JP2000298170A - 超音波測深機 - Google Patents
超音波測深機Info
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- JP2000298170A JP2000298170A JP10738899A JP10738899A JP2000298170A JP 2000298170 A JP2000298170 A JP 2000298170A JP 10738899 A JP10738899 A JP 10738899A JP 10738899 A JP10738899 A JP 10738899A JP 2000298170 A JP2000298170 A JP 2000298170A
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- Japan
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- water depth
- depth
- inclination
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- Pending
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】限られた鋭さの指向性のトランスジューサを使
用して水深を高精度で測定することが可能な超音波測深
機を提供する。 【解決手段】本発明の超音波測深機は、複数の箇所の水
深の測定値から水底の傾斜 (φ) を検出する傾斜検出手
段と、この検出された水底の傾斜と送信超音波ビームの
既知の広がり角度と、水深の実測値(R1,R2) とから送信
超音波ビームの中心の水深(D1,D2) を補正済みの水深と
して算定する水深算定手段とを備える。
用して水深を高精度で測定することが可能な超音波測深
機を提供する。 【解決手段】本発明の超音波測深機は、複数の箇所の水
深の測定値から水底の傾斜 (φ) を検出する傾斜検出手
段と、この検出された水底の傾斜と送信超音波ビームの
既知の広がり角度と、水深の実測値(R1,R2) とから送信
超音波ビームの中心の水深(D1,D2) を補正済みの水深と
して算定する水深算定手段とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波ビームを水
中に送信したのち水底からの反射波を受信し、送信から
受信までの経過時間から水深を測定する測深機に関する
ものである。
中に送信したのち水底からの反射波を受信し、送信から
受信までの経過時間から水深を測定する測深機に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波を利用して水深を測定する
超音波測深機が使用されてきた。この超音波測深機によ
れば、船舶の船底などに設置したトランスジューサから
超音波ビームが水中に送信されたのち水底からの反射波
が受信され、送信から受信までの経過時間が検出され
る。水中での超音波ビームの伝播速度が一定であるとい
う原理を利用して、上記経過時間から超音波の伝播距
離、すなわち水深が検出される。
超音波測深機が使用されてきた。この超音波測深機によ
れば、船舶の船底などに設置したトランスジューサから
超音波ビームが水中に送信されたのち水底からの反射波
が受信され、送信から受信までの経過時間が検出され
る。水中での超音波ビームの伝播速度が一定であるとい
う原理を利用して、上記経過時間から超音波の伝播距
離、すなわち水深が検出される。
【０００３】水底を工事の対象とする場合などには、工
事予定区間など所望の範囲にわたる深度の分布を高精度
で計測することが必要になる。しかしながら、図４に例
示するように、水底が傾斜している場合には、深度が最
小の箇所で生じた反射ビームが最初にトランスジューサ
に到達し、これが水底からの反射ビームとして処理され
ることになる。このため、超音波ビームの中心の箇所の
真の水深Ｄよりも小さ目の水深Ｄ' が測定されてしま
い、測定誤差が発生するという問題がある。
事予定区間など所望の範囲にわたる深度の分布を高精度
で計測することが必要になる。しかしながら、図４に例
示するように、水底が傾斜している場合には、深度が最
小の箇所で生じた反射ビームが最初にトランスジューサ
に到達し、これが水底からの反射ビームとして処理され
ることになる。このため、超音波ビームの中心の箇所の
真の水深Ｄよりも小さ目の水深Ｄ' が測定されてしま
い、測定誤差が発生するという問題がある。
【０００４】上記水深の測定誤差を小さくするには、水
中に送信する超音波ビームの幅を極力狭く、すなわち、
トランスジューサの指向性を極力鋭くする必要がある。
中に送信する超音波ビームの幅を極力狭く、すなわち、
トランスジューサの指向性を極力鋭くする必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、傾斜面
の水深の測定精度を高めるには、トランスジューサの指
向性を鋭くすればよい。しかしながら、そのためにはト
ランスジューサの送受波面を大きくしなければならず、
製造技術や製造費用の点で限界がある。従って、本発明
の一つの目的は、鋭さが限られた指向性のトランスジュ
ーサを使用して水深を高精度で測定することが可能な超
音波測深機を提供することにある。
の水深の測定精度を高めるには、トランスジューサの指
向性を鋭くすればよい。しかしながら、そのためにはト
ランスジューサの送受波面を大きくしなければならず、
