JPS59107285A - 海底地形表示装置 - 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】 本発明は海底地形表示ｆｃｒｊＩｋに関する。船舶等に
塔載した音響測深装置等によって船舶等のほぼ直下の水
深を計測し、船舶の進行に対応して得られる水深データ
にもとづいて海底および水底等の凹凸を示す海底地形を
表示する海底地形表示装置はよく知られている。

このような目的に利用する音波は、計測すべき水深の測
深精度、測深範囲等の運用条件を考慮して予め設定され
る指向特性を有する単一の狭指向性音響ビームもしくは
複数の狭指向性行響ビームとして送、受信され、これに
よって海底を掃引することによって水深データを得るこ
とが一般的な手段として利用、されている。

しかしながら、上述したような従来の方法によって２次
元平面としての海底地形の水深情報を得るには音響測深
装置等を搭載する船舶の移動を前提とし、従って船舶が
停船状態にあっては海底等の２次元情報が得られず、こ
のため海底の２次元地形情報をλり用して行なう船舶の
位置決定は、船舶停船中においては複数の音響トランス
ポンダを利用する複雑な位置決定装置もしくは水中テレ
ビジョン装置等を必要とし、また海底地形の表示も不可
能となるという欠点がある。

第１図は従来のこの種の一般的な海底地形表示装置によ
る２次元水深データ取得の原理を示す２次元水深データ
取得原理崗である。

第１図は複数の狭指向性ビームによる２次元水深データ
取得の場合について示してあり、音響測深装置を搭載す
る船舶Ｓが進行方向りに通常はぼ定速度で進行しつつ点
Ｐｉ中心として配列した送波ラインアレー等から複数の
送波ビームａ１．ａ２゜ａ３＋ａ４およびａ６等をそれ
ぞれ船舶Ｓの下方の予め定める複数方向に発射する。複
数の送波ビームａ１．・・・ａ、は１点Ｐにおいて進行
方向りと直交する方向ｌと平行な海底面における方向ｌ
′に対、　してそれぞれ予め設定する角度かつ送波指向
性で発射される。これらの送波ビームによって海底から
反射したエコーは送波ビームの送受信の周期に対応して
船舶Ｓに搭載する音響測深装置の受波回路に入力し、た
とえば送波ビームａ１によって得られるエコーは海底部
分Ｑ１．’Ｑ２およびＱ３等の水深データとして得られ
、船舶ｌが進行方向りに向って進行するとともに複数の
送波ビームａ□。

・・・ａ　によって進行方向りと平行な海底の方向Ｕに
向って海底を掃引し、それぞれの送波ビームごとに第１
図に示す黒色の海底部分に対応する水深データを次次に
得る。

第１図において複数の送波ビームの数は５個としている
が、この数は音響測深装置の運用目的等によって任意に
設定し得るものであり、また各送波ビームの指向性も予
め任意に設定し得て、なお第１図では円錐形の送波ビー
ムを近似的に角錐状で示している。

さて、このような複数の送波ビームによって得られる水
深データは、船舶Ｓが停船状態にあってははｔ１Ｆ’船
舶直下の海底部分からしか得られない。

たとえば、第１図においては船舶Ｓが停船状態にあると
、方向１’を中心位置とし送波ビームａ１．・・・ａ、
の送波指向性に対応する海底部分、たとえば送波ビーム
ａ□に対しては海底部分Ｑ４からの水深データしか得ら
れず、このため停船中にあっては前述した欠点を生ずる
こととなる。

本発明の目的は上述した欠点を除去し１ｍ個の複数の送
波ビームと、この複数の送波ビームのそれぞれと互いに
直交するｎ個の複数の受波ビームとを合成して得られる
ｍｘｎ個の複数のクロスファンビームによって海底の水
深テークを得るという手段を備えることによ凱停船中に
おいても船舶のほぼ直下点を中心とし複数のクロスファ
ンビームに対応した海底部分の水深データが常に得られ
、従って停船中においてもこれに対応した船舶の位置決
定ならひ海底地形表示が可能となる海底地形表示装置を
提供することにある。

