JP3111258B2 - 水中探知装置 - Google Patents
水中探知装置Info
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- JP3111258B2 JP3111258B2 JP03049459A JP4945991A JP3111258B2 JP 3111258 B2 JP3111258 B2 JP 3111258B2 JP 03049459 A JP03049459 A JP 03049459A JP 4945991 A JP4945991 A JP 4945991A JP 3111258 B2 JP3111258 B2 JP 3111258B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中の魚群等の三次元
分布の探知を行うことができる水中探知装置に関する。
分布の探知を行うことができる水中探知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】広範囲方向の水中情報を得るための水中
探知装置、たとえばスキャンニングソナーでは、多数の
振動子を積層して１つの振動子ブロックとし、この振動
子ブロックを円環状に配列してなる全周旋回型の送受波
器を有しており、これらの各振動子を同時に励振駆動し
て水中の全周方向に超音波ビームを発射する一方、その
反射波を尖鋭な指向性を有する受信ビームを旋回走査し
て水中探知を行う。
探知装置、たとえばスキャンニングソナーでは、多数の
振動子を積層して１つの振動子ブロックとし、この振動
子ブロックを円環状に配列してなる全周旋回型の送受波
器を有しており、これらの各振動子を同時に励振駆動し
て水中の全周方向に超音波ビームを発射する一方、その
反射波を尖鋭な指向性を有する受信ビームを旋回走査し
て水中探知を行う。
【０００３】この場合、図１０に示すように、受信ビー
ムＢrを水平面から所定角度だけ傾けて走査するために
ティルト角θが設定されている。このティルト角θは、
従来装置では、１回の超音波の送受信中は固定されたま
まであって、途中で変更されることはない。したがっ
て、受信ビームＢrを１周させた場合の探知範囲は、送
受波器を頂点とした円錐面に対応した範囲となる。その
ため、魚群a0が存在する場合の探知情報は、図１１に示
すように、受信ビームＢrが走査される円錐面で切断し
た切り口a1となる。これは広い方位角の範囲で信号強度
が一定の幅広の指向特性をもった超音波ビームを送信す
る場合においても同じである。
ムＢrを水平面から所定角度だけ傾けて走査するために
ティルト角θが設定されている。このティルト角θは、
従来装置では、１回の超音波の送受信中は固定されたま
まであって、途中で変更されることはない。したがっ
て、受信ビームＢrを１周させた場合の探知範囲は、送
受波器を頂点とした円錐面に対応した範囲となる。その
ため、魚群a0が存在する場合の探知情報は、図１１に示
すように、受信ビームＢrが走査される円錐面で切断し
た切り口a1となる。これは広い方位角の範囲で信号強度
が一定の幅広の指向特性をもった超音波ビームを送信す
る場合においても同じである。
【０００４】このような平面的な限られた範囲の探知情
報a1では、魚群a0の三次元的な分布を十分に把握するこ
とができない。
報a1では、魚群a0の三次元的な分布を十分に把握するこ
とができない。
【０００５】また、受信ビームＢrが走査される円錐面
から外れた位置にある魚群b0は、探知することができな
い。
から外れた位置にある魚群b0は、探知することができな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の不都合を改善す
るために、従来技術では、複数回にわたって超音波の送
受信を行い、各々１回の超音波の送受信が終了するたび
に、ティルト角θを少しずつ変化させることにより、三
次元の探知情報を得るようにした装置も提案されてい
る。
るために、従来技術では、複数回にわたって超音波の送
受信を行い、各々１回の超音波の送受信が終了するたび
に、ティルト角θを少しずつ変化させることにより、三
次元の探知情報を得るようにした装置も提案されてい
る。
【０００７】しかし、従来装置において三次元的な探知
情報を得るためには、超音波の送受信を何回も繰り返す
必要があり、情報採取のために長時間を要する。たとえ
ば、ティルト角を０°〜４０°の範囲で５°きざみで変
化させる場合には、９回の超音波の送受信の時間が必要
となる。
情報を得るためには、超音波の送受信を何回も繰り返す
必要があり、情報採取のために長時間を要する。たとえ
ば、ティルト角を０°〜４０°の範囲で５°きざみで変
化させる場合には、９回の超音波の送受信の時間が必要
となる。
【０００８】すると、図１０に示すように、水中を早い
速度で移動する魚c0などは、超音波の送受信を繰り返す
間に、探知範囲から遥かに離れ去ってしまい、これらの
魚群の移動を捕捉することができない。
速度で移動する魚c0などは、超音波の送受信を繰り返す
間に、探知範囲から遥かに離れ去ってしまい、これらの
魚群の移動を捕捉することができない。
【０００９】これに対して、送信、受信のいずれにおい
