JPS5985977A - 海底地図作成表示装置 - 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、超音波ビームを走査して各方向における海底
深度を検出し、これに基づいて海底地図を作成する装置
に関する。

船の直下付近の海底起伏状態を探索して、これを断面状
に表示する技術が提案されている（特開昭５２−５５８
０号）が、係る断面状表示方式では、例えば曳網漁業時
における船の後方に曳行される網とその付近の海底状態
とを関連的に知ることは出来ない。

本発明は、このように船の直下付近以外の地点の海底状
態を知ることの重要性に鑑みて々されたもので、連続的
に上記探索を実行して得られる海底起伏状態を順次記憶
し、これを広範囲の海域に渡って上方（海面）から眺め
たように表示することにより海底地図を作成表示する装
置を提供するものである。

以下、図面の実施例に基づいて説明する。

第１図において、Ｔ１乃至ｎは同一平面上に等間隔で配
列されたに個の振動子で、送信トリガ発生回路１からの
送信トリガに基づいて各振動子から超音波パルスが送波
される。上記各振動子からの送波は各々遅延回路２によ
り予め定められた量だけ遅延されて所定の位相関係の下
で行われ、この結果所定の指向角ψ（第２図参照）を有
する扇状の送波ビームが得られる。

上記指向角ψの送波パルスは海底で反射し、帰来して振
動子Ｔ１乃至Ｔｋで受波される。上記振動子Ｔ１乃至Ｔ
ｋの各受波信号は各移相回路Ｐ、乃至Ｐｋに導かれる。

移相回路Ｐ工乃至Ｐｋの各々は移相・制御信号発生回路
３から移相回路Ｐ、乃至Ｐｋの各、々に対応して送出さ
れる移相制御信号に基づいて振動子Ｔ工乃至Ｔｋの受波
信号の位相を各々変更する。４は、上記各位相変更信号
を加算する加算回路である。

この位相制御は下記の如く受波方向の制御を意味する。

すなわち、今、同図に示す如く直下方向に対してθ方向
に受波ビームを指向させる場合、隣接する各振動子へ到
来する受波信号をΔｔ（＝＝ｄｓｌｎθり相当時間分だ
け順次、例えば遅延させれば良い。

これは各位相回路の移相量を２πΔｔ／λだけ順次変化
させることと等価である。但し、各振動子間隔をｄ１使
用超音波の波長をλとする。そして、振動子Ｔ１乃至Ｔ
ｋによシ形成される受波ビームの指向中をψ／ｎと設定
しておくと、上記移相制御信号発生回路３は指向方向が
順次ψ／ｎだけ変化するｎ種類の制御信号を後述する方
位カウンタ５の出力計数値に基づいて送出する如くなさ
れている。

この結果、受波は送波ビーム巾がｎ等分された形で行わ
れる。

５は計数容量ｎの方位カウンタで、クロックパルス発生
回路６かもの距離分解能を考慮した所定周波数のクロッ
クパルスを０乃至ｎ　−１まで繰り返し計数する。又、
送信トリガ発生回路１かもの送信トリガによシ値Ｏから
計数動作を開始する如くなされている。この方位カウン
タ５の出力計数値Ｏ乃至ｎ−１によシ移相制御信号発生
回路３は各々対応する移相制御信号を各位和回路Ｐ１乃
至Ｐｋに送出して受波方向を順次変化させる。この場合
、送波角ψの、例えば左端の角９７１分が計数値Ｏに対
応し、次の角９７１分が計数値１に対応し、最後の右端
の角９７１分が計数値ｎ　−１に対応する如く計数値と
受波方向とを予め関連づけておく。

７は方位カウンタ５の出力計数値がＯに復帰する毎に送
出される復帰パルスをＯ乃至ｔ−１まで計数する距離カ
ウンタである。又、送信トリ、ガによシ値Ｏから計数動
作が行われる如くなされている。

このようにして、各受波方向からの信号は増幅検波回路
８、Ａ−Ｄ変換回路９を経て、上記方位カラ／り５及び
距離カウンタ７の出力計数値で指定されるメモリ１０の
番地に順次書込まれ°る。上記メモリ１０は方位方向に
ｎ列、深度方向に４行、の記憶容量を有し、１回の送波
に基づく受信信号を記憶する。