製造技術や製造費用の点で限界がある。従って、本発明
の一つの目的は、鋭さが限られた指向性のトランスジュ
ーサを使用して水深を高精度で測定することが可能な超
音波測深機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決する本発明の超音波測深機は、複数の箇所の水深の測
定値から水底の傾斜を検出する傾斜検出手段と、この検
出された水底の傾斜と、送信超音波ビームの既知の広が
り角度と、水深の実測値とから送信超音波ビームの中心
の水深を補正済みの水深として算定する水深算定手段と
を備えている。
決する本発明の超音波測深機は、複数の箇所の水深の測
定値から水底の傾斜を検出する傾斜検出手段と、この検
出された水底の傾斜と、送信超音波ビームの既知の広が
り角度と、水深の実測値とから送信超音波ビームの中心
の水深を補正済みの水深として算定する水深算定手段と
を備えている。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態によれ
ば、水深の実測値は送信超音波ビームの到達可能範囲の
うち最も浅い箇所までの距離であると見做される。そし
て、検出された水底の傾斜をφ、送信超音波ビームの既
知の広がり角度を２θ、水深の実測値をＲとした場合、
補正済みの水深Ｄは、 Ｄ＝Ｒ（ cosθ＋ sinθ tanφ） で与えられる。
ば、水深の実測値は送信超音波ビームの到達可能範囲の
うち最も浅い箇所までの距離であると見做される。そし
て、検出された水底の傾斜をφ、送信超音波ビームの既
知の広がり角度を２θ、水深の実測値をＲとした場合、
補正済みの水深Ｄは、 Ｄ＝Ｒ（ cosθ＋ sinθ tanφ） で与えられる。
【０００８】本発明の更に他の好適な実施の形態によれ
ば、水底の傾斜の検出に使用される水深の測定値は水深
の実測値であり、この検出された傾斜を使用して補正済
みの水深が算定され、この補正済みの水深を使用して補
正済みの水底の傾斜が算定され、この補正済みの水底の
傾斜を使用して再度補正済みの水深が算定される。
ば、水底の傾斜の検出に使用される水深の測定値は水深
の実測値であり、この検出された傾斜を使用して補正済
みの水深が算定され、この補正済みの水深を使用して補
正済みの水底の傾斜が算定され、この補正済みの水底の
傾斜を使用して再度補正済みの水深が算定される。
【０００９】
【実施例】図３は本発明の一実施例に係わる超音波測深
機の構成を示す機能ブロック図である。この超音波測深
機は、ＣＰＵ１、送信回路２、送受波器（トランスジュ
ーサ）３、受信回路４、送受切替器５、入出力インター
フェイス回路６及び位置決め装置７を備えている。この
実施例の超音波測深機は、船舶に搭載され、船底や舷側
などに取付けられた送受波器３から水中に超音波が放射
される。
機の構成を示す機能ブロック図である。この超音波測深
機は、ＣＰＵ１、送信回路２、送受波器（トランスジュ
ーサ）３、受信回路４、送受切替器５、入出力インター
フェイス回路６及び位置決め装置７を備えている。この
実施例の超音波測深機は、船舶に搭載され、船底や舷側
などに取付けられた送受波器３から水中に超音波が放射
される。
【００１０】送信回路２は、ＣＰＵ１から入出力インタ
ーフェイス回路６を通して受けた送信指令に従って駆動
信号を発生する。この駆動信号は、入出力インターフェ
イス回路６を通してＣＰＵ１の制御のもとに切替えられ
る送受切替器５を通して送受波器３に供給される。送受
波器３は駆動信号によって駆動されて超音波ビームを発
生し、この超音波ビームは送受波器３が取付けられてい
る船底や舷側などの水中から水底に向けて放射される。
ーフェイス回路６を通して受けた送信指令に従って駆動
信号を発生する。この駆動信号は、入出力インターフェ
イス回路６を通してＣＰＵ１の制御のもとに切替えられ
る送受切替器５を通して送受波器３に供給される。送受
波器３は駆動信号によって駆動されて超音波ビームを発
生し、この超音波ビームは送受波器３が取付けられてい
る船底や舷側などの水中から水底に向けて放射される。
【００１１】水底で発生した反射波超音波ビームのうち
水面に向けて伝播した成分は送受波器３に受信され、電
気信号に変換され、上記超音波ビームの送信直後にＣＰ
Ｕ１によって切替えられる送受切替器５を通して受信回
路４に受信される。受信回路４は、反射波信号を受信す
ると、その旨を入力インターフェイス回路６を通してＣ
ＰＵ１に通知する。
水面に向けて伝播した成分は送受波器３に受信され、電
気信号に変換され、上記超音波ビームの送信直後にＣＰ
Ｕ１によって切替えられる送受切替器５を通して受信回
路４に受信される。受信回路４は、反射波信号を受信す
ると、その旨を入力インターフェイス回路６を通してＣ
ＰＵ１に通知する。
【００１２】ＣＰＵ１は、送信回路２に上記送信指令を
発したのち受信回路４から上記反射波の受信の通知を受
けるまでの経過時間を、超音波が送受波器３の取付け位
置から水底までの間を往復するのに要した伝播所要時間
として検出し、その半分の片道の伝播所要時間を水中に
おける超音波の伝播速度で除算し、これを水底までの距
離、すなわち、水底の深度あるいは水深として算定す
る。
発したのち受信回路４から上記反射波の受信の通知を受
けるまでの経過時間を、超音波が送受波器３の取付け位
置から水底までの間を往復するのに要した伝播所要時間
として検出し、その半分の片道の伝播所要時間を水中に
おける超音波の伝播速度で除算し、これを水底までの距
離、すなわち、水底の深度あるいは水深として算定す
る。
【００１３】この水深の測定の段階では、ＣＰＵ１は水
