JPH01227982A - 魚群探知機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、魚群の探知を行う魚群探知方法及び魚群探
知機に関する。

［従来の技術］ 船体から超音波を発信し、魚群からの反射波を受信する
ようにした魚群探知機においては、超音波の発信に際し
て、第７図に示すように、船体Ａに対し真下方向に向け
て超音波を発信する固定ビーム法が一般に採用されてい
て、第８図に、この方法により実際に測定された海底面
Ｂの像を示している。ところかこの固定ビーム法では、
船体Ａが左右に動揺（ローリング）すると、超音波ビー
ムの発信方向が変わり、海底面Ｂまでの距離が変わるの
で、実際に測定され記録器に表示される海底面Ｂの像は
、第９図に示したように、波打つようになり、また、船
体Ａが左右にローリングしたときには、超音波のビーム
が拡がるために記録器に得られる海底面の像がぼやけて
しまう。このように海底が明瞭に記録されないと、海底
面Ｂ近くを遊泳する底付魚の探知が行えなくなるという
欠点があった。

そこで、船体Ａのローリングによる影響を補正するため
に、任意な方向に超音波の発信が行える超音波振動子ア
レイを用い、傾斜角検出器で検出した船体Ａにおけるロ
ーリングの傾き角に応じて、常に鉛直方向にビームを発
信するようにした可変ビーム法が搗案されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述の可変ビーム法においても、第１θ図の
ように海底面Ｂが傾斜している場合には、図中示した海
底面への超音波ビームの入射補角γが小さくなる。ここ
で、入射補角γに対する海底反射強度について述べる。

第１２図は、入射補角γの送信ビーム（ＰＯ力方向にお
ける散乱波のビームパターンを示していて、ＯＲ方向は
鏡面方向の反射波、ＯＹ力方向、海底中への圧縮及びせ
ん断波であり、ＯＰ’方向が受信ビームとなる海底反射
波を示している。第１３図には、海底の地質別の海底散
乱強度を示し、また、第１４図には、深海底における低
周波散乱強度を示していて、いずれの場合も入射補角γ
が小さくなると、海底反射波の強度の低下が観測されて
いる。

従って、海底面が傾斜している場合には、海底面からの
反射波である超音波の受信ビームが弱くなるため、測定
され、記録器に表示される海底面Ｂは、第１１図に示す
ごとく、記録器に表示される画像において、海と海底面
１３との境界か明瞭でなく、立ち一七がりエツジか不明
瞭となってしまうので、やはり底付魚の検知か困難とな
る。

この発明は、Ｌ述した問題点をなく４−ためになされた
しのであり、船体が【１−リングしてし、海底面が傾斜
していても海底を明瞭に捕らえることのできろ魚群探知
方法伎び魚Ｌ１探知機を提供することを１−］的とする
。

［課題を解決するための手段１ この発明の第１の魚群探知方法は、超音波ビームを水底
に対して垂直方向に送信して、その反射ビームを受信し
、受信信号により魚群情報を得ることを特徴とする。

」−記の方法によれば、超音波ビームが水底に対して垂
直方向に送信されるので、水底と魚群の像が正確に表示
される。

第２の発明に係わる魚群探知方法は、水底に向かい、か
つ少なくとも２方向に超音波ビームを送信し、その反射
ビームを受信して、］二記２方向における水底までの距
離を測定し、両方向の距離情報に基づいて、水底に対し
て小直な方向を演算し、ルミ算した方向に超音波ヒーｌ
、を送信してその反射ヒーＪ、を受信し、受（、τ（１
τシ）により魚群情報を得ろことを特徴と４゛る。

この発明によれば、第１の発明に得られる効果に加えて
、２方向の超Δ波を投射して得られる水底までの距離情
報だけで水底に対して市直な方向を決定することができ
ろ。

第３の発明に係わる魚群探知方法は、水底までの距離が
実質的に等距離となる２方向に超音波ヒーノ、を送信し
、−１−記２方向間の角度を２分４″る方向に超音波ビ
ームを送信して、その反射ビームを受信し、受信信号に
より魚群情報を得る。

