JP2004177368A - Acoustic sounding system - Google Patents

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JP2004177368A
JP2004177368A JP2002346882A JP2002346882A JP2004177368A JP 2004177368 A JP2004177368 A JP 2004177368A JP 2002346882 A JP2002346882 A JP 2002346882A JP 2002346882 A JP2002346882 A JP 2002346882A JP 2004177368 A JP2004177368 A JP 2004177368A
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JP
Japan
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transducer
sonar head
meter
water
rocking
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Pending
Application number
JP2002346882A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoki Murayama
智希 村山
Shigeo Nakagawa
重夫 中川
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SHIZUOKA OKI DENKI KK
Original Assignee
SHIZUOKA OKI DENKI KK
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the measuring accuracy, to facilitate the mounting work, and to provide an accoustic sounding apparatus as a portable apparatus. <P>SOLUTION: This acoustic sounding system 11 is provided with a sonar head section 12 soaked into water and measuring water depth, and a control section 13 installed in shipping on water and controlling the sonar head section 12. The sonar head section 12 is provided with a transducer 16 for transmitting sonic wave to the water bottom and detecting the reflected sonic wave and a rocking meter 18 for detecting the rocking of the transducer 16 to correct error by the rocking of the transducer 16. The transducer 16 and the rocking meter 18 are integrally attached to the inside of the sonar head section 12. The rocking meter 18 is provided with two GPS antennas that are disposed horizontally and detect yaw angle of the transducer 16 due to positional displacement between them and an optical gyroscope for detecting rolling angle and pitch angle of the transducer 16. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、湖底や海底等の水深を測定する音響測深システムに関し、特にセンサ間のキャリブレーションを不要にすると共に測定精度の向上を図った音響測深システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
湖底や海底等の水深を測定する音響測深システムは一般に、図2に示すような構成を有している。図中の1は船舶等の船体、2はソナーヘッド部、3は制御部である。
【0003】
ソナーヘッド部2は固定具4で船体1に固定されている。制御部3は船体1上に取り付けられている。そして、船体1を水上で所定位置に移動させ、ソナーヘッド部2で、音波を湖底に送信し、反射してきた音波の方向及び時間を検出し、制御部3で処理して水深を算出する。
【0004】
このように、測深や測位を行うとき、船の揺動の処理は重要である。例えば、マルチナロビーム音響測深システムやSSBL方式の音響測位装置は、複数個の受波器に受信される音波の入射角から音源の方位を算出するシステムである。このような装置の場合は、入射角度に0.1度の誤差があるだけで、100m先、1000m先では大きなズレとなり、測位誤差、測深誤差となるため、船の揺動を正確に検出することは測定精度向上のために重要である。このため、マルチナロービーム測深システムには動揺計が設けられている。この動揺計は制御部3と共に船体1上に取り付けられている。動揺計に基づいて、船体1に固定されたソナーヘッド部2の揺動による誤差を正確に補正し、測定精度の向上を図っている。具体的には、船体1の揺動が動揺計によって測定され、その測定値を基に、ソナーヘッド部2の送受波面での検出値が補正される。このため、動揺計とソナーヘッド部2の送受波面との位置関係を正確に保った状態で、動揺計及びソナーヘッド部2を取り付ける必要がある。動揺計とソナーヘッド部2の送受波面との取付精度は、音響測深システムの測定精度に直結するためである。
【0005】
