JPH01118791A - Signal processor of ultrasonic sonar - Google Patents

Signal processor of ultrasonic sonar

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JPH01118791A
JPH01118791A JP27692887A JP27692887A JPH01118791A JP H01118791 A JPH01118791 A JP H01118791A JP 27692887 A JP27692887 A JP 27692887A JP 27692887 A JP27692887 A JP 27692887A JP H01118791 A JPH01118791 A JP H01118791A
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echo
angle
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福島 保夫
Toshizane Yamashita
山下 敏実
Osamu Shinohara
修 篠原
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately decide an echo signal by providing an address correcting means based upon the swivel angle of a vibrator and specifying the same direction and the same address position for the echo signal of a distance without depending upon variation in the swivel angle. CONSTITUTION:The vibrator 2 is positioned at a desired swivel angle and an elevation angle and sends an ultrasonic wave signal and then when it is switched to reception, the vibrator is switched at a high speed to receive the echo signal while the azimuth is converted. A direction counter 22 counts up in synchronism with the switching of the azimuth and every time the counter 22 counts up by one round, a distance counter 24 counts up. Here, when the swivel angle of the vibrator 2 is changed clockwise by a fine angle at the time of next transmission, an echo signal from a body which is a body in the azimuth and at the distance where the echo is received in transmission is received in an azimuth deviating counterclockwise by a quantity corresponding to the fine angle. Then a deviation in the counted value of the counter 22 corresponding to the fine angle can be corrected.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は超音波を送受信して海中における魚群等の存在
を判別探知する超音波ソナーにおける信号処理装置に関
し、−層詳細には、振動子から送信した超音波のエコー
信号を受信して映像表示する際に、他のソナー等からの
干渉波を除去して精緻な映像を得るために、振動子から
の送信超音波に対するエコー信号方位並びに距離に基づ
いて前回の送信と今回の送信における同一地点における
エコー信号を正確に比較することにより干渉波の影響を
除去するよう構成した超音波ソナーにおける信号処理装
置に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field 1] The present invention relates to a signal processing device for an ultrasonic sonar that transmits and receives ultrasonic waves to determine and detect the presence of schools of fish in the sea. When receiving the echo signal of the ultrasound transmitted from the transducer and displaying the image, in order to remove interference waves from other sonar etc. and obtain a precise image, the direction of the echo signal with respect to the ultrasound transmitted from the transducer and the The present invention relates to a signal processing device in an ultrasonic sonar configured to remove the influence of interference waves by accurately comparing echo signals at the same point in previous transmission and current transmission based on distance.

[発明の背景] 従来から、水中に存在する物体を確認するために水中音
響機器が広汎に用いられている。その好適な一例として
超音波ソナー装置を挙げることが出来よう。超音波ソナ
ー装置は円筒状または円弧状に配列した多数の振動子か
らなる送受波器から音波、特に、超音波パルスを広範囲
に水中に発射し、または、これら複数個の振動子を組み
合わせて指向性を有する受波ビームを形成し、振動子の
組み合わせを順次切り換えることによりこの受波ビーム
を回転させて各方向から帰来するエコー信号、すなわち
、反射波を受信してブラウン管上に表示する水中探知装
置である。すなわち、魚群等の水中物体からの反射エコ
ーの強度が一般に魚群等の大小に比例することに着目し
、当該反射エコーに係る信号波の振幅をCRT等の表示
器にカラー表示しあるいは記録紙に濃淡表示し魚群等の
存在を判別確認している。
[Background of the Invention] Conventionally, underwater acoustic equipment has been widely used to confirm objects existing underwater. An ultrasonic sonar device can be cited as a suitable example. Ultrasonic sonar devices emit sound waves, especially ultrasonic pulses, over a wide range of water from a transducer consisting of a large number of transducers arranged in a cylindrical or arc shape, or direct them by combining multiple transducers. Underwater detection involves forming a receiving beam with a unique characteristic, and rotating this receiving beam by sequentially switching the combination of transducers to receive echo signals, that is, reflected waves, returning from each direction and displaying them on a cathode ray tube. It is a device. In other words, focusing on the fact that the intensity of reflected echoes from underwater objects such as schools of fish is generally proportional to the size of the schools of fish, the amplitude of the signal waves related to the reflected echoes is displayed in color on a display such as a CRT or on recording paper. The presence of schools of fish, etc. can be identified and confirmed by displaying shading.

このような超音波ソナーには種々の方式のものが存在し
、表示方式の違いにより、記録紙上に物体のエコーを表
示する記録式ソナーとCRT(ブラウン管)上にPPI
表示(Plan Po5itionIndicator
)させるPPIソナーに大別出来る。
There are various types of ultrasonic sonar, and depending on the display method, there are recording sonar that displays the echo of the object on recording paper, and PPI sonar that displays the echo of an object on a CRT (cathode ray tube).
Display (Plan Po5itionIndicator
) can be broadly classified into PPI sonar.

この場合、PPIソナーは走査方式の相違によりサーチ
ライト型とスキャンニング型とに区別される。
In this case, PPI sonar is classified into searchlight type and scanning type based on the difference in scanning method.