即し、第３の発明においては、第１図に小ずように、海
底面１３に垂直となる方向を検出するための別の方法を
示している。胃なる２方向に、かつ２方向で一定の角度
βをなすようにして超音波が発信され、そのときの海底
面までの距離が検出される。例えば、ＯＭ、方向とＯＮ
、方向とに超音波が発信され、海底面までの距離１）ｍ
とＩ）ｎが検出される。この検出された距離ＤｍとＩ）
ｎとが等しくないときには、発信方向を走査ｆる。Ｌう
にして別の方向に発信される。ＯＭ　２　、０　Ｎ　を
方向に超音波を発信したときには、海底面までの検出し
た距離ＤＩとＤｎとが等しくなるので、このとき、ＯＭ
、とＯＮ、方向がなすｎ＋度βを２分したＯＨのライン
が海底面Ｂに垂直となる。この方法であれば、海底面Ｂ
に垂直となる方位を検出するには数回にわたって距離の
検出を繰り返ケ必要があるが、−・旦その垂直ラインの
方位が求まれば、次回の測定ポイントでの距離検出にお
いては、船体への傾きや海底面Ｂの傾斜が大きく変化す
ることはないので、上述したような操作を毎回行う必要
はない。

第４の発明に係わる魚群探知方法は、水底に向かい、異
なる２方向に超音波ビームを送信し、その反射ビームを
受信してＬ記２つの方向についてそれぞれ水底までの距
離り、と■）３を測定し、（ここでαは上記２方向を２
分する角度である。）から０を演算し、この演算したθ
角だけ修正した方向に超音波ビームを送信して、その反
射波を受信し、受信信号により魚群情報を得る。

第３の発明を第２図（Ａ）及び第２図（［（）を用いて
説明ケる。

第２図（Ａ）において、０は、船体への底に設けた超音
波送信器を示１点、■）は第１の方向へ発信した超音波
が水底に到達した地点、Ｒは第２の方向へ発信した超音
波が水底に到達した地点、Ｑは第３の方向へ発信した超
音波が水底に到達した地点をそれぞれ示す。

第２図（Ａ）は、水平な海底面Ｉ３に対し船体Ａがロー
リングした状態を示している。船体Ａに対して東直な方
向（ＯＱ力方向から時計回転方向にα角振れたＯＰ力方
向以下、−αの俯ａ１という）における海底面Ｂまでの
距ＨＤ、と、船体Ａに対して垂直なＯＱ力方向ら反時計
回転方向にα角振れたＯｌ（方向（以下、＋αの俯ｊｆ
ｌという）における海底面１３までの距離［）３とを測
定して得られた３角影０１）Ｉｔにおいて、頂点Ｏより
底面１）　Ｈに対して引いた垂線ＯＨを求め、このＯＨ
方向に超音波ビームを発信すれば、海底面Ｂに対して常
に直角方向に発信することができる。この方法であれば
、船体への傾きを検出する必要はなく、又、第２図（Ｂ
）のごとく、傾斜した海底面Ｂに対しても直角に照射す
ることができる。

更に、この発明の魚群探知機は、任意の方向に超音波を
受信するとともに任意の方向からの超音波を電気信号に
変換する電気音響変換器と、前記電気音響変換器におけ
る指向特性を変化させる指向性制御手段と、前記電気音
響変換器による超音波の発信時より対象物で反射した反
射波を該電気音響変換器で受信するまでの時間から該対
象物までの距離を検出する距離検出手段と、海底面に垂
直となる超音波発信方向を演算する演算手段とを備え、
該演算手段で演算された方向に超音波を発信して魚群の
探知を行うことを特徴とする。

上述の魚群探知機によれば、船体のローリングや海底面
の傾斜にかかわらず、水底に対して垂直方向に超音波を
送信するので、常に水底より強力な反射波が受信でき、
海底面に対する明瞭な像が得られる魚群探知器を提供す
ることができる。

し実施例］ 第３図は、この発明の魚群憚知機の！実施例を示すブロ
ック図である。

１は、クロック発振器であり、２は、クロック発振器ｌ
が発振するクロックパルス列信号を、送信しようとする
超音波周波数を有する電気信号である送信信号に分周す
る分周器である。３は、分周器２からの信号を遅延させ
るための移相器であり、後述する位相制御器２０からの
信号に基づきその位相が遅延される。４は、移相器３を
介した分周器２からの超音波信号を増幅する送信増幅器
である。

