JP6874992B2 - 深度測定装置及び海図画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、船舶に搭載され、超音波を用いて水底の深度を測定する深度測定装置及び海図画像表示装置に関するものである。

従来、船舶に搭載され、自船周辺の海，湖，川，池等の地図画像（海図画像）を表示装置に表示して、自船が通過した経路の奇跡である航跡を海図画像上に示すプロッタ機能を有する魚群探知装置が知られている（例えば、特許文献１）。この魚群探知装置の中には、自船が航行しながら測定した各地点の水面から水底までの深度（航跡データ）に基づいて、海等の各位置における水面から水底までの深度を、海図画像上に色で表現するものがある。

特許第３０４７０２８号公報

ところで、海等で水底の深度を測定する場合、潮汐の影響を受ける。即ち、水底の深度を測定するときに、潮が満ちていればその分だけ測定した水底の深度は深くなり、潮が引いていればその分だけ測定した水底の深度は浅くなる。従って、隣接する海域で測定した水底の深度が異なる時間に測定されたものであった場合、各々で水底の深度の測定基準となる水面の高さが異なるため、海図画面上に表現される水底の深度がおかしなものとなり、海底の地形を精度よく使用者に示すことができないという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、水底の深度を精度よく測定できる深度測定装置及び海図画像表示装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために請求項１記載の深度測定装置は、船舶に搭載され、超音波を用いて水底の深度を測定するものであって、超音波を水中に送信し、その反射波を受信可能な振動子と、その振動子を駆動して超音波を海底に向けて送信し、その超音波の反射波を前記振動子が受信することによって得られる受信信号に基づいて、自船の位置周辺における水底の深度を測定する測定手段と、自船の位置情報を取得する自船位置取得手段と、その自船位置取得手段により取得された前記自船の位置情報に基づいて、前記自船の位置から最寄りの港を探索する港探索手段と、その港探索手段により探索された港における潮位を取得する潮位取得手段と、その潮位取得手段により取得した前記港における潮位に基づいて、前記測定手段により測定された前記水底の深度を補正する深度補正手段と、その深度補正手段により補正された前記水底の深度を出力する出力手段と、を備える。

請求項２記載の深度測定装置は、請求項１記載の深度測定装置において、前記港探索手段は、前記自船位置取得手段により取得された前記自船の位置情報に基づいて、前記最寄りの港を含めて前記自船の位置から規定距離範囲内に存在する複数の港を探索し、前記深度測定装置は、前記潮位取得手段により取得された前記複数の港における潮位を、各港と前記自船との距離に基づいて加重平均することで、前記自船の位置における潮位を推定する潮位推定手段を備え、前記深度補正手段は、前記潮位推定手段により推定された潮位に基づいて、前記測定手段により測定された前記水底の深度を補正するものである。

請求項３記載の深度測定装置は、請求項２記載の深度測定装置において、前記自船位置取得手段により位置情報が取得された前記自船の位置が外洋であるか否かを判断する判断手段を備え、前記深度補正手段は、前記判断手段により前記自船の位置が外洋でないと判断される場合に、前記潮位推定手段による前記自船の位置における潮位を推定して前記測定手段により測定された前記水底の深度を補正し、前記判断手段により前記自船の位置が外洋であると判断される場合に、前記最寄りの港の潮位を前記自船の位置における潮位として前記測定手段により測定された前記水底の深度を補正する。

請求項４記載の深度測定装置は、請求項３記載の深度測定装置において、前記判断手段は、前記港探索手段により探索された前記港が、前記自船を中心とする方位差が１８０度未満の中に存在する場合に前記自船の位置が外洋であると判断する。

請求項５記載の海図画像表示装置は、海図画像を表示部に表示するものであって、請求項１から４のいずれかに記載の深度測定装置と、前記深度測定装置の前記自船位置取得手段により取得された前記自船の位置情報に対応付けて、前記深度測定装置より出力された水底の深度を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された値に基づき、前記表示部に表示させる海図画像に含まれる各位置において測定された前記水底の深度を前記海図画像上に表示させる表示制御手段と、を備える。

請求項１記載の深度測定装置によれば、測定手段により、振動子が駆動されて超音波が海底に向けて送信され、その超音波の反射波が振動子により受信されることによって得られる受信信号に基づいて、自船の位置周辺における水底の深度が測定される。一方、自船の位置情報が自船位置取得手段により取得され、その自船の位置情報に基づいて、自船の位置から最寄りの港が港探索手段により探索される。そして、その港探索手段により探索された港における潮位が潮位取得手段により取得され、その取得された潮位に基づいて、測定手段により測定された水底の深度が深度補正手段により補正される。その補正された水底の深度が出力手段により出力される。これにより、出力手段より出力される水底の深度は、測定された水底の深度に対して最寄りの港の潮位に基づいて補正されたものであるので、潮汐による水面の高さの変動にかかわらず、特定の水面の高さを基準とした水底の深度を出力できる。よって、水底の深度を精度よく測定できるという効果がある。

