JP5515214B2 - アクティブソーナー装置およびアクティブソーナー装置による残響除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、アクティブソーナー装置およびアクティブソーナー装置による残響除去方法に関するものであり、特に、地図上に作図することで指定した海域からの残響の除去を可能にした残響除去方法に関する。

アクティブソーナー装置の技術について説明する。

アクティブソーナー装置とは、送波器から海中の目標に対し音波を送波し、その音波が目標にて反射した反射波を受波器で受波信号として受波し、受波した受波信号に含まれる目標からのエコー信号を信号処理することで、目標の方位と距離を特定するソーナー装置のことである。

ここで、アクティブソーナー装置のうち、送波器と受波器の位置が同じものを、モノスタティックソーナー装置と呼ぶ。また、送波器と受波器の位置が異なるものを、マルチスタティック（バイスタティック）ソーナー装置と呼ぶ。

オペレーターは、アクティブソーナー装置が特定した目標の方位と距離を用いて、目標の有無および位置を把握する。

しかし、アクティブソーナー装置が検出したエコー信号には、図１１に示すように、目標（図１１の例では海底とする）にて反射したエコー信号以外に、船舶の底面や海面などで反射した不要なエコー信号も含まれている。そのため、オペレーターは、アクティブソーナー装置が検出したエコー信号のそれぞれについて、目標にて反射したエコー信号か、目標以外で反射した不要なエコー信号か、を判断する必要がある。

不要なエコー信号が多数検出されると、オペレーターが目標を探知するのを阻害することになる。そのため、アクティブソーナー装置が検出したエコー信号の中から、オペレーターが不要なエコー信号を判断するのを補助する技術が、特許文献として開示されている。

特許文献１には、海底の深度と送波器および受波器の深度を基に、海底および海面で反射するエコー信号の推定値を計算し、ソーナー装置が検出したエコー信号に重畳して、計算した海底および海面で反射するエコー信号の推定値をマーカーとして表示する技術が記載されている。

これにより、オペレーターは、エコーグラム上でマーカーと一致するエコー信号を、不要なエコー信号と判断することができる。

また、ソーナー装置が検出したエコー信号の中から、不要なエコー信号を残響として除去する技術も、特許文献として開示されている。

特許文献２には、送波した音波の周波数の時間勾配または変化幅に基づいて、海中の衝撃音や生物音などを検出し、受波器で受波した受波信号のうちこれらの音が検出された受波信号を除去することで、不要なエコー信号が検出されるのを低減する技術が記載されている。

また、特許文献３には、自己位置を中心とした地図上の位置情報を用いて、山岳や陸岸などで反射するエコー信号を計算し、計算したエコー信号を、レーダ装置が検出したエコー信号から除去する技術が記載されている。

また、特許文献４には、合成開口ソーナー装置が検出したエコー信号から、オペレーターがエコーグラム上で指定した範囲のエコー信号を残響として除去し、残響の影響を除去したホログラフィを作成する技術が記載されている。
特開平５−１８８１３９号公報 特開平８−２２０２１５号公報 特開平１０−１３２９２２号公報 特開２００５−３２６２５２号公報

特許文献１に記載されている技術では、エコーグラム上に表示されるマーカーは参考データであり、オペレーターは、マーカーを参考にエコーグラム上で不要なエコー信号かを判断し、残響として除去しなければならない。

また、特許文献２および３に記載されている技術では、自動で除去できなかった不要なエコー信号について、最終的には、オペレーターが、エコーグラム上で判断し、残響として除去しなければならない。

上述したモノスタティックソーナー装置であれば、送波器と受波器の位置が同じであるため、オペレーターは、海底や海面、船舶などの位置情報から、不要なエコー信号をエコーグラム上で判断することも可能である。

しかし、上述したマルチスタティックソーナー装置では、送波器と受波器の位置関係が変化する場合がある。送波器と受波器の位置関係が変化すると、アクティブソーナー装置が検出したエコー信号が地図上のどの位置に対応しているかが変化するため、どのエコー信号が不要なエコー信号であるかをエコーグラム上で判断するのは非常に困難である。

