JP3468845B2 - 海洋等の測深方法 - Google Patents
海洋等の測深方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は請求項１に特定した上位
概念によるファンビーム測深機による海洋等の測深方法
に関する。
概念によるファンビーム測深機による海洋等の測深方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】研究及び測定（探査）船では海洋、湖
沼、（以下海洋等と称する）の操作及び海図等作成に資
するファンビーム測定機が使用される。ここにおいて、
通行体の下方に配置されているファンビーム測深機によ
り１５０゜までの大きな角度セクタが捕捉カバーされ、
同時に測定される。当該の角度セクタ内では超音波パル
スが放射され、微細に収束された受信方向にファン（扇
形）状の指向特性を以て多数の個別の狭幅の（狭い）セ
クタ内にて再び受信される。受信方向の大多数は垂直方
向でなく、斜め方向に向けられているので照射点により
分散ないし反射された測定パルスが受信され、上記の測
深パルスは直線的でなく、曲がった経路上での音響回折
に基づき伝搬したものである。湾曲した音響ビーム経路
の原因としては異なった音響速度層により惹起される音
響回折に根拠が存する。従って、当該変換器にて直接的
に測定可能な音響入射角の方向からは当該湾曲に基づき
音響入射角の照射点とは著しく偏差を有する音響ビーム
の照射点を直線的に推測し得ない。海洋等の種々の層構
成体における音響速度の付加的検出により（例えば通行
体から卸された音響ゾンデを用いて）種々の当該構成体
にて音響速度が測定され得、次のような平均音響速度が
求められ得る、即ち、海洋等底部（海底等）における照
射点から変換器への測深パルスの直線的伝搬に対して生
じることとなる平均音響速度が求められ得る。平均音響
速度に対するその種測定方式は海洋等の底部（海洋等）
プロフィールの順次連続する測定に対しては著しく複雑
（コスト高）である、それというのは通行体は音響速度
測定ゾンデの使用に際して、それの通行速度を低下させ
なければならず、場合により、停止させなければならな
いからである。
沼、（以下海洋等と称する）の操作及び海図等作成に資
するファンビーム測定機が使用される。ここにおいて、
通行体の下方に配置されているファンビーム測深機によ
り１５０゜までの大きな角度セクタが捕捉カバーされ、
同時に測定される。当該の角度セクタ内では超音波パル
スが放射され、微細に収束された受信方向にファン（扇
形）状の指向特性を以て多数の個別の狭幅の（狭い）セ
クタ内にて再び受信される。受信方向の大多数は垂直方
向でなく、斜め方向に向けられているので照射点により
分散ないし反射された測定パルスが受信され、上記の測
深パルスは直線的でなく、曲がった経路上での音響回折
に基づき伝搬したものである。湾曲した音響ビーム経路
の原因としては異なった音響速度層により惹起される音
響回折に根拠が存する。従って、当該変換器にて直接的
に測定可能な音響入射角の方向からは当該湾曲に基づき
音響入射角の照射点とは著しく偏差を有する音響ビーム
の照射点を直線的に推測し得ない。海洋等の種々の層構
成体における音響速度の付加的検出により（例えば通行
体から卸された音響ゾンデを用いて）種々の当該構成体
にて音響速度が測定され得、次のような平均音響速度が
求められ得る、即ち、海洋等底部（海底等）における照
射点から変換器への測深パルスの直線的伝搬に対して生
じることとなる平均音響速度が求められ得る。平均音響
速度に対するその種測定方式は海洋等の底部（海洋等）
プロフィールの順次連続する測定に対しては著しく複雑
（コスト高）である、それというのは通行体は音響速度
測定ゾンデの使用に際して、それの通行速度を低下させ
なければならず、場合により、停止させなければならな
いからである。
【０００３】
【発明の目的】従って本発明の課題とするところはファ
ンビーム測深機による深度値の検出を改善し海洋等ー底
部（海洋等）プロフィール測定の速度を高めることにあ
る。
ンビーム測深機による深度値の検出を改善し海洋等ー底
部（海洋等）プロフィール測定の速度を高めることにあ
る。
【０００４】
【発明の構成】上記課題とするところは請求項１の上位
概念にて規定された形式の海洋等の測深方法において請
求項１の特徴部分の構成要件により解決される。
概念にて規定された形式の海洋等の測深方法において請
求項１の特徴部分の構成要件により解決される。
【０００５】本発明の方法では各ファンビーム測深機ご
とに一連の音響走行伝搬時間（列）が測定され、それに
より各ファンビームに対応する深度値が計算される。当
該の対応付けは同様に次のような偏位（ずれ）に関して
も適用成立させ得る、即ち、通行体の測深機からそれぞ
れのファンビームの照射点のところまでの間隔を定める
偏位（ずれ）に関しても成立させ得る。ここにおいて深
度値及び偏位（ずれオフセット）の精確な決定にとって
重要なことは適正に求められた平均音響速度である。
一方では平均音響速度は受信方向ごとに変わらないか、
大して変わらないので、他方では海洋等は全体的に平坦
な経過を有するので、海洋等プロフィールは可変のパラ
メータ（変量）として受信方向を含む平衡補償多項式に
より近似され得る。次いで、直線回帰によっては測定さ
れた深度値を介して得られた海洋等プロフィールを最適
に近似する平衡補償式が求められる。補償平衡多項式の