請求項２記載の深度測定装置によれば、請求項１記載の深度測定装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、自船位置取得手段により取得された自船の位置情報に基づいて、最寄りの港を含めて自船の位置から規定距離範囲内に存在する複数の港が港探索手段により探索される。探索された複数の港における潮位が潮位取得手段により取得され、その取得された複数の港における潮位を各港と自船との距離に基づいて加重平均することで、自船の位置における潮位が潮位推定手段により推定される。その推定された潮位に基づいて、測定手段により測定された水底の深度が補正される。このように、規定距離範囲内にある複数の港における潮位が加重平均されて、自船の位置における潮位が推定されるので、自船の位置における潮位をより精度良く推定できる。これにより、測定手段により測定された水底の深度を、精度よく推定された自船の位置における潮位に基づいて、より精度高く補正できるという効果がる。また、水底の深度を最寄りの港の潮位にのみ基づいて補正すると、水底の深度の測定中に自船が移動して最寄りの港が変化する場合が生じ得るため、その最寄りの港の変化に伴って、自船の位置における潮位が大きく変化してしまうおそれがある。これに対し、規定距離範囲内にある複数の港における潮位が加重平均されて、自船の位置における潮位が推定されるので、最寄りの港が変化した場合であっても、自船の位置において推定される潮位が大きく変化することを抑制できるという効果がある。

請求項３記載の深度測定装置によれば、請求項２記載の深度測定装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、自船位置取得手段により位置情報が取得された自船の位置が、外洋であるか否かが判断手段により判断される。自船が外洋にある場合、自船に対して探索可能な港が一定の方向（方角）の範囲に限られるため、それらの港の潮位を加重平均して自船の位置における潮位と推定しても、最寄りの港の潮位を自船の位置における潮位と推定する場合と比して、推定した潮位が現状よりもずれてしまう場合が多く発生し得る。これに対し、その判断手段により自船の位置が外洋でないと判断される場合には、潮位推定手段により推定された自船の位置における潮位に基づいて、測定手段により測定された水底の深度が、深度補正手段により補正される。一方、判断手段により自船の位置が外洋であると判断される場合には、最寄りの港の潮位を自船の位置における潮位として、測定手段により測定された水底の深度が、深度補正手段により補正される。よって、推定された自船の位置における潮位をより精度よく推定できるという効果がある。

請求項４記載の深度測定装置によれば、請求項３記載の深度測定装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、探索された港が自船を中心とする方位差が１８０度未満の中に存在する場合に、判断手段によって自船の位置が外洋であると判断される。これにより、自船の位置が外洋であるか否かを容易に判断できるという効果がある。また、自船が通過し得る海域毎にそこが外洋であるか否かを示す情報をメモリ等に予め保存しておく必要がないため、当該判断を行うために必要となるメモリ容量の増大を抑制できるという効果がある。

請求項５記載の海図画像表示装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載の深度測定装置により、水底の深度を精度よく測定できる。そして、深度測定装置の自船位置取得手段により取得された自船の位置情報に対応付けて、深度測定装置より出力された水底の深度が記憶手段に記憶され、その記憶された値に基づき、表示部に表示させる海図画像に含まれる各位置において測定された水底の深度が、表示制御手段によって海図画像上に表示される。よって、海図上に水底の深度を精度よく表示できるという効果がる。

本発明の一実施形態である魚群探知装置の構成を概略的に示す概略図である。 魚群探知装置が船舶直下の水底の探知を行い、また、船舶の位置情報を取得する状態を、船舶の側面より示した模式図である。 魚群探知装置の電気的構成を示したブロック図である。 ＣＰＵにより実行される測深処理を示すフローチャートである。 ＣＰＵにより実行される潮位補正値計算処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、船舶が内海にいる場合の、船舶と探索された各港との位置関係の一例を示した図であり、（ｂ）は、船舶が外洋にいる場合の、船舶と探索された各港との位置関係の一例を示した図である。

以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して、本発明の深度測定装置及び海図画像表示装置の一実施形態である魚群探知装置１２の概略について説明する。図１は、その魚群探知装置１２の構成を概略的に示す概略図である。図２は、魚群探知装置１２が船舶１１直下の水底の探知を行い、また、船舶１１の位置情報を取得する状態を、船舶１１の側面より示した模式図である。