また、マルチスタティックソーナー装置では、１つの送波器に対し複数の受波器が存在する場合や、送波器自体も複数存在する場合がある。このような場合、アクティブソーナー装置が検出したエコー信号が、どの受波器で得られたもので、地図上のどの位置に対応しているのかを理解し、不要なエコー信号をエコーグラム上で判断するのは非常に困難である。

このように、アクティブソーナー装置が検出したエコー信号の中から不要なエコー信号をオペレーターが判断するのは非常に困難である。

このことから、特許文献４に記載されているように、オペレーターが、不要なエコー信号を除去する範囲を指定して、アクティブソーナー装置が、オペレーターに指定された範囲のエコー信号を除去することが好ましいと考えられる。

しかし、特許文献４に記載されている技術では、オペレーターは、不要なエコー信号を除去する範囲をエコーグラム上で指定しなければならず、非常に手間が掛かってしまう。

そのため、アクティブソーナー装置においては、オペレーターにとって簡単な方法で、不要なエコー信号を除去する範囲を指定させることが課題となっている。

本発明の目的は、上述した課題を解決するアクティブソーナー装置およびアクティブソーナー装置による残響除去方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のアクティブソーナー装置は、
送波器と、前記送波器とは異なる位置に設置され前記送波器から送波された音波の反射波を受波信号として受波する受波器とを有してなるアクティブソーナー装置であって、
地図上に作図された海域を検出除去海域として設定する作図処理部と、
前記受波器で受波された受波信号から検出したエコー信号のうち、前記検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する残響除去部とを有し、
前記受波器は複数設けられており、
前記残響除去部は、前記送波器の位置と前記受波器の位置とを焦点とする楕円と、前記エコー信号の到来方位とから前記エコー信号の反射海域の位置情報を推定し、前記送波器と前記受波器との全ての組み合わせに対し前記検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明のアクティブソーナー装置による残響除去方法は、
送波器と、前記送波器とは異なる位置に設置され前記送波器から送波された音波の反射波を受波信号として受波する受波器とを有してなるアクティブソーナー装置がおこなう残響除去方法であって、
地図上に作図された海域を検出除去海域として設定する作図ステップと、
前記受波器で受波された受波信号から検出したエコー信号のうち、前記検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する残響除去ステップとを有し、
前記受波器は、複数設けられており、前記残響除去ステップでは、前記送波器の位置と前記受波器の位置とを焦点とする楕円と、前記エコー信号の到来方位とから前記エコー信号の反射海域の位置情報を推定し、前記送波器と前記受波器との全ての組み合わせに対し、前記検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去することを特徴とする。

本発明のアクティブソーナー装置によれば、作図処理部にて、地図上に作図された海域を検出除去海域として設定し、残響除去部にて、受波器で受波された受波信号から検出したエコー信号のうち、検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する構成となっている。

したがって、オペレーターは、不要なエコー信号を除去する範囲を、検出除去海域として地図上に作図するという簡単な方法で、指定することができるという効果が得られる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態のアクティブソーナー装置の構成を示す。

図１に示すように、本実施形態のアクティブソーナー装置は、送波器３００と、受波器２００と、残響除去部１００と、作図処理部４００と、を有している。

送波器３００は、音波を送波する。

受波器２００は、送波器３００から送波された音波が、海底や海面、船舶などで反射した反射波を受波信号として受波する。また、受波器２００は、受波した受波信号を残響除去部１００に出力する。

作図処理部４００は、オペレーターにより地図上に作図された海域を検出除去海域として設定する。また、作図処理部４００は、設定した検出除去海域の位置情報を、残響除去部１００に出力する。

残響除去部１００は、受波器２００から入力された受波信号から検出したエコー信号のうち、作図処理部４００にて設定された検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する。

以下に、本実施形態のアクティブソーナー装置の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。

図２に示すように、まず、送波器３００は、音波を送波する（ステップ１０）。

次に、受波器２００は、送波器３００が送波した音波が、海底や海面、船舶などで反射した反射波を受波信号として受波する（ステップ２０）。

次に、受波器２００は、受波した受波信号を、残響除去部１００に出力する。

一方、オペレーターは、捜索海域内で、音波を反射しやすい地形が海底に存在する海域を判断し、作図処理部４００のインターフェイスを用いて、その海域を地図上に作図することで指定する。作図処理部４００は、オペレーターが指定した海域を、検出除去海域として設定する（ステップ６０）。