適当な選択により、平均音響速度に対する補正値が得ら
れ、その結果、当該の深度測定は付加的測定なしで改善
され得る。そのように補正された音響速度によっては当
該の測定された伝搬走行時間から深度値が著しく大きな
精度で決定可能である。
とに一連の音響走行伝搬時間（列）が測定され、それに
より各ファンビームに対応する深度値が計算される。当
該の対応付けは同様に次のような偏位（ずれ）に関して
も適用成立させ得る、即ち、通行体の測深機からそれぞ
れのファンビームの照射点のところまでの間隔を定める
偏位（ずれ）に関しても成立させ得る。ここにおいて深
度値及び偏位（ずれオフセット）の精確な決定にとって
重要なことは適正に求められた平均音響速度である。
一方では平均音響速度は受信方向ごとに変わらないか、
大して変わらないので、他方では海洋等は全体的に平坦
な経過を有するので、海洋等プロフィールは可変のパラ
メータ（変量）として受信方向を含む平衡補償多項式に
より近似され得る。次いで、直線回帰によっては測定さ
れた深度値を介して得られた海洋等プロフィールを最適
に近似する平衡補償式が求められる。補償平衡多項式の
適当な選択により、平均音響速度に対する補正値が得ら
れ、その結果、当該の深度測定は付加的測定なしで改善
され得る。そのように補正された音響速度によっては当
該の測定された伝搬走行時間から深度値が著しく大きな
精度で決定可能である。
【０００６】その種測定法は迅速にして確実、且つ付加
的センサ測定による運行（通行）中断のどのような形態
をも回避する。測定（時）通行の終わりにて深度測定値
の改善及び補正、従って、事後的実験（室的）評価を実
施することが可能となる。
的センサ測定による運行（通行）中断のどのような形態
をも回避する。測定（時）通行の終わりにて深度測定値
の改善及び補正、従って、事後的実験（室的）評価を実
施することが可能となる。
【０００７】本発明の方法の更なる利点はサブクレーム
に示されている。
に示されている。
【０００８】次に図示の実施例を用いて本発明を詳述す
る。
る。
【０００９】
【実施例】測定技術上の幾何学的特性関係の説明上海洋
等３０の水面２０上の測定通行体１０が示してある。そ
れぞれの測定点における海洋等３０の深度又は深度値Ｔ
ｉは海底等プロフィールにより定まる。測定通行体１０
はファンビーム測深機を有し、当該ファンビームは基本
的に部分的に示すセクタによりマーキング表示されてい
る。個々のセクタはインデックスｉに対する数値により
示されている。ここにおいて垂直線５０から右方にはフ
ァンビームのセクタ１〜７が示してあり、左方には−１
〜−３が示してある。セクタｉは以下受信方向と称せら
れる。
等３０の水面２０上の測定通行体１０が示してある。そ
れぞれの測定点における海洋等３０の深度又は深度値Ｔ
ｉは海底等プロフィールにより定まる。測定通行体１０
はファンビーム測深機を有し、当該ファンビームは基本
的に部分的に示すセクタによりマーキング表示されてい
る。個々のセクタはインデックスｉに対する数値により
示されている。ここにおいて垂直線５０から右方にはフ
ァンビームのセクタ１〜７が示してあり、左方には−１
〜−３が示してある。セクタｉは以下受信方向と称せら
れる。
【００１０】測定通行体１０からは送信パルスが放射さ
れ該送信パルスは海洋等にて分散ないし反射され、音響
ビーム６０が測定通行体１０の受信変換器に到達する。
その際音響ビーム６０への接線６１は竜骨（キール）に
て測定された角度α（ｉ）（鉛直ないし測深方向に対す
る）を成す。測定可能又は調整可能な角度α（ｉ）は平
均受信角αｍ（ｉ）に対して音響速度の比（竜骨（キー
ル）における音響速度Ｃｋと水中の平均音響速度Ｃｍと
の比）の形で補正され、而して補正された受信方向ｉ、
ここの場合ｉ＝５に対応付けられる。式の各量の関係性
は式（１）により表される。
れ該送信パルスは海洋等にて分散ないし反射され、音響
ビーム６０が測定通行体１０の受信変換器に到達する。
その際音響ビーム６０への接線６１は竜骨（キール）に
て測定された角度α（ｉ）（鉛直ないし測深方向に対す
る）を成す。測定可能又は調整可能な角度α（ｉ）は平
均受信角αｍ（ｉ）に対して音響速度の比（竜骨（キー
ル）における音響速度Ｃｋと水中の平均音響速度Ｃｍと
の比）の形で補正され、而して補正された受信方向ｉ、
ここの場合ｉ＝５に対応付けられる。式の各量の関係性
は式（１）により表される。
【００１１】
【数１】
【００１２】平均音響速度Ｃｍａ例えばＣｍａ＝１５０
０ｍ／ｓｅｃの仮定のもとでファンビーム測深機の各セ
クタに対して、従って各受信方向ｉに対して、平均受信
角度αｍ（ｉ）を次の関係式で求め得る。
０ｍ／ｓｅｃの仮定のもとでファンビーム測深機の各セ
クタに対して、従って各受信方向ｉに対して、平均受信
角度αｍ（ｉ）を次の関係式で求め得る。
【００１３】
【数２】
【００１４】各受信方向ｉに対して測定された測深パル
スの伝搬走行時間ｔ（ｉ）の考慮下で、相応に対応（関
係性）を以て、深度Ｔ（ｉ）及び偏位（ずれオフセッ
ト）Ａ（ｉ）が次の関係式で得られる。
スの伝搬走行時間ｔ（ｉ）の考慮下で、相応に対応（関
係性）を以て、深度Ｔ（ｉ）及び偏位（ずれオフセッ
ト）Ａ（ｉ）が次の関係式で得られる。
【００１５】
【数３】
【００１６】図２には次のような複数部分関数が示して
ある、即ちそこから多重直線回帰に必要なモデル関数が
合成される複数部分関数が示してある。ファンビームの