ても超音波ビームが幅広の指向特性をもつようにすれ
ば、図１０の各魚a0〜c0を捕捉することができる。
ても超音波ビームが幅広の指向特性をもつようにすれ
ば、図１０の各魚a0〜c0を捕捉することができる。
【００１０】しかしながら、送信、受信のいずれにおい
ても幅広の指向特性のために、ある距離以上では魚群か
らのエコーよりも強度の大きい海底エコーも同時に受信
され、その結果、海底エコーに魚群エコーがマスクされ
てしまい、魚群を捕捉することができなくなる。
ても幅広の指向特性のために、ある距離以上では魚群か
らのエコーよりも強度の大きい海底エコーも同時に受信
され、その結果、海底エコーに魚群エコーがマスクされ
てしまい、魚群を捕捉することができなくなる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するためになされたものであって、幅広の指向特
性をもつ超音波ビームを送信し、その反射波を受信する
際に、幅狭の指向特性をもつ受信ビームのティルト角と
旋回走査とを交互に切り換えることにより、短時間の内
に水中の三次元の探知情報が得られるようにするもので
ある。さらに、三次元探知の探知領域を制御することに
より、不要な海底エコーの影響を除こうとするものであ
る。
を解決するためになされたものであって、幅広の指向特
性をもつ超音波ビームを送信し、その反射波を受信する
際に、幅狭の指向特性をもつ受信ビームのティルト角と
旋回走査とを交互に切り換えることにより、短時間の内
に水中の三次元の探知情報が得られるようにするもので
ある。さらに、三次元探知の探知領域を制御することに
より、不要な海底エコーの影響を除こうとするものであ
る。
【００１２】そのため、本発明は、広範囲方向に超音波
探知信号を発射し、受波ビームを動かせて異なる方向か
らのエコー信号を受信して探知範囲内の状況を表示する
水中探知装置において、次の構成を採る。
探知信号を発射し、受波ビームを動かせて異なる方向か
らのエコー信号を受信して探知範囲内の状況を表示する
水中探知装置において、次の構成を採る。
【００１３】すなわち、本発明では、垂直方向及び水平
方向に幅が広く、前記探知範囲をカバーするように超音
波探知信号を発射する送信手段と、垂直方向および水平
方向においてそれぞれ幅の狭い受波ビームを形成する受
波ビーム形成手段と、前記超音波探知信号を発射するご
とに、前記送波ビーム内において前記受波ビームを水平
方向および垂直方向に振らせる受波ビーム指向方向制御
手段とを備えている。
方向に幅が広く、前記探知範囲をカバーするように超音
波探知信号を発射する送信手段と、垂直方向および水平
方向においてそれぞれ幅の狭い受波ビームを形成する受
波ビーム形成手段と、前記超音波探知信号を発射するご
とに、前記送波ビーム内において前記受波ビームを水平
方向および垂直方向に振らせる受波ビーム指向方向制御
手段とを備えている。
【００１４】具体的には、多数の振動子を積層して１つ
の振動子ブロックとし、この振動子ブロックを円環状に
配列してなる全周旋回型の送受波器を有する一方、前記
各振動子ブロックに個別的に対応して、この振動子ブロ
ックに含まれる各振動子で得られる各々の受信信号の位
相を揃える垂直位相合成回路が設けられ、かつ、各垂直
位相合成回路で位相合成された受信信号の水平方向の位
相を揃えて受信ビームを形成する水平位相合成回路を備
え、さらに、各振動子ブロックを構成する各振動子の配
列方向に沿って、sinx／x(ただし、x＝(π・sinθBW／
２λ)・ｄ・Ｎ、λは搬送周波数信号の波長、θBWは指
向特性のビーム幅、ｄは振動子の配列ピッチ、Ｎは振動
子の位置)で定まる振幅分布をもつように重み付けされ
た超音波送信用の駆動信号を出力する送信部と、駆動信
号の発生タイミングを決めるトリガ信号に応答して起動
されるとともに、受信ビームの１旋回走査が終了するた
びに出力される旋回走査終了信号をカウントする距離カ
ウンタと、この距離カウンタから出力されるカウント値
に基づいて、受信ビームの探知地点までの距離に応じて
予め設定されたティルト角の設定データを順次出力する
ティルト角設定データ発生部と、このティルト角設定デ
ータ発生部からのティルト角設定データに基づいて前記
垂直位相合成回路に対して受信信号の位相を揃えるため
の位相補正信号を出力する位相補正信号発生部と、前記
トリガ信号の出力周期内に、受信ビームを旋回走査する
とともに、この旋回走査が終了するたびに前記旋回走査
終了信号を出力する制御部とを含んでいる。
の振動子ブロックとし、この振動子ブロックを円環状に
配列してなる全周旋回型の送受波器を有する一方、前記
各振動子ブロックに個別的に対応して、この振動子ブロ
ックに含まれる各振動子で得られる各々の受信信号の位
相を揃える垂直位相合成回路が設けられ、かつ、各垂直
位相合成回路で位相合成された受信信号の水平方向の位
相を揃えて受信ビームを形成する水平位相合成回路を備
え、さらに、各振動子ブロックを構成する各振動子の配
列方向に沿って、sinx／x(ただし、x＝(π・sinθBW／
２λ)・ｄ・Ｎ、λは搬送周波数信号の波長、θBWは指
向特性のビーム幅、ｄは振動子の配列ピッチ、Ｎは振動
子の位置)で定まる振幅分布をもつように重み付けされ
た超音波送信用の駆動信号を出力する送信部と、駆動信
号の発生タイミングを決めるトリガ信号に応答して起動
されるとともに、受信ビームの１旋回走査が終了するた
びに出力される旋回走査終了信号をカウントする距離カ
ウンタと、この距離カウンタから出力されるカウント値
に基づいて、受信ビームの探知地点までの距離に応じて
予め設定されたティルト角の設定データを順次出力する
ティルト角設定データ発生部と、このティルト角設定デ
ータ発生部からのティルト角設定データに基づいて前記
垂直位相合成回路に対して受信信号の位相を揃えるため
の位相補正信号を出力する位相補正信号発生部と、前記
トリガ信号の出力周期内に、受信ビームを旋回走査する
とともに、この旋回走査が終了するたびに前記旋回走査
終了信号を出力する制御部とを含んでいる。
【００１５】
【作用】上記構成において、超音波の送信に際して、各
振動子ブロックの各振動子の配列方向に沿ってsinx／x
で定まる振幅分布をもつように重み付けされた超音波送
信用の駆動信号が送信部から出力される。この駆動信号
により各振動子が励振されて発射される超音波は、垂直
方向に対しては広い方位角の範囲で信号強度が一定とな
るような幅広の指向特性をもち、かつ、水平方向に対し
ては全探知範囲をカバーするようなビームとなる。
振動子ブロックの各振動子の配列方向に沿ってsinx／x
で定まる振幅分布をもつように重み付けされた超音波送
信用の駆動信号が送信部から出力される。この駆動信号
により各振動子が励振されて発射される超音波は、垂直
方向に対しては広い方位角の範囲で信号強度が一定とな
るような幅広の指向特性をもち、かつ、水平方向に対し
ては全探知範囲をカバーするようなビームとなる。
【００１６】一方、この超音波エコーは、各振動子ブロ
ックごとに受信されて、各振動子ブロックの振動子から
受信信号が出力され、これが各垂直位相合成回路で位相
合成され、さらに、各垂直位相合成回路の所定の出力が
水平位相合成回路に入力されて水平位相合成されること
により受信ビームが形成される。
ックごとに受信されて、各振動子ブロックの振動子から
受信信号が出力され、これが各垂直位相合成回路で位相
合成され、さらに、各垂直位相合成回路の所定の出力が
水平位相合成回路に入力されて水平位相合成されること
により受信ビームが形成される。
【００１７】制御部は、この受信ビームの１旋回走査が
終了するたびに旋回走査終了信号を出力するので、この
旋回走査終了信号が距離カウンタでカウントされる。こ
の距離カウンタのカウント値に応じて、ティルト角設定
データ発生部からは、受信ビームの探知地点までの距離
に応じて予め設定されたティルト角の設定データが順次
出力される。したがって、受信ビームが１旋回走査され
るたびにティルト角の設定が変更されることになる。
終了するたびに旋回走査終了信号を出力するので、この
旋回走査終了信号が距離カウンタでカウントされる。こ
の距離カウンタのカウント値に応じて、ティルト角設定
データ発生部からは、受信ビームの探知地点までの距離
に応じて予め設定されたティルト角の設定データが順次
出力される。したがって、受信ビームが１旋回走査され
るたびにティルト角の設定が変更されることになる。
【００１８】そして、このティルト角の設定データに基
づいて移相補正信号発生部は、垂直位相合成回路に対し
て受信信号の位相を揃えるための位相補正信号を出力す
る。
づいて移相補正信号発生部は、垂直位相合成回路に対し
て受信信号の位相を揃えるための位相補正信号を出力す
る。
【００１９】これにより、一回の超音波の送受信の間に
受信ビームのティルト角の変更と旋回走査とが時分割で
交互に切り換えて行なわれて三次元の探知情報が得られ
ることになる。
受信ビームのティルト角の変更と旋回走査とが時分割で
交互に切り換えて行なわれて三次元の探知情報が得られ
ることになる。
【００２０】
【実施例】図１は、本発明の実施例に係る水中探知装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【００２１】同図において、符号１は水中探知装置の全
体を示し、２は振動子で、これらの各振動子２が多段に
積層されて１つの振動子ブロック４a〜４nとなり、各振
動子ブロック４a〜４nが円環状に配列されて一つの全周
旋回型の送受波器３が構成されている。
体を示し、２は振動子で、これらの各振動子２が多段に
積層されて１つの振動子ブロック４a〜４nとなり、各振
動子ブロック４a〜４nが円環状に配列されて一つの全周
旋回型の送受波器３が構成されている。
【００２２】６a〜６nは各々の振動子ブロック４a〜４n
に含まれる振動子で得られる受信信号の位相を揃える垂
直位相合成回路であって、各振動子ブロック４a〜４nに
個別的に対応して設けられている。各々の垂直位相合成
回路６a〜６nは、全て同一の構成であって、たとえば一
つの垂直位相合成回路６aに着目すると、図２に示すよ
うに、各振動子ブロック４aを構成する各振動子２に個
別に接続された前段増幅器８と、各前段増幅器８から出
力される受信信号に後述の移相補正信号発生部３０から
の移相補正信号を混合して受信信号を移相する移相器１
０と、これらの移相器１０で移相された各受信信号を加
算する加算器１２とからなる。