次に、作図処理部４００は、設定した検出除去海域の位置情報を、残響除去部１００に出力する。

次に、残響除去部１００は、受波器２００から入力された受波信号に含まれるエコー信号を検出し（ステップ３０）、検出したエコー信号のうち、作図処理部４００にて設定された検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する（ステップ４０，５０）。

上述したように本実施形態によれば、作図処理部４００にて、地図上に作図された海域を検出除去海域として設定し、残響除去部１００にて、受波器２００で受波された受波信号から検出したエコー信号のうち、検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する構成となっている。

したがって、オペレーターは、不要なエコー信号を除去する範囲を、検出除去海域として地図上に作図するという簡単な方法で、指定することができるという効果が得られる。

（第２の実施形態）
図３に本発明の第２の実施形態のアクティブソーナー装置の構成を示す。

図３に示すように、本実施形態のアクティブソーナー装置は、第１の実施形態と比較し、残響除去部１００が、エコー信号検出部１１０と、情報変換部１２０と、検出除去判定部１３０と、を有する点が異なる。第１の実施形態と同様のものについては、同一の符号を付し、説明を省略する。

エコー信号検出部１１０は、受波器２００から入力された受波信号に含まれるエコー信号を検出する。具体的には、入力された受波信号のうち、受波信号の大きさを表すレベルが、あらかじめ設定されている閾値を越える受波信号をエコー信号として検出する。また、エコー信号検出部１１０は、検出したエコー信号の時間方位情報を計算する。

エコー信号の時間方位情報は、送波器３００から音波が送波されてから、エコー信号が受波器２００に到来するまでの到来時間に対する、エコー信号の到来方位を表す情報である。なお、エコー信号の到来方位は、受波器２００の位置を基準とし、エコー信号が受波器２００に到来した方向を北から時計回りの角度で表したものである。

エコー信号検出部１１０は、計算したエコー信号の時間方位情報を、情報変換部１２０に出力する。

情報変換部１２０は、送波器３００と受波器２００の位置情報と、検出除去海域の位置情報と、を基に、検出除去海域にて反射したエコー信号の受波器２００への到来時間と到来方位を推定する。また、情報変換部１２０は、検出除去海域にて反射したエコー信号の到来時間と到来方位の推定結果を基に、作図処理部４００にて設定された検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換する。ここで、検出除去海域の時間方位情報とは、検出除去海域にて反射したエコー信号の時間方位情報を指すものとする。

図４に、検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換する概念図を示す。

ここでは、図４の上段に示すように、受波器２００は位置Ｑ１に、送波器３００は位置Ｐに、位置するものとする。また、受波器２００の位置Ｑ１を基準とし、受波器２００から見た検出除去海域の方向を北から時計回りの角度で表したものが、検出除去海域にて反射したエコー信号の到来方位θとなる。

また、送波器３００から検出除去海域までの距離と、検出除去海域から受波器２００までの距離と、の合計距離を音波が伝搬した距離（音波伝搬距離）とし、音波伝搬距離を音速ｖで除したものが、検出除去海域にて反射したエコー信号の到来時間となる。

上述した処理により、検出除去海域にて反射したエコー信号の到来方位θと到来時間が得られるため、検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換することができる（図４下段参照）。

情報変換部１２０は、変換した検出除去海域の時間方位情報と、エコー信号検出部１１０にて計算されたエコー信号の時間方位情報と、を検出除去判定部１３０に出力する。

検出除去判定部１３０は、エコー信号検出部１１０にて計算されたエコー信号の時間方位情報と、情報変換部１２０にて変換された検出除去海域の時間方位情報と、を比較する。また、検出除去判定部１３０は、比較結果を基にエコー信号検出部１１０にて検出されたエコー信号が検出除去海域にて反射したエコー信号であるか判定する。検出除去判定部１３０は、判定の結果、エコー信号検出部１１０にて検出されたエコー信号のうち、検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する。