魚群探知装置１２は、船舶１１に搭載され、超音波ビームＴＢの送受信によって船舶１１直下の水中の魚群などの探知対象物を探知し、その探知画像を表示装置１５に表示するものである。また、魚群探知装置１２は、表示モードを海図表示モードに切り替えることにより、表示装置１５に表示される画面の右側に表示される探知画像に加え、画面の左側に、船舶１１周辺の海，湖等の海図画像を表示する。図１は、探知画像と海図画像とが表示装置１５に表示された状態を示している。

さらに、魚群探知装置１２は、超音波ビームＴＢの送受信によって、探知対象物の探知とあわせて、水面から水底までの水深（深度）ｄを測定可能に構成される。そして、船舶１１が航行しながら魚群探知装置１２により測定された海等における各地点の水底の深度ｄに基づいて、魚群探知装置１２は、各位置における水底の深度ｄを、表示装置１５に表示した海図画像上に色で示すように構成されている。

ここで、本実施形態に係る魚群探知装置１２は、水底の深度ｄを測定する場合に近隣の港を探索し、その探索した港における潮位に基づいて船舶１１の位置における潮位を推定した上で、超音波ビームＴＢの送受信により得られた水底の深度ｄを補正して、水底の深度ｄの測定基準を所定の水面（基準水面）の高さに合わせることで、水底の深度ｄを精度よく測定できるを特徴としている。以下、その魚群探知装置１２の詳細構成について説明する。

魚群探知装置１２は、本体１３と、本体１３に設けられ使用者からの入力を受け付ける操作ボタン１４と、本体１３に一体形成された表示装置１５と、超音波ビームＴＢを送受信する振動子１６と、全地球測位システム用の人工衛星であるＧＰＳ衛星Ｓから送信された信号を受信するためのＧＰＳアンテナ１７とにより構成される。

振動子１６は、船舶１１に固着され、ケーブルによって本体１３と電気的に接続されている。振動子１６は、本体１３から送信される信号に基づいて駆動され、超音波ビームＴＢを１つの方向（例えば、船舶１１の真下方向）に送信（照射）する。また、振動子１６は、探知対象物や、海底，湖底といった水底から反射された超音波ビームＴＢの反射波を受信し、その受信によって得られた受信信号を本体１３へ送信する。

ＧＰＳアンテナ１７は、船舶１１上に固着され、ケーブルによって本体１３と電気的に接続される。ＧＰＳアンテナ１７によって、複数のＧＰＳ衛星Ｓから送信された信号が受信され、その受信信号が本体１３へ送信される。

魚群探知装置１２の本体１３は、例えば船舶１１の操舵室内に配置される。本体１３は、振動子１６が超音波ビームＴＢの反射波を受信することにより得られた受信信号を受信すると、その受信信号に基づいて探知画像を生成し、表示装置１５にその探知画像を表示する。

また、本体１３は、超音波ビームＴＢを送信してから、水底による反射波を受信するまでの時間に基づいて、水底の深度ｄを算出するとともに、複数のＧＰＳ衛星Ｓからの受信信号をＧＰＳアンテナ１７より受信し、その受信信号に基づいて船舶（自船）１１の位置（緯度及び経度）を取得する。そして、本体１３は、水底の深度ｄを算出した場合、そのときの船舶１１の位置情報と算出した水底の深度ｄとを対応付けて、航跡データ２２ｂ（図３参照）として順次記憶する。

本体１３は、表示モードが海図表示モードの場合に、船舶１１周辺の海図画像を探知画像とあわせて表示装置１５に表示するとともに、航跡データ２２ｂに基づいて、海図画像の各位置における深度ｄを、表示装置１５に表示した海図画像上に色で示す。

次いで、図３を参照して、魚群探知装置１２の電気的構成について説明する。図３は、魚群探知装置１２の電気的構成を示したブロック図である。魚群探知装置１２は、本体１３内部に制御装置２０を有している。制御装置２０は、魚群探知装置１２の動作を制御するものであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１と、フラッシュメモリ２２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２３と、送受信回路３１と、表示コントローラ３２と、ＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ ＲＡＭ）３３と、ＧＰＳインターフェイス回路（以下「ＧＰＳ Ｉ／Ｆ」と称す）３４とを有している。

ＣＰＵ２１には、フラッシュメモリ２２，ＲＡＭ２３，送受信回路３１，表示コントローラ３２，ＧＰＳ Ｉ／Ｆ３４が接続され、また、制御装置２０の外部から操作ボタン１４（図１参照）が接続されている。送受信回路３１には、振動子１６（図１参照）が接続される。表示コントローラ３２には、ＶＲＡＭ３３及び表示装置１５（図１参照）が接続される。ＧＰＳ Ｉ／Ｆ３４には、ＧＰＳアンテナ１７（図１参照）が接続される。

