JPH0115830B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スキヤニングソナーにおいて、水中
の被探知目的物の存否を、表示ブラウン管上に、
一定の深度毎に平面像（PPI表示）として表示す
る探知表示方式に関するものである。

漁船が、ソナーを用いて魚群を発見し、この魚
群を捕獲するため投網する際に、最も知りたい情
報は、自船から魚群までの水平距離と魚群の深度
であり、更には、時間の経過につれて魚群のひろ
がりおよび動きがどのように変化しつつあるかと
いう遊泳状態の実際の姿である。

この要望を或程度に満たす方法としては、既に
以下のような技術が提案されている（特開昭58−
22980）。

すなわち、魚群からの受信エコーをブラウン管
上に表示するに当つて、魚群の方向と水平距離と
を平面的に示すいわゆるPPI表示にすると共に、
もう一つ、海面をＸ軸、深度をＺ軸にとり、それ
ぞれに魚群までの水平距離と、魚群の深度を直視
する目盛をつくり、前記のPPI表示面の上又は下
など適宜に定めた別の面上に併せて表示し、かつ
時間の経過に伴う魚群行動の軌跡を、一般の魚群
探知機に若干似せた垂直断面図として表示し、全
体では３次元の情報を提供するようにしたもので
ある。

第１図にその表示部分の一例を示す。図中１で
示す円形部分がPPI表示部であり、２で示す部分
が垂直断面を表示する部分である。PPI表示部１
の上の０は船首方向を示し、３は或る俯角でスキ
ヤンしたときにPPI表示上に映つた魚影を示す。
θは船首方向を基準とした魚影の水平方位角を示
し、PPI表示の中心から魚影３迄の距離は自船か
ら魚群までの水平距離を表わしている。

断面表示部２においては、点Ｓは海面上の自船
の位置を示し、は海面に相当する。これを今
Ｘ軸とする。は自船からの鉛直軸を示す。こ
れを今Ｚ軸とする。断面表示部２のブラウン管ビ
ームの走査の仕方は、点Ｓを中心として角度φを
表わす線のように放射状に走査されている。そし
て、その走査速度は一定であるので、走査した長
さは時間に比例することになる。また走査する角
度は送受波のチルト角と一致するようになつてい
る。従つて今、俯角φでスキヤンしたときにθの
方向に魚群が探知されるとPPI表示部１上には魚
影３が映り、断面表示部２には魚影３′が映り、
図中Ｓ点と魚影３′を結ぶ斜めの直線の長さが自
船から魚群までの実距離を示すことになる。そし
てそのＸ軸への投影が水平距離を示し、Ｚ軸への
投影が深度を示すことになる。

このようにして魚群が探知されると、次はこの
魚群がどのような動きをしているかという遊泳状
態を知ることが重要となつてくる。このため送受
波器からの送波の周期毎に俯角をわずかずつ変化
させてみて魚影３及び同３′の動きを観察するこ
とにより遊泳状態を把握している。またこのよう
にすることによつて一群の魚群が深度方向にどの
ような形の群を形造つているかも知ることができ
る。

そして、以上のように方位がθ方向の魚群の遊
泳状態を知るためには、断面表示部２における表
示は、送受波のスキヤンビームが方位θを中心と
する一定範囲の角度内に来た時に表示されるよう
になつている。

このようにすることによつて間違いなく魚影３
で示される魚群の断面表示における魚影が３′で
あると言えることになる。

以上は、探知した魚群が一つの場合について述
べたのであるが、実際には４，５，６で示される
ように同時に幾つかの魚群を探知しこれを捕獲し
ようとする場合がある。このような場合上に述べ
た方法では、同時に遊泳状態を把握しようとする
魚群の数だけ断面表示部が必要となり、更にその
断面表示部の一つ一つについて送受波の俯角を変
化させた場合の影像を追跡する必要がある。

しかしながら、このように幾つもの魚群につい
て俯角を変化させて魚影を追跡することは魚群の
遊泳の速さからみて事実上困難である。

このように、従来の方法では探知する魚群が複
数になつた場合、断面表示部の数を増やさなけれ
ばならずその各々について魚群遊泳の追跡操作を
行うことが非常に困難であるという欠点があつ
た。

