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JP3546201B2 - Underwater acoustic exploration method and underwater acoustic exploration system - Google Patents
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Underwater acoustic exploration method and underwater acoustic exploration system Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は水中音響探査方法及び水中音響探査システムに関し、特に送波した音波を当てるターゲットの形状に起因して送波側への反射波の戻り成分が小さい場合に適用して有用なものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、海底の地形を探査する場合、音響を利用したソナーが汎用されている。特に、最近では、探査対象をモニタ画像に再生して視覚化する合成開口探査装置が提案され、これの適用が検討されている。この合成開口探査装置とは、水中を航走する水中航走体に音波の送波器及び受波器を搭載し、水中航走体を航走させながら送波器で海底等の探査対象に向けて音波を送出するとともに、探査対象から反射して戻ってくる音波を受波器で受信し、その時間から距離を演算して探査対象の二次元的な画像をモニタ上に再生するものである。
【0003】
図4は海底を探査対象とした場合における合成開口探査の原理を概念的に示す説明図である。同図に示すように、水中航走体1は、水中2を航走するものである。図4に示す場合は、海底3に平行に、図中の右方から左方に向かって航走している。ここで、水中航走体1は音響探査装置を搭載しており、その送受波器4が本体の腹部に取り付けてあり、海底3に向けて音波を発射するとともに、海底3で反射した音波を受波するようになっている。図4では、A、B、Cの各位置で音波を発射するとともに、各位置A乃至Cでの反射波を受波している。すなわち、当該音響探査装置は水中航走体1の水中航走に伴い海底3に向けて間欠的に音波を発射しながら反射波に含まれる情報を処理することにより海底3の様子を可視化してモニタ(図示せず。)上に再生する。
【0004】
ここで、送波器からは所定周波数(通常、数十kHz)の音波をパルスで変調して間欠的に送波する。また、音響探査装置の受波器のセンサ部分は、多数(数十個乃至百数十個)のセンシング素子を、例えば格子状に配設して所定の平面若しくは曲面を形成し、この平面若しくは曲面の全体で反射波を受波するようになっている。合成開口探査方法では、各位置A乃至Cで検出した海底3の情報を、水中航走体1の航走速度、方向及び音波の発射間隔時間等を加味して処理することにより、各位置A乃至Cでの情報を合成するようになっている。すなわち、例えば位置Aにおける送受波器4を原点として基準座標を形成し、この基準座標の原点に位置B、Cの座標を合わせ込むことにより各位置B、Cで同定したターゲット5を基準座標における位置に変換して表すことができる。このように複数位置A乃至Cでの情報を合成することにより、前記センサを構成する平面若しくは曲面が水中航走体1の航走方向に実効的に拡張され、このように拡張された平面若しくは曲面に対応するセンシング素子を実効的に有するセンサ部とすることができる。ちなみに、センシング素子の数が多ければ、それだけ探査精度は向上する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き合成開口探査に限るものではないが、水中航走体の送波器から音波を発射し、探査対象のターゲットから反射されて戻ってくる音波を受波して所定の処理をする音響探査においては次のような問題を生じている。すなわち、図5に示すように、ターゲット5の形状によっては、水中2を航走する水中航走体1の送受波器4から発射した送波Dの反射成分の殆どが反射波Eとして送受波器4側とは関係のない方向へ反射され、送受波器4側への戻り成分である反射波Fが小さくなる場合を生起する。この場合には、送受波器4で受波した反射波Fによる音波のレベルが小さく、十分明瞭なターゲット5の情報を得ることができないので、その分解像度も悪化する。かかる現象は、ターゲット5の表面が平坦である場合等に発生する。例えば、探査対象である海底3のターゲット5が平板状の人工構造物である場合である。
【0006】
本発明は、上記現状に鑑み、探査するターゲットの形状の如何にかかわらず、当該ターゲットからの反射波を常に良好に受波してこれに基づく良質の音響探査情報を得ることができる水中音響探査方法及び水中音響探査システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【0008】
1) 水中を航走する水中航走体に搭載した送波器から海底等の探査対象に向けて音波を発射し、探査対象で反射した反射波を受波して処理することにより探査対象の形状等を探査する水中音響探査方法において、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体の一つに送受波器を、残りの水中航走体に受波器をそれぞれ搭載し、
前記送受波器から発射した音波に基づく反射波を当該送受波器とともに他の受波器でも、受波タイミングを同期させて受波し、
各送受波器乃至受波器毎に反射波に基づく信号を処理することにより、前記複数台の水中航走体で重複する領域の各探査情報を収集すること。
【0009】
2) 水中を航走する水中航走体に搭載した送波器から海底等の探査対象に向けて音波を発射し、探査対象で反射した反射波を受波して処理することにより探査対象の形状等を探査する水中音響探査方法において、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに、個別に割り当てた周波数の音波を発射する送受波器を搭載し、
各送受波器から発射したそれぞれ固有の周波数の音波に基づく反射波を、各送受波器で、受波タイミングを同期させて受波し、
さらに前記各反射波を、各周波数毎に、また各受信器毎に選択するとともに、選択した各周波数毎に反射波に基づく信号を処理することにより、前記複数台の水中航走体で重複する領域の各探査情報を収集すること。
【0010】
3) 水中を航走する水中航走体に搭載した送波器から海底等の探査対象に向けて音波を発射し、探査対象で反射した反射波を受波して処理することにより探査対象の形状等を探査する水中音響探査方法において、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに、それぞれ割り当てられた固有の時間に同一周波数の音波を発射する送受波器を搭載し、
各送受波器毎に反射波に基づく信号を処理することにより、前記複数台の水中航走体で重複する領域の各探査情報を収集すること。
【0011】
4) 上記1)乃至3)の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、
得られた各探査情報のうち、反射波のレベルが最大レベルの情報に基づき探査情報を生成すること。
【0012】
5) 上記1)乃至3)の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、
得られた各探査情報の各反射波のレベルを平均化して探査情報を生成すること。
【0013】
6) 上記1)乃至5)の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、
水中通信により各水中航走体で収集した探査情報の授受を行うこと。
【0014】
7) 上記1)乃至6)の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、
探査方法は、水中航走体を航走させつつ各位置で収集した探査情報を基準座標を基準として重畳して合成する合成開口探査方法であること。
【0015】
8) 水中を航走する水中航走体に搭載した送波器と、同様に前記水中航走体に搭載し、前記送波器から海底等の探査対象に向けて発射した反射波を受波して処理する反射波の処理系とを有し、前記送波器から発射した音波の反射波に基づき探査対象の形状等を探査する水中音響探査システムにおいて、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体の一つに搭載する送受波器と、
残りの水中航走体にそれぞれ搭載する複数の受波器と、
前記送受波器及び各受波器で、前記送受波器から発射した音波に基づく反射波を各受波タイミングを同期させて受波するとともに、各送受波器乃至受波器毎に反射波に基づく信号を処理して各探査情報を生成する複数の処理系とを有すること。
【0016】
9) 水中を航走する水中航走体に搭載した送波器と、同様に前記水中航走体に搭載し、前記送波器から海底等の探査対象に向けて発射した反射波を受波して処理する反射波の処理系とを有し、前記送波器から発射した音波の反射波に基づき探査対象の形状等を探査する水中音響探査システムにおいて、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに搭載するとともに、それぞれに割り当てられた固有の周波数の音波を発射する一方、各音波の反射波を受波する複数の送受波器と、
各送受波器で、各送受波器から発射した音波に基づく反射波を各受波タイミングを同期させて受波するとともに、受波した反射波を各周波数成分毎に分離し、分離した各周波数成分毎に反射波に基づく信号をそれぞれ処理して各探査情報を生成する複数の処理系とを有すること。
【0017】
10) 水中を航走する水中航走体に搭載した送波器と、同様に前記水中航走体に搭載し、前記送波器から海底等の探査対象に向けて発射した反射波を受波して処理する反射波の処理系とを有し、前記送波器から発射した音波の反射波に基づき探査対象の形状等を探査する水中音響探査システムにおいて、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに搭載するとともに、それぞれ割り当てられた固有の時間に同一周波数の音波を発射する送受波器と、
各送受波器で、各送受波器から発射した音波に基づく反射波を各受波タイミングを同期させて受波するとともに、各送受波器毎に各反射波に基づく信号をそれぞれ処理して各探査情報を生成する複数の処理系とを有すること。
【0018】
11) 上記8)乃至10)の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、
各処理系で得られた各探査情報を入力し、反射波のレベルが最大レベルの情報に基づき探査情報を生成する最大レベル画像表示処理手段を有すること。
【0019】
12) 上記8)乃至10)の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、
各処理系で得られた各探査情報を入力し、各反射波のレベルを平均化して探査情報を生成する平均画像表示処理手段を有すること。
【0020】
13) 上記8)乃至12)の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、
各水中航走体の処理系で処理して得る各探査情報を水中通信により送信又は受信する送信機又は受信機を有すること。
【0021】
14) 上記8)乃至13)の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、
各処理系は、水中航走体を航走させつつ各位置で収集した反射信号に基づく情報を各位置の情報とともに処理するとともに、各位置での探査情報を、基準座標を基準として重畳し、これらの結果をそれぞれ合成する合成開口探査処理部であること。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0023】
<第1の実施の形態>
図1は本発明の第1の実施の形態に係る水中音響探査方法を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本形態は2台の水中航走体1a、1bを水中2で航走させて所定の探査を行うものである。ここで、水中航走体1a、1bのうち、水中航走体1aは送受波器4を搭載しているが、水中航走体1bは受波器6のみを搭載している。
【0024】
本形態では、かかる2台の水中航走体1a、1bを航走させながら適宜、水中航走体1aの送受波器4から海底3に向けて音波を発射する。図中の符号Dでこのときの送波を表している。そして、送波毎に送受波器4及び受波器6で反射波を受波する。この受波は、各水中航走体1a、1bの送受波器4及び受波器6でそのタイミングが一致するように調整してやる。
【0025】
ここで、図1中に示すような平板状のターゲット5に送波Dが当たって反射した場合、水中航走体1aの方向に戻る反射波Eはそのレベルが非常に小さいが、水中航走体1bの方向に向かう反射波Fは十分大きな音波レベルを有している。水中航走体1a、1bにそれぞれ搭載する探査装置は送受波器4又は受波器6を介して取り込んだ音波信号を処理してターゲット5を含む海底3の情報を収集する。
【0026】
各水中航走体1a、1bで個別に収集した情報は陸上に持ち帰り、陸上の作業で両情報を比較する等の所定の処理をすることにより、海底3の探査結果を再生する。一方、水中航走体1bで処理して得る情報を水中通信により水中航走体1aに送信し、水中航走体1aにおいて、その処理情報と突き合わせる等の所定の処理をすることにより、海底3の探査結果を収集しても良い。ここで、両情報の選択方法としては、1)両情報中、各画素(送受波器4又は受波器6のセンサ部の画素に対応する;以下同じ。)毎に反射波F、Eに基づく信号レベルを比較し、そのレベルが大きい方を選択する方法、2)各画素毎に検出した信号レベルを平均化して再生する方法等が考えられる。何れの方法を採った場合でも、一台の水中航走体1aで収集した反射波Fによる情報よりも正確で、その分高解像度の情報を得ることができる。当然、水中航走体1a、1bの収集した情報を個別に並列に再生処理した後、何れか一方を選択するようにしても良い。
【0027】
なお、各水中航走体1a、1bが受波した各位置の位置情報は、少なくとも相対的な位置関係においては別途検出して特定してあり、この位置情報と前記受波情報が一体となって完全な探査情報を構成する。
【0028】
かかる本形態によれば、ターゲット5が平板等の特殊な形状(特定方向への反射波のみが特別大きくそれ以外の方向への反射成分が極端に少なくなるような形状;以下同じ。)であっても、反射波E、Fを異なる位置で受波しているので、送受波器4側に反射される反射波Fの成分が十分なレベルを有していなくても、受波器6で受波する反射波Eが十分なレベルを有している場合も多い。すなわち、少なくとも一方で受波する反射波E、Fは十分なレベルを有している確率が高い。この結果、十分良質な探査情報を得ることができる。
【0029】