いずれの方式であっても、基本的には所望の旋回角、俯
角を持って振動子を位置づけ、該振動子から超音波信号
を送信し、この超音波信号が物体で反射せしめられたエ
コー信号を受信してこのエコー信号をその方位と距離に
応じて表示することによって物体の存在位置を判断乃至
確認するものであり、例えば、半周スキャンニング型ソ
ナーの場合、概略第1図の如き構成を採用している。
Regardless of the method, basically a transducer is positioned with a desired turning angle and depression angle, an ultrasonic signal is transmitted from the transducer, and an echo signal is generated when this ultrasonic signal is reflected by an object. The position of the object is determined or confirmed by receiving the echo signal and displaying the echo signal according to its direction and distance.For example, in the case of a half-circle scanning sonar, the configuration is roughly shown in Figure 1. We are hiring.

第1図において、参照符号2は超音波信号を送信しある
いは物体からのエコー信号を受信する振動子であって、
制御回路4からの制御信号に基づいて駆動部6の各モー
タが動作し、所望の旋回角、俯角に位置づけられる。振
動子2は円筒状体の円周上に配列された多数の振動子か
ら構成されており、第2図における送信時相向性に示す
ように超音波信号送信時には半周に亘って(全周型ソナ
ーでは全周に亘って)同時に各方向に強力な超音波パル
スを発射し、第3図の受信時指向性に示すように、受信
時には順次各方位に応じた幾つかの振動子を組み合わせ
て高速に切換走査し、一方向に狭い指向性のビーム域を
作り、これにより物体からのエコー信号を受信する。
In FIG. 1, reference numeral 2 is a transducer for transmitting ultrasonic signals or receiving echo signals from an object,
Each motor of the drive section 6 operates based on control signals from the control circuit 4, and is positioned at a desired turning angle and depression angle. The transducer 2 is composed of a large number of transducers arranged on the circumference of a cylindrical body, and as shown in the phase tropism during transmission in Fig. With sonar, powerful ultrasonic pulses are emitted simultaneously in each direction (over the entire circumference), and as shown in the receiving directivity in Figure 3, several transducers are sequentially combined according to each direction during reception. It switches and scans at high speed to create a narrow directional beam area in one direction, thereby receiving echo signals from objects.

送受信部8は制御回路4からの送信パルスに従って前述
の送信を行い、受信方向信号に従って前述の受信を行う
ように振動子2を選択、駆動するものである。
The transmitter/receiver section 8 selects and drives the vibrator 2 so as to perform the above-mentioned transmission according to the transmission pulse from the control circuit 4, and to perform the above-mentioned reception according to the reception direction signal.

このような送受信方式によって振動子2から超音波信号
を送信する都度、送受信部8では水中の各方位および距
離に応じたエコー信号が略瞬時に且つ半周に亘って得ら
れ、この信号をA/D変換部10でA/D変換し、信号
処理装置12で所定の信号処理を施した後、CRTブラ
ウン管等の表示部14上に表示する。すなわち、エコー
信号がその方位、距離に応じて映像として表示される。
Each time an ultrasonic signal is transmitted from the transducer 2 using such a transmission/reception method, the transmitter/receiver 8 obtains an echo signal corresponding to each direction and distance in the water almost instantaneously over a half-circle, and transmits this signal to the A/ After A/D conversion is performed in the D converter 10 and predetermined signal processing is performed in the signal processing device 12, the signal is displayed on a display unit 14 such as a CRT cathode ray tube. That is, the echo signal is displayed as an image according to its direction and distance.

信号処理装置12では一般に他のソナー等からの干渉波
を除いたり、映像を滑らかにするために相関処理や、フ
ィルタ処理が行われる。ここでは本発明に係る信号処理
の一例として干渉波の除去について説明する。
The signal processing device 12 generally performs correlation processing and filter processing in order to remove interference waves from other sonar or the like and to smooth images. Here, interference wave removal will be described as an example of signal processing according to the present invention.

この干渉波は主として他のソナーからの超音波等であり
、周期的に送信される自己の送信タイミングとは同期し
ていないものである。このため、干渉波は送信毎に異な
る方位、距離に生じる。従って、自己の各時点の送信超
音波におけるエコー信号を同一方位、距離で比較し、各
回ともエコー信号が存在する場合は干渉波とは判断せず
、前回送信時にエコー信号が存在しないで今回送信時に
のみエコー信号が存在する場合には干渉波と判断するこ
とが出来、干渉波と判断された場合には映像から除去し
、表示しないようにすることが可能である。
This interference wave is mainly ultrasonic waves from other sonar, and is not synchronized with the periodic transmission timing of the sonar itself. Therefore, interference waves occur in different directions and distances for each transmission. Therefore, the echo signals of the ultrasound transmitted at each point in time are compared at the same direction and distance, and if an echo signal is present each time, it is not determined to be an interference wave, and the echo signal is not present at the previous transmission and is transmitted this time. If an echo signal is present only occasionally, it can be determined to be an interference wave, and if it is determined to be an interference wave, it can be removed from the image and not displayed.

