JP5433891B2 - 線スペクトル放出を使用するアクティブソナーによって受信されたエコーを可視化する方法 - Google Patents

Description

本明細書に記述されかつ特許請求の範囲に記載されている本発明は、線スペクトル放出を有するアクティブソナーを実施することによって得られた有益な情報を、１つの画像上に可視化することを可能とする方法を目的とする。この方法によれば、オペレータが、危険を表している恐れがあるため監視を必要とするエコーと、残響、特にしばしば最大の妨害となる水底上の反射による残響とを同時に見ることが可能となる。この方法は、特に、受信されたエコーを特徴付けるためのドップラー効果を利用するソナーシステムを対象とする。

アクティブソナーは、実際には、制限された持続時間Ｔを有し、同様に制限された周波数帯域Ｂを占有する、信号を放出する。これらの帯域及び持続時間の特性は、積Ｂ＊Ｔに依存する振幅処理利得と、１／Ｂに依存する解像度を有する時間領域内で受信された信号と１／Ｔに依存する解像度を有する周波数領域内で受信された信号とを分離する能力とを取得するのに活用され得る。より正確には、それぞれのソナーについて、より近い又はより遠隔の送信元から送出され（距離は伝播遅延によって現される）、かつより速く又はより遅く進んでいる（速度は周波数スペクトルを修正することによりドップラー効果によって現される）、エコーを区別する能力を表す曖昧性関数を定義することができる。

広帯域信号は、検出、距離予測、及び距離解像力が可能となるという有益性を有し、帯域は広ければ広いほど良い。これらの広帯域信号の中で、周波数が双曲線的に変調する信号は、ドップラー減衰に対して強い、言い換えればドップラー効果に影響されるという利点を有し、反射信号は放出された信号の画像内にあり、目標物はその速度に関係なく同じ検出器によって検出され、処理利得は同じである。しかし、減衰に対して強いことにより、「ドップラー遅延」の不確実性が生じ、その結果、距離についての情報がないと、速度を如何に予測するかを正確に知ることができない。またその逆も同様である。

線スペクトル信号は、これに反して、ソナーの及び目標物の相対速度に応じてエコーをうまく分離するという利点を有し、ドップラー効果は、放出された周波数に対する、受信された信号の周波数のシフト又は「スリップ」によって現される。この属性は、特に残響ノイズを抑制するのに利用される。残響は、水中に浮遊している多くの異種物質又は水底又は表面に対する信号の反射から生じる。ソナーのチャネル内で受信された対応する信号を調整するこれらの反射器は、運搬船の速度及びソナーの受信チャネルによって指し示された方向のみに依存するドップラーに影響される。可動目標物についても同じであるが、ドップラー効果は、運搬船に対する目標物自身の速度により増加する。

したがって、ソナーの周波数解像度が十分である場合には、簡単なフィルタリングにより、エコーと残響とを差別化し、このエコーを返した目標物の相対速度を予測することができる。

最新のソナーは、一般に、これらのモードのいずれかに従って、広帯域信号又は線スペクトル信号のいずれかを放出することによって動作する。したがって、本出願人によるＦＲ０３０４０４２号明細書（２００３年４月１日出願）では、周波数変調信号の属性及びＢＰＳＫ信号などの高いドップラー解像度を有する信号の属性を同時に使用するソナーについて記述している。

線スペクトル放出を有するソナーにより、ドップラー処理を受信された信号に容易に適用し、受信された対応する信号の強度を通じてだけでなく、それらのドップラー周波数をも通じて、受信されたエコーの分類を遂行することができる。次いで、ソナーの運搬船に対して、エコーは、３つのパラメータ、即ち、運搬船に対するその距離、それが位置している方位、及び変位の速度によって特徴づけられる。方位は、搬送船の船首方位を用いて、ソナーとそのエコーが受信された対象物とを結合する方向によって作られる角度として定義され得る。

速度パラメータは、検出された対象物がソナーの運搬船に何らかの脅威となり得るかどうかを判断するのに特に重要である。またこれにより、コントラストの改良が可能となることも好ましい。具体的には、海底の強いパノラマ残響の区画内に位置している小型の可動目標物によって反射したエコーは、そのレベルが、帯域全体を均一にカバーする残響信号によって得られるレベルに対して余りにも低いので、広域スペクトル放出では見えない。他方、これは、目標物の速度から生じるドップラーによる周波数の変位により、パノラマ残響によって構成される周囲のクラッタから容易に分離され得る。したがって、エコーは、検出され、隔離され得る。

