特許 6371126 信号発生装置及び信号発生方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6371126

(24)【登録日】2018年7月20日

(45)【発行日】2018年8月8日

(54)【発明の名称】信号発生装置及び信号発生方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/52 20060101AFI20180730BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/52 U

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-124445(P2014-124445)

(22)【出願日】2014年6月17日

(65)【公開番号】特開2016-3956(P2016-3956A)

(43)【公開日】2016年1月12日

【審査請求日】2017年5月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】599161890

【氏名又は名称】ＮＥＣネットワーク・センサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100124154

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 直樹

(72)【発明者】

【氏名】宮兼 恒男

【審査官】 ▲高▼場 正光

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１１７４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−０８５３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４８−０７６４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８２８６２５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０２８８１５３５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００ − Ｇ０１Ｓ ７／４２

Ｇ０１Ｓ ７／５２ − Ｇ０１Ｓ ７／６４

Ｇ０１Ｓ １３／００ − Ｇ０１Ｓ １５／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気回路と、
前記電気回路の出力電圧に所定の倍率を乗じた信号を、移動体から受波される音圧を模擬する信号として出力する音圧取得手段と、を備える信号発生装置であって、
前記電気回路は、発振器と、抵抗値が時刻に対して直線的に変化し前記抵抗値の変化率が前記移動体の移動速度及び前記音圧を求める範囲に基づき決定される可変抵抗器と、前記変化率、前記移動速度、及び、前記音圧を受波する地点と前記移動体との最短距離、に基づき定数が決定された受動回路部品と、両端の電位差を前記出力電圧として前記音圧取得手段に出力する固定抵抗器と、が直列に接続されたことを特徴とする、信号発生装置。

【請求項2】

前記受動回路部品はコンデンサ及びコイルのいずれか一方であることを特徴とする、請求項１に記載された信号発生装置。

【請求項3】

前記可変抵抗器は、抵抗値を電気的に制御可能な電子ボリュームであり、前記電子ボリュームの抵抗値は、クロックで駆動されるカウンタによって制御されることを特徴とする、請求項１又は２に記載された信号発生装置。

【請求項4】

前記可変抵抗器は、抵抗値を電気的に制御可能な電子ボリュームであり、前記電子ボリュームの抵抗値は、マイクロコンピュータにより制御されることを特徴とする、請求項１又は２に記載された信号発生装置。

【請求項5】

前記可変抵抗器は、軸の回転角度に比例して抵抗値が直線的に変化するポテンショメータであり、前記ポテンショメータの軸は、モータによって定速制御されることを特徴とする、請求項１又は２に記載された信号発生装置。

【請求項6】

前記倍率は、前記出力電圧に前記倍率を乗じた値が、前記移動体から受波される音圧の値と一致するように設定される、請求項１乃至５のいずれかに記載された信号発生装置。

【請求項7】

電気回路から出力される電圧に基づいて、移動体から受波される音圧を模擬する信号として出力する、信号発生方法であって、
発振器と、受動回路部品と、抵抗値が時刻に対して直線的に変化する可変抵抗器と、固定抵抗器と、を直列に接続して前記電気回路を構成し、
前記可変抵抗器の抵抗値の変化率を前記移動体の移動速度及び前記音圧を求める範囲に基づき決定し、
前記変化率、前記移動速度、及び、前記音圧を受波する地点と前記移動体との最短距離、に基づき前記受動回路部品の定数を決定し、
前記固定抵抗器の両端の電位差を出力電圧として出力し、
前記出力電圧に所定の倍率を乗じた信号を、前記音圧を模擬する信号として出力する、信号発生方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号発生装置及び信号発生方法に関する。本発明は、特に、移動体が発生する音響を受波する際の音圧を模擬するための信号発生装置及び信号発生方法に関する。

【背景技術】

【0002】

船舶等の航走体は、航走によって音響を発生する。航走体が発する音響は「航走信号」と呼ばれる。航走信号は、航走体とは異なる場所に設置された検知装置で音響として受波される。船舶の航走信号を受波する検知装置は、例えば海底に設置される。検知装置は、受波した航走信号の音圧を電気信号に変換する。

