JPH04285883A - 水中探知装置 - Google Patents
水中探知装置Info
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- JPH04285883A JPH04285883A JP4945991A JP4945991A JPH04285883A JP H04285883 A JPH04285883 A JP H04285883A JP 4945991 A JP4945991 A JP 4945991A JP 4945991 A JP4945991 A JP 4945991A JP H04285883 A JPH04285883 A JP H04285883A
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- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 26
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- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 abstract 1
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Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水中の魚群等の三次元
分布の探知を行うことができる水中探知装置に関する。
分布の探知を行うことができる水中探知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】広範囲方向の水中情報を得るための水中
探知装置、たとえばスキャンニングソナーでは、多数の
振動子を積層して1つの振動子ブロックとし、この振動
子ブロックを円環状に配列してなる全周旋回型の送受波
器を有しており、これらの各振動子を同時に励振駆動し
て水中の全周方向に超音波ビームを発射する一方、その
反射波を尖鋭な指向性を有する受信ビームを旋回走査し
て水中探知を行う。
探知装置、たとえばスキャンニングソナーでは、多数の
振動子を積層して1つの振動子ブロックとし、この振動
子ブロックを円環状に配列してなる全周旋回型の送受波
器を有しており、これらの各振動子を同時に励振駆動し
て水中の全周方向に超音波ビームを発射する一方、その
反射波を尖鋭な指向性を有する受信ビームを旋回走査し
て水中探知を行う。
【0003】この場合、図10に示すように、受信ビー
ムBrを水平面から所定角度だけ傾けて走査するために
ティルト角θが設定されている。このティルト角θは、
従来装置では、1回の超音波の送受信中は固定されたま
まであって、途中で変更されることはない。したがって
、受信ビームBrを1周させた場合の探知範囲は、送受
波器を頂点とした円錐面に対応した範囲となる。そのた
め、魚群a0が存在する場合の探知情報は、図11に示
すように、受信ビームBrが走査される円錐面で切断し
た切り口a1となる。これは広い方位角の範囲で信号強
度が一定の幅広の指向特性をもった超音波ビームを送信
する場合においても同じである。
ムBrを水平面から所定角度だけ傾けて走査するために
ティルト角θが設定されている。このティルト角θは、
従来装置では、1回の超音波の送受信中は固定されたま
まであって、途中で変更されることはない。したがって
、受信ビームBrを1周させた場合の探知範囲は、送受
波器を頂点とした円錐面に対応した範囲となる。そのた
め、魚群a0が存在する場合の探知情報は、図11に示
すように、受信ビームBrが走査される円錐面で切断し
た切り口a1となる。これは広い方位角の範囲で信号強
度が一定の幅広の指向特性をもった超音波ビームを送信
する場合においても同じである。
【0004】このような平面的な限られた範囲の探知情
報a1では、魚群a0の三次元的な分布を十分に把握す
ることができない。
報a1では、魚群a0の三次元的な分布を十分に把握す
ることができない。
【0005】また、受信ビームBrが走査される円錐面
から外れた位置にある魚群b0は、探知することができ
ない。
から外れた位置にある魚群b0は、探知することができ
ない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の不都合を改善す
るために、従来技術では、複数回にわたって超音波の送
受信を行い、各々1回の超音波の送受信が終了するたび
に、ティルト角θを少しずつ変化させることにより、三
次元の探知情報を得るようにした装置も提案されている
。
るために、従来技術では、複数回にわたって超音波の送
受信を行い、各々1回の超音波の送受信が終了するたび
に、ティルト角θを少しずつ変化させることにより、三
次元の探知情報を得るようにした装置も提案されている
。
【0007】しかし、従来装置において三次元的な探知
情報を得るためには、超音波の送受信を何回も繰り返す
必要があり、情報採取のために長時間を要する。たとえ
ば、ティルト角を0°〜40°の範囲で5°きざみで変
化させる場合には、9回の超音波の送受信の時間が必要
となる。
情報を得るためには、超音波の送受信を何回も繰り返す