<第2の実施の形態>
図2は本発明の第2の実施の形態に係る水中音響探査方法を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本形態は2台の水中航走体1a、1bを水中2で航走させて所定の探査を行うものである。ここで、水中航走体1a、1bは何れも送受波器4a、4bを搭載している。なお、図2中、図1と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【0030】
本形態では、2台の水中航走体1a、1bを航走させながら適宜、水中航走体1a、1bの送受波器4a、4bから海底3に向けて音波を発射する。ここで、音波が拡散する領域、すなわち探査領域は両者で重複するように調整しておく。また、図中の符号Dが送受波器4aの送波、符号Gが送受波器4bの送波である。そして、送波毎に送受波器4a、4bで反射波H、Eを受波する。この受波は、各水中航走体1a、1bの送受波器4a、4bでそのタイミングがそれぞれ一致するように調整してやる。
【0031】
ここで、送受波器4a、4bによる送波方法は次の2種類が考えられる。一つは、送受波器4a、4b毎に異なる送波周波数の音波を割り当て、受波側ではフィルタを通過させることにより反射波E、Hを各周波数成分毎に分離する方法である。いわゆる周波数分割方式である。このときは送受波器4a、4bで同時に音波(送波D、G)を発射する。また、各反射波に基づく出力信号には送受波器4a、4bの送波D、Gの各周波数成分が混在するので、かかる出力信号を処理する際には、両成分をフィルタで分離し、各周波数成分毎に並列に同様の処理を行う。他の一つは、送受波器4a、4b毎に異なる送波タイミングを交互に割り当て、受波側では割り当てられた送波タイミングに同期させて受波タイミングを調整する方法である。いわゆる時分割方式である。このときは、例えば送受波器4aから先ず送波Dを発射し、この反射波E及び反射波F(図1参照。)を送受波器4b、4aで同時に受波するとともに、次の送波タイミングで送受波器4bから送波Gを発射し、この反射波H等(送波Gに対応するH以外の反射波は図示していない。)を送受波器4a、4bで同時に受波する。
【0032】
図2中に示すような平板状のターゲット5に送受波器4aからの送波Dが当たって反射した場合、水中航走体1aの方向に戻る反射波(図2には図示しないが、図1の反射波F)はそのレベルが非常に小さいが、水中航走体1bの方向に向かう反射波Eは十分大きな音波レベルを有している。同様に、平板状のターゲット5に送受波器4bからの送波Gが当たって反射した場合、水中航走体1aの方向に戻る反射波(図示せず。)はそのレベルが非常に小さいが、水中航走体1の方向に向かう反射波Hは十分大きな音波レベルを有している。
【0033】
このように、本形態においては、航走位置が異なる双方の水中航走体1a、1bの送受波器4a、4bからそれぞれ音波を発射するようにしたので、両送受波器4b、4aで受波する反射波E、Hが何れも十分なレベルを有する確率が高い。
【0034】
反射波E、Hを送受波器4b、4aで受波した後の処理は、図1に基づく第1の実施の形態と同様に行う。すなわち、各水中航走体1a、1bで個別に収集した情報を陸上に持ち帰り、陸上の作業で両情報を比較する等の所定の処理をすることにより、海底3の探査結果を再生しても良いし、また水中航走体1a、1bで処理して得る各情報を水中通信により相互に送信し、相互の情報を突き合わせる等の所定の処理をすることにより、海底3の探査結果を再生しても良い。ここで、両情報の選択方法としては、前記第1の実施の形態と同様に、1)両情報中、各画素毎に信号レベルを比較し、そのレベルが大きい方を選択する方法、2)各画素毎に検出した信号レベルを平均化して再生する方法等が考えられる。何れの方法を採った場合でも、一台の水中航走体1aで収集した反射波Fによる情報よりも正確で、その分高解像度の情報を得ることができる。当然、水中航走体1a、1bの収集した情報を個別に並列に再生した後、何れか一方を選択するようにしても良い。
【0035】
なお、各水中航走体1a、1bが受波した各位置の位置情報は、第1の実施の形態と同様に、少なくとも相対的な位置関係においては別途検出して特定してあり、この位置情報と前記受波情報が一体となって完全な探査情報を構成する。
【0036】
かかる本形態によれば、ターゲット5が特殊な形状であっても、異なる位置からの送波D、Gに基づく反射波E、Hを、その各レベルが十分大きくなるような位置で相互に補完しつつ受波することができる。したがって、図1に示す第1の実施の形態の場合よりもさらに良質の探査情報を得ることができる。
【0037】
なお、上記第1及び第2の実施の形態では、水中航走体1a、1bが2台の場合について説明したが、これに限るものではない。複数台であれば良く、その数が増えればその分精度乃至解像度は向上する。また、探査対象は海面であっても良い。この場合には、送受波器4、4a、4b及び受波器6は水中航走体1a、1bの上面に固着して音波を上方に向けて発射するとともに、上方で反射した反射波を受波する。さらに、水中航走体1a、1bは、単独で水中を航走するものに限らず、船舶の船底に固着する等の方法により当該船舶と一体的に航走するものであっても良い。
【0038】
<第3の実施の形態>
上述の如き水中音響探査方法のうち、第1の実施の形態に係る水中音響探査方法は図3に示すような水中音響探査システムで実現し得る。これを第3の実施の形態として説明する。
【0039】
図3は、本形態に係る水中音響探査システムの、特に反射信号の処理系を示すブロック線図である。同図に示すように、本システムは、水中航走体1aには送受波器4(図1参照。以下同じ。)を、また水中航走体1bには受波器6(図1参照。以下同じ。)をそれぞれ搭載する場合のものであり、水中航走体1aに搭載する処理系Iと、航走体1bに搭載する処理系IIとを有している。処理系Iは、センサ部11、音波信号分割部12、画像再生部13及び画像合成部14を有している。同様に、処理系IIも、センサ部15、音波信号分割部16、画像再生部17及び画像合成部18を有している。
【0040】
センサ部11、15は多数のセンシング素子を平面的に配設して構成したものであり、図4に示すものと変わるところはない。すなわち、各センシング素子が反射波等の音波を受波してそのレベルに応じた電気信号である音波信号を送出する。したがって、センサ部11、15からは、送受波器4が送波する各時間毎に反射波F、E(図1参照。以下同じ。)に対応するレベルの音波信号が間欠的に送出される。ここで、水中航走体1a側には、水中通信を行うための送信機19を有するとともに、水中航走体1b側には、送信機19が送波した所定の信号を受波するための受信機20を有している。かくして、センサ部11、15における受波タイミングが同期するよう、両センサ部11、15における受波タイミングを調整している。
【0041】
音波信号分割部12、16は、反射波である音波を各送波時間毎に、それぞれ受波された時間t(n=1,2,・・・;以下同じ。)の情報とともに画像再生部13、17にそれぞれ送出する。この結果、画像処理部13、17には各時間t毎の反射波の情報が取り込まれる。さらに、画像再生部13、17では、別途検出する各時間tにおける水中航走体1a、1bの各位置座標の情報に基づき基準座標に対するターゲット5(図1参照。以下同じ。)の合わせ込みを行う。この結果、各時間t毎の仮想画像上に基準座標に変換したターゲット5を再生することができる。このようにして処理系I及び処理系IIで個別に得る情報をそのまま画像合成部14、18で個別に合成する。すなわち、各処理系I、IIで合成開口探査に伴う共通の処理を行う。このように、各処理系I、IIで個別に行う合成開口探査のための処理は、既知のそれと殆ど変わるところはない。ただ、本形態では、さらに各処理系I、IIで行った処理結果を合成してより解像度の高い情報として提供すべく工夫している。具体的には次の通りである。
【0042】
処理系IIの画像合成部18の出力信号として得られる合成開口探査情報Sは、送信機21を介して水中通信により水中航走体1a側の処理系Iに送信される。この音波信号は処理系Iの受信機22で受波される。
【0043】
処理系Iには、固有の構成要素としてスイッチ手段23、個別画像表示処理部24、平均画像表示処理部25、最大レベル画像表示処理部26、スイッチ手段27及びモニタ28を有している。スイッチ手段23は、処理系Iの画像合成部14の出力信号として得られる合成開口探査情報S及び前記合成開口探査情報S、又は合成開口探査情報S若しくは開口探査情報Sの何れか一方を、個別画像表示処理部24、平均画像表示処理部25又は最大レベル画像表示処理部26の何れか一つに選択的に供給するためのものである。個別画像表示処理部24では、合成開口探査情報S、Sを入力してこれらを個別に表示処理する。平均画像表示処理部25では、両合成開口探査情報S、S中、各画素(センサ部11、20の各画素に対応する;以下同じ。)毎に検出した信号レベルを平均化して表示処理を行う。最大レベル画像表示処理部26では、両合成開口探査情報S、S中、各画素毎に検出した信号レベルを比較し、そのレベルが大きい方を選択して表示処理を行う。スイッチ手段27では、個別画像表示処理部24、平均画像表示処理部25又は最大レベル画像表示処理部26の何れかで表示処理した情報の一つを選択してモニタ28に供給する。モニタ28では、表示処理された何れかの情報を再生して可視化する。
【0044】
なお、上記第3の実施の形態に係る水中音響探査システムにおいては、水中航走体1a、1b同士の水中通信により水中航走体1bの合成開口探査情報を水中航走体1aに送信して、この水中航走体1aで所定の選択処理を行うようにしたが、必ずしもこのように構成する必要はない。少なくとも、水中航走体1a、1bでそれぞれ個別に反射波F、Eを受波し、これに基づく合成開口情報を収集することができるシステムとなっていれば良い。この場合には各水中航走体1a、1bで個別に収集した情報を陸上に持ち帰り、陸上の作業で両情報を比較する等の所定の処理を行う。
【0045】
さらに、上述の如き水中音響探査方法のうち、第2の実施の形態に係る水中音響探査方法も図3に示すような水中音響探査システムに準じた反射信号の処理系で実現し得る。すなわち、時分割方式の場合(送波D、G(図1参照。以下同じ。)が同一周波数の場合)には、図3に示す処理系Iの送信機19及び処理系IIの受信機20が何れも送受信機となり、相互に受信タイミングの同期をとるように構成すれば良い。
【0046】
一方、周波数分割方式の場合(送波D、Gが異なる周波数の場合)には、図3に示す処理系Iのセンサ部11では、送波D、Gに対応する周波数の反射波が混在して受波されるので、このセンサ部11の出力側に両周波数の信号をそれぞれ選択するフィルタを設け、各フィルタに対応させて、2系統の処理系(音波信号分割部12、画像再生部13及び画像合成部14)を構成する必要がある。そして、当該処理系の画像合成部14の出力信号を、図3に示す平均画像表示処理部25又は最大レベル画像表示処理部26で処理して出力するように構成する。処理系IIに関しても全く同様の構成として2系統の処理を並列に行う。
【0047】
このような各2系統づづの並列処理系で処理した出力信号は、第3の実施の形態における合成開口探査情報S及び合成開口探査情報Sに対応する2種類の合成開口探査情報として直接又は水中通信を利用して図3のスイッチ手段23に供給すれば、その後の処理を第3の実施の形態に示す場合と全く同様に行うことができる。勿論、水中航走体1a、1bで個別に合成開口探査情報を収集するシステムとして構築し、両合成開口探査情報の比較は陸上等で行うようにしても良い。
【0048】
さらに、上述の説明では、水中航走体が2台、すなわち受波信号の処理系が 2系統の場合について説明したが、その数は当然これに限定する必要はない。水中航走体の数及びこれに搭載する送受波器及び受波器、又は送受波器の数は必要に応じ増加させることができる。この場合には水中航走体の数に対応させて前記受波信号の処理系も並列的に増加させれば良い。
【0049】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、〔請求項1〕に記載する発明は、水中を航走する水中航走体に搭載した送波器から海底等の探査対象に向けて音波を発射し、探査対象で反射した反射波を受波して処理することにより探査対象の形状等を探査する水中音響探査方法において、相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体の一つに送受波器を、残りの水中航走体に受波器をそれぞれ搭載し、前記送受波器から発射した音波に基づく反射波を当該送受波器とともに他の受波器でも、受波タイミングを同期させて受波し、各送受波器乃至受波器毎に反射波に基づく信号を処理することにより、前記複数台の水中航走体で重複する領域の各探査情報を収集するので、
送受波器が送波する音波の反射波を複数の位置で受信することができる。
この結果、探査対象のターゲットが平板等の特殊な形状であって、送受波器側への反射波の戻り成分が少ない場合でも、良好に探査対象の情報を収集することができ、高分解能の探査が可能になる。
【0050】
〔請求項2〕に記載する発明は、水中を航走する水中航走体に搭載した送波器から海底等の探査対象に向けて音波を発射し、探査対象で反射した反射波を受波して処理することにより探査対象の形状等を探査する水中音響探査方法において、相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに、個別に割り当てた周波数の音波を発射する送受波器を搭載し、各送受波器から発射したそれぞれ固有の周波数の音波に基づく反射波を、各送受波器で、受波タイミングを同期させて受波し、さらに前記各反射波を、各周波数毎に、また各受信器毎に選択するとともに、選択した各周波数毎に反射波に基づく信号を処理することにより、前記複数台の水中航走体で重複する領域の各探査情報を収集するので、
各送受波器が送波する音波の反射波を複数の位置で受信することができる。このとき各送受波器が送波する音波の周波数成分がそれぞれ異なり、同時に受波側では反射波を各周波数毎に分離しているので、何れの送受波器からの反射波であるかを峻別することができる。
この結果、探査対象のターゲットが平板等の特殊な形状であって、音波を送波した送受波器側への当該音波の反射波の戻り成分が少ない場合でも、何れかの送受波器では十分大きな反射波を受波することができる。すなわち、〔請求項1〕に記載する発明の場合以上の高分解能の探査が可能になる。
【0051】
〔請求項3〕に記載する発明は、水中を航走する水中航走体に搭載した送波器から海底等の探査対象に向けて音波を発射し、探査対象で反射した反射波を受波して処理することにより探査対象の形状等を探査する水中音響探査方法において、相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに、それぞれ割り当てられた固有の時間に同一周波数の音波を発射する送受波器を搭載し、各送受波器毎に反射波に基づく信号を処理することにより、前記複数台の水中航走体で重複する領域の各探査情報を収集するので、
