JPS6326876B2 - - Google Patents

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JPS6326876B2
JPS6326876B2 JP56080329A JP8032981A JPS6326876B2 JP S6326876 B2 JPS6326876 B2 JP S6326876B2 JP 56080329 A JP56080329 A JP 56080329A JP 8032981 A JP8032981 A JP 8032981A JP S6326876 B2 JPS6326876 B2 JP S6326876B2
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JP
Japan
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Expired
Application number
JP56080329A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS57196172A (en
Inventor
Ryoichi Kimura
Yasuo Fukushima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Radio Co Ltd filed Critical Japan Radio Co Ltd
Priority to JP8032981A priority Critical patent/JPS57196172A/ja
Publication of JPS57196172A publication Critical patent/JPS57196172A/ja
Publication of JPS6326876B2 publication Critical patent/JPS6326876B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06Systems determining the position data of a target
    • G01S15/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は円筒状または円弧状に配列した多数の
振動子からなる送受波器から音波、とくに超音波
パルスを広範囲に水中に発射し、またこれら複数
個の振動子を組み合わせて指向性を持つ受波ビー
ムを形成し、振動子の組み合わせを順次切換える
ことによりこの受波ビームを回転させて各方向か
ら帰来する反射波を受波してブラウン管上に表示
する水中探知装置いわゆるスキヤニングソナーの
水中物体表示装置に関する。
従来のスキヤニングソナーの表示方式の一例に
ついて説明する。第1図はスキヤニングソナーの
送受波器の一例であり、n個の振動子T1,T2
T3…Toを円周方向に並べ、これを縦方向にm段
重ねてn×m個の振動子T11,T12,…Tonの組立
体を用いる。そして第2図に示すように送受波器
Tより水平面又は円錐面Bにそつて超音波パルス
を発射した後、水中物Fからの反射波を縦方向に
一列の振動子T11,T12,T13…T1nを一群として
縦方向に適当な指向角(幅)をもつ音波ビームを
つくりこれを円周方向にいくつか組み合わせて第
3図のように方向θ1に鋭い指向性を持つ受波ビー
ムRBを形成しこの受波ビームRBを円周方向に
順次換えることにより、θ2、θ3…方向と円錐面B
上を順次高速に旋回させて受波する。水中物Fの
円錐面B上の位置は、受波ビームRBの方位と、
超音波パルスを発射して後、水中物Fからの反射
波が受波されるまでの時間より距離を求めること
により知ることができる。水中物Fの位置は、例
えば第4図に示されるように受波ビームの旋回と
同期したスパイラル状の掃引を行なうブラウン管
上に反射波の強度に応じてまたは反射波の強度に
よらない一定輝点として表示している。この表示
の説明は省略するが適当な記憶回路、座標変換回
路およびそれらの制御回路から成る回路を用いる
ことにより第5図のようなテレビジヨンセツトに
準じたXY方向の掃引を行なうブラウン管上に表
示することができることも周知である。
このスキヤニングソナーを使用して水中の垂直
断面を表示する場合、従来は第6図に示すように
送受波器Tよりある一方向またはある一方向とそ
の反対方向に着目して送受波ビームの俯角を順次
変化させて垂直面を走査して扇形の断面Sを探知
する。この垂直断面の表示は第7図および第8図
にその一例を示すように、送受波ビーム上の水中
物の映像Hを表示するブラウン管の一部分に垂直
断面Vを表示する。この場合、水中物の映像Hは
水中物の位置を明確にするため、受波ビーム上に
ある水中物を水平面に投影した形で表示すること
もある。
この従来の垂直断面の表示方法では送受波器の
周囲の全方向あるいはその一部分を高速旋回する
受波ビームで探知しているにもかかわらず、ある
一方向の断面しか表示していないため、広い範囲
の水中を探索する場合、垂直断面を表示する方向
を順次切換えて探索する場合は時間がかかるとい
う欠点があつた。
したがつて本発明はこの欠点を改善することを
目的とする。すなわち、広い範囲の水中を短時間
で探索して表示する水中物体表示装置を提供する
ものである。この目的を達成するために送受波器
を中心にした極座標形式で前記映像を表示する極
座標表示と、送受波器から映像中の任意の距離に
あつてしかも送受波器を通らない有限の平面又は
曲面内にある映像を角度と深度又はこの平面又は
曲面上の長さと深度との座標軸で表示する断面表
