JP2004144528A - Underwater sonar system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶に搭載される水中用ソーナー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
船舶に搭載されるソーナー装置では、送受波器が船体と一緒に動揺して目標物の検出精度の低下や、目標物の位置と距離の測定誤差が増加するおそれがあった。そこでこの不具合を解消するために、ソーナー装置が受信信号を変換した後に画面に表示させる場合に、ジャイロ等で測定した船体のロールとピッチのデータを用いて送受波器の測定誤差を算出し信号補正や画像補正を行っていた。
【0003】
このソーナー装置を船体に取付ける取付方法の例が、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載のソーナー装置は、動揺検出器と平行四辺形のリンク機構により船体に固定された超音波送受波器を有している。そして、動揺検出器と超音波送受波器の軸の方向を一致させて、超音波送受波器の向きを設定している。
【特許文献1】
特開2001−151190号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
船体のロールとピッチの情報を用いて信号補正する従来の方法では、送受波器が動揺しても目標物からの反射音を確実に受信できるようにすると、送受波器が大型化しコストが増大するおそれがある。また、信号補正や画像補正に、膨大な計算が必要となり応答性が低下する。また、上記特許文献1に記載のものでは、超音波送受波器を任意の角度に設定できるが、船体の動揺に対する超音波送受波器の動揺を修正できない。そのため、測定精度が低下する。
【0005】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は船体に搭載される水中用ソーナーの測定精度を向上させることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、水中に音波を送信して目標物からの反射音を受信する送受波器を備える水中用ソーナー装置において、前記送受波器を船体に取付る取付機構を設け、この取付け機構は船体に対して互いに直交する3軸回りの回転移動と、少なくとも1方向への並進移動を可能にする手段を有することにある。本発明の他の特徴は、水中用ソーナー装置の送受波器が、船体に対して3自由度の回転移動と1自由度以上の並進移動が可能なことにある。
【0007】
そしてこれらの特徴において、送受波器に、この送受波器の角度位置または送受波器に作用する加速度を検出する検出手段を設け、この送受波器を検出手段の出力に基いて回転移動および並進移動の少なくともいずれかさせて位置決めするのがよい。また、送受波器の回転移動と並進移動を制御する制御手段を設け、この制御手段は船体の波や風による揺れをキャンセルするように送受波器位置を制御するようにするのが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明に係るソナー装置の一実施例を、図1ないし図4を用いて説明する。図4に、水中用ソーナー装置を用いた物体探索の概要を示す。水中用ソーナー装置100は、水中の目標物44に向けて音波43を送信し、その反射波を受信する送受波器22と、この送受波器22を船体20底面に取付ける取付機構21とを有している。送受波器22から所定範囲だけに発信された音波43が、目標物44に当たって戻るときの時間や方向から目標物44の有無と位置を検出する。その際、波や風等により船体20が動揺して測定誤差が生じる。そこで、船体20と送受波器22間に取付けた取付機構21が、船体20の動揺に対する送受波器22の動揺をキャンセルする。
【0009】
この取付機構21の詳細を、図1により説明する。図1では、水中用ソーナー100の送受波器22を直方体状の物体として表している。取付機構21は、アクチュエータ3〜8とジョイント6〜17を有している。送受波器22の上面3箇所に、送受波器22を船体20に取付けるため、各個所に2個づつ合計6個の伸縮自在のアクチュエータ3〜8が取付けられている。同じ個所に取り付けた2個のアクチュエータ3、4の組は、V字をなすように送受波器2の船体20側取付け端は離して船体20に取付けられている。アクチュエータ5、6の組、アクチュエータ7、8の組も同様である。各アクチュエータ3〜8の船体20との接続には、回転可能なジョイント15〜17を用いている。一方、アクチュエータ3〜8の船体20への接続には、これも回転可能なジョイント6〜11が用いられている。この構成は、スチュワートプラットフォームと呼ばれるもので、3個の回転自由度と3個の並進自由度を有する。
【0010】
このように、取付け機構21が3個の回転自由度と3個の併進自由度を有するので、船体20が波や風によりローリングとピッチングとヨーイングしても、ジョイント9〜17の3自由度の回転運動により送受波器22の信号のぶれをキャンセルできる。なお、実際の船体20の揺れには、上下方向の揺れも重畳されている。