底の傾斜を考慮することなく、超音波ビームの送信の直
後に最初に受信した反射波を真下の水底で発生した反射
波であると見做し、その受信の時点を検出する。従っ
て、図１に例示するように、水底が傾斜している場合に
は、超音波ビームの到達範囲のうち最も浅い箇所で発生
した反射波が最初に受信されるため、ＣＰＵ１は、距離
Ｒ１やＲ２を見かけの水深として測定することになる。
底の傾斜を考慮することなく、超音波ビームの送信の直
後に最初に受信した反射波を真下の水底で発生した反射
波であると見做し、その受信の時点を検出する。従っ
て、図１に例示するように、水底が傾斜している場合に
は、超音波ビームの到達範囲のうち最も浅い箇所で発生
した反射波が最初に受信されるため、ＣＰＵ１は、距離
Ｒ１やＲ２を見かけの水深として測定することになる。
【００１４】ＣＰＵ１は、上記超音波ビームの送受波を
通して行う水深の算定と並行して、ＧＰＳ受信機や、適
宜な航法装置などで構成される位置決め装置７によって
測定された自船の位置をこの位置決め装置７から受取
り、この自船の位置と送受波器３の自船内の取付け位置
とから送受波器３の位置を検出し、水深の測定結果と対
にして内蔵のメモリに記録する。
通して行う水深の算定と並行して、ＧＰＳ受信機や、適
宜な航法装置などで構成される位置決め装置７によって
測定された自船の位置をこの位置決め装置７から受取
り、この自船の位置と送受波器３の自船内の取付け位置
とから送受波器３の位置を検出し、水深の測定結果と対
にして内蔵のメモリに記録する。
【００１５】ＣＰＵ１は、メモリに記録済みの送受波器
３の位置と水深とのデータを解析することによって水底
の傾斜を検出する。例えば、図１に例示するように、水
平方向に距離Ｌだけ離れた２点で測定された見かけの水
深Ｒ１とＲ２とから、水底の傾斜φが、 φ＝tan ー1 ( R1 −R2 )/ L ・・・ (1) として算定される。
３の位置と水深とのデータを解析することによって水底
の傾斜を検出する。例えば、図１に例示するように、水
平方向に距離Ｌだけ離れた２点で測定された見かけの水
深Ｒ１とＲ２とから、水底の傾斜φが、 φ＝tan ー1 ( R1 −R2 )/ L ・・・ (1) として算定される。
【００１６】次に、ＣＰＵ１は、超音波ビームの中心の
位置における真の水深Ｄ１とＤ２とを次の式に従って算
定する。 D1＝R1 ( cosθ＋ sinθ tanφ ) ・・・ (2) D2＝R2 ( cosθ＋ sinθ tanφ ) ・・・ (3) ただし、 2θは送受波器３から水底に向けて放射される
超音波ビームの広がり角度である。
位置における真の水深Ｄ１とＤ２とを次の式に従って算
定する。 D1＝R1 ( cosθ＋ sinθ tanφ ) ・・・ (2) D2＝R2 ( cosθ＋ sinθ tanφ ) ・・・ (3) ただし、 2θは送受波器３から水底に向けて放射される
超音波ビームの広がり角度である。
【００１７】(2) 式、(3) 式から算定した真の水深D1,D
2 を用いて、(1) 式から一層正確な水底の傾斜φが算定
し直され、この算定し直された傾斜φを用いて(2) 式と
(3)式から一層正確な真の水深D1,D2 が算定される。
2 を用いて、(1) 式から一層正確な水底の傾斜φが算定
し直され、この算定し直された傾斜φを用いて(2) 式と
(3)式から一層正確な真の水深D1,D2 が算定される。
【００１８】以上、離れた２箇所について実測した見か
けの水深と、これら実測箇所の間の水平距離Ｌとから水
底の傾斜φを算定する例を説明した。しかしながら、図
２に例示するように、適宜な間隔で、例えば数十ｍの間
隔で見かけの水深を測定し、これらの測定値を平均化処
理することによって水底の形状を精度良く検出し、この
形状から一層正確な水底の傾斜φを算定する構成を採用
してもよい。
けの水深と、これら実測箇所の間の水平距離Ｌとから水
底の傾斜φを算定する例を説明した。しかしながら、図
２に例示するように、適宜な間隔で、例えば数十ｍの間
隔で見かけの水深を測定し、これらの測定値を平均化処
理することによって水底の形状を精度良く検出し、この
形状から一層正確な水底の傾斜φを算定する構成を採用
してもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の超
音波測深機は、水底の傾斜を算定し、この算定された水
底の傾斜と送信超音波ビームの広がり幅とからビームの
中心の水深を算定する構成であるから、鋭さが限られた
指向性のトランスジューサを使用して水深を高精度で測
定することが可能になる。
音波測深機は、水底の傾斜を算定し、この算定された水
底の傾斜と送信超音波ビームの広がり幅とからビームの
中心の水深を算定する構成であるから、鋭さが限られた
指向性のトランスジューサを使用して水深を高精度で測
定することが可能になる。
【図１】本発明の一実施例の超音波測深機による水深の
測定の原理を説明するための概念図である。
測定の原理を説明するための概念図である。
【図２】本発明の他の実施例において水底の傾斜を算定
するために得られた水平方向の水深の実測値の例を示す
概念図である。
するために得られた水平方向の水深の実測値の例を示す
概念図である。
【図３】本発明の一実施例の超音波測深機の構成を示す
機能ブロック図である。
機能ブロック図である。
【図４】従来の超音波測深機による水深の測定方法とそ
の問題点を説明するための概念図である。
の問題点を説明するための概念図である。
１ ＣＰＵ ２ 送信回路 ３ 送受波器（トランスジューサ） ４ 受信回路 ５ 送受切替回路 ７ 位置決め装置
Claims (5)
- 【請求項１】超音波ビームを水中に送信したのち水底で
生じた反射超音波ビームを受信し、前記超音波ビームの
送信から反射超音波ビームの受信までの経過時間から水
深を測定する超音波測深機において、 複数の箇所の水深の測定値から水底の傾斜を検出する傾
斜検出手段と、 この検出された水底の傾斜と、前記送信超音波ビームの
既知の広がり角度と、水深の実測値とから前記送信超音
波ビームの中心の水深を補正済みの水深として算定する
水深算定手段とを備えたことを特徴とする超音波測深
機。 - 【請求項２】請求項１において、 前記水深の実測値は、前記送信超音波ビームの到達可能
範囲のうち最も浅い箇所までの距離であると見做される
ことを特徴とする超音波測深機。 - 【請求項３】請求項１と２のそれぞれにおいて、 前記検出された水底の傾斜をφ、前記送信超音波ビーム
の既知の広がり角度を２θ、前記水深の実測値をＲとし
た場合、前記補正済みの水深Ｄは、 Ｄ＝Ｒ（ cosθ＋ sinθ tanφ） で与えられることを特徴とする超音波測深機。 - 【請求項４】請求項１乃至３のそれぞれにおいて、 前記水底の傾斜の検出に使用される前記水深の測定値
は、前記水深の実測値であることを特徴とする超音波測
深機。 - 【請求項５】請求項１乃至３のそれぞれにおいて、 前記水底の傾斜の検出の際に前記水深の測定値として前
記実測値が使用され、この検出された傾斜を使用して前
記補正済みの水深が算定され、この補正済みの水深を使
用して補正済みの水底の傾斜が算定され、この補正済み
の水底の傾斜を使用して再度補正済みの水深が算定され
ることを特徴とする超音波測深機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10738899A JP2000298170A (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 超音波測深機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10738899A JP2000298170A (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 超音波測深機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000298170A true JP2000298170A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14457875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10738899A Pending JP2000298170A (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 超音波測深機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000298170A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006162328A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | 超音波距離計および超音波傾斜計 |
| JP2009282047A (ja) * | 2009-09-01 | 2009-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | 位相差検出回路および傾斜角度測定装置 |
| JP2013228261A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Arc Geo Support Co Ltd | 水底の底質の推定方法 |
| KR102012287B1 (ko) * | 2019-05-27 | 2019-08-20 | (주)동산측량이엔씨 | 실시간 횡단레일 해저지형 모니터링 시스템 |
-
1999
- 1999-04-15 JP JP10738899A patent/JP2000298170A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006162328A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | 超音波距離計および超音波傾斜計 |
| JP2009282047A (ja) * | 2009-09-01 | 2009-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | 位相差検出回路および傾斜角度測定装置 |
| JP2013228261A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Arc Geo Support Co Ltd | 水底の底質の推定方法 |
| KR102012287B1 (ko) * | 2019-05-27 | 2019-08-20 | (주)동산측량이엔씨 | 실시간 횡단레일 해저지형 모니터링 시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20031216 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040206 |