受信方向ｉはこの場合も個々の部分関数の独立変数であ
る。
ある、即ちそこから多重直線回帰に必要なモデル関数が
合成される複数部分関数が示してある。ファンビームの
受信方向ｉはこの場合も個々の部分関数の独立変数であ
る。
【００１７】当該部分関数の従属変数は深度値ないし深
度差値である。第１の部分関数２１は水面２６から例え
ば１ｍの一定の間隔をおいて延びており、式（５）によ
り表される。
度差値である。第１の部分関数２１は水面２６から例え
ば１ｍの一定の間隔をおいて延びており、式（５）によ
り表される。
【００１８】Ｘ１（ｉ）＝１
換言すればすべての方向に対して１ｍの深度値が規定さ
れ、記憶される。
れ、記憶される。
【００１９】第２部分関数２２は水面に対する一定の勾
配、ここでは例えば１゜の勾配を有する。それの値は式
（６）のようになる。
配、ここでは例えば１゜の勾配を有する。それの値は式
（６）のようになる。
【００２０】
【数４】
【００２１】図３の部分関数２３は湾曲した音響ビーム
経過を有し、該音響ビーム経過にとって重要な平均音響
速度を考慮する。部分関数２３によっては式（７）によ
り計算され得る深度差が考慮される。
経過を有し、該音響ビーム経過にとって重要な平均音響
速度を考慮する。部分関数２３によっては式（７）によ
り計算され得る深度差が考慮される。
【００２２】
【数５】
【００２３】即ち深度差Ｘ３（ｉ）を求めるにはそれま
での深度Ｔ（ｉ）を新たな深度値から差し引き、上記の
新たな深度値は式（８）に従って、１ｍ／ｓだけ低減し
た平均音響速度Ｃｍａに基づき新たに計算される。その
際考慮さるべき変化された新たな受信角度αｎ（ｉ）は
式（９）により求められ得、上記式（９）は平均音響速
度に関し式（２）から展開されたものである。当該の３
つの部分関数Ｘ１（ｉ），Ｘ２（ｉ），Ｘ３（ｉ）をそ
れらに所属の係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を以ての重み付けの
後加算により合成することによってはカーブ４１により
示された底部プロフィール（海底等プロフィール）、モ
デル関数が得られる。付加的に略示してあるのは種々の
受信方向ｉに対する受信セクタ１〜４及びー１〜−３で
ある。
での深度Ｔ（ｉ）を新たな深度値から差し引き、上記の
新たな深度値は式（８）に従って、１ｍ／ｓだけ低減し
た平均音響速度Ｃｍａに基づき新たに計算される。その
際考慮さるべき変化された新たな受信角度αｎ（ｉ）は
式（９）により求められ得、上記式（９）は平均音響速
度に関し式（２）から展開されたものである。当該の３
つの部分関数Ｘ１（ｉ），Ｘ２（ｉ），Ｘ３（ｉ）をそ
れらに所属の係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を以ての重み付けの
後加算により合成することによってはカーブ４１により
示された底部プロフィール（海底等プロフィール）、モ
デル関数が得られる。付加的に略示してあるのは種々の
受信方向ｉに対する受信セクタ１〜４及びー１〜−３で
ある。
【００２４】図３のフローチャートを用いて本発明の方
法の過程のシーケンスを示す。
法の過程のシーケンスを示す。
【００２５】放射された伝送パルスに関連して、８０の
受信セクタの各々において、海底等から反射された測深
パルスが受信される。その場合、各受信方向ｉに対して
測深パルスの伝搬時間ｔ（ｉ）が測定される。伝搬時間
ｔ（ｉ）と平均的音響速度Ｃｍから海底における照射点
までの距離が計算され、それにより図１に示すように幾
何学的関係を介して式（３）により照射点における深度
Ｔ（ｉ）が、又式（４）により測深線からの偏位（ずれ
オフセット）Ａ（ｉ）が、深度ー偏位コンピュータ１１
０にて求められ得る。次いで、受信方向に適合して、モ
デルコンピュータ１２０にて所定の部分又はモデル関数
Ｘ１（ｉ）〜Ｘ３に対して受信方向ｉに対する推定され
た底部プロフィールモデルの深度値が計算され、そして
直線回帰の計算用の回帰プロセッサ１３０のメモリ領域
内に格納される。
受信セクタの各々において、海底等から反射された測深
パルスが受信される。その場合、各受信方向ｉに対して
測深パルスの伝搬時間ｔ（ｉ）が測定される。伝搬時間
ｔ（ｉ）と平均的音響速度Ｃｍから海底における照射点
までの距離が計算され、それにより図１に示すように幾
何学的関係を介して式（３）により照射点における深度
Ｔ（ｉ）が、又式（４）により測深線からの偏位（ずれ
オフセット）Ａ（ｉ）が、深度ー偏位コンピュータ１１
０にて求められ得る。次いで、受信方向に適合して、モ
デルコンピュータ１２０にて所定の部分又はモデル関数
Ｘ１（ｉ）〜Ｘ３に対して受信方向ｉに対する推定され
た底部プロフィールモデルの深度値が計算され、そして
直線回帰の計算用の回帰プロセッサ１３０のメモリ領域
内に格納される。
【００２６】すべての測定値に対する当該の関数の記憶
されたデータは式系を形成し、それのパラメータにより
係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は次のように定められる、即ち測
定された深度値Ｔ（ｉ）が最適近似を成すように定めら
れる。多重の直線回帰の当該の公知方法では係数Ｋ１，
Ｋ２，Ｋ３と乗算された部分関数Ｘ１（ｉ）〜Ｘ３の和
により得られる下記式（１０）
されたデータは式系を形成し、それのパラメータにより
