JPH0374956B2 - - Google Patents

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JPH0374956B2
JPH0374956B2 JP59267027A JP26702784A JPH0374956B2 JP H0374956 B2 JPH0374956 B2 JP H0374956B2 JP 59267027 A JP59267027 A JP 59267027A JP 26702784 A JP26702784 A JP 26702784A JP H0374956 B2 JPH0374956 B2 JP H0374956B2
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directional
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ultrasonic
seabed
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、水中の広範囲方向へ超音波パルス
を送波して、各方向から帰来する反射波を各々の
方向毎に別個に受波して、表示画面上の対応する
方位位置に表示する水中探知装置に関する。特
に、各方向から帰来する反射波を受波するときに
不要方向からの反射波を抑圧して受波することに
関する。
(従来の技術) 水中の広範囲方向を瞬時に探知する場合、広範
囲方向に同時に超音波パルスを送波して、各方向
から帰来する反射波を各方向毎に指向性を有する
受波ビームで受波して、各方向の受波ビームを高
速度で時系列化して表示する装置が用いられる。
指向性受波ビームは、一般には、複数の超音波
受波器の受波信号を各受波信号の位相関係を制御
して合成することにより得られる。この場合、問
題は、指向性受波ビームが所望方向に最大の受波
感度を有すると同時に、不要方向にも若干の受波
感度を有することである。そのため、不要方向か
ら比較的強いレベルの反射波が帰来する場合、こ
の反射波があたかも所望方向から帰来する反射波
のごとく見られる欠点がある。この欠点が最も顕
著に生じるのは海底の広範囲方向を探知する場合
である。
例えば、第2図において、海底Bの広範囲角θ
方向を探知する場合、θ0方向の受波ビーム3につ
いて見ると、θ0方向に最大の受波感度を有する主
ビームMと主ビームMに対してθSだけ異なる不要
方向θi方向に受波感度を有する副ビームS,S′と
が形成される。又、海底Bの広範囲角方向に超音
波を送波する場合、直下の海底方向からは極めて
強い反射波が帰来する。そのため、この反射波が
副ビームSによつて受波される結果、指向性受波
ビームの指向方向を広範囲θの範囲内を順次変化
させながら各方向の受波信号を表示画面上に表示
させると、第3図に示すように、海底Bの実像
B0が表示されると同時に、等距離D0の線上の位
置に虚像B0′が表示される。
この虚像B0は主ビームMによる反射波が増巾
器で増巾されるとき飽和する結果、主ビームMに
よる海底反射波と副ビームSによる海底反射波と
のレベル差あるいはレベル比率が小さくなり、表
示器上での輝度コントラストによる区別ができな
くなるために生じる。例えば、第5図において、
aは受波ビーム3による受波信号を示し、R0
送信パルス、R1は主ビームMによる海底反射波
の受波信号、Rsは副ビームSによる海底反射波
の受波信号を示す。主ビーム海底反射波R1と副
ビーム海底反射とのレベル差Edは、受波ビーム
3(第2図)の指向特性によつて決まり、一般に
は、レベル差Edが十分大きくなるように決定さ
れている。従つて、第5図aの受波信号を表示器
で表示させる場合は、主ビーム海底反射波R1
副ビーム海底反射波Rsとの表示輝度を十分異な
らせて表示することができる。すなわち、主ビー
ム海底反射波R1を最適輝度になるように輝度制
御を行なうことにより、副ビーム反射波を抑圧し
て表示することができる。
ところが、受波信号aの波高値が増巾器の飽和
レベルEsを越えた場合、増巾器出力が飽和するか
ら、第5図a′のような増巾出力が形成される。
この増巾出力a′は、主ビーム海底反射波R′1
副ビーム反射波Rsとのレベル差E′dが極めて小さ
い。そのため、この増巾信号a′を表示した場合、
主ビーム海底反射波R′1と副ビーム反射波Rsとの
輝度差が小さくなり、副ビーム海底反射波Rs
輝度を抑圧すると、主ビーム海底反射波R′1の輝
度も同時に抑圧され、識別が困難になる。
上記のように、海底反射波が飽和する場合、一
般には、海底反射波が飽和レベル以下になるよう
に、増巾器の利得制御が行われる。ところが、第
5図aの受波信号の場合、主ビーム海底反射波
R1はパルス巾が非常に短いため利得制御回路が
十分に応答することができない。又、主ビーム海
底反射波R1の出力前に生じる副ビーム海底反射
波に対しては利得制御回路が動作することができ
ない。そのため、従来は、第3図に示すような虚
像B′0を除去することが極めて困難である。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は、上記欠点を解決するもので、すな