このようにして書込まれた受信信号は以下に示すように
して読出され、信号処理回路１１に導かれて処理を施こ
される。メモリ１０から読出される信号は一定深度巾の
信号に限定される。すなわち、効率的処理を行うため予
め定められた海底の予測深度付近の受信信号のみが読出
されて海底信号の存在する行番地を検出するための処理
が施こされる。この海底の予測深度はゲート深度設定器
１２によシ手動で設定される。今、第２図に示す如く、
ゲート深度をり。、ゲート巾をΔＬに設定したとする。

１３は制御信号生成回路で、上記り。及びΔＬに対応す
るメモ１月Ｏの行番地を形成し送出する。ところで、メ
モＩＪＩＯにおいて列番地が中央から左右両端へ近づく
程同−深度でも１／−θの割合で行番地が大きくなる。

従って、全ての列番地においてゲートを深度Ｌ０及び巾
ΔＬに一致させるためには列番地毎に変化係数たる１／
−θを乗算する変換が要求される。例えば、深度Ｌ０に
対するメモリ１０の中央の列番地における行番地が図示
の如くｔ。であるとすれば、隣りの列の深度り。に対す
る行番地はｔ。／−ψ／ｎとなシ、更にその隣りの列で
は１６／ａｓ　２π／ｎとなる。係る行番地の変換は各
列番地に基づいて、ゲート深度り。及びＬ０＋ΔＬにつ
いて制御信号生成回路１３内で実行される。そして、上
記制御信号生成回路１３からメモＩＪＩＯの記憶内容を
読出すための列指定用の０乃至ｎ　−１までの計数値及
び各列番地に基づくゲート深度り。に対応する行番地の
値乃至深度Ｌ０＋ΔＬに対応する行番地の値までの連続
値が送出される。上記両針数値は１・込読出のだめの切
換スイッチ１４を介してメモリ１０に導かれて海底予測
ゲート内の受信信号を読出す。上記読出は１回の送波ま
でのあき時間を利用して実行される。すなわち、１５は
方位カウンタ５の出力計数値がｎ　−１になると待ち状
態となシ、その後最初の距離カウンタ７からの出力計数
値ｔ−１で信号を送出し、次の送信トリガで元の状態に
復帰される信号発生回路で、このあき時間送出される信
号に゛・よシ制御信号生成回路１３が駆動される。又、
−この信号は切換スイッチ１４にも導かれ、切換スイッ
チ１４を上記あき時間のみ読出側に切換接続する。

このようにして、海底予測ゲート内の受信信号が各列番
地毎に順次読出されて信号処理回路１１に送入される。

信号処理回路１１では海底信号の存在する行番地の決定
が行われる。すなわち、ある列において読出される海底
予測ゲート内での信号レベルがピークとなる時の行番地
及びそのピーク値を先ず記憶し、再度同一受信信号の読
出を実行して最初に記憶したピーク値の、例えば２／３
のレベルになる（又は以上となる最初の）行番地（今、
ｔｌとする）を海底の存在位置と見做して抽出する。

そして、上記行番地ｔ□から当該読出列番地のゲート深
度り。に対応する行番地ｔｏ／ｃａｓ　Ｉを、Ａ１−１
−ｏ／−θの如く減算し、更に（ｚｔ　　ｔｏ／−〇）
郭θと変換してシフトレジスタ１６へ送出する。ここに
おいて、（ｔｌ−ｔ０／−θ）ｃｔｖ５θは設定された
海底予測ゲート内でどの位置にあるかを示す数値として
表わされ、最少０から最大１／　（但し、ｔ′はメモリ
１０の中央の列番地における深度Ｌ０＋ΔＬに対応する
行番地）の範囲で現われる。尚、前述した海底予測ゲー
ト内の受信信号の２回の読出しは各列番地毎に２回ずつ
行っても良いし、全香地読出後再び行っても良く、これ
は制御信号生成回路１３で生成される読出番地の生成方
式に基づく。このようにして、各列番地毎に抽出された
数値は抽出毎に若しくは全列番地における数値を全て抽
出した後一括して制御信号生成回路１３からのｎ個の書
込用クロックパルスに基づいてシフトレジスタ１６に列
番地の順番で一旦記憶される。制御信号発生回路１３は
上記ｎ個の曹込用クークックパルスの送出が終了すると
シフトレジスタ１６の内容を表示用メモリ１９に移すた
め計数回路から成る書込番地発生回路１７へ計数用クロ
ックパルスを送出すると共に下達する如き絢期の異なる
ｎ個の読出用クロックパルスをシフトレジスタ１６へ送
出する。書込番地発生回路１７は制御信号生成回路１３
からの計数用クロックパルスを０乃至ｎ−１まで計数す
る計数容量ｎの列番地指定用の加算カウンタ及び上記加
算カウンタの計数値がｎ−１から０に復帰する毎に送出
さγしる復帰パ・ルズをｍ−１乃至０まで計数する計数
容量ｍの行番地指定用の減算カウンタ（共に図示せず）
から構成されている。そして、上記両針数値は１込読出
切換用の切換スイッチ２０を介して表示用メモリ１９に
導かれ、計数値に対応する番地が指定される。尚、制御
信号生成回路１３から１：込番地発生回路１７へ送出さ
れる計数用クロックパルスは下記のシフトレジスタ１６
の読出用クロックパルスの開始から終了時点の間にｎ個
送出される。そして、このｎ個の計数用クロックパルス
により表示用メモリ１９の１行分、０乃至ｎ　−１列に
前記抽出数値が順次書込まれる。

