JPS6186669A - 水中探知表示装置 - 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】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は水中に超音波パルスを送受波して得られる水
中反射波を表示する装δに関し、特に、探知方法の異な
る水中探知装置による表示映像を共通の表示画面上に対
比させて表示することにより、水中探知状況を詳細に観
察し得る装置に関する。

（ｂ）従来の技術 水底の地形図を得る装置としていわゆるサイドルンキン
グソナーか用いられ、水中の断面図を表示する装置とし
ていわゆるスキャニングソナーが用いられている。

サイドルッキングソナーは、自船の下方の海底から横方
向に広がる扇形の指向性ヒーム（第２図Ｂ１、Ｂ２）を
送受波して、超音波パルスの送波後水中から帰来する反
射波を時間軸上の対応位置に、反射波のアナログレベル
に対応した輝度あるいは色で表示する。

このよう？ヱサイドル・ンキングソナーの特徴は氷中俯
轍図が得られることである。すなわち、朝日に照らされ
た山々を飛行機から眺めているようにｌｈｉ底の細かな
起伏が陰影により表示される。その反面、俯瞳図の場合
、表示映像が水中の探知物体であるのか７１ｔｊ底の物
体であるのか判別することができず、又、探知物体まで
の水平距離を判読することもできない。

他方、スキャニングソナーは、水中の広範囲方向に超音
波パルスを送波して、各方向から帰来する反射波を各方
向毎に別個に検出して、各方向の対応方位位置に２次元
的に表示する。従って、スキャニングソナーを用いると
、水中の垂直断面図が得られるから、水中探知物体の深
度、水平距離を容易に判読することができる。

（ｃ）発明が解決しようとする問題点 この発明は、サイドルッキングソナーによる表示映像と
スキャニングソナーによる表示映像とを共通の表示画面
上に対比表示することにより、俯撤図で表示されるサイ
ドルッキングソナーの表示映像の深度、水平距離等を容
易に把握し得る装置を実現する。

（ｄ）問題点を解決するための手段 問題点を解決するための手段として、サイドルッキング
ソナーとスキャニングソナーが用いられ、さらに、サイ
ドルッキングソナーによる表示映像とスキャニングソナ
ーによる表示映像を共通の表示画面［−に表示する表示
器が用いられる。

（ｅ）作　用 上記表示器は、表示画面を分割してサイドルツキングソ
ナーによる表示映像とスキャニングソナーによる表示映
像とを表示する。そして、分割表示を行なうときに、サ
イドルッキングソナーの表示映像の距離方向軸とスキャ
ニングソナーの表示映像の水平方向軸とが一致するよう
に表示を行なう。

（ｆ）実施例 第１図はこの発明の実施例を示し、第４図はその表示器
１８による表示例を示す。

：５４図の表示例において、画面の上部にサイドルンキ
ングソナーによる映像が表示され、下部にスキャニング
ソナーによる映像が表示される。

スキャニグソナー表示画面には最新の送信にもとづく映
像が表示され、又、サイドルッキングソナー表示画面の
最下端にも最新の送信にもとづく映像が表示されている
。従って、スキャンニゲソナー表示画面には最新の映像
のみが表示されているのに対して、サイドルッキングソ
ナー表示画面には過去の探知映像も表示されている。

第４図の表示例は、サイドルッキングソナー画面の距離
方向表示範囲は３００！Ｉ＋であり、スキャニングソナ
ー画面の水平方向表示範囲は３００ｍで深度方向表示範
囲は１５０ｆｆｉである。距離方向表示範囲と水平方向
表示範囲は常に等しくなるように表示される。なお、表
示画面中実線は固定マーカーを示し、破線は可変マーカ
を示す。

次に第１図ブロック図の各部動作について説明する。

（表示器１９） 表示器１９は表示画面（第４図）の縦方向をｙ方向、左
右方向をＸ方向とする。ｙ方向のθ〜ＮＳ間にスキャニ
ングソナーの映像が（Ｎ、＋１）〜Ｎ間にサイドルッキ
ングソナーの映像が表示される。