【0003】

航走信号の受波により検知装置で発生する信号を模擬する装置として、航走信号発生装置が用いられる。航走信号発生装置は、検知装置において受波される航走信号の音圧を示す信号を、検知装置を用いることなく、計算により発生させる。

【0004】

図９は、一般的な航走信号発生装置１００の構成を示す図である。航走信号発生装置１００は、模擬信号を発生するための、信号発生装置である。模擬信号は、航走信号が受波された際の音圧が模擬された信号である。航走信号発生装置１００は、ＲＯＭ（read only memory）１０１、マイクロコンピュータ（マイコン）１０２、ＤＡ（digital to analog）変換器１０３、低域通過フィルタ１０４、正弦波発振器１０５、乗算器１０６を備える。

【0005】

ＲＯＭ１０１は、マイコン１０２に内蔵又は外付けされたメモリである。ＲＯＭ１０１は、マイコン１０２とＤＡ変換器１０３とを制御するプログラム、模擬信号の波形及び模擬信号の信号レベルの計算をするプログラム及びこれらのプログラムで用いられるデータを格納する。マイコン１０２は、プログラムに基づき、計算によって模擬信号のデジタルデ−タを生成してＤＡ変換器１０３に時系列順に入力する。ＤＡ変換器１０３は、マイコン１０２が生成したデジタルデータをアナログ信号に変換して、変調信号を出力する。変調信号は、航走信号の信号レベル及び振幅変化を示すデータである。

【0006】

ＤＡ変換器１０３から出力された変調信号の振幅の波形は階段状である。低域通過フィルタ１０４は、変調信号の高周波成分を減衰させる。低域通過フィルタ１０４によって振幅の変化が滑らかとなった変調信号は、乗算器１０６に入力される。一方、正弦波発振器１０５は、所定の周波数かつ信号レベルの搬送波を生成して、乗算器１０６に入力する。乗算器１０６は、入力された搬送波を、低域通過フィルタ１０４を通過した変調信号で振幅変調して、模擬信号を生成する。

【0007】

本発明に関連して、特許文献１は、高速デジタル計算機を用いて、水中の音源が発する水中音波を模擬した模擬音波信号を発生する水中音響模擬装置の構成を記載している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平１０−１７０６３８号公報（［００１０］段落）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

一般的な航走信号発生装置は、検出装置において時々刻々受波される航走信号の音響レベルを理論的に計算して、模擬信号を生成する。このため、模擬信号を生成する計算をマイコンで行うためのプログラミングに加えて、マイコン自身を制御するためのプログラミングや、ＤＡコンバータを制御するためのプログラミングも必要である。従って、一般的な航走信号発生装置には、複雑なソフトウエアの開発が必要となるという課題がある。また、一般的な信号発生装置はデジタルデータとアナログデータとを扱うため、ハードウエアの構成が複雑であり、さらに、マイコンなどの能動素子による消費電力も大きいという課題もある。

【0010】

例えば、特許文献１に記載された水中音響模擬装置は、高速デジタル計算機を用いて模擬音波信号を生成し、生成された信号をＤＡ変換器によってアナログ信号に変換する。このため、特許文献１に記載された水中音響模擬装置には、複雑なソフトウエアの開発が必要であるとともに、ハードウエアの構成が複雑であり、さらに、高速な計算機が用いられることによる消費電力も大きいという課題がある。
（発明の目的）
本発明は、簡単な構成で、移動体からの航走信号を受波する際の受波レベルを模擬することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の信号発生装置は、電気回路と、前記電気回路の出力電圧に所定の倍率を乗じた信号を、特定地点における移動体から受波される音圧を模擬する信号として出力する音圧取得手段と、を備える信号発生装置であって、前記電気回路は、発振器と、抵抗値が時刻に対して直線的に変化し前記抵抗値の変化率が前記移動体の移動速度及び前記音圧を求める範囲に基づき決定される可変抵抗器と、前記変化率、前記移動速度、及び、前記音圧を受波する地点と前記移動体との最短距離、に基づき定数が決定された受動回路部品と、両端の電位差を前記出力電圧として前記音圧取得手段に出力する固定抵抗器と、が直列に接続されたことを特徴とする。