しかし、ドップラーパラメータの使用は、オペレータが、受信される情報を見ていなければならないという問題を提示する。具体的には、ドップラー分析がない場合、それぞれのエコーが、平面上に点として、又は２座標、即ちその方位とその距離とを有する小さい表面上に描写されることがある。したがって、従来の観察面に基づいて、受信されたエコーを表すことができる。この表示は、たとえば、その位置及びサイズがエコーを返した対象物の位置及びサイズを映す発光点の形態をとることがある。受信されたエコーのレベルは、たとえば発光点の強度によって描画され、これに対応するエコーを単に指し示すことにより、簡単に目標物のパラメータを取得する手立てを講じることができる。

他方、エコーのドップラーによる特徴付けが行われると、それぞれのエコーが、３座標、即ち、その方位、その距離、及びそのドップラー周波数によって識別される。次いで、平面での簡単な表示がもはや不可能となる。

次いで、第１の解決方法は、三次元空間内で検出されたエコーを表すことから構成される。このため、たとえば、３つの軸、即ち、距離軸、方位軸、及びドップラー軸に沿って行われる透視投影法を使用することができる。このような表示が、図２に例示されている。しかし、透視投影法は、すべての受信されたエコーの同時表示が可能となるという利点を有するが、重大な欠点も有する。最初に、単純な従来の観察面より複雑かつより高価な、特別なスクリーンを使用する必要がある。次に、このような表示は、スクリーン上に表示されたエコーの、たとえばカーソルを用いた、命名などのソナー担当のオペレータによって遂行されるオペレーションをより複雑なものにする。最後に、多数のエコーが受信された場合、透視投影法は、その可読性を失う。

先行技術より知られておりかつ一般に使用されている第２の解決方法は、２つの同時平面画像を同時に利用することから構成される。図３及び図４の画像などの第１の画像が、従来の方位−距離面において、同一のドップラー周波数を有する受信されたエコーの表示を行う。所望のドップラー周波数は、オペレータによって選択される。この画像により、同一のドップラー周波数を有するすべてのエコーを同時に見ることができる。他方、別のドップラー周波数を有するエコーは表されない。したがって、エコーの視覚分析は、利用可能な様々な画像を連続して探索することによって行われる。

方位−距離面の表示は、方位−ドップラー面における、図５の画像などの第２の画像で補足される。この第２の画像により、ソナーによってカバーされるドップラーのスパン内のそれらのドップラー周波数に関係なく、所与の距離に位置している全ての組のエコーを見ることができる。さらに、この距離もオペレータによって選択される。ページ毎の可視化から構成されるこの第２の解決方法は、一般に使用されている観察面と互換性があるという利点を有する。他方、２つの異なる平面において多数の画像を連続して探索する必要があるために、コンピュータツールを実施することにより、１つの平面の表示から他の平面の表示への切り替えが一般により簡単となる場合においても、オペレータが実施するのにはやはり長い時間がかかりかつ面倒である。このことは、特に強い残響の区画内で動いている比較的小型の対象物の検出について、一定数の解釈エラーの原因となる。さらに、このような表示では、海底のパノラマ残響の全域的な可視化ができず、この残響を現すエコーは、それらのドップラー周波数に応じて、すべての画像全体に分散される。次いで、それぞれの画像を適切に分析できるようにするために、オペレータは、頭を使ってパノラマ残響を再合成しなければならない。

これらの問題点を軽減するために、本発明による方法は、ドップラー情報を利用する別の方法を提案する。本発明による方法では、線スペクトル放出に基づいて、方位−距離面に提示された合成面画像を再合成する。この合成画像は、検出されたエコーを差別化された方法で表し、特に水底の、様々な残響形態から送出された音響信号を可変範囲の区画の形態で描写する。

このため、本発明による方法は、いくつかのステップを含む。受信されたソナー信号のドップラー処理の第１のステップにより、ドップラー周波数に応じて、受信されたエコーを分類することができる。エコーは、特に、２つのカテゴリ、即ち、固定エコーと可動エコーとに分類される。

第２のステップは、１つの方位−距離面において、それらのドップラー周波数に関係なく、受信された全ての組のエコーを有する平面画像を合成することと、特にこれが固定か又は可動かを示す記号により、検出されたそれぞれのエコーを写し出すこととから構成される。