ＣＰＵ２１は、フラッシュメモリ２２に記憶されたプログラムデータ２２ａに従って、魚群探知装置１２の動作を制御するための各種演算を実行する演算装置である。

フラッシュメモリ２２は、プログラムデータ２２ａを記憶する他、固定値データ等を記憶するための書き換え可能な不揮発性のメモリである。ＲＡＭ２３は、書き換え可能な揮発性のメモリであり、ＣＰＵ２１によるプログラムの実行時に各種のデータを一時的に記憶する。なお、プログラムデータ２２ａや一部の固定値データは、フラッシュメモリ２２ではなく、フラッシュメモリ２２とは別に設けられ、書き換え不能な不揮発性のメモリ（例えば、マスクＲＯＭ）に記憶されてもよい。

フラッシュメモリ２２は、固定値データとして、上記した航跡データ２２ｂの他、海図データ２２ｃと潮汐データ２２ｄとを少なくとも記憶する。海図データ２２ｃは、魚群探知装置１２の使用が想定される地域における海，湖等の海図を表示装置１５に表示させるためのデータである。魚群探知装置１２の表示モードが海図表示モードの場合、ＧＰＳ衛星Ｓの受信信号に基づいて判断された船舶１１の位置周辺の海図データ２２ｃがＣＰＵ２１によってフラッシュメモリ２２より読み出される。そして、読み出された海図データ２２ｃに基づいて、船舶１１周辺の海図が表示装置１５に表示される。

この海図データ２２ｃには、海図データ２２ｃに含まれる海図の範囲に存在する港の位置情報（各港の緯度及び経度）が含まれている。この港の位置情報を用いて、船舶１１から規定距離範囲内に存在する港が探索される。

潮汐データ２２ｄは、海図データ２２ｃに位置情報が含まれた各港の潮汐情報を示すデータである。この潮汐データ２２ｄは、各々の港における干潮及び満潮時における潮位及び時間を示すデータによって構成される。船舶１１から規定距離範囲内に存在する港が探索されると、その探索された各港に対して、その時刻における潮位が、潮汐データ２２ｄから算出される。

送受信回路３１は、ＣＰＵ２１からの制御に基づいて振動子１６を駆動して振動子１６から超音波ビームＴＢを送信し、また、送信された超音波ビームＴＢの反射波を振動子１６が受信することにより得られた受信信号の入力を受け付けるための回路である。送受信回路３１は、振動子１６から入力された受信信号をディジタル値化し、受信信号データとしてＣＰＵ２１に接続されたＲＡＭ２３に格納する。

表示コントローラ３２は、ＣＰＵ２１からの制御に基づいて、表示装置１５の表示を制御するものである。ＶＲＡＭ３３は、海図画像等、表示装置１５に表示すべき１フレーム分の画像を格納するためのフレームバッファが設けられたメモリである。

表示コントローラ３２は、表示装置１５に表示させる画像の描画の指示を受け付けると、フラッシュメモリ２２に格納された海図データ２２ｃや図示しない画像データを用いて、ＶＲＡＭ３３のフレームバッファに対し、ＣＰＵ２１で指示された位置に指示のあった画像を描画する。そして、表示コントローラ３２は、フレームバッファに描画された画像を読み出して、表示装置１５に表示させる。

ＧＰＳ Ｉ／Ｆ３４は、ＧＰＳアンテナ１７にて受信したＧＰＳ衛星Ｓからの信号をＣＰＵ２１へ入力するものである。

次に、図４を参照して、ＣＰＵ２１が実行する測深処理について説明する。測深処理は、水底の深度ｄを測定するための処理であり、所定時間毎にＣＰＵ２１により実行される。図４は、その測深処理を示すフローチャートである。

測深処理では、まず、超音波送受信処理を実行する（Ｓ１）。この超音波送受信処理では、送受信回路３１によって振動子１６を駆動し、超音波ビームＴＢを送信する。そして、送受信回路３１により、超音波ビームＴＢの反射波が振動子１６にて受信可能な状態とした上で、水底から反射された超音波ビームＴＢの反射波を受信する。また、超音波送受信処理は、超音波ビームＴＢを送信してから、水底より反射された超音波ビームＴＢの反射波を受信するまでの時間を計測する。