【0012】

本発明の信号発生方法は、電気回路から出力される電圧に基づいて、特定地点における移動体から受波される音圧を模擬する信号として出力する、信号発生方法であって、発振器と、受動回路部品と、抵抗値が時刻に対して直線的に変化する可変抵抗器と、固定抵抗器と、を直列に接続して前記電気回路を構成し、前記可変抵抗器の抵抗値の変化率を前記移動体の移動速度及び前記音圧を求める範囲に基づき決定し、前記変化率、前記移動速度、及び、前記音圧を受波する地点と前記移動体との最短距離、に基づき前記受動回路部品の定数を決定し、前記固定抵抗器の両端の電位差を出力電圧として出力し、前記出力電圧に所定の倍率を乗じた信号を、前記音圧を模擬する信号として出力する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明の信号発生装置及び信号発生方法は、簡単な構成で、移動体からの航走信号を受波する際の受波レベルを模擬できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１の実施形態における模擬の前提となる、航走体と検出装置との位置関係を示す図である。

【図2】第１の実施形態の信号発生器の構成を示す図である。

【図3】可変抵抗器の抵抗値と時刻ｔとの関係を示す図である。

【図4】航走信号の音響計算結果と信号発生装置による模擬結果とを比較するための図である。

【図5】近似を行った場合と行わない場合との模擬結果を示す図である。

【図6】第１の実施形態の信号発生装置の第１の変形例の構成を示す図である。

【図7】第１の実施形態の信号発生装置の第２の変形例の構成を示す図である。

【図8】第２の実施形態の信号発生装置の構成を示す図である。

【図9】一般的な航走信号発生装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について説明する。以降の実施形態において、航走体が発する航走信号の周波数は、単一周波数ｆ（Hz）であるとする。図１は、本発明の第１の実施形態における模擬信号生成の前提となる、船舶１０と検出装置２０との位置関係を示す図である。第１の実施形態では、航走体は海面上の船舶１０である。検出装置２０は、深度ｄ（m）の海底に設置され、船舶１０が発生する航走信号を受波する。図１において、検出装置２０は船舶１０の航路の直下にある。

【0016】

船舶１０は、海面上を一定速度ａ（m/sec）で移動する。検出装置２０が深度ｄの海底で航走信号を受信している場合に、検出装置２０で受信される航走信号の音響レベルは、以下の（１）式で表される。

【0017】

上式の各変数の意味は以下の通りである。
ｗ：受波レベル（Pa）（検出装置２０で受波される航走信号の受波レベル）
ｓ：信号源レベル（Pa）（船舶１０が発生する航走信号の音響レベル）
ａ：船舶１０の速度（m/sec）
ｔ：時刻（sec）
ｄ：検知装置２０の深度（m）
（１）式は、航走信号の音響の計算（以下、「音響計算」という。）によって算出された、検知装置２０で受波される航走信号の受波レベルｗを示す。ここで、船舶１０が検出装置２０の真上を通過する時刻が、時刻ｔ＝０である。時刻ｔの符号は、船舶１０が検出装置２０に近づく場合がマイナスであり、船舶１０が検出装置から遠ざかる場合がプラスである。深度ｄは検出装置２０の海面からの鉛直距離であり、船舶１０と検出装置２０との最短距離である。

【0018】

図２は、第１の実施形態の信号発生装置３０の構成を示す図である。信号発生装置３０は、図１において検出装置２０で受波される航走信号の受波レベルを模擬した電気信号（すなわち模擬信号）を発生する。信号発生装置３０は、正弦波発振器３１、コイル３２、可変抵抗器３３、固定抵抗器３４が直列に接続された電気回路、及び、音圧取得部３９を備える。信号発生装置３０において、固定抵抗器３３の両端の電圧（出力電圧）ｅは、以下の（２）式で表される。音圧取得部３９は、出力電圧ｅに所定の倍率を乗じた信号を、模擬信号として出力する。倍率については後述する。

【0019】

（２）式のパラメータは以下の通りである。
Ｅ：正弦波発振器３１の出力レベル（Vrms）
ｆ：正弦波発振器３１の発振周波数（Hz）
Ｌ：コイル３２のインダクタンス（H）
ｂ：可変抵抗器３３の抵抗値の時間変化率（Ω/sec）
ｒ：固定抵抗器３４の抵抗値（Ω）
ｔ：時刻（sec）
ここで、（２）式のｒの値に対して、（３）式に示されるように、ｂ×ｔが充分大きいとする。