係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は次のように定められる、即ち測
定された深度値Ｔ（ｉ）が最適近似を成すように定めら
れる。多重の直線回帰の当該の公知方法では係数Ｋ１，
Ｋ２，Ｋ３と乗算された部分関数Ｘ１（ｉ）〜Ｘ３の和
により得られる下記式（１０）
【００２７】
【数６】
【００２８】が測定データの数Ｍに適合され、当該係数
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は式（１１）の値が最小になるように
定められる。
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は式（１１）の値が最小になるように
定められる。
【００２９】
【数７】
【００３０】換言すればモデル関数で求められた深度は
全体的に所謂測定ベクトルに最適に適合されており、換
言すれば伝搬時間測定ｔ（ｉ）により求められた深度値
Ｔ（ｉ）が適合されている。当該深度値のほかに付加的
に分散及び場合により相関係数（これは当該解（法）の
精度に対する尺度である）が与えられるべきである。そ
のような手法は例えば文献、Ｍｕｅｌｌｅｒ／ｋｉｃ
ｋ，応用統計用ベーシックーグラム（ＢａｓｉｃーＰｒ
ｏｇｒａｍｍｅ ｆｕｅｒ ｄｉｅ ａｎｇｅｗａｎｄ
ｔｅ Ｓｔａｔｉｓｔｉｋ １９８５、Ｒ． Ｏｌｄｅ
ｎｂｏｕｒｇ Ｖｅｒｌａｇ，、７７頁以降）から公知
である。
全体的に所謂測定ベクトルに最適に適合されており、換
言すれば伝搬時間測定ｔ（ｉ）により求められた深度値
Ｔ（ｉ）が適合されている。当該深度値のほかに付加的
に分散及び場合により相関係数（これは当該解（法）の
精度に対する尺度である）が与えられるべきである。そ
のような手法は例えば文献、Ｍｕｅｌｌｅｒ／ｋｉｃ
ｋ，応用統計用ベーシックーグラム（ＢａｓｉｃーＰｒ
ｏｇｒａｍｍｅ ｆｕｅｒ ｄｉｅ ａｎｇｅｗａｎｄ
ｔｅ Ｓｔａｔｉｓｔｉｋ １９８５、Ｒ． Ｏｌｄｅ
ｎｂｏｕｒｇ Ｖｅｒｌａｇ，、７７頁以降）から公知
である。
【００３１】妥当性チェック１３５（該チェックでは時
間的に順次連続するファンビーム測深の音響速度検出の
有効性がチェックされ、音響速度Ｃｍａの極端データが
排除される）後、判定（決定）ロジック１４０にて相関
係数又は分散に基づきーそれが例えば所定値より小であ
る場合ー計算過程が終了され、その結果が出力ユニット
１４５に供給されるか、又はさらなる繰り返しステップ
で反復されることが決定される。次いで当該の回帰にて
部分関数Ｘ３（ｉ）の成分を介して求められた変化され
た音響速度Ｃｍａが改善された測定データベクトルの計
算のため用いられる。平均音響速度の変化にとって決定
的なことは係数Ｋ３である、それというのはＫ３は式
（８）により実施された音響速度の低減値（本例では１
ｍ／ｓ）との乗算により、直接的に補正された平均速度
の決定のための補正値を与えるからである。測定された
伝搬時間ｔ（ｉ）から深度偏位コンピュータ１１０にて
補正された平均音響速度Ｃｍａで補正された深度値Ｔ
（ｉ）及び偏位（ずれオフセット）値Ａ（ｉ）が定めら
れ、図３のフローチャートにより示された処理プロセス
が反復的に新たに実行される。
間的に順次連続するファンビーム測深の音響速度検出の
有効性がチェックされ、音響速度Ｃｍａの極端データが
排除される）後、判定（決定）ロジック１４０にて相関
係数又は分散に基づきーそれが例えば所定値より小であ
る場合ー計算過程が終了され、その結果が出力ユニット
１４５に供給されるか、又はさらなる繰り返しステップ
で反復されることが決定される。次いで当該の回帰にて
部分関数Ｘ３（ｉ）の成分を介して求められた変化され
た音響速度Ｃｍａが改善された測定データベクトルの計
算のため用いられる。平均音響速度の変化にとって決定
的なことは係数Ｋ３である、それというのはＫ３は式
（８）により実施された音響速度の低減値（本例では１
ｍ／ｓ）との乗算により、直接的に補正された平均速度
の決定のための補正値を与えるからである。測定された
伝搬時間ｔ（ｉ）から深度偏位コンピュータ１１０にて
補正された平均音響速度Ｃｍａで補正された深度値Ｔ
（ｉ）及び偏位（ずれオフセット）値Ａ（ｉ）が定めら
れ、図３のフローチャートにより示された処理プロセス
が反復的に新たに実行される。
【００３２】図３の上記の反復プロセスの多重の実施の
場合測定の補正に対する著しく高い精度が達成できる。
相応のシミュレーションにより明かになったところによ
れば既に２度の反復により測定技術上必要な高い精度が
与えられる。
場合測定の補正に対する著しく高い精度が達成できる。
相応のシミュレーションにより明かになったところによ
れば既に２度の反復により測定技術上必要な高い精度が
与えられる。
【００３３】図４の基本ブロック接続図は測定通行体に
おけるファンビーム測定装置を示す。その場合送信変換
器８０、受信変換器８１、通行体の竜骨（キール）にお
ける音響速度Ｃｋの測定のための音響速度センサ８２
が、ファンビーム測深機８５に接続されている。通常フ
ァンビーム測深機８５は測定結果の海図等作成を可能に
するためすべてのナビゲーション及び通行体データを必
要とする。当該データはナビゲーションインターフェー
ス８を介して供給される。更に、ファンビーム測深機８
５は指示体（ディスプレイ）８７の形のデータ出力部が
接続されている。更に、回帰計算ユニット９０が設けら
れており、このユニットは底部プロフィール検出のため