次いで、深度計算処理を実行する（Ｓ２）。この深度計算処理では、Ｓ１の超音波受信処理にて計測された、超音波ビームＴＢを送信してから、水底より反射された超音波ビームＴＢの反射波を受信するまでの時間から、水底の深度ｄを算出する。ここで算出される水底の深度ｄは、船舶１１が位置する現在の水面の高さから水底までの距離である。つまり、この深度計算処理にて算出された水底の深度ｄは、潮汐の影響を含んだものとなる。

次いで、潮位補正値計算処理を実行する（Ｓ３）。この潮位補正値計算処理では、周辺にある港の潮位から船舶１１の位置における現在の潮位を推定し、Ｓ２の深度計算処理にて算出した水底の深度ｄを補正するための潮位補正値を算出する。

ここで、図５を参照して、その潮位補正値計算処理の詳細について説明する。図５は、潮位補正値計算処理を示すフローチャートである。

潮位補正値計算処理では、まず、ＧＰＳ Ｉ／Ｆ３４を介してＧＰＳアンテナ１７により受信した、複数のＧＰＳ衛星Ｓからの信号に基づいて、自船の位置として船舶１１の緯度及び経度を取得する（Ｓ１１）。

次いで、Ｓ１１の処理にて取得した自船の位置（船舶１１の緯度及び経度）を中心として規定距離範囲内に存在する港を、海図データ２２ｃから探索する（Ｓ１２）。規定距離は、例えば、１００ｋｍが設定される。つまり、自船の位置から１００ｋｍ以内に存在する港がＳ１２の処理にて探索される。

次いで、Ｓ１２の処理により探索された港を船舶１１から見た方位角でソートする（Ｓ１３）。そして、方位角から見て隣り合う港の組み合わせ毎にその方位角の差（方位差）を算出し、その算出した方位差の中に１８０°以上となる方位差があるか否かを判断する（Ｓ１４）。

Ｓ１４の処理の結果、算出した方位差の中に１８０°以上となる方位差があると判断される場合は（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、各港が船舶１１を中心として１８０°未満の中に全て存在することを意味する。そこで、この場合は、船舶１１の位置が外洋であるか、探索された港の数が２つであると判断し、探索された港の内、最寄りの港の潮位を現在の時刻から潮汐データ２２ｄを用いて算出して、その最寄りの港の潮位を船舶１１の位置における潮位として推定する（Ｓ１５）。なお、探索された港の数が１つである場合は、各港の潮位の加重平均を計算できないので、Ｓ１４の処理ではそのまま肯定判断をし（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、Ｓ１５の処理を実行する。

一方、Ｓ１４の処理の結果、算出した方位差の中に１８０°以上となる方位差がないと判断される場合は（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、船舶１１の位置が外洋でなく湾等の内海であると判断し、Ｓ１６の処理へ移行する。Ｓ１６の処理では、まず、ＲＡＭ２３に位置が記憶されている探索された全ての港の潮位を、現在の時刻から潮汐データ２２ｄを用いて算出する。そして、算出された各港の潮位を、各港と自船との距離に基づいて次の（１）式を用いて加重平均し、その加重平均によって得られた潮位を船舶１１の位置における潮位として推定する。

（１）式において、Ｔｓは、推定された船舶１１の位置における潮位、ｎは探索された港の数、Ｌｉは、探索された各々の港における潮位、ＤＨｉは、船舶１１から各々の港までの距離である。

ここで、図７を参照してＳ１３〜Ｓ１６の処理の意味について説明する。図７（ａ）は、船舶１１が内海にいる場合の、船舶１１と探索された各港４１ａ，４１ｂ，４１ｃとの位置関係の一例を示した図であり、図７（ｂ）は、船舶１１が外洋にいる場合の、船舶１１と探索された各港４１ｄ，４１ｅ，４１ｆとの位置関係の一例を示した図である。

まず、図７（ａ）に示す例では、探索された各港４１ａ，４１ｂ，４１ｃのうち、隣り合う港４１ａと港４１ｂとの方位差が９０°、港４１ｂと港４１ｃとの方位差が１１０°、港４１ｃと港４１ａとの方位差が１６０°となっている。つまり、内海では、船舶１１に対して、港４１ａ，４１ｂ，４１ｃがいろいろな方位から探索される。よって、方位角から見て隣り合う港の方位差はいずれも１８０°未満となる。そこで、Ｓ１４の処理では、探索された各港において、方位角から見て隣り合う港の方位差が１８０°未満の場合に、船舶１１は外洋ではなく内海にいると判断する。

そして、船舶１１が内海にいる場合は、Ｓ１６の処理により、様々な方位にある港の潮位を距離に基づいて加重平均して船舶１１の位置における潮位を推定することで、その船舶１１の位置における潮位を精度よく推定でき、水底の深度ｄに対する潮位補正をより精度よく測定できる。また、水底の深度ｄを最寄りの港の潮位にのみ基づいて補正すると、水底の深度ｄの測定中に船舶１１が移動して最寄りの港が変化する場合が生じ得るため、その最寄りの港の変化に伴って、船舶１１の位置における潮位が大きく変化してしまうおそれがある。これに対し、複数の港における潮位が加重平均されて、船舶１１の位置における潮位を推定することで、最寄りの港が変化した場合であっても、船舶１１の位置において推定される潮位が大きく変化することを抑制できる。

一方、図７（ｂ）に示す例では、探索された各港４１ｄ，４１ｅ，４１ｆのうち、隣り合う港４１ｄと港４１ｅとの方位差が６０°、港４１ｅと港４１ｆとの方位差が６０°、港４１ｆと港４１ｄとの方位差が２４０°となっている。つまり、外海では、船舶１１に対して、港４１ｄ，４１ｅ，４１ｆが略同一の方位から探索されており、船舶１１を中心として方位差が１８０°未満の中に全て存在することを意味する。よって、方位角から見て隣り合う港の方位差のうち１つは１８０°以上となる。また、探索された港が２つであれば、方位角から見てそれら２つの港の方位差は必ず１８０°以上となる。そこで、Ｓ１４の処理では、探索された各港において、方位角から見て隣り合う港の方位差が１８０°以上となるものがある場合に、船舶１１は外洋にいるか、探索された港が２つであると判断する。

このように、潮位補正値計算処理では、探索された港を船舶１１から見た方位角でソートし、方位角から見て隣り合う港の組み合わせ毎にその方位角の差（方位差）を算出して、その算出した方位差の中に１８０°以上となる方位差があるか否かを判断することで、船舶１１の位置が外洋にあるか否か、また、探索された港が２つであるか否かを判断している。これにより、船舶１１の位置が外洋であるか否か等を容易に判断できる。また、算出した方位差の中に１８０°以上となる方位差があるか否かを判断するだけで、船舶１１の位置が外洋であるか否かと、探索された港が２つであるか否かを同時に判断できる。さらに、船舶１１が通過し得る海域毎にそこが外洋であるか否かを示す情報をフラッシュメモリ２２等に予め保存しておく必要がないため、当該判断を行うために必要となるメモリ容量の増大を抑制できる。

そして、船舶１１が外洋にいる場合は、略同一方位にある複数の港の潮位に基づいて船舶１１の位置における潮位を推定すると、船舶１１から最寄りの港の潮位を船舶１１の地における潮位と推定する場合と比してかえって推定した潮位がおかしくなる場合が多い。例えば、最寄りの港Ｐ（潮位：３ｍ）と、遠い港Ｑ（潮位：２ｍ）が船舶１１に対して一方向に並んで存在し、船舶１１がまず最寄りの港Ｐに向かって進み、港Ｐに到着後、港Ｑに向かって進む場合を想定する。

まず、船舶１１が最寄り港Ｐに向かって進んでいるとき、船舶１１と港Ｑとの中間に港Ｐが存在するところまで船舶１１が進んだときの船舶１１の位置における潮位ｘ１を上記（１）式より推定すると、
ｘ１＝（３／１＋４／２）／（１／１＋１／２）＝３．３３（ｍ）
となる。

そして、船舶１１が港Ｐに到達したときの船舶１１における潮位ｘ２は３（ｍ）である。さらに、船舶１１が港Ｑに向かって進み、船舶１１が港Ｐと港Ｑとの中間点に到達したときの船舶１１の位置における潮位ｘ３を上記（１）式より推定すると、
ｘ３＝（３／１＋４／１）／（１／１＋１／１）＝３．５（ｍ）
となる。

つまり、この場合、距離に基づく加重平均により船舶１１の位置における潮位を推定すると、その潮位は、３．３３ｍ→３ｍ→３．５ｍと変化するように推定される。しかしながら、この場合では、船舶１１は、まず潮位３ｍである最寄りの港Ｐに向かい、さらに潮位４ｍである遠い港Ｑへ向かっていることから、船舶１１の位置における潮位は、徐々に高くなるはずである。このように、船舶１１が外洋にあるときに、距離に基づく加重平均により船舶１１の位置における潮位を推定するとおかしな潮位が推定されるのは、探索された複数の港が略同一方向に存在するからである。

このような問題は、探索された港が２つの場合にも生じ得る。また、探索された港が２つの場合、遠くの港が船舶１１から陸地をまたいだ所に存在するケースが想定される。この場合、加重平均により船舶１１の位置における潮位を推定すると、最寄りの港の潮位を船舶１１の位置における潮位と推定した場合よりも、誤差が大きくなる。