に含まれる振動子で得られる受信信号の位相を揃える垂
直位相合成回路であって、各振動子ブロック４a〜４nに
個別的に対応して設けられている。各々の垂直位相合成
回路６a〜６nは、全て同一の構成であって、たとえば一
つの垂直位相合成回路６aに着目すると、図２に示すよ
うに、各振動子ブロック４aを構成する各振動子２に個
別に接続された前段増幅器８と、各前段増幅器８から出
力される受信信号に後述の移相補正信号発生部３０から
の移相補正信号を混合して受信信号を移相する移相器１
０と、これらの移相器１０で移相された各受信信号を加
算する加算器１２とからなる。
【００２３】１４は水平方向の位相合成を行う対象とな
る１群(本例ではm個)の受信信号を選択するために切り
換え走査される切換回路、１６は切換回路１４で選択さ
れた１群(m個)の受信信号の水平方向の位相を揃えて受
信ビームを形成するための水平位相合成回路である。
る１群(本例ではm個)の受信信号を選択するために切り
換え走査される切換回路、１６は切換回路１４で選択さ
れた１群(m個)の受信信号の水平方向の位相を揃えて受
信ビームを形成するための水平位相合成回路である。
【００２４】１８は各振動子ブロック４a〜４nを構成す
る各振動子２の配列方向に沿ってsinx／x(ただし、x＝
(π・sinθBW／２λ)・ｄ・Ｎ、λは搬送周波数信号の
波長、θBWは指向特性のビーム幅、ｄは振動子の配列ピ
ッチ、Ｎは振動子の位置)で定まる振幅分布をもつよう
に重み付けされた超音波送信用の駆動信号を出力する送
信部である。この送信部１８は、図３に示すように、後
述の制御部３２から出力される超音波発射のタイミング
を決めるトリガ信号(キーイングパルス)Ｔに応答して所
定の搬送周波数(たとえば２００ＫＨｚ)のパルス信号を
発生する信号発生器２０と、この信号発生器２０からの
パルス信号を移相する移相器２２と、各移相器２２の出
力を増幅するゲイン調整可能な増幅器２４とからなる。
そして、各移相器２２は、図４に示すように、各振動子
ブロック４a〜４nからの超音波の発射方向がα0／２(α
0は超音波の送信ビーム幅)となるようにその移相量が予
め設定されている。これにより、送受波器３から放射さ
れる超音波の海面などの不要な方向では音響エネルギが
小さく、必要な方向では音響エネルギが大きくなる。ま
た、各増幅器２４の増幅度は、各振動子ブロック４a〜
４nごとに、その振動子２の配列方向に沿ってsinx／xで
定まる振幅分布をもつようにそれぞれ重み付け調整され
ており、これによって、送受波器３からは、一定角度範
囲において指向特性が平坦な超音波が発射されるように
なっている(特開昭６１−２２３９８号公報参照)。
る各振動子２の配列方向に沿ってsinx／x(ただし、x＝
(π・sinθBW／２λ)・ｄ・Ｎ、λは搬送周波数信号の
波長、θBWは指向特性のビーム幅、ｄは振動子の配列ピ
ッチ、Ｎは振動子の位置)で定まる振幅分布をもつよう
に重み付けされた超音波送信用の駆動信号を出力する送
信部である。この送信部１８は、図３に示すように、後
述の制御部３２から出力される超音波発射のタイミング
を決めるトリガ信号(キーイングパルス)Ｔに応答して所
定の搬送周波数(たとえば２００ＫＨｚ)のパルス信号を
発生する信号発生器２０と、この信号発生器２０からの
パルス信号を移相する移相器２２と、各移相器２２の出
力を増幅するゲイン調整可能な増幅器２４とからなる。
そして、各移相器２２は、図４に示すように、各振動子
ブロック４a〜４nからの超音波の発射方向がα0／２(α
0は超音波の送信ビーム幅)となるようにその移相量が予
め設定されている。これにより、送受波器３から放射さ
れる超音波の海面などの不要な方向では音響エネルギが
小さく、必要な方向では音響エネルギが大きくなる。ま
た、各増幅器２４の増幅度は、各振動子ブロック４a〜
４nごとに、その振動子２の配列方向に沿ってsinx／xで
定まる振幅分布をもつようにそれぞれ重み付け調整され
ており、これによって、送受波器３からは、一定角度範
囲において指向特性が平坦な超音波が発射されるように
なっている(特開昭６１−２２３９８号公報参照)。
【００２５】２６は前述のトリガ信号Ｔをリセット信号
として入力するとともに、受信ビームの１旋回走査が終
了するたびに制御部３２から出力される旋回走査終了信
号Ｓを入力してカウントする距離カウンタである。すな
わち、この距離カウンタ２６は、旋回走査終了信号Ｓが
加わるたびにカウントアップするが、そのカウント値Ｒ
は、受信ビームＢrの探知地点までの距離に対応してい
る。
として入力するとともに、受信ビームの１旋回走査が終
了するたびに制御部３２から出力される旋回走査終了信
号Ｓを入力してカウントする距離カウンタである。すな
わち、この距離カウンタ２６は、旋回走査終了信号Ｓが
加わるたびにカウントアップするが、そのカウント値Ｒ
は、受信ビームＢrの探知地点までの距離に対応してい
る。
【００２６】また、２８は距離カウンタ２６から出力さ
れるカウント値Ｒに対応して、受信ビームの探知地点ま
での距離に応じて予め設定されたティルト角θの設定デ
ータを順次出力するティルト角設定データ発生部であ
る。すなわち、このティルト角設定データ発生部２８
は、たとえばＲＯＭで構成されており、図５に示すよう