【0020】

ｒ＜＜ｂ×ｔ ・・・（３）
この場合、ｂ×ｔに対してｒは無視できるため、（２）式は、（４）式のように変形される。

【0021】

（４）式は、図２の抵抗器３４の両端の電圧ｅを示す。ここで、航走信号の受波レベルｗを示す（１）式と、電圧ｅを示す（４）式との形は類似している。すなわち、（１）式において、パラメータｓ、ａ、ｄは、航走信号が検知装置２０で受波される際の条件で決まる値である。一方、（４）式では、パラメータＥ、ｒ、ｂ、ｆ、Ｌは、信号発生装置３０において電気回路の計算の際の条件で決まる値である。（１）式及び（４）式とも、時刻ｔのみが時間的に変化する。

【0022】

従って、（１）式のパラメータと（４）式のパラメ−タとは、以下のように対応する。
（１）式 ・・・（４）式
ｓ ・・・ Ｅ×ｒ
ａ ・・・ ｂ
ｄ ・・・2×π×ｆ×Ｌ
ｔは、（１）式及び（４）式で共通する、時刻を示すパラメ−タである。従って、時刻ｔを変化させながら抵抗器３４の両端の電圧ｅを計算することで、（４）式を用いて（１）式の受波レベルｗに対応する模擬信号を生成できる。

【0023】

続いて、（４）式を用いて（１）式を模擬するための条件を導く。（１）式と（４）式とが等しいとすることで、下の（５）式が得られる。

【0024】

（５）式を変形すると以下の（５ａ）式が得られる。

【0025】

（５ａ）式の左辺の値と右辺の値とが、ｔが変化しても同一となるための条件を導く。（５ａ）式において、左辺のｓ／ａ、右辺のＥ×ｒ／ｂは、（１）式及び（４）式が示す値の大きさに関するパラメータであり、（１）式及び（４）式の波形の時間的な変化に関するパラメータではない。（１）式及び（４）式の時間的な波形の変化は、（５ａ）式の根号の中のパラメータで決まる。（５ａ）式の両辺の根号内の値が等しくなるためには、以下の（６）式が満たされればよい。

【0026】

ｄ／ａ＝２×π×ｆ×Ｌ／ｂ ・・・（６）
（６）式において、ｄは検出装置２０の深度、ａは航走体の速度、ｆは航走信号の周波数である。これらのパラメータの値は、検出装置２０が使用される際の条件から定まる。Ｌは、コイル３２のインダクタンス、ｂは可変抵抗器３３の抵抗値の時間変化率である。可変抵抗器３３の抵抗値Ｒは有限であり、またｒ＜＜ｂｔという（３）式の条件により、（６）式の各パラメータの値の範囲は制限される。（６）式を変形することで、（７）式が得られる。

【0027】

Ｌ＝（ｄ×ｂ）／（ａ×２×π×ｆ） ・・・（７）
コイルのインダクタンスＬは比較的自由に選ぶことができるため、（７）式を用いてコイルのインダクタンスＬを決めることができる。（７）式を満たすように各パラメータが決定されれば、（１）式と（４）式とが示す波形が相似となり、（４）式を用いて（１）式を模擬できる。

【0028】

次に、倍率について検討する。倍率は、（１）式の受波レベルｗの値と（４）式の出力電圧ｅの値とを一致させるための係数である。倍率ｇは、出力電圧ｅに倍率ｇを乗じた値が、受波レベルの音圧と一致するように設定される、倍率をｇとすると、（１）式と（４）式との値が同一となるには、以下の（８）式が満たされればよい。

【0029】

ｓ／ａ＝ｇ×（Ｅ×ｒ／ｂ） ・・・（８）
ｓは、船舶１０における航走信号のレベル（信号源レベル）であり、ａは、船舶１０の速度である。これらは航走信号が模擬される条件から決まる。また、Ｅは、正弦波発振器３１の出力電圧であり、有限である。固定抵抗器３４の抵抗値ｒ及び可変抵抗器３３の変化率ｂは、（３）式から自由度は制限される。（８）式を変形してｇを導くと、（９）式が得られる。