必要があり、情報採取のために長時間を要する。たとえ
ば、ティルト角を0°〜40°の範囲で5°きざみで変
化させる場合には、9回の超音波の送受信の時間が必要
となる。
【0008】すると、図10に示すように、水中を早い
速度で移動する魚c0などは、超音波の送受信を繰り返
す間に、探知範囲から遥かに離れ去ってしまい、これら
の魚群の移動を捕捉することができない。
速度で移動する魚c0などは、超音波の送受信を繰り返
す間に、探知範囲から遥かに離れ去ってしまい、これら
の魚群の移動を捕捉することができない。
【0009】これに対して、送信、受信のいずれにおい
ても超音波ビームが幅広の指向特性をもつようにすれば
、図10の各魚a0〜c0を捕捉することができる。
ても超音波ビームが幅広の指向特性をもつようにすれば
、図10の各魚a0〜c0を捕捉することができる。
【0010】しかしながら、送信、受信のいずれにおい
ても幅広の指向特性のために、ある距離以上では魚群か
らのエコーよりも強度の大きい海底エコーも同時に受信
され、その結果、海底エコーに魚群エコーがマスクされ
てしまい、魚群を捕捉することができなくなる。
ても幅広の指向特性のために、ある距離以上では魚群か
らのエコーよりも強度の大きい海底エコーも同時に受信
され、その結果、海底エコーに魚群エコーがマスクされ
てしまい、魚群を捕捉することができなくなる。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するためになされたものであって、幅広の指向特
性をもつ超音波ビームを送信し、その反射波を受信する
際に、幅狭の指向特性をもつ受信ビームのティルト角と
旋回走査とを交互に切り換えることにより、短時間の内
に水中の三次元の探知情報が得られるようにするもので
ある。さらに、三次元探知の探知領域を制御することに
より、不要な海底エコーの影響を除こうとするものであ
る。
を解決するためになされたものであって、幅広の指向特
性をもつ超音波ビームを送信し、その反射波を受信する
際に、幅狭の指向特性をもつ受信ビームのティルト角と
旋回走査とを交互に切り換えることにより、短時間の内
に水中の三次元の探知情報が得られるようにするもので
ある。さらに、三次元探知の探知領域を制御することに
より、不要な海底エコーの影響を除こうとするものであ
る。
【0012】そのため、本発明は、広範囲方向に超音波
探知信号を発射し、多数の振動子を円筒面上に縦方向お
よび横方向にそれぞれ振動子間隔がほぼ等間隔になるよ
うに配列固定し、順次選択される縦方向に配置される複
数の振動子および横方向に配置される所定数の振動子が
捕捉するエコー信号に基づいて水平方向の異なる方向に
順次受波ビームを形成して広範囲方向を探知する水中探
知装置において、次の構成を採る。
探知信号を発射し、多数の振動子を円筒面上に縦方向お
よび横方向にそれぞれ振動子間隔がほぼ等間隔になるよ
うに配列固定し、順次選択される縦方向に配置される複
数の振動子および横方向に配置される所定数の振動子が
捕捉するエコー信号に基づいて水平方向の異なる方向に
順次受波ビームを形成して広範囲方向を探知する水中探
知装置において、次の構成を採る。
【0013】すなわち、本発明では、垂直方向に幅が広
く、水平方向に全探知範囲をカバーするような送波ビー
ムを形成する送信手段と、垂直方向および水平方向にお
いてそれぞれ幅の狭い受波ビームを形成する受波ビーム
形成手段と、ある一つの超音波探知信号を発射するごと
に、前記送波ビーム内において前記受波ビームを水平方
向および垂直方向に振らせる受波ビーム指向方向制御手
段とを備えている。
く、水平方向に全探知範囲をカバーするような送波ビー
ムを形成する送信手段と、垂直方向および水平方向にお
いてそれぞれ幅の狭い受波ビームを形成する受波ビーム
形成手段と、ある一つの超音波探知信号を発射するごと
に、前記送波ビーム内において前記受波ビームを水平方
向および垂直方向に振らせる受波ビーム指向方向制御手
段とを備えている。
【0014】具体的には、多数の振動子を積層して1つ
の振動子ブロックとし、この振動子ブロックを円環状に
配列してなる全周旋回型の送受波器を有する一方、前記
各振動子ブロックに個別的に対応して、この振動子ブロ
ックに含まれる各振動子で得られる各々の受信信号の位
相を揃える垂直位相合成回路が設けられ、かつ、各垂直
位相合成回路で位相合成された受信信号の水平方向の位
相を揃えて受信ビームを形成する水平位相合成回路を備
え、さらに、各振動子ブロックを構成する各振動子の配
列方向に沿って、sinx/x(ただし、x=(π・s
inθBW/2λ)・d・N、λは搬送周波数信号の波
長、θBWは指向特性のビーム幅、dは振動子の配列ピ
ッチ、Nは振動子の位置)で定まる振幅分布をもつよう
に重み付けされた超音波送信用の駆動信号を出力する送
信部と、駆動信号の発生タイミングを決めるトリガ信号
に応答して起動されるとともに、受信ビームの1旋回走
査が終了するたびに出力される旋回走査終了信号をカウ
ントする距離カウンタと、この距離カウンタから出力さ
れるカウント値に基づいて、受信ビームの探知地点まで
の距離に応じて予め設定されたティルト角の設定データ
を順次出力するティルト角設定データ発生部と、このテ
ィルト角設定データ発生部からのティルト角設定データ