本発明の装置は％海底等に発射した音波のエコーを受信
して得られる水深データによって前記海底等の地形を表
示する海底地形表示装置において。

空間的に互いに直交して配置された少なくとも１組の２
インアレー送波器およびラインアレー受波Ｇ％と、この
ラインアレー送波器およびラインアレー受波器と電気的
に結合してそれぞれ空間的に互いに直交し予め決定する
特性ｉ有する複数の送波および受波指向性を形成しこれ
によって得られる複数のクロス７アンビームを介して音
波ビームを送受信せしめる送受信回路と、この送受信回
路による前記音波ビームの送受信の動作を制御する制御
回路とを備えて構成される。

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例金示すブロック図である。

第２図に示す実施例は１対のラインアレー送受波器、す
なわちラインアレー送波器ｌおよびラインアレー受波器
２．送受信回路３．制御回路４゜測深計測回路１０１．
および表示器１０２を備えて構成される。

予め設定する個数の送波器素子を直線配列したラインア
レー送波器１は、送受１１回路３によって予め設定する
送信指向特性を有する複数の送波扇形ビーム、すなわち
送波ファンビームを形成し。

この複数の送波ファンビームによって所定のレベルの送
波ビームを海中もしくは水中に放射するが、これは次の
ように行われる。

すなわち、予め設定する周波数、パルス幅およびレベル
を有する送信信号３１１は、制御回ＴＮＩ４から受ける
送信同期信号４０１を受けるごとに送信指向性形成回路
３２に送出される。

制御回路４は予め送受信切替、送信および受信指向性制
御プログラムを内蔵する九〇Ｍ、送受切替信号発生回路
、送信同期信号発生回路、受信ゲート信号発生回路等を
有し、内蔵プログラムの制御のもとに送信同期信号４０
１を送信回路３１に送出する。

制御回路４からはまた内蔵プログラムの制御のもとに送
信指向性形成制御信号４０２が送信同期信号４０１送出
とともに送信指向性形成回路３２に送出され、これによ
って送信指向性の形成が次のようにして行われる。

すなわち、ラインアレー送波器１は、送波器ベキ送波フ
ァンビームの数、および方向ならびに指向性等の条件に
対応して各送波ファンビームごとに利用する送波器素子
のそれぞれに対してその配列距離に対応する遅延量が与
えられ、これらを加算合成することによってそれぞれの
送波７アンビームが形成され、このようにして形成され
る各送波７アンビームを予め設定する切替シーケンスに
従って所定の早さで火成に切替えられて複数の送波ファ
ンビームを海中に放射するが、送信指向、柱形成回路３
２はこのような送波ファンビーム形成において、ライン
アレー送波器１の有する各送波器素子と対応する送信電
力増幅回路３３の各送信電力増幅チャンネルの切替、な
らびに切替えられた各送信電力増幅チャンネルに上述し
た遅延量、を付与することを目的とし、送信電力増幅回
路３３の有する各送信電力増幅チャンネル、従って２イ
ンアレー送波器素子に対応する数の遅延回路ならびに送
波切替回路等を有し、制御回路４から受ける送信指向性
形成制御信号４０２の制御のもとに形成すべき送波７ア
ンビームに対応するラインアレー送波器素子に対応する
送信電力増幅回路３３の送信電力増幅チャンネルを出力
ライン３３ｆ　ｔ−介して接続するとともにこの送信電
力チャンネルのそれぞれに入力すべき送信信号３１１に
対して上述した遅延量を与えこれを出力ライン３２１　
を介して送信電力増幅回路３３に送出せしめる。

このようにして制御回路４の内蔵プログラムの制御のも
とに２インアレー送波器１から火成に送波ファンビーム
が海中に送出される。　　　）第３図は第２図の実施例
における送波７アンビームを示す送波ファンビーム斜視
図である。

本実施例においては送波ファンビームｂ、、ｂ２゜ｂｂ
　　およびす、の５個とし、これらが送波７３１　　　
４ アンビームｂ１からｂ５まで火成に所定の時間で切替え
られて形成される。

