CN104181536A - 探照灯式声纳 - Google Patents

Abstract

提供一种能有效地进行多个设定角度的变更的探照灯式声纳。探照灯式声纳具有：振子，其在水中发送超声波，并且能接收该超声波的反射波；电机，其以基于振子的超声波的发送方向变化的方式使振子进行动作；设定角度变更部，其基于操作部的1个操作对决定基于振子的超声波的多种发送区域的多个设定角度进行变更；电机控制部，其以超声波基于各设定角度发送到各发送区域的方式控制电机的驱动；探测图像形成部，其基于接收信号在每个发送区域形成探测图像，所述接收信号通过振子接收基于从振子1发送的超声波的反射波而生成；以及显示控制部，其将该形成的每个发送区域的探测图像显示于显示部。

Description

探照灯式声纳

技术领域

本发明涉及探照灯式声纳，其搭载于船舶上，一边使超声波的发送方向变化一边探测鱼群等探测对象物。

背景技术

作为通过超声波的收发来探测水中的鱼群等探测对象物的装置的一种，探照灯式声纳众所周知（例如，专利文献1）。探照灯式声纳是基于配置在船舶的船底等的振子的超声波的收发均通过相同的窄波束进行的声纳系统，能以1次超声波的收发来探测该船舶的全周360度中的1个方向中的规定角度范围（例如6度左右的探测范围）。

即，探照灯式声纳具有能自由变更收发超声波的振子的俯角和方位角的机构，在设定了振子的俯角的状态下，通过一边使该振子如探照灯那样以本船为中心每次转动规定角度一边依次进行超声波的收发，从而对水中进行探测。并且，这样进行的水中的探测结果作为探测图像依次显示于画面。

专利文献1：（日本）特开平5－126938号公报

但是，在如上所述的探照灯式声纳中，例如，振子的俯角被设定多个，在进行这些俯角的设定变更的情况下，通常必须根据所设定的俯角的数量反复进行设定变更的操作，因此具有设定变更的操作费时间的问题。

发明内容

本发明是着眼于这样的存在于现有技术的问题点而完成的。其面目的在于提供能有效地进行多个设定角度的变更的探照灯式声纳。

以下，对用于解决上述课题的方案及其作用效果进行记载。

解决上述课题的探照灯式声纳是搭载于船舶、一边使在1个方向发送的超声波的发送方向变化一边进行所述船舶周围的水中的探测的探照灯式声纳，具有：振子，其在水中发送所述超声波，并且能接收所述超声波的反射波；驱动力的驱动源，其以基于所述振子的所述超声波的发送方向变化的方式使所述振子进行动作；设定角度变更部，其基于操作部的1个操作对决定基于所述振子的所述超声波的多种发送区域的多个设定角度进行变更；驱动控制部，其以所述超声波基于各所述设定角度发送到各所述发送区域的方式控制所述驱动源的驱动；探测图像形成部，其基于接收信号在每个所述发送区域形成探测图像，所述接收信号通过所述振子接收从所述振子发送的所述超声波的反射波而生成；以及显示控制部，其将形成有所述探测图像形成部的每个所述发送区域的所述探测图像显示于显示部。

根据该构成，通过设定角度变更部，能基于操作部的1个操作对决定基于振子的超声波的多种发送区域的多个设定角度进行变更，所以能有效地进行该多个设定角度的变更。

在上述探照灯式声纳中，优选所述设定角度变更部一边基于所述操作部的1个操作维持各所述设定角度彼此的角度差一边进行各所述设定角度的变更。

根据该构成，能通过设定角度变更部一边维持各设定角度彼此的角度差一边进行该各设定角度的变更。

在上述探照灯式声纳中，优选所述设定角度被设定上限值和下限值，所述设定角度变更部在各所述设定角度的任一个达到所述上限值或者所述下限值的情况下，限制所有的所述设定角度向所述上限值和所述下限值中各所述设定角度的任一个达到的一侧的变更。

