駆動制御手段を備えた送信装置部と、前記目標物からの反射音を受信する受波器及び当該受波器を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を設定する受信方位設定部並びに前記受波器で受信される反射音を信号処理し前記目標物の所在を画像表示用として特定する受信信号処理手段を備えた受信装置部と、これら各構成要素全体の動作を制御する主制御部とを有し、更に、前記送波器を目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子により構成すると共に、前記受波器を同じく目標物に面してアレイ状に配設され且つ前記アレイ状の送波器に対して90度回転した状態で設置された複数の受波素子により構成して成るソーナーシステムにあって、
前記複数の各送波素子を同時に励振する励振信号として使用する周波数ホッピング信号dを、一定周期で繰り返す広帯域のバルク波で且つ異なった周波数の少なくとも二以上の断続した単位励振信号により構成すると共に、これを前記送波器駆動制御手段の励振信号生成回路部が前記バルク波の繰り返し周期毎に新たに生成し、
この周波数ホッピング信号dを励信信号として前記複数の送波素子に印加するに際しては、前記前記送波器駆動制御手段の送信方位設定部が作動し、前記バルク波の繰り返し周期に対応して前記複数の送波素子毎に個別に位相制御すると共に、当該位相制御された周波数ホッピング信号dを前記アレイ状の各送波素子に同時に印加して前記目標物に向けて送信される扇状送波ファンビーム音の方位を、前記各送波素子の一方の側から他方に側に向けて断続的にその切り換え設定し、
前記送波器から発信される送波ファンビーム音の前記目標物からの反射波をドップラーシフトされた反射受信信号として前記受波器が受信すると共に、この反射波の受信に際しては、前記受信方位設定部が稼働して前記目標物からの反射音に対する受信方位を前記扇状送波ファンビーム音の広がりに直交する方向で且つ前記アレイ状の各受信素子の一方の側から他方に側に向けて断続的にその受信方位を切り換え設定し、
前記受波器が受信した反射受信信号を前記単位励振信号毎に予め準備されたドップラーシフト付の複数のレプリカ信号に基づいて、受信信号相関処理部が相関処理すると共にこれにより当該反射受信信号にかかる目標物からの反射信号の強度及びそのドップラー量を順次特定し、
この特定された反射信号のドップラー情報並びに強度情報を画素値データ処理部が画像表示用として特定するようにしたことを特徴とするソーナー用目標物特定方法。
Transmitter unit comprising a transmitter for transmitting fan fan sound transmitted in a fan shape toward a target, and a transmitter drive control means for controlling excitation of the transmitter, and a reflected sound from the target A receiving receiver, a receiving direction setting unit for energizing the receiving set to set a receiving direction for a reflected sound from the target, and a signal processing of the reflected sound received by the receiver and the target A receiving device having reception signal processing means for specifying the location of the component for image display, and a main control unit for controlling the operation of all of these components, and further, facing the transmitter toward the target And a plurality of transmitting elements arranged in an array, and the receiver is also arranged in an array facing the target and is 90 degrees with respect to the arrayed transmitter. Consists of multiple receiving elements installed in a rotated state. In the sonar system,
A frequency hopping signal d used as an excitation signal for exciting each of the plurality of transmission elements at the same time is constituted by at least two or more intermittent unit excitation signals having a wideband bulk wave repeated at a constant period and different frequencies, The excitation signal generation circuit unit of the transmitter drive control means newly generates this every repetition period of the bulk wave,
When the frequency hopping signal d is applied as an excitation signal to the plurality of transmission elements, a transmission direction setting unit of the transmitter drive control unit is activated, and the frequency hopping signal d corresponds to the repetition period of the bulk wave. A fan-shaped transmission fan that individually controls the phase for each of the plurality of transmission elements and simultaneously applies the phase-controlled frequency hopping signal d to each of the arrayed transmission elements and transmits it to the target. The direction of the beam sound is intermittently switched from one side to the other side of each of the transmitting elements.
The receiver receives the reflected wave from the target of the transmitted fan beam sound transmitted from the transmitter as a Doppler-shifted reflected reception signal, and upon reception of the reflected wave, the reception direction The setting unit is activated so that the reception direction with respect to the reflected sound from the target is in a direction orthogonal to the spread of the fan-shaped transmitted fan beam sound and from one side to the other side of each array-shaped receiving element. Intermittently set the receiving direction,
Based on a plurality of replica signals with Doppler shift prepared in advance for each unit excitation signal, the received signal correlation processing unit performs correlation processing on the reflected received signal received by the receiver, and thereby the reflected received signal is converted into the reflected received signal. The intensity of the reflected signal from the target and its Doppler amount are sequentially identified,
A sonar target specifying method characterized in that the pixel value data processing unit specifies Doppler information and intensity information of the specified reflected signal for image display.
請求項8に記載のソーナー用目標物特定方法において、
前記受信信号処理工程にあっては、
前記各受信素子で受信された受信信号の全体を、前記受信方位毎に予め装備された加算処理部が前記受信方位設定部を介して取り込んで加算処理し、
この加算処理されて成る反射ドップラー信号の周波数及び感度情報を前記受信方位設定部で設定される一の受信方位角度毎に時系列で分けて且つ前記複数の単位励信信号に対応した受信信号毎に、サンプルホールド回路がサンプルホールドし、
このサンプルホールドされた前記反射受信信号とこれに対応して予め生成され記憶部に記憶されているドップラーシフトされた前記複数のレプリカ信号とについて前記受信信号相関処理部が相関処理する構成としたことを特徴とするソーナー用目標物特定方法。
The sonar target identifying method according to claim 8,
In the received signal processing step,
The entire reception signal received by each receiving element, the addition processing unit equipped in advance for each reception azimuth is taken in through the reception azimuth setting unit, and the addition processing,
For each received signal corresponding to the plurality of unit excitation signals, the frequency and sensitivity information of the reflected Doppler signal formed by the addition process is divided in time series for each reception azimuth angle set by the reception azimuth setting unit. The sample and hold circuit samples and holds
The reception signal correlation processing unit is configured to correlate the sampled and held reflected reception signal and the plurality of Doppler shifted replica signals generated in advance and stored in the storage unit. The target identification method for sonar characterized by this.