なお、情報変換部１２０にて、送波器３００と受波器２００の位置情報と、エコー信号検出部１１０にて計算されたエコー信号の時間方位情報と、を基に、検出されたエコー信号が反射した海域の位置情報を推定してもよい。この場合、エコー信号検出部１１０にて算出されたエコー信号の時間方位情報を位置情報に変換することになる。ここで、エコー信号の位置情報とは、エコー信号検出部１１０にて検出されたエコー信号が反射した海域の位置情報を指すものとする。

図５に、エコー信号の時間方位情報を位置情報に変換する概念図を示す。

ここでは、図５の上段に示すように、エコー信号検出部１１０にて検出されたエコー信号の到来時間をｔ、到来方位をθとする。

到来時間ｔに音速ｖを乗じた値が、送波器３００からエコー信号が反射した海域までの距離と、反射した海域から受波器２００までの距離と、の合計距離ｒとなる。

この合計距離ｒの条件を満たす位置は、送波器３００の位置と、受波器２００の位置と、を焦点とした楕円の円周上となる（図５下段参照）。なお、送波器３００と受波器２００の位置が等しいモノスタティックソーナー装置では、楕円ではなく円の円周上となる。

受波器２００の位置から、到来方位θの方向に直線を引き、この直線と楕円の円周とが交差する点が、検出されたエコー信号が反射した海域となる。

エコー信号の時間方位情報を位置情報に変換する場合、情報変換部１２０は、エコー信号検出部１１０にて検出された全てのエコー信号に対し、上述した処理をおこなう（図５下段参照）。

また、情報変換部１２０は、変換したエコー信号の位置情報と、作図処理部４００から入力された検出除去海域の位置情報と、を検出除去判定部１３０に出力する。

これにともない、検出除去判定部１３０は、作図処理部４００にて設定された検出除去海域の位置情報と、情報変換部１２０にて計算されたエコー信号の位置情報と、を比較し、検出されたエコー信号が検出除去海域にて反射したエコー信号であるか判定する。また、検出除去判定部１３０は、判定の結果、エコー信号検出部１１０にて検出されたエコー信号のうち、検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する。

以下に、本実施形態のアクティブソーナー装置の動作について説明する。

最初に、本実施形態のアクティブソーナー装置の第１の動作例について、図６のフローチャートを参照して説明する。なお、図６において、第１の実施形態の動作と同様の動作については同一の符号を付す。

図６に示すように、本動作例は、図２に示した第１の実施形態の動作と比較して、ステップ３１，６２を追加した点が異なり、その他は図２と同様である。そのため、以下では、図２と異なる部分のみ説明する。

ステップ３１において、エコー信号検出部１１０は、ステップ３０で検出したエコー信号の時間方位情報を計算し、情報変換部１２０に出力する。

また、ステップ６２において、情報変換部１２０は、ステップ６０で作図処理部４００から入力された検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換する。

そして、ステップ４０において、検出除去判定部１３０は、エコー信号の時間方位情報と、検出除去海域の時間方位情報と、を比較し、検出されたエコー信号が検出除去海域にて反射したエコー信号であるか判定する。

次に、本実施形態のアクティブソーナー装置の第２の動作例について、図７のフローチャートを参照して説明する。なお、図７において、図２に示した第１の実施形態の動作と同様の動作については同一の符号を付す。

図７に示すように、本動作例は、図２に示した第１の実施形態の動作と比較して、ステップ３１，３２を追加した点が異なり、その他は図２と同様である。そのため、以下では、図２と異なる部分のみ説明する。

ステップ３１において、エコー信号検出部１１０は、ステップ３０で検出したエコー信号の時間方位情報を計算し、情報変換部１２０に出力する。

また、ステップ３２において、情報変換部１２０は、ステップ３１でエコー信号検出部１１０から入力されたエコー信号の時間方位情報を位置情報に変換する。

そして、ステップ４０において、検出除去判定部１３０は、エコー信号の位置情報と、検出除去海域の位置情報と、を比較し、検出されたエコー信号が検出除去海域にて反射したエコー信号であるか判定する。