右舷側の映像が表示される。従って、表示画面の画素数
は（Ｎ＋１）　Ｘ　（Ｎ＋１）個である。

（超音波送受波器） 第５図は船底に取り付けられた送受波素子の配置図を示
す。サイドルッキング用送受波器３．４は、それぞれ１
個の送受波素子が船首方向に配列され、スキャニングソ
ナー用送受波器１は船首方向にＪ、船首方向と直角横方
向にＫの ＪＸＫ＝Ｌ　（個） の送受波素子が配列されている。

サイドルッキングソナー用送受波器３．４は第２図に示
すように船首方向にφ５、横方向に０．のビームＢ１、
Ｂ２を形成する。すなわち、ビームＢ１、Ｂ２は自船の
ほぼ直下の１１６底から両横方向にθづつ広かる扇形の
ビームを形成する。又、スキャニグソナー用送受波器は
第３図に示すように船首方向にφ８、横方向にＯＳの扇
形ビームＢ３を形成する。なおスキャニングソナーのビ
ームＢ３は直下の海底Ｂに対して左右対称に形成される
。そして、扇形角θ３がＭ分割されて（φ、×ΔＯｐの
Ｍ個の受波ビームで形成されている。従って、 ０＝Ｍ×△０゜ である。

なお、上記においてスキャニングソナー用送受波器とサ
イドルッキングソナー用送受波器は、送受波素子を共用
することも可能である。

（送受信器） 第１図において、送信アンプ２８．２９．３２はｒカウ
ンタ３３が出力する桁上げパルスにより、あらかじめ定
められた出力、パルス巾、周波数の超音波パルスを送受
波器ｌ、３．４を通して水中に発射する。

水中の物体から反射された探知信号は送受波器ｌ、３．
４で受信され受信アンプ群５、受信アンプ３０．３１で
増「１］される。受信アンプ群５は振動子と同数すなわ
ちＬ個の受信アンプで構成される。

受信アンプ３０．３１は増巾した信号を検波し出力する
。

位相合成回路６はＬ個の探知信号を位相合成し、Ｍ個の
探知ビームを作り出し、０カウンタ３４の計数値に対応
する受波ビーム信号を送出する。

」二記における位相合成は種々の方法が公知である。例
えば、遅延素子を用いて受波信号の位相制御を行なう方
法、あるいは出願人が特願昭５７−１２１４３９号で提
供したビーム形成装置等を用いることができる。

（信号メモリ） ：３１図において信号メモリ８及び４８が用いられ、信
号メモリ８はスキャニングソナーの受波信号を記憶し、
信号メモリ４８はサイドルッキングソナーの受波信号を
記憶する。

信号メモリ８並びに４８の記憶容量は、Ａ−Ｄ変換器７
及び４１の出力ビツト数をＸとすると、信号メモリ８の
記憶容量は、 Ｎ＋１ α×Ｍ×□ で表わされ、信号メモリ４８の記憶容量は、αＸ　（Ｎ
＋　１）　Ｘ　（Ｎ−Ｎｐ で表わされる。ここでＮは奇数、Ｍは偶数を示す。

信−）メモリ８及び４８にはランダムアクセスメモリが
用いられる。そして信号メモリ４日のサイドルッキング
ソナーの映像を表示する表示画面の画素数に対応してい
る。他方、信号メモリ８の記憶容量はスキャニングソナ
ーの表示画素には対応せず、受波ビームのビート数と探
知距離に対応する。

スを出力する。又、θカウンタ３４はスキャニングソナ
ーの受波ビーム数がＭであるからＭ進アップカウンタが
用いられる。

信号メモリ８にはｒカウンタ３３及びθカウンタ３４の
計数値の示す番地にＬ個の受信アンプ群５、位相合成回
路６及びＡ−Ｄ変換器７を通った探知信号が書き込まれ
る。すなわち、θカウンタ３４の計数値によってＭ個の
受波ビームの　　が指定され、ｒカウンター３３によっ
て受渡ビームの距離位置が指定される。

信号メモリ４８の書込み番地は切換器４２の出力数値と
ｙカウンタ４５のカウント値によって指定される。その
指定番地に切換器４６から送出される受信アンプ３０あ
るいは３１の受波信号が書込まれる。