に基づいて前記垂直位相合成回路に対して受信信号の位
相を揃えるための位相補正信号を出力する位相補正信号
発生部と、前記トリガ信号の出力周期内に、受信ビーム
を旋回走査するとともに、この旋回走査が終了するたび
に前記旋回走査終了信号を出力する制御部とを含んでい
る。
の振動子ブロックとし、この振動子ブロックを円環状に
配列してなる全周旋回型の送受波器を有する一方、前記
各振動子ブロックに個別的に対応して、この振動子ブロ
ックに含まれる各振動子で得られる各々の受信信号の位
相を揃える垂直位相合成回路が設けられ、かつ、各垂直
位相合成回路で位相合成された受信信号の水平方向の位
相を揃えて受信ビームを形成する水平位相合成回路を備
え、さらに、各振動子ブロックを構成する各振動子の配
列方向に沿って、sinx/x(ただし、x=(π・s
inθBW/2λ)・d・N、λは搬送周波数信号の波
長、θBWは指向特性のビーム幅、dは振動子の配列ピ
ッチ、Nは振動子の位置)で定まる振幅分布をもつよう
に重み付けされた超音波送信用の駆動信号を出力する送
信部と、駆動信号の発生タイミングを決めるトリガ信号
に応答して起動されるとともに、受信ビームの1旋回走
査が終了するたびに出力される旋回走査終了信号をカウ
ントする距離カウンタと、この距離カウンタから出力さ
れるカウント値に基づいて、受信ビームの探知地点まで
の距離に応じて予め設定されたティルト角の設定データ
を順次出力するティルト角設定データ発生部と、このテ
ィルト角設定データ発生部からのティルト角設定データ
に基づいて前記垂直位相合成回路に対して受信信号の位
相を揃えるための位相補正信号を出力する位相補正信号
発生部と、前記トリガ信号の出力周期内に、受信ビーム
を旋回走査するとともに、この旋回走査が終了するたび
に前記旋回走査終了信号を出力する制御部とを含んでい
る。
【0015】
【作用】上記構成において、超音波の送信に際して、各
振動子ブロックの各振動子の配列方向に沿ってsinx
/xで定まる振幅分布をもつように重み付けされた超音
波送信用の駆動信号が送信部から出力される。この駆動
信号により各振動子が励振されて発射される超音波は、
垂直方向に対しては広い方位角の範囲で信号強度が一定
となるような幅広の指向特性をもち、かつ、水平方向に
対しては全探知範囲をカバーするようなビームとなる。
振動子ブロックの各振動子の配列方向に沿ってsinx
/xで定まる振幅分布をもつように重み付けされた超音
波送信用の駆動信号が送信部から出力される。この駆動
信号により各振動子が励振されて発射される超音波は、
垂直方向に対しては広い方位角の範囲で信号強度が一定
となるような幅広の指向特性をもち、かつ、水平方向に
対しては全探知範囲をカバーするようなビームとなる。
【0016】一方、この超音波エコーは、各振動子ブロ
ックごとに受信されて、各振動子ブロックの振動子から
受信信号が出力され、これが各垂直位相合成回路で位相
合成され、さらに、各垂直位相合成回路の所定の出力が
水平位相合成回路に入力されて水平位相合成されること
により受信ビームが形成される。
ックごとに受信されて、各振動子ブロックの振動子から
受信信号が出力され、これが各垂直位相合成回路で位相
合成され、さらに、各垂直位相合成回路の所定の出力が
水平位相合成回路に入力されて水平位相合成されること
により受信ビームが形成される。
【0017】制御部は、この受信ビームの1旋回走査が
終了するたびに旋回走査終了信号を出力するので、この
旋回走査終了信号が距離カウンタでカウントされる。こ
の距離カウンタのカウント値に応じて、ティルト角設定
データ発生部からは、受信ビームの探知地点までの距離
に応じて予め設定されたティルト角の設定データが順次
出力される。したがって、受信ビームが1旋回走査され
るたびにティルト角の設定が変更されることになる。
終了するたびに旋回走査終了信号を出力するので、この
旋回走査終了信号が距離カウンタでカウントされる。こ
の距離カウンタのカウント値に応じて、ティルト角設定
データ発生部からは、受信ビームの探知地点までの距離
に応じて予め設定されたティルト角の設定データが順次
出力される。したがって、受信ビームが1旋回走査され
るたびにティルト角の設定が変更されることになる。
【0018】そして、このティルト角の設定データに基
づいて移相補正信号発生部は、垂直位相合成回路に対し
て受信信号の位相を揃えるための位相補正信号を出力す
る。
づいて移相補正信号発生部は、垂直位相合成回路に対し
て受信信号の位相を揃えるための位相補正信号を出力す
る。
【0019】これにより、一回の超音波の送受信の間に
受信ビームのティルト角の変更と旋回走査とが時分割で
交互に切り換えて行なわれて三次元の探知情報が得られ
ることになる。
受信ビームのティルト角の変更と旋回走査とが時分割で
交互に切り換えて行なわれて三次元の探知情報が得られ
ることになる。
【0020】
【実施例】図1は、本発明の実施例に係る水中探知装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【0021】同図において、符号1は水中探知装置の全
体を示し、2は振動子で、これらの各振動子2が多段に
積層されて1つの振動子ブロック4a〜4nとなり、各
振動子ブロック4a〜4nが円環状に配列されて一つの