【0030】

ｇ＝（ｓ×ｂ）／（ａ×Ｅ×ｒ） ・・・（９）
（９）式を用いて倍率ｇを決定すれば、（１）式と（４）式との波形の大きさは等しくなる。具体的には、出力電圧ｅは音圧取得部３９においてｇ倍され、ｇ倍された値は音圧（Pa）を示す。音圧取得部３９は（９）式に基づくｇの値を保持しており、電圧がｅ×ｇとなった信号を模擬信号として出力する。音圧取得部３９は、出力電圧ｅの値をｇ倍した数値データを、音圧（Pa）を示す模擬信号として出力してもよい。

【0031】

このようにして、信号発生装置３０は、検知装置２０を用いることなく、検知装置２０で受波される航走信号の受波レベルｗを模擬した模擬信号を出力できる。受波レベルｗを模擬する模擬信号を得る手順は、例えば以下のようになる。

【0032】

まず、模擬の対象となる船舶１０の速度ａや検知装置２０の深度ｄなどの、実際に航走信号が発生する際のパラメータの値が決定される。決定されたパラメータの値を（１）式に反映させることで、（１）式の時間的な変化が求まる。次に、信号発生装置３０で模擬信号を生成するための、（２）式のパラメータの値が決定される。固定抵抗器３４の抵抗値ｒ及び可変抵抗器の抵抗値の変化率ｂは、（３）式の条件を満たすように決定される。コイル３２のインダクタンスＬの範囲には制約が特にないため、その他のパラメータの値が決定された後、最後に、（７）式からＬの値が決定されてもよい。

【0033】

その結果、検知装置２０で実測される航走信号の受波レベルｗを示す（１）式と等価な（４）式が得られる。従って、決定されたパラメータに基づいて図２の信号発生装置３０を構成すれば、航走信号を検知装置２０で実測した場合と相似な波形が出力電圧ｅとして得られる。得られた出力電圧ｅを、音圧取得部３９で倍率ｇだけ増幅することで、音圧である受波レベルｗを模擬した模擬信号が得られる。

【0034】

続いて、具体的な数値を例に、上述した模擬の検証を行う。図１において、航走体のパラメータを以下の通りとする。
航走体の速度a＝２０（ノット）＝１０．３（m/sec）
深度ｄ＝５０（m）
船舶１０の航走信号の送波レベルｓ＝１７０（dB）＝１０^(170/20)（μPa）≒３１６（pa）
一方、図２の信号発生装置３０の定数は、上述の制約条件を加味して、以下のように定められる。
正弦波発振器３１の周波数ｆ＝１００（Hz）
可変抵抗器３３の抵抗値の範囲：０−５０（kΩ）
固定抵抗器３４の抵抗値：５０（Ω）
図３は、可変抵抗器３３の抵抗値Ｒと時刻ｔとの関係を示す図である。可変抵抗器３３の抵抗値Ｒの制御は、３分間（１８０秒）に渡って、以下のように行われる。時刻ｔが−９０（sec）から０（sec）の間は、抵抗値Ｒを５０（kΩ）から０（Ω）の範囲で時刻ｔに対して直線的に低下させる。時刻ｔが０（sec）から＋９０（sec）の間は、抵抗値Ｒを０（Ω）から５０（kΩ）の範囲で時刻ｔに比例して上昇させる。図３において、抵抗値Ｒの時間変化率ｂは、ｂ＝５００００（Ω）／９０（sec）≒５５６（Ω／sec）となる。

【0035】

可変抵抗器３３の抵抗値Ｒは、時間に対してリニアに変化する。（４）式において時間と共に抵抗値Ｒが減少することが、（１）式において船舶１０が検出装置２０に接近することに対応する（ｔ＜０）。抵抗値Ｒが０となる点は、船舶１０が検出装置２０に最接近する点に対応する（ｔ＝０）。抵抗値Ｒが時間と共に増加することが、船舶１０が検出装置２０から離れることに対応している（ｔ＞０）。

