JPH0980147A - 超音波水中探知装置 - Google Patents
超音波水中探知装置Info
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- JPH0980147A JPH0980147A JP25573895A JP25573895A JPH0980147A JP H0980147 A JPH0980147 A JP H0980147A JP 25573895 A JP25573895 A JP 25573895A JP 25573895 A JP25573895 A JP 25573895A JP H0980147 A JPH0980147 A JP H0980147A
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Abstract
波水中探知装置を提供する。 【解決手段】 反射エコーを受信する時間の経過に伴っ
て受信ビームの俯角θFおよび指向角θB の両方を連動
させて変化させ、探知距離L1 の増加に従って指向角θ
B を小さくして、水底からの反射エコーの影響を受けな
いようにする。
Description
して反射エコーを受信し水中を探知する超音波水中探知
装置、特に広範囲角且つ遠距離までの探知が可能な超音
波水中探知装置に関する。
装置の構成の一例を示す図であり、図において、1a〜
1eは受波素子、2a〜2eは増幅器、3a〜3eは位
相制御回路、4は俯角制御回路、5は位相制御用RO
M、6は合成回路、7はフィルタ回路、8は増幅器、9
は表示装置である。なお超音波水中探知装置としては、
図4に示す回路の他に送信系の回路が必要であるが、本
発明とは直接関係はないので図4では省略してある。
から水中へ送信された超音波パルスの反射エコーは探知
距離L1 に比例する時間的遅れを伴って受波素子1a〜
1eで受信され、電気信号に変換されて増幅器2で増幅
され、位相制御回路3を介して合成回路6で合成された
受信信号となり、フィルタ回路7、増幅器8を介して表
示装置9に探知映像が表示される。また、俯角θF を設
定する場合には、俯角制御回路4に所望する俯角を設定
することで、位相制御用のROM5からその俯角の位相
制御量が数値として読み出されて各位相制御回路3a〜
3eへ送られ、各信号の位相τを、受波素子間隔をdと
した場合、τa=0、τb=d・sinθ、τc=2d
・sinθ・・・というように規則正しく遅延させて俯
角θF の設定が行われる。
音波水中探知装置では、受信ビームの俯角θF は制御で
きても指向角(広がり角)θB が制御できないために、
遠距離までの探知を行おうとすると指向角を狭くする必
要があるため、その探知範囲が狭くなってしまうという
問題点があった。図5は魚群探知用ソナーとして使用す
る場合を示す図であるが、海面および海底(水面および
水底も含む総称とする)からの反射エコーの影響を受け
ないようにするためには、探知距離(反射エコーの到達
距離)L1 が遠距離になるに従って受信ビームの指向角
θB を小さしてやる必要がある。従って探知距離L1 が
遠距離になると、魚群Aは探知できるが、同じ水深で近
距離にいる魚群Bは探知できなくなり、また海底近くに
いる魚群Cも探知できなくなる。
されたものであり、広範囲角且つ遠距離までの探知が可
能な超音波水中探知装置を提供することを目的としてい
る。
中探知装置は、反射エコーを受信する時間の経過に伴っ
て受信ビームの俯角θF および指向角θB の両方を連動
させて変化させることを特徴とする。
音波パルスを送信してからの経過時間をtとした場合、 sin{θF +(θB /2)}=H/L2 ・・・式(1) を用いて受信ビームが水底に到達するまでの距離(水底
到達距離)L2 を算出する手段、 2L1 =v×t・・・式(2) を用いて時刻tにおける受信ビームの探知距離(反射エ
コーの到達距離)L1を算出する手段、水底からの反射
エコーが受信される(L1 =L2 となる)直前に、上記
受信ビームの俯角θF および指向角θB の両方を連動さ
せて減少させ、水底からの反射エコーを受信しない範囲
で探知距離L1 に応じて順次段階的に指向角θB が小さ
くなる受信ビームを形成して行く手段を備えたことを特
徴とする。
を連動させて変化させる動作は、上記複数の受波素子か
らの信号の位相制御および振幅制御で行うこととし、反
射エコーを受信する時間の経過に伴ってこれらの制御量
を段階的に切り換えて行うことを特徴とする。
用いて説明する。図1は本実施形態の動作を説明するた
めの図である。水中から受信する反射エコーは、その時
間tの経過と共に近距離からのものから遠距離からのも
のへと推移する。すなわち時間tの経過と共にその探知
距離L1 (反射エコーの到達距離)が長くなる。従って
広範囲角且つ遠距離までの探知を可能にするためには、
図1に示すように時間の経過と共に、受信ビームをBM
1〜BM4のように変形させて行けば海面および海底か
らの反射エコーの影響を受けることなく広範囲角且つ遠
距離までの探知が可能となり、魚群A,B,Cの全てを
探知できることになる。
M1〜BM4のように変形させるためには、受信ビーム