全周旋回型の送受波器3が構成されている。
体を示し、2は振動子で、これらの各振動子2が多段に
積層されて1つの振動子ブロック4a〜4nとなり、各
振動子ブロック4a〜4nが円環状に配列されて一つの
全周旋回型の送受波器3が構成されている。
【0022】6a〜6nは各々の振動子ブロック4a〜
4nに含まれる振動子で得られる受信信号の位相を揃え
る垂直位相合成回路であって、各振動子ブロック4a〜
4nに個別的に対応して設けられている。各々の垂直位
相合成回路6a〜6nは、全て同一の構成であって、た
とえば一つの垂直位相合成回路6aに着目すると、図2
に示すように、各振動子ブロック4aを構成する各振動
子2に個別に接続された前段増幅器8と、各前段増幅器
8から出力される受信信号に後述の移相補正信号発生部
30からの移相補正信号を混合して受信信号を移相する
移相器10と、これらの移相器10で移相された各受信
信号を加算する加算器12とからなる。
4nに含まれる振動子で得られる受信信号の位相を揃え
る垂直位相合成回路であって、各振動子ブロック4a〜
4nに個別的に対応して設けられている。各々の垂直位
相合成回路6a〜6nは、全て同一の構成であって、た
とえば一つの垂直位相合成回路6aに着目すると、図2
に示すように、各振動子ブロック4aを構成する各振動
子2に個別に接続された前段増幅器8と、各前段増幅器
8から出力される受信信号に後述の移相補正信号発生部
30からの移相補正信号を混合して受信信号を移相する
移相器10と、これらの移相器10で移相された各受信
信号を加算する加算器12とからなる。
【0023】14は水平方向の位相合成を行う対象とな
る1群(本例ではm個)の受信信号を選択するために切
り換え走査される切換回路、16は切換回路14で選択
された1群(m個)の受信信号の水平方向の位相を揃え
て受信ビームを形成するための水平位相合成回路である
。
る1群(本例ではm個)の受信信号を選択するために切
り換え走査される切換回路、16は切換回路14で選択
された1群(m個)の受信信号の水平方向の位相を揃え
て受信ビームを形成するための水平位相合成回路である
。
【0024】18は各振動子ブロック4a〜4nを構成
する各振動子2の配列方向に沿ってsinx/x(ただ
し、x=(π・sinθBW/2λ)・d・N、λは搬
送周波数信号の波長、θBWは指向特性のビーム幅、d
は振動子の配列ピッチ、Nは振動子の位置)で定まる振
幅分布をもつように重み付けされた超音波送信用の駆動
信号を出力する送信部である。この送信部18は、図3
に示すように、後述の制御部32から出力される超音波
発射のタイミングを決めるトリガ信号(キーイングパル
ス)Tに応答して所定の搬送周波数(たとえば200K
Hz)のパルス信号を発生する信号発生器20と、この
信号発生器20からのパルス信号を移相する移相器22
と、各移相器22の出力を増幅するゲイン調整可能な増
幅器24とからなる。 そして、各移相器22は、図4に示すように、各振動子
ブロック4a〜4nからの超音波の発射方向がα0/2
(α0は超音波の送信ビーム幅)となるようにその移相
量が予め設定されている。これにより、送受波器3から
放射される超音波の海面などの不要な方向では音響エネ
ルギが小さく、必要な方向では音響エネルギが大きくな
る。また、各増幅器24の増幅度は、各振動子ブロック
4a〜4nごとに、その振動子2の配列方向に沿ってs
inx/xで定まる振幅分布をもつようにそれぞれ重み
付け調整されており、これによって、送受波器3からは
、一定角度範囲において指向特性が平坦な超音波が発射
されるようになっている(特開昭61−22398号公
報参照)。
する各振動子2の配列方向に沿ってsinx/x(ただ
し、x=(π・sinθBW/2λ)・d・N、λは搬
送周波数信号の波長、θBWは指向特性のビーム幅、d
は振動子の配列ピッチ、Nは振動子の位置)で定まる振
幅分布をもつように重み付けされた超音波送信用の駆動
信号を出力する送信部である。この送信部18は、図3
に示すように、後述の制御部32から出力される超音波
発射のタイミングを決めるトリガ信号(キーイングパル
ス)Tに応答して所定の搬送周波数(たとえば200K
Hz)のパルス信号を発生する信号発生器20と、この
信号発生器20からのパルス信号を移相する移相器22
と、各移相器22の出力を増幅するゲイン調整可能な増
幅器24とからなる。 そして、各移相器22は、図4に示すように、各振動子
ブロック4a〜4nからの超音波の発射方向がα0/2
(α0は超音波の送信ビーム幅)となるようにその移相
量が予め設定されている。これにより、送受波器3から
放射される超音波の海面などの不要な方向では音響エネ
ルギが小さく、必要な方向では音響エネルギが大きくな
る。また、各増幅器24の増幅度は、各振動子ブロック
4a〜4nごとに、その振動子2の配列方向に沿ってs
inx/xで定まる振幅分布をもつようにそれぞれ重み
付け調整されており、これによって、送受波器3からは
、一定角度範囲において指向特性が平坦な超音波が発射
されるようになっている(特開昭61−22398号公
報参照)。
【0025】26は前述のトリガ信号Tをリセット信号
として入力するとともに、受信ビームの1旋回走査が終
了するたびに制御部32から出力される旋回走査終了信