また、誤差を補正する手段としては特許文献1に記載のものが知られている。この特許文献1に記載の補正手段はバーを用いたものである。この補正手段は、水温の違い等による音波の速度の変化を補正するためのものである。具体的には、水中にバーを沈め、送受波器からサンプリングパルス波を発生させて、バーで反射してくるパルス波を元に、水温の違い等による音波の速度を補正している。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−266839号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の音響測深システムでは、動揺計自体の測定精度は年々高くなっている。この動揺計の測定精度を保つために、船体1側に固定される動揺計とソナーヘッド部2の送受波面との相対関係を正確に保った状態で、音響測深システムが船体1に取り付けられる。ところが、動揺計が船体1上にあるのに対して、ソナーヘッド部2は水中であるため、船舶がドックに入った時以外は、音響測深システムを船体1に取り付けることができなかった。このため、音響測深システムを新たに取り付けたり、別の船舶等に付け替えたりするのが容易でなかった。さらに、初期取り付け誤差が発生することもあった。
【0008】
また、取り付け誤差が発生している場合もあるため、水上では固定的な計測ができず、船舶の年次検査や定期検査時に、船舶に搭載している動揺計と送受波面との傾斜角を計測した上で、誤差を補正していた。センサ間のキャリブレーションを行う必要もあった。このため、測深作業に手間暇がかかり、煩雑であった。
【0009】
さらに、動揺計とソナーヘッド部2の送受波面とが離れているために、誤差が生じてしまうこともあった。即ち、船体1は水面の波や風等の要因によって揺動する。この船体1の揺動によって、船体1に搭載した動揺計及び水中のソナーヘッド部2も一緒に揺動する。この場合、船体1に搭載した動揺計の揺動と、ソナーヘッド部2の送受波面の揺動が完全に一致するとは限らない。これは、ソナーヘッド部2の固定具4や船体1がきしんで微妙に変形するためである。この変形により、動揺計の揺動と、ソナーヘッド部2の送受波面の揺動が微妙にずれて、上記入射角度の誤差、測位誤差、測深誤差となってしまうことがあった。
【0010】
また、特許文献1の場合は、速度の補正しかできず、動揺計の揺動と、ソナーヘッド部2の送受波面の揺動との誤差を補正することはできない。
【0011】
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、船舶等の揺動や初期取り付け誤差等による測定誤差の発生を防止して測定精度の向上を図ると共に、設置工事や付け替え工事の容易化を図った、可搬型の音響測深システムを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために第1の発明に係る音響測深システムは、水底に音波を送信すると共に反射してきた音波を検出する送受波器と、当該送受波器の揺動による誤差を補正するために上記送受波器の揺動を検出する動揺計とを備えた音響測深システムにおいて、上記送受波器と動揺計とを一体的に取り付けたことを特徴とする。
【0013】
上記構成により、送受波器と動揺計とを一体的に取り付けたので、動揺計による揺動検出がそのまま送受波器の揺動検出になり、揺動による誤差を正確に補正することができるようになる。
【0014】
第2の発明に係る音響測深システムは、水中に挿入されて水深を測定するソナーヘッド部と、水上の船舶等に設置されて上記ソナーヘッド部を制御する制御部とを備えた音響測深システムにおいて、水底に音波を送信すると共に反射してきた音波を検出する送受波器と、当該送受波器の揺動による誤差を補正するために上記送受波器の揺動を検出する動揺計とを備え、上記送受波器と動揺計とを上記ソナーヘッド部内に一体的に取り付けたことを特徴とする。
【0015】
上記構成により、送受波器と動揺計とを一体的に取り付けたので、第1の発明と同様に、動揺計による揺動検出がそのまま送受波器の揺動検出になり、揺動による誤差を正確に補正することができるようになる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図1はソナーヘッド部を示す正面断面図、図3は音響測深システムを船体に取り付けた状態を示す概略正面図である。
【0017】
音響測深システム11は、図3に示すように、船体10に取り付けられて水深等を測定するための装置であり、主に、ソナーヘッド部12と、制御部13とから構成されている。
【0018】
ソナーヘッド部12は、水深を測定するための音波を送出すると共に、反射してきた音波を検出するための装置である。このソナーヘッド部12は固定具14で船体10に取り付けられている。
【0019】
ソナーヘッド部12は、図1に示すように、筐体15と、送受波器16と、回路部17と、動揺計18とから構成されている。
【0020】
筐体15は、送受波器16、回路部17、動揺計18等を収納するための円筒状箱である。筐体15は、底板20と、本体21とから構成されている。底板20は、本体21の下側を塞ぐと共に、上記送受波器16、回路部17、動揺計18を支持するための部材である。底板20は、ほぼ円盤状に形成されている。底板20の下側面には送受波器16が取り付けられている。底板20の下側面の周囲には、ソナーヘッド部12を船上等に載置する場合の接地部分となる足部23が複数個設けられている。底板20の周縁にはフランジ24が設けられている。このフランジ24は、後述する本体21のフランジ34と当接し、ボルト25で互いに固定されて、底板20が本体21に取り付けられている。底板20の上側面の周縁には、その全周に亘って立ち上げ壁部26が設けられている。この立ち上げ壁部26は本体21の内側面の下端部にその全周に亘って当接される。立ち上げ壁部26の外周面には、全周に亘って環状のパッキン溝27が設けられている。このパッキン溝27は、上下に並列に2つ設けられている。パッキン溝27にはパッキン28が装着され、このパッキン28が本体21の内側面の下端部にその全周に亘って当接して、筐体15の内部が水密に封止される。
【0021】
底板20の上側面には、支持棚30が設けられている。この支持棚30は、複数本の支柱31と、2枚の平板32とからなり、底板20を含めて3段の棚を構成している。
【0022】
本体21は、中空で下方が開口した円筒状に形成されている。この本体21の内部に回路部17及び動揺計18が設けられる。本体21の側壁の下端部にはフランジ34が設けられ、上記底板20のフランジ24と整合してボルト25で固定される。本体21の上側には、持ち運ぶための2つの取っ手35が設けられている。さらに、本体21の上側の中央には固定用フランジ36が設けられている。この固定用フランジ36は、固定具14の下端部にソナーヘッド部12を取り付けるための部材である。さらに、本体21の上側面には、ケーブル37を接続するための水密コネクタ(図示せず)が設けられている。この穴は、ケーブル37を引き出した状態で水密に封止される。このケーブル37は、ソナーヘッド部12内の回路部17や動揺計18等と、船体10に搭載される制御部13とを電気的に接続するためのケーブルである。
【0023】
送受波器16は、水底に向けて検出用の音波を送信すると共に、水底から反射してきた音波を検出するための部材である。送受波器16は圧電素子によって構成されている。送受波器16の送信側は、小さな圧電素子を多数設けて構成されている。この圧電素子が電圧の印加によって膨張、収縮して音波を生成する。送受波器16の受信側は、小さな圧電素子が直線上に多数配設されて構成され、受信した音波の圧力に応じて電圧を発生させる。
【0024】
回路部17は、送受波器16を制御するための装置である。この回路部17は、送信信号発生器40、受信側の2つのA/D変換器41,42及び送信側及び受信側の2つの増幅器43,44から構成されている。なお、送信側のA/D変換器は送信信号発生器40に含まれている。これらの各装置が支持棚30にそれぞれ載置されて固定されている。
【0025】
動揺計18は、直接的にソナーヘッド部12の揺動を検出し、間接的に送受波器16の送受波面を検出するための装置である。動揺計18には光ジャイロが設けられ、主にロール角、ピッチ角を検出する。ヨー角も検出するが、ヨー角に関してはより精度の高い2つのGPSアンテナを用いる。このGPSアンテナについては後述する。動揺計18は、筐体15内の支持棚30に取り付けられている。直接には、支持棚30の最上段の棚板32に固定され、この支持棚30、支柱31及び底板20を介して送受波器16と一体になっている。これにより、動揺計18と送受波器16とは一体的に揺動するようになっている。
【0026】
制御部13は、回路部17及び動揺計18等を制御し、それらからの信号を処理して水深を算出するための装置である。具体的な処理内容は後述する。制御部13は、船体10上に取り付けられている。制御部13は、ケーブル37でソナーヘッド部12内の回路部17、動揺計18等に電気的に接続されている。
【0027】
固定具14は、図3に示すように、支柱部47と、水平板部48と、アンテナ部49とから構成されている。支柱部47の下端は、ソナーヘッド部12のフランジ36に固定されている。水平板部48は、支柱部47の途中から横に延ばして設けられ、船体10に固定されている。アンテナ部49は、支柱部47の上端に設けられている。アンテナ部49には2つのGPSアンテナ(図示せず)が取り付けられている。この2つのGPSアンテナは、水平方向に離れた2点位置に設けられ、この2点位置のズレを、ソナーヘッド部12の送受波器16のヨー角の変動として検出する。制御部13には、2つのGPSアンテナの位置検出機能及び、2つのGPSアンテナの位置のズレによるヨー角の変動を検出する機能が格納されている。
【0028】
[動作]
以上のように構成された音響測深システム11は、次のようにして使用される。
【0029】
音響測深システム11を船体10に搭載するときは、ソナーヘッド部12を固定具14によって船体10に固定し、制御部13を船体10の任意位置に据え付ける。そして、ソナーヘッド部12と制御部13とをケーブル37で電気的に接続する。音響測深システム11の取り付け作業はこれで終了する。
【0030】
水深を測定する場合は、音響測深システム11を搭載した船舶等の船体10を、測定する湖等に入れる。そして、測定位置に移動させて、水中に挿入されたソナーヘッド部12から音波を送信する。具体的には、制御部13による制御下で、送信信号発生器40に送信信号を発生させる。この信号を、送信側の増幅器43で増幅させて送受波器16を作動させる。これにより、送受波器16の送信側の圧電素子が音波を生成して水中に発信する。この音波は、湖底に向けて発信され、湖底で反射して戻ってくる。この戻ってきた音波を送受波器16の受信側の圧電素子が電気信号に変換して回路部17に送る。回路部17では、受信側の増幅器44で上記信号を増幅させ、受信側のA/D変換器41,42でデジタル信号に変換して、ケーブル37を介して制御部13に送信させる。
【0031】
また、送受波器16での音波信号の受信時の送受波器16の揺動を動揺計18で検出させ、ケーブル37を介して取り込む。具体的には、光ジャイロでロール角とピッチ角を検出させ、GPSアンテナでヨー角を検出させて、その検出値をケーブル37を介して取り込む。
【0032】
次いで、送受波器16での検出値を、動揺計18での検出で補正しながら演算して、水深を算出する。
【0033】
音響測深システム11を別の船体10に付け替える場合は、ケーブル37を制御部13から外して、固定具14を船体10から外す。そして、制御部13を他の船体10に取り付け、固定具14をその船体10の固定する。次いで、ケーブル37を制御部13に接続して付け替え作業は終了する。
【0034】
[効果]
以上のように、動揺計18を、ソナーヘッド部12内において送受波器16と一体的に取り付けたので、動揺計18と送受波器16の送受波面との整合性をとる必要がなくなり、音響測深システム11の取り付け時の煩雑な補正作業が必要なくなる。即ち、従来は、動揺計の取り付けを、送受波器の送受波面との相対関係を考慮して取り付けていたため、送受波面の取り付け角度を計測し、動揺計の取り付け角度を計測し、その差を算出し、どちらかを基準にロール角、ピッチ角、ヨー角の全てを補正する。そして、この補正をしながら取り付け作業をするが、その作業に数日程度かかってしまう。しかも、測定時の揺動等によって固定具等がずれてしまうことがあるが、これにより、補正をしながら取り付けた動揺計と送受波器とがずれてしまっていた。これに対して、本実施形態の音響測深システム11では、動揺計18を送受波器16と一体的に取り付けたので、動揺計18と送受波器16の送受波面との整合性をとる必要がなくなり、船体10の揺動等によって動揺計18と送受波器16とがずれてしまうこともなくなる。
【0035】
この結果、従来、取り付け作業に数日程度かかっていたものが、数時間、早いもので1時間程度に短縮されて、取り付け作業が極めて容易になる。即ち、設置工事や付け替え工事を短時間で容易に行うことができる。しかも、測定精度も格段に向上させることができる。
【0036】
さらに、音響測深システム11は、設置工事や付け替え工事を短時間で容易に行うことができるため、音響測深システム11だけを目的地まで搬送してその地にある船体10等に取り付けることも容易にできる。即ち、固定具14を、船体10の縁部を把持する構造等の着脱可能な構造にすると共に、音響測深システム11を搬送可能な大きさに構成することで、必要に応じて現場に持ち込み、船体10の種類に関係なくその現場にある船体10に取り付けて、水深を測定することができる。これにより、可搬型の音響測深システム11とすることができる。
【0037】
[変形例]
(1) 上記実施形態では、動揺計18と送受波器16とを、支持棚30を介して一体的に取り付けたが、設置スペースに余裕があれば、同一面上に一体的に取り付けても良い。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【0038】
(2) 上記実施形態では、上記動揺計18を光ジャイロで構成したが、本発明はこれに限らず、機械式のジャイロ等の、ロール角等を検出できる装置であればよい。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【0039】
(3) 上記実施形態では、光ジャイロでロール角とピッチ角を検出し、2つのGPSアンテナでヨー角を検出するようにしたが、ロール角、ピッチ角及びヨー角の全てを光ジャイロで検出し、GPSアンテナは1つだけ設けて位置のみを検出するようにしてもよい。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【0040】
(4) 上記実施形態では、2つのGPSアンテナを水平方向に設けてヨー角を検出するようにしたが、垂直方向に設けてロール角及びピッチ角を検出するようにしてもよい。2つのGPSアンテナを垂直方向に設ける場合は、各点のズレのうち、船体10の左右方向のズレ成分がロール角、前後方向のズレ成分がピッチ角となる。即ち、垂直方向に設けた2つのGPSアンテナで、ロール角とピッチ角を同時に検出することができる。
【0041】
2つずつのGPSアンテナを水平方向と垂直方向とにそれぞれ配設して、ルール角、ピッチ角及びヨー角をそれぞれ検出するようにしてもよい。
【0042】
これらの場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【0043】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る音響測深システムでは、次のような効果を奏することができる。
【0044】
(1) 送受波器と動揺計とを一体的に取り付けたので、動揺計による揺動検出がそのまま送受波器の揺動検出になり、揺動による誤差を正確に補正することができるようになる。
【0045】
(2) 2つのGPSアンテナを水平方向に配設することで、送受波器のヨー角を検出することができるようになる。また、2つのGPSアンテナを垂直方向に配設することで、ロール角及びピッチ角を検出することができるようになる。これにより、揺動による誤差を、より正確に補正することができるようになる。
【0046】
(3)動揺計に、水平に2つ設けられてそれらの位置のズレにより送受波器のヨー角を検出するGPSアンテナと、送受波器のロール角及びピッチ角を検出する光ジャイロとを備えたので、光ジャイロでロール角及びピッチ角を検出し、GPSアンテナでヨー角を検出して、揺動による誤差を、より正確に補正することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る音響測深システムのソナーヘッド部を示す正面断面図である。
【図2】従来の音響測深システムを船体に取り付けた状態を示す概略正面図である。
【図3】本発明の実施形態に係る音響測深システムを船体に取り付けた状態を示す概略正面図である。
【符号の説明】
10:船体、11:音響測深システム、12:ソナーヘッド部、13:制御部、14:固定具、15:筐体、16:送受波器、17:回路部、18:動揺計、20:底板、21:本体、23:足部、24:フランジ、25:ボルト、26:立ち上げ壁部、27:パッキン溝、28:パッキン、30:支持棚、31:支柱、32:平板、34:フランジ、35:取っ手、36:固定用フランジ、37:ケーブル、40:送信信号発生器、41,42:A/D変換器、43,44:増幅器、47:支柱部、48:水平板部、49:アンテナ部。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an acoustic sounding system for measuring the depth of water at the bottom of a lake or the sea, and more particularly to an acoustic sounding system that eliminates the need for calibration between sensors and improves measurement accuracy.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An acoustic sounding system for measuring the depth of a lake or a seabed generally has a configuration as shown in FIG. In the figure, 1 is a hull of a ship or the like, 2 is a sonar head, and 3 is a control unit.
[0003]
The sonar head 2 is fixed to the hull 1 by a fixture 4. The control unit 3 is mounted on the hull 1. Then, the hull 1 is moved to a predetermined position on the water, the sound wave is transmitted to the bottom of the lake by the sonar head unit 2, the direction and time of the reflected sound wave are detected, and the processing is performed by the control unit 3 to calculate the water depth.
[0004]
As described above, when performing sounding or positioning, the processing of rocking the ship is important. For example, a multi-narrow beam acoustic sounding system or an SSBL acoustic positioning device is a system that calculates the azimuth of a sound source from incident angles of sound waves received by a plurality of receivers. In the case of such a device, only a 0.1 degree error in the incident angle causes a large deviation at a distance of 100 m or 1000 m, resulting in a positioning error and a sounding error. This is important for improving measurement accuracy. For this reason, the multi-narrow beam sounding system is provided with a wobble meter. This wobble meter is mounted on the hull 1 together with the control unit 3. Based on the oscillating meter, an error due to oscillating of the sonar head 2 fixed to the hull 1 is accurately corrected to improve measurement accuracy. Specifically, the sway of the hull 1 is measured by a sway meter, and based on the measured value, the detection value of the sonar head unit 2 on the transmitting / receiving wave surface is corrected. For this reason, it is necessary to mount the oscillometer and the sonar head unit 2 in a state where the positional relationship between the oscillometer and the wave transmitting / receiving surface of the sonar head unit 2 is accurately maintained. This is because the mounting accuracy between the wobble meter and the transmitting / receiving surface of the sonar head unit 2 is directly connected to the measuring accuracy of the acoustic sounding system.
[0005]
As means for correcting an error, a means described in Patent Document 1 is known. The correction means described in Patent Document 1 uses a bar. This correction means is for correcting a change in the speed of the sound wave due to a difference in water temperature or the like. Specifically, a bar is submerged in water, a sampling pulse wave is generated from a transducer, and the speed of a sound wave due to a difference in water temperature or the like is corrected based on a pulse wave reflected by the bar.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-266839 A
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above conventional sounding system, the measurement accuracy of the wobble meter itself is increasing year by year. In order to maintain the measurement accuracy of the oscillating meter, the acoustic sounding system is attached to the hull 1 in a state where the relative relationship between the oscillating meter fixed to the hull 1 and the transmitting / receiving surface of the sonar head 2 is maintained accurately. However, since the sonar head 2 is underwater while the sway gauge is on the hull 1, the sound sounding system could not be attached to the hull 1 except when the ship entered the dock. For this reason, it was not easy to newly install the acoustic sounding system or replace it with another ship or the like. Furthermore, an initial mounting error may occur.
[0008]
In addition, because there may be mounting errors, fixed measurements cannot be made on water, and during annual and periodic inspections of the ship, the inclination angle between the oscillometer mounted on the ship and the transmitting / receiving wave surface is adjusted. The error was corrected after the measurement. It was necessary to perform calibration between sensors. Therefore, the sounding work takes time and effort and is complicated.
[0009]
In addition, an error may occur due to the distance between the wobble meter and the wave transmitting / receiving surface of the sonar head unit 2. That is, the hull 1 swings due to factors such as waves on the water surface and wind. By the swing of the hull 1, the swing meter mounted on the hull 1 and the underwater sonar head 2 also swing. In this case, the swing of the rocker mounted on the hull 1 and the swing of the wave transmitting / receiving surface of the sonar head 2 do not always coincide completely. This is because the fixture 4 of the sonar head 2 and the hull 1 are delicately deformed due to creaking. Due to this deformation, the oscillation of the oscillometer and the oscillation of the wave transmitting / receiving surface of the sonar head unit 2 may be slightly displaced, resulting in the above-described incident angle error, positioning error, and sounding error.
[0010]
Further, in the case of Patent Document 1, it is only possible to correct the speed, and it is not possible to correct the error between the swing of the wobble meter and the swing of the wave transmitting / receiving surface of the sonar head unit 2.
[0011]
The present invention has been made in view of the above points, and aims to improve measurement accuracy by preventing occurrence of measurement errors due to rocking of a ship or the like and initial mounting errors, and to facilitate installation work and replacement work. It is an object of the present invention to provide a portable acoustic sounding system.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An acoustic sounding system according to a first aspect of the present invention for transmitting a sound wave to the water bottom and detecting a reflected sound wave, and for correcting an error caused by swinging of the sound transducer. In the acoustic sounding system provided with a rocker for detecting the rocking of the transducer, the transducer and the rocker are integrally mounted.
[0013]
According to the above configuration, since the transducer and the rocker are integrally mounted, the rocking detection by the rocker becomes the rocking detection of the transducer as it is, so that the error due to the rocking can be accurately corrected. become.
[0014]
An acoustic sounding system according to a second aspect of the present invention is an acoustic sounding system including: a sonar head section that is inserted into water to measure the water depth; and a control section that is installed on a watercraft or the like and controls the sonar head section. A transmitter / receiver that transmits the sound wave to the bottom of the water and detects the reflected sound wave, and an oscillometer that detects the oscillation of the transducer to correct an error due to the oscillation of the transceiver, The transducer and the oscillating meter are integrally mounted in the sonar head.
[0015]
According to the above configuration, since the transducer and the rocker are integrally mounted, the rocking detection by the rocker is directly detected by the rocker as in the first invention, and the error due to the rocking is reduced. Correction can be made accurately.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a front sectional view showing a sonar head portion, and FIG. 3 is a schematic front view showing a state where an acoustic sounding system is attached to a hull.
[0017]
As shown in FIG. 3, the sound sounding system 11 is a device attached to the hull 10 for measuring water depth and the like, and mainly includes a sonar head unit 12 and a control unit 13.
[0018]
The sonar head unit 12 is a device for transmitting a sound wave for measuring the water depth and detecting a reflected sound wave. The sonar head section 12 is attached to the hull 10 with a fixture 14.
[0019]
As shown in FIG. 1, the sonar head unit 12 includes a housing 15, a transmitter / receiver 16, a circuit unit 17, and an oscillometer 18.
[0020]
The housing 15 is a cylindrical box for housing the transducer 16, the circuit unit 17, the oscillating meter 18, and the like. The housing 15 includes a bottom plate 20 and a main body 21. The bottom plate 20 is a member for closing the lower side of the main body 21 and supporting the transducer 16, the circuit unit 17, and the oscillometer 18. The bottom plate 20 is formed in a substantially disk shape. The transducer 16 is attached to the lower surface of the bottom plate 20. Around the lower surface of the bottom plate 20, there are provided a plurality of feet 23 that serve as ground contact portions when the sonar head 12 is placed on a boat or the like. A flange 24 is provided on the periphery of the bottom plate 20. The flange 24 is in contact with a flange 34 of the main body 21, which will be described later, and is fixed to each other by bolts 25, and the bottom plate 20 is attached to the main body 21. A rising wall 26 is provided along the entire periphery of the upper side surface of the bottom plate 20. The rising wall 26 is in contact with the lower end of the inner surface of the main body 21 over the entire circumference. On the outer peripheral surface of the rising wall portion 26, an annular packing groove 27 is provided over the entire periphery. The two packing grooves 27 are provided vertically in parallel. A packing 28 is mounted in the packing groove 27, and the packing 28 abuts on the lower end of the inner surface of the main body 21 over the entire circumference thereof, and the inside of the housing 15 is sealed watertight.
[0021]
A support shelf 30 is provided on the upper surface of the bottom plate 20. The support shelf 30 is composed of a plurality of columns 31 and two flat plates 32, and forms a three-stage shelf including the bottom plate 20.
[0022]
The main body 21 is formed in a hollow cylindrical shape with a lower opening. A circuit section 17 and a wobble meter 18 are provided inside the main body 21. A flange 34 is provided at the lower end of the side wall of the main body 21, and is fixed with a bolt 25 in alignment with the flange 24 of the bottom plate 20. On the upper side of the main body 21, two handles 35 for carrying are provided. Further, a fixing flange 36 is provided at the upper center of the main body 21. The fixing flange 36 is a member for attaching the sonar head 12 to the lower end of the fixture 14. Further, a watertight connector (not shown) for connecting the cable 37 is provided on the upper side surface of the main body 21. This hole is sealed watertight with the cable 37 pulled out. The cable 37 is a cable for electrically connecting the circuit unit 17 and the oscillating meter 18 in the sonar head unit 12 and the control unit 13 mounted on the hull 10.
[0023]
The transducer 16 is a member for transmitting sound waves for detection toward the bottom of the water and detecting the sound waves reflected from the bottom of the water. The transducer 16 is composed of a piezoelectric element. The transmitting side of the transducer 16 is configured by providing many small piezoelectric elements. The piezoelectric element expands and contracts by applying a voltage to generate a sound wave. The receiving side of the transducer 16 is configured by arranging a large number of small piezoelectric elements on a straight line, and generates a voltage according to the pressure of the received sound wave.
[0024]
The circuit unit 17 is a device for controlling the transducer 16. The circuit unit 17 includes a transmission signal generator 40, two A / D converters 41 and 42 on the reception side, and two amplifiers 43 and 44 on the transmission side and the reception side. The A / D converter on the transmission side is included in the transmission signal generator 40. Each of these devices is placed and fixed on the support shelf 30 respectively.
[0025]
The swing meter 18 is a device for directly detecting the swing of the sonar head unit 12 and indirectly detecting the wave transmitting / receiving surface of the wave transmitter / receiver 16. The gyro 18 is provided with an optical gyro, and mainly detects a roll angle and a pitch angle. The yaw angle is also detected, but two more accurate GPS antennas are used for the yaw angle. This GPS antenna will be described later. The sway meter 18 is attached to a support shelf 30 in the housing 15. Directly, it is fixed to the uppermost shelf plate 32 of the support shelf 30, and is integrated with the transducer 16 via the support shelf 30, the support 31 and the bottom plate 20. Thus, the oscillating meter 18 and the transducer 16 oscillate integrally.