上述したように本実施形態によれば、作図処理部４００にて、地図上に作図された海域を検出除去海域として設定し、残響除去部１００にて、受波器２００で受波された受波信号から検出したエコー信号の時間方位情報（位置情報）と、作図処理部４００にて設定された検出除去海域の時間方位情報（位置情報）と、を比較し、その比較結果を基に検出除去海域にて反射したエコー信号を判定し、残響として除去する構成となっている。

したがって、第１の実施形態と同様に、オペレーターは、不要なエコー信号を除去する範囲を、検出除去海域として地図上に作図するという簡単な方法で、指定することができるという効果が得られる。

（第３の実施形態）
図８に、本発明の第３の実施形態のアクティブソーナー装置の構成を示す。

図８に示すように、本実施形態のアクティブソーナー装置は、第２の実施形態と比較して、受波器５００と、海底深度データベース１４０と、表示部１５０と、を有する点が異なる。それ以外の構成要素については、図４に示した第２の実施形態と同様であるため、同一の符号を付し説明を省略する。

なお、本実施形態では、送波器が１台、受波器が２台、存在するが、送波器と受波器の数はさらに多くても良い。

受波器５００は、受波器２００と同様に、送波器３００から送波された音波が、海底や海面、船舶などで反射した反射波を受波信号として受波する。また、受波器５００は、受波した受波信号をエコー信号検出部１１０に出力する。

海底深度データベース１４０は、地図上の位置の海底の深度をあらわす海底深度データを記録している記憶手段である。

表示部１５０は、作図処理部４００にて設定された検出除去海域の位置情報や、検出除去判定部１３０にて残響が除去されたエコー信号や、捜索海域の地図情報や、海底深度データ、などを表示する。

以下に、本実施形態のアクティブソーナー装置の動作について、図９のフローチャートを参照して説明する。

図９に示すように、まず、送波器３００は、音波を送波する（ステップ１０）。 一方、オペレーターは、表示部１５０に表示されている、捜索海域の地図情報や、海底深度データを基に、音波の反射しやすい地形が海底にある海域を判断し、作図処理部４００のインターフェイスを用いて、その海域を地図上に作図することで指定する。作図処理部４００は、オペレーターが指定した海域を、検出除去海域として設定する（ステップ６０）。

ここでは、オペレーターは、図１０の上段に示すように、点線の円で示す海域を指定し、作図処理部４００は、その海域を検出除去海域（ア）として設定したとする。

次に、作図処理部４００は、海底深度データベース１４０から、検出除去海域（ア）の海底深度データを取得する（ステップ６１）。

次に、作図処理部４００は、検出除去海域（ア）の位置情報と海底深度データを情報変換部１２０に出力する。

この状態で、受波器２００もしくは受波器５００は、送波器３００が送波した音波が、海底や海面、船舶などで反射した反射波を受波信号として受波する（ステップ２０’）。

次に、受波器２００もしくは受波器５００は、受波した受波信号をエコー信号検出部１１０に出力する。

次に、エコー信号出力部１１０は、受波器２００もしくは受波器５００から入力された受波信号からエコー信号を検出する（ステップ３０）。

次に、エコー信号検出部１１０は、検出したエコー信号の時間方位情報を計算する。受波器２００と受波器５００では、送波器３００との位置関係が異なる。そのため、エコー信号検出部１１０は、エコー信号がどちらの受波器で受波されたかを識別し、エコー信号を受波した受波器と送波器３００の位置情報を基に時間方位情報を計算する（ステップ３１）。

次に、エコー信号計算部１１０は、計算したエコー信号の時間方位情報を情報変換部１２０に出力する。

ここでは、図１０の上段に示すように、受波器２００は位置Ｑ１に、受波器５００は位置Ｑ２に、位置するものとし、図１０の下段に示すように、位置Ｑ１の受波器２００はエコー信号Ａ〜Ｄを、位置Ｑ２の受波器５００はエコー信号Ｅ，Ｆを検出したとする。

情報変換部１２０は、送波器３００と受波器２００もしくは受波器５００の位置情報と、作図処理部４００にて設定された検出除去海域（ア）の位置情報および海底深度データと、を基に、検出除去海域（ア）にて反射したエコー信号の受波器２００もしくは５００への到来時間と到来方位を推定する。情報変換部１２０は、この推定結果を基に、作図処理部４００にて設定された検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換する（ステップ６２）。