根据该构成，即使在各设定角度的任一个达到上限值或者下限值的情况下，也能维持各设定角度彼此的角度差。

在上述探照灯式声纳中，优选所述设定角度是基于所述振子的所述超声波的发送方向的俯角。

根据该构成，能有效地进行设定了多个的基于振子的超声波的发送方向的俯角的变更。

在上述探照灯式声纳中，优选所述设定角度是作为使基于所述振子的所述超声波的发送方向变化的方向的变化方向相对于所述船舶的行进方向的角度。

根据该构成，能有效地进行设定了多个的变化方向相对于船舶的行进方向的角度的变更。

在上述探照灯式声纳中，优选所述显示控制部将形成有所述探测图像形成部的每个所述发送区域的所述探测图像分割显示于显示部。

根据该构成，能通过显示部一次视觉识别每个发送区域的探测图像。

根据本发明，能有效地进行多个设定角度的变更。

附图标记说明：

11：船舶；12：探照灯式声纳；14：操作部；15：显示部；31：振子；27：作为驱动源的一例的扫描电机；33：作为驱动源的一例的倾斜电机；55：作为驱动控制部的一例的电机控制部；56：探测图像形成部；57：显示控制部；59：设定角度变更部；A：上限值；B：下限值；K：设定角度。

附图说明

图1是实施方式的探照灯式声纳的概略构成图。

图2是示出通过搭载有该探照灯式声纳的船舶进行水中的探测时的状态的示意侧面图。

图3是示出通过搭载有该探照灯式声纳的船舶以声纳模式进行水中的探测时的状态的示意立体图。

图4是示出通过搭载有该探照灯式声纳的船舶以海底声纳模式进行水中的探测时的状态的示意立体图。

图5是示出该探照灯式声纳的波收发单元的示意剖视图。

图6是示出该探照灯式声纳的控制部的框图。

图7是示出该探照灯式声纳的电气构成的框图。

图8是示出设定角度变更处理程序的流程图。

图9（a）是示出在声纳模式下设定各探测图像的俯角时的状态的示意图。

图9（b）是示出将（a）的各探测图像的俯角变更时的状态的示意图。

图10（a）是示出在海底声纳模式下设定各探测图像的扫描角度时的状态的示意图。

图10（b）是示出变更（a）的各探测图像的扫描角度时的状态的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图对探照灯式声纳的一实施方式进行说明。

如图1和图2所示，探照灯式声纳12搭载于船舶11，进行对该船舶11周围的水中的鱼群等探测对象物S的探测。并且，探照灯式声纳12具有主体部13、与主体部13一体形成的操作部14、与主体部13一体形成的显示部15、收发超声波束TB的波收发单元16、以及使波收发单元16升降的升降装置17。主体部13与操作部14、显示部15、波收发单元16以及升降装置17分别电连接。

主体部13、操作部14以及显示部15配置在船舶11的操舵室内，并且波收发单元16和升降装置17配置在船舶11的船底内。并且，波收发单元16通过升降装置17被升降，从而从船舶11的船底向水中自由出没。此外，操作部14具有用于切换后述的探测模式的模式按钮14a、旋转按钮14b以及倾斜按钮14c。

探照灯式声纳12具有声纳模式和海底声纳模式这2个探测模式。如图2和图3所示，在声纳模式下，在使波收发单元16从船舶11的船底突出的状态下，一边使从波收发单元16在1个方向发送的超声波束TB的发送方向以向顺时钟方向（右旋转）画圆的方式每次依次变化规定角度一边进行水中的探测。

另一方面，如图2和图4所示，在海底声纳模式下，在使波收发单元16从船舶11的船底突出的状态下，一边使从波收发单元16在1个方向发送的超声波束TB的发送方向在沿着从正上方观看船舶11时的以船舶11为中心的假想圆的直径的方向（变化方向）每次依次变化规定角度一边进行水中的探测。并且，这样的水中的探测结果无论是声纳模式还是海底声纳模式，都作为探测图像显示于显示部15。

接着，对波收发单元16的构成进行详述。

如图5所示，波收发单元16具有：上端开口并且下端部呈半球状的有底圆筒状的下壳21；下端开口并且上端部呈圆板状的有盖圆筒状的上壳22；以及封闭上壳22的下端开口和下壳21的上端开口的圆板状的盖体23。因此，由盖体23的上表面和上壳22形成上侧收纳空间24，并且由盖体23的下表面和下壳21形成下侧收纳空间25。