各送受波器が送波する音波の反射波を複数の位置で受信することができる。このとき各送受波器が送波する音波の送波タイミングがそれぞれ異なるので、何れの送受波器からの反射波であるかを峻別することができる。
この結果、探査対象のターゲットが平板等の特殊な形状であって、音波を送波した送受波器側への当該音波の反射波の戻り成分が少ない場合でも、何れかの送受波器では十分大きな反射波を受信することができる。すなわち、〔請求項1〕に記載する発明の場合以上の高分解能の探査が可能になる。
【0052】
〔請求項4〕に記載する発明は、〔請求項1〕乃至〔請求項3〕の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、得られた各探査情報のうち、反射波のレベルが最大レベルの情報に基づき探査情報を生成するので、
複数の位置で検出した最も解像度の高い情報を利用して探査情報を生成することができる。これにより全体として高分解能の探査情報を得る。
【0053】
〔請求項5〕に記載する発明は、〔請求項1〕乃至〔請求項3〕の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、得られた各探査情報の各反射波のレベルを平均化して探査情報を生成するので、
複数の位置で検出した平均レベルの情報を利用して探査情報を生成することができる。これにより全体として高分解能の探査情報を得る。
【0054】
〔請求項6〕に記載する発明は、〔請求項1〕乃至〔請求項5〕の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、水中通信により各水中航走体で収集した探査情報の授受を行うので、
何れかの水中航走体に各探査情報を集中させることができる。この結果、当該水中航走体を介して高分解能の探査情報を収集することができる。
【0055】
〔請求項7〕に記載する発明は、〔請求項1〕乃至〔請求項6〕の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、探査方法は、水中航走体を航走させつつ各位置で収集した探査情報を基準座標を基準として重畳して合成する合成開口探査方法であるので、
合成開口探査によりさらに高分解能の探査情報を収集できる。
【0056】
〔請求項8〕に記載する発明は、水中を航走する水中航走体に搭載した送波器と、同様に前記水中航走体に搭載し、前記送波器から海底等の探査対象に向けて発射した反射波を受波して処理する反射波の処理系とを有し、前記送波器から発射した音波の反射波に基づき探査対象の形状等を探査する水中音響探査システムにおいて、相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体の一つに搭載する送受波器と、残りの水中航走体にそれぞれ搭載する複数の受波器と、前記送受波器及び各受波器で、前記送受波器から発射した音波に基づく反射波を各受波タイミングを同期させて受波するとともに、各送受波器乃至受波器毎に反射波に基づく信号を処理して各探査情報を生成する複数の処理系とを有するので、
送受波器が送波する音波の反射波を複数の位置で受信することができる。
この結果、探査対象のターゲットが平板等の特殊な形状であって、送受波器側への反射波の戻り成分が少ない場合でも、良好に探査対象の情報を収集することができ、高分解能の探査が可能になる。
【0057】
〔請求項9〕に記載する発明は、水中を航走する水中航走体に搭載した送波器と、同様に前記水中航走体に搭載し、前記送波器から海底等の探査対象に向けて発射した反射波を受波して処理する反射波の処理系とを有し、前記送波器から発射した音波の反射波に基づき探査対象の形状等を探査する水中音響探査システムにおいて、相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに搭載するとともに、それぞれに割り当てられた固有の周波数の音波を発射する一方、各音波の反射波を受波する複数の送受波器と、各送受波器で、各送受波器から発射した音波に基づく反射波を各受波タイミングを同期させて受波するとともに、受波した反射波を各周波数成分毎に分離し、分離した各周波数成分毎に反射波に基づく信号をそれぞれ処理して各探査情報を生成する複数の処理系とを有するので、
各送受波器が送波する音波の反射波を複数の位置で受信することができる。このとき各送受波器が送波する音波の周波数成分がそれぞれ異なり、同時に受波側では反射波を各周波数毎に分離しているので、何れの送受波器からの反射波であるかを峻別することができる。
この結果、探査対象のターゲットが平板等の特殊な形状であって、音波を送波した送受波器側への当該音波の反射波の戻り成分が少ない場合でも、何れかの送受波器では十分大きな反射波を受波することができる。すなわち、〔請求項8〕に記載する発明の場合以上の高分解能の探査が可能になる。
【0058】
〔請求項10〕に記載する発明は、水中を航走する水中航走体に搭載した送波器と、同様に前記水中航走体に搭載し、前記送波器から海底等の探査対象に向けて発射した反射波を受波して処理する反射波の処理系とを有し、前記送波器から発射した音波の反射波に基づき探査対象の形状等を探査する水中音響探査システムにおいて、相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに搭載するとともに、それぞれ割り当てられた固有の時間に同一周波数の音波を発射する送受波器と、各送受波器で、各送受波器から発射した音波に基づく反射波を各受波タイミングを同期させて受波するとともに、各送受波器毎に各反射波に基づく信号をそれぞれ処理して各探査情報を生成する複数の処理系とを有するので、
各送受波器が送波する音波の反射波を複数の位置で受信することができる。このとき各送受波器が送波する音波の送波タイミングがそれぞれ異なるので、何れの送受波器からの反射波であるかを峻別することができる。
この結果、探査対象のターゲットが平板等の特殊な形状であって、音波を送波した送受波器側への当該音波の反射波の戻り成分が少ない場合でも、何れかの送受波器では十分大きな反射波を受信することができる。すなわち、〔請求項8〕に記載する発明の場合以上の高分解能の探査が可能になる。
【0059】
〔請求項11〕に記載する発明は、〔請求項8〕乃至〔請求項10〕の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、各処理系で得られた各探査情報を入力し、反射波のレベルが最大レベルの情報に基づき探査情報を生成する最大レベル画像表示処理手段を有するので、
複数の位置で検出した最も解像度の高い情報を利用して探査情報を生成することができる。これにより全体として高分解能の探査情報を得る。
【0060】
〔請求項12〕に記載する発明は、〔請求項8〕乃至〔請求項10〕の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、各処理系で得られた各探査情報を入力し、各反射波のレベルを平均化して探査情報を生成する平均画像表示処理手段を有するので、
複数の位置で検出した平均レベルの情報を利用して探査情報を生成することができる。これにより全体として高分解能の探査情報を得る。
【0061】
〔請求項13〕に記載する発明は、〔請求項8〕乃至〔請求項12〕の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、各水中航走体の処理系で処理して得る各探査情報を水中通信により送信又は受信する送信機又は受信機を有するので、
何れかの水中航走体に各探査情報を集中させることができる。この結果、当該水中航走体を介して高分解能の探査情報を収集することができる。
【0062】
〔請求項14〕に記載する発明は、〔請求項8〕乃至〔請求項13〕の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、各処理系は、水中航走体を航走させつつ各位置で収集した反射信号に基づく情報を各位置の情報とともに処理するとともに、各位置での探査情報を、基準座標を基準として重畳し、これらの結果をそれぞれ合成する合成開口探査処理部であるので、
合成開口探査によりさらに高分解能の探査情報を収集できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る水中音響探査方法を概念的に示す説明図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る水中音響探査方法を概念的に示す説明図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係る水中音響探査システム(合成開口探査システム)の、特に反射信号の処理系を示すブロック線図である。
【図4】海底を探査対象とした場合における合成開口探査の原理を概念的に示す説明図である。
【図5】従来技術に係る音響ソナーによる探査態様をが概念的に示す説明図である。
【符号の説明】
1a、1b 水中航走体
2 水中
3 海底
4、4a、4b 送受波器
5 ターゲット
6 受波器
I、II 処理系
11、15 センサ部
14、18 画像合成部
19、21 送信機
20、22 受信機
25 平均画像表示処理部
26 最大レベル画像表示処理部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an underwater acoustic exploration method and an underwater acoustic exploration system, and is particularly useful when applied to a case where a return component of a reflected wave to a transmitting side is small due to a shape of a target to which a transmitted sound wave is applied. .
[0002]
[Prior art]
For example, when exploring the seabed topography, sonar using sound is widely used. In particular, recently, a synthetic aperture search device that reproduces and visualizes a search target on a monitor image has been proposed, and its application has been studied. This synthetic aperture exploration device is equipped with a sound wave transmitter and a receiver on an underwater vehicle that sails underwater, and while the underwater vehicle is traveling, it can be used for exploration of the seabed etc. with a transmitter. Along with transmitting sound waves toward the target, the receiver receives the sound waves reflected and returned from the search target, calculates the distance from that time, and reproduces the two-dimensional image of the search target on the monitor. is there.
[0003]
FIG. 4 is an explanatory view conceptually showing the principle of synthetic aperture search in the case where the seafloor is set as a search target. As shown in FIG. 1, an underwater vehicle 1 sails in water 2. In the case shown in FIG. 4, the ship sails from the right to the left in the figure in parallel with the seabed 3. Here, the underwater vehicle 1 is equipped with an acoustic exploration device, and its transducer 4 is attached to the abdomen of the main body, and emits sound waves toward the sea floor 3 and transmits sound waves reflected from the sea floor 3. It is designed to receive waves. In FIG. 4, sound waves are emitted at positions A, B, and C, and reflected waves at the positions A to C are received. That is, the acoustic sounding device visualizes the state of the seabed 3 by processing the information contained in the reflected wave while intermittently emitting sound waves toward the seabed 3 as the underwater vehicle 1 moves underwater. Play back on a monitor (not shown).
[0004]
Here, a sound wave having a predetermined frequency (usually several tens of kHz) is modulated by a pulse from the transmitter, and is intermittently transmitted. In addition, the sensor part of the receiver of the acoustic sounding device has a large number (several tens to one hundred and several tens) of sensing elements arranged in, for example, a lattice shape to form a predetermined plane or curved surface. The entire curved surface receives the reflected wave. In the synthetic aperture exploration method, information on the seabed 3 detected at each of the positions A to C is processed in consideration of the traveling speed and direction of the underwater vehicle 1 and the sound emission interval time, etc. To C are combined. That is, for example, the reference coordinates are formed with the transducer 4 at the position A as the origin, and the coordinates of the positions B and C are adjusted to the origin of the reference coordinates so that the target 5 identified at each of the positions B and C is set at the reference coordinates. It can be converted to a position and represented. By combining the information at the plurality of positions A to C in this manner, the plane or curved surface constituting the sensor is effectively extended in the traveling direction of the underwater vehicle 1, and the extended plane or curved surface It is possible to provide a sensor unit having an effective sensing element corresponding to the curved surface. Incidentally, the greater the number of sensing elements, the higher the search accuracy.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Although not limited to the synthetic aperture search as described above, an acoustic wave that emits a sound wave from a transmitter of an underwater vehicle and receives a sound wave that is reflected back from a target to be searched and performs predetermined processing. The following problems have arisen in exploration. That is, as shown in FIG. 5, depending on the shape of the target 5, most of the reflected components of the transmission wave D emitted from the transducer 4 of the underwater vehicle 1 traveling in the water 2 are transmitted and received as the reflected wave E. The reflected wave F, which is reflected in a direction irrelevant to the transmitter 4 side and returns to the transmitter / receiver 4, becomes small. In this case, the level of the sound wave due to the reflected wave F received by the transmitter / receiver 4 is small, and it is not possible to obtain sufficiently clear information on the target 5, so that the resolution deteriorates accordingly. Such a phenomenon occurs, for example, when the surface of the target 5 is flat. For example, there is a case where the target 5 on the sea floor 3 to be searched is a flat artificial structure.
[0006]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and regardless of the shape of a target to be searched, an underwater acoustic search that can always receive a reflected wave from the target and obtain good-quality sound search information based on the received wave. It is an object to provide a method and an underwater acoustic sounding system.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the present invention that achieves the above object has the following features.
[0008]
1) A transmitter mounted on an underwater vehicle that travels underwater emits sound waves toward the seabed or other exploration target, and receives and processes the reflected waves reflected by the exploration target, thereby processing the target. In the underwater acoustic exploration method for exploring the shape etc.,
A transmitter / receiver is mounted on one of the multiple underwater vehicles traveling in the water while grasping the mutual positional relationship, and a receiver is mounted on the remaining underwater vehicle,
A reflected wave based on the sound wave emitted from the transmitter / receiver, and another receiver together with the transmitter / receiver, receive the wave in synchronization with the reception timing,
Collecting exploration information of an overlapping area of the plurality of underwater vehicles by processing a signal based on the reflected wave for each of the transducers.
[0009]
2) A transmitter mounted on an underwater vehicle that travels underwater emits sound waves toward the object to be searched, such as the sea floor, and receives and processes the reflected waves reflected from the object to be searched, thereby processing the object to be searched. In the underwater acoustic exploration method for exploring the shape etc.,
Each of multiple underwater vehicles moving in water while grasping the mutual positional relationship is equipped with a transducer that emits sound waves of individually assigned frequencies,
A reflected wave based on a sound wave of a unique frequency emitted from each transducer is received by each transducer in synchronization with the reception timing,
Further, each reflected wave is selected for each frequency and for each receiver, and a signal based on the reflected wave is processed for each selected frequency, so that the plurality of underwater vehicles overlap with each other. Collecting each exploration information of the area.
[0010]
3) A transmitter mounted on an underwater vehicle that travels underwater emits sound waves toward the seabed or other exploration target, and receives and processes the reflected waves reflected by the exploration target to process the target. In the underwater acoustic exploration method for exploring the shape etc.,
Each of a plurality of underwater vehicles traveling underwater while grasping the mutual positional relationship is equipped with a transducer that emits sound waves of the same frequency at the assigned unique time,
Collecting exploration information of an overlapping area of the plurality of underwater vehicles by processing a signal based on the reflected wave for each transducer.
[0011]
4) In the underwater acoustic exploration method according to any one of 1) to 3) above,
Generating exploration information based on information of the level of the reflected wave which is the maximum level among the obtained exploration information.
[0012]
5) The underwater acoustic exploration method according to any one of 1) to 3) above,
To average the level of each reflected wave of each obtained search information to generate search information.
[0013]
6) In the underwater acoustic exploration method according to any one of 1) to 5) above,
Send and receive exploration information collected by each underwater vehicle by underwater communication.
[0014]
7) The underwater acoustic search method according to any one of 1) to 6) above,
The exploration method shall be a synthetic aperture exploration method for superimposing and synthesizing exploration information collected at each position on the basis of the reference coordinates while running the underwater vehicle.