【0011】
図2に、船体20が左右に揺れたときの様子を示す。実線は船体20が水平な状態にあるときを示し、破線は船体20が傾いた状態を示す。船体20の傾きを取付機構21の回転運動によってキャンセルする。このように取付け機構21が送受波器24を水平に保つと、送受波器22の受信信号から船体20の傾きの影響が取り去られるが、船体20の上下方向および横方向に、変位A、Bが発生する。これらの並進変位A,Bにより、送受波器22の受信信号は影響を受ける。そこでこれらの併進変位A,Bをも、取付機構21を用いてキャンセルする。つまり、アクチュエータ3〜8は並進移動可能なので、回転動作に加えて並進移動させることにより、並進方向の動揺による影響をキャンセルでき、送受波器22による測定精度を向上できる。また、画像補正に必要な計算量を大幅に減らしたり、水中用ソーナーのメンテナンスを容易に行える。
【0012】
本発明に係る水中用ソーナーの他の実施例を、図3に示す。本実施例では、上記実施例の水中用ソーナー100に加えて、保護ドーム33を船体30に取り付けている。保護ドーム33は、取付機構21および送受波器22を覆うように設けられている。ところで、従来の水中用ソーナーに保護ドームを適用したときに、回転運動だけで船体20の動揺をキャンセルしようとすれば、送受波器22とドーム33とが干渉する事態が生じるおそれがある。そこでこの干渉を避けようとすれば、送受波器22の可動範囲が狭くなる。
【0013】
これに対して本実施例においては、送受波器22を取付機構21を用いて並進移動させることができるので、上述した干渉を回避できる。例えば、送受波器22とドーム33が干渉する条件の時は、送受波器22を取付機構21を用いて上方にへ移動させる。これにより、送受波器22の可動範囲をドーム33が無いときと同様まで広くすることができる。本実施例によれば、ドームを設けたので、水中用ソーナーが物体と衝突して故障するのを防止できる。
【0014】
上記実施例ではアクチュエータとジョイントを用いて送受波器を移動させていたが、並進運動が可能なリニアステージ上に回転運動可能な機構を組合わせるようにしてもよい。この場合、並進方向のストロークを大にすることができるので、例えば、船体と目標物との間に遮へい物があっても、それを避ける位置に送受波器を移動させて目標物の検出や位置測定が可能になる。
【0015】
なお上記各実施例において、船体または送受波器に角度あるいは加速度を検出するセンサを取付け、このセンサの出力に基づいてアクチュエータを制御すれば、船体の動揺に対する送受波器の動揺をより効果的にキャンセルできる。さらに、並進移動機構を動揺修正だけに用いるのではなく、例えば、船体に対して上下方向の並進移動機構を設けて、送受波器を使用しない時やメンテナンス時に船体の中に送受波器を回収するようにすれば、メンテナスや修理または調整を容易に行える。
【0016】
【発明の効果】
以上説明したように本実施例によれば、船舶の動揺に対して送受波器を回転変位及び併進変位させることができるので、水中用ソーナーが目標物を検出することおよび目標物の正確な位置測定が可能になる。また、水中用ソーナーの応答性を向上できる。画像補正に必要な計算量を大幅に減らしたり、メンテナンスを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る水中用ソーナーの一実施例の斜視図。
【図2】船体の傾きによる位置ずれを説明する図。
【図3】本発明に係る水中用ソーナーの他の実施例の正面図。
【図4】水中用ソーナーの動作を説明する図。
【符号の説明】
20…船体、3〜8…アクチュエータ、9〜17…ジョイント、21…送受波器の取付機構、22…送受波器、33…ドーム、44…目標物。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an underwater sonar device mounted on a ship.
[0002]
[Prior art]
In a sonar device mounted on a ship, there is a risk that the transducer will swing with the hull, thereby lowering the detection accuracy of the target and increasing the measurement error of the position and distance of the target. Therefore, in order to solve this problem, when the sonar device converts the received signal and displays it on the screen, it calculates the measurement error of the transducer using the roll and pitch data of the hull measured by gyro etc. Correction and image correction were performed.