の本発明の補正量が求められる。
おけるファンビーム測定装置を示す。その場合送信変換
器８０、受信変換器８１、通行体の竜骨（キール）にお
ける音響速度Ｃｋの測定のための音響速度センサ８２
が、ファンビーム測深機８５に接続されている。通常フ
ァンビーム測深機８５は測定結果の海図等作成を可能に
するためすべてのナビゲーション及び通行体データを必
要とする。当該データはナビゲーションインターフェー
ス８を介して供給される。更に、ファンビーム測深機８
５は指示体（ディスプレイ）８７の形のデータ出力部が
接続されている。更に、回帰計算ユニット９０が設けら
れており、このユニットは底部プロフィール検出のため
の本発明の補正量が求められる。
【００３４】送信変換器８０の有する指向特性は通行体
の走行方向に対して横断方向では指向性がない（受信変
換器８１の受信ファンビームによりカバーされるセクタ
全体を照射するために）。通行体長手方向では送信変換
器８０は有効領域にて音響ビームを集中するために著し
く集束されている。
の走行方向に対して横断方向では指向性がない（受信変
換器８１の受信ファンビームによりカバーされるセクタ
全体を照射するために）。通行体長手方向では送信変換
器８０は有効領域にて音響ビームを集中するために著し
く集束されている。
【００３５】受信変換器９１の受信ファンビームとして
すべての受信方向、即ちほぼ２゜の狭い（細い）受信セ
クタが設定されており、それらの受信セクタは図１中基
本的に示すように左の通行体側から右の通行体側へ向か
って当該領域をカバーしている。相応の方向（指向性）
生成により狭い（細い）受信セクタｉの選択（選別）性
が確保される。図１に示すように、受信セクタｉには種
々異なる距離を有する海底等における照射点が対応付け
られている。従って、分散した測深パルスに対して受信
角に応じて異なる伝搬時間ｔ（ｉ）（これはファンビー
ム測深機８５により測定される）が生じる。
すべての受信方向、即ちほぼ２゜の狭い（細い）受信セ
クタが設定されており、それらの受信セクタは図１中基
本的に示すように左の通行体側から右の通行体側へ向か
って当該領域をカバーしている。相応の方向（指向性）
生成により狭い（細い）受信セクタｉの選択（選別）性
が確保される。図１に示すように、受信セクタｉには種
々異なる距離を有する海底等における照射点が対応付け
られている。従って、分散した測深パルスに対して受信
角に応じて異なる伝搬時間ｔ（ｉ）（これはファンビー
ム測深機８５により測定される）が生じる。
【００３６】通行体底部における別のセンサ８２は受信
変換器８１の直ぐ近くで音響速度を測定し、当該の変換
器８１にてセットされた受信角α（ｉ）を決定する。幾
何学的関係及び平均音響速度Ｃｍａの考慮下で、それぞ
れの照射点における深度値Ｔ（ｉ）が検出可能であり、
かつ、被測定底部プロフィールとして同様に指示体（デ
ィスプレイ）８７上に表示可能となる。
変換器８１の直ぐ近くで音響速度を測定し、当該の変換
器８１にてセットされた受信角α（ｉ）を決定する。幾
何学的関係及び平均音響速度Ｃｍａの考慮下で、それぞ
れの照射点における深度値Ｔ（ｉ）が検出可能であり、
かつ、被測定底部プロフィールとして同様に指示体（デ
ィスプレイ）８７上に表示可能となる。
【００３７】上記深度値Ｔ（ｉ）は回帰コンピュータ９
０に伝送される。回帰コンピュータ９０は先ず底部プロ
フィールモデルに対する図２の３つの部分下関数Ｘ１
（ｉ）〜Ｘ３（ｉ）を求め、次いで、下記の係数Ｋ１，
Ｋ２，Ｋ３を求める、即ち、それを以て当該モデルが測
定された深度値Ｔ（ｉ）に適合される当該係数Ｋ１〜Ｋ
３を求める。
０に伝送される。回帰コンピュータ９０は先ず底部プロ
フィールモデルに対する図２の３つの部分下関数Ｘ１
（ｉ）〜Ｘ３（ｉ）を求め、次いで、下記の係数Ｋ１，
Ｋ２，Ｋ３を求める、即ち、それを以て当該モデルが測
定された深度値Ｔ（ｉ）に適合される当該係数Ｋ１〜Ｋ
３を求める。
【００３８】それぞれの更なるファンビーム評価ごとに
１つの新たな底部プロフィール断面が検出され、それに
より、平均音響速度に対する多数の値が得られる。それ
らの値は相互に跳躍的には偏差を呈し得ないので、測定
の図３による妥当性チェック１４５のために用いられ、
有意の（影響力のある）偏差の際に排除されるか、又は
他の測定値列から求められた平均音響速度により改善な
いし置換される。
１つの新たな底部プロフィール断面が検出され、それに
より、平均音響速度に対する多数の値が得られる。それ
らの値は相互に跳躍的には偏差を呈し得ないので、測定
の図３による妥当性チェック１４５のために用いられ、
有意の（影響力のある）偏差の際に排除されるか、又は
他の測定値列から求められた平均音響速度により改善な
いし置換される。
【００３９】次に本発明を要約的に説明する。
【００４０】海洋等の海図等作成及び探査のために、多
数の狭く（細く）収束された受信セクタにて放射された
超音波パルスを再び受信するファンビーム測深機が使用
される。受信方向の大多数が斜め下方に向けられている
ので、上記超音波パルスは音響回折に基づき湾曲した経
路で伝搬する。音響回折は種々の音響速度層により惹起
され、当該の速度層の精確な検出は平均音響速度の決定
に必要である。本発明の方法では平均音響速度の決定の
ため特別なゾンデは必要でなく、平均音響速度は超音波
パルスの伝搬時間に基づき決定される。このために仮定
された平均音響速度を以て測定伝搬時間の基礎を成す海