示とを同時又は交互に行ない、水中物体の探知時
間を短縮するものである。しかも水中の断面を表
示する場合送受波器より離れた平面あるいは曲面
についての断面を垂直方向にある適当な指向角
(幅)をもつ送受波ビームの俯角を順次変えるこ
とにより、垂直方向に走査し、水平方向には高速
旋回する受波ビームによつて走査し、送受波ビー
ム上の水中物の映像をそのままもしくは水平面に
投影した形で表示するブラウン管上の一部に、ま
たはこの映像と切換えて垂直断面を表示すること
により、水中物の探知を短時間に行なえるように
したものである。
第9図は本発明による水中断面の表示を行なう
場合の送受波器と表示される水中断面との位置関
係の一例を示す。同図は送受波器Tからある距離
Aの垂直な平面で切つた断面Sを表示している。
第10図はその表示画面の一例であり、角形ブラ
ウン管の表示領域を二つに分け、一方の領域、た
とえば上側に水平面映像Hの全部または一部を、
送受波器Tを中心にした極座標形式で表示し同一
ブラウン管の下側に垂直断面映像Vを横方向に距
離、縦方向に深度をとつて表示した例である。距
離Aは操作盤などから任意に設定することがで
き、必要に応じて水平面映像Hに重ねて距離Aに
相当する距離における垂直断面を表示している位
置を示すマークMを表示する。
また必要に応じて両映像H、Vを切換えて同一
映像画面に交互に表示することもできる。さらに
又これら両映像を別個の表示画面に表示すること
もできる。
第11図は本発明による他の水中断面の表示を
行なう場合のもので、送受波器Tからある一定の
距離Aにある曲面、たとえば円筒状の垂直断面S
を表示するもので、第12図はその表示画面の例
であり、ブラウン管の上側に水平面映像H、同一
ブラウン管の下側に垂直断面Vを横方向に角度ま
たは円周上の距離、縦方向に深度をとつて円筒状
断面を展開して表示したものである。
第13図は本発明の一実施例のブロツク図であ
り、第9図に示した断面を表示する例である。第
13図において1は送信トリガ発生回路であり、
探知しようとする最大距離を超音波が往復するた
めに要する時間に対し、これより長い間隔のトリ
ガ信号を発生する。2は俯角制御信号発生回路で
あり、送信の都度ある変化率で俯角を順次変え
て、垂直面を走査する信号を発生する。この俯角
制御信号は移相器からなる送信俯角制御回路3に
加えられ与えられた俯角をもつた円錐状の超音波
パルスが送信されるような信号を発生し、送信器
4を駆動する。送信トリガ信号が発生すると、送
信器4より送受切換回路5を経て、送受波器6よ
り超音波パルスが水中に発射される。水中物で反
射された超音波パルスは送受波器6で受波され、
送受切換回路5を経て、多数の移相器から成る受
信俯角制御回路7へ加えられ送信の場合と同一の
俯角制御信号によつて、超音波パルスを発射した
時と同じ俯角からの反射信号が受波される。次に
方位切換回路8において、方位制御回路9からの
方位制御信号に従つて該当する方位の信号が選択
される。選択された方位からの受波信号は増幅器
10によつて必要な振幅まで増幅された後アナロ
グデジタル変換器11によつてデイジタル量に変
換され、垂直面映像メモリ12および水平面映像
メモリ13に記憶される。このとき信号を記憶す
る番地はそれぞれ垂直面書込み番地作成回路14
および水平面書込み番地作成回路15によつて、
方位制御回路9からの方位信号および俯角制御信
号発生回路2からの俯角信号および送信トリガに
よつて初期設定される距離計数回路16からの距
離信号を用いて作成される。垂直面映像メモリ1
2への書き込みは、書込み制御回路17により表
示されるべき断面上からの反射信号が受波される
時間のみ行なわれる。水平面書き込み番地作成回
路15では俯角φ、方位θおよび距離rにある水
中物から反射された信号を例えばX、Yで表わさ
れる二次元の番地を持つ水平面映像メモリに記憶
するとすれば、次の(1)、(2)式の演算を行ない信号
を書き込むべき番地を算出する。
X=KX・cosφ・r・cosθ+CX ……(1) Y=KY・cosφ・r・sinθ+CY ……(2) 上式においてKX、KYは実距離とメモリの番地
の間の縮尺に応じた係数であり、CX、CYは例え
ばX、Yが必要とする範囲内で常に正となるよう
にするための定数、あるいは表示上の位置の補正
にかかわる定数である。垂直面書き込み番地作成
回路14では俯角φ、方位θおよび距離rにある
水中物から反射された信号を例えばW、Zで表わ
される二次元の番地を持つ垂直面映像メモリに記
憶するとすれば、次の(3)、(4)式の演算を行ない信
号を書き込むべき番地を算出する。
W=KW・cosφ・r・sinθ+CW ……(3) Z=KZ・sinφ・r+CZ ……(4) 上式においてKW、KZ、CWおよびCZはそれぞれ
(1)、(2)式におけるKX、KY、CXおよびCYに相当す
るものである。送受波器より距離Aの位置の垂直
断面を表示する場合この垂直断面上におけるφ、
θ、rおよびAの関係は次の(5)式で表わされるの
で、(5)式が成立したときにのみ垂直面映像メモリ
に信号を書き込むように書き込み制御回路17が
制御する。
r・cosθ=A/cosφ ……(5) 書き込み番地作成回路14,15および書き込
み制御回路17は具体的には、φ、θ、r書き込
み制御回路ではさらにAを入力とし、各入力に対
応するX、YまたはW、Zの値、または書き込み
制御信号を出力する読出し専用メモリあるいは上
記演算を直接実行する演算回路によつて実現でき
る。
以上のようにして1回の送信によつて、ある俯
角をもつた円錐面における垂直面および水平面の
映像がそれぞれ映像メモリ12および13に記憶
される。次に垂直面映像メモリ12および水平面
映像メモリ13の内容は読み出し番地作成回路1