ところで、シフトレジスタ１６のための読出用クロック
パルスは前述した如く異なるパルス間隔を有しているが
、これは次の理由による。ビーム巾（＝ψ／ｎ）が等し
い場合、そのビームの指向方向θ（０°〜９０°）が大
きい程、同一深度における水平距離成分が大きくなる。

すなわち、第３図において、ｒθは と表わされる。

従って、θの変化に対するｒθ／ｒの比率で上記ｎ個の
クロックパルスの周期を各々変化させ且つそのｎ個のパ
ルスの送出時間がｎ個の計数用クロックパルスの送出時
間と一致するように予め定められている。第４図に示す
回路はこの読出用クロックパルスの発生回路の一例を示
すものである。

すなわち、同図において、４０はクロックパルス発生回
路４１からの比較的高周波数のクロックパルスを下記す
る設定初期値から０まで減算計数するカウンタで、計数
値が０に一致する毎に一致パルスを送出する。そして、
この一致パルスが前述の読出用クロックパルスとして機
能する。さて、一致パルスは読出用クロックパルスとし
て働くと共にカウンタ４２にも送入されて０乃至ｎ　−
１まで引数され、該計数値はＲＯＭ４３の読出番地とし
て働く。

４３は前記ｒθ／ｒの比率に対応する値を上記カウンタ
４２の値毎に予め書込まれたＲＯＭで、カウンタ４２に
よシ指定された番地の値がカウンタ”４０の初期値とし
て設定される。従って、カラとノ４０で設定された各初
期値から０まで計数される時間が上記比率に対応するこ
ととなる。このようにして、水平方向に歪を生じること
なく表示用メモリ１９内に信号を書込むことが出来る。

１８はシフトレジスタ１６から順次送出される値０乃至
ｔ′を、例えば８段に分割変換するだめのＲＯＭで、第
１段には０乃至ｔｙｓ　−１までの値が、第２段にはｔ
ｙｓ乃至ｔｙ４−１の値が該描する如くなされている。

そして、分割変換された各段の値が書込番地発生回路１
７からの番地指定に基づいて表示用メモリ１９に順次書
込まれる。上記８段は、後述する如く表示器２１上での
８色表示に対応する。

上記ＲＯＭ１８は、シフトレジスタ１６の前段に接続し
ても良く、係る場合シフトレジスタ１６の記憶容量を３
ピット分減少できる。

２２は内部に計数容量ｎの列番地指定用の及び計数容量
ｍの行番地指定用の加算カウンタ（図示せず）を有する
読出番地発生回路で、行番地指定のための計数値は書込
番地発生回路１７０行番地指定のための計数値と加算回
路２３で加算されて、列番地指定のだめの計数値はその
まま表示用メモリ１９に導かれる。又、上記性、列読出
番地の発生と同期してＸ−Ｙラスタのだめの偏向回路２
４により表示器２１が走査される。この結果、表示器２
１へは常時最新に書込まれた行番地から順に古い方向へ
とｍ行分の読出が行われる。

２５は比較的高速の周波数のパルスを送出し、切換スイ
ッチ２０を交互に書込側、読出側に切換えるためのクロ
ックパルス発生回路である。２６は表示用メモリ１９か
ら読出される各段の値を対応する色に変換する、ＲＯＭ
等から成る色変換回路である。