底等プロフィールが決定され、海底等プロフィールモデ
ル（これは所定の用にモデル化された部分関数から合成
される）と比較される。当該の複数部分関数から平均音
響速度に対する１つの補正値が決定され得るので、測定
された伝搬時間及び補正された音響速度により海底等プ
ロフィールの改善された深度値が反復的に求められ得
る。この種方法は研究及び測定船舶上で測定技術上必要
な高精度の達成のため使用可能である。
数の狭く（細く）収束された受信セクタにて放射された
超音波パルスを再び受信するファンビーム測深機が使用
される。受信方向の大多数が斜め下方に向けられている
ので、上記超音波パルスは音響回折に基づき湾曲した経
路で伝搬する。音響回折は種々の音響速度層により惹起
され、当該の速度層の精確な検出は平均音響速度の決定
に必要である。本発明の方法では平均音響速度の決定の
ため特別なゾンデは必要でなく、平均音響速度は超音波
パルスの伝搬時間に基づき決定される。このために仮定
された平均音響速度を以て測定伝搬時間の基礎を成す海
底等プロフィールが決定され、海底等プロフィールモデ
ル（これは所定の用にモデル化された部分関数から合成
される）と比較される。当該の複数部分関数から平均音
響速度に対する１つの補正値が決定され得るので、測定
された伝搬時間及び補正された音響速度により海底等プ
ロフィールの改善された深度値が反復的に求められ得
る。この種方法は研究及び測定船舶上で測定技術上必要
な高精度の達成のため使用可能である。
【００４１】
【発明の効果】本発明によればファンビーム測深機によ
る深度値の検出を改善し海洋等ー底部（海洋等）プロフ
ィール測定の速度を高め得るという効果が奏される。
る深度値の検出を改善し海洋等ー底部（海洋等）プロフ
ィール測定の速度を高め得るという効果が奏される。
【図１】測定ー測深構成の幾何学的関係特性を示す概念
図である。
図である。
【図２】モデル関数の概念図である
【図３】フローチャートを表す図である。
【図４】ファンビーム測深機のブロック接続図である。
５ 受信セクタ
１０ 通行体
２０ 〜水面
３０ 海洋等
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭60−108782（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−108684（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−216288（ＪＰ，Ａ)
米国特許5077699（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 15/00 - 15/96
G01S 7/52 - 7/64
Claims (5)
- 【請求項１】 ファンビーム測深機による海洋等の測深
方法であって、上記測深機は多数の所定の受信方向に対
してそれぞれのトリガされた送信パルスに基づき、海底
等から分散ないし反射された測深パルスを受け取り、上
記測深パルスの走行伝搬時間を測定し、走行伝搬時間、
受信方向、平均音響速度からそれぞれの深度値を求める
ようにした方法において、それぞれの受信方向ｉ又は偏
位（オフセットずれ）Ａ（ｉ）に所属する深度値Ｔ
（ｉ）を入力データとして回帰コンピュータ（９０）に
供給し、更に多重の直線回帰の公知手法により平衡（補
償）関数の係数（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３）を計算し、上記平
衡（補償）関数は海底等プロフィール（４０）のモデル
関数を成し、当該深度値Ｔ（ｉ）を最小誤差で近似し、
更に、計算される係数のうちの少なくとも１つ（Ｋ３）
を平均音響速度Ｃｍａに依存する上記平衡（補償）関数
の部分関数Ｘ３（ｉ）に対する重み付け係数とし、該重
み付けされた部分関数Ｘ３（ｉ）から補正平均音響速度
を補正深度値の検出のため求めることを特徴とする海洋
等の測深方法。 - 【請求項２】 少なくとももう１つの更なる繰り返し検
出のため補正深度値を改善された入力データとして回帰
コンピュータ（９０）に供給する請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 上記平衡関数を係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３で
重み付けの多項式により形成し、第１の部分関数Ｘ１
（ｉ）を決定するに際して、これがすべての受信方向又
は偏位（ずれ）Ａ（ｉ）に対して一定の深度を示すよう
に当該、第１部分関数の決定を行い、さらに、第２部分
関数Ｘ２（ｉ）を決定するに際してそれによりモデリン
グされた海底等（底部）プロフィールが一定の勾配を有
するように当該第２部分関数の決定を行い、第３の部分
関数Ｘ３（ｉ）を決定するに際して、各受信方向ｉ又は
偏差（ずれ）Ａ（ｉ）に対して、平均音響速度Ｃｍａの
一定変化に基づき当該の検出された深度値Ｔ（ｉ）に対
する当該のモデリングされた底部プロフィールの差深度
に当該第３部分関数が相応するようにした請求項１又は
２記載の方法。 - 【請求項４】 上記第１部分関数の一定深度が１ｍであ
り、第２部分関数のモデリングされた底部プロフィール
の一定勾配が１゜であり、第３部分関数の音響速度変化
が１ｍ／ｓであるようにした請求項１又は３記載の方
法。 - 【請求項５】 補正された深度値の分散及び／又は相関
係数を求め、そして、当該の分散および／又は相関係数
が所定限界値より小である場合、補正された音響速度を
以ての補正された深度値の反復計算を終了するようにす
る請求項１又は４記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4319607.1 | 1993-06-14 | ||
| DE4319607A DE4319607A1 (de) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | Verfahren zum Bestimmen von Tiefenwerten eines Gewässers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07140243A JPH07140243A (ja) | 1995-06-02 |
| JP3468845B2 true JP3468845B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=6490269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13220994A Expired - Fee Related JP3468845B2 (ja) | 1993-06-14 | 1994-06-14 | 海洋等の測深方法 |
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|---|---|
| US (1) | US5465622A (ja) |
| EP (1) | EP0629879B1 (ja) |
| JP (1) | JP3468845B2 (ja) |
| DE (2) | DE4319607A1 (ja) |
| NO (1) | NO309589B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5608689A (en) * | 1995-06-02 | 1997-03-04 | Seabeam Instruments Inc. | Sound velocity profile signal processing system and method for use in sonar systems |
| DE19959014A1 (de) * | 1999-12-08 | 2001-07-26 | Stn Atlas Marine Electronics G | Verfahren zum Bestimmen von Tiefenwerten eines Gewässers |
| EP1393025B1 (de) * | 1999-12-08 | 2006-02-22 | Atlas Hydrographic GmbH | Verfahren zur bestimmung der mittleren schallgeschwindigkeit in einem wasserkörper |
| AU2000234653B2 (en) * | 2000-03-20 | 2004-10-21 | Francois Bernard | Apparatus for deploying a load to an underwater target position with enhanced accuracy and a method to control such apparatus |
| US8125849B2 (en) * | 2008-12-19 | 2012-02-28 | Ysi Incorporated | Integrated multi-beam acoustic doppler discharge measurement system |
| US8780672B2 (en) * | 2008-12-19 | 2014-07-15 | Ysi Incorporated | Multi-frequency, multi-beam acoustic doppler system with concurrent processing |
| US8411530B2 (en) * | 2008-12-19 | 2013-04-02 | Ysi Incorporated | Multi-frequency, multi-beam acoustic doppler system |
| DE102009047940B3 (de) * | 2009-10-01 | 2011-03-24 | Atlas Hydrographic Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Schallgeschwindigkeit im Bereich einer akustischen Empfangsvorrichtung |
| EP2765075B1 (en) * | 2011-10-03 | 2020-07-22 | Furuno Electric Co., Ltd. | Display device, display program, and display method |
| DE102011118788B4 (de) * | 2011-11-17 | 2013-05-29 | Atlas Elektronik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum akustischen Vermessen eines Gewässergrundes |