[0026]
The control unit 13 is a device that controls the circuit unit 17 and the oscillating meter 18, and processes signals from them to calculate the water depth. Specific processing contents will be described later. The control unit 13 is mounted on the hull 10. The control unit 13 is electrically connected to the circuit unit 17 in the sonar head unit 12, the oscillometer 18, and the like by a cable 37.
[0027]
As shown in FIG. 3, the fixture 14 includes a column 47, a horizontal plate 48, and an antenna 49. The lower end of the column 47 is fixed to the flange 36 of the sonar head 12. The horizontal plate portion 48 is provided so as to extend from the middle of the column portion 47 and is fixed to the hull 10. The antenna section 49 is provided at the upper end of the support section 47. Two GPS antennas (not shown) are attached to the antenna unit 49. The two GPS antennas are provided at two points apart in the horizontal direction, and detect a deviation between the two points as a change in the yaw angle of the transducer 16 of the sonar head unit 12. The control unit 13 stores a function of detecting the position of the two GPS antennas and a function of detecting a change in the yaw angle due to a shift in the position of the two GPS antennas.
[0028]
[motion]
The acoustic sounding system 11 configured as described above is used as follows.
[0029]
When the sounding sounding system 11 is mounted on the hull 10, the sonar head 12 is fixed to the hull 10 by the fixture 14, and the control unit 13 is installed at an arbitrary position on the hull 10. Then, the sonar head unit 12 and the control unit 13 are electrically connected by the cable 37. The installation work of the sound sounding system 11 ends here.
[0030]
When measuring the water depth, the hull 10 such as a ship equipped with the sound sounding system 11 is placed in a lake or the like to be measured. Then, it is moved to the measurement position, and a sound wave is transmitted from the sonar head unit 12 inserted in the water. Specifically, under the control of the control unit 13, the transmission signal generator 40 generates a transmission signal. This signal is amplified by the amplifier 43 on the transmission side to operate the transducer 16. Thereby, the piezoelectric element on the transmitting side of the transducer 16 generates a sound wave and transmits the sound wave into the water. This sound wave is transmitted toward the bottom of the lake, and is reflected back from the bottom of the lake. The returned acoustic wave is converted by the piezoelectric element on the receiving side of the transducer 16 into an electric signal and sent to the circuit section 17. In the circuit unit 17, the signal is amplified by the amplifier 44 on the receiving side, converted into digital signals by A / D converters 41 and 42 on the receiving side, and transmitted to the control unit 13 via the cable 37.
[0031]
Further, the fluctuation of the transducer 16 at the time of receiving the sound wave signal by the transducer 16 is detected by the oscillometer 18 and is taken in through the cable 37. Specifically, the roll angle and the pitch angle are detected by the optical gyro, the yaw angle is detected by the GPS antenna, and the detected value is taken in via the cable 37.
[0032]
Next, the water depth is calculated by calculating the detection value of the transducer 16 while correcting the detection value with the detection of the oscillating meter 18.
[0033]
When replacing the acoustic sounding system 11 with another hull 10, the cable 37 is detached from the control unit 13 and the fixture 14 is detached from the hull 10. Then, the control unit 13 is attached to another hull 10, and the fixture 14 is fixed to the hull 10. Next, the cable 37 is connected to the control unit 13 to complete the replacement work.
[0034]
[effect]
As described above, since the vibration meter 18 is integrally attached to the transducer 16 in the sonar head portion 12, it is not necessary to maintain consistency between the vibration meter 18 and the transmitting / receiving surface of the transducer 16. A complicated correction work at the time of mounting the sounding system 11 is not required. That is, conventionally, since the mounting of the oscillometer was mounted in consideration of the relative relationship with the transmitting and receiving surfaces of the transducer, the mounting angle of the transmitting and receiving surfaces was measured, the mounting angle of the oscillating meter was measured, and the difference was measured. Calculate and correct all of the roll angle, pitch angle, and yaw angle based on either of them. Then, the mounting work is performed while making this correction, but the work takes about several days. In addition, the fixture and the like may be displaced due to the swing or the like at the time of the measurement, but this has caused a displacement between the attached shake meter and the transducer while correcting. On the other hand, in the acoustic sounding system 11 of the present embodiment, since the oscillometer 18 is integrally attached to the transducer 16, it is necessary to ensure consistency between the oscillometer 18 and the transmitting and receiving surface of the transducer 16. The oscillation meter 18 and the transducer 16 do not shift due to the swing of the hull 10 or the like.
[0035]
As a result, what has conventionally taken several days for the mounting operation is reduced to several hours or as fast as one hour, and the mounting operation becomes extremely easy. That is, installation work and replacement work can be easily performed in a short time. In addition, the measurement accuracy can be significantly improved.
[0036]
Further, since the sounding sounding system 11 can easily perform installation work and replacement work in a short time, it is easy to transport only the sounding sounding system 11 to the destination and attach it to the hull 10 or the like there. it can. That is, the fixture 14 has a detachable structure such as a structure for gripping the edge of the hull 10, and the acoustic sounding system 11 is configured to have a size that can be transported, so that the sounding system 11 can be carried to the site as needed. Regardless of the type of the hull 10, it can be attached to the hull 10 at the site to measure the water depth. Thereby, the portable acoustic sounding system 11 can be obtained.
[0037]
[Modification]
(1) In the above embodiment, the wobble meter 18 and the transducer 16 are integrally mounted via the support shelf 30. However, if the installation space is sufficient, they can be integrally mounted on the same surface. good. In this case, the same operation and effect as those of the above embodiment can be obtained.
[0038]
(2) In the above embodiment, the oscillating meter 18 is configured by an optical gyro. However, the present invention is not limited to this, and any device that can detect a roll angle or the like, such as a mechanical gyro, may be used. In this case, the same operation and effect as those of the above embodiment can be obtained.
[0039]
(3) In the above embodiment, the roll angle and the pitch angle are detected by the optical gyro, and the yaw angle is detected by the two GPS antennas. However, all of the roll angle, the pitch angle, and the yaw angle are detected by the optical gyro. However, only one GPS antenna may be provided to detect only the position. In this case, the same operation and effect as those of the above embodiment can be obtained.
[0040]
(4) In the above embodiment, two GPS antennas are provided in the horizontal direction to detect the yaw angle, but may be provided in the vertical direction to detect the roll angle and the pitch angle. When two GPS antennas are provided in the vertical direction, of the deviations at the respective points, the deviation component in the horizontal direction of the hull 10 is the roll angle, and the deviation component in the front-rear direction is the pitch angle. That is, the roll angle and the pitch angle can be simultaneously detected by the two GPS antennas provided in the vertical direction.
[0041]
Two GPS antennas may be arranged in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, to detect the rule angle, the pitch angle, and the yaw angle, respectively.
[0042]
In these cases, the same operation and effect as the above embodiment can be obtained.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, the sounding sounding system according to the present invention has the following effects.
[0044]
(1) Since the transmitter / receiver and the rocker are integrally mounted, the rocking detection by the rocker can be directly used as the rocking detection of the transmitter / receiver, so that the error due to the rocking can be accurately corrected. Become.
[0045]
(2) By arranging two GPS antennas in the horizontal direction, the yaw angle of the transducer can be detected. By arranging two GPS antennas in the vertical direction, the roll angle and the pitch angle can be detected. Thereby, the error due to the swing can be more accurately corrected.
[0046]
(3) The wobble meter is provided with a GPS antenna that is provided two horizontally and detects the yaw angle of the transducer based on a deviation of their positions, and an optical gyro that detects the roll angle and the pitch angle of the transducer. Therefore, the roll angle and the pitch angle are detected by the optical gyro, and the yaw angle is detected by the GPS antenna, so that the error due to the swing can be more accurately corrected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view showing a sonar head part of an acoustic sounding system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic front view showing a state where a conventional acoustic sounding system is attached to a hull.
FIG. 3 is a schematic front view showing a state in which the acoustic sounding system according to the embodiment of the present invention is attached to a hull.
[Explanation of symbols]
10: hull, 11: acoustic sounding system, 12: sonar head unit, 13: control unit, 14: fixture, 15: housing, 16: transducer, 17: circuit unit, 18: oscillometer, 20: bottom plate , 21: body, 23: foot, 24: flange, 25: bolt, 26: rising wall, 27: packing groove, 28: packing, 30: support shelf, 31: support, 32: flat plate, 34: flange , 35: handle, 36: fixing flange, 37: cable, 40: transmission signal generator, 41, 42: A / D converter, 43, 44: amplifier, 47: support, 48: horizontal plate, 49 : Antenna part.

Claims (2)

水底に音波を送信すると共に反射してきた音波を検出する送受波器と、当該送受波器の揺動による誤差を補正するために上記送受波器の揺動を検出する動揺計とを備えた音響測深システムにおいて、
上記送受波器と動揺計とを一体的に取り付けたことを特徴とする音響測深システム。
A sound transmitter and receiver that transmits a sound wave to the bottom of the water and detects the reflected sound wave, and an oscillometer that detects the swing of the transducer in order to correct an error caused by the swing of the transceiver. In the sounding system,
An acoustic sounding system in which the transducer and the shaking gauge are integrally mounted.
水中に挿入されて水深を測定するソナーヘッド部と、水上の船舶等に設置されて上記ソナーヘッド部を制御する制御部とを備えた音響測深システムにおいて、
水底に音波を送信すると共に反射してきた音波を検出する送受波器と、当該送受波器の揺動による誤差を補正するために上記送受波器の揺動を検出する動揺計とを備え、
上記送受波器と動揺計とを上記ソナーヘッド部内に一体的に取り付けたことを特徴とする音響測深システム。
In a sound sonar system including a sonar head section that is inserted in water to measure the water depth and a control section that is installed on a waterborne vessel or the like and controls the sonar head section,
A transmitter / receiver that transmits the sound wave to the water bottom and detects the reflected sound wave, and an oscillometer that detects the oscillation of the transducer in order to correct an error due to the oscillation of the transceiver,
An acoustic sounding system, wherein the transducer and the wobble meter are integrally mounted in the sonar head portion.
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