５は、振動子アレイであり、電気信号を超音波に変換し
て送信するとともに受信した超音波を電気信号に変換す
る送受波器５ａが等間隔に襖敗個並べられている。この
振動子アレイ５は、船体Ａの底面において海底に向くよ
うに装着される。６は、各送受波器５ａで受信され、電
気信号に変換された信号を増幅する受信増幅器であり、
７は、受信増幅器６からの受信信号を、後述する位相制
御器２１からの信号に基づき遅延させるための移相器で
ある。

上記の回路において、位相制御器２０より＠移相器３に
対して送信信号の位相をそれぞれ、所定量づつ移送させ
るための信号Ｓ、、Ｓ、、・・・Ｓｎが人力されていて
、各送受波器５ａ間で位相を変化させることにより、振
動子アレイ５より所望の方向に向けて超音波ビームが送
信されるようになる。

又、各送受波器５ａで受信した信号を各移相器７で既述
した遅延信号Ｓ、、Ｓ、、・・・Ｓｎでもって位相を順
次変化させることにより、振動子アレイ５は、所望の方
向からくる超音波を受信する指向性を有するようになる
。このような振動子アレイに対し位相制御をして振動子
アレイの指向性を制御する詳しい理論について（よ、例
えば特開昭５２−１２６２５２号や特開昭５８−１７３
８６号に開示されている。

又、上記の送波部の一例として例えば実公昭６１−３３
５８２号公報に示された回路を適用することができ、そ
の回路を第４図に示している。

第４図において、振動子Ｔ　ｔ　ｒ　、　Ｔ□、・・・
は上記送受波器５ａに対応し、増幅器Ａ　１１　、　Ａ
　＠　１　、・・・は増幅器４に相当し、分周器Ｄｌｌ
、Ｄｔｌ、・・・は移相器３に相当する。レジスタｎＥ
、、、ＲＥ＊、、・・・、可逆カウンタＵ　Ｄ　＋　＋
　、　Ｕ　Ｄ　ｔ　１．・・・及びパルス発生器４１は
移相制御器２０に相当し、発振器４２はクロック発振器
ｌ及び分周器２に相当する。

第３図に戻り、８は、各移相器７を介した受信信号より
、低域の信号成分を取り出する波器であり、９は、ろ波
器８からのアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換
器である。ｌＯは、Ａ／Ｄ変換器９の出力より、超音波
の投射に基づく上記距離り、、Ｄ、を検出する検出器で
あり、１１は、検出された距離り、、Ｄ３より、超音波
のビーム発信角θを演算する演算！であり、その結果に
基づき既述した位相制御器２０．２１を制御する。１２
は、演算器１１からのゲート信号によりオン／オフ制御
されるゲート回路であり、ビーム発信角θで発信された
超音波に対する反射波の受信信号がＡ／Ｄ変換器９より
出力される期間にオンに制御される。１３は、ゲート回
路１２を介して人力された受信信号を記憶するメモリで
あり、１４は、メモリ１３における書き込みと、記憶さ
せたデータを読み出しとを制御するコントローラであり
、１５は、メモリ１３で読み出したデータを表示ケる表
示器である。

第５図は、距離検出器１０の制御ブ［ノック図を示して
いる。

５１は、Ａ／Ｄ変換器９より入力された受信信号のレベ
ルを比較するための比較器であり、比較信号としては、
基準値信号発生回路５２からの基県値が用いられる。５
３は、発信波や海底面からの反射波が到来する時刻以外
の期間にゲートを閉している海底予測ゲートであり、５
４は、超音波の出力から反射波が検出されるまでの間、
ハイレベルを保持するＲＳフリップフロップ回路である
。

５５は、ＲＳフリップフロップ回路５４がハイレベルを
出力している間に測深クロック５６からのり【Ｊツクパ
ルスの数をカラン［、し、そのカウントしたクロックパ
ルス数から海底向までの深度を出力４る深度カウンタで
ある。５７は、反射波の到来時刻を１１１ｊ記海底予測
ゲート５３に対して設定！１〜るための海底予測カウン
タである。