このため、信号処理装置12はエコー信号をその方位、
距離に応じたアドレス信号に記憶する記憶手段(メモリ
)20を有しており、同一方位、距離における今回の送
信におけるエコー信号とメモリ20から方位カウンタ2
2)距離カウンタ24により構成されるアドレス発生手
段30によって定まるアドレス位置に記憶された前回の
エコー信号とを比較する比較回路26を備え、比較結果
が一致すれば今回の送信におけるエコー信号は正常なエ
コー信号としてゲート回路28を介して表示部14に送
られ表示されると共に、前記アドレス発生手段30によ
り定まるメモリ20のアドレス位置に記憶される構成と
なっている。
For this reason, the signal processing device 12 converts the echo signal into its direction and direction.
It has a storage means (memory) 20 for storing an address signal according to the distance, and the echo signal in the current transmission in the same direction and distance is stored in the azimuth counter 2 from the memory 20.
2) A comparison circuit 26 is provided to compare the previous echo signal stored at the address position determined by the address generation means 30 constituted by the distance counter 24, and if the comparison results match, it is determined that the echo signal in the current transmission is normal. The echo signal is sent to the display section 14 via the gate circuit 28 and displayed, and is also stored at an address location in the memory 20 determined by the address generating means 30.

アドレス発生手段30を構成する方位カウンタ22は方
位基準信号によりリセットされ、クロック信号により受
信ビームの方向(方位)に従い順次カウントアツプされ
、距離カウンタ24は送信トリガによってリセットされ
、方位カウンタ22のカウント値が半周骨となる毎(全
周型ソナーでは全周すなわち一周分となる毎)に順次カ
ウントアツプされるものである。方位基準信号は、例え
ば、振動子の左端に受信方向が切り換えられた際に出力
される。
The azimuth counter 22 constituting the address generating means 30 is reset by the azimuth reference signal, and sequentially counts up according to the direction (azimuth) of the received beam by the clock signal.The distance counter 24 is reset by the transmission trigger, and the count value of the azimuth counter 22 is incremented by the clock signal. The count is sequentially incremented each time the number reaches a half-circumference bone (in the case of a full-circle type sonar, each time it corresponds to a complete circumference, that is, one full circle). The direction reference signal is output, for example, when the reception direction is switched to the left end of the vibrator.

超音波ソナーにおける干渉波除去のための信号処理装置
12は概略以上の動作を行うよう構成されている。然し
なから、上述の構成では以下の如き不都合を生じる。
The signal processing device 12 for removing interference waves in ultrasonic sonar is configured to perform the operations described above. However, the above configuration causes the following disadvantages.

すなわち、振動子2と物体Mの関係が第4図に示すよう
に、振動子2を中心に極座標(A。
That is, the relationship between the vibrator 2 and the object M is expressed in polar coordinates (A) with the vibrator 2 at the center, as shown in FIG.

r)、(A+1.r)、(A、r+1)、(A+1゜r
+1)で表わされる物体Mがある時、エコー信号は方位
、距離によって定まるアドレス位置に記1.αされるこ
とになる。
r), (A+1.r), (A, r+1), (A+1゜r
When there is an object M represented by +1), the echo signal is written at the address position determined by the direction and distance. It will be α.

振動子2が第4図の状態から次の超音波送信において、
第5図に示すように、旋回角Δθだけ右に旋回した場合
を考えると、方位カウンタ22は振動子の左端を基準に
してカウントアツプするため、物体Mに対する前回のエ
コー信号の記憶位置と物体Mに対する今回、すなわち、
旋回角Δθだけ右旋回した時のエコー信号の記憶位置は
、第6図に示すように、旋回角Δθに相当する分だけ左
側にずれたアドレス位置に記憶されることになる。従っ
て、今回のエコー信号と同一方位、距離における前回の
エコー信号を同一の記憶位置から読み出すことが出来ず
、物体Mが存在し正常のエコー信号が受信されているに
も拘らず、干渉波として除去されてしまい、表示部14
に映像表示されなくなるという不都合を露呈することと
なる。
When the transducer 2 changes from the state shown in FIG. 4 to the next ultrasonic transmission,
As shown in FIG. 5, if we consider the case of turning to the right by the turning angle Δθ, the azimuth counter 22 counts up based on the left end of the transducer. This time for M, that is,
The storage position of the echo signal when the vehicle turns to the right by the turning angle Δθ is stored at an address position shifted to the left by an amount corresponding to the turning angle Δθ, as shown in FIG. Therefore, the previous echo signal in the same direction and distance as the current echo signal cannot be read from the same storage location, and even though the object M exists and a normal echo signal is being received, it is treated as an interference wave. The display section 14
This results in the inconvenience that the image is no longer displayed.

[発明の目的] 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、前述の如く振動子が旋回した場合であっても、
常に、同一方位、距離におけるエコー信号が記憶手段の
同一記憶位置に記憶されるようにアドレス発生手段を制
御し、正確にエコー信号を判定乃至確認し得る超音波ソ
ナーにおける信号処理装置を提供することを目的とする
[Object of the Invention] The present invention has been made to overcome the above-mentioned disadvantages, and even when the vibrator rotates as described above,
To provide a signal processing device in an ultrasonic sonar that can control address generation means so that echo signals in the same direction and distance are always stored in the same storage position of a storage means, and can accurately determine or confirm echo signals. With the goal.