わち、複数の超音波受波器の受波信号を合成して
指向性受波ビームを形成し、この受波ビームの指
向方向を高速操作して広範囲方向を探知する水中
探知装置において、海底反射波が指向性受波ビー
ムの副極によつて受波される場合でもこれを検出
して除去することを目的とする。
(問題点を解決するための手段、作用) 問題点を解決するための手段として、指向性受
波ビームを形成する複数の超音波受波器のいずれ
かの受波信号の信号レベルを検出する信号レベル
検出器と、この信号レベルに応じて、指向性受波
ビームの増巾器の増巾度を制御する利得制御回路
とが用いられる。そして、超音波受波器のいずれ
かの受波信号の信号レベルに応じて、指向性受波
ビームの増巾器の増巾度を制御する利得制御回路
とが用いられる。そして、超音波受波器のいずれ
かの受波信号の信号レベルに応じて利得制御を行
なうことにより指向性受波ビームに含まれる海底
反射波が抑圧される。
(実施例) 第1図において、T1乃至Toは直線状に配列さ
れる超音波受波器を示し、ほぼ無指向性同一特性
の超音波受波器が複数個配列されて超音波受波装
置を構成している。T0は超音波送波器を示し送
信器1によつて励振されたとき水中探知を行なう
広範囲方向に超音波パルスを送波する。水中ある
いは海底で反射された反射波は超音波受波器T1
乃至Toの各々によつて受波された後指向性ビー
ム形成回路2へ導かれる。指向性ビーム形成回路
2は超音波受波器T1乃至Toの各受波信号を合成
して一方向に指向性を有する指向性受波ビーム3
を形成する。そして、指向性ビーム形成回路2は
指向性受波ビーム3の指向方向を探知範囲角θの
範囲内で高速走査する。この走査速度は、指向方
向がθ角変化する間に、ほぼ等距離線上の反射波
が出力し得る速度で行われる。
このような指向性ビーム形成回路2は出願人が
特願昭57−121439号で提供した受波ビームの指向
方向制御装置を用いることができる。
指向性ビーム形成回路2から出力される指向性
受波信号出力は可変利得増巾器4に導かれて増巾
された後表示器5へ導かれる。表示器5は走査回
路6によつて画素走査が行われる。画素走査は例
えば、第4図に示すように、扇形のラスタが形成
されるように行われ、かつ、受波ビーム3の探知
範囲角走査に同期して画素走査が行われる。従つ
て、水中から帰来する反射波が表示画面上の対応
方位位置に表示される。
他方、超音波受波器T1乃至Toのうち任意に定
めたいずれかの超音波受波器の受波信号、例え
ば、n番目の超音波受波器Toの受波がA/D変
換器7に導かれて受波信号レベルがデイジタルデ
ータに変換される。そして、デイジタルデータに
変換された受波信号レベルは読出し専用メモリ8
へ導かれる。読出し専用メモリ8には設定器9の
設定データも導かれており、読出し専用メモリ8
はA/D変換器7のデイジタルデータと設定器9
の設定データとによつて決まる記憶番地の記憶デ
ータが読出される。設定器9は可変利得増巾器4
の増巾度を所望の増巾度に設定しようとする設定
値が設定される。
読出し専用メモリ8から読出された記憶データ
は可変利得増巾器4へ導かれて、その増巾度を記
憶データの値に対応した増巾度に制御する。
増巾度の制御は、例えば、増巾度の異なる増巾
器を複数個用意して、受波ビーム信号の増巾をい
ずれかの増巾器に切換えて使用するか、あるい
は、増巾器を適宜組合わせて増巾することにより
所望の増巾度を得る。又、可変利得増巾器4は減
衰器を用いて構成することもできる。すなわち、
各々の減衰度が異なる複数の減衰器を用いて、こ
れら減衰器を切換え、あるいは、組合わせを適宜
切換えて受波信号の減衰度を所定量になるように
してもよい。従つて、減衰器を用いる場合は受波
ビーム信号を増巾する増巾器は増巾度が一定のも
のを用いることができる。
可変利得増巾器4の増巾度制御は、指向性ビー
ム形成回路2から出力される受波ビーム信号を増
巾したとき増巾出力が飽和しないように行われ
る。例えば、可変利得増巾器4の増巾出力の飽和
レベルをEs′設定器9の設定増巾度をGcont、受
波ビーム信号の入力レベルをVinとすると、可変
利得増巾度4が設定増巾度Gcontで増巾した場合
の出力レベルVoutは、 Vout=Vin×Gcont ……(1) で与えられるから、この出力レベルVoutが飽和
しないためには、出力レベルVoutが Vout≦Es ……(2) になるように増巾度を制御すればよい。
従つて、読出し専用メモリ8の記憶番地の入力
レベルVinと設定増巾度Gcoutとによつて指定さ
れる記憶番地に、出力レベルVoutが(2)式を満足
するような増巾度データを書込んでおけばよい。
(発明の結果) 以上説明したように、この発明は、指向性受波
ビームを形成する複数の超音波受波器のいずれか
の受波信号レベルを用いて受波ビームの増巾度あ
るいは減衰度を制御するようになされている。
第5図aは指向性ビーム形成回路2の出力信号
を示し、同図bは超音波受波器Toの受波信号を
示す。受波ビーム信号aにおいて、R0は送信パ