[0003]
An example of an attachment method for attaching this sonar device to a hull is described in Patent Document 1. The sonar device described in Patent Document 1 has an ultrasonic transducer fixed to a hull by a motion detector and a parallelogram link mechanism. Then, the direction of the axis of the vibration detector and the direction of the axis of the ultrasonic transducer are matched to set the direction of the ultrasonic transducer.
[Patent Document 1]
JP 2001-151190 A
[Problems to be solved by the invention]
With the conventional method of correcting signals using information on the roll and pitch of the hull, it is necessary to ensure that the reflected sound from the target can be received even if the transducer fluctuates. There is a possibility that. In addition, an enormous amount of calculation is required for signal correction and image correction, and responsiveness is reduced. Further, in the configuration described in Patent Document 1, the ultrasonic transducer can be set at an arbitrary angle, but the oscillation of the ultrasonic transducer relative to the oscillation of the hull cannot be corrected. For this reason, the measurement accuracy decreases.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned disadvantages of the related art, and has as its object to improve the measurement accuracy of an underwater sonar mounted on a hull.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A feature of the present invention for achieving the above object is that in an underwater sonar device including a transducer for transmitting a sound wave into water and receiving a reflected sound from a target, an attachment for attaching the transducer to a hull. A mechanism is provided, wherein the mounting mechanism has means for enabling rotational movement about three axes orthogonal to each other with respect to the hull and translational movement in at least one direction. Another feature of the present invention is that the transducer of the underwater sonar device can perform three degrees of freedom rotation and one or more degrees of freedom translation with respect to the hull.
[0007]
In these features, the transducer is provided with detecting means for detecting the angular position of the transducer or acceleration acting on the transducer, and the transducer is rotated and translated based on the output of the detecting means. The positioning is preferably performed by at least one of the movements. Further, it is preferable that control means for controlling the rotational movement and the translational movement of the transducer is provided, and this control means controls the position of the transducer so as to cancel the sway of the hull due to waves or wind.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One embodiment of a sonar device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows an outline of the object search using the underwater sonar device. The
[0009]
Details of the
[0010]
Thus, since the
[0011]
FIG. 2 shows a state where the
[0012]
Another embodiment of the underwater sonar according to the present invention is shown in FIG. In this embodiment, a
[0013]
On the other hand, in the present embodiment, since the
[0014]
In the above embodiment, the transducer is moved using the actuator and the joint, but a mechanism capable of rotational movement may be combined on a linear stage capable of translational movement. In this case, since the stroke in the translation direction can be increased, for example, even if there is a shield between the hull and the target, the transducer is moved to a position where it is avoided to detect the target, Position measurement becomes possible.
[0015]
In each of the above embodiments, if a sensor for detecting an angle or acceleration is attached to the hull or the transducer, and the actuator is controlled based on the output of this sensor, the sway of the transducer with respect to the hull can be more effectively controlled. Can be canceled. Furthermore, instead of using the translation mechanism only for shaking correction, for example, a vertical translation mechanism is provided for the hull, and the transducer is collected in the hull when the transducer is not used or during maintenance. This will facilitate maintenance, repair or adjustment.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the present embodiment, the transducer can be rotationally and translationally displaced in response to the motion of the ship, so that the underwater sonar can detect the target and correct the position of the target. Measurement becomes possible. In addition, the responsiveness of the underwater sonar can be improved. The amount of calculation required for image correction can be significantly reduced, and maintenance can be easily performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of an underwater sonar according to the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a displacement caused by a tilt of a hull.
FIG. 3 is a front view of another embodiment of the underwater sonar according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the underwater sonar.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 20: Hull, 3-8: Actuator, 9-17: Joint, 21: Transceiver mounting mechanism, 22: Transceiver, 33: Dome, 44: Target.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002307781A JP2004144528A (en) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | Underwater sonar system |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2002307781A JP2004144528A (en) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | Underwater sonar system |
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JP2004144528A true JP2004144528A (en) | 2004-05-20 |
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JP2002307781A Pending JP2004144528A (en) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | Underwater sonar system |
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- 2002-10-23 JP JP2002307781A patent/JP2004144528A/en active Pending
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