また、水面下の中層において、コーン状ビーム
の断面ビーム層よりも広い拡がりを以つて平面状
に（例えば円形）分布する魚群を、俯角をかけて
探知した場合PPI表示部１に映し出される魚群映
像は魚影３，４，５，６に示される如く円弧状と
なつて現われる。これは第１図ｂの平面図および
ｃの断面図において３２で示される魚影を俯角φ
を有するコーン状の送波ビーム３３を有する音波
で照射した場合、魚群３２のうち実際に照射され
るのは図ｂおよびｃの斜線で示された部分だけで
ある。従つて図ｂから分かるように、これをPPI
表示で表わした場合の魚影は、およそ、魚群の深
度の平面をビーム３３で照射した場合のドーナツ
状の円３４の一部として表われるからである。こ
のためPPI表示に映し出される魚影は実際の魚群
のひろがりとは異なつて見えるという欠点があ
る。

本発明は、このような操作の困難を伴うことな
く複数の魚群についてそのひろがりや遊泳状況を
刻々と把握しうるスキヤニングソナーの探知表示
方式を提供することを目的とするものである。

本発明は上記の目的を達成するため次のような
構成を有している。すなわち、送受波器からの送
波は全受信チルト角φ₁〜φ_oのビーム幅の総てを
含む広いビーム幅で行ない、受信は各受信チルト
角φ₁〜φ_o毎に行い、各受信チルト角φ₁〜φ_o毎に
受信系を経由させ、方位θ、俯角φ_n、距離ｒの
極座標情報で得られた受信信号の位置情報から ｘ＝r_cpsθ・cosφ_n ｙ＝r_sioθ・cosφ_n ｚ＝r_sioφ_n を算出して、ｘ及びｙを水平面におけるＸ軸、Ｙ
軸直角座標上の位置データとし、ｚを深度を表わ
す垂直Ｚ軸上の位置データとして三次元の直角座
標上の位置データに変換して、三次元の記憶回路
に記憶させる。

以上のようにして記憶されたデータを読み出す
時は、深度をパラメータとして各深度における平
面上の受信信号をブラウン管上にPPI画像として
映し出すのである。そして各深度毎の映像を並列
的に複数個同時に映し出すかあるいは一定時間毎
に深度を示す表示と共に切替えて表示するか、そ
の表示方法は種々考えられるが、以上のような方
法を適用することにより深度をパラメータとした
各深度における平面映像を観測することができる
ので、探索範囲内に魚群が複数存在していても各
魚群についてのひろがりや遊泳状態を容易に把握
することができるのである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第２図ｂは本発明を適用した場合の送受波器
における送波及び受信のビームの状況を示す図で
あり、今一例として受信ビームの俯角（チルト角
ともいう）が４方向である場合を示している。す
なわち、７，８，９，１０はチルト角がそれぞれ
φ₁，φ₂，φ₃，φ₄の受信ビームを示しており、１
１は、送波ビームであつて、受信ビーム７，８，
９，１０の総てを包含するような広いビーム幅で
送波されている。

例えば今受信ビーム幅が約10度であるとすれば
送波ビーム幅はその約４倍の40度位ということに
なる。

このように、送波は広いビーム角で行われ、受
波は各チルト角に向けて分割された狭い複数のビ
ームで各チルト方向からのエコーを受波するので
ある。

第２図ａは、各チルト角毎に送受波を行いなが
ら方位スキヤンを行う従来技術におけるPPI表示
を参考までに示したものであり１２′および１
３′は魚群１２および同１３が水平面に投影され
た形の映像を示している。

第３図は本発明の実施例の構成を示すブロツク
図である。先ず、タイムベース発生器１４におい
てスキヤニングソナーの周期動作の基本となるタ
イミング信号を発生する。該タイミング信号に基
づいて走査信号発生器１５が方位信号θを発生す
る。この方位信号の繰り返し数に基づいて距離信
号発生器１６は距離信号Ｒを発生する。そして距
離信号発生器１６は当該ソナーに設定された最大
探知距離に達するごとに一定の信号を発生し、送
信器１７へ送る。