ルス、R1,R2,R3,R4は指向性受波ビーム3の
主ビームによつて受波される海底反射波、Rs
副ビームによつて受波される海底反射波を示す。
海底反射波R1,R2,R3,R4は指向性受波ビーム
の指向方向が海底反射波の到来方向に一致したと
きに生じる。例えば、海底反射波R1は直下の海
底点P0(第2図)からの反射波を示し、指向性受
波ビーム3の主ビームMが直下の海底P0方向を
指向したときに生じる。
今、時刻t1からt2の△t時間に指向性受波ビーム
3が探知範囲θを操作するものとすると、時刻t1
から△t/2時間後に海底反射波R1が生じる。そし て、時刻t1から△t/2時間、並びに海底反射波R1 が生じてから時刻t2までの△2/2時間は副ビーム SあるいはS′による海底反射波Rsが生じる。な
お、副ビームSによる海底反射波Rsが受波され
る時刻t1までの時間tSUBは、超音波パルスを送波
してから直下の海底点P0からの反射波が受波さ
れるまでの時間を求めることにより知ることがで
きる。従つて、直下の海底点P0までの距離をD0
音波の伝播速度をCとすると、 tSUB=2D0/C を計算することにより得られる。
次に、時刻t2からt3の△t時間に指向性受波ビ
ーム3が探知範囲角θを走査するときは、探知パ
ルスの等位相波面が海底表面に到達するP1、P′1
点からの反射波R2、R′2が受波される。この反射
波R2、R′2が受波される時刻は指向性受波ビーム
3が直下の海底点P0方向を指向する時刻に対し
て△t〓1時間だけ変化する。この変化時間△t〓1は、
直下の海底点P0に対する海底反射波P1、P′1の変
移角△θ1を指向性受波ビーム3が走査する時間に
対応する。
同様にして、時刻t3からt4の△t時間には、探
知パルスの等位相波面が海底表面に到達するP2
P′2からの反射波R3、R′3が受波される。
この発明においては、超音波受波器T1乃至To
のいずれかの受波信号(第5図b)を用いて増巾
度制御を行なうものである。
超音波受波器T1乃至Toの各々は、ほぼ無指向
性であるから、第5図bのように、直下の海底
P0からの反射波帰来時刻t1から所定時間tkは極め
て信号レベルの強い反射波が受波される。この信
号持続時間tkは、探知パルスの等位相波面が直下
の海底P0(第2図)に到達した後、海底Bの表面
をP1、P2、P3へ変移する時間にほぼ等しい。従
つて、この受波信号bの信号レベルを用いて増巾
度制御を行なうことにより、不要反射波Rsの出
現時に一致して増巾度制御を行なうことができ、
それによつて不要反射波Rsを十分抑圧して有効
な反射波のみを表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示し、第2図はそ
の探知状況を説明するための図、第3図は従来の
探知映像を説明するための図、第4図はこの発明
の表示ラスタを説明するための図、第5図はその
動作を説明するための波形図を示す。 1……送信器、2……指向性ビーム形成回路、
3……指向性受波ビーム、4……増巾器、5……
表示器、6……走査回路、7……A/D変換器、
8……読出専用メモリ、9……設定器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 広範囲方向に超音波パルスを送受波して各方
    向から帰来する反射波をそれぞれの対応位置に表
    示する水中探知装置において、 ほぼ無指向性同一特性の複数の超音波受波器が
    配列されて構成され、上記広範囲方向から帰来す
    る反射波を受波して各超音波受波器がほぼ同一出
    力を生じる超音波受波装置と、 上記超音波受波器の各受波信号の位相関係を適
    宜設定して互いに合成することにより特定方向に
    指向性を有する指向性受波ビームを形成し、か
    つ、上記位相関係を変化させることにより該指向
    性受波ビームの指向方向を順次変化させる指向性
    受波ビーム形成回路と、 上記複数の超音波受波器のうち任意に定めたい
    ずれかの超音波受波器の受波信号に基づいて、該
    受波信号が受信されている間該受波信号の受信レ
    ベルに対応して予め定めた特定の増幅度になるよ
    うに、上記受波ビーム形成回路の出力する受波信
    号を増幅する増幅器の制御を行なう信号レベル制
    御回路とを具備してなる広範囲水中探知装置にお
    ける不要反射波抑圧装置。
JP26702784A 1984-12-18 1984-12-18 広範囲水中探知装置における不要反射波抑圧装置 Granted JPS61144583A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58177883U (ja) * 1982-05-20 1983-11-28 海上電機株式会社 水中信号の受信装置
JPS5928681A (ja) * 1982-08-09 1984-02-15 Furuno Electric Co Ltd 超音波受波方位の高精度測定装置

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