次に上記の距離検出器１０における距ＭＤ、の検出を第
６図のタイムチャートに基づき説明する。

時点ｔ１で一αの俯μｌ（第２図（Ａ）におけるＯＲ方
向）で振動子アレイ５より超音波が発信されると、この
超音波が同時に受信され検出信号として比較器５１に入
力される。この検出信号のレベルは、基準値レベルより
も大きいので、海底予測ゲート５３を介してｌｉ　Ｓフ
リップフロップ回路５４にハイレベルが入力され、この
ＲＳフリップフロップ回路５４は、ハイ（こセットされ
ろ。時点ｔ、にて、海底面以外の物体からの反射波が検
出されているが、その検出レベル（よ、基準値レベルを
上回−〕ているため、比較器５１からは何も出力されず
、又、仮に基準値レベルを上回るような検出信号が入力
されるようなことがあっても、この期間においては、海
底予測ゲート５３は閉じているので、ＲＳフリップフロ
ップ回路５４は動作しない。

さて、時点ｔ、で海底面からの反射波が検出されると、
このときには既に海底予測ゲート５３は開となっている
ので、比較５５１よりハイの信号がリセットパルスとし
てＲＳフリップフロップ回路５４に入力されるので、こ
のＲＳフリップフロップ５４はローレベル（こ戻る。Ｒ
Ｓフリップフロップ回路５４がハイになっていた時点ｔ
、よりｔ３の間に、深度カウンタ５５に入力された測深
クロック５６からのクロックのパルス数がラントされ、
そのカウント数より、海底面までの距離■）１が検出さ
れる。距離り、やＤｈの検出も−Ｌ述と同様に行われる
。

以下に第３図の装置の動作について説明する。

まず、振動子５より一αの俯角（第２図（Ａ）における
ＯＲ方向）にて超音波ビームが発信されるよう、演算３
１１より位相制御器２０に所定の制御信号が送出される
。発信された超音波は海底面Ｂで反射し、ＰＯ力方向向
かう反射波として振動子アレイ５に入射される。このと
き、演算Ｉｌｌより受信用の位相制御器２１に対しても
同し制御信号が送出されているため、振動ｒ・アレイ５
によって、ｌ）０方向からの反射波か高感度で受信され
る。

その受信信号は、ろ波器８及びＡ／Ｄ変換器９を介して
距離検出器１０に入力され、既述した方法でもって距離
ｌ）ｌか検出され演算器ＩＩに入力される。

次に、振動子５より斗αの俯角（第２図（Ａ）における
ＯＲ方向）にて超音波ビートが発信されるよう、演算器
１１より位相制御器２０に所定の制御信号が送出される
。発信された超音波は海底向Ｂで反射し、ＲＯ力方向向
かう反射波として振動子アレイ５に入射される。このと
き、演算器１１より受信用の位相制御器２１に対しても
同じ制御信号が送出されているため、振動子アレイ５に
よって、ｔｔＯ方向からの反射波が高感度で受信される
。

その受信信号は、同様に、距離検出器１０にて距離り、
が検出される。その検出された距離Ｄ３は演算器１１に
人力される。

演算器２では人力された二つの距離Ｄ　＋　、　Ｄ　３
から、海底面Ｂへの垂線ＯＨのＯＱ力方向対する振れ角
θが演算される。

ここで振れ角θの演算を第２図（Ａ）を用いて述べる。

３角形０ＰＲｔこおいて、頂点０より底辺ＰＲに下した
垂線０１（は、３角形ＯＰＲと０１−Ｉ　Ｈに共通であ
って、この垂線ＯＨの距離をＤｈとすると、 Ｄｈ＝Ｄ＋ｃｏｓ（α十〇）　−Ｄ　３ＣＯ８（α−θ
）である。この式を両辺を展開すると、 Ｄ　、　（ｃｏｓ　ａ　ｃｏｓａ−５ｉｎαｓｉｎθ）
＝Ｄ３（ＣＯＳａｃｏｓθ＋ｓｉｎαｓｉｎθ）（Ｄ　
ｒ　　Ｄ　３）Ｃ’ｏｓαｃｏｓθ＝（Ｄ　＋　＋　Ｄ
　、）ｓｉｎαｓｉｎθより振れ角θが求まる。

第２図（Ａ）は、Ｄ、＞Ｄ３の場合であり、Ｄ、＜Ｄ、
の場合について第２図（Ｂ）により述べる。

Ｄｈ＝　Ｄ　、ｃｏｓ（α−θ’）＝Ｄｓｃｏｓ（α＋
θ゛）Ｄ　＋　（ｃｏｓａ　ｃｏｓＯ″＋ｓｉｎαｓｉ
ｎθ９）＝Ｄ　ｓ　（ｃｏｓ　ａ　ｃｏｓθ’　−ｓｉ
ｎαｓｉｎθ°）（１）＋　　Ｄ３）ｃｏｓαＣＯＳθ
１＝−（Ｄ　＋　＋　Ｄ　５）ｓｉｎαｓｉｎθ１より
振れ角θ°が求まる。

■式において、θが負のとき、反時計回転方向の振れと
すれば、■式を■式にまとめることができる。

さて、振れ角θが求められると、振動子アレイ５よりθ
方向に超音波が発信されるよう、演算器ｌｌより位相制
御器２０．２１に対し所定の制御信号が出力される。こ
れにより、振動子アレイ５より、海底面Ｂに対し垂直と
なるＯＨ方向に超音波が発信されるとともに、その反射
波が到来するＯＨ方向に指向特性がセットされた振動子
アレイ５によって受信される。その受信信号がＡ／Ｄ変
換器９より出力される期間、ゲート回路１２がオンに制
御されるので、その受信信号はこのゲート回路１２を介
してメモリ１３に記憶される。

上記のように海底面Ｂに垂直な方向に超音波を送信する
ことによって海底面Ｂ近傍にある魚または魚群からの反
射波が振動子５によって得られ、魚または魚群を表わす
情報が魚群探知機によって得られる。

このようにして海底面Ｂに対して直角方向に魚群の探知
が行なわれると、次に別の場所にて上述と同様な方法に
よって次々に求められ、メモリ１３に記憶される。メモ
リ１３に記憶されたデータは、コントローラ１４によっ
て読み出され、表示器１５に海底面Ｂの像が表示される
。

この測定法では、船体の傾きを検出する傾斜角検出器は
不要であるが、傾斜角検出器にて船体の傾き角を検出す
れば、海底面の傾斜角を求めることができる。

［発明の効果コ 以上説明したよう（こ、この発明は、常に海底面に直角
となる方向に超音波を発信するようにしたので、海底面
から強い反射波を検出でき、よって船体がローリングし
ている場合や海底面が傾斜している場合でも海底面を明
瞭に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明するための図、第２図（
Ａ）及び第２図（Ｂ）は、この発明の別の原理を説明す
るための図、第３図はこの発明の魚群探知機の１実施例
を示す制御ブロック図、第４図は、第３図の送波部の一
例を示す回路図、第５図は、第３図の距離検出器の制御
ブロック図、第６図は、距離検出器の動作を示すタイム
チャート、第７図は、固定ビーム法による超音波の発信
を示す図、第８図は、固定ビーム法で測定された海底面
の像を示す図、第９図は、船体がローリングしたときに
固定ビーム法で測定された海底面の像を示す図、第１０
図は、固定ビーム法で海底面が傾斜しているときの測定
を示す図、第１１図は、第１θ図の測定で得られた海底
面の像を示す図、第重２図は、入射補角を説明するなめ
の図、第１３図ないし第１４図は、入射補角に対する海
底反射強度を示す図である。 ｌ　・クロック発振器、２・・・分周器、３．７・・・
移相器、４．６・・増幅器、５　・振動子アレイ、５ａ
・・送受波器、訃・・ろ波器、９・・・Ａ／Ｄ変換器、
ＩＯ・・・距離検出器、ＩＩ・演算部、１２　・ゲート
回Ｌ１３・・・メモリ、＋４・・・コントローラ、１５
・・表示器、２０．２１　　位相制御器。 特許出願人　　古野電気株式会社 代理人　弁理士　　前出　葆　他１名 第１図 第２図（Ａ）　　　　　　　第２図（Ｂ）第７図 第８１！！　　　　　　　　　　第９図第１０図　　　
　　　　　　　冨１１図第１２図 第１３図 第１４図 ＼射補’ｉｋ４ｒ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波ビームを水底に対して垂直方向に送信して
   、その反射ビームを受信し、受信信号により魚群情報を
   得ることを特徴とする魚群探知方法。
2. （２）水底に向かい、かつ少なくとも２方向に超音波ビ
   ームを送信し、その反射ビームを受信して、上記２方向
   における水底までの距離を測定し、両方向の距離情報に
   基づいて、水底に対して垂直な方向を演算し、演算した
   方向に超音波ビームを送信してその反射ビームを受信し
   、受信信号により魚群情報を得ることを特徴とする魚群
   探知方法。
3. （３）水底までの距離が実質的に等距離となる２方向に
   超音波ビームを送信し、上記２方向間の角度を２分する
   方向に超音波ビームを送信して、その反射ビームを受信
   し、受信信号により魚群情報を得る魚群探知方法。
4. （４）水底に向かい、異なる２方向に超音波ビームを送
   信し、その反射ビームを受信して上記２つの方向につい
   てそれぞれ水底までの距離Ｄ＿１とＤ＿３を測定し、 ｔａｎθ＝Ｄ＿１−Ｄ＿３／Ｄ＿１＋Ｄ＿３ｃｏｔα（
   ここでαは上記２方向を２分する角度である。）からθ
   を演算し、この演算したθ角だけ修正した方向に超音波
   ビームを送信して、その反射波を受信し、受信信号によ
   り魚群情報を得る魚群探知方法。
5. （５）任意の方向に超音波を受信するとともに任意の方
   向からの超音波を電気信号に変換する電気音響変換器と
   、前記電気音響変換器における指向特性を変化させる指
   向性制御手段と、前記電気音響変換器による超音波の発
   信時より対象物で反射した反射波を該電気音響変換器で
   受信するまでの時間から該対象物までの距離を検出する
   距離検出手段と、海底面に垂直となる超音波発信方向を
   演算する演算手段とを備え、該演算手段で演算された方
   向に超音波を発信して魚群の探知を行うことを特徴とす
   る魚群探知機。
6. （６）演算手段は異なる２方向に対して検出された海底
   面までの距離及び該２方向のなす角度から海底面に垂直
   となる方向を演算する演算手段である請求（５）項記載
   の魚群探知機。
7. （７）演算手段は、水底に向かい異なる２方向に超音波
   ビームを送信し、その反射ビームを受信して上記２つの
   方向についてそれぞれ水底までの距離Ｄ＿１とＤ＿３を
   測定し、 ｔａｎθ＝Ｄ＿１−Ｄ＿３／Ｄ＿１＋Ｄ＿３ｃｏｔα（
   ここでαは上記２方向を２分する角度である。）からθ
   を演算し、この演算したθ角だけ修正した方向を示す信
   号を出力する請求（５）項記載の魚群探知機。
8. （８）演算手段は、任意の異なる２方向に対して行なわ
   れた海底面までの距離検出で、２方向における検出距離
   が等しくなったとき、該２方向のなす角度を等分する方
   向を演算する請求（５）項記載の魚群探知機。
9. （９）電気音響変換器は複数の電気−超音波変換器をア
   レイ状に並べたものであり、指向性制御手段は送信すべ
   き超音波に対応する電気信号の位相を各電気−超音波変
   換器毎に変える位相制御器にてなる請求（５）項記載の
   魚群探知機。
10. （１０）距離検出手段は受信信号が所定値より大きいと
    き信号を生じる比較器と、比較器の出力が生じたときセ
    ットされ、その後再度比較器から出力が生じたときリセ
    ットされるフリップフロップと、フリップフロップがセ
    ットされている間にクロックパルスの数を計数するカウ
    ンタである請求（５）項記載の魚群探知機。