送波ファンビームによる音響ビーム放射後、送受信回路
２は直に受信状態に切替えられ、送波７アンビームのそ
れぞれと空間的に直交する複数の受波７アンビームを形
成するが、これは次のようにして行なわれる。

送波７アンビームにより送信後、制御回路４は内蔵プロ
グラムの制御のもとに受信指向性形成制御信号４０３を
受信指向性形成回路３４に送出するとともに受信回路ゲ
ート信号４０４　’！ｉ−受信回路３５に送出する。

受信指向性形成回路３４は、ラインアレー送波器１と空
間的に直交して配置されたラインアレー受波器２の直線
的に配列した各受波器素子に対応する遅延回路、受信切
替回路等？有し、複数の受波ファンビームを形成するた
めに利用するラインアレー受波器２の各受波７アンビー
ムに対応スる受波器素子群を出力ライン３４１　を介し
て各受波ファンビームごとに火成に遅延回路に接続せし
め。

遅延回路によって複数の受波ファンビームのそれぞれを
形成せしめるための遅延量を与え、これらの指向性合成
によって送波７アンビームのそれぞれと空間的に直交す
る受波ファンビームを火成に形成してクロス７アンビー
ムを空間的に合成する。

第４図はこのようにして形成される第２図の実施例にお
ける受波７アンビームＣｘ、Ｃｘ−Ｃａ−ＣａおよびＣ
５を示す受波ファンビーム斜視図であ凱本実施例におい
ては受波７アンビームがＣ□からＣ５まで予め設定する
切替時間で火成に形成するように受信指向性形成制御信
号４０３によって制御される。

第５図は第２図の実施例における複数クロス７７ンビー
ムの合成を示す複数クロスファンビーム合成斜視図であ
る。

送波７アｙビームｂ、、ｂ２．ｂ８．ｂ４およびす。

と、受波７アンビーム’１”２”３”４’　　およびＣ
６とがそれぞれ空間的に直交するように火成に形成され
、これによって送波７アｙビームと受波ファンビームが
空間的に指向性合成された複数個のクロスファンビーム
、本実施例の場合は５×５＝２５個の尖鋭な指向性のク
ロス７アンビームを形成し、これによって黒色で示す２
５個の海底部分Ｒからのエコー金受信することができる
。

クロス７アンビームによるエコーとして得うれる受信信
号は出力ライン３４２を介して火成に受信回路３５に送
出される。

受信回路１は形成すべきクロスファンビームに対応する
複数の受信増幅チャンネルおよびパルス成形回路等を有
し５次次に入力する受信信号を所定のレベル、波形の受
信出力゛信号として出力ライン３５１を介して測深計測
器１０１に送出する。

測深計測器１０１けこの種の目的に利用する通常の測深
計測回路を有し、クロック信号出力を送は同期信号４０
１によつてスタートゲートし、クロスファンビームによ
る受信出力信号でストップゲートする間のクロック信号
をパルスカウンタ回路によって計測しこれにより測深デ
ータを得て出力ライン１０１１　を介して表示器１０２
に出力する。

ビームによる放射エリアに対応して設定するＣＩ（Ｔ表
示面上の部分にクロス７アンビームの方向によって決定
される座標に対応して、予め特定するシンボルでクロス
７７ンビームに対応する測深データを表示する。

このようにして第５図に示す複数のクロス７アンビーム
によって得られる測深データによって。

船舶Ｓが停船中であっても予め設定するクロスファンビ
ーム送受信領域の海底地形に関して得ることができる。

本発明は、少なくとも１対の２インアレー送波器および
受波器により予め設定する個数、指向特性を有する尖鋭
なりロス７アンビームをそれぞれ予め設定丁４複数方向
に形成し、これらクロスファンビームを介して送受ｆｆ
４行なうという手段を備えて、船舶が停船中にあっても
常時前記クロス７アンビーム群に対応する海底の部分か
らの地形情報を得ることを図った点に基本的な特徴を有
するものであＶ％第２図に示す本発明の実施例の変形も
種種考えられる。