[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明は所望の旋回角お
よび俯角を持って振動子を位置づけ当該振動子により超
音波信号を送信しあるいは物体からのエコー信号を受信
し該エコー信号をその方位並びに距離に基づいてアドレ
ス発生手段から発生されるアドレス位置に記憶する記憶
手段と、今回の送信信号に対するエコー信号と同一方位
並びに距離における前回の送信信号に対するエコー信号
とを前記記憶手段から読み出して演算する演算手段を備
え、前記演算手段において演算された結果を表示部に送
出して前記エコー信号に基づいて物体の映像を表示する
と共に今回の送信信号に対するエコー信号を前記アドレ
ス発生手段から発生されるアドレス位置に記憶する超音
波ソナーにおける信号処理装置であって、前記信号処理
装置に前記振動子の旋回角に基づいて前記アドレス発生
手段から発生されるアドレスを修正するアドレス修正手
段を設け、前記旋回角の変化によることなく同一方位並
びに距離のエコー信号に対して同一アドレス位置が指定
されるように構成したことを特徴とする。
[Means for Achieving the Object] In order to achieve the above object, the present invention positions a transducer with a desired turning angle and depression angle, and transmits an ultrasonic signal by the transducer or generates an echo signal from an object. storage means for receiving the echo signal and storing the echo signal in an address position generated by the address generation means based on the direction and distance; and an echo signal for the previous transmission signal in the same direction and distance as the echo signal for the current transmission signal. and calculating means for reading out and calculating from the storage means, and transmitting the result calculated by the calculating means to a display section to display an image of the object based on the echo signal, and to display an image of the object based on the echo signal corresponding to the current transmission signal. a signal processing device for an ultrasonic sonar, the signal processing device storing in an address position generated from the address generating means, the signal processing device correcting the address generated from the address generating means based on the turning angle of the transducer. The present invention is characterized in that the present invention is characterized in that an address correction means is provided to specify the same address position for echo signals in the same direction and distance regardless of the change in the turning angle.

し実施態様1 次に、本発明に係る超音波ソナーにおける信号処理装置
について好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。
Embodiment 1 Next, a preferred embodiment of the signal processing device for an ultrasonic sonar according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第7図は本発明に係る超音波ソナーにおける信号処理装
置の一例を示す概略構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an example of a signal processing device in an ultrasonic sonar according to the present invention.

第7図において、参照符号20はエコー信号を記憶する
記憶手段、参照符号30はエコー信号の方位、距離に従
って記憶手段20のアドレス位置を指定するアドレス信
号を発生するアドレス発生手段であって、第1図におけ
ると同様に方位基準信号(振動子の左端を基準にして発
生する)によってリセットされ、クロック信号によりカ
ウントアツプする方位カウンタ22と、送信トリガによ
りリセットされ、方位カウンタ22が一周分カウントす
る毎に発生する信号によりカウントアツプする距離カウ
ンタ24で構成されている。
In FIG. 7, reference numeral 20 is a storage means for storing echo signals, and reference numeral 30 is an address generation means for generating an address signal specifying an address position of the storage means 20 according to the direction and distance of the echo signal. As in Figure 1, the azimuth counter 22 is reset by the azimuth reference signal (generated with the left end of the vibrator as a reference) and counts up by the clock signal, and the azimuth counter 22 is reset by the transmission trigger and counts up for one round. It is composed of a distance counter 24 that counts up based on a signal generated every time.

参照符号32はアドレス修正手段であり、方位カウンタ
22で作成される方位アドレスを振動子2の旋回角Δθ
に応じて修正し、同一方位、同一距離のエコー信号が記
憶手段20上の同一位置に記憶されるようにアドレス発
生手段30を制御するものである。
Reference numeral 32 is an address correction means, which converts the azimuth address created by the azimuth counter 22 into the turning angle Δθ of the vibrator 2.
The address generating means 30 is controlled so that the echo signals of the same direction and the same distance are stored in the same position on the storage means 20.

本発明に係る信号処理装置は基本的には以上の如く構成
されるものであり、次にその作用並びに効果について説
明する。
The signal processing device according to the present invention is basically constructed as described above, and its operation and effects will be explained next.

先ず、第1図において、振動子2が所望の旋回角、俯角
に位置づけされて超音波信号が送信され、次いで、受信
に切り換えると、前述の如く円筒上の振動子を高速に切
り換えて順次方位を変位させながらエコー信号を受信す
る。この方位の切換に同期して方位カウンタ22がカウ
ントアツプされて行き、方位カウンタ22が一周分カウ
ントする毎に距離カウンタ24がカウントアツプされる
。従って、ある方位、距離において、エコー信号が受信
されるとその時点における方位カウンタ22)距離カウ
ンタ24がメモリ20のアドレス位置となり、当該アド
レス位置にエコー信号が記憶されることとなる。
First, in FIG. 1, the transducer 2 is positioned at a desired turning angle and depression angle, and an ultrasonic signal is transmitted. Then, when switching to reception, the cylindrical transducer is switched at high speed as described above, and the azimuth is sequentially determined. receive echo signals while displacing the The azimuth counter 22 counts up in synchronization with this switching of the azimuth, and the distance counter 24 counts up every time the azimuth counter 22 counts one revolution. Therefore, when an echo signal is received at a certain azimuth and distance, the azimuth counter 22) and distance counter 24 at that point become the address position of the memory 20, and the echo signal is stored at the address position.

ここで、次の送信時に、振動子2の旋回角を第5図に示
すように、Δθだけ右旋回させた場合には、前回の送信
時にエコー信号を受信した方位、距離にある物体Mから
のエコー信号は、第6図に示すように、旋回角Δθに相
当する分だけ左側にずれた方位から受信されることとな
る。すなわち、エコー信号を受信する時の方位カウンタ
22の値はΔθに相当する分だけ左側にずれた値となっ
ている。
Here, at the time of the next transmission, if the turning angle of the transducer 2 is turned to the right by Δθ as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the echo signal from the vehicle is received from an azimuth shifted to the left by an amount corresponding to the turning angle Δθ. That is, the value of the azimuth counter 22 when receiving the echo signal is shifted to the left by an amount corresponding to Δθ.

従って、アドレス修正手段32によって方位カウンタ2
2のカウント値を修正し、旋回角Δθに相当する分だけ
右側にずらすことにより、前回の送信におけるエコー信
号と、今回の送信におけるエコー信号の記憶位置を同一
場所にすることが出来る。具体的にはアドレス修正手段
32は加算回路で構成することが出来、振動子2の旋回
角度を一周につきn+1等分して行う場合には、(n+
1)進法で加算するように構成することによって、旋回
角Δθに相当する分の方位カウンタ22のカウント値の
ずれを修正することが出来る。あるいは、方位カウンタ
22のリセットタイミングを旋回角Δθ相当分だけ早く
行うことによってもアドレス修正を行うことが出来る。
Therefore, the address correction means 32 adjusts the orientation counter 2.
By correcting the count value of 2 and shifting it to the right by an amount corresponding to the turning angle Δθ, it is possible to make the storage positions of the echo signal in the previous transmission and the echo signal in the current transmission the same. Specifically, the address correction means 32 can be configured with an addition circuit, and when the turning angle of the vibrator 2 is divided into n+1 equal parts per revolution, (n+
1) By configuring the addition in a base system, it is possible to correct the deviation in the count value of the azimuth counter 22 corresponding to the turning angle Δθ. Alternatively, the address can be corrected by resetting the azimuth counter 22 earlier by an amount corresponding to the turning angle Δθ.

第8図はこの実施態様を示す信号処理装置の概略構成図
であり、方位基準信号を入力する方位カウンタ22のリ
セット側にアドレス修正手段32として遅延回路を挿入
し、(360°−旋回角)相当分方位基準信号を遅らせ
て方位カウンタ22をリセットすることによって旋回角
Δθによるアドレスのずれ(方位のずれ)を修正するこ
とが出来る。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a signal processing device showing this embodiment, in which a delay circuit is inserted as an address correction means 32 on the reset side of the azimuth counter 22 that inputs the azimuth reference signal, and (360° - turning angle) By delaying the azimuth reference signal by a corresponding amount and resetting the azimuth counter 22, it is possible to correct the address deviation (azimuth deviation) due to the turning angle Δθ.

以上の説明は、振動子2の俯角が0°付近、すなわち、
水平に近い方向に超音波が送信され水平面内における物
体の存在を探索する場合の説明であるが、振動子2の俯
角を、第9図に示すように、90°近くに選択し、海底
の映像や海底に着床した魚群等の物体を探索する場合に
は前述の旋回角によるアドレス修正を行ったままでは次
のような問題を生ずる。
The above explanation assumes that the depression angle of the vibrator 2 is around 0°, that is,
This is an explanation of a case where ultrasonic waves are transmitted in a direction close to horizontal to search for the presence of an object in a horizontal plane. When searching for images or objects such as schools of fish that have landed on the ocean floor, the following problems will occur if the address correction based on the turning angle is performed as described above.

すなわち、第9図の如く、振動子2の俯角を90°近く
に選択した時の送信時相向性と、受信時エコー信号が回
転する面は同じ面となり、海底のエコー信号による映像
は、第10図のように、水深に相等する距離に横方向直
線状の映像として表示され、メモリ20には、この映像
と同じ形でエコー信号が記憶されることになる。振動子
2の俯角を90°近くに保って旋回させる場合、旋回は
、第9図に示すように、垂直軸の回りで行われるため、
平らな海底は旋回しても同じ形状で受信されるが、前述
のアドレス修正手段32によって旋回角Δθ分だけメモ
リ20のアドレスをずらしていると、第11図の如く旋
回する前の回転のエコー信号と旋回した後のエコー信号
のメモリ20上のアドレス位置がずれることになり、両
エコー信号の交差する場所、すなわち、両エコー信号が
一致する場所のみが正常な映像として記憶、表示され、
他の不一致の場所は干渉波として除去されてしまうこと
になる。
In other words, as shown in Fig. 9, when the angle of depression of the transducer 2 is selected to be close to 90°, the phase direction during transmission and the plane in which the echo signal rotates during reception are the same plane, and the image based on the echo signal on the sea floor is As shown in FIG. 10, the echo signal is displayed as a horizontally linear image at a distance equivalent to the water depth, and the echo signal is stored in the memory 20 in the same form as this image. When the vibrator 2 is rotated while keeping its depression angle close to 90°, the rotation is performed around the vertical axis as shown in FIG.
A flat seabed is received in the same shape even when turning, but if the address in the memory 20 is shifted by the turning angle Δθ by the address correction means 32 described above, an echo of the rotation before turning as shown in FIG. The address position on the memory 20 of the echo signal after turning with the signal will be shifted, and only the location where both echo signals intersect, that is, the location where both echo signals match, will be stored and displayed as a normal image.
Other areas of mismatch will be removed as interference waves.