在盖体23的中央部形成有贯通孔26。在盖体23上的中央部固定有通过步进电机构成的扫描电机27。扫描电机27的输出轴27a从扫描电机27的下表面在能旋转地插通贯通孔26的状态下朝向正下方延伸。输出轴27a的前端（下端）到达下侧收纳空间25的上部。

在输出轴27a的前端设有圆形的支撑板28。即，输出轴27a的前端连接到支撑板28的上表面中的中心部。在支撑板28的下表面设有呈大致倒U字状的支撑架29。在支撑架29的下端部之间能旋转地架设有水平延伸的旋转轴30。

在旋转轴30的中央部固定有振子31，振子31在1个方向发送超声波束TB（参照图2），并且能接收该发送的超声波束TB的反射波。在旋转轴30中的与振子31相邻的位置固定有大致半圆状的倾斜齿轮32。因此，旋转轴30、振子31以及倾斜齿轮32会相互一体旋转。

在支撑架29的上端部固定有通过步进电机构成的倾斜电机33。倾斜电机33具有朝向倾斜齿轮32侧延伸的输出轴33a。在输出轴33a的前端设有小齿轮33b。小齿轮33b与倾斜齿轮32啮合。

并且，当驱动扫描电机27时，伴随输出轴27a的旋转，振子31通过支撑板28、支撑架29以及旋转轴30而旋转，因此基于振子31的超声波束（参照图2）的发送方向左右变化。

即，因为通过扫描电机27的驱动使振子31朝向的方向变更，所以通过振子31发送的超声波束（参照图2）的方向被变更。因此，扫描电机27作为以基于振子31的超声波束（参照图2）的发送方向左右变化的方式使振子31动作的驱动力的驱动源发挥作用。

另一方面，当驱动倾斜电机33时，伴随输出轴33a的旋转，振子31通过小齿轮33b、倾斜齿轮32以及旋转轴30而以旋转轴30为中心进行旋转。由此，作为振子31朝向的方向和振子31的高度的水平面所呈的角度的俯角被变更，所以通过振子31发送的超声波束（参照图2）的方向上下变更。因此，倾斜电机33作为以基于振子31的超声波束（参照图2）的发送方向上下变化的方式使振子31动作的驱动力的驱动源发挥作用。

接着，对探照灯式声纳12的电气构成进行说明。

如图1和图6所示，探照灯式声纳12的主体部13具有通过微型电子计算机构成的控制部50。控制部50具有CPU51、ROM52以及RAM53。

在ROM52中存储有包含图8的流程图所示的设定角度变更用的程序在内的各种控制程序、后述的设定角度K的上限值A、下限值B等各种设定数量据等。在RAM53中暂时存储有通过CPU51执行的程序数据、各种设定数量据、作为基于CPU51的运算结果和处理结果的各种数据等。

如图6和图7所示，控制部50通过CPU51执行存储于ROM52中的设定角度变更用的程序，从而构建主控制部54、作为驱动控制部的一例的电机控制部55、探测图像形成部56、显示控制部57、设定角度设定部58以及设定角度变更部59。

如图7所示，控制部50通过电机驱动器60与扫描电机27以及倾斜电机33分别电连接，并且通过收发电路61与振子31电连接。而且，控制部50与显示部15、操作部14以及升降装置17分别电连接。

主控制部54控制收发电路61从振子31发送超声波束TB（参照图2），并且控制升降装置17的驱动。电机控制部55通过电机驱动器60分别控制扫描电机27和倾斜电机33的驱动。

探测图像形成部56通过收发电路61接收接收信号，基于该接收的接收信号在每个超声波束TB的发送区域形成探测图像数据并使其存储于RAM53（参照图6）的一部分存储区域，所述接收信号通过振子31接收从振子31发送的超声波束TB（参照图2）的反射波而生成。

显示控制部57使显示部15显示探测图像，上述探测图像基于通过探测图像形成部56形成并存储于RAM53（参照图6）的一部分存储区域的探测图像数据。显示控制部57在有多个探测图像的情况下，使显示部15分别分割显示各探测图像。

设定角度设定部58基于操作部14的操作分别设定决定基于振子31的超声波束TB（参照图2）的多种发送区域的多个设定角度K。设定角度变更部59基于操作部14的1个操作变更通过设定角度设定部58所设定的相互不同的多个设定角度K。

接着，基于图8所示的流程图对控制部50执行的设定角度变更处理程序进行说明。此外，设定角度变更处理程序在用户为了开始水中的探测而操作操作部14并设定了多个设定角度K时通过控制部50执行。另外，在设定角度变更处理程序中，在探测模式是声纳模式的情况下，操作部14的设定角度K的1个变更操作成为倾斜按钮14c的1次按压操作，在探测模式是海底声纳模式的情况下，操作部14的设定角度K的1个变更操作成为旋转按钮14b的1次按压操作。

当执行设定角度变更处理程序时，首先，控制部50对是否通过操作部14进行了设定角度K的变更操作进行判定（步骤S1）。在步骤S1的判定结果判定为否定的情况下，控制部50反复进行步骤S1的处理直至步骤S1的判定结果判定为肯定。并且，当步骤S1的判定结果判定为肯定时，控制部50对多个设定角度K中的任一个是否达到上限值A或者下限值B进行判定（步骤S2）。

在步骤S2的判定结果判定为否定的情况下，控制部50以使所有的设定角度K一边维持它们的相互的角度差一边变更1度左右的角度的方式控制扫描电机27或者倾斜电机33的驱动（步骤S3），然后将该处理转移到步骤S1。另一方面，在步骤S2的判定结果判定为肯定的情况下，控制部50结束设定角度变更处理程序。

接着，基于图9和图10说明如上所述构成的探照灯式声纳12的作用。

下面，在以声纳模式下的超声波束TB的发送方向的俯角设定了多个（在本实施方式中为4个）的多个（在本实施方式中为4个）画面模式使用探照灯式声纳12的情况下，首先，按下模式按钮14a，将探测模式设为声纳模式。

在该声纳模式下，上述的设定角度K成为基于振子31的超声波束TB的发送方向的俯角。接着，操作操作部14，如图9（a）所示，设为基于振子31的超声波束TB的发送方向的俯角设定了4个的4画面模式。在本实施方式中，超声波束TB的发送区域（发送范围）被设定为船舶11的周围360度的角度范围。因此，超声波束TB的发送区域成为4个俯角中的各个船舶11的周围360度的角度范围的4种。

并且，例如，当所设定的4个俯角是10度、20度、30度以及40度时，如图9（a）所示，在显示部15上显示各俯角和与该各俯角对应的各个探测图像。即，各探测图像在显示部15上以2行2列被分割显示，各俯角在显示部15中的右端部以与各探测图像对应的方式以2行2列被显示。关于显示于显示部15的各探测图像，左上为俯角10度的图像，右上为俯角20度的图像，右下为俯角30度的图像，左下为俯角40度的图像。在该情况下，显示于显示部15的4个探测图像（4画面）通过1个振子31各探测1个探测图像左右（1画面）而依次被形成。

在此，在想要将4个探测图像的俯角一齐变更的情况下，对倾斜按钮14c进行按压操作。在该情况下，当将倾斜按钮14c的上端部按下1次时，4个探测图像的俯角全部变小1度，当将倾斜按钮14c的下端部按下1次时，4个探测图像的俯角全部变大1度。并且，例如，在想要使4个探测图像的俯角全部变大50度的情况下，将倾斜按钮14c的下端部按下50次。于是，如图9（b）所示，关于显示于显示部15的各探测图像，左上为俯角60度的图像，右上为俯角70度的图像，右下为俯角80度的图像，左下为俯角90度的图像。

在该情况下，各俯角的上限值A和下限值B分别被设定为90度和0度。因此，即使进一步将倾斜按钮14c的下端部按下，但是因为左下的探测图像的俯角已经达到上限值A的90度，所以4个探测图像的俯角不会比其更大。另外，在将倾斜按钮14c的上端部按下使4个探测图像的俯角中的任一个达到下限值B的0度的情况下，即使进一步将倾斜按钮14c的上端部按下，4个探测图像的俯角也不会比其更小。

这样，仅仅将倾斜按钮14c按下，就能以将倾斜按钮14c按下的量将4个探测图像的俯角一齐各变更1度的角度，所以能有效地进行4个探测图像的俯角的变更。顺便说一下，在使4个探测图像的俯角分别各增大50度的情况下，需要将用于变更4个探测图像的俯角的各个按钮各按下50次，共计按下200次。

另一方面，在以作为使海底声纳模式下的超声波束TB的发送方向变化的方向的变化方向相对于船舶11的行进方向的角度设定了多个（在本实施方式中为4个）的多个（在本实施方式中为4个）画面模式使用探照灯式声纳12的情况下，首先，将模式按钮14a按下，将探测模式设为海底声纳模式。

在该海底声纳模式中，上述设定角度K成为作为使基于振子31的超声波束TB的发送方向变化的方向的变化方向（图4的箭头所示的方向）相对于从正上方观看船舶11时的船舶11的行进方向的角度（以下称为“扫描角度”。）。接着，操作操作部14，如图10（a）所示，设为设定了4个扫描角度的4画面模式。在本实施方式中，超声波束TB的发送区域（发送范围）被设定为以船舶11的正下方为中心的变化方向中的60度的角度范围。因此，超声波束TB的发送区域成为4个扫描角度的变化方向中的各个60度的角度范围的4种。

并且，例如，当所设定的4个扫描角度是25度、45度、65度以及85度时，如图10（a）所示，在显示部15上显示各扫描角度和与该各扫描角度对应的各个探测图像。即，各探测图像在显示部15上以2行2列被分割显示，各扫描角度在显示部15中的右端部以与各探测图像对应的方式以2行2列被显示。关于显示于显示部15的各探测图像，左上为扫描角度25度的图像，右上为扫描角度45度的图像，右下为扫描角度65度的图像，左下为扫描角度85度的图像。在该情况下，显示于显示部15的4个探测图像（4画面）通过1个振子31各探测1个探测图像左右（1画面）而依次被形成。

另外，在图10的（a）和（b）中的显示部15的右端部、即示出各扫描角度的区域，从下向上的方向成为船舶11的行进方向，从●标志朝向○标志的方向示出变化方向。此外，在●标志与○标志之间显示的五角形的图形示出船舶11。

在此，在想要将4个探测图像的扫描角度一齐变更的情况下，对旋转按钮14b进行按压操作。在该情况下，当将旋转按钮14b的上端部按下1次时，4个探测图像的扫描角度全部变大1度，当将旋转按钮14b的下端部按下1次时，4个探测图像的扫描角度全部变小1度。并且，例如，在想要使4个探测图像的扫描角度全部变大25度的情况下，将旋转按钮14b的上端部按下25次。于是，如图10（b）所示，关于显示于显示部15的各探测图像，左上为扫描角度50度的图像，右上为扫描角度70度的图像，右下为扫描角度90度的图像，左下为扫描角度110度的图像。

在该情况下，各扫描角度的上限值A和下限值B分别被设定为80度和0度。因此，例如，在各扫描角度中的任一个达到上限值A的180度的情况下，即使进一步将旋转按钮14b的上端部按下，4个探测图像的扫描角度也不会比其更大。此外，图4示出船舶11的行进方向和变化方向一致的状态，该状态下的扫描角度为0度。

这样，仅仅将旋转按钮14b按下，就能以将旋转按钮14b按下的量将4个探测图像的扫描角度一齐各变更1度的角度，所以能有效地进行4个探测图像的扫描角度的变更。顺便说一下，在使4个探测图像的扫描角度分别各曾大25度的情况下，需要将用于变更4个探测图像的扫描角度的各个按钮各按下25次，共计按下100次。

根据以上详述的实施方式，可发挥如下效果。

（1）因为能基于操作部14的1个操作对决定基于振子31的超声波束TB的4种发送区域的4个设定角度K进行变更，所以能有效地进行该4个设定角度K的变更。

（2）能基于操作部14的1个操作一边维持各设定角度K彼此的角度差一边进行该各设定角度K的变更。

（3）在各设定角度K中的任一个达到上限值A或者下限值B的情况下，所有的设定角度K向上限值A和下限值B中各设定角度K中的任一个达到的一侧的变更被限制。因此，即使在各设定角度K中的任一个达到上限值A或者下限值B的情况下，也能维持各设定角度K彼此的角度差。