8からの番地に従つて順次垂直面表示メモリ19
および水平面表示メモリ20に転送され、この表
示用メモリ19,20の内容がブラウン管21に
表示される。
次に俯角を変えた円錐面上にある水中物から反
射された信号を垂直面映像メモリに書き加えるこ
とを繰返すことにより、垂直面映像メモリには水
中の垂直断面の情報が記憶されることになる。
第11図に示す断面を表示する場合について
も、第13図のブロツク図にて行なうことができ
る。この場合垂直面書き込み番地作成回路14で
は(3)、(4)式の演算の代わりに次の演算を行なう。
W=KW・θ+CW ……(6) Z=KZ・sinφ・r+CZ ……(7) 書き込み制御回路17では次の(8)式が成立した
ときにのみ垂直面映像メモリに信号を書き込むよ
うにする。
r=A/cosφ ……(8) 表示方法は第10図および第12図に示すよう
にブラウン管の上側に水平面映像Hを、下側に垂
直面映像Vを表示する以外に、第14図もしくは
第15図に示すように水平面映像Hをブラウン管
の左側もしくは右側に、垂直面映像Vをその反対
側に表示することも、また、水平面映像Hと垂直
面映像Vを任意に切換えて同一ブラウン管上に表
示することもできる。
また、送受波器で受けた反射波の信号振幅を色
に対応させ色の相違によつて実質的に水中物体の
形状および密度その他を表示することができる。
以上は円錐形をした送受波ビームの場合につい
て説明したが、第16図に示すように円弧状に配
列された振動子からなる送受波器Tによる扇形の
ビームを機械的に俯角を与えて垂直方向を走査す
る場合についても、第13図のブロツク図に示す
構成を用いて同様な表示が可能である。
以上説明したように自船から離れた位置におけ
る自船を通らない平面または曲面での水中の垂直
断面を表示することができるので、水中の様子を
広範囲にわたつて短時間に探知できる利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はスキヤニングソナーの送受波器の一
例、第2図は送受波ビームの放射状態図、第3図
は受波ビームの旋回の説明図、第4図と第5図は
スキヤニングソナーの表示方式とその表示画面、
第6図は従来の垂直断面の表示の説明図、第7図
と第8図は第6図の表面画面の例、第9図、第1
1図は本発明による垂直断面の表示例を示し、第
10図、第12図は第9図、第11図の夫々表示
画面、第13図は本発明の一実施例のブロツク
図、第14図と第15図は本発明による他の表示
画面の例、第16図はスキヤニングソナーの他の
送受波ビームの走査状態を示すパターン図であ
る。 1…送信トリガ発生回路、2…俯角制御信号発
生回路、3…送信俯角制御回路、4…送信器、5
…送受切換回路、6…送受波器、7…受信俯角制
御回路、8…方位切換回路、9…方位制御回路、
10…増幅器、11…アナログデジタル変換器、
12…垂直面映像メモリ、13…水平面映像メモ
リ、14…垂直面書き込み番地作成回路、15…
水平面書き込み番地作成回路、16…距離計数回
路、17…書き込み制御回路、18…読み出し番
地作成回路、19…垂直面表示メモリ、20…水
平面表示メモリ、21…ブラウン管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の振動子を配列した送受波器により、水
    中に音波を発射し水中物体からの反射信号を受波
    して、これをブラウン管表示器に表示する水中物
    体表示装置において、前記反射信号を前記送受波
    器を含む水平面に投影した像として極座標表示す
    る平面表示部と、該平面表示部に表示される物体
    を含む前記水平面と垂直で前記送受波器を含まな
    い平面又は円筒面を表示する断面表示部とを有
    し、平面表示部には断面表示される部分を示すカ
    ーソルを表示することを特徴とする水中物体表示
    装置。 2 ブラウン管表示器の表示面を分割し、前記水
    平表示部及び断面表示部としたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の水中物体表示装置。 3 ブラウン管表示器を、平面表示部と断面表示
    部とに切換えて表示することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の水中物体表示装置。
JP8032981A 1981-05-27 1981-05-27 Device to display object in water Granted JPS57196172A (en)

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JP8032981A JPS57196172A (en) 1981-05-27 1981-05-27 Device to display object in water

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JPS57196172A JPS57196172A (en) 1982-12-02
JPS6326876B2 true JPS6326876B2 (ja) 1988-05-31

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ID=13715210

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JPS57196172A (en) 1982-12-02

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