に、距離カウンタ２６から出力されるカウント値Ｒで指
定されるアドレス位置にティルト角θを設定するデータ
が対応付けて記憶されている。なお、この場合のティル
ト角θは、カウント値Ｒが直線的に増加するのに応じて
増加と減少とを繰り返すように設定されている。
れるカウント値Ｒに対応して、受信ビームの探知地点ま
での距離に応じて予め設定されたティルト角θの設定デ
ータを順次出力するティルト角設定データ発生部であ
る。すなわち、このティルト角設定データ発生部２８
は、たとえばＲＯＭで構成されており、図５に示すよう
に、距離カウンタ２６から出力されるカウント値Ｒで指
定されるアドレス位置にティルト角θを設定するデータ
が対応付けて記憶されている。なお、この場合のティル
ト角θは、カウント値Ｒが直線的に増加するのに応じて
増加と減少とを繰り返すように設定されている。
【００２７】３０はティルト角設定データ発生部２８か
ら読み出されたティルト角θの設定データに基づいて各
垂直位相合成回路６a〜６nに対して受信信号の位相を揃
えるための位相補正信号φを出力する位相補正信号発生
部である。
ら読み出されたティルト角θの設定データに基づいて各
垂直位相合成回路６a〜６nに対して受信信号の位相を揃
えるための位相補正信号φを出力する位相補正信号発生
部である。
【００２８】３２は前述のトリガ信号ＫＰを出力すると
ともに、このトリガ信号Ｔの出力周期内に、水平位相合
成回路１６の移相量を設定した後に切換回路１４を切り
換え走査することにより、受信ビームＢrを旋回走査
し、さらに、この旋回走査が１周されるたびに旋回走査
終了信号Ｓを出力する制御部である。
ともに、このトリガ信号Ｔの出力周期内に、水平位相合
成回路１６の移相量を設定した後に切換回路１４を切り
換え走査することにより、受信ビームＢrを旋回走査
し、さらに、この旋回走査が１周されるたびに旋回走査
終了信号Ｓを出力する制御部である。
【００２９】次に上記構成の水中探知装置における超音
波の送受信動作について説明する。
波の送受信動作について説明する。
【００３０】超音波の送信に際しては、制御部３２から
トリガ信号Ｔが出力され、このトリガ信号Ｔが送信部１
８と距離カウンタ２６とにそれぞれ与えられる。
トリガ信号Ｔが出力され、このトリガ信号Ｔが送信部１
８と距離カウンタ２６とにそれぞれ与えられる。
【００３１】送信部１８の信号発生器２０からは、この
トリガ信号Ｔに応答して、所定の搬送周波数(たとえば
２００ＫＨｚ)のパルス信号が駆動信号として出力さ
れ、これが各移相器２２に送出されてそれぞれ所定の移
相量が与えられ、さらに、各パルス信号が増幅器８で各
々所定の増幅度で増幅された後、全ての振動子２に加え
られる。
トリガ信号Ｔに応答して、所定の搬送周波数(たとえば
２００ＫＨｚ)のパルス信号が駆動信号として出力さ
れ、これが各移相器２２に送出されてそれぞれ所定の移
相量が与えられ、さらに、各パルス信号が増幅器８で各
々所定の増幅度で増幅された後、全ての振動子２に加え
られる。
【００３２】これにより、発射される超音波Ｂtは、図
４に示すように、各振動子ブロック４a〜４nごとに、α
0／２のティルト角で、かつ超音波のビーム幅α0が広
く、そのビーム幅α0の範囲では平坦な指向特性をも
ち、かつ、水平方向に対しては全探知範囲をカバーする
ようなビームとして形成される。
４に示すように、各振動子ブロック４a〜４nごとに、α
0／２のティルト角で、かつ超音波のビーム幅α0が広
く、そのビーム幅α0の範囲では平坦な指向特性をも
ち、かつ、水平方向に対しては全探知範囲をカバーする
ようなビームとして形成される。
【００３３】そして、この超音波Ｂtの発射から次の超
音波Ｂtが発射されるまでの間に、以下に述べる受信動
作が行われる。
音波Ｂtが発射されるまでの間に、以下に述べる受信動
作が行われる。
【００３４】送受波器３で得られる受信信号の基本的な
処理としては、水中の近距離からの超音波エコーは、各
振動子ブロック４a〜４nごとに受信され、各振動子ブロ
ック４a〜４nを構成する各振動子２からの受信信号が次
段の各垂直位相合成回路６a〜６nで垂直方向の位相が合
成される。さらに、各垂直位相合成回路４a〜４nの出力
の内の１群(m個)の受信信号が切換回路１４で選択さ
れ、これらの受信信号が水平位相合成回路１６に入力さ
れて水平位相合成される。そして、制御部３２が切換回
路１４を切換走査するとともに、この切換回路１４で選
択された受信信号が水平位相合成回路１６で位相合成さ
れることにより、図６に示すように受信ビームＢrが旋
回走査される。
処理としては、水中の近距離からの超音波エコーは、各
振動子ブロック４a〜４nごとに受信され、各振動子ブロ
ック４a〜４nを構成する各振動子２からの受信信号が次
段の各垂直位相合成回路６a〜６nで垂直方向の位相が合
成される。さらに、各垂直位相合成回路４a〜４nの出力
の内の１群(m個)の受信信号が切換回路１４で選択さ
れ、これらの受信信号が水平位相合成回路１６に入力さ
れて水平位相合成される。そして、制御部３２が切換回
路１４を切換走査するとともに、この切換回路１４で選
択された受信信号が水平位相合成回路１６で位相合成さ
れることにより、図６に示すように受信ビームＢrが旋