そこで、Ｓ１４の処理により船舶１１が外洋にあるか、探索された港が２つであると判断される場合は、Ｓ１５の処理により、探索された港の内、最寄りの港の潮位を現在の時刻から潮汐データ２２ｄを用いて算出し、その最寄りの港の潮位を船舶１１の位置における潮位として推定する。これにより、船舶１１の位置における潮位としておかしな潮位が推定されることを抑制できる。

図５に戻り、潮位補正値計算処理の説明を続ける。Ｓ１５又はＳ１６の処理により、船舶１１の位置における潮位が推定されると、次いで、基準水面の潮位から推定された船舶１１の位置における潮位を減算して、その減算によって得られた値（差）を、水底の深度ｄに対する潮位補正値とする（Ｓ２２）。そして、潮位補正値計算処理を終了し、測深処理へ戻る。

図４に戻り、測深処理の説明を続ける。Ｓ３の潮位補正値計算処理を実行した後、深度補正処理を実行する（Ｓ４）。この深度補正処理では、潮位補正値計算処理により算出された潮位補正値を、Ｓ２の処理により算出された水底の深度ｄに加算する。これにより、測定によって得られた水底の深度ｄ、即ち、潮汐の影響を含んだ水底の深度ｄが、基準水面からの深度に補正される。よって、全ての水底の深度ｄの測定基準が、基準水面の高さに合わせることができるので、精度の高い水底の深度ｄを出力できる。

Ｓ４の処理の後、Ｓ４の処理で補正した水底の深度ｄを、現在の船舶１１の位置情報に対応付けて航跡データ２２ｂに格納する。これにより、この補正された水底の深度ｄに基づいて、各位置における水底の深度ｄ、表示装置１５に表示した海図画像上に色で示すことができる。よって、精度の高い水底の深度ｄを、使用者に対して示すことができる。

以上説明した通り、本実施形態に係る魚群探知装置１２は、超音波ビームＴＢを水底に向けて送信し、水底からの超音波ビームＴＢの反射波を受信することで、水底の深度ｄを測定する。一方、船舶１１の位置から最寄りの港が少なくとも探索され、その探索された港における潮位が算出されて、その港の潮位に基づいて、船舶１１の位置における潮位が推定される。その推定された船舶１１の位置における潮位に基づいて、測定した水底の深度ｄが補正され、補正後の水底の深度ｄが航跡データ２２ｂとして格納される。これにより、航跡データ２２ｂに格納された水底の深度ｄは、測定された水底の深度ｄに対して、少なくとも最寄りの港の潮位に基づいて補正されたものであるので、潮汐による水面の高さの変動にかかわらず、基準水面の高さを基準とした水底の深度ｄを、表示装置１５に表示される海図画像に表すことができる。よって、水底の深度ｄを精度よく測定できる。

また、船舶１１が内海にあるとき、規定距離範囲内にある複数の港における潮位が加重平均されて、船舶１１の位置における潮位が推定されるので、船舶１１の位置における潮位をより精度良く推定できる。これにより、超音波ビームＴＢの送受信により測定した水底の深度ｄを、精度よく推定された船舶１１の位置における潮位に基づいて、より精度高く補正できる。また、水底の深度ｄの測定中に船舶１１が移動し、最寄りの港が変化した場合であっても、それに伴って船舶１１の位置において推定される潮位が大きく変化することを抑制できる。

一方、船舶１１が外洋にあるときは、最寄りの港の潮位を船舶１１の位置における潮位と推定して、超音波ビームＴＢの送受信により測定された水底の深度ｄを補正する。これにより、複数の港の潮位を距離に基づき加重平均することにより船舶１１の位置における潮位を推定することで、おかしな潮位が推定されることを抑制できる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記各実施形態は、以下に説明する変形例を含めて、それぞれ、他の実施形態が有する構成の一部又は複数部分を、その実施形態に追加し或いはその実施形態の構成の一部又は複数部分と交換等することにより、その実施形態を変形して構成するようにしても良い。また、上記各実施形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

例えば、上記実施形態において、船舶１１が外洋にあるか否かの判断を、探索された３以上の港を船舶１１から見て、隣り合う港の全ての組み合わせの方位差の中に１８０°以上となる方位差があるか否かを判断することによって行う場合について説明した。これに対し、海図データ２２ｃにおいて、船舶１１が通過し得る位置を複数の領域に分割し、各領域毎にそこが外洋であるか否かを示す情報を含めておき、ＧＰＳ衛星Ｓより取得した船舶１１の位置情報に基づいて、海図データ２２ｃから船舶１１が外洋にあるか否かを判断してもよい。これにより、探索によって得られた港の位置によらずに、より正確に船舶１１が外洋にあるか否かを判断できる。