| CN103591942B (zh) * | 2013-11-07 | 2014-07-23 | 国家海洋局第二海洋研究所 | 基于声速最大偏移的声速剖面快速精简与自动优选方法 |
| CN105911551B (zh) * | 2016-05-09 | 2018-05-08 | 浙江大学 | 一种基于加权集合卡尔曼滤波算法的声速剖面反演方法 |
| CN106598917B (zh) * | 2016-12-07 | 2019-08-06 | 国家海洋局第二海洋研究所 | 一种基于深度信念网络的上层海洋热结构预测方法 |
| CN109856681B (zh) * | 2019-01-08 | 2020-10-16 | 西南石油大学 | 一种描述水道顺物源方向形态变化的过程分析方法 |
| CN110081864B (zh) * | 2019-04-24 | 2021-07-02 | 长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局 | 一种顾及水深值的水深测量综合延迟改正方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3859846A (en) * | 1971-12-26 | 1975-01-14 | Tokyo Keikio Tokyo Keiki Co Lt | Ultrasonic interface meter |
| US4121290A (en) * | 1977-04-18 | 1978-10-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Analog sound velocity calculator |
| DE3338050A1 (de) * | 1983-10-20 | 1985-05-02 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | Verfahren zur akustischen vermessung des oberflaechenprofils eines gewaessergrundes |
| EP0357905A3 (en) * | 1988-08-16 | 1991-09-11 | Toray Industries, Inc. | Method of measuring a profile of an object and an apparatus for carrying out the method |
| US5170667A (en) * | 1989-12-08 | 1992-12-15 | Tokimec, Inc. | Method and apparatus for monitoring state of polymeric materials |
| US5077699A (en) * | 1990-12-07 | 1991-12-31 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Digital bottom mapping |
-
1993
- 1993-06-14 DE DE4319607A patent/DE4319607A1/de not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-03-23 EP EP94104545A patent/EP0629879B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-23 DE DE59409162T patent/DE59409162D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-04-19 NO NO941416A patent/NO309589B1/no unknown
- 1994-06-13 US US08/258,835 patent/US5465622A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-14 JP JP13220994A patent/JP3468845B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4319607A1 (de) | 1994-12-15 |
| EP0629879A2 (de) | 1994-12-21 |
| NO941416D0 (no) | 1994-04-19 |
| EP0629879A3 (de) | 1997-08-06 |
| NO309589B1 (no) | 2001-02-19 |
| NO941416L (no) | 1994-12-15 |
| JPH07140243A (ja) | 1995-06-02 |
| EP0629879B1 (de) | 2000-03-01 |
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| DE59409162D1 (de) | 2000-04-06 |
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