（4）在设定角度K是基于振子31的超声波束TB的发送方向的俯角的情况下，能有效地进行设定了4个的基于振子31的超声波束TB的发送方向的俯角的变更。

（5）在设定角度K是扫描角度（作为使基于振子31的超声波束TB的发送方向变化的方向的变化方向相对于船舶11的行进方向的角度）的情况下，能有效地进行设定了4个的扫描角度的变更。

（6）显示控制部57将形成有探测图像形成部56的每个发送区域的探测图像分割地一次性显示于显示部15，因此能在显示部15上一次视觉识别每个发送区域的探测图像。

（变更例）

此外，上述实施方式也能按照如下进行变更并具体化。

·显示控制部57不必将形成有探测图像形成部56的每个发送区域的探测图像分割地一次性显示于显示部15。例如，显示控制部57可以使形成有探测图像形成部56的每个发送区域的探测图像每隔规定时间依次显示于显示部15。

·设定角度K的上限值A和下限值B中的至少一方不一定非要设定。

·在通过操作部14的1个操作进行各设定角度K的变更的情况下，不一定非要维持各设定角度K彼此的角度差。

·操作部14不仅通过按钮，也可以通过杆、把手等构成。

·设定角度K可以设定4个以外的多个。即，设定角度K的设定数量既可以是2个，也可以是3个、6个等。

·设定角度K可以每当通过操作部14进行1个操作时各变更1度以外的任意的角度（例如，2度左右的角度、3度左右的角度）。

·升降装置17可以是手动式的。在该情况下，用户通过手动使升降装置17工作，从而波收发单元16被升降。

·声纳模式下的超声波束TB的发送区域（发送范围）不限于船舶11的周围360度的角度范围，可以变更为任意的角度范围（0度～360度）。

·海底声纳模式下的超声波束TB的发送区域（发送范围）不限于以船舶11的正下方为中心的变化方向中的60度的角度范围，可以变更为任意的角度范围（0度～180度）。在该情况下，角度范围的中心不必是船舶11的正下方，可以是例如船舶11的斜下方。

Claims (6)

1.一种探照灯式声纳，其搭载于船舶，一边使在1个方向发送的超声波的发送方向变化一边进行所述船舶周围的水中的探测，上述探照灯式声纳的特征在于，

具有：

振子，其在水中发送所述超声波，并且能接收所述超声波的反射波；

驱动力的驱动源，其以基于所述振子的所述超声波的发送方向变化的方式使所述振子进行动作；

设定角度变更部，其基于操作部的1个操作对决定基于所述振子的所述超声波的多种发送区域的多个设定角度进行变更；

驱动控制部，其以所述超声波基于各所述设定角度发送到各所述发送区域的方式控制所述驱动源的驱动；

探测图像形成部，其基于接收信号在每个所述发送区域形成探测图像，所述接收信号通过所述振子接收从所述振子发送的所述超声波的反射波而生成；以及

显示控制部，其将形成有所述探测图像形成部的每个所述发送区域的所述探测图像显示于显示部。

2.根据权利要求1所述的探照灯式声纳，其特征在于，

所述设定角度变更部基于所述操作部的1个操作一边维持各所述设定角度彼此的角度差一边进行各所述设定角度的变更。

3.根据权利要求2所述的探照灯式声纳，其特征在于，

所述设定角度被设定上限值和下限值，

所述设定角度变更部在各所述设定角度中的任一个达到所述上限值或者所述下限值的情况下，限制所有的所述设定角度向所述上限值和所述下限值中各所述设定角度中的任一个达到的一侧的变更。

4.根据权利要求1～权利要求3中的任一项所述的探照灯式声纳，其特征在于，

所述设定角度是基于所述振子的所述超声波的发送方向的俯角。

5.根据权利要求1～权利要求3中的任一项所述的探照灯式声纳，其特征在于，

所述设定角度是作为使基于所述振子的所述超声波的发送方向变化的方向的变化方向相对于所述船舶的行进方向的角度。

6.根据权利要求1～权利要求3中的任一项所述的探照灯式声纳，其特征在于，

所述显示控制部将形成有所述探测图像形成部的每个所述发送区域的所述探测图像分割显示于显示部。