最後のステップは、最後に、エコーの表示上に海底のパノラマ残響を再構成する信号を重ね合わせることから構成される。

本発明による方法は、広域スペクトル波を放出するソナーシステムを利用するのに使用されるものと同様であるので、オペレータが平面及び明瞭なパノラマ表示を容易に利用できるという利点を有する。得られた画像は、オペレータにすべての有益な情報を一度に提示する。本発明による方法では、特にオペレータが小型の対象物から送出されたエコーを見ることができる、実質的に改良されたコントラストを有する画像を取得するのにドップラー効果を利用することが好ましい。また、固定エコーと可動エコーとの差別化された表示の可能性を提供するという利点も有する。本発明による方法は、さらに、オペレータに海底の残響の画像を与えるという利点も有する。この残響は、ソナー画像を利用する際の助けとなる。

図と合わせて記載した以下の記述より、他の特性及び利点が明らかとなろう。

図１は、双曲線周波数変調又はＨＦＭを有する信号を放出するアクティブソナーを用いて得られた画像などのソナー画像を極めて単純化して提示している。画像は、幾何学的記号１２が重ね合わされた、可変サイズの１組の区域１１として概略的に図式化されている。実際の画像上では、これらの区域１１は、所与のスパン内に位置するノイズ又は残響レベルを有する区画に対応する。これらは、一般に、可変色及びサイズの、着色された要素として表され、この色は、たとえば受信されたエコーの強度に応じて変わる。このような画像上では、より広範囲な区域に、一般に、海底上のソナー波の残響が表される。

受信された信号の遅延及び強度は、特に、このエコーを返す対象物が位置している距離に依存する。したがって、一般的に、同図に例示されているように、受信された信号の強度が全域的に減少する、連続した区画１３、１４、及び１５を大まかに区別することができる。したがって、一定の距離に渡って延在する同一の水面下の起伏が、異なる色又は異なるコントラストの、隣接する区域１２の連続によって表される。全ての組のこれらの箇所の全域的な輪郭１６は、当該起伏の大体の輪郭を描写する。簡略化のために、様々な区域及び区画が図１に幾何学的な形状で表されている。これらは、実際には、これ程規則的でなくかつこれ程正確でない輪郭を有し得る。

記号１２は、主として、オペレータが注意する必要のあるエコーが検出された場所を目立たせるのに役立つ。これらのエコーの検出は、たとえば、受信された信号による振幅閾値行過ぎ量に応じて行われ得る。ドップラーソナーでないソナーを実施することによって得られた画像の場合、検出されたエコーは、一般に、同一形状の記号、たとえば円形で表され、このサイズは、検出されたエコーの強度に依存する。

したがって、ＨＦＭの種類の広帯域信号を放出するソナーに関しては、受信されたエコーの可視化は、経験的に言って、特定の問題点を提示しない。その位置及びその強度によって特徴づけられたそれぞれのエコーは、平面画像上での情報の損失なく表され得る。他方、この種のソナーの利用には、目標物の速度が未知である場合、検出されたエコーの速度の特徴付けがないこと及びそれらの正確な距離が不確実であることによって生じる制限がある。したがって、表示は、当該エコーが固定であるか又は可動であるかの性質を示さない。

したがって、図１に例示されているように、異なる速度を有する２つのエコーが、観察面上に同一に表される。このような表示の類似性は、多数のエコーが存在する場合、画像を連続してリフレッシュすることにより、固定エコーと可動エコーとを区別するよう十分に注意していなければならず、オペレータに対する制約となる。

図２は、線スペクトル波を放出する、たとえばＦＰの種類のソナーによって検出されたエコーに関係する情報を平面上に表示することから生じる問題点について例示している。この種のソナーを用いると、その位置及びそのドップラー周波数、つまりエコーを返した対象物の距離及び速度に応じて、受信されたエコーを特徴付けることができる。ひとは、受信されたエコーの速度を同時に強調表示する視覚表示を取得するために、たとえば三次元の、より複雑な表示を用いる。この表示は、たとえば、図２の例と同様の透視図の形態をとり得る。このような表示は、方位／距離軸に沿って重ねられた平面表示ｐｉのスタックに似ており、それぞれの平面表示が、同一の所与のドップラー周波数ｆｄを有する、受信されたエコー及び検出されたエコーに対応する区域２２及び記号２３を示す。したがって、それぞれの平面ｐｉは、様々なサイズ及び記号の区域が位置決めされた画像を構成し、最も色の濃い区域が、当該ドップラー周波数の残響信号に対応する。