の探知距離L1 が、水底に達する水底到達距離L2 とな
る直前に、俯角θF および受信ビームの指向角(広がり
角)θB の両方を連動させて変化させ、一段階小さい俯
角θF および指向角θB にしてやれば良い。これを数段
回繰り返すことで、図1のBM1〜BM4へと変化させ
ることができ、海面および海底からの反射エコーの影響
を受けることなく、広範囲角且つ遠距離までの探知が可
能となる。本発明は、反射コーを受信する時間の経過に
伴って受信ビームの俯角θF および受信ビームの指向角
(広がり角)θB の両方を連動させて変化させることを
第1の特徴とする。
ムの探知距離L1 が水底に達するまでの距離、すなわち
水底到達距離L2 は、俯角をθF 、受信ビームの指向角
(広がり角)の半角をθB /2、水底までの水深をHと
した場合、sin{θF +(θB /2)}=(H/L
2 )・・・式(1)で表すことができる。従ってsin
{θF +(θB /2)}<(H/L2 )の間であれば、
水底からの反射エコーを拾うことはない。一方、受信ビ
ームの探知距離L1 は、超音波を送信してから反射エコ
ーを受信するまでの時間tと、水中における音速vとに
より、2L1 =v×t ・・・式(2)として表すこと
ができる。
L1 が、式(1)の関係が成立する直前に、すなわちL
1 =L2 となる直前に、俯角θF および受信ビームの指
向角(広がり角)θB を一段階小さくしてやる(例え
ば、1°づつ小さくしてやる)動作を繰り返すことで、
図1に示す動作を行わせることができる。なお、水底水
深Hの測定は、例えば垂直下に超音波パルスを送信し、
その反射エコーを受信する時間で測定する、あるいは測
深機を用いて測定する、さらにはメジャーを用いてマニ
アルで測定する等、何れの方法を用いても良い。また、
受信ビームの指向角(広がり角)θB の制御は、後述す
るように各受波素子1a〜1eで受信したそれぞれの信
号の振幅を制御することで行うことができる。
ク図であり、図において、図4と同一符号は同一または
相当する部分を示し、10a〜10eはそれぞれ振幅制
御回路、20はパルスカウンタ、21,22はそれぞれ
演算回路、23は比較回路、24は俯角制御回路、25
は重み付け制御回路、26〜29はそれぞれROM、3
0,31はそれぞれラッチ回路である。
る。送信トリガがパルスカウンタ20に入力されると、
このパルスカウンタ20が送信からの経過時間tを演算
回路21へ出力し、演算回路21がその時間tにおける
受信ビームの探知距離L1 を、上述の式(2)を用い
て、L1 =750m/s×t により算出し、この距離
情報L1 を比較回路23へ送る。
mおよびそのときの俯角θF と指向角θB とにより、演
算回路22は受信ビームの水底到達距離L2 を、上述の
式(1)を用いて、L2 =H/sin{θF +(θB /
2)}により算出し、この距離情報L2 を比較回路23
へ送る。比較回路23では、L1 とL2 とを比較し、受
信ビームの探知距離L1 が水底到達距離L2 に達する直
前に、ROM28から読み出されている俯角情報を、一
段階小さい俯角とした(θF =θF −1)俯角情報に切
り換える。切り換えられた俯角情報は俯角制御回路24
および重み付け制御回路25へ送られ、これらの回路2
4,25は切り換えられた俯角情報に基づきROM26
およびROM27から、それぞれ新たな位相制御信号お
よび振幅制御信号を読み出し、それぞれラッチ回路30
および31へ送出する。そして、これらの信号は俯角θ
F の切り換えに合わせてラッチされてそれぞれ位相制御
回路3a〜3eおよび振幅制御回路10a〜10eへ制
御信号として入力される。
以上のような動作を連続して行うことにより、受波素子
1a〜1eから入力された信号は、増幅器2a〜2eで
増幅された後、反射エコーを受信する時間tの経過に伴
って、位相制御回路3a〜3eで俯角θF を、振幅制御
回路10a〜10eで指向角θB を連動させて変化さ
せ、図1に示すような受信ビームBM1〜BM4を連続
的に形成し、海面および海底からの反射エコーの影響を
受けることなく、広範囲角且つ遠距離までの探知を行う
ことができるようになる。
を変形させる段数を4段階として説明しているが、この
段数が4段階に限定されるものではないのは言うまでも
なく、また俯角θF および指向角θB の段階的な制御量
は、探知目的等によって決定されるものである。
したように、反射エコーを受信する時間の経過に伴って
受信ビームの俯角および指向角の両方を連動させて同時
に段階的に所定条件で減少させることとしたので、広範
囲且つ遠距離までの探知が可能な装置が得られるという
効果がある。
る。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 水中に超音波パルスを送信し複数の受波
素子を用いて所定形状の受信ビームで反射エコーを受信
する超音波水中探知装置において、 反射エコーを受信する時間の経過に伴って受信ビームの
俯角θF および指向角(広がり角)θB の両方を連動さ
せて変化させることを特徴とする超音波水中探知装置。 - 【請求項2】 水底水深をH、水中の音速をv、超音波