たとえば、第２図の実施例においては合成すべきクロス
ファンビームは５個の送波ビームと受波ビームとによっ
て形成しているが、この個数は任意に設定しうるもので
あり、また送波ファンビームと受波７アンビームの数が
異っても同様に実施できることは明らかである。

また、第２図の実施例では、送信指向性形成回路３２の
遅延回路数および送信電力増幅回路３３の送信電チャン
ネルｌ￥をそれ七れ２インアレー送波器ｌの配列送波器
数に等しくしであるが、これらは２インアレー送波器１
ｔ−介して送波される送波７アンビームを形成するとき
に利用する最大数の送波器累子数に対応する数とし、こ
れを制御回路４の内蔵プログラムによって切替制御する
ようにしてもよく、同様に受信指向性形成回路３４の有
する遅延回路の数も、ツインアレー受波器２と結合して
形成すべき受波７アンビームに利用する最大数の２イン
アレー受波器数に対応する数を備えてこれを切替利用す
るように制御回路４によって制御しても同様に実施でき
ることも明らかである。

また、第２図の実施例では一対の２インアレー送波器お
よび受波器によって合成されるクロス７アンビームによ
って得られる測深データ金利用する場合について述べて
いるが、これを複数対のラインアレー送波器および受ｒ
Ｉ１．器によって合成されるクロスファンビームによっ
て実施することも容易に行なうことができることは明ら
かであるっさらに１本実施例においては測深計測器１０
１によって得られる測深データをそのまま表示器１０２
に表示せしめているが、この測深データをいったん画像
メモリ等にストアしたうえ連続する２送信に対応する測
深データとして重複表示せしめることなども容易に実施
しうろことは明らかであシ、また表示器１０２はＣＲＴ
表示回路のほかにも液晶表示器その他同様な表示機能を
有する表示回路と置換しても差支えないことは明らかで
あハリ上はすべて本発明の主旨を損うことなく容易に実
施しうるものである。

以上説明した如く本発明によれば、少なくとも１対のラ
インアレー送波器および受波器によって相異る方向に形
成する複数のクロスファンビームを介して海底に音響ビ
ームを送波しまたこれを受波するという手段を備えるこ
とにより、停船中にあっても常に前記クロス７アンビー
ムに対応する海底地形情報を取得し得て、停船中にあっ
ても極めて容易に船舶位置決定用の海底地形データを得
ることができるとともにまたこれに対応した海底地形も
極めて容易に表示しうぶ海底地形表示装置が実現できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一般的な海底地形表示装置による２次元
水深データ取得原理図、第２図は本発明の一実施例を示
すブロック図％第３図は第２図の実施例における送波フ
ァンビーム斜視図、第４図は第２図の実施例における受
波ファンビーム斜視図、第５図は第２（９）の実施例に
おける複数クロス７アンビーム斜視図である。 １・・・・・・ラインアレー送波器、２・・・・・・ラ
インアレー受波器、３・・・・・・送受信回路、４・・
・・・・制御回路。 ３１・・・・・・送信回路、３２・・・・・・送信指向
性形成回路、３３・・・・・・送信電力増幅回路、３４
・・・・・・受信指向性形成回路、３５・・・・・・受
信回路、１０１・・・・・・測深計測器、１０２・・・
・・・表示器。　　　　　　　１．′−二゛・代理人　
弁理士　　内　原　　　晋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 海底等に発射した音波のエコーを受信して得られる水深
   データによって前記海底等の地形を表示する海底地形表
   示装置において、空間的に互いに直交して配置された少
   なくとも１組の２インアレー送波器およびラインアレー
   受波器と、このラインアレー送波器およびラインアレー
   受波器と電気的に結合してそれぞれ空間的に互いに直交
   し予め決定する特性を有する複数の送波および受波指向
   性全形成しこれによって得られる複数のクロスファンビ
   ームを介して音波ビームを送受信せしめる送受偽回路と
   、この送受信回路による前記音波ビームの送受信の動作
   を制御する制御回路とを備えて成ることを特徴とする海
   底地形表示装置。