残響は、多くの固定目標物が並置していると考えられる場合、運搬ボートの動きのみによるドップラー効果の影響を受ける。したがって、幾何学的な対称という点において、方位とドップラー周波数との間の段階的な変化が一致する。このように対応しているため、区画２２は、１つのドップラー面ｐｉから図２の他の面へ段階的に変化する。

表示可能な平面ｐｉの数及びそれぞれの平面の間のドップラー周波数間隔△ｆｄは、分析されたドップラー帯域及び使用されたソナーのドップラー解像度の特性によって決まる。

このような表示は、諸要件を満たしているにもかかわらず、利用するには注意を要するように思われる。実際、体積効果にもかかわらず、また色及び記号という技巧を使用しても、平面のこのスタックを同時に分析するのは非常に困難である。これは、一般に使用されている利用モードが平面毎の可視化から構成され、一度に１つの平面ｐｉが可視化されるためである。この利用モードは、図３及び図４に例示されている。

図３は、平面ｐ１の、図２に提示されている透視投影法に対応する画像を概略的に提示している。これは、線スペクトル放出を有するソナーシステムによって提供されるソナー画像に対する周波数ｆｄ１に対応する。この画像上に、そのドップラー周波数が周波数Ｆｄ１を中心とするドップラー解像度区画内に位置している、検出されたエコーに対応する記号２３が表されている。同様に、残響に対応する信号は、方位軸の一部のみに延在する区画２２によって表されている。

図４は、平面ｐ２の、図２に提示されている透視投影法に対応する画像を提示している。そこに、図３と同様に、パノラマ残響に対応する記号２３及び２つの区画２２が見られる。

最新のソナーシステムにおいては、オペレータは、図３及び図４に例示されている画像などの画像を通じて受信されたエコーを利用する。オペレータは、たとえば選ばれたドップラー周波数ｆｄｉの値を表示することにより、所与の画像を選択し得る。

図３及び図４は、可視化のこのようなモードの使用に関係する問題点を強調表示している。

第１の問題点は、パノラマ残響から送出される信号の表示に関係する。具体的には、特に図２で気づかれるであろうが、残響エコーが様々な平面ｐｉに分散される。分析される平面によっては、主に残響エコーを表す区域２２の位置及びサイズが実質的に変わるので、１組の箇所の全域的な輪郭を残響要素の輪郭に必ずしも関連付けることができない。

したがって、図２では、残響信号は、０°の方位に対応する軸を中心とする区域の周波数Ｆｄ１に対応する平面ｐｉにおける形態をとる。他方、周波数Ｆｄ２に対応する平面ｐ２においては、この軸のいずれかの側に位置する２つの側方区域の形態をとる。より一般的には、様々な平面ｐｉにおいて残響を構成する区域の方位軸全体の分散は、破線２４に対応する。

残響の一般的な態様の更新は、様々な平面ｐｉに現れる、パノラマ残響に対応する区域を結び付けることによってのみ行われ得る。

平面毎の可視化の第２の問題点は、オペレータによる情報の利用に関係する問題点である。具体的には、通常の状況において、使用されるハードウェアを用いて三次元表示をすることができない。オペレータは、所与の平面ｐｉに対応する、図３及び図４の画像などの１つの平面画像にしかアクセスし得ない。したがって、提示された全ての組のエコーを見るために、オペレータは、１組の平面ｐｉに対応する様々な画像を連続して表示する。このような連続表示オペレーションは、面倒であり、監視の点で余り効果がなく、リアルタイムでの利用と両立しない。

可視化される画像の選択をある程度簡単にするために、オペレータは、一般に、相補的画像を表示できることを利用する。この画像は、検出されたエコーの及び残響エコーの、オペレータにより選択可能な距離Ｄの方位−ドップラー面の表示から構成される。この表示は、図５に例示されている。

図５の例は、図２の例の、方位−ドップラー面における断面図を提示しており、断面は、平面ｐｉに垂直な平面に沿って切断され、たとえばソナーから距離Ｄをおいて位置している直線２５を通る。画像は、異なるドップラー周波数を有し、かつ同一の距離Ｄに位置している、検出されたエコーに対応する記号２２と、特にパノラマ残響に対応する区画２４とを有する。