第12図はこの問題を解決すべく構成された信号処理装
置の一例であり、第7図におけるアドレス修正手段32
を振動子の旋回角に応じて方位カウンタ22のカウント
値に補正骨を加算する加算回路42と、該加算回路42
によるアドレス修正を有効とするか無効とするかを切り
換える切換手段44とから構成したものである。すなわ
ち、切換手段44は振動子2の俯角に応じて、俯角がO
°近傍(水平)の時はスイッチSWlを加算回路42側
に接続してアドレス修正を有効化し、俯角が90°近傍
(垂直)の時にはスイッチSWIを方位カウンタ22側
に接続してアドレス修正を無効化するように動作するも
のである。この切換手段44によって、振動子2の俯角
を90°近傍に位置づけた場合の前述の問題を解決する
ことが出来る。
FIG. 12 shows an example of a signal processing device configured to solve this problem, and the address correction means 32 in FIG.
an addition circuit 42 that adds the correction bone to the count value of the azimuth counter 22 according to the rotation angle of the transducer;
and a switching means 44 for switching between validating and invalidating the address correction by. That is, the switching means 44 changes the depression angle to O depending on the depression angle of the vibrator 2.
When the depression angle is near 90° (horizontal), connect the switch SWl to the addition circuit 42 side to enable address correction, and when the depression angle is near 90° (vertical), connect the switch SWI to the azimuth counter 22 side to disable address correction. It operates in such a way that it becomes This switching means 44 makes it possible to solve the above-mentioned problem when the depression angle of the vibrator 2 is positioned near 90 degrees.

第13図は前記切換手段44を備えた信号処理装置の他
の構成を示す図である。前記した第12図の信号処理装
置において、切換手段44により方位カウンタ22と旋
回角Δθに応じた補正値を加算する加算回路42を切り
換えると、メモリ20のアドレス位置が旋回周分だけ急
激に変化する。
FIG. 13 is a diagram showing another configuration of a signal processing device equipped with the switching means 44. In the signal processing device shown in FIG. 12 described above, when the switching means 44 switches the addition circuit 42 that adds the correction value according to the azimuth counter 22 and the turning angle Δθ, the address position of the memory 20 changes rapidly by the number of turns. do.

これを防止するために第13図の信号処理装置では旋回
角の変化分を抽出する変化分抽出回路46と累算器48
を設け、切換手段によるスイッチSW2をこの変化分抽
出回路46と累算器48の間に設け、累算器48の出力
によりアドレス修正用の加算回路42の加算値が決定さ
れるように構成されている。振動子2の俯角が0°近傍
で旋回角に応じたアドレス修正を行う場合には、切換手
段44によりスイッチSW2を閉じ、振動子2の旋回角
を変化分抽出回路46に入力し、旋回角の変化分のみを
算出し、その変化分を累算器48で累積し、その結果を
加算回路42により方位カウンタ22のカウント値に加
えることによりアドレス修正を行う。振動子2の俯角が
90’近傍であって旋回角によりアドレス修正の必要が
ない場合には、切換手段44によりスイッチSW2を開
き、累算器48の人力を0とし、その出力が変化しない
ようにし、方位カウンタ22のカウント値が加算回路4
2で修正を受けないようにする。
In order to prevent this, the signal processing device shown in FIG.
A switch SW2 formed by a switching means is provided between this variation extraction circuit 46 and an accumulator 48, and the output of the accumulator 48 is configured to determine the added value of the adder circuit 42 for address correction. ing. When correcting the address according to the turning angle when the depression angle of the transducer 2 is near 0°, the switch SW2 is closed by the switching means 44, the turning angle of the transducer 2 is inputted to the change extraction circuit 46, and the turning angle is The address is corrected by calculating only the change in , accumulating the change in an accumulator 48 , and adding the result to the count value of the azimuth counter 22 in an adder circuit 42 . When the depression angle of the vibrator 2 is close to 90' and there is no need to correct the address due to the turning angle, the switching means 44 opens the switch SW2 to set the human power of the accumulator 48 to 0 so that its output does not change. and the count value of the azimuth counter 22 is added to the adder circuit 4.
Step 2 prevents you from receiving corrections.

次に、振動子2の俯角がO°近傍になり、再びアドレス
修正が必要となった場合に前述と同様にスイッチSW2
が閉じられ、旋回角の変化分抽出回路46に累算器48
の入力が接続されると、その直前の累算器48の内容が
旋回角の変化分だけ変化し、その分だけ加算回路42を
介して方位カウンタ22のカウント値に加えられ、アド
レス修正が行われるため、切換手段44の切り換えによ
るメモリ20上のアドレス位置の不連続(急激な変化)
をなくすことが出来る。
Next, when the depression angle of the vibrator 2 becomes close to 0° and it becomes necessary to correct the address again, switch SW2
is closed, and the accumulator 48 is added to the turning angle change extraction circuit 46.
When the input of the accumulator 48 is connected, the contents of the accumulator 48 immediately before it change by the change in the turning angle, and that amount is added to the count value of the azimuth counter 22 via the adding circuit 42, and the address is corrected. Discontinuity (rapid change) in the address position on the memory 20 due to switching of the switching means 44
can be eliminated.