号Sを入力してカウントする距離カウンタである。すな
わち、この距離カウンタ26は、旋回走査終了信号Sが
加わるたびにカウントアップするが、そのカウント値R
は、受信ビームBrの探知地点までの距離に対応してい
る。
として入力するとともに、受信ビームの1旋回走査が終
了するたびに制御部32から出力される旋回走査終了信
号Sを入力してカウントする距離カウンタである。すな
わち、この距離カウンタ26は、旋回走査終了信号Sが
加わるたびにカウントアップするが、そのカウント値R
は、受信ビームBrの探知地点までの距離に対応してい
る。
【0026】また、28は距離カウンタ26から出力さ
れるカウント値Rに対応して、受信ビームの探知地点ま
での距離に応じて予め設定されたティルト角θの設定デ
ータを順次出力するティルト角設定データ発生部である
。すなわち、このティルト角設定データ発生部28は、
たとえばROMで構成されており、図5に示すように、
距離カウンタ26から出力されるカウント値Rで指定さ
れるアドレス位置にティルト角θを設定するデータが対
応付けて記憶されている。なお、この場合のティルト角
θは、カウント値Rが直線的に増加するのに応じて増加
と減少とを繰り返すように設定されている。
れるカウント値Rに対応して、受信ビームの探知地点ま
での距離に応じて予め設定されたティルト角θの設定デ
ータを順次出力するティルト角設定データ発生部である
。すなわち、このティルト角設定データ発生部28は、
たとえばROMで構成されており、図5に示すように、
距離カウンタ26から出力されるカウント値Rで指定さ
れるアドレス位置にティルト角θを設定するデータが対
応付けて記憶されている。なお、この場合のティルト角
θは、カウント値Rが直線的に増加するのに応じて増加
と減少とを繰り返すように設定されている。
【0027】30はティルト角設定データ発生部28か
ら読み出されたティルト角θの設定データに基づいて各
垂直位相合成回路6a〜6nに対して受信信号の位相を
揃えるための位相補正信号φを出力する位相補正信号発
生部である。
ら読み出されたティルト角θの設定データに基づいて各
垂直位相合成回路6a〜6nに対して受信信号の位相を
揃えるための位相補正信号φを出力する位相補正信号発
生部である。
【0028】32は前述のトリガ信号KPを出力すると
ともに、このトリガ信号Tの出力周期内に、水平位相合
成回路16の移相量を設定した後に切換回路14を切り
換え走査することにより、受信ビームBrを旋回走査し
、さらに、この旋回走査が1周されるたびに旋回走査終
了信号Sを出力する制御部である。
ともに、このトリガ信号Tの出力周期内に、水平位相合
成回路16の移相量を設定した後に切換回路14を切り
換え走査することにより、受信ビームBrを旋回走査し
、さらに、この旋回走査が1周されるたびに旋回走査終
了信号Sを出力する制御部である。
【0029】次に上記構成の水中探知装置における超音
波の送受信動作について説明する。
波の送受信動作について説明する。
【0030】超音波の送信に際しては、制御部32から
トリガ信号Tが出力され、このトリガ信号Tが送信部1
8と距離カウンタ26とにそれぞれ与えられる。
トリガ信号Tが出力され、このトリガ信号Tが送信部1
8と距離カウンタ26とにそれぞれ与えられる。
【0031】送信部18の信号発生器20からは、この
トリガ信号Tに応答して、所定の搬送周波数(たとえば
200KHz)のパルス信号が駆動信号として出力され
、これが各移相器22に送出されてそれぞれ所定の移相
量が与えられ、さらに、各パルス信号が増幅器8で各々
所定の増幅度で増幅された後、全ての振動子2に加えら
れる。
トリガ信号Tに応答して、所定の搬送周波数(たとえば
200KHz)のパルス信号が駆動信号として出力され
、これが各移相器22に送出されてそれぞれ所定の移相
量が与えられ、さらに、各パルス信号が増幅器8で各々
所定の増幅度で増幅された後、全ての振動子2に加えら
れる。
【0032】これにより、発射される超音波Btは、図
4に示すように、各振動子ブロック4a〜4nごとに、
α0/2のティルト角で、かつ超音波のビーム幅α0が
広く、そのビーム幅α0の範囲では平坦な指向特性をも
ち、かつ、水平方向に対しては全探知範囲をカバーする
ようなビームとして形成される。
4に示すように、各振動子ブロック4a〜4nごとに、
α0/2のティルト角で、かつ超音波のビーム幅α0が
広く、そのビーム幅α0の範囲では平坦な指向特性をも
ち、かつ、水平方向に対しては全探知範囲をカバーする
ようなビームとして形成される。
【0033】そして、この超音波Btの発射から次の超
音波Btが発射されるまでの間に、以下に述べる受信動
作が行われる。
音波Btが発射されるまでの間に、以下に述べる受信動
作が行われる。
【0034】送受波器3で得られる受信信号の基本的な
処理としては、水中の近距離からの超音波エコーは、各
振動子ブロック4a〜4nごとに受信され、各振動子ブ
ロック4a〜4nを構成する各振動子2からの受信信号
が次段の各垂直位相合成回路6a〜6nで垂直方向の位
相が合成される。さらに、各垂直位相合成回路4a〜4
nの出力の内の1群(m個)の受信信号が切換回路14
で選択され、これらの受信信号が水平位相合成回路16
に入力されて水平位相合成される。そして、制御部32
が切換回路14を切換走査するとともに、この切換回路
14で選択された受信信号が水平位相合成回路16で位
相合成されることにより、図6に示すように受信ビーム
Brが旋回走査される。
処理としては、水中の近距離からの超音波エコーは、各
振動子ブロック4a〜4nごとに受信され、各振動子ブ
ロック4a〜4nを構成する各振動子2からの受信信号
が次段の各垂直位相合成回路6a〜6nで垂直方向の位
相が合成される。さらに、各垂直位相合成回路4a〜4
nの出力の内の1群(m個)の受信信号が切換回路14
で選択され、これらの受信信号が水平位相合成回路16
に入力されて水平位相合成される。そして、制御部32
が切換回路14を切換走査するとともに、この切換回路
14で選択された受信信号が水平位相合成回路16で位
相合成されることにより、図6に示すように受信ビーム
Brが旋回走査される。
【0035】一方、前述したように、距離カウンタ26
は、制御部32からのトリガ信号Tによってリセットさ
れる。そして、次の超音波発射のトリガ信号Tが出力さ
れるまでの間に、制御部32は、受信ビームBrを繰り
返して旋回走査するとともに、1旋回走査が終了するた
びに旋回走査終了信号Sを出力する。そして、この旋回
走査終了信号Sが距離カウンタ26でカウントされる。 このため、距離カウンタ26のカウント値Rは、受信ビ
ームBrが1旋回走査されるたびに順次カウントアップ
する。そして、そのカウント値Rが次段のティルト角設
定データ発生部28に対してティルト角θの設定データ
の読み出しアドレスとして加えられる。したがって、テ
ィルト角設定データ発生部28からは、図5に示すよう
に、距離カウンタ26のカウント値Rが増加するのに応
じてこれに対応するティルト角θの設定データが順次出
力される。たとえば、距離カウンタ26のカウント値が
Riを示すときには(これは図6において受信ビームB
rの探知地点Pまでの距離Liに対応する)、ティルト
角としてθiの設定データが出力される。
は、制御部32からのトリガ信号Tによってリセットさ
れる。そして、次の超音波発射のトリガ信号Tが出力さ
れるまでの間に、制御部32は、受信ビームBrを繰り
返して旋回走査するとともに、1旋回走査が終了するた
びに旋回走査終了信号Sを出力する。そして、この旋回
走査終了信号Sが距離カウンタ26でカウントされる。 このため、距離カウンタ26のカウント値Rは、受信ビ
ームBrが1旋回走査されるたびに順次カウントアップ
する。そして、そのカウント値Rが次段のティルト角設
定データ発生部28に対してティルト角θの設定データ
の読み出しアドレスとして加えられる。したがって、テ
ィルト角設定データ発生部28からは、図5に示すよう
に、距離カウンタ26のカウント値Rが増加するのに応
じてこれに対応するティルト角θの設定データが順次出
力される。たとえば、距離カウンタ26のカウント値が
Riを示すときには(これは図6において受信ビームB
rの探知地点Pまでの距離Liに対応する)、ティルト
角としてθiの設定データが出力される。
【0036】そして、このティルト角θの設定データは
、移相補正信号発生部30に加えられるので、移相補正
信号発生部30は、各垂直位相合成回路6a〜6nに対
して受信信号の垂直方向の位相を揃えるための位相補正
信号を出力する。
、移相補正信号発生部30に加えられるので、移相補正
信号発生部30は、各垂直位相合成回路6a〜6nに対
して受信信号の垂直方向の位相を揃えるための位相補正
信号を出力する。
【0037】これにより、一回の超音波の送受信の間に
受信ビームBrのティルト角θの変更と旋回走査とが時
分割で交互に切り換えられる。この場合のティルト角θ
は、距離カウンタ26のカウント値Rが増加するのに伴
って、0〜α0の範囲内(0≦θ≦α0)で増加、減少
が繰り返されるので、受信ビームBrの探知地点の垂直
断面上の軌跡は、図6の破線に示すようにジクザク状に
なる。
受信ビームBrのティルト角θの変更と旋回走査とが時
分割で交互に切り換えられる。この場合のティルト角θ
は、距離カウンタ26のカウント値Rが増加するのに伴
って、0〜α0の範囲内(0≦θ≦α0)で増加、減少
が繰り返されるので、受信ビームBrの探知地点の垂直
断面上の軌跡は、図6の破線に示すようにジクザク状に
なる。
【0038】こうして、1回の超音波の送受信の間に、
受信ビームBrのティルト角θが増減されるとともに、
旋回走査が繰り返されて三次元の探知情報が得られるこ
とになる。
受信ビームBrのティルト角θが増減されるとともに、
旋回走査が繰り返されて三次元の探知情報が得られるこ
とになる。
【0039】なお、受信ビームBrの探知地点が時間経
過とともに長くなると、海底エコーを受信することにな
るので、このような海底エコーを除くためには、受信ビ
ームBrの探知地点が海底に近付いたときに、ティルト
角θの下限を小さく抑えるようにすればよい。たとえば
、図7に示すように、受信ビームBrがP0の地点に到
達してからさらにP1の地点に至るまで探知する場合に
は、図8に示すように、ティルト角設定データ発生部2
8に記憶させておくティルト角を、距離カウンタ26の
カウント値がR0(探知地点P0に対応)のときにはα
0とし、カウント値Rが増加するのにしたがって符号■
〜■に示すように最大値を次第に小さくして行き、カウ
ント値がR1(探知地点P1に対応)のときにα1(=
α0−Δα)とすればよい。
過とともに長くなると、海底エコーを受信することにな
るので、このような海底エコーを除くためには、受信ビ
ームBrの探知地点が海底に近付いたときに、ティルト
角θの下限を小さく抑えるようにすればよい。たとえば
、図7に示すように、受信ビームBrがP0の地点に到
達してからさらにP1の地点に至るまで探知する場合に
は、図8に示すように、ティルト角設定データ発生部2
8に記憶させておくティルト角を、距離カウンタ26の
カウント値がR0(探知地点P0に対応)のときにはα
0とし、カウント値Rが増加するのにしたがって符号■
〜■に示すように最大値を次第に小さくして行き、カウ
ント値がR1(探知地点P1に対応)のときにα1(=
α0−Δα)とすればよい。
【0040】さらに、不要な海面反射の影響を除くには
、図9に示すように、受信ビームBrの探知地点が短距
離の場合にティルト角の上限を抑えてΔα<θ<α0の
範囲に制限し、受信ビームBrの探知地点が長くなって
海面反射の影響が無くなれば、上限の制約を解除すれば
よい。
、図9に示すように、受信ビームBrの探知地点が短距
離の場合にティルト角の上限を抑えてΔα<θ<α0の
範囲に制限し、受信ビームBrの探知地点が長くなって
海面反射の影響が無くなれば、上限の制約を解除すれば
よい。
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、従来のように、複数回
にわたって超音波の送受信を行う必要はなく、一回の超
音波の送受信の間に受信ビームのティルト角の変更と旋
回走査とが時分割で交互に切り換えて行なわれるので、
三次元の探知情報が短時間の内に得られるようになる。
にわたって超音波の送受信を行う必要はなく、一回の超
音波の送受信の間に受信ビームのティルト角の変更と旋
回走査とが時分割で交互に切り換えて行なわれるので、
三次元の探知情報が短時間の内に得られるようになる。
【0042】また、必要に応じて、ティルト角設定デー
タ発生部で設定されるティルト角の変化の状態を変更す
ることにより、海底エコーや海面反射の影響を有効に除
くことができる等の優れた効果を奏する。
タ発生部で設定されるティルト角の変化の状態を変更す
ることにより、海底エコーや海面反射の影響を有効に除
くことができる等の優れた効果を奏する。
【図1】本発明の実施例に係る水中探知装置の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図2】図1の装置の垂直位相合成回路の詳細を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図3】図1の装置の送信部の詳細を示すブロック図で
ある。
ある。
【図4】超音波の送信ビームの指向特性を示す説明図で
ある。
ある。
【図5】距離カウンタのカウント値に基づいてティルト
角設定データ発生部から読み出されるティルト角の設定
データを示す説明図である。
角設定データ発生部から読み出されるティルト角の設定
データを示す説明図である。
【図6】受信ビームのティルト角の変更と旋回走査の相
互の関係を説明するための図である。
互の関係を説明するための図である。
【図7】海底エコーの影響を除去するための説明図であ
る。
る。
【図8】海底エコーの影響を除去する場合に、距離カウ
ンタのカウント値に基づいてティルト角設定データ発生
部から読み出されるティルト角の設定データを示す説明
図である。
ンタのカウント値に基づいてティルト角設定データ発生
部から読み出されるティルト角の設定データを示す説明
図である。
【図9】海面反射の影響を除去するための説明図である
。
。
【図10】従来の受信ビームの旋回走査により得られる
探知情報の範囲を示す説明図である。
探知情報の範囲を示す説明図である。
【図11】水中の探知情報を画像表示した場合の説明図
である。
である。
1…水中探知装置、2…振動子、4a〜4n…振動子ブ
ロック、6a〜6n…垂直位相合成回路、16…水平位
相合成回路、18…送信部、26…距離カウンタ、28
…ティルト角設定データ発生部、30…位相補正信号発
生部、32…制御部。
ロック、6a〜6n…垂直位相合成回路、16…水平位
相合成回路、18…送信部、26…距離カウンタ、28
…ティルト角設定データ発生部、30…位相補正信号発
生部、32…制御部。
Claims (2)
- 【請求項1】 広範囲方向に超音波探知信号を発射し
、多数の振動子を円筒面上に縦方向および横方向にそれ
ぞれ振動子間隔がほぼ等間隔になるように配列固定し、
順次選択される縦方向に配置される複数の振動子および
横方向に配置される所定数の振動子が捕捉するエコー信
号に基づいて水平方向の異なる方向に順次受波ビームを
形成して広範囲方向を探知する水中探知装置において、
垂直方向に幅が広く、水平方向に全探知範囲をカバーす
るような送波ビームを形成する送信手段と、垂直方向お
よび水平方向においてそれぞれ幅の狭い受波ビームを形
成する受波ビーム形成手段と、ある一つの超音波探知信
号を発射するごとに、前記送波ビーム内において前記受
波ビームを水平方向および垂直方向に振らせる受波ビー
ム指向方向制御手段とを具備することを特徴とする水中
探知装置。 - 【請求項2】 多数の振動子を積層して1つの振動子
ブロックとし、この振動子ブロックを円環状に配列して
なる全周旋回型の送受波器を有する一方、前記各振動子
ブロックに個別的に対応して、この振動子ブロックに含
まれる各振動子で得られる各々の受信信号の位相を揃え
る垂直位相合成回路が設けられ、かつ、各垂直位相合成
回路で位相合成された受信信号の位相を揃えて受信ビー
ムを形成する水平位相合成回路を備えた水中探知装置に
おいて、前記各振動子ブロックを構成する各振動子の配
列方向に沿って、sinx/x(ただし、x=(π・s
inθBW/2λ)・d・N、λは搬送周波数信号の波
長、θBWは指向特性のビーム幅、dは振動子の配列ピ
ッチ、Nは振動子の位置)で定まる振幅分布をもつよう
に重み付けされた超音波送信用の駆動信号を出力する送
信部と、前記駆動信号の発生タイミングを決めるトリガ
信号に応答して起動されるとともに、受信ビームの1旋
回走査の終了のたびに出力される旋回走査終了信号をカ
ウントする距離カウンタと、この距離カウンタから出力
されるカウント値に基づいて、受信ビームの探知地点ま
での距離に応じて予め設定されたティルト角の設定デー
タを順次出力するティルト角設定データ発生部と、この
ティルト角設定データ発生部からのティルト角設定デー
タに基づいて前記垂直位相合成回路に対して受信信号の
位相を揃えるための位相補正信号を出力する位相補正信
号発生部と、前記トリガ信号の出力周期内に、受信ビー
ムを旋回走査するとともに、この旋回走査が終了するた
びに前記旋回走査終了信号を出力する制御部と、を含む
ことを特徴とする水中探知装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03049459A JP3111258B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 水中探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03049459A JP3111258B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 水中探知装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04285883A true JPH04285883A (ja) | 1992-10-09 |
JP3111258B2 JP3111258B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=12831726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03049459A Expired - Fee Related JP3111258B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 水中探知装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3111258B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0763852A (ja) * | 1993-08-25 | 1995-03-10 | Furuno Electric Co Ltd | 水中探知装置 |
JP2014157083A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Furuno Electric Co Ltd | 信号処理装置、水中探知装置、信号処理方法、及びプログラム |
US8992185B2 (en) | 2010-02-03 | 2015-03-31 | Denso Corporation | High-pressure pump |
-
1991
- 1991-03-14 JP JP03049459A patent/JP3111258B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0763852A (ja) * | 1993-08-25 | 1995-03-10 | Furuno Electric Co Ltd | 水中探知装置 |
US8992185B2 (en) | 2010-02-03 | 2015-03-31 | Denso Corporation | High-pressure pump |
US9932950B2 (en) | 2010-02-03 | 2018-04-03 | Denso Corporation | High-pressure pump |
JP2014157083A (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Furuno Electric Co Ltd | 信号処理装置、水中探知装置、信号処理方法、及びプログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3111258B2 (ja) | 2000-11-20 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |