JP2859916B2 - エコー信号処理装置及び該装置を含む水中探知装置 - Google Patents
エコー信号処理装置及び該装置を含む水中探知装置Info
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- JP2859916B2 JP2859916B2 JP5626190A JP5626190A JP2859916B2 JP 2859916 B2 JP2859916 B2 JP 2859916B2 JP 5626190 A JP5626190 A JP 5626190A JP 5626190 A JP5626190 A JP 5626190A JP 2859916 B2 JP2859916 B2 JP 2859916B2
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Description
この発明は、水中状況を探知する水中探知装置に関
し、特にこの発明では、海底地形等の調査に用いるマル
チナロービーム方式の測深装置を対象にして説明する。
し、特にこの発明では、海底地形等の調査に用いるマル
チナロービーム方式の測深装置を対象にして説明する。
第４図は、マルチナロービーム方式に用いられる送受
波ビームを示している。 送波ビームとしては、両舷側（左右）方向に扇状に拡
がるビーム（扇形角90°、航行方向の拡がり1.6°）を
送波し、このエコーを捕えるべく、送波ビームと直交す
る扇状のビーム（扇形角20°、左右方向の拡がり２°）
を形成するとともに、その受波ビームを例えば図中の矢
印で示したごとく、右舷側から左舷側にスキャンさせて
おり、このときの両ビームの交差領域（２°×1.6°）
に対するエコー（ナロービーム）を順次検出している。 従って、この場合の左右方向の分解能は２°であり、
水深Ｄ直下の海底面における距離分解能Ｌは、第６図で
わかるように、 Ｌ＝Ｄ・２・tan（θ/2）（θ＝２°） となり、水深Ｄが100mのときは、3.5mの分解能が得られ
る。角度分解能が２°というのは、この種の測深装置で
は十分に高い分解能である。
波ビームを示している。 送波ビームとしては、両舷側（左右）方向に扇状に拡
がるビーム（扇形角90°、航行方向の拡がり1.6°）を
送波し、このエコーを捕えるべく、送波ビームと直交す
る扇状のビーム（扇形角20°、左右方向の拡がり２°）
を形成するとともに、その受波ビームを例えば図中の矢
印で示したごとく、右舷側から左舷側にスキャンさせて
おり、このときの両ビームの交差領域（２°×1.6°）
に対するエコー（ナロービーム）を順次検出している。 従って、この場合の左右方向の分解能は２°であり、
水深Ｄ直下の海底面における距離分解能Ｌは、第６図で
わかるように、 Ｌ＝Ｄ・２・tan（θ/2）（θ＝２°） となり、水深Ｄが100mのときは、3.5mの分解能が得られ
る。角度分解能が２°というのは、この種の測深装置で
は十分に高い分解能である。
とろころが、２°の高分解能であっても水深が5000m
になれば、第７図に示すごとく、直下での分解能は175m
となり、更に、超音波ビームの方向が45°の斜め方向と
したときは、ビームは、実質的に２°/cos45°＝2.8°
に広がり、このときの海底面における分解能L45は、 L45＝5000｛tan（45＋1.4）−tan（45−1.4）｝ ＝489mとなり分解能が大きく低下する。 それ故、送波する超音波ビームはでき得る限りナロー
にして分解能を上げる必要がある。 しかるに、超音波ビームの分解能が２°の場合であっ
ても、超音波が12KHzのとき超音波振動子の全長が理論
上4mにもなり、このように大型化すると通常のビーム合
成によるナロービーム化が困難となるため、これ以上に
超音波ビームのナロー化を図って分解能を上げることは
困難であった。 この発明は、上述した問題点をなくすためになされた
ものであり、高分解能の測深装置を提供することを目的
とする。
になれば、第７図に示すごとく、直下での分解能は175m
となり、更に、超音波ビームの方向が45°の斜め方向と
したときは、ビームは、実質的に２°/cos45°＝2.8°
に広がり、このときの海底面における分解能L45は、 L45＝5000｛tan（45＋1.4）−tan（45−1.4）｝ ＝489mとなり分解能が大きく低下する。 それ故、送波する超音波ビームはでき得る限りナロー
にして分解能を上げる必要がある。 しかるに、超音波ビームの分解能が２°の場合であっ
ても、超音波が12KHzのとき超音波振動子の全長が理論
上4mにもなり、このように大型化すると通常のビーム合
成によるナロービーム化が困難となるため、これ以上に
超音波ビームのナロー化を図って分解能を上げることは
困難であった。 この発明は、上述した問題点をなくすためになされた
ものであり、高分解能の測深装置を提供することを目的
とする。
第１の発明になるエコー信号処理装置は、超音波送波
器により、一方向に広く、該方向と直交する方向に狭く
なるように送波ビームを形成し、超音波受波器により、
前記送波ビームと直交する受波ビームを上記一方向にス
キャンさせることにより、両ビームの交差領域から帰来
するエコーを捕捉し表示する水中探知装置に、付加され
るエコー信号処理装置であって、 上記エコー信号を所定の周期にてサンプリングするサ
ンプリング手段を備え、前記サンプリング手段で得られ
た信号に基づき被探知物体に関する情報を表示すること
を特徴とする。 第２の発明になるエコー信号処理装置は、超音波送波
器により、一方向に広く、該方向に直交する方向に狭く
なるような送波ビームを形成し、複数の超音波振動子で
構成される超音波受波器により、前記送波ビームと直交
する受波ビームを上記一方向にスキャンさせることによ
り、両ビームの交差領域から帰来するエコー信号を捕捉
し表示する水中探知装置に、付加されるエコー信号処理
装置であって、 上記超音波受波器の複数の超音波振動子で捕捉された
上記エコー信号を所定量移相させることにより、上記一
方向に広い受波ビームを形成する受波ビーム形成手段
と、 前記受波ビーム形成手段で形成された受波ビームに対
するエコー信号を所定の周期にてサンプリングするサン
プリング手段とを備え、 前記サンプリング手段で得られた信号に基づき被探知
物体に関する情報を得ることを特徴とする。
器により、一方向に広く、該方向と直交する方向に狭く
なるように送波ビームを形成し、超音波受波器により、
前記送波ビームと直交する受波ビームを上記一方向にス
キャンさせることにより、両ビームの交差領域から帰来
するエコーを捕捉し表示する水中探知装置に、付加され
るエコー信号処理装置であって、 上記エコー信号を所定の周期にてサンプリングするサ
ンプリング手段を備え、前記サンプリング手段で得られ
た信号に基づき被探知物体に関する情報を表示すること
を特徴とする。 第２の発明になるエコー信号処理装置は、超音波送波
器により、一方向に広く、該方向に直交する方向に狭く
なるような送波ビームを形成し、複数の超音波振動子で
構成される超音波受波器により、前記送波ビームと直交
する受波ビームを上記一方向にスキャンさせることによ
り、両ビームの交差領域から帰来するエコー信号を捕捉
し表示する水中探知装置に、付加されるエコー信号処理
装置であって、 上記超音波受波器の複数の超音波振動子で捕捉された
上記エコー信号を所定量移相させることにより、上記一
方向に広い受波ビームを形成する受波ビーム形成手段
と、 前記受波ビーム形成手段で形成された受波ビームに対
するエコー信号を所定の周期にてサンプリングするサン
プリング手段とを備え、 前記サンプリング手段で得られた信号に基づき被探知
物体に関する情報を得ることを特徴とする。
超音波を用いて自船の側方を観測するサイドルッキン
グソナーと呼ばれる測深装置がある。これは、自船の両
舷にそれぞれ装備された送受波器から、第５図に示すご
とく、左舷側方向及び右舷側方向に扇状に拡がるビーム
（扇形角45°、航行方向の拡がり1.6°）の超音波を発
射し、そのエコーを同送受波器にて検出することによ
り、海底の起伏や底質等を８色の階調にて表示するもの
である。このサイドルッキングソナーにおいては、海底
面までの距離の違いから時系列的に得られるエコーを順
次スキャンして取り込むものであるから、海底面の分解
能は、次式に示すごとく、深度には関係せず、前記発射
ビームのパルス及び受信時のスキャン時間とに関係す
る。 そこで、この発明は、マルチナロービーム方式の測深
装置にサイドルッキングソナーの機能を兼ね備えること
により、深海においても高分解能を期待できる測深装置
を提供するものであり、第１の発明では、受波ビームの
スキャンにより時系列的に得られるナロービームのエコ
ーを高速でサンプリングしており、又、第２の発明で
は、マルチナロービーム方式の測深装置に用いられる受
波器にて第５図に示したようなブロードに拡がる受波ビ
ームを形成し、その受波ビームに対するエコーを高速で
サンプリングするものであり、具体的な構成については
以下の実施例にて示す。
グソナーと呼ばれる測深装置がある。これは、自船の両
舷にそれぞれ装備された送受波器から、第５図に示すご
とく、左舷側方向及び右舷側方向に扇状に拡がるビーム
（扇形角45°、航行方向の拡がり1.6°）の超音波を発
射し、そのエコーを同送受波器にて検出することによ
り、海底の起伏や底質等を８色の階調にて表示するもの
である。このサイドルッキングソナーにおいては、海底
面までの距離の違いから時系列的に得られるエコーを順
次スキャンして取り込むものであるから、海底面の分解
能は、次式に示すごとく、深度には関係せず、前記発射
ビームのパルス及び受信時のスキャン時間とに関係す
る。 そこで、この発明は、マルチナロービーム方式の測深
装置にサイドルッキングソナーの機能を兼ね備えること
により、深海においても高分解能を期待できる測深装置
を提供するものであり、第１の発明では、受波ビームの
スキャンにより時系列的に得られるナロービームのエコ
ーを高速でサンプリングしており、又、第２の発明で
は、マルチナロービーム方式の測深装置に用いられる受
波器にて第５図に示したようなブロードに拡がる受波ビ
ームを形成し、その受波ビームに対するエコーを高速で
サンプリングするものであり、具体的な構成については
以下の実施例にて示す。
第１図は、第１の発明になるエコー信号処理装置の一
実施例を適用した測深装置の制御ブロック図である。 1Aは、船舶100の船首方向に64素子の超音波振動子が
配列された送波器であり、1Bは、これと直交する向きに
64素子の超音波振動子が配列された受波器である。２
は、送波器1Aにて、第４図に示したごとく、船舶100の
左右両舷側方向に拡がる扇状の送波ビーム101を形成す
べく、所定の超音波信号を出力するための送信部であ
る。 ３は、受波器1Bよりの受波信号を処理する受信部であ
り、前置増幅器3Aと、前置増幅器3Aの出力信号を処理す
る電子スキャン回路3Bと、電子スキャン回路3Bで得られ
た信号をパルス信号として検出する検波回路3Cとからな
る。電子スキャン回路3Bにおいては、受波信号を所定量
移送させることにより、送波ビーム101と直交する向き
の受波ビーム102が形成されるとともに、その受波ビー
ムは両舷側方向にスキャンされ、その結果、両ビームが
交差する領域103からのエコー信号が捕捉されるように
なっている。 ４は、受信部３で得られた検波信号から深度及び信号
強度を検出する深度検出回路である。５は、画像信号作
成回路であり、船の位置，方位及び速度の情報に基づ
き、深度検出回路４よりの出力信号を表示器６で表示す
る画像信号に処理する。以上の構成がマルチナロービー
ム方式の測深装置であり、次に本発明のエコー信号処理
装置について述べる。 ７は、前記受信部３から時系列的に出力される信号を
減衰させることなく通過させるハイインピーダンス入力
回路であり、８は、予め設定入力される海底検出タイミ
ングからゲートパルスを発生するゲートパルス発生器で
ある。９は、ゲート回路であり、ゲートパルス発生器８
よりのゲートパルスに従って、前記ハイインピーダンス
回路７から出力される信号をゲートオンする。10は、前
記電子スキャン回路3Bでのスキャン動作から所定のタイ
ミング信号（第２図（Ｃ），（Ｄ）に示す信号ＲとＬ）
を作成するタイミング信号発生器である。11及び12は、
タイミング発生器10よりのタイミング信号R,Lに基づ
き、前記ゲート回路９よりの信号をサンプリングする右
舷側サンプリング回路及び左舷側サンプリング回路であ
る。13及び14は、それぞれサンプリング回路11,12でサ
ンプングされた各信号毎にピーク値を検出するピーク検
出部であり、これらのピーク検出部で検出されたピーク
値は、前記の画像信号作成回路５に送出される。 次に上記構成の装置の動作を説明する。 通常のマルチナロービーム法による測深と同様に、送
波器1Aより左右両舷側方向に拡がる扇状の送波ビーム10
1（扇形角90°、航行方向の拡がり1.6°）を送波し、そ
のエコーは、受波器1Bで検出され、前置増幅器3Aで増幅
された後に電子スキャン回路3Bに入力される。この電子
スキャン回路3Bでは、入力信号を処理することにより、
前記送波ビーム101と直交する受波ビーム102（扇形角20
°、左右方向の拡がり２°）を形成するとともに、その
受波ビーム102を、例えば右舷側方向から左舷側方向に
スキャンさせる。従って、この電子スキャン回路3Bから
は、受波ビーム102のスキャン動作毎に両ビーム101,102
の交差領域103（２°×1.6°）の交差領域からのエコー
信号が順に得られる。 次の検波回路3Cでは、前記の交差領域に対する各エコ
ー信号がパルス信号として検出され、そして深度検出回
路４にて、前記パルス信号から深度及び信号強度が検出
され、画像作成回路５に入力される。ここで、航法装置
等から入力される船の位置，方位及び速度の情報に従っ
て処理されることにより、深度及び反射強度が表示器６
にて例えば色別表示される。 ところで、深度検出回路４においては、２°×1.6°
の交差領域103に対するパルス信号の平均値から深度及
び信号強度を求めている。従って、その交差領域の大き
さが分解能に一致し、それ故、深度が大きい場合には分
解能が低下したのである。 しかるに、第１図の装置では、各交差領域毎に順に得
られるエコーを高速でサンプリングすることにより、一
つの交差領域内に対してもきめ細かく検出している。即
ち、受信部３よりの出力信号は、ハイインピーダンス回
路７を介してゲート回路９に送給され、このゲート回路
９では、ゲートパルス発生器８より送給されるゲートパ
ルスにより、所要のエコーのみがゲートオンされて右舷
側サンプリング回路11及び左舷側サンプリング回路12に
入力される。 第２図（Ａ）は、船底より送波したビームの伝播状態
を示しており、送波ビームの先端がQ1のラインに到達し
たとき、このときのビームに対するエコーを、右舷側方
向から左舷側方向にスキャンされる受波ビームにて、時
系列的に検出した信号を第２図（B1）に示している。
又、送波ビームの先端がラインQ2，Q3に到達したときの
エコーをそれぞれ第２図（B1）、第２図（B2）に示して
いる。この実施例では、0.66m秒毎に受波ビームをスキ
ャンさせることにより、エコーを時系列的に検出してい
る。 これらの検出されたエコーにおいて前半は、船舶100
の直下より右舷側のエコーであり、又、後半は、船直下
より左舷側のエコーであることがわかる。そこで、第２
図（Ｃ）に示すような、検出タイミング内の前半でオン
となる信号Ｒと、第２図（Ｄ）に示すような、検出タイ
ミング内の後半でオンとなる信号（Ｌ）をゲート信号と
して、それぞれ右舷側サンプリング回路10及び左舷側サ
ンプリング回路11に送給し、それぞれの回路10,11にて
エコー信号をサンプリングさせることにより、ゲート回
路９よりの出力信号が船直下を境として左右の信号に分
割される。これらのサンプリング回路10,11が上記の分
割手段及びサンプリング手段に相当するものであるが、
この分割及びサンプリングの処理を別の回路で処理して
もよい。 サンプリングされた左右の各信号は、それぞれピーク
値検出部13,14にてピーク値が検出され、そのピーク値
がホールドされ、そのホールド値が上記の画像信号作成
回路５に供給されることにより、表示器６に深度情報及
びエコー強度のデータが表示される。 例えば音速を1500m/秒、送波パルスの幅を1.33m秒、
受波ビームのスキャン時間を0.66m秒としたときの分解
能は、 1500（1.33/1000＋0.66/1000）/2＝1.5mとなり、水深
5000mで45°方向のときのマルチナロービーム方式の分
解能489mと比較して大幅に向上する。 尚、上記の測深装置においては、送波器1Aにより、両
舷側方向に広がる送波ビームを形成したが、片舷側に拡
がる送波ビームであってもよく、あるいは、船首方向と
所望の角度をなす方向に拡がる送波ビームであってもよ
い。又、サンプリング手段として右舷側及び左舷側サン
プリング回路11,12を用いたが、一つのサンプリング回
路で済ませることもできる。 上記のエコー信号処理装置は、マルチナロービーム方
式の測深装置で作成された受波ビームを用いたが、サイ
ドルッキングソナーで形成された受波ビームの信号を用
いることもできる。 第３図は、第２の発明になるエコー信号処理装置の一
実施例を適用した測深装置の制御ブロック図であり、第
１図と共通する部分には共通の符号を付している。 21及び22は、受信部３の前置増幅器3Aより出力される
64系統の各受波信号の内、受波器1Bの右半分と左半分の
それぞれ32個の振動子に対応する受波信号に対して所定
量の遅延を付与することにより、第５図に示したよう
な、それぞれ右舷ビーム及び左舷ビームを形成するビー
ム形成回路である。ビームの形状は、両側舷方向におけ
る垂直面での拡がりが45°で、航行方向の拡がりが1.6
°である。これらのビーム形成回路21,22よりの出力信
号は、それぞれ検波回路23,24に入力され、それらの検
波信号は、第１図と同じ右舷側サンプリング回路11及び
左舷側サンプリング回路12にそれぞれ入力される。 次に上記構成の装置の動作説明する。 尚、マルチナロービーム方式の測深装置としての動作
の第１図で述べたのと同じなので、この発明に係わる動
作についてのみ説明する。 送波ビームは、マルチナロービーム方式のときと同じ
ビームが形成されるが、受波ビームとしては、右舷ビー
ム形成回路21及び左舷ビーム形成回路22にて受波器1Bよ
りの信号に対し、左右で２分したものをそれぞれ処理す
ることにより、右舷ビームと左舷ビームが形成される。
この後の動作は、一般のサイドルッキングソナーにおけ
る制御と同じであり、これらの各ビームに対するエコー
が検波回路23及び24にてそれぞれ検波された後、それぞ
れ右舷側サンプリング回路11及び左舷側サンプリング回
路12にてサンプリングされることにより、前記の各ビー
ムにおけるエコーが時系列的にサンプリングされ、ピー
ク値検出部13及び14にて前記サンプリング信号からピー
ク値が検出され、ホールドされる。このホールド信号が
画像信号作成回路５に入力されることにより、表示器６
に、分解能が深度に依存しない深度情報及びエコー強度
のデータが表示される。 尚、上記の測深装置においても、送波ビームは両舷側
方向に拡がるものに限定されず、又、サンプリング回路
は一つであってもよい。
実施例を適用した測深装置の制御ブロック図である。 1Aは、船舶100の船首方向に64素子の超音波振動子が
配列された送波器であり、1Bは、これと直交する向きに
64素子の超音波振動子が配列された受波器である。２
は、送波器1Aにて、第４図に示したごとく、船舶100の
左右両舷側方向に拡がる扇状の送波ビーム101を形成す
べく、所定の超音波信号を出力するための送信部であ
る。 ３は、受波器1Bよりの受波信号を処理する受信部であ
り、前置増幅器3Aと、前置増幅器3Aの出力信号を処理す
る電子スキャン回路3Bと、電子スキャン回路3Bで得られ
た信号をパルス信号として検出する検波回路3Cとからな
る。電子スキャン回路3Bにおいては、受波信号を所定量
移送させることにより、送波ビーム101と直交する向き
の受波ビーム102が形成されるとともに、その受波ビー
ムは両舷側方向にスキャンされ、その結果、両ビームが
交差する領域103からのエコー信号が捕捉されるように
なっている。 ４は、受信部３で得られた検波信号から深度及び信号
強度を検出する深度検出回路である。５は、画像信号作
成回路であり、船の位置，方位及び速度の情報に基づ
き、深度検出回路４よりの出力信号を表示器６で表示す
る画像信号に処理する。以上の構成がマルチナロービー
ム方式の測深装置であり、次に本発明のエコー信号処理
装置について述べる。 ７は、前記受信部３から時系列的に出力される信号を
減衰させることなく通過させるハイインピーダンス入力
回路であり、８は、予め設定入力される海底検出タイミ
ングからゲートパルスを発生するゲートパルス発生器で
ある。９は、ゲート回路であり、ゲートパルス発生器８
よりのゲートパルスに従って、前記ハイインピーダンス
回路７から出力される信号をゲートオンする。10は、前
記電子スキャン回路3Bでのスキャン動作から所定のタイ
ミング信号（第２図（Ｃ），（Ｄ）に示す信号ＲとＬ）
を作成するタイミング信号発生器である。11及び12は、
タイミング発生器10よりのタイミング信号R,Lに基づ
き、前記ゲート回路９よりの信号をサンプリングする右
舷側サンプリング回路及び左舷側サンプリング回路であ
る。13及び14は、それぞれサンプリング回路11,12でサ
ンプングされた各信号毎にピーク値を検出するピーク検
出部であり、これらのピーク検出部で検出されたピーク
値は、前記の画像信号作成回路５に送出される。 次に上記構成の装置の動作を説明する。 通常のマルチナロービーム法による測深と同様に、送
波器1Aより左右両舷側方向に拡がる扇状の送波ビーム10
1（扇形角90°、航行方向の拡がり1.6°）を送波し、そ
のエコーは、受波器1Bで検出され、前置増幅器3Aで増幅
された後に電子スキャン回路3Bに入力される。この電子
スキャン回路3Bでは、入力信号を処理することにより、
前記送波ビーム101と直交する受波ビーム102（扇形角20
°、左右方向の拡がり２°）を形成するとともに、その
受波ビーム102を、例えば右舷側方向から左舷側方向に
スキャンさせる。従って、この電子スキャン回路3Bから
は、受波ビーム102のスキャン動作毎に両ビーム101,102
の交差領域103（２°×1.6°）の交差領域からのエコー
信号が順に得られる。 次の検波回路3Cでは、前記の交差領域に対する各エコ
ー信号がパルス信号として検出され、そして深度検出回
路４にて、前記パルス信号から深度及び信号強度が検出
され、画像作成回路５に入力される。ここで、航法装置
等から入力される船の位置，方位及び速度の情報に従っ
て処理されることにより、深度及び反射強度が表示器６
にて例えば色別表示される。 ところで、深度検出回路４においては、２°×1.6°
の交差領域103に対するパルス信号の平均値から深度及
び信号強度を求めている。従って、その交差領域の大き
さが分解能に一致し、それ故、深度が大きい場合には分
解能が低下したのである。 しかるに、第１図の装置では、各交差領域毎に順に得
られるエコーを高速でサンプリングすることにより、一
つの交差領域内に対してもきめ細かく検出している。即
ち、受信部３よりの出力信号は、ハイインピーダンス回
路７を介してゲート回路９に送給され、このゲート回路
９では、ゲートパルス発生器８より送給されるゲートパ
ルスにより、所要のエコーのみがゲートオンされて右舷
側サンプリング回路11及び左舷側サンプリング回路12に
入力される。 第２図（Ａ）は、船底より送波したビームの伝播状態
を示しており、送波ビームの先端がQ1のラインに到達し
たとき、このときのビームに対するエコーを、右舷側方
向から左舷側方向にスキャンされる受波ビームにて、時
系列的に検出した信号を第２図（B1）に示している。
又、送波ビームの先端がラインQ2，Q3に到達したときの
エコーをそれぞれ第２図（B1）、第２図（B2）に示して
いる。この実施例では、0.66m秒毎に受波ビームをスキ
ャンさせることにより、エコーを時系列的に検出してい
る。 これらの検出されたエコーにおいて前半は、船舶100
の直下より右舷側のエコーであり、又、後半は、船直下
より左舷側のエコーであることがわかる。そこで、第２
図（Ｃ）に示すような、検出タイミング内の前半でオン
となる信号Ｒと、第２図（Ｄ）に示すような、検出タイ
ミング内の後半でオンとなる信号（Ｌ）をゲート信号と
して、それぞれ右舷側サンプリング回路10及び左舷側サ
ンプリング回路11に送給し、それぞれの回路10,11にて
エコー信号をサンプリングさせることにより、ゲート回
路９よりの出力信号が船直下を境として左右の信号に分
割される。これらのサンプリング回路10,11が上記の分
割手段及びサンプリング手段に相当するものであるが、
この分割及びサンプリングの処理を別の回路で処理して
もよい。 サンプリングされた左右の各信号は、それぞれピーク
値検出部13,14にてピーク値が検出され、そのピーク値
がホールドされ、そのホールド値が上記の画像信号作成
回路５に供給されることにより、表示器６に深度情報及
びエコー強度のデータが表示される。 例えば音速を1500m/秒、送波パルスの幅を1.33m秒、
受波ビームのスキャン時間を0.66m秒としたときの分解
能は、 1500（1.33/1000＋0.66/1000）/2＝1.5mとなり、水深
5000mで45°方向のときのマルチナロービーム方式の分
解能489mと比較して大幅に向上する。 尚、上記の測深装置においては、送波器1Aにより、両
舷側方向に広がる送波ビームを形成したが、片舷側に拡
がる送波ビームであってもよく、あるいは、船首方向と
所望の角度をなす方向に拡がる送波ビームであってもよ
い。又、サンプリング手段として右舷側及び左舷側サン
プリング回路11,12を用いたが、一つのサンプリング回
路で済ませることもできる。 上記のエコー信号処理装置は、マルチナロービーム方
式の測深装置で作成された受波ビームを用いたが、サイ
ドルッキングソナーで形成された受波ビームの信号を用
いることもできる。 第３図は、第２の発明になるエコー信号処理装置の一
実施例を適用した測深装置の制御ブロック図であり、第
１図と共通する部分には共通の符号を付している。 21及び22は、受信部３の前置増幅器3Aより出力される
64系統の各受波信号の内、受波器1Bの右半分と左半分の
それぞれ32個の振動子に対応する受波信号に対して所定
量の遅延を付与することにより、第５図に示したよう
な、それぞれ右舷ビーム及び左舷ビームを形成するビー
ム形成回路である。ビームの形状は、両側舷方向におけ
る垂直面での拡がりが45°で、航行方向の拡がりが1.6
°である。これらのビーム形成回路21,22よりの出力信
号は、それぞれ検波回路23,24に入力され、それらの検
波信号は、第１図と同じ右舷側サンプリング回路11及び
左舷側サンプリング回路12にそれぞれ入力される。 次に上記構成の装置の動作説明する。 尚、マルチナロービーム方式の測深装置としての動作
の第１図で述べたのと同じなので、この発明に係わる動
作についてのみ説明する。 送波ビームは、マルチナロービーム方式のときと同じ
ビームが形成されるが、受波ビームとしては、右舷ビー
ム形成回路21及び左舷ビーム形成回路22にて受波器1Bよ
りの信号に対し、左右で２分したものをそれぞれ処理す
ることにより、右舷ビームと左舷ビームが形成される。
この後の動作は、一般のサイドルッキングソナーにおけ
る制御と同じであり、これらの各ビームに対するエコー
が検波回路23及び24にてそれぞれ検波された後、それぞ
れ右舷側サンプリング回路11及び左舷側サンプリング回
路12にてサンプリングされることにより、前記の各ビー
ムにおけるエコーが時系列的にサンプリングされ、ピー
ク値検出部13及び14にて前記サンプリング信号からピー
ク値が検出され、ホールドされる。このホールド信号が
画像信号作成回路５に入力されることにより、表示器６
に、分解能が深度に依存しない深度情報及びエコー強度
のデータが表示される。 尚、上記の測深装置においても、送波ビームは両舷側
方向に拡がるものに限定されず、又、サンプリング回路
は一つであってもよい。
以上説明したように、第１の発明では、マルチナロー
ビーム方式にて順次検出されるナロービームに対するエ
コーをエコー毎に平均処理するのではなく、次々に検出
されるエコーを高速でサンプリングするようにしたの
で、一つのナロービームに対しても、物標までの距離差
から時系列的に得られるエコーがきめ細かく検出される
ようになり、深度に依存しない高分解能の深度情報やエ
コー強度のデータが得られる。 又、第２の発明では、マルチナロービーム方式の測深
装置にて受波器よりの信号を処理することにより、受波
ビームを、サイドルッキングソナーのごとく、両舷側方
向に拡がるビームを形成するようにし、これらの受波ビ
ームに対するエコーを高速でサンプリングするようにし
たので、第１の発明と同様、深度に依存しない高分解能
の深度情報やエコー強度のデータが得られる。 こられの第１及び第２の発明のエコー信号処理装置
を、従来のマルチナロービーム方式の測深装置に付加す
る場合は、送受波器等は共用できるためにわずかなハー
ドウェアの追加で済み、又、その場合、 このマルチナロービーム後方の測深装置で得られる海
底地形図と併記することにより、地形を考慮した微細な
方向散乱強度の分布が得られる、 マルチナロービーム方式の測深装置で得られた広域海
底地形図から三次元的な海底傾斜データが得られるの
で、海底に対する入射角が求まり、後方散乱強度による
入射角の基準化を行うことができ、より正確な海底地質