なお、第12図、第13図の実施態様において、アドレ
ス修正の具体的手段は加算回路42を挙げて説明したが
、第8図に示す遅延回路としてのアドレス修正手段32
の如く、方位カウンタ22のリセットタイミングとなる
方位基準信号を旋回角に応じて遅延させ、方位カウンタ
22のリセットタイミングをずらす方法を採った場合で
も同様に切換手段44、変化分抽出回路46、累算器4
8を設け、第12図、第13図と同様の機能を持たせる
ことが可能である。
In the embodiments shown in FIGS. 12 and 13, the specific means for correcting the address has been explained using the addition circuit 42, but the address correction means 32 as a delay circuit shown in FIG.
Even if a method is adopted in which the azimuth reference signal, which is the reset timing of the azimuth counter 22, is delayed according to the turning angle, and the reset timing of the azimuth counter 22 is shifted, the switching means 44, the change extraction circuit 46, and the cumulative Calculator 4
8 can be provided to provide the same functions as those in FIGS. 12 and 13.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る超音波ソナーにおけ
る信号処理装置は、所望の旋回角並びに俯角をもって振
動子を位置づけ、物体からのエコー信号を受信して該エ
コー信号をその方位距離に基づいてアドレス発生手段か
ら発生されるアドレス位置に記憶する記憶手段と、今回
の送信信号に対するエコー信号と同一方位、距離におけ
る前回の送信信号に対するエコー信号とを前記記憶手段
から読み出して比較する比較手段を備え、前記比較手段
において一致が検出された時、今回の送信信号に対する
エコー信号を有効として前記アドレス発生手段から発生
されるアドレス位置に記憶すると共に、表示部に送出し
て前記エコー信号に基づいて物体の映像を表示せしめ、
不一致が検出された時、今回の送信信号に対するエコー
信号を干渉波として無効化するためのものであって、前
記振動子の旋回角に基づいて、前記アドレス発生手段か
ら発生されるアドレスを修正するアドレス修正手段を設
け、前記旋回角の変化によらず、同一方位、距離のエコ
ー信号に対して同一アドレス位置が指定されるようにし
た前記アドレス修正手段に前記振動子の俯角に応じて該
アドレス修正手段を有効化または無効化するための切換
手段を備えるよう構成している。
[Effects of the Invention] As explained above, the signal processing device for the ultrasonic sonar according to the present invention positions the transducer at a desired turning angle and depression angle, receives an echo signal from an object, and converts the echo signal into the A storage means for storing an address position generated by the address generation means based on the azimuth distance, and an echo signal for the current transmission signal and an echo signal for the previous transmission signal in the same direction and distance are read from the storage means and compared. and when a match is detected in the comparison means, the echo signal corresponding to the current transmission signal is stored as valid at the address position generated by the address generation means, and is sent to the display section to display the echo signal. Displays an image of the object based on the signal,
When a mismatch is detected, the echo signal for the current transmission signal is invalidated as an interference wave, and the address generated by the address generation means is corrected based on the rotation angle of the vibrator. An address correction means is provided so that the same address position is specified for echo signals of the same direction and distance regardless of a change in the turning angle. The apparatus is configured to include a switching means for enabling or disabling the correction means.

従って、振動子が旋回した場合であっても常に同一方位
、距離におけるエコー信号を比較することが出来、正確
にエコー信号を判定確認することが出来るため、干渉波
の除去を正しく行うことが出来るという利点を有する。
Therefore, even when the transducer rotates, it is possible to always compare echo signals in the same direction and distance, and since it is possible to accurately judge and confirm echo signals, interference waves can be removed correctly. It has the advantage of

また、振動子の俯角に応じてアドレス修正を行う機能を
有効化または無効化することが出来、水平方向の送信と
垂直方向の送信に対して、アドレス修正を行うか否かが
自動的に切り換えられ、操作性に優れるという利点をも
有している。
In addition, it is possible to enable or disable the function that corrects the address according to the angle of depression of the transducer, and automatically switches whether or not to correct the address for horizontal and vertical transmission. It also has the advantage of being easy to operate.

以上は干渉波の除去をする場合の例を挙げて説明してき
たが、干渉波の除去ばかりでなく今回のエコー信号とメ
モリに記憶された前回のエコー信号の単純平均あるいは
加重平均等の処理を行う場合についても同様の効果を生
ずるのは明らかである。
The above has been explained using an example of removing interference waves, but in addition to removing interference waves, processing such as simple averaging or weighted averaging of the current echo signal and the previous echo signal stored in memory is also possible. It is clear that the same effect will be produced when the method is used.