【0036】

すなわち、このような抵抗値の変化は、時刻ｔが−９０秒から０秒までは船舶１０が検知装置２０に接近し、時刻ｔ＝０で船舶１０が検知装置２０の真上を通過し、時刻ｔが０秒から＋９０秒までは船舶１０が検知装置２０から遠ざかる状態を模擬する。

【0037】

（７）式からよりコイルＬの値を求めると、
Ｌ＝（５０×５５６）／（１０．３×２×π×１００）≒４．３（H）
となる。次に、（９）式より倍率ｇを求める。

【0038】

ｓ＝３１６（Pa）
ｂ＝５５６（Ω/sec）
ａ＝１０．３（m/sec）
Ｅ＝１（Vrms）
ｒ＝５０（Ω）
であるので、（１０）式のようにｇが求まる。

【0039】

ｇ＝（３１６×５５６）／（１０．３×１×５０）≒３４１ ・・・（１０）
また、（１）式に航走体及び検知装置のパラメータの値を代入すると以下となる。

【0040】

（１１）式と相似な波形を発生する電気回路は、（４）式から

【0041】

となる。

【0042】

（１）式及び（４）式から求めた、（１１）式及び（１２）式の値の間に差異がないことを確認する。図４は、航走信号の音響計算結果と信号発生装置３０による模擬結果とを比較するための図である。図４において、「音響計算結果」は（１１）式の値を示し、「信号発生装置による模擬結果」は（１２）式に倍率ｇの値を乗じた値を示す。図４から、音響計算による（１１）式から求めた受波レベルｗと、信号発生装置３０の出力電圧ｅを示す（１２）式をｇ倍して求めた値（模擬信号による音圧）との間には、ほとんど差異がないことがわかる。すなわち、図４は、（１２）式によって実際の受波レベルｗが模擬できることを示す。

【0043】

また、図５は、信号発生装置３０において、模擬信号の計算に近似を行った場合と行わない場合との模擬結果を示す図である。図５から、信号発生装置３０が出力する模擬信号において、（１２）式の値（図５の「近似式」）と（３）式の近似を行わない（２）式に基づく値（図５の「真式」）との間にもほとんど差異がないことがわかる。

【0044】

このように、本発明の第１の実施形態の信号発生装置は、簡単な構成で、移動体からの航走信号を受波して得られる受波レベルを模擬できる。

【0045】

（第１の実施形態の第１の変形例）
図６は、第１の実施形態の信号発生装置の第１の変形例の構成を示す図である。信号発生装置４０は、図１に示す検出装置２０で受波される、船舶１０の航走信号の受波レベルを模擬する。信号発生装置４０では、正弦波発振器３１、コイル３２、電子ボリューム３３１、固定抵抗器３４が直列に接続されている。電子ボリューム３３１は、制御回路３５により抵抗値を電気的に制御可能な可変抵抗器である。信号発生装置４０の電子ボリューム３３１及び制御回路３５以外の構成は、図２の信号発生装置３０と同様である。信号発生装置４０においても、電子ボリューム３３１の抵抗値は、図３に示すシンプルなリニア制御により行われる。そして、信号発生装置４０は、固定抵抗器３４の両端の電圧ｅを取り出し、音圧取得部３９でその電圧をｇ倍することにより、（１）式の受波レベルｗを模擬できる。

【0046】

制御回路３５は、カウンタ回路で構成されてもよい。カウンタ回路は、一定の速度のクロック信号によって、電子ボリューム３３１の抵抗値を、時間ｔに対して図３のように変化するように制御する。このような制御回路３５は簡便に構成することができ、消費電力も小さい。従って、制御回路にカウンタ回路が用いられても、信号発生装置４０を簡単に構成できるとともに、検知装置２０で受波される航走信号の受波レベルを、ダイナミックに模擬できる。

【0047】

制御回路３５は、メモリを内蔵したマイコンでもよい。メモリには、マイコンを制御するプログラムが格納される。マイコンによる電子ボリューム３３１の制御は容易であり、また、高速な演算も必要とされない。このため、電子ボリューム３３１の制御にマイコンを用いても、信号発生装置４０の構成が大きく複雑化したり、信号発生装置４０の消費電力が増大したりすることはない。