[0015]
8) A transmitter mounted on an underwater vehicle that travels underwater, and a reflected wave emitted from the transmitter toward an object to be explored, such as the sea floor, similarly received on the underwater vehicle. And a processing system for a reflected wave to be processed and processed, in an underwater acoustic search system for searching for a shape or the like of a search target based on a reflected wave of a sound wave emitted from the transmitter,
A transducer mounted on one of a plurality of underwater vehicles that sail underwater while grasping their mutual position,
Multiple receivers respectively mounted on the remaining underwater vehicles,
In the transducer and each receiver, the reflected wave based on the sound wave emitted from the transducer is received by synchronizing the respective reception timings, and the reflected wave is transmitted to each transducer or receiver. And a plurality of processing systems that process signals based on the signals and generate respective pieces of search information.
[0016]
9) A transmitter mounted on an underwater vehicle that travels underwater, and a reflected wave that is also mounted on the underwater vehicle and emitted from the transmitter toward an object to be explored, such as the sea floor, is received. And a processing system for a reflected wave to be processed and processed, in an underwater acoustic search system for searching for a shape or the like of a search target based on a reflected wave of a sound wave emitted from the transmitter,
It is mounted on each of a plurality of underwater vehicles that navigate underwater while grasping the mutual positional relationship and emits sound waves of a unique frequency assigned to each, while receiving reflected waves of each sound wave A plurality of transducers,
In each transducer, the reflected wave based on the sound wave emitted from each transducer is received by synchronizing the respective reception timings, and the received reflected wave is separated for each frequency component, and each separated frequency is separated. A plurality of processing systems for processing signals based on reflected waves for each component to generate each piece of search information.
[0017]
10) A transmitter mounted on an underwater vehicle traveling in water, and a reflected wave emitted from the transmitter toward an object to be explored, such as the seabed, similarly received on the underwater vehicle. And a processing system for a reflected wave to be processed and processed, in an underwater acoustic search system for searching for a shape or the like of a search target based on a reflected wave of a sound wave emitted from the transmitter,
A transducer mounted on each of a plurality of underwater vehicles traveling in water while grasping the mutual positional relationship, and transmitting a sound wave of the same frequency at a unique time assigned to each,
In each transducer, a reflected wave based on a sound wave emitted from each transducer is received by synchronizing the respective reception timings, and a signal based on each reflected wave is processed for each transducer and processed. A plurality of processing systems for generating exploration information;
[0018]
11) In the underwater acoustic search system according to any one of the above 8) to 10),
Maximum level image display processing means for inputting each piece of search information obtained by each processing system and generating search information based on the information of the maximum level of the reflected wave.
[0019]
12) In the underwater acoustic search system according to any one of the above 8) to 10),
Average image display processing means for inputting each piece of search information obtained by each processing system and averaging the level of each reflected wave to generate search information.
[0020]
13) In the underwater acoustic search system according to any one of the above 8) to 12),
A transmitter or a receiver for transmitting or receiving each piece of search information obtained by processing in the processing system of each underwater vehicle by underwater communication.
[0021]
14) In the underwater acoustic search system according to any one of the above 8) to 13),
Each processing system processes information based on the reflection signals collected at each position while sailing the underwater vehicle along with the information at each position, and superimposes the exploration information at each position based on the reference coordinates, A synthetic aperture search processing unit that synthesizes these results.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
<First embodiment>
FIG. 1 is an explanatory view conceptually showing the underwater acoustic search method according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, in this embodiment, two underwater vehicles 1a and 1b are driven in water 2 to perform a predetermined search. Here, among the underwater vehicles 1a and 1b, the underwater vehicle 1a has the transmitter / receiver 4, but the underwater vehicle 1b has only the receiver 6.
[0024]
In this embodiment, sound waves are emitted from the transducer 4 of the underwater vehicle 1a toward the seabed 3 as appropriate while the two underwater vehicles 1a and 1b are running. The transmission at this time is represented by the symbol D in the figure. Then, the reflected wave is received by the transmitter / receiver 4 and the receiver 6 for each transmission. This reception is adjusted by the transmitter / receiver 4 and the receiver 6 of each underwater vehicle 1a, 1b so that their timings coincide.
[0025]
Here, when the transmission wave D hits and reflects on the flat target 5 as shown in FIG. 1, the level of the reflected wave E returning to the direction of the underwater vehicle 1a is very small, The reflected wave F directed toward the body 1b has a sufficiently large sound wave level. Exploration devices mounted on the underwater vehicles 1a and 1b respectively process sound wave signals received via the transmitter / receiver 4 or the receiver 6 to collect information on the seabed 3 including the target 5.
[0026]
The information collected individually by each underwater vehicle 1a, 1b is brought back to the land and subjected to predetermined processing such as comparing the two information during the land operation, thereby reproducing the search results of the seabed 3. On the other hand, information obtained by processing by the underwater vehicle 1b is transmitted to the underwater vehicle 1a by underwater communication, and the underwater vehicle 1a performs predetermined processing such as matching with the processing information, thereby obtaining the seabed. The search results of No. 3 may be collected. Here, as a method of selecting both information, 1) in both information, each pixel (corresponding to a pixel of the sensor unit of the wave transmitter / receiver 4 or the wave receiver 6; the same applies to the following) applies reflected waves F and E A method of comparing the signal levels based on the signal level and selecting a signal having a higher level, 2) a method of averaging and reproducing the signal levels detected for each pixel, and the like can be considered. Whichever method is employed, it is possible to obtain more accurate and higher-resolution information than the information based on the reflected wave F collected by one underwater vehicle 1a. Naturally, after the information collected by the underwater vehicles 1a and 1b is individually and parallelly reproduced, one of them may be selected.
[0027]
The position information of each position received by each underwater vehicle 1a, 1b is separately detected and specified at least in a relative positional relationship, and the position information and the received wave information are integrated. And compose complete exploration information.
[0028]
According to this embodiment, the target 5 has a special shape such as a flat plate (a shape in which only a reflected wave in a specific direction is particularly large and a reflection component in other directions is extremely small; the same applies hereinafter). However, since the reflected waves E and F are received at different positions, even if the component of the reflected wave F reflected to the transmitter / receiver 4 side does not have a sufficient level, the receiver 6 In many cases, the reflected wave E to be received has a sufficient level. That is, there is a high probability that the reflected waves E and F received at least on one side have a sufficient level. As a result, sufficiently high-quality search information can be obtained.
[0029]
<Second embodiment>
FIG. 2 is an explanatory view conceptually showing the underwater acoustic search method according to the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, in this embodiment, two underwater vehicles 1a and 1b are driven in water 2 to perform a predetermined search. Here, each of the underwater vehicles 1a and 1b is equipped with a transducer 4a and 4b. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0030]
In this embodiment, sound waves are emitted from the transducers 4a and 4b of the underwater vehicles 1a and 1b toward the seabed 3 as appropriate while the two underwater vehicles 1a and 1b are traveling. Here, the region where the sound wave is diffused, that is, the search region, is adjusted so as to overlap between the two. In addition, reference symbol D in the figure indicates transmission of the wave of the transducer 4a, and reference symbol G indicates transmission of a wave of the transducer 4b. Then, the reflected waves H and E are received by the transducers 4a and 4b for each transmission. The reception is adjusted by the transmitters / receivers 4a and 4b of the respective underwater vehicles 1a and 1b so that their timings coincide with each other.
[0031]
Here, the following two types of transmission methods by the transmitter / receivers 4a and 4b are considered. One is a method in which sound waves having different transmission frequencies are assigned to the respective transducers 4a and 4b, and reflected waves E and H are separated for each frequency component by passing through a filter on the receiving side. This is a so-called frequency division method. At this time, sound waves (transmitted waves D and G) are simultaneously emitted from the transducers 4a and 4b. Further, the output signal based on each reflected wave contains the frequency components of the transmitted waves D and G of the transducers 4a and 4b, so that when processing the output signal, both components are separated by a filter. Similar processing is performed in parallel for each frequency component. The other is a method in which different transmission timings are alternately assigned to the transmitters / receivers 4a and 4b, and the reception side adjusts the reception timing in synchronization with the assigned transmission timing. This is a so-called time division method. At this time, for example, first, the transmission wave D is emitted from the transmitter / receiver 4a, the reflected wave E and the reflected wave F (see FIG. 1) are simultaneously received by the transmitter / receivers 4b and 4a, and the next transmitted wave is transmitted. A transmission wave G is emitted from the transmitter / receiver 4b at the timing, and the reflected waves H and the like (reflected waves other than H corresponding to the transmitted wave G are not shown) are simultaneously received by the transmitter / receivers 4a and 4b. .
[0032]
When the transmission wave D from the transducer 4a hits and reflects on a flat target 5 as shown in FIG. 2, a reflected wave returning to the underwater vehicle 1a (not shown in FIG. The level of the reflected wave F) is very small, but the level of the reflected wave E toward the underwater vehicle 1b is sufficiently large. Similarly, when the transmission wave G from the transducer 4b hits and reflects on the flat target 5, the level of the reflected wave (not shown) returning to the underwater vehicle 1a is extremely small, The reflected wave H traveling in the direction of the underwater vehicle 1 has a sufficiently large sound level.
[0033]
As described above, in the present embodiment, sound waves are respectively emitted from the transducers 4a, 4b of the two underwater vehicles 1a, 1b having different sailing positions, so that the two transducers 4b, 4a receive the sound waves. There is a high probability that both of the reflected waves E and H have a sufficient level.
[0034]
Processing after the reflected waves E and H are received by the transducers 4b and 4a is performed in the same manner as in the first embodiment based on FIG. In other words, the information collected individually by each underwater vehicle 1a, 1b is brought back to the land, and a predetermined process such as comparing the two information in the land operation is performed. Also, the information obtained by processing by the underwater vehicle 1a, 1b is transmitted to each other by underwater communication, and predetermined processing such as matching the mutual information is performed, thereby reproducing the search result of the seabed 3. You may. Here, as a method of selecting both information, similar to the first embodiment, 1) a method of comparing signal levels for each pixel in both information and selecting a signal having a higher level, 2) A method of averaging the signal level detected for each pixel and reproducing the signal can be considered. Whichever method is employed, it is possible to obtain more accurate and higher-resolution information than the information based on the reflected wave F collected by one underwater vehicle 1a. Of course, after the information collected by the underwater vehicles 1a and 1b is individually reproduced in parallel, one of them may be selected.
[0035]
The position information of each position received by each underwater vehicle 1a, 1b is separately detected and specified at least in the relative positional relationship, as in the first embodiment. The information and the received wave information together form complete exploration information.