上記実施形態では、表示装置１５に探知画像とあわせて表示される海図画像に対して、水底の深度ｄを表示する場合について説明したが、表示装置１５に探知画像が表示されず、海図画像のみ、又は、海図画像と探知画像以外の何らかの画像とが一緒に、表示装置１５に表示される場合に、その海図画像に対して、水底の深度ｄを表示する場合についても、本発明を適用可能である。

上記実施形態では、深度測定装置及び海図画像表示装置として魚群探知装置１２を例示したがこれに限られるものではない。例えば、海図を表示して、船舶１１が航行した軌跡である航跡を表示するプロッタ装置に対して、本発明を適用してもよい。また、１つの方向に送信される超音波ビームＴＢの送信方向を変化させながら、所定範囲にわたり水中や水底の探知を行うソナー型の魚群探知装置又はプロッタ装置に本発明を適用してもよい。さらには、水底の深度ｄが非表示とされる装置においても、水底の深度ｄを超音波ビームＴＢによって測定する装置であれば、本発明は適用可能である。

１１ 船舶
１２ 魚群探知装置（深度測定装置、海図画像表示装置）
１６ 振動子
２０ 制御装置（表示制御手段）
２２ｂ 航跡データ（記憶手段）
Ｓ２ （測定手段）
Ｓ４ （潮位補正手段）
Ｓ１１ （自船位置取得手段）
Ｓ１２ （港探索手段）
Ｓ１４ （判断手段）
Ｓ１５ （潮位取得手段）
Ｓ１６ （潮位取得手段、潮位推定手段）
ＴＢ 超音波ビーム
ｄ 水底の深度

Claims (5)

1. 船舶に搭載され、超音波を用いて水底の深度を測定する深度測定装置であって、
   超音波を水中に送信し、その反射波を受信可能な振動子と、
   その振動子を駆動して超音波を海底に向けて送信し、その超音波の反射波を前記振動子が受信することによって得られる受信信号に基づいて、自船の位置周辺における水底の深度を測定する測定手段と、
   自船の位置情報を取得する自船位置取得手段と、
   その自船位置取得手段により取得された前記自船の位置情報に基づいて、前記自船の位置から最寄りの港を探索する港探索手段と、
   その港探索手段により探索された港における潮位を取得する潮位取得手段と、
   その潮位取得手段により取得した前記港における潮位に基づいて、前記測定手段により測定された前記水底の深度を補正する深度補正手段と、
   その深度補正手段により補正された前記水底の深度を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする深度測定装置。
2. 前記港探索手段は、前記自船位置取得手段により取得された前記自船の位置情報に基づいて、前記最寄りの港を含めて前記自船の位置から規定距離範囲内に存在する複数の港を探索し、
   前記深度測定装置は、前記潮位取得手段により取得された前記複数の港における潮位を、各港と前記自船との距離に基づいて加重平均することで、前記自船の位置における潮位を推定する潮位推定手段を備え、
   前記深度補正手段は、前記潮位推定手段により推定された潮位に基づいて、前記測定手段により測定された前記水底の深度を補正するものであることを特徴とする請求項１記載の深度測定装置。
3. 前記自船位置取得手段により位置情報が取得された前記自船の位置が外洋であるか否かを判断する判断手段を備え、
   前記深度補正手段は、
   前記判断手段により前記自船の位置が外洋でないと判断される場合に、前記潮位推定手段による前記自船の位置における潮位を推定して前記測定手段により測定された前記水底の深度を補正し、
   前記判断手段により前記自船の位置が外洋であると判断される場合に、前記最寄りの港の潮位を前記自船の位置における潮位として前記測定手段により測定された前記水底の深度を補正することを特徴とする請求項２記載の深度測定装置。
4. 前記判断手段は、前記港探索手段により探索された前記港が、前記自船を中心とする方位差が１８０度未満の中に存在する場合に前記自船の位置が外洋であると判断することを特徴とする請求項３記載の深度測定装置。
5. 海図画像を表示部に表示する海図画像表示装置であって、
   請求項１から４のいずれかに記載の深度測定装置と、
   前記深度測定装置の前記自船位置取得手段により取得された前記自船の位置情報に対応付けて、前記深度測定装置より出力された水底の深度を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された値に基づき、前記表示部に表示させる海図画像に含まれる各位置において測定された前記水底の深度を前記海図画像上に表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とする海図画像表示装置。

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