図５に例示されているように、残響の境界線は、そのドップラー周波数がソナーのドップラー帯域内の方位に応じて変わる多数のエコーによって画定され、したがって区画２４を形成する。このことは、さらに、ソナーにより検出された海底の区画に対応する、距離Ｄをおいて位置している直線を通る平面に対応する、任意の方位−ドップラー画像に一般化され得る。

線スペクトル放出を有する、一般に使用されているソナーシステムを利用することは、一般に、所与のドップラー周波数の方位−距離面での表示に対応する画像を、所与の距離の方位−ドップラー面での表示に対応する画像に関連付けることから構成される。２つの画像の関連付けは、一般に、２種類の画像の間の自動的な関係を確立することにより、より簡単なものとなる。したがって、このシステムにより、たとえば、距離Ｄ１に対応する方位−ドップラー表示上に、所与のドップラー周波数ｆｄ１をカーソルを用いて選択し、周波数ｆｄ１に対応する方位−距離表示を見ることができる。反対に、同じシステムにより、方位−距離表示上で距離Ｄ２を選択し、これに対応する方位−ドップラー表示を見ることができる。しかしながら、画像のこの種の操作については、相変わらず面倒であり、真にリアルタイムで利用するには余りにも遅い。

受信されたエコーの速くて効果的な利用を可能にし、同時にパノラマ残響の良好な更新の有益性を得るために、本発明による方法では、特にドップラー処理によって得られた情報の異なる利用法を提案する。

本発明による方法は、検出されたすべてのエコーを記号の形態で表す、方位−距離面における合成画像を作成することから構成される。エコーを表す方法によって使用される記号の形状又は性質は、そのエコーが固定か又は可動かによって異なる。また、この合成画像の特色は、オペレータが残響を理解できるようパノラマ残響を忠実に再構成するための人工的に考案された区域であり、これにより、表示されたエコーを容易に分析することが可能となる。

図６の例は、本発明による方法の原理を例示している。これは、所与の距離についての、図５に提示されているものなどの、受信されたエコーの方位−ドップラー表示面の区分を提示している。この区分は、エコーのドップラー周波数を、これらのエコーを返した対象物の速度及び位置に関連付けることによって行われる。

ひとがエコーの速度について話す場合、一般に、ソナーにより高周波があてられたセクタ内に位置している対象物によって反射した信号の周波数に影響を及ぼすドップラー周波数について言及している。このドップラー周波数は、ソナーの搬送船に対する対象物の半径方向の相対速度に依存する。また、対象物が位置している方位にも依存し、方位は、ソナーと対象物とを結合する直線と搬送船の先の船首方位との間の角間隔を表す。

他に行われる計算で、対象物に関係なく、エコーのドップラー周波数ｆｄが、値ｆｄｍｉｎ＝ｆ０（１−２ｖ／ｃ）とｆｄｍａｘ＝ｆ０（１＋２ｖ／ｃ）との間にあることが示される。（ここで、ｖは、その船首方位に沿った搬送船の速度を表し、ｃは、媒体内の音波の伝播速度を表し、ｆ０は、ソナーの放出周波数を記号で表している。）

さらに、ドップラー周波数ｆｄが、方位の余弦値の絶対値が増加するにつれて、ｆｄｍａｘからｆｄｍｉｎへと実質的に線形に減少することも示されている。

したがって、図６に例示されているように、方位−ドップラー面のエコーの表示において、３つの区画を区別することができる。「区画Ｃ」と書かれた第１の区画６１は、ドップラー周波数が固定エコーに対応し得ないドップラー領域の一部に対応する。この区画は、ｆｄｍａｘとｆｄｍｉｎとの間にある領域の両側に位置し、−１８０°から＋１８０°までの方位軸に渡って延在する。

反対に、「区画Ａ」と書かれた区画６２は、固定エコーに対応するドップラー周波数が方位に応じて分散されたドップラー領域の一部に対応する。この区画は、−１８０°から＋１８０°の方位に渡って延在し、かつその振幅がｆｄｍａｘからｆｄｍｉｎへと変わる、山形の形状の狭い帯域の形態をとる。帯域Ａの幅は、特に、ソナーの周波数解像度に依存する。ｆｄｍａｘとｆｄｍｉｎとの間にあり、かつ区画Ａに対応していない、領域の残部が、「区画Ｂ」と書かれた区画６３を構成する。

図６は、開口角△ｇの受信チャネルの１つが方位ｇ内に配向されたソナーの特定の例を通じて、区画Ａ、Ｂ、及びＣに分割されるという有益性を解明している。この受信チャネルは、チャート６４の記号で表されている。

この特定の受信チャネルについては、固定エコーが、ｇを中心とする幅△ｇの区画Ａの一部６５に含まれるドップラー周波数Ｆｄｇの影響を受ける。他方、方位ｇ’内に配向された別の受信チャネルについては、固定エコーが、ｇ’を中心とする幅△ｇの区画Ａの別の一部に含まれるドップラー周波数Ｆｄｇ’の影響を受ける。したがって、たとえば海底の起伏の場合と同様に、方位において一定の範囲を有する固定対象物のエコーは、いくつかの受信チャネルを通じて検出され、それぞれのチャネルについて異なるドップラー周波数の影響を受ける。

それ故、このようなエコーが、所与のドップラー周波数について、図３及び図４と同様に方位−距離面ｐｉに表された場合には、オペレータによる正しい識別を妨害する恐れがある、部分表示された対象を形成する。同様に、海底の残響から送出された長いエコーは、方位−距離面ｐｉのそれぞれにおいて、部分表示された対象を形成する。

区画Ａ、Ｂ、及びＣの１つに属するかどうかによる、受信されたエコーの識別原理は、本発明による方法に従って、２つの方法で活用される。

最初に、検出されたエコーは、それらのドップラー周波数が区画Ａに属するか又は区画Ｂ又はＣの１つに属するかによって固定エコー又は可動エコーに分類される。このように分類される検出されたエコーは、互いに異なる記号により方位−距離面に表され得る。

さらに、生来広範囲な海底の残響信号は、そのドップラー周波数が区画Ａに属する、数多くのエコーに対応する。したがって、そのドップラー周波数が区画Ａに含まれる信号の画像を方位△ｇのそれぞれの間隔で表示することにより、方位−距離面において残響の表示を作成することができる。

図７は、本発明による方法を構成する主要ステップの連続を流れ図の形態で提示している。提案されている流れ図は一例であり、本方法は、わずかな相違に従って実施可能であり、又は補足ステップを用いて拡張される。

したがって、本発明による方法は、ドップラー処理の及び検出の第１のステップ７１を有し、これにより、特に、そのレベルが所与の検出閾値を越えたエコーを区別し、検出されたエコーを固定エコーと可動エコーとに分類することができる。

次いで、本方法は、方位−距離面において検出されたエコーを位置決めする、合成ソナー画像を作成する第２のステップ７２を有する。それぞれのエコーが記号で写し出され、用いられるこの記号は、そのエコーが固定か又は可動かによって異なる。記号のサイズは、さらに、受信されたエコーのレベルに依存する。

最後に、本方法は、残響の、特に海底の残響の再構成された表示を合成画像上に復元することから構成される、第３のステップ７３を有する。この再構成は、そのドップラー周波数がそれぞれの受信チャネルについて区画Ａのこれに対応する一部６５の中間に位置している、全ての組のエコーを画像上に表示することによってなされる。

図８は、得られた画像を示す概略図である。この画像は、先行技術より知られている画像に匹敵するものであり、図１の画像は、広域スペクトル放出を有するソナーシステムを用いて得られたソナー画像を提示し、また図３及び図４の画像は、線スペクトル放出を有するソナーシステムを用いて、特定のドップラー周波数について得られた部分画像を提示する。

図８に表されている画像上で、それぞれ、検出された可動エコー及び固定エコーを表す記号８１及び８２が区別され得る。固定エコーと可動エコーとの間のこのような区別は、異なる記号を表示することによって達成される。このことは、本発明による方法に従って、ドップラー処理を使用して可能となることが好ましい。

図８の画像はまた、視覚関連付けにより、たとえば海底のパノラマ残響を構成する起伏の要素などの広範囲な要素が表示される、残響の区画に対応する区域８３を有する。これらの箇所は、先に示したように、区画Ａのエコーから再構成される。したがって、この画像は、残響を構成する要素の表示を復元することが好ましい。これにより、オペレータは、図１に概略的に表されている画像などの、広域スペクトルを有するソナーシステムの画像上でできるのと同様に、検出されたエコーを分析することができるが、近くに起伏要素がある場合、その存在を認識している必要がある。