以上説明した如く、本発明によれば、海底予測ゲート内
に現われる海底線が色で表わされるから、画面の色具合
により容易に海底の起伏状態が判断できる広範囲に渡る
海底地図が得られる。

尚、本実施例では各振動子で受波された探知信号を移相
回路を介して指向方向の制御を行ったが、出願人が先に
提案した技術（特願昭５７−１２１４３９号）である混
合器を用いる方法でも良いオすなわち、各振動子で受波
される探知信号）各々位相の“異なる局発信号とを混合
し、その各混合回路出力を加算することによ！ｌ１％定
方向へ指向方向を向けたと等価的にすることができる。

係る場合、各混合回路への局発信号の位相は予め順次一
定量ずつ異なるようにしておけば良い。

又、本実施例ではゲート深度設定器１２を手動によりゲ
ート深度り。、ゲート巾△Ｌを設定するようなされてい
たが、以下の作用によシゲート深度り。を自動的に設定
することが可能である。すなわち、例えばＲ，０Ｍ１８
から送出される若しくは表示用メモリ１９の最新の情報
が書込まれている行の列番地そして、１段目の個数が、
例えば２ｎ／３以上になった場合は上記ゲート深度Ｌ０
をＬｏ　　（ΔＬ／２）と変更Ｉし、逆に８段目の個数
が２ｎ／３以上となった場合は上記ゲート深度り。をり
。十（ΔＬ／２）と変更する。

これは計数回路を用いて上記１段目、８段目の各個数が
２ｎ／３に一致した時に一致信号を送出させ、該一致信
号に基づいてゲート深度を（Δし′２）だけ変更するよ
うにすれば良い。この結果、実際の海底がゲート巾ΔＬ
から外れる傾向を示すと、これを追尾するようにゲート
巾が深度方向に自動的に変更されることとなる。

【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、本発明の送波ビーム巾と海底予測ゲートの関
連を説明するだめの図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数個の振動子を配列して送波ビーム巾ψの超音波パル
   スを海中に向けて送波し、海底からの反射波を受波ビー
   ム巾ψ／ｎの受波ビームで走査的に受信する送受信回路
   と、 上記受信信号を記憶する深度方向に複数行、受波指向方
   向にｎ列分の記憶容量を有する第１のメモリと、 上記超音波パルスの送波と同時に開始され且つ上記受波
   ビームの走査と同期して上記第１のメモリの行、列書込
   番地を形成する第１の書込番地発生回路と、 海底予測ゲート及びゲート巾を設定するゲート設定回路
   と、 上記ゲート設定値に基づいて上記第１のメモリから設定
   ゲートに対応する深度方向行番地内の受信信号を各列番
   地毎に読出す第１の読出番地発生回路と、 上記読出された各列番地の信号から各列番地における海
   底存在行番地を抽出する抽出手段と、上記抽出された海
   底存在行番地を上記設定ゲートに対応する深度方向行番
   地の開始番地を基準とした値に移動する移動手段と、 上記移動手段の取り得る最大値を予め複数段に分割し、
   各列番地毎の移動手段の出力値を対応する段の値に変換
   する変換手段と、 移動手段出力値（又は変換手段出力値）を各列番地毎に
   記憶する第２のメモリと、 受波ビームの指向方向の変更に対応する水平距離成分の
   変化分に比例する時間タイミングで第２のメモリの記憶
   内容を列番地順に読出す読出手段と、 変換手段出力値（又は第２のメモリ出力値）を記憶する
   経時方向に複数行、受波指向方向にｎ列の記憶容量を有
   する第３のメモリと、 上記第３のメモリの行、列豊込番地を形成する第２の書
   込番地発生回路と、 上記第２０書込番地発生回路の行番地情報を用いて第３
   のメモリの読出行番地が形成されることによシ常時新し
   い情報の記憶された行番地から順に古い行番地の方向に
   読出しを行わす行、列読出査地を形成する第２の読出番
   地発生回路と、第３のメモリ出力値を色信号に変換する
   色信号変換回路と、 上記第３のメモリの行、列数に対応する画素を有する表
   示器と、 上記第２の読出番地発生回路の行、列読出番地形成に同
   期して行、列のラスタ掃引を行い上記色信号変換回路出
   力を上記表示器上に表示する偏向回路とから成る海底地
   図作成表示装置。