扇状に広がる送波ファンビーム音を目標物に向けて送信する送波器及び当該送波器を励振制御する送波器駆動制御手段を備えた送信装置部と、前記目標物からの反射音を受信する受波器及び当該受波器を付勢して前記目標物からの反射音に対する受信方位を設定する受信方位設定部並びに前記受波器で受信される反射音を信号処理し前記目標物の所在を画像表示用として特定する受信信号処理手段を備えた受信装置部と、これら各構成要素全体の動作を制御する主制御部とを有し、更に、前記送波器を目標物に面してアレイ状に配列されてなる複数の送波素子により構成すると共に、前記受波器を同じく目標物に面してアレイ状に配設され且つ前記アレイ状の送波器に対して90度回転した状態で設置された複数の受波素子により構成して成るソーナーシステムにあって、
前記複数の各送波素子を同時に励振する励振信号として使用する周波数ホッピング信号dを、一定周期で繰り返す広帯域のバルク波で且つ異なった周波数の少なくとも二以上の断続した単位励振信号により構成すると共に、これを前記バルク波の繰り返し周期毎に新たに生成する周波数ホッピング信号生成処理機能、
この周波数ホッピング信号dに基づいて生成され前記複数の各送波素子に対応して位相制御された励振信号を前記送波器に印加すると共に、前記バルク波の繰り返し周期に対応して前記アレイ状の各送波素子を同時に駆動し前記目標物に向けて発信する扇状送波ファンビーム音の方位を前記各送波素子の一方の側から他方に側に向けて断続的に切り換え設定する送信方位切換え設定機能、
前記送波器から発信される送波ファンビーム音の前記目標物からの反射波をドップラーシフトされた反射受信信号として前記受波器が受信すると共に、この反射波の受信に際しては、前記目標物からの反射音に対する受信方位を前記扇状送波ファンビーム音の広がりに直交する方向で且つ前記アレイ状の各受信素子の一方の側から他方に側に向けて断続的にその受信方位を切り換え設定する受信方位切換え設定機能、
前記受波器が受信した反射受信信号を前記単位励振信号毎にこれに対応して予め準備されたドップラーシフト付の複数のレプリカ信号に基づいて相関処理すると共にこれに基づいて反射信号の強度やドプラー量を順次特定する受信信号処理機能、
及びこの特定された反射信号についてそのドップラー情報及び当該反射信号にかかる送受信のタイミング情報並びに反射強度情報に基づいて前記目標物の位置及び移動方位を、画像表示用として特定し記憶部に記憶処理する画像表示データ記憶処理機能、
を備え、これらの各処理機能を前記主制御部が備えているコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とするソーナー用目標物特定プログラム。
Transmitter unit comprising a transmitter for transmitting fan fan sound transmitted in a fan shape toward a target, and a transmitter drive control means for controlling excitation of the transmitter, and a reflected sound from the target A receiving receiver, a receiving direction setting unit for energizing the receiving set to set a receiving direction for a reflected sound from the target, and a signal processing of the reflected sound received by the receiver and the target A receiving device having reception signal processing means for specifying the location of the component for image display, and a main control unit for controlling the operation of all of these components, and further, facing the transmitter toward the target And a plurality of transmitting elements arranged in an array, and the receiver is also arranged in an array facing the target and is 90 degrees with respect to the arrayed transmitter. Consists of multiple receiving elements installed in a rotated state. In the sonar system,
A frequency hopping signal d used as an excitation signal for exciting each of the plurality of transmission elements at the same time is constituted by at least two or more intermittent unit excitation signals having a wideband bulk wave repeated at a constant period and different frequencies, A frequency hopping signal generation processing function for newly generating this every repetition period of the bulk wave,
An excitation signal generated based on the frequency hopping signal d and phase-controlled corresponding to each of the plurality of transmission elements is applied to the transmitter, and the array-like shape is corresponding to the repetition period of the bulk wave. Transmitting direction for switching and setting intermittently the direction of the fan-shaped transmitted fan beam sound that drives each of the transmitting elements simultaneously and transmits toward the target from one side of the transmitting elements to the other side Switching setting function,
The receiver receives the reflected wave from the target of the transmitted fan beam sound transmitted from the transmitter as a Doppler-shifted reflected reception signal, and upon receiving the reflected wave, the target The reception azimuth of the reflected sound from the fan is intermittently switched from one side to the other side of the array-shaped receiving elements in a direction orthogonal to the fan-shaped transmission fan beam sound spread. Receiving direction switching setting function,
The reflected reception signal received by the receiver is subjected to correlation processing based on a plurality of replica signals with Doppler shift prepared in advance corresponding to each unit excitation signal, and based on this, the intensity of the reflected signal, Received signal processing function that sequentially identifies the amount of Doppler,
Then, the position and moving direction of the target are specified for image display based on the Doppler information, transmission / reception timing information and reflection intensity information related to the reflected signal, and stored in the storage unit. Image display data storage processing function,
And a sonar target specifying program characterized in that each of these processing functions is realized by a computer provided in the main control unit.
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