の判断資料が得られる、 マルチナロービーム方式の測深装置において受波ビー
ム形成後の信号を用いているので、自船のローリングや
ピッチングの動揺が補正された信号が得られる、等の利
点も得られる。
ビーム方式にて順次検出されるナロービームに対するエ
コーをエコー毎に平均処理するのではなく、次々に検出
されるエコーを高速でサンプリングするようにしたの
で、一つのナロービームに対しても、物標までの距離差
から時系列的に得られるエコーがきめ細かく検出される
ようになり、深度に依存しない高分解能の深度情報やエ
コー強度のデータが得られる。 又、第２の発明では、マルチナロービーム方式の測深
装置にて受波器よりの信号を処理することにより、受波
ビームを、サイドルッキングソナーのごとく、両舷側方
向に拡がるビームを形成するようにし、これらの受波ビ
ームに対するエコーを高速でサンプリングするようにし
たので、第１の発明と同様、深度に依存しない高分解能
の深度情報やエコー強度のデータが得られる。 こられの第１及び第２の発明のエコー信号処理装置
を、従来のマルチナロービーム方式の測深装置に付加す
る場合は、送受波器等は共用できるためにわずかなハー
ドウェアの追加で済み、又、その場合、 このマルチナロービーム後方の測深装置で得られる海
底地形図と併記することにより、地形を考慮した微細な
方向散乱強度の分布が得られる、 マルチナロービーム方式の測深装置で得られた広域海
底地形図から三次元的な海底傾斜データが得られるの
で、海底に対する入射角が求まり、後方散乱強度による
入射角の基準化を行うことができ、より正確な海底地質
の判断資料が得られる、 マルチナロービーム方式の測深装置において受波ビー
ム形成後の信号を用いているので、自船のローリングや
ピッチングの動揺が補正された信号が得られる、等の利
点も得られる。
第１図は第１の発明のエコー信号処理装置の一実施例を
適用した測深装置の制御ブロック図、 第２図（Ａ）ないし第２図（Ｄ）は、第１図の装置の制
御動作を示すタイムチャート、 第３図は、第２の発明のエコー信号処理装置の一実施例
を適用した測深装置のブロック図、 第４図は、マルチナロービーム方式における送受波ビー
ムを示す図、 第５図は、サイドルッキングソナーにおける送受波ビー
ムを示す図、 第６図は、直下方向における角度分解能と距離分解能の
関係を示す図、 第７図は、斜め下方向における角度分解能と距離分解能
の関係を示す図である。 1A…送波器、1B…受波器、２…送信部、３…受信部、４
…深度検出回路、５…画像信号作成回路、６…表示器、
７…ハイインピーダンス、８…ゲートパルス発生器、９
…ゲート回路、10…タイミング信号発生器、11…右舷側
サンプリング回路、12…左舷側サンプリング回路、13,1
4…ピーク値検出部、21…右舷ビーム形成回路、22…左
舷ビーム形成回路。
適用した測深装置の制御ブロック図、 第２図（Ａ）ないし第２図（Ｄ）は、第１図の装置の制
御動作を示すタイムチャート、 第３図は、第２の発明のエコー信号処理装置の一実施例
を適用した測深装置のブロック図、 第４図は、マルチナロービーム方式における送受波ビー
ムを示す図、 第５図は、サイドルッキングソナーにおける送受波ビー
ムを示す図、 第６図は、直下方向における角度分解能と距離分解能の
関係を示す図、 第７図は、斜め下方向における角度分解能と距離分解能
の関係を示す図である。 1A…送波器、1B…受波器、２…送信部、３…受信部、４
…深度検出回路、５…画像信号作成回路、６…表示器、
７…ハイインピーダンス、８…ゲートパルス発生器、９
…ゲート回路、10…タイミング信号発生器、11…右舷側
サンプリング回路、12…左舷側サンプリング回路、13,1
4…ピーク値検出部、21…右舷ビーム形成回路、22…左
舷ビーム形成回路。
Claims (7)
- 【請求項１】超音波送波器により、一方向に広く、該方
向と直交する方向に狭くなるように送波ビームを形成
し、超音波受波器により、前記送波ビームと直交する受
波ビームを上記一方向にスキャンさせることにより、両
ビームの交差領域から帰来するエコーを捕捉し表示する
水中探知装置に、付加されるエコー信号処理装置であっ
て、 上記エコー信号を所定の周期にてサンプリングするサン
プリング手段を備え、前記サンプリング手段で得られた
信号に基づき被探知物体に関する情報を表示することを
特徴とするエコー信号処理装置。 - 【請求項２】上記超音波送波器が、両舷左右向に広く、
該方向と直交する方向に狭くなるように送波ビームを形
成する請求項１記載のエコー信号処理装置。 - 【請求項３】前記サンプリング手段にて、もしくは該サ
ンプリング手段の前段もしくは後段にて、上記の受波ビ
ームのスキャンにより検出されるエコーを、右舷側方向
のエコーと左舷側方向のエコーとに分割する分割手段を
更に備えた請求項１もしくは２記載のエコー信号処理装
置。 - 【請求項４】超音波送波器により、一方向に広く、該方
向と直交する方向に狭くなるように送波ビームを形成