[0036]
According to this embodiment, even if the target 5 has a special shape, the reflected waves E and H based on the transmitted waves D and G from different positions are mutually complemented at positions where their levels are sufficiently large. It is possible to receive waves while performing. Therefore, better quality search information can be obtained than in the case of the first embodiment shown in FIG.
[0037]
In the first and second embodiments, the case in which the number of underwater vehicles 1a and 1b is two has been described, but the present invention is not limited to this. It is sufficient if there are a plurality of units, and as the number increases, the accuracy or resolution improves accordingly. Further, the search target may be a sea surface. In this case, the transmitters / receivers 4, 4a, 4b and the receiver 6 are fixed to the upper surfaces of the underwater vehicles 1a, 1b and emit sound waves upward, and receive reflected waves reflected upward. Waves. Further, the underwater vehicles 1a, 1b are not limited to those that independently travel in water, and may also integrally travel with the ship by a method such as being fixed to the bottom of the ship.
[0038]
<Third embodiment>
Of the underwater acoustic search methods as described above, the underwater acoustic search method according to the first embodiment can be realized by an underwater acoustic search system as shown in FIG. This will be described as a third embodiment.
[0039]
FIG. 3 is a block diagram showing the underwater acoustic search system according to the present embodiment, particularly, a processing system for a reflected signal. As shown in the figure, in the present system, a transmitter / receiver 4 (see FIG. 1; the same applies hereinafter) is provided for the underwater vehicle 1a and a receiver 6 (see FIG. 1) for the underwater vehicle 1b. The same applies hereinafter), and has a processing system I mounted on the underwater vehicle 1a and a processing system II mounted on the watercraft 1b. The processing system I includes a sensor unit 11, a sound signal dividing unit 12, an image reproducing unit 13, and an image synthesizing unit 14. Similarly, the processing system II also includes a sensor unit 15, a sound wave signal dividing unit 16, an image reproducing unit 17, and an image synthesizing unit 18.
[0040]
The sensor units 11 and 15 are configured by arranging a large number of sensing elements in a plane, and there is no difference from that shown in FIG. That is, each sensing element receives a sound wave such as a reflected wave and transmits a sound wave signal which is an electric signal corresponding to the level of the sound wave. Therefore, the sound wave signals of the levels corresponding to the reflected waves F and E (see FIG. 1; the same applies hereinafter) are intermittently transmitted from the sensor units 11 and 15 at each time when the transducer 4 transmits. . Here, the underwater vehicle 1a has a transmitter 19 for performing underwater communication, and the underwater vehicle 1b has a transmitter 19 for receiving a predetermined signal transmitted by the transmitter 19. It has a receiver 20. Thus, the reception timings of the two sensor units 11 and 15 are adjusted so that the reception timings of the sensor units 11 and 15 are synchronized.
[0041]
The sound wave signal dividing units 12 and 16 determine the time t at which the sound wave, which is a reflected wave, is received for each transmission time. n (N = 1, 2,...; The same applies hereinafter) to the image reproducing units 13 and 17 respectively. As a result, the image processing units 13 and 17 transmit the time t n Information on the reflected waves for each is captured. Further, the image reproducing units 13 and 17 separately detect each time t. n The target 5 (see FIG. 1; the same applies hereinafter) is adjusted to the reference coordinates based on the information on the position coordinates of the underwater vehicles 1a and 1b. As a result, each time t n The target 5 converted into the reference coordinates can be reproduced on each virtual image. In this way, the information individually obtained by the processing system I and the processing system II are individually synthesized by the image synthesis units 14 and 18 as they are. That is, a common process associated with the synthetic aperture search is performed in each of the processing systems I and II. As described above, the processing for synthetic aperture search individually performed in each of the processing systems I and II hardly differs from the known processing. However, in the present embodiment, it is devised to further combine the processing results obtained in the respective processing systems I and II to provide information having higher resolution. Specifically, it is as follows.
[0042]
Synthetic aperture search information S obtained as an output signal of image synthesizing section 18 of processing system II 2 Is transmitted to the processing system I on the underwater vehicle 1a side by underwater communication via the transmitter 21. This sound wave signal is received by the receiver 22 of the processing system I.
[0043]
The processing system I includes a switch 23, an individual image display processor 24, an average image display processor 25, a maximum level image display processor 26, a switch 27, and a monitor 28 as unique components. The switch means 23 generates synthetic aperture search information S obtained as an output signal of the image synthesis unit 14 of the processing system I. 1 And the synthetic aperture search information S 2 Or synthetic aperture search information S 1 Or opening search information S 2 Is selectively supplied to any one of the individual image display processing unit 24, the average image display processing unit 25, and the maximum level image display processing unit 26. In the individual image display processing unit 24, the synthetic aperture search information S 1 , S 2 And display them individually. In the average image display processing unit 25, both synthetic aperture search information S 1 , S 2 The display processing is performed by averaging the signal levels detected for each pixel (corresponding to each pixel of the sensor units 11 and 20; the same applies hereinafter). In the maximum level image display processing unit 26, both synthetic aperture search information S 1 , S 2 Among them, the signal levels detected for each pixel are compared, and the one with the higher level is selected to perform display processing. The switch means 27 selects one of the pieces of information processed by the individual image display processing section 24, the average image display processing section 25, or the maximum level image display processing section 26 and supplies the selected information to the monitor 28. The monitor 28 reproduces and visualizes any of the information subjected to the display processing.
[0044]
In the underwater acoustic search system according to the third embodiment, the synthetic aperture search information of the underwater vehicle 1b is transmitted to the underwater vehicle 1a by underwater communication between the underwater vehicles 1a and 1b. Although the predetermined selection process is performed by the underwater vehicle 1a, the configuration is not necessarily required. At least, it is sufficient if the system can receive the reflected waves F and E individually from the underwater vehicle 1a and 1b and collect synthetic aperture information based on the reflected waves. In this case, the information collected individually by each underwater vehicle 1a, 1b is brought back to the land, and a predetermined process such as comparing the two information in the land operation is performed.
[0045]
Further, among the underwater acoustic search methods as described above, the underwater acoustic search method according to the second embodiment can also be realized by a reflection signal processing system according to the underwater acoustic search system as shown in FIG. That is, in the case of the time division method (when the transmissions D and G (see FIG. 1; the same applies hereinafter) have the same frequency), the transmitter 19 of the processing system I and the receiver 20 of the processing system II shown in FIG. May be configured as transceivers so that reception timings are synchronized with each other.
[0046]
On the other hand, in the case of the frequency division method (when the transmissions D and G have different frequencies), the sensor unit 11 of the processing system I shown in FIG. Therefore, a filter for selecting signals of both frequencies is provided on the output side of the sensor unit 11, and two processing systems (a sound signal dividing unit 12, an image reproducing unit 13) are provided in correspondence with each filter. And the image combining unit 14). Then, the output signal of the image synthesizing unit 14 of the processing system is configured to be processed and output by the average image display processing unit 25 or the maximum level image display processing unit 26 shown in FIG. Regarding the processing system II, two systems of processing are performed in parallel with exactly the same configuration.
[0047]
An output signal processed by such a parallel processing system of two systems is used as the synthetic aperture search information S in the third embodiment. 1 And synthetic aperture search information S 2 If the two kinds of synthetic aperture search information corresponding to the above are supplied to the switch means 23 of FIG. 3 directly or by using underwater communication, the subsequent processing can be performed in exactly the same manner as in the case of the third embodiment. it can. Of course, it is also possible to construct a system for collecting synthetic aperture search information individually for the underwater vehicles 1a and 1b, and to compare the two synthetic aperture search information on land or the like.
[0048]
Further, in the above description, the case where the number of underwater vehicles is two, that is, the number of received signal processing systems is two has been described, but the number is naturally not limited to this. The number of underwater vehicles and the number of transducers and receivers mounted thereon or the number of transducers mounted thereon can be increased as necessary. In this case, the processing system of the received signal may be increased in parallel with the number of underwater vehicles.
[0049]
【The invention's effect】
As described in detail with the above embodiments, the invention described in [Claim 1] emits a sound wave from a transmitter mounted on an underwater vehicle traveling in water toward an exploration target such as the sea floor. Underwater acoustical exploration methods for exploring the shape of the exploration target by receiving and processing the reflected waves reflected by the exploration target. A transmitter / receiver is mounted on one of the running bodies, and a receiver is mounted on the remaining underwater vehicle, and a reflected wave based on a sound wave emitted from the transmitter / receiver is also used in the other receiver together with the transmitter / receiver. By receiving the signals in synchronization with the reception timing, and processing the signal based on the reflected wave for each of the transducers and receivers, each of the exploration information of the area overlapping in the plurality of underwater vehicles To collect,
The reflected wave of the sound wave transmitted by the transducer can be received at a plurality of positions.
As a result, even when the target to be searched has a special shape such as a flat plate and the return component of the reflected wave to the transducer is small, the information of the target to be searched can be collected satisfactorily. Exploration becomes possible.
[0050]
[Claim 2] The invention according to claim 2 is to transmit a sound wave from a transmitter mounted on an underwater vehicle traveling in water to an object to be searched, such as the sea floor, and receive a reflected wave reflected by the object to be searched. In the underwater acoustical exploration method of exploring the shape of the exploration target by performing processing, the frequency of the frequency individually assigned to each of a plurality of underwater vehicles traveling in the water while grasping the mutual positional relationship Equipped with a transducer that emits a sound wave, a reflected wave based on a sound wave of a unique frequency emitted from each transducer, received by each transducer, synchronizing the reception timing, and further receiving each said A reflected wave is selected for each frequency and for each receiver, and by processing a signal based on the reflected wave for each selected frequency, each of the areas overlapping with the plurality of underwater vehicles is processed. Because we collect exploration information,
The reflected wave of the sound wave transmitted by each transducer can be received at a plurality of positions. At this time, the frequency components of the sound waves transmitted by the respective transducers are different from each other, and at the same time, the reflected wave is separated for each frequency on the receiving side, so that it can be distinguished from which transducer the reflected wave is. can do.
As a result, even when the target to be searched has a special shape such as a flat plate and the return component of the reflected wave of the sound wave to the transducer that transmitted the sound wave is small, any one of the transducers is sufficient. A large reflected wave can be received. That is, a search with higher resolution than in the case of the invention described in [Claim 1] becomes possible.