区画Ａの信号がそこに表されている場合、図８の画像は、そのレベルが距離に応じてやや規則的に減少する、海底の残響の画像を提示する。この画像は、区画８４〜８７の形態で概略的に表されている。

したがって、本発明による方法により、広域スペクトル放出を有するソナーから得られるソナー画像によって提示される可読性の利点を、線スペクトル放出を有するソナーによるドップラー効果の利用に関係する利点と組み合わせることができる。したがって、ひとは、方位−ドップラー面に表されている１つの画像上に、検出された固定エコー及び可動エコーの差別化された表示を取得し、この表示は、水底残響、表面残響、又は体積残響の再構成された表示をも描写している。

広域スペクトル波を放出する従来のソナーから得られた、ソナー画像上に表された要素を示す概略図である。 それらの距離、それらの方位、及びそれらのドップラー周波数によって特徴づけられた、ソナーエコーの三次元の例を示す図である。 同一のドップラー周波数を有する受信されたエコーの、図２で言及した方位−距離面ｐ１における表示に対応する平面画像を示す概略図である。 同一のドップラー周波数を有する受信されたエコーの、図２で言及した方位−距離面ｐ２における表示に対応する平面画像を示す概略図である。 図２で言及した同一の距離Ｄに位置している、受信されたエコーの、方位−ドップラー面における表示に対応する平面画像を例示する概略図である。 方位−ドップラー面の様々な区画への区分を有する例を示す図であり、この区分は、本発明による方法によって利用される。 本発明による方法を示す簡単な流れ図である。 本発明による方法によって得られた画像の例を示す図である。

Claims (3)

1. 線スペクトル放出を使用するアクティブソナーによって受信されたエコーを可視化する方法であって、
   該可視化が、パノラマスクリーン上で行われる、方法において、
   少なくとも、
   対応する受信信号のドップラー周波数が、横軸に方位軸、縦軸にドップラー周波数軸を有する面上において、前記横軸上の値が−１８０度から０度に変化するときに前記縦軸上の「その船首方位に沿った搬送船の速度ｖ、媒体内の音波の伝播速度ｃ、ソナーの放出周波数ｆ０の関数として定義される最大ドップラー周波数ｆｄｍａｘから前記速度ｖ、前記伝播速度ｃ、前記放出周波数ｆ０の関数として定義される最小ドップラー周波数ｆｄｍｉｎを引いて算出される値より小さい縦軸方向の所定の値の部分」が前記最小ドップラー周波数から前記最大ドップラー周波数まで直線的に変化して形成される第１の帯域と、前記横軸上の値が０度から＋１８０度に変化するときに前記縦軸上の該部分が前記最大ドップラー周波数から前記最小ドップラー周波数まで直線的に変化して形成される第２の帯域とを合わせた領域である区画Ａ（６２）に存在する場合には、検出されたエコーを固定エコーに分類し、対応する受信信号のドップラー周波数が、前記面上において、前記横軸上の範囲が−１８０度から＋１８０度であり前記縦軸上の範囲が前記最大ドップラー周波数より大きい第３の領域と、前記横軸上の範囲が−１８０度から＋１８０度であり前記縦軸上の範囲が前記最小ドップラー周波数より小さい第４の領域とを合わせた領域である区画Ｃ（６１）、或いは、前記面上において、前記横軸上の範囲が−１８０度から＋１８０度であり前記縦軸上の範囲が前記最小ドップラー周波数以上前記最大ドップラー周波数以下の領域から前記区画Ａの領域を除いた領域である区画Ｂ（６３）のいずれかの区画に存在する場合には、検出されたエコーを可動エコーに分類するステップと、
   方位−距離面において、前記固定エコー或いは前記可動エコーによって異なる記号の形態で検出された一組のエコーを表す合成画像を作り出すステップ（７２）と、
   再構成されたパノラマ残響を前記画面上で更新するステップ（７３）とを含む
   ことを特徴とする方法。
2. 前記パノラマ残響の前記再構成が、該距離及び該方位によりタグ付けされた前記画像のそれぞれの点について、該ドップラー周波数が固定エコーに関係する前記ドップラー周波数に対応する、区画Ａ（６２）の中心に位置している前記エコーを表示することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 再構成された前記パノラマ残響と検出された前記可動エコーとを同時に有する画像を作成し、該エコーが、該色及びサイズが受信された前記エコーのレベル及び持続時間に応じて変わる区域によって表されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

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