し、超音波受波器により、前記送波ビームと直交する受
波ビームを上記一方向にスキャンさせることにより、両
ビームの交差領域から帰来するエコーを捕捉し表示する
水中探知装置において、 請求項１ないし３のいずれかに記載のエコー信号処理装
置を備えたことを特徴とする水中探知装置。 - 【請求項５】超音波送波器により、一方向に広く、該方
向に直交する方向に狭くなるような送波ビームを形成
し、複数の超音波振動子で構成される超音波受波器によ
り、前記送波ビームと直交する受波ビームを上記一方向
にスキャンさせることにより、両ビームの交差領域から
帰来するエコー信号を捕捉し表示する水中探知装置に、
付加されるエコー信号処理装置であって、 上記超音波受波器の複数の超音波振動子で捕捉された上
記エコー信号を所定量移相させることにより、上記一方
向に広い受波ビームを形成する受波ビーム形成手段と、 前記受波ビーム形成手段で形成された受波ビームに対す
るエコー信号を所定の周期にてサンプリングするサンプ
リング手段とを備え、 前記サンプリング手段で得られた信号に基づき被探知物
体に関する情報を得ることを特徴とするエコー信号処理
装置。 - 【請求項６】上記超音波送波器が、両舷左右向に広く、
該方向と直交する方向に狭くなるように送波ビームを形
成する請求項５記載のエコー信号処理装置。 - 【請求項７】超音波送波器により、一方向に広く、該方
向に直交する方向に狭くなるような送波ビームを形成
し、複数の超音波振動子で構成される超音波受波器によ
り、前記送波ビームと直交する受波ビームを上記一方向
にスキャンさせることにより、両ビームの交差領域から
帰来するエコー信号を捕捉し表示する水中探知装置にお
いて、 請求項５もしくは６記載のエコー信号処理装置を備えた
ことを特徴とする水中探知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5626190A JP2859916B2 (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | エコー信号処理装置及び該装置を含む水中探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5626190A JP2859916B2 (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | エコー信号処理装置及び該装置を含む水中探知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257390A JPH03257390A (ja) | 1991-11-15 |
| JP2859916B2 true JP2859916B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=13022139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5626190A Expired - Lifetime JP2859916B2 (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | エコー信号処理装置及び該装置を含む水中探知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2859916B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180224544A1 (en) * | 2015-07-29 | 2018-08-09 | Olexandr Ivanov | Forward scanning sonar system and method with angled fan beams |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019167563A1 (ja) * | 2018-03-02 | 2019-09-06 | 古野電気株式会社 | 水中探知装置、および、水中探知方法 |
-
1990
- 1990-03-07 JP JP5626190A patent/JP2859916B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180224544A1 (en) * | 2015-07-29 | 2018-08-09 | Olexandr Ivanov | Forward scanning sonar system and method with angled fan beams |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03257390A (ja) | 1991-11-15 |
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