[0051]
[Claim 3] The invention according to claim 3 is to transmit a sound wave from a transmitter mounted on an underwater vehicle traveling in water to a search target such as the sea floor and receive a reflected wave reflected by the search target. In the underwater acoustical exploration method of exploring the shape of the exploration target by processing and processing, in each of a plurality of underwater vehicles traveling in water while grasping the mutual positional relationship, a unique Equipped with a transducer that emits sound waves of the same frequency at the time, by processing the signal based on the reflected wave for each transducer, each exploration information of the area overlapping in the plurality of underwater vehicles To collect,
The reflected wave of the sound wave transmitted by each transducer can be received at a plurality of positions. At this time, since the transmission timings of the sound waves transmitted by the respective transducers are different from each other, it is possible to distinguish which of the transducers is the reflected wave.
As a result, even when the target to be searched has a special shape such as a flat plate and the return component of the reflected wave of the sound wave to the transducer that transmitted the sound wave is small, any one of the transducers is sufficient. A large reflected wave can be received. That is, a search with higher resolution than in the case of the invention described in [Claim 1] becomes possible.
[0052]
According to the invention described in [Claim 4], in the underwater acoustic exploration method according to any one of [Claim 1] to [Claim 3], the level of a reflected wave in each of the obtained search information is Generate exploration information based on the highest level of information,
Exploration information can be generated using the highest resolution information detected at a plurality of positions. As a result, high-resolution search information is obtained as a whole.
[0053]
According to a fifth aspect of the present invention, in the underwater acoustic exploration method according to any one of the first to third aspects, the level of each reflected wave in each of the obtained exploration information is averaged. And generate exploration information,
Exploration information can be generated using information of the average level detected at a plurality of positions. As a result, high-resolution search information is obtained as a whole.
[0054]
According to a sixth aspect of the present invention, in the underwater acoustic exploration method according to any one of the first to fifth aspects, the search information collected by each underwater vehicle by underwater communication is provided. Because we will give and receive
Each exploration information can be concentrated on any underwater vehicle. As a result, high-resolution exploration information can be collected via the underwater vehicle.
[0055]
The invention described in [Claim 7] is an underwater acoustic exploration method according to any one of [Claim 1] to [Claim 6]. Since it is a synthetic aperture search method that superimposes and synthesizes the search information collected at the position based on the reference coordinates,
Higher resolution exploration information can be collected by synthetic aperture exploration.
[0056]
The invention described in [Claim 8] is directed to a transmitter mounted on an underwater vehicle traveling in water, and also mounted on the underwater vehicle, from the transmitter to an object to be explored such as the sea floor. A reflected wave processing system that receives and processes the reflected wave emitted toward the underwater acoustic exploration system for exploring the shape and the like of the exploration target based on the reflected wave of the sound wave emitted from the transmitter, A transducer mounted on one of a plurality of underwater vehicles traveling in water while grasping the mutual positional relationship, a plurality of transducers mounted on each of the remaining underwater vehicles, In each of the wave receiver and each receiver, a reflected wave based on a sound wave emitted from the transmitter / receiver is received by synchronizing the respective reception timings, and a signal based on the reflected wave for each transmitter / receiver or receiver. And a plurality of processing systems for generating each exploration information by processing
The reflected wave of the sound wave transmitted by the transducer can be received at a plurality of positions.
As a result, even when the target to be searched has a special shape such as a flat plate and the return component of the reflected wave to the transducer is small, the information of the target to be searched can be collected satisfactorily. Exploration becomes possible.
[0057]
The invention described in [Claim 9] is directed to a transmitter mounted on an underwater vehicle traveling in water, and also mounted on the underwater vehicle, and from the transmitter to an object to be explored such as the sea floor. A reflected wave processing system that receives and processes the reflected wave emitted toward the underwater acoustic exploration system for exploring the shape and the like of the exploration target based on the reflected wave of the sound wave emitted from the transmitter, It is mounted on each of a plurality of underwater vehicles that navigate underwater while grasping the mutual positional relationship and emits sound waves of a unique frequency assigned to each, while receiving reflected waves of each sound wave A plurality of transducers, each of which transmits and receives a reflected wave based on a sound wave emitted from each of the transducers by synchronizing the respective reception timings, and divides the received reflected wave for each frequency component. Signal based on the reflected wave for each separated frequency component. Since the and a plurality of processing system for generating each search information by processing each
The reflected wave of the sound wave transmitted by each transducer can be received at a plurality of positions. At this time, the frequency components of the sound waves transmitted by the respective transducers are different from each other, and at the same time, the reflected wave is separated for each frequency on the receiving side, so that it can be distinguished from which transducer the reflected wave is. can do.
As a result, even when the target to be searched has a special shape such as a flat plate and the return component of the reflected wave of the sound wave to the transducer that transmitted the sound wave is small, any one of the transducers is sufficient. A large reflected wave can be received. That is, a search with higher resolution than the case of the invention described in [Claim 8] can be performed.
[0058]
The invention described in [Claim 10] includes a transmitter mounted on an underwater vehicle traveling in water, and a transmitter mounted on the underwater vehicle similarly, and from the transmitter, an object to be explored such as a seabed. A reflected wave processing system that receives and processes the reflected wave emitted toward the underwater acoustic exploration system for exploring the shape and the like of the exploration target based on the reflected wave of the sound wave emitted from the transmitter, A transmitter / receiver mounted on each of a plurality of underwater vehicles that navigate underwater while grasping the mutual positional relationship, and emits sound waves of the same frequency at each assigned unique time, and each transmitter / receiver The receiver receives the reflected wave based on the sound wave emitted from each transmitter / receiver by synchronizing the respective reception timings, and processes the signal based on each reflected wave for each transmitter / receiver to obtain each search information. Since it has multiple processing systems to generate
The reflected wave of the sound wave transmitted by each transducer can be received at a plurality of positions. At this time, since the transmission timings of the sound waves transmitted by the respective transducers are different from each other, it is possible to distinguish which of the transducers is the reflected wave.
As a result, even when the target to be searched has a special shape such as a flat plate and the return component of the reflected wave of the sound wave to the transducer that transmitted the sound wave is small, any one of the transducers is sufficient. A large reflected wave can be received. That is, a search with higher resolution than the case of the invention described in [Claim 8] can be performed.
[0059]
The invention described in [Claim 11] is characterized in that in the underwater acoustic exploration system according to any one of [Claim 8] to [Claim 10], each piece of exploration information obtained by each processing system is input, Since the level of the reflected wave has the maximum level image display processing means for generating the search information based on the information of the maximum level,
Exploration information can be generated using the highest resolution information detected at a plurality of positions. As a result, high-resolution search information is obtained as a whole.
[0060]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the underwater acoustic exploration system according to any one of the eighth to tenth aspects, each piece of exploration information obtained by each processing system is input, Since it has an average image display processing means for averaging the level of each reflected wave and generating exploration information,
Exploration information can be generated using information of the average level detected at a plurality of positions. As a result, high-resolution search information is obtained as a whole.
[0061]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the underwater acoustic sounding system according to any one of the eighth to twelfth aspects, each of the underwater sounding systems obtained by processing in the processing system of each underwater vehicle is provided. Since it has a transmitter or receiver that transmits or receives exploration information by underwater communication,
Each exploration information can be concentrated on any underwater vehicle. As a result, high-resolution exploration information can be collected via the underwater vehicle.
[0062]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the underwater acoustic exploration system according to any one of the eighth to thirteenth aspects, each of the processing systems is configured to cause the underwater vehicle to sail. A synthetic aperture search processing unit that processes information based on the reflection signals collected at each position together with information at each position, superimposes search information at each position with reference coordinates, and synthesizes these results. So
Higher resolution exploration information can be collected by synthetic aperture exploration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view conceptually showing an underwater acoustic search method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view conceptually showing an underwater acoustic search method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an underwater acoustic search system (synthetic aperture search system) according to a third embodiment of the present invention, particularly showing a processing system for a reflected signal;
FIG. 4 is an explanatory view conceptually showing the principle of synthetic aperture search when the seabed is set as a search target.
FIG. 5 is an explanatory diagram conceptually showing a search mode by an acoustic sonar according to the related art.
[Explanation of symbols]
1a, 1b Underwater vehicle
2 underwater
3 Seabed
4, 4a, 4b transducer
5 Target
6 receiver
I, II processing system
11, 15 Sensor unit
14, 18 Image synthesis unit
19, 21 transmitter
20, 22 receiver
25 Average image display processing unit
26 Maximum level image display processing unit

Claims (14)

水中を航走する水中航走体に搭載した送波器から海底等の探査対象に向けて音波を発射し、探査対象で反射した反射波を受波して処理することにより探査対象の形状等を探査する水中音響探査方法において、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体の一つに送受波器を、残りの水中航走体に受波器をそれぞれ搭載し、
前記送受波器から発射した音波に基づく反射波を当該送受波器とともに他の受波器でも、受波タイミングを同期させて受波し、
各送受波器乃至受波器毎に反射波に基づく信号を処理することにより、前記複数台の水中航走体で重複する領域の各探査情報を収集することを特徴とする水中音響探査方法。
A transmitter mounted on an underwater vehicle that travels underwater emits sound waves toward the seabed and other objects to be searched, and receives and processes the reflected waves reflected by the objects to be searched to form the object to be searched. In the underwater acoustic search method to search for
A transmitter / receiver is mounted on one of the multiple underwater vehicles traveling in the water while grasping the mutual positional relationship, and a receiver is mounted on the remaining underwater vehicle,
A reflected wave based on the sound wave emitted from the transmitter / receiver, and another receiver together with the transmitter / receiver, receive the wave in synchronization with the reception timing,
An underwater acoustic exploration method, comprising: collecting a plurality of pieces of exploration information of an area overlapping with the plurality of underwater vehicles by processing a signal based on a reflected wave for each of the transducers.