パルスを送信してからの経過時間をtとした場合、 sin{θF +(θB /2)}=H/L2 ・・・式(1) を用いて受信ビームが水底に到達するまでの距離(水底
到達距離)L2 を算出する手段、 2L1 =v×t・・・式(2) を用いて時刻tにおける受信ビームの探知距離(反射エ
コーの到達距離)L1を算出する手段、 水底からの反射エコーが受信される(L1 =L2 とな
る)直前に、上記受信ビームの俯角θF および指向角θ
B の両方を連動させて減少させ、水底からの反射エコー
を受信しない範囲で探知距離L1 に応じて順次段階的に
指向角θB が小さくなる受信ビームを形成して行く手
段、 を備えたことを特徴とする請求項第1項記載の超音波水
中探知装置。 - 【請求項3】 上記俯角θF および指向角θB の両方を
連動させて変化させる動作は、上記複数の受波素子から
の信号の位相制御および振幅制御で行うこととし、反射
エコーを受信する時間の経過に伴ってこれらの制御量を
段階的に切り換えて行うことを特徴とする請求項第1
項,第2項記載の超音波水中探知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25573895A JP3583838B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 超音波水中探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25573895A JP3583838B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 超音波水中探知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0980147A true JPH0980147A (ja) | 1997-03-28 |
| JP3583838B2 JP3583838B2 (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=17282951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25573895A Expired - Fee Related JP3583838B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 超音波水中探知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3583838B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006017496A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Sakai Heavy Ind Ltd | 建設車両の障害物検知装置 |
| JP2006105850A (ja) * | 2004-10-07 | 2006-04-20 | Furuno Electric Co Ltd | スキャニングソナー |
| JP2014157083A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Furuno Electric Co Ltd | 信号処理装置、水中探知装置、信号処理方法、及びプログラム |
| JP2018146354A (ja) * | 2017-03-03 | 2018-09-20 | 日本電気株式会社 | ソーナー画像処理装置、ソーナー画像処理方法およびソーナー画像処理プログラム |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP25573895A patent/JP3583838B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006017496A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Sakai Heavy Ind Ltd | 建設車両の障害物検知装置 |
| JP2006105850A (ja) * | 2004-10-07 | 2006-04-20 | Furuno Electric Co Ltd | スキャニングソナー |
| JP2014157083A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Furuno Electric Co Ltd | 信号処理装置、水中探知装置、信号処理方法、及びプログラム |
| JP2018146354A (ja) * | 2017-03-03 | 2018-09-20 | 日本電気株式会社 | ソーナー画像処理装置、ソーナー画像処理方法およびソーナー画像処理プログラム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3583838B2 (ja) | 2004-11-04 |
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