【0048】

（第１の実施形態の第２の変形例）
図７は、第１の実施形態の信号発生装置の第２の変形例の構成を示す図である。信号発生装置５０も、信号発生装置３０、４０と同様に、検出装置２０の受波レベルを模擬する。信号発生装置５０では、正弦波発振器３１、コイル３２、ポテンショメータ３３２、固定抵抗器３４、が直列に接続されている。信号発生装置５０も、固定抵抗器３４の両端の電圧ｅを取り出し、音圧取得部３９でその振幅をｇ倍することにより、（１）式の受波レベルｗを模擬できる。

【0049】

信号発生装置５０では、図６の信号発生装置４０における電子ボリューム３３１及び制御回路３５に代えて、ポテンショメータ３３２、モータ３６及び制御回路３７が用いられる。ポテンショメータ３３２は、軸の回転角度に比例して抵抗値が変化する可変抵抗器である。ポテンショメータ３３２の軸は、モータ３６に接続される。モータ３６を制御回路３７によって等速回転させることで、ポテンショメータ３３２の抵抗値を時間に対してリニアに変化させることができる。

【0050】

制御回路３７は、時刻ｔに対するポテンショメータの抵抗値が図３のように変化するように、モータ３６の回転を制御する。ポテンショメータ３３２の軸をモータ３６によって回転させることにより、航走信号の受波音の振幅の変動を模擬できる。例えば、船舶１０が検知装置２０に接近し、最接近の後に検知装置２０から離れていく、という１回の航走信号の測定の際の受波レベルの変化を、モータ−の１回転に対応させてもよい。この場合には、モータは、非常に低速で等速回転するように、制御回路３７によって制御される。その結果、第１の実施形態の第２の変形例によっても、移動体のダイナミックな動きを模擬できる。

【0051】

そして、図７の構成においても、可変抵抗器のボリュームの制御は、シンプルなリニア制御で行われるとともに、信号発生装置は、電気回路を主体とした、受動部品で簡便に構成できる。

【0052】

図６の電子ボリューム３３１及び図７のポテンショメータ３３２の抵抗値は、図３に示したように、時間に対してリニアに制御される。これは、航走体が等速度で移動すること、すなわち、第１の実施形態の信号発生装置３０と同様に、図１において、航走体が船速ａ（m/sec）の等速度で移動することを模擬したものである。

【0053】

（効果の説明）
以上説明したように、本発明の第１の実施形態及びその変形例の信号発生装置３０、４０及び５０は、簡単な構成で、移動体からの航走信号が受波される際の受波レベルを模擬できる。その理由は、信号発生装置は、電気回路の可変抵抗の抵抗値をシンプルにリニア制御して、固定抵抗器の両端の電圧を取り出すことにより、受波レベルが模擬された信号を生成するからである。その結果、信号発生装置は、移動体のダイナミックな動きを模擬できる。

【0054】

また、第１の実施形態及びその変形例の信号発生装置は、複雑なプログラムの作成や複雑なハードウエアの設計を必要としない。さらに、第１の実施形態及びその変形例の信号発生装置は、正弦波発振器３１、音圧取得部３９及び制御回路３５、３７を除くと、主として受動素子で構成され、また、高速な計算装置も必要としないため、消費電力も小さい。

【0055】

（第２の実施形態）
第１の実施形態で説明した信号発生装置３０、４０及び５０において、コイル３２に代えてコンデンサ３８を使用しても、第１の実施形態と同様に、航走信号の受波レベルを模擬できる。

【0056】

図８は、第２の実施形態の信号発生装置の構成を示す図である。第２の実施形態の信号発生装置６０は、正弦波発振器３１、コンデンサ３８、可変抵抗器３３、固定抵抗器３４を備え、これらが直列に接続されている。信号発生装置６０の構成は、第１の実施形態の信号発生装置３０のコイル３２に代えてコンデンサ３８に用いられている点のみが相違する。このような構成の信号発生装置６０によっても、固定抵抗器３４の両端の電圧を取り出し、音圧取得部３９でその振幅をｇ倍することにより、（１）式の受波レベルｗを模擬できる。