なお、受波器２００と受波器５００では、送波器３００との位置関係が異なるため、検出除去海域（ア）の時間方位情報は、各受波器ごとに変換する必要がある。また、本実施形態では送波器は送波器３００しか存在しないが、送波器も複数存在する場合、送波器と受波器との全ての組み合わせについて、検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換する。

海底深度データを用いた、検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換する具体的な方法について、以下に示す。

ここでは、受波器２００の位置情報を用いて、検出除去海域（ア）の位置情報から時間方位情報への変換をおこなうものとする。

受波器２００の位置を基準とし、受波器２００から見た検出除去海域の方向を北から時計回りの角度で表したものが、検出除去海域（ア）にて反射したエコー信号の受波器２００への到来方位θとなる。

次に、検出除去海域（ア）にて反射したエコー信号の受波器２００への到来時間の計算方法について示す。

まず、検出除去海域（ア）の位置情報と海底深度データを基に、検出除去海域（ア）にてエコー信号が反射した位置の位置情報を推定する。

次に、受波器２００および送波器３００の位置情報と、推定した検出除去海域内にてエコー信号が反射した位置の位置情報を基に、音波伝搬距離を計算する。

計算した音波伝搬距離を音速ｖで除したものが、検出除去海域（ア）にて反射したエコー信号の受波器２００への到来時間となる。

上述したように、本実施形態では海底深度データを用いることで、検出除去海域の位置情報を、第２の実施形態よりも高い精度で時間方位情報に変換することができる。また、海底深度データに加え、水温データや塩分濃度データを用いることで、より高い精度の時間方位情報に変換してもよい。

次に、情報変換部１２０は、変換した検出除去海域（ア）の時間方位情報と、エコー信号検出部１１０から入力された、エコー信号Ａ〜Ｆの時間方位情報と、を検出除去判定部１３０に出力する。

次に、検出除去判定部１３０は、エコー信号Ａ〜Ｆの時間方位情報と、検出除去海域（ア）の時間方位情報と、を比較し、検出されたエコー信号Ａ〜Ｆが、検出除去海域にて反射したエコー信号であるか判定する（ステップ４０）。

次に、検出除去判定部１３０は、判定の結果、エコー信号検出部１１０にて検出されたエコー信号のうち、検出除去海域にて反射したエコー信号を、残響として除去する（ステップ５０）。

ここでは、エコー信号Ａ，Ｅは送波器３００からの直接波のため無視され、エコー信号Ｂ，Ｃ，Ｆは、検出除去海域の時間方位情報と一致するため残響として除去される（図１０下段参照）。その結果、エコー信号Ｄのみが残響除去結果として表示部１５０に出力される。

なお、本実施形態においては、送波器は送波器３００のみしか存在しないが、送波器も複数存在する場合、検出除去判定部１３０は、送波器と受波器との全ての組み合わせについて、検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する。

表示部１５０は、捜索海域の地図情報や、海底深度データ、検出除去判定部１３０から入力された残響除去結果などを表示する。また、表示部１５０には、図１０下段に示すような、位置情報から変換した検出除去海域の時間方位情報を、エコーグラム上で、検出したエコー信号の時間方位情報に重畳して表示した画面も表示する。

上述したように本発明によれば、第２の実施形態と同様の効果に加えて、次のような効果が得られる。

すなわち、本実施形態においては、情報変換部１２０は、海底深度データベース１４０に記録されている海底深度データを用いて変換をおこなうことで、第２の実施形態に比べ、検出除去海域の位置情報から時間方位情報への変換を精度よくおこなうことができるという効果が得られる。

また、本実施形態によれば、表示部１５０に、位置情報から変換した検出除去海域の時間方位情報を、検出したエコー信号の時間方位情報に重畳して表示することで、オペレーターが不要なエコー信号を判断するのを補助することができる。これにより、オペレーターは、どのエコー信号が残響として除去されているかを知ることができ、効率よく検出除去海域の指定をおこなうことができる。