回走査される。
【００３５】一方、前述したように、距離カウンタ２６
は、制御部３２からのトリガ信号Ｔによってリセットさ
れる。そして、次の超音波発射のトリガ信号Ｔが出力さ
れるまでの間に、制御部３２は、受信ビームＢrを繰り
返して旋回走査するとともに、１旋回走査が終了するた
びに旋回走査終了信号Ｓを出力する。そして、この旋回
走査終了信号Ｓが距離カウンタ２６でカウントされる。
このため、距離カウンタ２６のカウント値Ｒは、受信ビ
ームＢrが１旋回走査されるたびに順次カウントアップ
する。そして、そのカウント値Ｒが次段のティルト角設
定データ発生部２８に対してティルト角θの設定データ
の読み出しアドレスとして加えられる。したがって、テ
ィルト角設定データ発生部２８からは、図５に示すよう
に、距離カウンタ２６のカウント値Ｒが増加するのに応
じてこれに対応するティルト角θの設定データが順次出
力される。たとえば、距離カウンタ２６のカウント値が
Ｒiを示すときには(これは図６において受信ビームＢr
の探知地点Ｐまでの距離Ｌiに対応する)、ティルト角と
してθiの設定データが出力される。
は、制御部３２からのトリガ信号Ｔによってリセットさ
れる。そして、次の超音波発射のトリガ信号Ｔが出力さ
れるまでの間に、制御部３２は、受信ビームＢrを繰り
返して旋回走査するとともに、１旋回走査が終了するた
びに旋回走査終了信号Ｓを出力する。そして、この旋回
走査終了信号Ｓが距離カウンタ２６でカウントされる。
このため、距離カウンタ２６のカウント値Ｒは、受信ビ
ームＢrが１旋回走査されるたびに順次カウントアップ
する。そして、そのカウント値Ｒが次段のティルト角設
定データ発生部２８に対してティルト角θの設定データ
の読み出しアドレスとして加えられる。したがって、テ
ィルト角設定データ発生部２８からは、図５に示すよう
に、距離カウンタ２６のカウント値Ｒが増加するのに応
じてこれに対応するティルト角θの設定データが順次出
力される。たとえば、距離カウンタ２６のカウント値が
Ｒiを示すときには(これは図６において受信ビームＢr
の探知地点Ｐまでの距離Ｌiに対応する)、ティルト角と
してθiの設定データが出力される。
【００３６】そして、このティルト角θの設定データ
は、移相補正信号発生部３０に加えられるので、移相補
正信号発生部３０は、各垂直位相合成回路６a〜６nに対
して受信信号の垂直方向の位相を揃えるための位相補正
信号を出力する。
は、移相補正信号発生部３０に加えられるので、移相補
正信号発生部３０は、各垂直位相合成回路６a〜６nに対
して受信信号の垂直方向の位相を揃えるための位相補正
信号を出力する。
【００３７】これにより、一回の超音波の送受信の間に
受信ビームＢrのティルト角θの変更と旋回走査とが時
分割で交互に切り換えられる。この場合のティルト角θ
は、距離カウンタ２６のカウント値Ｒが増加するのに伴
って、０〜α0の範囲内(０≦θ≦α0)で増加、減少が繰
り返されるので、受信ビームＢrの探知地点の垂直断面
上の軌跡は、図６の破線に示すようにジクザク状にな
る。
受信ビームＢrのティルト角θの変更と旋回走査とが時
分割で交互に切り換えられる。この場合のティルト角θ
は、距離カウンタ２６のカウント値Ｒが増加するのに伴
って、０〜α0の範囲内(０≦θ≦α0)で増加、減少が繰
り返されるので、受信ビームＢrの探知地点の垂直断面
上の軌跡は、図６の破線に示すようにジクザク状にな
る。
【００３８】こうして、１回の超音波の送受信の間に、
受信ビームＢrのティルト角θが増減されるとともに、
旋回走査が繰り返されて三次元の探知情報が得られるこ
とになる。
受信ビームＢrのティルト角θが増減されるとともに、
旋回走査が繰り返されて三次元の探知情報が得られるこ
とになる。
【００３９】なお、受信ビームＢrの探知地点が時間経
過とともに長くなると、海底エコーを受信することにな
るので、このような海底エコーを除くためには、受信ビ
ームＢrの探知地点が海底に近付いたときに、ティルト
角θの下限を小さく抑えるようにすればよい。たとえ
ば、図７に示すように、受信ビームＢrがＰ0の地点に到
達してからさらにＰ1の地点に至るまで探知する場合に
は、図８に示すように、ティルト角設定データ発生部２
８に記憶させておくティルト角を、距離カウンタ２６の
カウント値がＲ0(探知地点Ｐ0に対応)のときにはα0と
し、カウント値Ｒが増加するのにしたがって符号〜
に示すように最大値を次第に小さくして行き、カウント
値がＲ1(探知地点Ｐ1に対応)のときにα1(＝α0−Δα)
とすればよい。
過とともに長くなると、海底エコーを受信することにな
るので、このような海底エコーを除くためには、受信ビ
ームＢrの探知地点が海底に近付いたときに、ティルト
角θの下限を小さく抑えるようにすればよい。たとえ
ば、図７に示すように、受信ビームＢrがＰ0の地点に到
達してからさらにＰ1の地点に至るまで探知する場合に
は、図８に示すように、ティルト角設定データ発生部２
８に記憶させておくティルト角を、距離カウンタ２６の
カウント値がＲ0(探知地点Ｐ0に対応)のときにはα0と
し、カウント値Ｒが増加するのにしたがって符号〜
に示すように最大値を次第に小さくして行き、カウント
値がＲ1(探知地点Ｐ1に対応)のときにα1(＝α0−Δα)