【0057】

コンデンサ３８を使用した、信号発生装置６０の固定抵抗器３４の両端の電圧ｅは、以下の（１３）式で表せる。

【0058】

ここで、Ｃはコンデンサの静電容量（F）であり、それ以外のパラメータは第１の実施形態と同様である。また、第１の実施形態と同様に、以下の（１４）式のように、ｒに対してｂ×ｔを十分大きくなるように決定することで、（１５）式が得られる。

【0059】

ｒ＜＜ｂｔ ・・・（１４）

【0060】

受波レベルｗを音響計算により算出する（１）式と第２の実施形態の信号発生装置６０の出力電圧ｅを算出する（１５）式を比較すると、第１の実施形態と同様に、両式は時刻ｔを変数として同じ形をしている。そして、（４）式と（１５）式との相違点は、（４）式の（２×π×ｆ×Ｌ）が（１／（２×π×ｆ×Ｃ））となっている点のみである。従って、第２の実施形態の信号発生装置において、第１の実施形態の信号発生装置の手順に倣ってパラメータを決定し、模擬信号を生成することは容易である。

【0061】

すなわち、第２の実施形態の信号発生装置６０も、第１の実施形態及びその変形例の信号発生装置３０、４０及び５０と同様に、簡単な構成で、移動体からの航走信号を受波する際の受波レベルを模擬できる。

【0062】

（第３の実施形態）
第３の実施形態の信号発生装置は、以下の構成を備える。すなわち、第３の実施形態の信号発生装置は、電気回路と、音圧取得部と、を備える。第３の実施形態における電気回路は、第１の実施形態の図１における発振器３１と、可変抵抗器３３と、コイル３２（すなわち受動回路部品）と、固定抵抗器３４と、が直列に接続されている。

【0063】

音圧取得部は、第１の実施形態の音圧取得部３９と同様に、固定抵抗器３４の両端の電圧に所定の倍率を乗じた信号を、特定地点における移動体から受波される音圧を模擬する信号として出力する。

【0064】

可変抵抗器３３の抵抗値は、時刻に対して直線的に変化するとともに、可変抵抗器３３の抵抗値の変化率は、船舶１０（すなわち移動体）の移動速度及び音圧を求める範囲に基づき決定される。また、コイル３２のインダクタンスは、可変抵抗器３３の抵抗値の変化率、船舶１０の移動速度、及び、音圧を受波する検知装置２０と船舶１０との最短距離、に基づき決定される。

【0065】

このような構成を備える第３の実施形態の信号発生装置も、第１の実施形態と同様に、可変抵抗器３３の抵抗値を時間的に変化させることで、検知装置２０で受波される航走信号の受波レベルを模擬できる。

【0066】

すなわち、第３の実施形態の信号発生装置も、第１の実施形態の信号発生装置３０と同様に、簡単な構成で、移動体からの航走信号を受波する際の受波レベルを模擬できる。

【0067】

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【0068】

例えば、本発明の各実施形態は、海上を航行する船舶の航走信号が海底の検知装置で受波された信号を模擬する場合について記載された。しかし、航走体は海上の船舶に限定されない。また、検知装置は海中あるいは海底に設置される場合に限定されない。すなわち、航走体は、潜水して水中を移動するものであってもよく、あるいは大気中を飛行する飛翔体であってもよい。このように、本発明の実施形態は、移動に伴い音響を発生する移動体であれば、上空、陸上、海上、海中、水中のいずれを移動する移動体についても同様に適用できる。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明は、移動体の航走信号が検知装置で受波される際の受波レベルを模擬できる。従って、本発明及び上述の各実施形態は、水中、海中のみならず、陸上又は空中を移動する移動体を検出する検出装置の試験装置に応用できる。

【符号の説明】

【0070】

１０ 船舶
２０ 検知装置
３０、４０、５０、６０ 信号発生装置
３１、１０５ 正弦波発振器
３２ コイル
３３ 可変抵抗器
３４ 固定抵抗器
３５、３７ 制御回路
３６ モータ
３８ コンデンサ
３９ 音圧取得部
３３１ 電子ボリューム
３３２ ポテンショメータ
１００ 航走信号発生装置
１０１ ＲＯＭ
１０２ マイクロコンピュータ
１０３ ＤＡ変換器
１０４ 低域通過フィルタ
１０６ 乗算器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】