信号メモ１月８のｙ方向番地はθ〜（Ｎ−（％　＋１）
）であり、Ｘ方向番地は０〜Ｎである。１回の送信毎Ｎ
に右舷すなわち送受波器３で受信した信号が書込まれる
。

フリツプフロツプ４０及び切換器４２　、４８は、サイ
トルンキングソナーの左右舷の信号を交互に信号メモリ
４８に書込むために使用される。切換器４６は探知信号
の切換を、切換器４２はＸ方向の書込み番地の切換を行
なう。信号メモリ４８にはｒカウンタの計数（ｆｔが「
１」変化する間に左右舷の信号を各１個１１″を込めば
よい。従って、フリフプフロップ４０はθカウンタ３４
の桁りげパルスでリセットされ、なお、フリフプフロッ
プ４０のセットは、θカラン出される出力パルスによっ
て行われる。

クリップフロップ４０はセットされると出力は高レベル
になり切換器４２．４６は「ＯＮ」になって右舷の信号
が書込まれる。又、リセットされたときは切換器４２．
４６がｒＱＦＦ　Ｊになって左舷の信号が書込まれる。

又、ｙカウンタ４５は減算カウンタが用いられ、（Ｎ−
Ｎ）進の計算容量で（Ｎ−Ｎ−１）からｒＱＪの間を減
算カウントする。

なお、」二記において、信号メモリ８．４８にはクロッ
クパルス発生器３９のクロックパルスの高レベル時に探
知信号が書込まれるが、クロックパルス発生器３９のパ
ルス周期は比較器３５の出力パルス周期に比較して短い
ので同じ番地に数回〜数十回探知信号が書込まれること
になり、最終的には書込み番地の変わる直前の信号が記
憶される。

（探知信号及びマーカの表示） クロックパルス発生器３９の出力パルス周期は表示器上
で一画素を表示する時間と等しく、又、パルスのデユー
ティは５０％である。

信号メモリ８及び４８に記憶されている探知信号はクロ
ックパルス発生器３９の出力パルスが低レベルになる毎
に１番地毎の記憶データが読出される。その読出し番地
はＸカウンタ２０及びｙカウンタ２１の計数値により決
定される。Ｘカウンター２０及びｙカウンター２１の計
数値は第４図に示す表示器の各画素と対応しているので
、ともに「０」〜Ｎまでを計数する（Ｎ＋１）進アップ
カウンタである。

比較器１３及び切換器１４はｙカウンタ２１の計数値に
より、サイドルッキングソナーの表示画面とスキャニン
グソナーの表示画面を切り換える。ｙカウンター２１の
計数値が（Ｎ＋１）以上のときは切換器１４は「ＯＮ」
になって信号メモリ４８の記憶データ、すなわち、サイ
ドルッキングソナーの探知信号−を送出する。又、ｙカ
ウンタ２１の計数値がＮ、Ｊ＝Ｊドのときは切換器１４
はｒＯＦＦ　Ｊになって信号メモ８の記憶信号、すなわ
ち、スキャニングソナーの探知信号を送出する。

加算器５０はｙカウンター４５の計数値が示す信号メモ
リ４８のｙ方向最新探知信号番地の表示信号をサイドル
ッキングソナー表示画面の最下端位置に表示するための
ものである。ｙカウンタ４５の計数イ＋ｅｉをＹつ、Ｙ
カウンタ２１の計数値を（Ｎ＋１）とすると加算器５０
出力はＹ８となる。そして、Ｙカウンター４５は減算カ
ウンターであるから、Ｙカウンター２１の計数値が大き
くなるほど古い探知信号が読出されることになる。

座標変換器５４は読出し専用メモリあるいは乗算器で構
成され、信″−）メモリ８に極座標位置で記憶された探
知信号を第４図のＸＹ直座標位置に表示するために使用
される。