一方送信チルト信号発生器２４もチルト信号発
生器２３からの信号に基づいて、送波ビームのチ
ルト角を定める送信チルト信号を送信機１７へ供
給する。送信器１７はこの二つの信号に基づいて
一定のパルス幅で送信し、該送信信号は送受切換
回路１８を経由して送受波器１９に加えられ、定
められたビーム幅（第２図ｂの１１で示されるよ
うに広いもの）及び定められたチルト角で水中へ
音波として送波される。

以上述べた送波が終了するとその瞬間から受波
が開始される。すなわち送波ビーム幅の範囲内の
目的物からの反射波は送受波器１９で受波され
る。送受波器１９で電気信号に変換された受信信
号は送受切換器１８を経由して受信系統へ導かれ
る。この受信系統は、例えば第２図ｂ７，８，
９，１０で示される受信ビーム毎の受信系を有し
ており、各ビーム内の目的物からの反射信号はそ
のビームに対応するそれぞれの受信系で処理され
る。

すなわち、送受波器１９を構成する全振動子
（例えば方位全周36個のものを12段重ねてある場
合には432個）から受信信号は送受切替器１８を
経由した後、受信ビームの数と同数設けられてい
る移相受信器２０，２０，２０，２０に総て送ら
れる。一方各移相受信器２０へは、受信チルト信
号発生器２５から受信チルト信号が加えられる。
この受信チルト信号はチルト信号発生器２３から
の信号が基本となつている。そして各移相受信器
２０の出力には前記受信チルト信号によつて指定
されたチルト角方向からの受信信号のみが位相合
成され、増幅されて現われる。例えば、第３図で
は受信系列の上から順にチルト角がφ₁，φ₂，φ₃，
φ₄の方向からの反射信号を受信することになる。
こうして得られた信号は各系列の走査回路２１に
加えられ、ここでは走査信号発生器１５からの信
号により受信方位の走査が行われる。各チルト角
毎の走査回路２１の出力信号はアナログデジタル
変換器２２でデジタル信号に変換された後、記憶
回路２７へ送られる。

一方書込アドレス回路２６には、走査信号発生
器１５からは刻々と変化する方位走査信号θが送
られ、距離信号発生器１６からは刻々と変化する
距離情報信号ｒが送られ、また受信チルト信号発
生器２５からは各受信ビーム毎のチルト角情報
φ₁，φ₂，φ₃，φ₄が加えられる。ここで、これら
三つの情報によつて現わされている水中の位置情
報を、水平面を表わすＸ軸、Ｙ軸直角座標と深度
を表わすＺ軸とからなる三次元直角座標上の位置
情報ｘ、ｙ、ｚに変換する。

こうして得られた直角座標上の位置情報（アド
レスデータ）は前記記憶回路２７に供給され記憶
させるアドレスを指示する。

このようにすることにより、アナログデジタル
変換器２２からの受信信号は、その受信時に指定
された直角座標上の位置（アドレス）に記憶され
ることになる。

こうして記憶された受信信号は次のようにして
読み出される。まず、タイムベース発生器１４か
ら読出アドレス回路２８とラスター走査回路３０
とへタイミングの基本となる信号を送る。読出ア
ドレス回路２８は記憶動作のタイミングに合わ
せ、且つ、ラスター走査回路３０の二次元のアド
レスに合わせて記憶回路２７の中から読み出すべ
きデータのアドレスを指示する。この読み出し
は、深度即ちｚをパラメータとして深度一定の所
の平面のデータを読み出す。こうして読み出され
たデータはデジタルアナログ変換器２９によつて
アナログデータに変換されてブラウン管の輝度変
調信号としてブラウン管表示器３１に加えられ
る。一方ブラウン管表示器にはラスター走査回路
３０から読み出しのタイミングと同期したラスタ
ー走査信号が加えられているので、ブラウン管表
示器３１にはある深度に於ける平面での状況が映
し出されるのである。

以上、本発明の１実施例について説明したが次
のような種々の例も考えられる。

第１に送信方式についてであるが、第３図の説
明においては全受信域（φ₁〜φ₄の全部を含む角）
に同時に送信する例を挙げたが、チルト方向のビ
ーム幅の狭いビームでチルト角を変えながら各チ
ルト角毎に送信し、全域をカバーするという方法
をとつてもよい。この方法によれば同時に全域に
送波する場合に較べて、分割した分だけ刻々の送
波出力を小さくすることができ、キヤビテーシヨ
ンを回避できるという利点がある。この場合、各
チルト角毎の送波に若干の時間のズレが生ずる
が、距離精度に与える影響は無視しうる程度のも
のであつて問題とはならない。

第２に受信方式については、第３図の説明にお
いては受信チルト角毎に受信系を設けた場合を示
したが、受信系および受信ビームを１チヤンネル
として送信毎にφ₁〜φ₄の間を順次探索し、各チ
ルト角の受信信号を上述の三次元の記憶回路に逐
次書き込んだ後、深度別の表示をしてもよい。ま
たチルト角φ₁〜φ_oを連続的に並べずに第４図の
如く、適宜分割させて夫々送受信させる方法をと
つてもよい。

第３に表示方法については、まず深度毎の映像
を時間の経過に従つて順次切替えて観測する方
法、次に各深度毎示の映像を第５図のように並列
的に表示する方法（d₁〜d₄は深度を示す）、更に、
第６図に示すように一定時間毎に表示映像の中心
から一般のスキヤニングソナーのように次の深度
の層の映像を順次書き替えて行く方法、また第７
図に示すように、一定時間毎に横軸の線で下から
上へと次の深度の層の平面像を順次書き替えて行
く、いわゆるスクロール式の表示方法等が考えら
れる。

以上説明したように、スキヤニングソナーにお
いて本発明を適用すれば、海面下の各深度毎にお
ける平面内の状況を同時に或いは一定の時間の経
過に伴つて順次観測することができるので、異つ
た方位や異つた深度に魚群が同時に存在していて
も各々の魚群のひろがりや遊泳状況を容易に把握
することができ、また、各受信ビームチルト角に
おける受信信号を一旦記憶回路に記憶させた後
に、深度をパラメータとした平面の映像として取
り出すので、魚影は第１図ａに示すような円弧状
とはならず、実際の魚群のひろがりの形をありの
ままに表示することができるため、従来より飛躍
的に合理的な投網、操業時間の短縮を図ることが
できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、従来の３次元表示方式の１例を示
す図、第１図ｂおよびｃは魚影が円弧状に現われ
ることを示す図、第２図は、本件発明における送
波ビーム及び受信ビームの様相を示す図、第３図
は本件発明の１実施例の構成を示すブロツク図、
第４図はチルト角を適宜分割させて送受信を行わ
せた場合の図、第５図は、各深度毎の映像の並列
表示を示す図、第６図は表示映像の中心から次の
深度の映像を書き替えていく表示方法を示す図、
第７図は深度毎のスクロール表示方式を示す図。 １……PPI表示部、２……垂直断面表示部、
３，３′，４，５，６……魚影、７，８，９，１
０……受信ビーム、１１……送波ビーム、１２，
１３……魚群、１２′，１３′……魚影、１４……
タイムベース発生器、１５……走査信号発生器、
１６……距離信号発生器、１７……送信器、１８
……送受切換回路、１９……送受波器、２０……
移相受信器、２１……走査回路、２２……アナロ
グデジタル変換器、２３……チルト信号発生器、
２４……送信チルト発号発生器、２５……受信チ
ルト信号発生器、２６……書込アドレス回路、２
７……記憶回路、２８……読出アドレス回路、２
９……デジタルアナログ変換器、３０……ラスタ
ー走査回路、３１……ブラウン管表示器、３２…
…魚群、３３……コーン状の送波ビーム、３４…
…一定深度の平面のコーン状送波ビームの照射
面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スキヤニングソナーにおいて、探索範囲を俯
   角方向に複数に区分し、前記各区分された俯角毎
   の反射信号を受信し、一方、書込アドレス回路
   で、方位角情報、俯角情報および直距離情報によ
   つて表わされる水中の位置情報を深度に対応する
   鉛直軸を含む３次元直角座標上の位置情報に変換
   し、該位置情報に基づいて、前記受信された受信
   信号を前記３次元直角座標で表わされる位置から
   の反射信号として記憶回路に記憶させ、読出アド
   レス回路によつて前記記憶回路から深度を一定と
   した水中平面内の信号を読み出し、ブラウン管表
   示器上に深度をパラメータとした平面像を表示さ
   せることを特徴とするスキヤニングソナーの探知
   表示方式。