JPH0437389B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は船体の動揺による不要方向からのエコ
ー信号の混入を防止するようにした動揺除去ソナ
ー装置に関するものである。

〔従来の技術〕

音波を送波して魚群等を探知するための受波ビ
ームを走査することにより得られたエコー信号を
記憶回路に記憶し、前記記憶回路の記憶内容を繰
返し読出して得られる信号を表示器に与えて表示
するソナー装置は、特開昭56−162068などにより
開示されており、こうしたソナー装置の一例につ
いて説明すると、 セラミツクやフエライトのエレメントを円弧形
に配列したトランスジユーサを用いたソナー装置
は、送波時には上記エレメントの全部または一部
を音波の電力にて励磁し、あらかじめ定めたセク
タに音波ビームを送信する。エコーを受波すると
きは、上記のエレメントが受波したエコー信号の
振幅と位相を、尖鋭な受波ビームが得られるよう
に調整して合成し、かつ、上記のエレメントを順
送りに走査することによつて、あらかじめ定めた
セクタ内に尖鋭な受波ビームを走査する。

上記の受波ビームの走査によつて捕捉したエコ
ー信号を、記憶回路に記憶した後に、ブラウン管
にエコーの映像として表示するために、上記の記
憶回路にエコー信号を読み込むアドレスと読み出
すアドレスを、エコーを生じた物体の相対的の位
置がブラウン管に表示されるように制御する。

上記のようなソナー装置において、魚群等の探
知を行う場合に、漁船の波による動揺、つまり、
船体のビツチングとローリングとによる動揺によ
つて、上記の受波ビームの指向方向が動揺し、ブ
ラウン管のエコーの映像の位置が変動したり、海
底や波の映像が混入して魚群等の確認困難になる
ことが多い。

こうした動揺方向のエコー信号を除去する手段
として、あらかじめ設定しておいた所定の単一の
傾斜角と、船体の傾斜角とが一致したときのみ、
音波の送波を行うことにより、受波ビームに動揺
方向からのエコー信号が得られないようにして除
去する手段を用いるものが、特開昭53−64060な
どにより開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような手段により動揺方向のエコー信号
を除去する手段では、音波の速度は遅い（水中で
の伝搬速度は1500m／ｓであり、反射波が戻つて
くるには往復の時間が必要なので、僅か750m先
の魚群からエコー信号を得るのに１秒間もかか
る）ので、動揺によつて受波ビームが正規方向か
ら少しずれたところでも、送波されないので、正
規方向に受波ビームが戻つたときにもエコー信号
は全く得られず、また正規方向のときに送波した
としても、エコー信号が戻つたときには、動揺に
よつて受波ビームが、既に、他の方向に向けられ
ており、せつかく得られた魚群などからのエコー
信号を受波することができないなどにより、明ら
かに探知範囲にいるはずの魚群を見逃してしまう
という不都合が生ずる。

このため、簡便な構成により、こうした不都合
を解消したものの提供が期待されているという課
題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記のような音波を送波し魚群等を
探知するための受波ビームの方向を変化させて得
られたエコー信号を記憶回路に記憶し、前記記憶
回路の記憶内容を繰返し読み出して得られた信号
を表示器に与えて表示するとともに、船体の動揺
を検出して得られる信号により動揺方向からの前
記エコー信号を除去するようにした動揺除去ソナ
ー装置において、上記の船体の動揺を動揺量によ
つて検出する手段と、動揺量に所定量の角度範囲
を設定する手段と、設定した角度範囲を超える前
記動揺量が検出されたときのみ、エコー信号を記
憶回路に取り込まれないようにし、記憶回路の記
憶内容がエコー信号によつて更新されないように
するための制御を行う手段とを設けることによ
り、上記の課題を解決し得るようにしたものであ
る。

〔実施例〕

以下、図面により、実施例を説明する。

第１図において１はトランスジユーサで、多数
のエレメントよりなり、図のように円弧形に組上
げて、エレメントのリード線１０１によつて５に
て示した送信回路と６にて示した受信回路に接続
してある。トランスジユーサ１は船底より水中に
突出させて音波の送受を行う。

リード線１０１は図示していないが、実際の装
置においては、２で示した旋回シヤフトまたは３
にて示した伏角シヤフトの軸内を通つて布線され
る。またトランスジユーサ１はレドームと呼ばれ
る防水性のドームに収容してある。