このように、本実施形態によれば、第２の実施形態の効果に加え、検出除去海域の位置情報を時間方位情報に精度よく変換でき、複数の受波器に対し容易に残響の除去が行えるという効果が得られる。

なお、上述した第１〜第３の実施形態のアクティブソーナー装置は、一例であり、その構成及び動作は、発明の主旨を逸脱しない範囲で、適宜に変更可能である。

例えば、第１〜第３の実施形態では、検出除去海域の海底からの反射によるエコー信号の除去を想定しているが、そのほかに、航海中の船舶などを目視で確認し、その位置を地図上に作図し、検出除去海域として設定しても良い。

また、例えば、第３の実施形態では、海底深度データを用いて検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換しているが、海底深度データを用いて、検出されたエコー信号の時間方位情報を位置情報に変換しても良い。

本発明の第１の実施形態のアクティブソーナー装置の構成を示すブロック図である。 図１に示したアクティブソーナー装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態のアクティブソーナー装置の構成を示すブロック図である。 図３に示したアクティブソーナー装置における、検出除去海域の位置情報から時間方位情報への変換方法を説明する概念図である。 図３に示したアクティブソーナー装置における、エコー信号の時間方位情報から位置情報への変換方法を説明する概念図である。 図３に示したアクティブソーナー装置の第１の動作例を説明するフローチャートである。 図３に示したアクティブソーナー装置の第２の動作例を説明するフローチャートである。 本発明の第３の実施形態のアクティブソーナー装置の構成を示すブロック図である。 図８に示したアクティブソーナー装置の動作を説明するフローチャートである。 図８に示したアクティブソーナー装置における、検出除去海域の位置情報から時間方位情報への変換方法を説明する概念図である。 アクティブソーナー装置の原理を説明する概念図である。

符号の説明

１００ 残響除去部
１１０ エコー信号検出部
１２０ 情報変換部
１３０ 検出除去判定部
１４０ 海底深度データベース
１５０ 表示部
２００ 受波器
３００ 送波器
４００ 作図処理部
５００ 受波器

Claims (9)

1. 送波器と、前記送波器とは異なる位置に設置され前記送波器から送波された音波の反射波を受波信号として受波する受波器とを有してなるアクティブソーナー装置であって、
   地図上に作図された海域を検出除去海域として設定する作図処理部と、
   前記受波器で受波された受波信号から検出したエコー信号のうち、前記検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する残響除去部とを有し、
   前記受波器は複数設けられており、
   前記残響除去部は、前記送波器の位置と前記受波器の位置とを焦点とする楕円と、前記エコー信号の到来方位とから前記エコー信号の反射海域の位置情報を推定し、前記送波器と前記受波器との全ての組み合わせに対し前記検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する
   アクティブソーナー装置。
2. 前記残響除去部は、
   前記受波信号のうち、当該受波信号のレベルがあらかじめ設定されている閾値を超える受波信号を前記エコー信号として検出し、前記音波が送波されてから前記エコー信号が前記受波器に到来するまでの到来時間に対する、前記受波器の位置を基準としたときの前記エコー信号の到来方位を表す、前記エコー信号の時間方位情報を計算するエコー信号検出部と、
   前記送波器および前記受波器の位置情報と、前記検出除去海域の位置情報とを基に、前記検出除去海域にて反射したエコー信号の前記受波器への到来時間と到来方位を推定し、当該推定結果を基に、前記作図処理部にて設定された検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換する情報変換部と、
   前記エコー信号検出部にて計算されたエコー信号の時間方位情報と、前記情報変換部にて変換された検出除去海域の時間方位情報と、を比較し、当該比較結果に基づいて、前記エコー信号検出部にて検出されたエコー信号が前記検出除去海域にて反射したエコー信号であるか判定する検出除去判定部と
   を有する請求項１に記載のアクティブソーナー装置。
3. 前記残響除去部は、
   海底の深度を表す海底深度データを記録している海底深度データベースをさらに有し、
   前記情報変換部は、前記送波器および前記受波器の位置情報と、前記検出除去海域の位置情報および海底深度データとを基に、前記検出除去海域にて反射したエコー信号の前記受波器への到来時間と到来方位を推定し、当該推定結果を基に、前記作図処理部にて設定された検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換する
   請求項２に記載のアクティブソーナー装置。
4. 前記検出除去海域の時間方位情報を、エコーグラム上で、前記エコー信号の時間方位情報に重畳して表示する表示部をさらに有する
   請求項３に記載のアクティブソーナー装置。
5. 前記情報変換部は、
   前記送波器および前記受波器の位置情報と前記エコー信号検出部にて計算されたエコー信号の時間方位情報を基に、前記エコー信号検出部にて検出されたエコー信号が反射した海域の位置情報を推定し、当該推定結果を基に、前記エコー信号検出部にて計算されたエコー信号の時間方位情報を位置情報に変換し、
   前記検出除去判定部は、前記作図処理部にて設定された検出除去海域の位置情報と、前記情報変換部にて変換されたエコー信号の位置情報と、を比較し、当該比較結果に基づいて、前記エコー信号検出部にて検出されたエコー信号が前記検出除去海域にて反射したエコー信号であるか判定する
   請求項２に記載のアクティブソーナー装置。
6. 送波器と、前記送波器とは異なる位置に設置され前記送波器から送波された音波の反射波を受波信号として受波する受波器とを有してなるアクティブソーナー装置がおこなう残響除去方法であって、
   地図上に作図された海域を検出除去海域として設定する作図ステップと、
   前記受波器で受波された受波信号から検出したエコー信号のうち、前記検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する残響除去ステップとを有し、
   前記受波器は、複数設けられており、前記残響除去ステップでは、前記送波器の位置と前記受波器の位置とを焦点とする楕円と、前記エコー信号の到来方位とから前記エコー信号の反射海域の位置情報を推定し、前記送波器と前記受波器との全ての組み合わせに対し、前記検出除去海域にて反射したエコー信号を残響として除去する残響除去方法。
7. 前記残響除去ステップは、
   前記受波信号のうち、当該受波信号のレベルがあらかじめ設定されている閾値を超える受波信号を前記エコー信号として検出し、前記音波が送波されてから前記エコー信号が前記受波器に到来するまでの到来時間に対する、前記受波器の位置を基準としたときの前記エコー信号の到来方位を表す、前記エコー信号の時間方位情報を計算するエコー信号検出ステップと、
   前記送波器および前記受波器の位置情報と、前記検出除去海域の位置情報とを基に、前記検出除去海域にて反射したエコー信号の前記受波器への到来時間と到来方位を推定し、当該推定結果を基に、前記作図ステップにて設定された検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換する情報変換ステップと、
   前記エコー信号検出ステップにて計算されたエコー信号の時間方位情報と、前記情報変換ステップにて変換された検出除去海域の時間方位情報と、を比較し、当該比較結果に基づいて、前記エコー信号検出ステップにて検出されたエコー信号が前記検出除去海域にて反射したエコー信号であるか判定する検出除去判定ステップと
   を有する、請求項６に記載の残響除去方法。
8. 前記情報変換ステップでは、前記送波器および前記受波器の位置情報と、前記検出除去海域の位置情報と、前記検出除去海域の海底の深度を表す海底深度データと、を基に、前記検出除去海域にて反射したエコー信号の前記受波器への到来時間と到来方位を推定し、当該推定結果を基に、前記作図ステップにて設定された検出除去海域の位置情報を時間方位情報に変換する、
   請求項７に記載の残響除去方法。
9. 前記情報変換ステップでは、前記送波器および前記受波器の位置情報と、前記エコー信号検出ステップにて計算されたエコー信号の時間方位情報とを基に、前記エコー信号検出ステップにて検出されたエコー信号が反射した海域の位置情報を推定し、当該推定結果を基に、前記エコー信号検出ステップにて計算されたエコー信号の時間方位情報を位置情報に変換し、
   前記検出除去判定ステップでは、前記作図処理ステップにて設定された検出除去海域の位置情報と、前記情報変換ステップにて変換されたエコー信号の位置情報とを比較し、当該比較結果に基づいて、前記エコー信号検出ステップにて検出されたエコー信号が前記検出除去海域にて反射したエコー信号であるか判定する、
   請求項７に記載の残響除去方法。

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