水中を航走する水中航走体に搭載した送波器から海底等の探査対象に向けて音波を発射し、探査対象で反射した反射波を受波して処理することにより探査対象の形状等を探査する水中音響探査方法において、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに、個別に割り当てた周波数の音波を発射する送受波器を搭載し、
各送受波器から発射したそれぞれ固有の周波数の音波に基づく反射波を、各送受波器で、受波タイミングを同期させて受波し、
さらに前記各反射波を、各周波数毎に、また各受信器毎に選択するとともに、選択した各周波数毎に反射波に基づく信号を処理することにより、前記複数台の水中航走体で重複する領域の各探査情報を収集することを特徴とする水中音響探査方法。
A transmitter mounted on an underwater vehicle that travels underwater emits sound waves toward the seabed and other objects to be searched, and receives and processes the reflected waves reflected by the objects to be searched to form the object to be searched. In the underwater acoustic search method to search for
Each of multiple underwater vehicles moving in water while grasping the mutual positional relationship is equipped with a transducer that emits sound waves of individually assigned frequencies,
A reflected wave based on a sound wave of a unique frequency emitted from each transducer is received by each transducer in synchronization with the reception timing,
Further, each reflected wave is selected for each frequency and for each receiver, and a signal based on the reflected wave is processed for each selected frequency, so that the plurality of underwater vehicles overlap with each other. An underwater acoustic exploration method characterized by collecting exploration information of an area.
水中を航走する水中航走体に搭載した送波器から海底等の探査対象に向けて音波を発射し、探査対象で反射した反射波を受波して処理することにより探査対象の形状等を探査する水中音響探査方法において、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに、それぞれ割り当てられた固有の時間に同一周波数の音波を発射する送受波器を搭載し、
各送受波器毎に反射波に基づく信号を処理することにより、前記複数台の水中航走体で重複する領域の各探査情報を収集することを特徴とする水中音響探査方法。
A transmitter mounted on an underwater vehicle that travels underwater emits sound waves toward the seabed and other objects to be searched, and receives and processes the reflected waves reflected by the objects to be searched to form the object to be searched. In the underwater acoustic search method to search for
Each of a plurality of underwater vehicles traveling underwater while grasping the mutual positional relationship is equipped with a transducer that emits sound waves of the same frequency at the assigned unique time,
An underwater acoustic exploration method comprising: processing a signal based on a reflected wave for each transducer to collect exploration information of an overlapping area of the plurality of underwater vehicles.
〔請求項1〕乃至〔請求項3〕の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、
得られた各探査情報のうち、反射波のレベルが最大レベルの情報に基づき探査情報を生成することを特徴とする水中音響探査方法。
In the underwater acoustic exploration method according to any one of claims 1 to 3,
An underwater acoustic exploration method characterized by generating exploration information based on the information of the level of the reflected wave which is the maximum level among the obtained exploration information.
〔請求項1〕乃至〔請求項3〕の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、
得られた各探査情報の各反射波のレベルを平均化して探査情報を生成することを特徴とする水中音響探査方法。
In the underwater acoustic exploration method according to any one of claims 1 to 3,
An underwater acoustic exploration method characterized by averaging the level of each reflected wave of each obtained exploration information to generate exploration information.
〔請求項1〕乃至〔請求項5〕の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、
水中通信により各水中航走体で収集した探査情報の授受を行うことを特徴とする水中音響探査方法。
In the underwater acoustic exploration method according to any one of claims 1 to 5,
An underwater acoustic exploration method characterized by transmitting and receiving exploration information collected by each underwater vehicle by underwater communication.
〔請求項1〕乃至〔請求項6〕の何れか一つに記載する水中音響探査方法において、
探査方法は、水中航走体を航走させつつ各位置で収集した探査情報を基準座標を基準として重畳して合成する合成開口探査方法であることを特徴とする水中音響探査方法。
In the underwater acoustic exploration method according to any one of [claim 1] to [claim 6],
The underwater acoustic exploration method is characterized in that the exploration method is a synthetic aperture exploration method in which exploration information collected at each position is superimposed and synthesized based on reference coordinates while the underwater vehicle is traveling.
水中を航走する水中航走体に搭載した送波器と、同様に前記水中航走体に搭載し、前記送波器から海底等の探査対象に向けて発射した反射波を受波して処理する反射波の処理系とを有し、前記送波器から発射した音波の反射波に基づき探査対象の形状等を探査する水中音響探査システムにおいて、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体の一つに搭載する送受波器と、
残りの水中航走体にそれぞれ搭載する複数の受波器と、
前記送受波器及び各受波器で、前記送受波器から発射した音波に基づく反射波を各受波タイミングを同期させて受波するとともに、各送受波器乃至受波器毎に反射波に基づく信号を処理して各探査情報を生成する複数の処理系とを有することを特徴とする水中音響探査システム。
A transmitter mounted on an underwater vehicle traveling underwater, similarly mounted on the underwater vehicle, receiving a reflected wave emitted from the transmitter toward an object to be explored, such as the sea floor, A processing system for a reflected wave to be processed, and in an underwater acoustic search system for searching for a shape or the like of a search target based on a reflected wave of a sound wave emitted from the transmitter,
A transducer mounted on one of a plurality of underwater vehicles that sail underwater while grasping their mutual position,
Multiple receivers respectively mounted on the remaining underwater vehicles,
In the transducer and each receiver, the reflected wave based on the sound wave emitted from the transducer is received by synchronizing the respective reception timings, and the reflected wave is transmitted to each transducer or receiver. A plurality of processing systems for processing signals based on the signals and generating respective pieces of search information.
水中を航走する水中航走体に搭載した送波器と、同様に前記水中航走体に搭載し、前記送波器から海底等の探査対象に向けて発射した反射波を受波して処理する反射波の処理系とを有し、前記送波器から発射した音波の反射波に基づき探査対象の形状等を探査する水中音響探査システムにおいて、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに搭載するとともに、それぞれに割り当てられた固有の周波数の音波を発射する一方、各音波の反射波を受波する複数の送受波器と、
各送受波器で、各送受波器から発射した音波に基づく反射波を各受波タイミングを同期させて受波するとともに、受波した反射波を各周波数成分毎に分離し、分離した各周波数成分毎に反射波に基づく信号をそれぞれ処理して各探査情報を生成する複数の処理系とを有することを特徴とする水中音響探査システム。
A transmitter mounted on an underwater vehicle traveling underwater, similarly mounted on the underwater vehicle, receiving a reflected wave emitted from the transmitter toward an object to be explored, such as the sea floor, A processing system for a reflected wave to be processed, and in an underwater acoustic search system for searching for a shape or the like of a search target based on a reflected wave of a sound wave emitted from the transmitter,
It is mounted on each of a plurality of underwater vehicles that navigate underwater while grasping the mutual positional relationship and emits sound waves of a unique frequency assigned to each, while receiving reflected waves of each sound wave A plurality of transducers,
In each transducer, the reflected wave based on the sound wave emitted from each transducer is received by synchronizing the respective reception timings, and the received reflected wave is separated for each frequency component, and each separated frequency is separated. An underwater acoustic search system, comprising: a plurality of processing systems that respectively process signals based on reflected waves for each component to generate search information.
水中を航走する水中航走体に搭載した送波器と、同様に前記水中航走体に搭載し、前記送波器から海底等の探査対象に向けて発射した反射波を受波して処理する反射波の処理系とを有し、前記送波器から発射した音波の反射波に基づき探査対象の形状等を探査する水中音響探査システムにおいて、
相互の位置関係を把握しつつ水中を航走する複数台の水中航走体のそれぞれに搭載するとともに、それぞれ割り当てられた固有の時間に同一周波数の音波を発射する送受波器と、
各送受波器で、各送受波器から発射した音波に基づく反射波を各受波タイミングを同期させて受波するとともに、各送受波器毎に各反射波に基づく信号をそれぞれ処理して各探査情報を生成する複数の処理系とを有することを特徴とする水中音響探査システム。
A transmitter mounted on an underwater vehicle traveling underwater, similarly mounted on the underwater vehicle, receiving a reflected wave emitted from the transmitter toward an object to be explored, such as the sea floor, A processing system for a reflected wave to be processed, and in an underwater acoustic search system for searching for a shape or the like of a search target based on a reflected wave of a sound wave emitted from the transmitter,
A transducer mounted on each of a plurality of underwater vehicles traveling in water while grasping the mutual positional relationship, and transmitting a sound wave of the same frequency at a unique time assigned to each,
In each transducer, a reflected wave based on a sound wave emitted from each transducer is received by synchronizing the respective reception timings, and a signal based on each reflected wave is processed for each transducer and processed. An underwater acoustic exploration system, comprising: a plurality of processing systems for generating exploration information.
〔請求項8〕乃至〔請求項10〕の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、
各処理系で得られた各探査情報を入力し、反射波のレベルが最大レベルの情報に基づき探査情報を生成する最大レベル画像表示処理手段を有することを特徴とする水中音響探査システム。
In the underwater acoustic sounding system according to any one of claims 8 to 10,
An underwater acoustic search system comprising a maximum level image display processing means for inputting each piece of search information obtained by each processing system and generating search information based on information of a maximum level of a reflected wave.
〔請求項8〕乃至〔請求項10〕の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、
各処理系で得られた各探査情報を入力し、各反射波のレベルを平均化して探査情報を生成する平均画像表示処理手段を有することを特徴とする水中音響探査システム。
In the underwater acoustic sounding system according to any one of claims 8 to 10,
An underwater acoustic exploration system comprising an average image display processing means for inputting each exploration information obtained in each processing system and averaging the level of each reflected wave to generate exploration information.
〔請求項8〕乃至〔請求項12〕の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、
各水中航走体の処理系で処理して得る各探査情報を水中通信により送信又は受信する送信機又は受信機を有することを特徴とする水中音響探査システム。
In the underwater acoustic sounding system according to any one of claims 8 to 12,
An underwater acoustic search system comprising a transmitter or a receiver for transmitting or receiving each piece of search information obtained by processing in a processing system of each underwater vehicle by underwater communication.
〔請求項8〕乃至〔請求項13〕の何れか一つに記載する水中音響探査システムにおいて、
各処理系は、水中航走体を航走させつつ各位置で収集した反射信号に基づく情報を各位置の情報とともに処理するとともに、各位置での探査情報を、基準座標を基準として重畳し、これらの結果をそれぞれ合成する合成開口探査処理部であることを特徴とする水中音響探査システム。
In the underwater acoustic sounding system according to any one of [claim 8] to [claim 13],
Each processing system processes information based on the reflection signals collected at each position while sailing the underwater vehicle along with the information at each position, and superimposes the exploration information at each position based on the reference coordinates, An underwater acoustic search system, which is a synthetic aperture search processing unit that synthesizes these results.
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