JP5082031B2 - 魚群の魚量情報を算出可能な水中探知装置及びその方法 - Google Patents
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Description
円筒座標系を用いた魚量情報の算出原理、及びこの原理を利用した第1〜第5実施例の5つの態様について、以下に説明する。なお、第1の実施形態において、船体7はx軸の正方向に進行する。
円筒座標系を用いた魚量情報の算出原理について、図2及び図3を参照しつつ説明する。ここで、図2は垂直円筒座標系のモデル図、図3はトランスデューサ2(原点O)と魚群FSとの位置関係を示す図である。
〔数1〕
N=∫n(r,θ,x)・rdrdθdx
第1実施例は、垂直円筒座標系における魚量情報の算出方法についての実施例である。従って、円筒座標系を用いた魚量情報の算出原理をそのまま適用することができる。円筒座標系を用いた魚量情報算出原理を利用した第1実施例について、図2、図5及び図6を参照しつつ説明する。図5は、超音波のビームが、yz平面上を0≦θ≦π/2〔rad〕の範囲内で走査した場合における受信ビームのデータ図である。図5に図示されるデータは、受信ビームの入力換算音響強度PM 2を示しており、受信ビームの入力換算音響強度PM 2が大きいほど図5に図示される濃度が大きくなる。図6は、船体7の進行を示したモデル図である。なお、トランスデューサ2の形状は球形とする。
第2実施例は、上下斜め円筒座標系における魚量情報の算出方法についての実施例である。従って、円筒座標系を用いた魚量情報の算出原理をそのまま適用することはできず、修正が必要である。なお、トランスデューサ2の形状は球形とする。円筒座標系を用いた魚量情報算出原理を利用した第2実施例について、図7〜図11を参照しつつ説明する。
に図示される各j間の間隔であり、以下の数29で表される。ここで、図9は、受信ビームの入力換算音響強度PM 2を示しており、受信ビームの入力換算音響強度PM 2が大きいほど図9に図示される濃度が大きくなる。また、図10は、船体7の進行を示したモデル図である。さらに、図11は、魚群内の尾量を算出するための演算式を説明するための概念図である。
第3実施例は、左右斜め円筒座標系における魚量情報の算出方法についての実施例である。この場合、第2実施例と同様に、上述の円筒座標系を用いた魚量情報の算出原理を応用することができる。なお、トランスデューサ2の形状は球形とする。円筒座標系を用いた魚量情報算出原理を利用した第3実施例について、以下に、図12及び図13を参照しつつ説明する。
第4実施例は、上下左右斜め円筒座標系における魚量情報の算出方法についての実施例である。この場合、第2及び第3実施例と同様に、上述の円筒座標系を用いた魚量情報の算出原理を応用することができる。なお、トランスデューサ2の形状は球形とする。円筒座標系を用いた魚量情報算出原理を利用した第4実施例について、以下に、図14及び図15を参照しつつ説明する。
第5実施例は、傘型面水平移動座標系における魚量情報の算出方法についての実施例である。この場合、第2〜第4実施例と同様に、上述の円筒座標系を利用した魚量情報の算出原理を応用することができる。なお、トランスデューサ2の形状は球形とする。円筒座標系を用いた魚量情報算出原理を利用した第5実施例について、以下に、図16〜図20を参照しつつ説明する。
球座標系を用いた魚量情報の算出原理、及びこの原理を利用した第6〜第8実施例の3つの態様について、以下に説明する。
球座標系を用いた魚量情報の算出原理について、図21を参照しつつ説明する。なお、トランスデューサ2の形状は球形とする。ここで、図21は球座標系のモデル図である。
第6の実施例について、図21〜図23を参照しつつ説明する。ここで、図22は、超音波のビームがx軸とz軸とを含む仮想の鉛直平面H5上を走査しつつ、走査面である鉛直平面H5がy軸を中心として反時計回りに回転するように、超音波ビームの送信方位が変更されるモデル図である。また、図23は、鉛直平面H5に沿って送信された超音波ビームが魚群FS内から反射し、この反射エコーを受信ビームにより受信した場合におけるデータ図である。図23に図示されるデータは受信ビームの入力換算音響強度PM 2を示しており、受信ビームの入力換算音響強度が大きいほど図23に図示される濃度が大きくなる。なお、トランスデューサ2の形状は円筒形とする。
次に、第7実施例について、図21、図24及び図25を参照しつつ説明する。ここで、図24は、超音波のビームが船体7の周囲に形成される仮想の傘型面H6上を走査しつつ、走査面である傘型面H6がxy平面に対する角度θを変えるように、超音波ビームの送信方位が変更されるモデル図である。また、図25は、傘型面H6に沿って送信された超音波ビームが魚群FS内から反射し、この反射エコーを受信ビームにより受信した場合におけるデータ図である。図25に図示されるデータは受信ビームの入力換算音響強度PM 2を示しており、受信ビームの入力換算音響強度が大きいほど図25に図示される濃度が大きくなる。なお、トランスデューサ2の形状は円筒形とする。
次に、第8実施例について、図21及び図26を参照しつつ説明する。ここで、図26は、超音波のビームがスラント面H7上を走査しつつ、走査面であるスラント面H7がy軸を中心として揺動するように、超音波ビームの送信方位が変更されるモデル図である。なお、「スラント面H7」とは、第2実施例で説明したスラント面H1と同義であって、y軸とz軸に対してx軸の正方向に向けて所定の角度qで交差するxz平面上のw軸とを含む仮想の平面をいう。なお、トランスデューサ2の形状は球形とする。
2 トランスデューサ
3 送信部
4 受信部
5 信号処理部
6 表示部
7 船体
H1 スラント面
H2 斜め垂直面
H3 斜めスラント面
H4 傘型面
H5 鉛直平面
H6 傘型面
H7 スラント面
FS 魚群
Claims (12)
- 船体から水中の所定の方向に超音波信号を円筒形のトランスデューサを介して送信する送信部と、
前記送信された超音波信号に起因する魚群内からの反射エコーを受信ビームにより前記トランスデューサを介して受信する受信部と、
前記受信ビームの信号を処理する信号処理部と、を備え、
前記受信部が、所定の二次元方向に受信ビームを形成可能であって、
前記信号処理部が、前記船体の前方水平方向に延びる軸を第1軸、前記船体から前記第1軸に対して水平方向に直交する方向に延びる軸を第2軸、前記第1軸と前記第2軸とを含む平面を第1面、当該超音波信号の送信方向が前記第1面に対して成す角度をビーム角度としたときに、前記二次元方向に形成された受信ビームに基づいて、前記二次元方向における体積要素毎の入力換算音響強度を、前記超音波信号の送信信号強度が前記ビーム角度に依存することを考慮して算出し、当該入力換算音響強度を、前記超音波信号の送信信号強度及び等価ビーム幅が前記ビーム角度に依存することを考慮して前記二次元方向にエコー積分することによって、前記二次元方向に形成された受信ビームに基づいた二次元エコー積分値の算出を行うとともに、当該二次元エコー積分値の算出を前記二次元方向と交差する所定の一次元方向に関して連続的に行い、当該連続的に算出された前記二次元エコー積分値を体積積分することによって前記魚群の魚量情報を算出することを特徴とする水中探知装置。 - 前記所定の二次元方向が、前記第1面上の第1水平軸と、前記第1水平軸に対して第1面上で直交する第2水平軸と前記船体から鉛直下方に延びる第3軸とを含む第3面上の下方軸と、を含む面に略沿う方向であって、
前記所定の一次元方向が、前記船体の進行方向であることを特徴とする請求項1に記載の水中探知装置。 - 前記第1水平軸が前記第2軸であって、且つ前記下方軸が前記第3軸であることを特徴とする請求項2に記載の水中探知装置。
- 前記第1水平軸が前記第2軸であって、且つ前記下方軸が前記第3軸に対して交差する軸であることを特徴とする請求項2に記載の水中探知装置。
- 前記第1水平軸が前記第2軸に対して交差する軸であって、且つ前記下方軸が前記第3軸であることを特徴とする請求項2に記載の水中探知装置。
- 前記第1水平軸が前記第2軸に対して交差する軸であって、且つ前記下方軸が前記第3軸に対して交差する軸であることを特徴とする請求項2に記載の水中探知装置。
- 前記所定の二次元方向が、前記第1面に対して交差し且つ前記船体の周りに形成される傘型面に略沿う方向であって、
前記所定の一次元方向が、前記船体の進行方向であることを特徴とする請求項1に記載の水中探知装置。 - 前記所定の二次元方向が、前記第2軸と前記船体から鉛直下方に延びる第3軸とを含む第2面に略沿う方向であって、
前記所定の一次元方向が、前記船体から鉛直下方に延びる第3軸を略中心として前記第2面を回転させる方向であることを特徴とする請求項1に記載の水中探知装置。 - 前記所定の二次元方向が、前記第1面に対して交差し且つ前記船体の周りに形成される傘型面に略沿う方向であって、
前記所定の一次元方向が、前記第1面と前記傘型面とが交差する角度を変化させる方向であることを特徴とする請求項1に記載の水中探知装置。 - 前記所定の二次元方向が、前記第1面上の第1水平軸と、前記第1水平軸に対して第1面上で直交する第2水平軸と前記船体から鉛直下方に延びる第3軸とを含む第3面上で前記第3軸に対して交差する下方軸と、を含む面に略沿う方向であって、前記所定の一次元方向が、前記第3軸と前記下方軸とが交差する角度を変化させる方向であることを特徴とする請求項1に記載の水中探知装置。
- 前記入力換算音響強度が、送受信された超音波信号の拡散減衰及び吸収減衰を補正したものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の水中探知装置。
- 水中の所定の方向に超音波ビームを、円筒形のトランスデューサを介して送信するステップと、
前記送信された超音波信号に起因する魚群内からの反射エコーを所定の二次元方向に形成された受信ビームにより前記トランスデューサを介して受信するステップと、
船体の前方水平方向に延びる軸を第1軸、前記船体から前記第1軸に対して水平方向に直交する方向に延びる軸を第2軸、前記第1軸と前記第2軸とを含む平面を第1面、当該超音波信号の送信方向が前記第1面に対して成す角度をビーム角度としたときに、前記二次元方向に形成された受信ビームに基づいて、前記二次元方向における体積要素毎の入力換算音響強度を、前記超音波信号の送信信号強度が前記ビーム角度に依存することを考慮して算出し、当該入力換算音響強度を、前記超音波信号の送信信号強度及び等価ビーム幅が前記ビーム角度に依存することを考慮して前記二次元方向にエコー積分することによって、前記二次元方向に形成された受信ビームに基づいた二次元エコー積分値の算出を行うとともに、当該二次元エコー積分値の算出を前記二次元方向と交差する所定の一次元方向に関して連続的に行い、当該連続的に算出された前記二次元エコー積分値を体積積分することによって前記魚群の魚量情報を算出するステップと、を有することを特徴とする魚群の魚量情報の算出方法。
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