JPH0153433B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、指向方位を順次走査的に変更するこ
とにより所定の水中縦断面を探知するPPI方式の
ソナーにおいて、表示器上に該断面画像と共に断
面上の特定指向方位の画像を過去の分から経時的
に表示させる併記機能を具備する水中探知表示装
置に関するものである。

以下この発明の実施例について説明する。

第１図において、１は送信器で送信パルスをく
り返し送出する。送信器１の送信パルスは切換器
２を経て送受波器３に導かれる。送受波器３は送
信パルスが印加される毎に超音波パルスを水中に
送波する。

超音波送受波器３は、第２図に示すように、複
数個の振動子、例えば５個の振動子３Ａ乃至３Ｅ
が円弧状に配列されている。振動子３Ａ乃至３Ｅ
は、それぞれの切換器２Ａ乃至２Ｅを介して送信
器１の送信パルスが導かれ、従つて、各振動子３
Ａ乃至３Ｅは同時に励振されて水中に超音波パル
スを送波する。

振動子３Ａ乃至３Ｅは同時に励振されるから、
超音波パルスの送波範囲角は振動子３Ａ乃至３Ｅ
の配列角を適宜設定することにより任意に設定す
ることが可能である。そして、超音波パルスの送
波範囲角は超音波送受波器３が水中探知を行なう
探知範囲角によつて決定され、又、探知範囲角は
全探知範囲角に比して比較的小さい範囲角、例え
ば30゜に設定される。従つて、振動子３Ａ乃至３
Ｅの配列角は、送波パルスの送波範囲角が少なく
とも探知範囲角を含むように設定されている。

振動子３Ａ乃至３Ｅの各受波信号は切換器２Ａ
乃至２Ｅの各々を経て時系列回路４へ導かれる。
時系列回路４は各方向の受波信号を時系列化して
送出するもので、振動子３Ａ乃至３Ｅの各受波信
号を位相合成して送受波器３の送波範囲角内の特
定方向に指向性を有する受波ビームを形成し、受
波ビームの指向方向を送波範囲角内で高速で変化
させる。受波ビームの指向方向は、各振動子３Ａ
乃至３Ｅの各受波信号の位相関係を適宜調整して
合成すると、公知のように、各受波信号の位相関
係に応じて特定方向に指向性を有する受波ビーム
を形成することができる。そして、各受波信号の
位相を変化させることにより指向方向を他の方向
に変化させることができる。受波信号の位相変化
は、遅延回路あるいは移相器を用いてその遅延量
あるいは移相量を制御すればよい。遅延量あるい
は移相量の制御は、例えば、制御電圧に応じて入
力信号が遅延される公知のアナログ遅延回路を用
いて行なうことができる。

又、受波ビームの指向方向制御は、各振動子３
Ａ乃至３Ｅの受波信号を適宜合成して、送波パル
スの送波範囲角内において指向方向が少しずつ異
なる受波ビームを複数個生成して、各方向の受波
信号を高速度で切換制御するようにしてもよい。

時系列回路４の上記時系列動作は方位カウンタ
ー５（第１図）に基づいて行なわれる。方位カウ
ンター５はクロツクパルス源６のクロツクパルス
列を計数するもので、送信器１が送信パルスを送
出してゲート７を導通することにより計数を開始
する。方位カウンター５はその計数値によつて送
受波器３から取り出す受波ビームの指向方向を順
にくり返し指定する。すなわち、時系列回路４は
方位カウンター５の計数値に対応する方位の受波
ビームを切換えながら送出する。そして、時系列
回路４が各方向の受波信号を一巡して切換える切
換速度はほぼ等距離線上の受波信号が送出される
ように、方位カウンター５の計数速度、従つてク
ロツクパルス源６のパルス周期が設定されてい
る。

方位カウンター５はクロツクパルス源６のクロ
ツクパルスを計数して受波ビームの到来方位を一
通り指定する毎に出力パルスを距離カウンタ８へ
送出すると共に自己の計数値をリセツトする。距
離カウンタ８は送受波器３から反射体までの距離
を計数するもので、方位カウンタ５の出力パルス
を、例えばｎ個計数したとき出力パルスを送出し
てゲート７を遮断すると共に自己の計数値をリセ
ツトする。従つて、時系列回路４は、超音波パル
スの送波後距離カウンタ８から出力パルスが送出
されるまでの時間内に帰来する反射波を順次送出
するから、距離カウンタ８の計数容量によつて送
受波器３の探知距離が決定される。

上記から明らかなように、方位カウンタ５は送
受波器３に到来する受波ビームの方位を指定し、
距離カウンタ８は反射源までの距離を指定する。
そこで、方位カウンタ５と距離カウンタ８の計数
値を（γ・φ）と表わす。上記（γ・φ）は座標
変換器９に送入され、XY直交座標上の位置
（ｘ・ｙ）に変換される。又、座標変換器９は座
標変換を行うときに検出器１０の検出出力を用い
て座標変換を行う。検出器１０は送受波器３の回
動方向を検出する。送受波器３は回転モータ１１
により超音波パルスの送受波方向が回動させられ
る。

第３図において、αは基準方位に対する送受波
器３の超音波パルス送受波方向を示し、送受波器
３は上記角度αを基準にして±βの角度範囲に超
音波パルスを送受波する。検出器１０は上記方位
角αを検出して座標変換器９へ送出する。座標変
換器９は検出器１０からの方位角α、送受波器３
の超音波パルス送受波範囲角2β、方位カウンタ
５からの方位角θに基づいて、基準方位に対する
探知物Ｐの方位φを、φ＝（α−β＋θ）として
算出する。そして、この方位角φと探知物Ｐまで
の距御γに基づいて、 ｘ＝ｎ−γcosφ＝ｎ−γcos（α−β＋θ） ｙ＝γsinφ＝γsin（α−β＋θ） の各式を演算することにより、位置（ｘ・ｙ）に
変換する。

さて、回動モータ１１は制御回路１２に基づい
て範囲角設定器１３で設定された範囲角内におい
て送受波器３を回動させる。すなわち、範囲設定
器１３において前記全探知範囲角を設定した場
合、制御回路１２は回動モータ１１を駆動して送
受波器３を上記全探知範囲角の間を往復回動させ
る。そして、制御回路１２は距離カウンタ８から
の出力パルスを送出される毎に回動モータ１１を
駆動させる。更に、その駆動によつて送受波器３
が回動する１回当りの回動角は超音波パルスの送
受波範囲角2β、あるいは2β以下に設定されてい
る。従つて、送受波器３は距離カウンタ８から出
力パルスが送出される毎に上記角度ずつ間歇的に
回動し、その回動角が検出器１０によつて検出さ
れる。

座標変換器９は上記のようにして座標変換を行
つた後、変換後の位置をアドレス切換器１４を経
て記憶回路１５へ送出する。記憶回路１５は少く
ともｎ（行）×2n（列）の記憶容量を持ち、時系列
回路４から送出される時系列信号をＡ−Ｄ変換回
路１６でデイジタル化して座標変換器９の指定す
る記憶番地に記憶する。１７は経時的な観察を希
望する特定方向の探知信号の該特定方向（今、
φ′とする）を指示する方位設定器、１８は探知方
位角φ（＝α−β＋θ）を計算する演算回路であ
る。１９は比較回路で、上記演算回路１８の探知
方位角φと方位設定器１７の設定値φ′が一致した
期間だけ一致パルスを送出する。従つて、この一
致パルスは送受波器３が全探知範囲角内を一通り
探知する間におけるある送受波方向α（今、上記
設定方位角φ′を含む送受波方向をα′する）への１
回の送波に基づく受波期間内に連続してｎ個送出
される。２０は上記一致パルスの送出期間のみ導
通してＡ−Ｄ変換回路１６からのデイジタル化さ
れた特定方向φ′からの探知信号が通過させるゲー
トである。この時、ゲート２０は断続的に導通、
遮断動作をｎ回繰り返して送受波方向α′における
受波信号中より特定方向φ′の探知信号のみを、例
えば１（ｍ）乃至ｎ（ｍ）まで１（ｍ）毎に抽出す
る。そして、この探知信号は記憶回路２１に書込
まれる。上記記憶回路２１はｎ（行）×ｉ（列）の
記憶容量を持ち、その列方向の番地は１乃至ｉで
はなく、記憶回路１５との関連上2n＋１乃至2n
＋ｉとしてある。上記書込は下述の如く、上記ｎ
個の抽出信号を行方向ｎ番地分に書込み、列方向
への書込動作は全探知範囲角の一通りの探知の周
期に等しい。

２２は上記一致パルスの発生時点、すなわち立
上り時点で高レベルに変化し、距離カウンタ８か
らの出力パルスにより低レベルに変化せしめられ
るフリツプフロツプ（以下、Ｆ・Ｆという）であ
る。２３は上記Ｆ・Ｆ２２からの出力レベルの立
上り時点で減算計数を行う計数容量ｉの減算カウ
ンタで、該計数値は次段加算回路２４で2nを加
算されて送出される。そして、この送出値がゲー
ト２５を介してアドレス切換器２６に導かれて記
憶回路２１の書込時の列番地指定を行い、一方距
離カウンタ８の出力計数値も同時にゲート２５を
介してアドレス切換器２６に導かれて書込時の行
番地指定を行う。このようにして、抽出探知信号
は所定の記憶番地に書込まれる。尚、距離カウン
タ８及び加算回路２４は送受波毎に計数値を送出
しており、このため特定方向φ′の探知書込信号が
ゲート２０による信号の否抽出時に全て消され
る。従つて、抽出時以外はゲート２５を遮断して
番地指定を禁止している。

次に、記憶回路１５及び２１の記憶内容の読出
について説明する。２７は記憶読出のための基準
クロツクパルス源、２８は計数容量ｎの行カウン
タで上記クロツクパルスを計数し、該計数値をア
ドレス切換器１４及び２６へ送出する。又、行カ
ウンタ２８は計数値がｎから０にリセツトされる
毎に出力パルスを送出し、列カウンタ２９へ送ら
れる。該列カウンタ２９は上記出力パルスを計数
し、アドレス切換器１４へ導くと共に加算回路３
０に導く。加算回路３０では加算回路２４の出力
値、すなわち最新に指定されている書込列番地が
加算されて、その加算結果値がアドレス切換器２
６へ導かれる。従つて、この読出列番地により、
各列の記憶内容は最新の指定列から順次古い列方
向に読出されることとなる。この場合、上記列カ
ウンタ２９は計数容量が2n＋ｉであり、計数値
が１乃至2nでは記憶回路１５より記憶内容が読
出され、2n＋１乃至2n＋ｉでは記憶回路２１よ
り記憶内容が読出される。そして、各記憶回路１
５，２１から読出された記憶内容はＡ−Ｄ変換回
路３１を介してCRT表示器３２に導かれる。３
３は上記CRT表示器３２の走査を行う走査回路
で、行カウンタ２８及び列カウンタ２９の出力計
数値に基づいて表示画素列毎の縦方向走査が行な
われる。尚、基準クロツクパルス源２７は波形率
１／２のパルスを送出しており、その高低いずれか
一方の送出期間にアドレス切換器１４及び２６は
書込番地を記憶回路１５及び２１に導き、同時に
記憶回路１５及び２１も書込状態とされる。逆に
アドレス切換器１４及び２６が読出番地を送出す
る時は記憶回路１５及び２１は読出状態とされ
る。

以上のようにして、CRT表示器３２の表示画
素列の１乃至2n行には全探知範囲角内の探知情
報が表示され、2n＋１乃至2n＋ｉ行にはその内
の特定方向φ′の経時的探知情報が表示される。

一方、第４図は他の実施例を示すもので、送受
波方向α（正確にはα±βの範囲内）の探知情報
を経時的に表示する場合である。１７′は全探知
範囲角内において予め設定された送受波器３の各
送受波方向αの任意の１つを指定する方位設定器
で、該設定値α′と検出回路１０による検出角αと
が一致するとその間（その方向への送受波時点か
受波の完了時点まで）比較回路１９より一致パル
スが送出される。該一致パルスにより、前述の如
く時系列回路４からの探知信号はゲート２０を通
過し、又記憶回路２５の書込番地が指定される。
上記ゲート２０を通過した信号は積分回路３４で
積分される。すなわち、方位α′−β乃至α′＋βに
おける１（ｍ）毎の探知信号が積分され、その最
終値が記憶回路２１に書込まれると同時に方位カ
ウンタ５からのリセツト用出力パルスによりリセ
ツトされる。

以上説明した如く、本発明によれば探知信号の
一部についてではあるが、平面（縦断面）成分と
時間方向について３次元表示を可能とし、又全探
知範囲角内の探知時間も著しく短縮されているか
ら経時信号にも漏れは少なく比較的連続性があ
る。

尚、本実施例では縦断面用と経時的用の２個の
記憶回路を用いたが、例えば指定された経時的表
示のための探知信号を全探知範囲角探知毎に一旦
シフトレジスタ等に入れ、これを送受波器３が回
動する、所謂あき時間内に各列毎に書込む方式と
すれば１個の記憶回路でも実現可能である。

又、併記信号は横方向併記式に限定されず、縦
方向併記式であつても良い。係る場合、各記憶回
路の行番地を連続的とし、ある番地で２分割する
必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す回路図であ
る。第２図は、送受波器３の詳細回路図である。
第３図は、座標変換を説明するための図である。
第４図は、本発明の他の実施例を示す部分回路図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 進行している船に装備され、水中探知を行な
   う広範囲角に比して比較的狭いあらかじめ設定し
   た範囲角方向に超音波パルスを送波し各方向から
   帰来する反射波をおのおのの方向に指向性を有す
   る複数の受波ビームで各方向ごとに別個に受波す
   る超音波送受波器を回動させて船下のほぼ垂直方
   向の広範囲角方向の水中を平面状に探索し、表示
   器の表示画面の一部にこの広範囲角方向から到来
   し受波ビームが捕捉した反射信号を表示し、表示
   画面の他部に上記広範囲角方向の任意の一方向か
   ら到来した反射信号を経時的に表示する水中探知
   表示装置において、 上記超音波パルスの送波に同期して上記設定範
   囲角内のほぼ等距離線上の反射波が時系列化され
   るごとく上記複数の指向性受波ビームによつて捕
   捉された受波信号を時系列化する時系列回路と、 上記超音波送受波器が上記狭い範囲角方向に超
   音波パルスを送信し反射信号を受信した後該超音
   波送受波器を上記範囲角以内の一定角度だけ回動
   させる回動装置と、 上記回動装置によつて決定される上記超音波送
   受波器の指向方位と上記時系列回路から送出され
   る時系列信号の方位、距離データに基ずいて上記
   時系列信号の方位、距離位置を上記表示画面上の
   対応する画素位置に変換する座標変換器と、 上記表示器の上記表示画面の一部のおのおのの
   画素位置に対応する記憶番地を有する第一の記憶
   部と、 上記時系列回路から送出される時系列信号を上
   記座標変換器によつて指定される上記第一の記憶
   部の記憶番地に書き込む第一の書込回路と、 上記表示器上の画素走査を繰り返し行なう走査
   回路と、 該走査回路の画素走査に同期して上記表示画面
   上の画素位置に対応する上記第一の記憶部の記憶
   番地を指定してその記憶信号を読み出し上記表示
   器へ供給する第一の読出し回路と、 前記水中探知を行なう範囲角内の任意の一方向
   からの信号のみを抽出する抽出回路と、 上記表示器の上記表示画面の他部のおのおのの
   画素位置に対応する記憶番地を有する第二の記憶
   部と、 上記抽出回路から送出される信号を第二の記憶
   部の所定の記憶番地に順次書き込む第二の書込回
   路と、 上記走査回路の画素走査に同期してその記憶信
   号を読み出し上記表示器へ供給する第二の読出し
   回路とを具備して成る水中探知表示装置。 ２ 進行している船に装備され、水中探知を行な
   う広範囲角に比して比較的狭いあらかじめ設定し
   た範囲角方向に超音波パルスを送波し各方向から
   帰来する反射波をおのおのの方向に指向性を有す
   る複数の受波ビームで各方向ごとに別個に受波す
   る超音波送受波器を回動させて船下のほぼ垂直方
   向の広範囲角方向の水中を平面状に探索し、表示
   器の表示画面の一部にこの広範囲角方向から到来
   し受波ビームが捕捉した反射信号を表示し、表示
   画面の他部に上記広範囲角方向の任意の連続する
   複数の方向から到来した反射信号を経時的に表示
   する水中探知表示装置において、 上記超音波パルスの送波に同期して上記設定範
   囲角内のほぼ等距離線上の反射波が時系列化され
   るごとく上記複数の指向性受波ビームによつて捕
   捉された受波信号を時系列化する時系列回路と、 上記超音波送受波器が上記狭い範囲角方向に超
   音波パルスを送信し反射信号を受信した後該超音
   波送受波器を上記範囲角以内の一定角度だけ回動
   させる回動装置と、 上記回動装置によつて決定される上記超音波送
   受波器の指向方位と上記時系列回路から送出され
   る時系列信号の方位、距離データに基ずいて上記
   時系列信号の方位、距離位置を上記表示画面上の
   対応する画素位置に変換する座標変換器と、 上記表示器の上記表示画面の一部のおのおのの
   画素位置に対応する記憶番地を有する第一の記憶
   部と、 上記時系列回路から送出される時系列信号を上
   記座標変換器によつて指定される上記第一の記憶
   部の記憶番地に書き込む第一の書込回路と、 上記表示器上の画素走査を繰り返し行なう走査
   回路と、 該走査回路の画素走査に同期して上記表示画面
   上の画素位置に対応する上記第一の記憶部の記憶
   番地を指定してその記憶信号を読み出し上記表示
   器へ供給する第一の読出し回路と、 前記水中探知を行なう範囲角内の任意の連続す
   る複数の方向からの信号のみを抽出し抽出された
   これらの信号に基づいて表示用信号を生成する信
   号生成回路と、 上記表示器の上記表示画面の他部のおのおのの
   画素位置に対応する記憶番地を有する第二の記憶
   部と、 上記信号生成回路から送出される信号を第二の
   記憶部の所定の記憶番地に順次書き込む第二の書
   込回路と、 上記走査回路の画素走査に同期してその記憶信
   号を読み出し上記表示器へ供給する第二の読出し
   回路とを具備して成る水中探知表示装置。