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。
Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments.
Of course, various improvements and changes in design are possible without departing from the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る信号処理装置が適用される超音波
ソナーの概略構成図、 第2図は送信時指向性を示す説明図、 第3図は受信時I旨向性を示す説明図、第4図は振動子
と物体の位置関係を示す説明図、 第5図は振動子の旋回状態を示す説明図、第6図は振動
子が旋回した場合のエコー信号の記憶位置を示す説明図
、 第7図は本発明に係る信号処理装置の一例を示す概略構
成図、 第8図は本発明に係る信号処理装置の他の例を示す概略
構成図、 第9図は振動子の俯角を90°近傍にした場合の送受信
ビームを示す説明図、 第1O図は振動子の俯角を90°近傍にした場合の海底
のエコー信号を示す説明図、 第11図は振動子が90°近傍の俯角を保って旋回角Δ
θ分だけ旋回した時の海底のエコー信号を示す説明図、 第12図は振動子の俯角に応じてアドレス修正手段を有
効化、無効化する切換手段を備えた信号処理装置の概略
構成図、 第13図は切換手段を備えた信号処理装置の他の例を示
す概略構成図である。 2・・・振動子      4・・・制御回路6・・・
駆動部      8・・・送受信部10・・・A/D
変換部   工2・・・信号処理装置14・・・表示部
      20・・・記憶手段22・・・方位カウン
タ   24・・・距離カウンタ26・・・比較手段 
    28・・・ゲート回路30・・・アドレス発生
手段 32・・・アドレス修正手段42・・・加算回路
     44・・・切換手段46・・・変化分抽出回
路  48・・・累算器FIG、2         
 FIG、3比較回jl&へ 比較lnl路へ 前回の海底信号
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ultrasonic sonar to which a signal processing device according to the present invention is applied, FIG. 2 is an explanatory diagram showing directivity during transmission, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing I directionality during reception. , Fig. 4 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the transducer and the object, Fig. 5 is an explanatory diagram showing the rotating state of the transducer, and Fig. 6 is an explanatory diagram showing the storage position of the echo signal when the transducer rotates. 7 is a schematic configuration diagram showing an example of a signal processing device according to the present invention, FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing another example of a signal processing device according to the present invention, and FIG. 9 is a depression angle of a vibrator. An explanatory diagram showing the transmitting and receiving beams when the angle of depression of the transducer is set near 90°. Figure 1O is an explanatory diagram showing the echo signal on the sea floor when the depression angle of the transducer is set near 90°. Turning angle Δ while maintaining the depression angle of
An explanatory diagram showing an echo signal on the seabed when the transducer rotates by θ; FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a signal processing device equipped with a switching means for enabling and disabling the address correction means according to the depression angle of the transducer; FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing another example of a signal processing device equipped with switching means. 2... Vibrator 4... Control circuit 6...
Drive section 8... Transmission/reception section 10... A/D
Conversion unit 2...Signal processing device 14...Display unit 20...Storage means 22...Direction counter 24...Distance counter 26...Comparison means
28...Gate circuit 30...Address generation means 32...Address correction means 42...Addition circuit 44...Switching means 46...Change extraction circuit 48...Accumulator FIG, 2
FIG, 3 comparison times jl & to comparison lnl path previous submarine signal

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)所望の旋回角および俯角を持って振動子を位置づ
け当該振動子により超音波信号を送信しあるいは物体か
らのエコー信号を受信し該エコー信号をその方位並びに
距離に基づいてアドレス発生手段から発生されるアドレ
ス位置に記憶する記憶手段と、今回の送信信号に対する
エコー信号と同一方位並びに距離における前回の送信信
号に対するエコー信号とを前記記憶手段から読み出して
演算する演算手段を備え、前記演算手段において演算さ
れた結果を表示部に送出して前記エコー信号に基づいて
物体の映像を表示すると共に今回の送信信号に対するエ
コー信号を前記アドレス発生手段から発生されるアドレ
ス位置に記憶する超音波ソナーにおける信号処理装置で
あって、前記信号処理装置に前記振動子の旋回角に基づ
いて前記アドレス発生手段から発生されるアドレスを修
正するアドレス修正手段を設け、前記旋回角の変化によ
ることなく同一方位並びに距離のエコー信号に対して同
一アドレス位置が指定されるように構成したことを特徴
とする超音波ソナーにおける信号処理装置。
(1) Position a transducer with a desired turning angle and depression angle, transmit an ultrasonic signal with the transducer, or receive an echo signal from an object, and transmit the echo signal from the address generation means based on its direction and distance. a storage means for storing the echo signal at a generated address position; and a calculation means for reading out from the storage means an echo signal for the previous transmission signal in the same direction and distance as the echo signal for the current transmission signal, and calculating the echo signal for the previous transmission signal, the calculation means In an ultrasonic sonar, the calculated result is sent to a display unit to display an image of the object based on the echo signal, and the echo signal corresponding to the current transmission signal is stored in the address position generated by the address generation means. The signal processing device is provided with an address correction means for correcting the address generated by the address generation means based on the turning angle of the vibrator, and the signal processing device is provided with an address correction means for correcting the address generated by the address generation means based on the turning angle of the vibrator. 1. A signal processing device for an ultrasonic sonar, characterized in that the same address position is specified for distance echo signals.
(2)特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記
アドレス修正手段は前記振動子の俯角に応じて該アドレ
ス修正手段を有効化または無効化するための切換手段を
備えてなる超音波ソナーにおける信号処理装置。
(2) In the device according to claim 1, the address correction means is an ultrasonic sonar comprising a switching means for enabling or disabling the address correction means according to the depression angle of the transducer. signal processing device.
(3)特許請求の範囲第2項記載の装置において、前記
アドレス修正手段は前記振動子の旋回角の変化分を抽出
する変化分抽出回路と、該旋回角の変化分を累算する累
算器とを備え、前記切換手段により前記変化分抽出回路
の出力を前記累算器に入力するか否かを制御するよう構
成してなる超音波ソナーにおける信号処理装置。
(3) In the apparatus according to claim 2, the address correction means includes a change extraction circuit that extracts a change in the rotation angle of the vibrator, and an accumulation circuit that accumulates the change in the rotation angle. A signal processing device for an ultrasonic sonar, comprising: a signal processing device for an ultrasonic sonar, the switching device controlling whether or not the output of the change extraction circuit is input to the accumulator.
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