円弧形に配列したエレメントよりなるトランス
ジユーサを、ほぼ同相で同振幅の電力で励振する
と、トランスジユーサ１を中心とするセクタにほ
ぼ均一に音波を送波する。この送波は送信回路５
によるパルス性の電力が音波に変換されて水中を
伝ぱんし、物体に当つて反射して戻つてくるエコ
ーを見分けることができるように、パルス幅と発
射間隔が定められている。

エコーを受波するときには、各エレメントに誘
起したエコーの位相と振幅を調整して、各エレメ
ントが、あたかも平面に配列されたような尖鋭な
指向性を作る。そして、受信回路６に含まれてい
る走査回路によつて、受波に使用するエレメント
を順送りに切換えることにより、上記の尖鋭な指
向性を、上記セクタの範囲に回転される。

ソナー装置においては、上記の回転を走査と称
する。

２０１は旋回シヤフト２の旋回モータ、３０１
は伏角シヤフト３の伏角モータで、４にて示した
旋回と伏角の角度制御回路によつて、トランスジ
ユーサ１の旋回角度（水平方向）と伏角（垂直方
向）を探知したい方向にむける。

７は送受制御回路で、送信回路５と受信回路６
の送信タイミング、旋回と伏角を制御するととも
に、後記のように、船体の動揺を検出した動揺量
が所定量の角度範囲を超えたときのみエコー信号
が主記憶回路１０に記憶されないようにするため
の制御を行うエコー信号記憶制御手段と、上記の
所定量の角度範囲を超えるような動揺量が検出さ
れたときのみ主記憶回路１０の記憶内容がエコー
信号によつて更新されないようにするための制御
を行う記憶更新制御手段とを設けたものである。
水中における音波の速度は、１秒間に約1500メー
トルであるから、探知を要する距離内のエコーを
受波している間、例えば探知距離が750ｍであれ
ば、送波の繰返し周期を１秒間以上に保つことが
必要である。送信回路５の送波が終ると、受信回
路６が動作を開始する。

上記のように、トランスジユーサ１のエレメン
トの各々のリード線１０１に現われるエコー信号
の位相と振幅がほぼ等しくなるように、受信回路
６内の増幅器と移相器によつて、エコー信号を合
成する。そして、上記の増幅器を順送りに切換え
ることによつて、尖鋭な受波ビームを走査するの
である。

音波の周波数が数10キロヘルツの場合には、上
記の走査は数100ヘルツで行われる。８にて示し
た動揺センサは、例えば重錘をつるした棒の支点
に可変抵抗器の回転軸をつけたような、いわゆる
傾斜計で、これを、トランスジユーサ１とほぼ同
様に動揺を受ける場所に設置することによつて、
動揺の量を検出する。例えば、上記可変抵抗器の
値が、動揺に応じて増加し、その抵抗値が動揺の
量を示すものである。

本発明においては、上記の動揺の量を送受制御
回路７に印加するが、あらかじめ定めた動揺以上
の動揺量、例えば、±５度以上の動揺量が印加さ
れた場合に、つまり、あらかじめ定めた動揺量と
して所定量の角度範囲を設定するような角度範囲
設定手段により設定した角度範囲を超えるような
動揺量が印加された場合に、受信回路６から主記
憶回路１０に加えるエコー信号を、上記のエコー
信号記憶手段、つまり、送受制御回路７で消去す
るか、または主記憶回路１０の記憶内容が更新さ
れないように、上記の記憶更新手段、つまり、送
受制御回路７で制御する。

この動作によつて、主記憶回路１０には、上記
の例に従えば動揺が±５度以下のときのエコー信
号のみが、主記憶回路１０に記憶されて、１１に
て示したブラウン管の変調回路に加えられる。つ
まり、動揺量に所定量の角度範囲を設定し、この
角度範囲を超える動揺量が検出されたときのみ、
エコー信号が主記憶回路１０に記憶されないよう
にするか、または、主記憶回路１０の記憶内容が
エコー信号によつて更新されないように制御する
ことによつて、不要方向からのエコー信号が主記
憶回路１０の記憶内容に混入することを防いでい
るものである。

また図示してないが、動揺センサ８を旋回シヤ
フト２に直接またはギヤ等を介して間接に結合し
て、トランスジユーサ１が指向するセクタの方向
の動揺の量をとりだして、送受制御回路７または
主記憶回路１０の一方または両方に加えて、上記
と同様に、あらかじめ定めた量より少ない動揺の
ときのエコー信号のみを主記憶回路１０に更新し
ながら記憶させることが可能である。

９は記憶のアドレス制御回路で、１２にて示し
た表示のアドレス制御回路と送受制御回路７によ
つて制御されて、１４にて示したブラウン管にト
ランスジユーサ１を原点としてみた、エコーを生
じた物体の相対的の位置を正しく表示するための
主記憶回路１０のアドレスをきめる。

受信回路６のエコー信号は周知のようにデジタ
ル信号に変換した後に主記憶回路１０に記憶する
ことはいうまでもない。主記憶回路１０の繰返し
読み出されて読出出力が出力される。

１１にて示したブラウン管の変調回路は、主記
憶回路１０の出力をアナログ信号に変換し、増幅
してブラウン管１４の電子ビームの密度を変調す
る。すなわち、強いエコー信号が濃い電子ビーム
を作るようにして、エコーを生じた物体を明るい
映像に表示するようにエコー信号のレベルを定め
る。

もし、ブラウン管１４にカラーブラウン管を用
いる場合には、主記憶回路１０の出力を強度別に
分けて、カラーブラウン管の３原色の電子銃に変
調して、エコー信号の強度とカラーを対応させ
る。

この技術はカラーマトリツクスと呼ばれ、カラ
ーテレビジヨンに広く使用されている。この場合
に、強いエコー信号を赤色、中強度のエコー信号
を黄色、弱いエコー信号を緑色に近いカラー映像
にすれば、我々の目にエコーの強度の認識が容易
である。

ブラウン管の偏向回路１３は、表示のアドレス
制御回路１２の出力を、ブラウン管１４の電子ビ
ームの照射位置に相当するアナログ値になおし、
上記電子ビームを、エコー信号を生じた物体の相
対位置に偏向するための回路である。

この偏向は、ブラウン管１４に設けた直交する
偏向コイルに、偏向回路１３から供給される水中
偏向電力と垂直偏向電力によつて行われる。受信
回路６の出力のエコー信号の位置は、トランスジ
ユーサ１を原点として、あらかじめ定めた扇形の
セクタ内の角度と距離によつて認識される。すな
わち受波ビームをセクタの角度の方向に走査し、
戻つてくるエコーの到来時間を測定すれば、上記
セクタ内のエコーを生じた物体の位置が確認でき
る。

このようにセクタの角度の走査に相当するブラ
ウン管１４の電子ビームの偏向を、上記の水平と
垂直の偏向電力にて得るときには、アドレス制御
回路９に、極座標から直交座標への変換回路を組
み込むことが必要である。

第１図について説明したセクタ内の受波ビーム
の走査は、スパイラル走査とも呼ばれ、ブラウン
管１４の水平と垂直の偏向コイルによる偏向は、
ラスタ走査とも呼ばれている。

従つてアドレス制御回路９は、スパイラル走査
によつて受波したエコー信号の位置を、ラスタ走
査によるブラウン管１４の表示面に、エコーを生
じた物体の相対的の位置を表示するようなアドレ
スの制御を行うのである。

第２図において１５はブラウン管の表示面、１
６は映像の範囲、１７は映像の原点でトランスジ
ユーサ１の位置に相当する。映像の範囲１６の映
像は、実質的に映像の原点１７から映像の範囲１
６の円弧までの距離と、セクタの中心２２からは
かつた角度によつて位置づけられる。

このような表示は一般に平面位置表示（PPI）
と呼ばれるが、本発明において、伏角モータ３０
１の回転によつて、トランスジユーサ１の伏角が
水平から斜めに傾いた場合には、伏角の傾斜した
角度の面を、平面化して画いた映像になる。

１８は近距離の波の映像、１９は魚群の映像を
示すが、トランスジユーサ１が船舶に装備してあ
る場合には、波の映像１８は、魚群の映像１９が
現れる位置が、船舶のピツチングとローリングに
よつて変動する。

すなわち、トランスジユーサ１が指向するセク
タが海面に向うと、２１に示したように波の映像
が遠距離まで現れ、魚群の映像が２０にて示した
ように不明瞭になる。

本発明においては、動揺センサ８の出力を制限
することによつて、水中の目標とする傾斜面から
到来するエコー信号のみを選択して映像化できる
から、魚群の映像１９などの物体を明瞭に認識す
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以上のように、所定角度範囲
を超える動揺量が検出されたときのみ、エコー信
号を記憶回路に取り込まれないようにし、記憶回
路の記憶内容がエコー信号によつて更新されない
ようにしているため、せつかく前回探知され記憶
されいた魚群エコーなどのエコー信号による記憶
が消去されず、主記憶回路には、動揺の合間合間
に探知し得たエコー信号をつなぎ併せたような記
憶内容が得られるので、結局、全体の探知状況を
損失なく表示し得るようにしたものを、動揺の所
定範囲超過検出と記憶回路の更新防止制御とを付
加するだけのごく簡便安価な構成のもので提供し
得るなどの特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主要部の構成を示す。第２図
は本発明によるエコー信号の表示例を示す。 １……トランスジユーサ、２……トランスジユ
ーサの旋回シヤフト、３……トランスジユーサの
伏角シヤフト、４……旋回と伏角の角度制御回
路、３０１……伏角モータ、２０１……旋回モー
タ、５……送信回路、６……受信回路、７……送
受制御回路、８……動揺センサ、９……記憶のア
ドレス制御回路、１０……主記憶回路、１１……
ブラウン管の変調回路、１２……表示のアドレス
制御回路、１３……ブラウン管の偏向回路、１４
……ブラウン管、１５……ブラウン管の表示面、
１６……映像の範囲、１７……トランスジユーサ
の位置に相当する映像の原点、１８……近くの波
の映像、１９……魚群の映像、２０……動揺によ
つて広げられた魚群の映像、２１……動揺によつ
て生じた波の映像、１０１……エレメントのリー
ド線、２２……セクタの中心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 音波を送波し魚群等を探知するための受波ビ
   ームの方向を変化させて得られたエコー信号を記
   憶回路に記憶し、前記記憶回路の記憶内容を繰返
   し読み出して得られた信号を表示器に与えて表示
   するとともに、船体の動揺を検出して得られる信
   号により動揺方向からの前記エコー信号を除去す
   るようにした動揺除去ソナー装置であつて、 ａ 前記船体の動揺を動揺量によつて検出する動
   揺検出量手段と、 ｂ 前記動揺量に所定量の角度範囲を設定する角
   度範囲設定手段と、 ｃ 前記角度範囲を超える前記動揺量が検出され
   たときのみ前記エコー信号が前記記憶回路に記
   憶されないようにするための制御を行うエコー
   信号記憶制御手段と を具備することを特徴とする装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、 ａ 前記受波ビームの走査がセクタの範囲であ
   り、前記受波ビームを形成するトランスジユー
   サを旋回シヤフトにより旋回するもので構成す
   るセクタ走査トランスジユーサ旋回手段と、 ｂ 前記動揺検出手段に用いる動揺センサを前記
   旋回シヤフトに結合させることにより、前記ト
   ランスジユーサが指向するセクタの方向の前記
   動揺を検出する動揺センサ結合手段と を具備することを特徴とする装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、
   前記角度範囲を±５度程度に設定した前記角度範
   囲設定手段を具備することを特徴とする装置。 ４ 音波を送波し魚群等を探知するための受波ビ
   ームの方向を変化させて得られたエコー信号を記
   憶回路に記憶し、前記記憶回路の記憶内容を繰返
   し読み出して得られた信号を表示器に与えて表示
   するとともに、船体の動揺を検出して得られる信
   号により動揺方向からの前記エコー信号を除去す
   るようにした動揺除去ソナー装置であつて、 ａ 前記船体の動揺を動揺量によつて検出する動
   揺検出量手段と、 ｂ 前記動揺量に所定量の角度範囲を設定する角
   度範囲設定手段と、 ｃ 前記角度範囲を超える前記動揺量が検出され
   たときのみ前記記憶回路の記憶内容が前記エコ
   ー信号によつて更新されないようにするための
   制御を行う記憶更新制御手段と を具備することを特徴とする装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の装置であつて、 ａ 前記受波ビームの走査がセクタの範囲であ
   り、前記受波ビームを形成するトランスジユー
   サを旋回シヤフトにより旋回するもので構成す
   るセクタ走査トランスジユーサ旋回手段と、 ｂ 前記動揺検出手段に用いる動揺センサを前記
   旋回シヤフトに結合させることにより、前記ト
   ランスジユーサが指向するセクタの方向の前記
   動揺を検出する動揺センサ結合手段と を具備することを特徴とする装置。 ６ 特許請求の範囲第４項記載の装置であつて、
   前記角度範囲を±５度程度に設定した前記角度範
   囲設定手段を具備することを特徴とする装置。