とすればよい。
【００４０】さらに、不要な海面反射の影響を除くに
は、図９に示すように、受信ビームＢrの探知地点が短
距離の場合にティルト角の上限を抑えてΔα＜θ＜α0
の範囲に制限し、受信ビームＢrの探知地点が長くなっ
て海面反射の影響が無くなれば、上限の制約を解除すれ
ばよい。
は、図９に示すように、受信ビームＢrの探知地点が短
距離の場合にティルト角の上限を抑えてΔα＜θ＜α0
の範囲に制限し、受信ビームＢrの探知地点が長くなっ
て海面反射の影響が無くなれば、上限の制約を解除すれ
ばよい。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、従来のように、複数回
にわたって超音波の送受信を行う必要はなく、一回の超
音波の送受信の間に受信ビームのティルト角の変更と旋
回走査とが時分割で交互に切り換えて行なわれるので、
三次元の探知情報が短時間の内に得られるようになる。
にわたって超音波の送受信を行う必要はなく、一回の超
音波の送受信の間に受信ビームのティルト角の変更と旋
回走査とが時分割で交互に切り換えて行なわれるので、
三次元の探知情報が短時間の内に得られるようになる。
【００４２】また、必要に応じて、ティルト角設定デー
タ発生部で設定されるティルト角の変化の状態を変更す
ることにより、海底エコーや海面反射の影響を有効に除
くことができる等の優れた効果を奏する。
タ発生部で設定されるティルト角の変化の状態を変更す
ることにより、海底エコーや海面反射の影響を有効に除
くことができる等の優れた効果を奏する。
【図１】本発明の実施例に係る水中探知装置の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】図１の装置の垂直位相合成回路の詳細を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】図１の装置の送信部の詳細を示すブロック図で
ある。
ある。
【図４】超音波の送信ビームの指向特性を示す説明図で
ある。
ある。
【図５】距離カウンタのカウント値に基づいてティルト
角設定データ発生部から読み出されるティルト角の設定
データを示す説明図である。
角設定データ発生部から読み出されるティルト角の設定
データを示す説明図である。
【図６】受信ビームのティルト角の変更と旋回走査の相
互の関係を説明するための図である。
互の関係を説明するための図である。
【図７】海底エコーの影響を除去するための説明図であ
る。
る。
【図８】海底エコーの影響を除去する場合に、距離カウ
ンタのカウント値に基づいてティルト角設定データ発生
部から読み出されるティルト角の設定データを示す説明
図である。
ンタのカウント値に基づいてティルト角設定データ発生
部から読み出されるティルト角の設定データを示す説明
図である。
【図９】海面反射の影響を除去するための説明図であ
る。
る。
【図１０】従来の受信ビームの旋回走査により得られる
探知情報の範囲を示す説明図である。
探知情報の範囲を示す説明図である。
【図１１】水中の探知情報を画像表示した場合の説明図
である。
である。
１…水中探知装置、２…振動子、４a〜４n…振動子ブロ
ック、６a〜６n…垂直位相合成回路、１６…水平位相合
成回路、１８…送信部、２６…距離カウンタ、２８…テ
ィルト角設定データ発生部、３０…位相補正信号発生
部、３２…制御部。
ック、６a〜６n…垂直位相合成回路、１６…水平位相合
成回路、１８…送信部、２６…距離カウンタ、２８…テ
ィルト角設定データ発生部、３０…位相補正信号発生
部、３２…制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−49182（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−104079（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−33074（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−99076（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−7059（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−11671（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−22913（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−26876（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96
Claims (3)
- 【請求項１】 広範囲方向に超音波探知信号を発射し、
受波ビームを動かせて異なる方向からのエコー信号を受
信して探知範囲内の状況を表示する水中探知装置におい
て、 垂直方向及び水平方向に幅が広く、前記探知範囲をカバ
ーするように超音波探知信号を発射する送信手段と、 垂直方向および水平方向においてそれぞれ幅の狭い受波