前記説明から明らかなように、信号メモリ８は地が各受
波ビームの方向に対応し、列方向記憶番地が各受波ビー
ムの距離位置に対応する。従って、信号メモリ８に記憶
されている探知信号は、記憶番地の行位置によって方向
が指定され、列位置によって距離が指定されるから、探
知信号は極座標位置で与えられる。他方、表示器１９の
表示画面は、第４図に示すように、ＸＹ直交座標上にお
いて画素走査が行われるから、信号メモリ８の記憶信号
を読出して表示器１８に表示するためには極座標上の位
置をＸＹ直交座標上の位置に変換しなければならない。

座標変換器５４はこの座標変換を行なう。座標変換は、
例えば、読出し専用メモリを用いる場合は、Ｘカウンタ
ー２０、ｙカウンター２１によって指定されるＸＹ直交
座標上の位置に対応する極座標位置をあらかじめ記憶さ
せておき、その記憶デー夕を読出すことにより、ＸＹ座
標位置に対応する極座標位置を指定することができる。

又、座標変換器に乗算器を用いる場合は、ＸＹ直交座標
と極座標との変換式を演算することにより座標変換を行
なうことができる。

なお、上記の場合、信号メモリ８に記憶されている極座
標位置をＸＹ直交座標位置に変換する場合について説明
したが、位相合成回路６から送出される受波信号位置を
ＸＹ直交座標上の位置に変換した後に１ａ号メモリ８に
書込むようにしてもよい。従って、この場合は、信号メ
モリ８はＸＹ直交座標の記憶番地で構成することができ
る。

読出し専用メモリｌＯはスキャニングソナー表示画面上
に半円の固定マーカＲ１、Ｒ２を表示するために使用さ
れ、読出し専用メモリ５１はサイドルッキングソナー表
示画面に固定マーカＬ１、Ｌ２を表示するために使用さ
れる。読出し専用メモリｌＯ並びに５１は表示画面上の
表示位置がマーカー表示位置になったときマーカー出力
を送出する。

読出し専用メモリ５８はスキャニングソナー表示画面に
文字及び目盛を表示するために使用され、その記憶容量
は、 βｘ　（Ｎ＋　１）Ｘ　（Ｎ＋　１） に設定されている。ここでβは表示範囲設定器３７の切
換段数である。

比較器１１はスキャニングソナー表示画面に半円の可変
マーカＲ３を表示するために使用され、比較器５２．５
３はサイドルンキングソナー表示画面に可変マーカＬ３
を表示するために使用され、ＸＹ直交座標表示位置が可
変マーカ設定器５７の設定位置に一致したときマーカ出
力を送出する。

以上の結果、信号メモリ８．４８、読出し専用メモリ１
Ｏ１５１、比較器１１．５２．５３及び５８の読出し信
号は切換器１４１色変換器１５、Ｄ／Ａ変換器１６．１
７．１８を経て表示器ｌｓ上にあらかじめ定められた色
で表示される。なお、色変換器１５は切換器１４の出力
に対して一つの色データを送出する。第１図において、
切換器１４は３本の出力線が表示され、各出力線は複数
ビットの出力線で構成され、色変換器１５はこれら出力
線の全ビットに対して一つの色データを送出する。

可変マー力値表示器５５はＬＥＤ、液晶等の数値表示器
で、読出し専用メモリ５６の出力する値を表示値を出力
することのできるディジタルスイッチが用いられる。。

表示範囲設定器３７は「０」〜（β−１）の値を出力す
ることのできるディジタルスイッチ等が用いられる。こ
のｒＱＪ〜（β−１）の値により、例えば、β＝２のと
きには第４図の距離方向及び水１１方向表示範囲３００
ｍの探知信号及びマーカーが表示されるように読出し専
用メモリ３６．５６．５８には予め定められた値が書き
込まれている。

読出し専用メモリ３６は表示範囲設定器３７で設定する
範囲設定数値に対応した数値を出力する。この出力数値
とカウンタ３８のカウント値が比較回路３５で比較され
て、両数値が一致する毎に比較回路３５から出力パルス
が送出される。この出力パルスはθカウンタ３４に導か
れてカウントされ、カウント値が変化する毎にスキャニ
ングソナー受波ビームの方位が切換えられる。

上記において、比較回路３５の出力するパルス列周期は
次のように求められる。

スキャニングソナーの表示距離をＤｐｍとすると距ｆｌ
ｉＩＤ、ｍを超音波が往復するのに要する時間はより求
められる。

位相合成回路６において受波ビームを時系判定操作に必
要な時間は、 より求められる。そして、位相合成回路６で形成される
ビーム数をＭとすると、１本のビームを切換えるのに必
要な時間は、 となり、比較回路３５はこの時間間隔のパルス列を送出
すればよい。

なお、上記実施例においては、スキャニングソナーの映
像として、最新の映像のみを表示しているが、出願人が
４．＋ｊ願昭５７−８２７３８号で提供したように、最
新映像以外に過去数回乃至数十回の映像を表示して、立
体的表示を行ってもよい。

又、スキャニングソナーの映像として生の映像を表示し
たが、生の映像から海底線のみを抽出した処理映像を表
示してもよい。この場合にも上記と同様に過去の映像も
表示して立体的表示を行ってもよい。

第６図は他の実施例を示し、第１図と同一番号は回−物
を示す。

第１図においては最新の垂直断面画像のみを表示してい
るが、第６図はサイドルッキング表示画面の任意の爪面
断面像を表示できるようにしたものである。そのため、
断面位置設定器６２、加算器６３．６５、比較器６４が
新たに付加されている。

断面位置設定器６２はサイドルッキングソナー表示画面
の川向断面位置をオペレーターが指定する。例えば、デ
ィジタルスイッチが使用され、出力設定ｆＲＹ、ハ（０
）　〜（Ｎ　−Ｎ、−１）　ｔｖ範ＦＭ　テ変化する。

加算器６３は上記の設定値Ｙ、とＹカウンタ４５の計数
値を加算する。そして、信号メモリ８から表示する垂直
断面像を選択する。

比較器６４はサイドルッキング表示画面上にマーカを表
示する。そして、マーカ表示位置の垂直断面像が表示さ
れる。

さらに、第６図においては、切換器９、信号メモリ８及
びＯＲ回路５８が第１図に比して図のように変更される
。　又、信号メモリ８の記憶容量は、になる。

（ｇ）発明の詳細 な説明のように、この発明によると、スキャニングソナ
ーの表示画面とサイドルッキングンナーの表示画面を同
一画面上に併記するようになされている。さらに、２つ
の映像の距離の相対関係が明確にわかるように併記され
ている。従って、水中物体の位置の確認及び相対関係の
把握を容易に行なうことができる。

【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図及び第３図は
送受波ビームの一例を示し、第４図はその表示器の表示
例を示し、第５図はその送受波器の配置例を示し、第６
図は他の実施例を示す。 特許出願人　　古野電気株式会社 薦　２　凶 瑞　３　図 濱１１ Ｋｊ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 自船の下方の海底から横方向に広がる扇形指向特性の超
   音波パルスを送波して反射体からの反射波を受波する第
   １の超音波送受波装置と、 上記超音波パルスの送波後反射体から帰来する反射波を
   その帰来した反射波の距離位置に対応する記憶番地に記
   憶し、上記超音波パルスの複数回の送波によって得られ
   る反射波を記憶する記憶容量を有する第１の信号メモリ
   と、 自船の横方向に広がる扇形指向特性の超音波パルスを送
   波して反射体から帰来する反射波を該扇形角を複数区間
   に細分割した方向毎に送出する第２の超音波送受波装置
   と、 該第２の超音波送受波器から送出される各方向の反射波
   を高速度で時系列化してほぼ等距離線上の反射波を各距
   離毎に送出する時系列回路と、上記時系列回路から送出
   される反射波の到来方向を行方向（列方向）記憶番地に
   対応させ、距離方向を列方向（行方向）記憶番地に対応
   させて記憶する第２の信号メモリと、 上記第１信号メモリの記憶データと第２信号メモリの記
   憶データを読出して共通の表示画面上に表示し、かつ、
   上記第１超音波送受波器から送出される反射波の距離方
   向軸と上記第２超音波送受波器から送出される反射波の
   水平距離方向軸とが表示画面上で一致するように表示す
   る表示器とを具備してなる水中探知表示装置。