ビームを形成する受波ビーム形成手段と、 前記超音波探知信号を発射するごとに、前記探知範囲内
において前記受波ビームを水平方向および垂直方向に振
らせる受波ビーム指向方向制御手段と、 を具備することを特徴とする水中探知装置。 - 【請求項２】 広範囲方向に超音波探知信号を発射し、
多数の振動子を円筒面上に縦方向および横方向にそれぞ
れ振動子間隔がほぼ等間隔になるように配列固定し、順
次選択される縦方向に配置される複数の振動子および横
方向に配置される所定数の振動子が捕捉するエコー信号
に基づいて水平方向の異なる方向に順次受波ビームを形
成して広範囲方向を探知する水中探知装置において、 垂直方向に幅が広く、水平方向に全探知範囲をカバーす
るような送波ビームを形成する送信手段と、 垂直方向および水平方向においてそれぞれ幅の狭い受波
ビームを形成する受波ビーム形成手段と、一 つの超音波探知信号を発射するごとに、前記送波ビー
ム内において前記受波ビームを水平方向および垂直方向
に振らせる受波ビーム指向方向制御手段と、 を具備することを特徴とする水中探知装置。 - 【請求項３】 多数の振動子を積層して１つの振動子ブ
ロックとし、この振動子ブロックを円環状に配列してな
る全周旋回型の送受波器を有する一方、前記各振動子ブ
ロックに個別的に対応して、この振動子ブロックに含ま
れる各振動子で得られる各々の受信信号の位相を揃える
垂直位相合成回路が設けられ、かつ、各垂直位相合成回
路で位相合成された受信信号の位相を揃えて受信ビーム
を形成する水平位相合成回路を備えた水中探知装置にお
いて、 前記各振動子ブロックを構成する各振動子の配列方向に
沿って、sinx／x(ただし、x＝(π・sinθBW／２λ)・ｄ
・Ｎ、λは搬送周波数信号の波長、θBWは指向特性のビ
ーム幅、ｄは振動子の配列ピッチ、Ｎは振動子の位置)
で定まる振幅分布をもつように重み付けされた超音波送
信用の駆動信号を出力する送信部と、 前記駆動信号の発生タイミングを決めるトリガ信号に応
答して起動されるとともに、受信ビームの１旋回走査の
終了のたびに出力される旋回走査終了信号をカウントす
る距離カウンタと、 この距離カウンタから出力されるカウント値に基づい
て、受信ビームの探知地点までの距離に応じて予め設定
されたティルト角の設定データを順次出力するティルト
角設定データ発生部と、 このティルト角設定データ発生部からのティルト角設定
データに基づいて前記垂直位相合成回路に対して受信信
号の位相を揃えるための位相補正信号を出力する位相補
正信号発生部と、 前記トリガ信号の出力周期内に、受信ビームを旋回走査
するとともに、この旋回走査が終了するたびに前記旋回
走査終了信号を出力する制御部と、 を含むことを特徴とする水中探知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03049459A JP3111258B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 水中探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03049459A JP3111258B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 水中探知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285883A JPH04285883A (ja) | 1992-10-09 |
| JP3111258B2 true JP3111258B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=12831726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03049459A Expired - Fee Related JP3111258B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 水中探知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3111258B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2905370B2 (ja) * | 1993-08-25 | 1999-06-14 | 古野電気株式会社 | 水中探知装置 |
| JP5012922B2 (ja) | 2010-02-03 | 2012-08-29 | 株式会社デンソー | 高圧ポンプ |
| JP6179973B2 (ja) * | 2013-02-15 | 2017-08-16 | 古野電気株式会社 | 信号処理装置、水中探知装置、信号処理方法、及びプログラム |
-
1991
- 1991-03-14 JP JP03049459A patent/JP3111258B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04285883A (ja) | 1992-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |