JPH0519050A - スキヤニングソナーの探知表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１回の送信周期で前記３次元空間に広域送信を
行なうとともに受信ビームをリアルタイムで適宜の方位
方向と俯角方向に複合して走査し、所望の探知ゾーンか
ら得られる受信信号をリアルタイムでＶＧ画面あるいは
ＨＧ画面に適宜に選択して描画できるスキャニングソナ
ーの探知表示方法。 【構成】送信ビームＴＢを適宜の俯角内で全周に送信す
るが、受信ビームＲＢは全周には旋回せず適宜の方位幅
内で反復して方位走査するとともに、方位走査の都度適
宜の角度ずつ俯角走査することにより所望の３次元空間
の範囲を短時間のリアルタイムで探知し、３次元空間か
らの受信信号を前期受信信号の得られた距離と俯角およ
び方位に対応する位置で、垂直画面であるＶＧ画面およ
び平面画面であるＨＧ画面を適宜に選択して、単独ある
いは両画面同時にリアルタイムで画面表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，広方位の探知範囲を有
するスキャニングソナーにあって，適宜の方位幅内の垂
直に広い範囲の３次元の空間をリアルタイムで探知し、
かつリアルタイムで表示するスキャンニングソナーの探
知表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスキャンニングソナーは図１８
（ａ）のように円筒（あるいは半円筒，以降半円筒は略
す）面上に周方向および縦方向に配列される振動子から
なる送受波器４から，俯角θを有する送信ビームＴＢを
介して全周に送信し，受信は俯角θで図１８（ｂ）のよ
うに周期Ｔ₀ ごとに全周（３６０度）を高速旋回走査す
る受信ビームＲＢを介して俯角θ方向の魚群Ｆ等の反射
体（以降，単に魚群という）からの反射信号を受信す
る。魚群Ｆの深度は図１８（ｃ）のようにＨＧ画面の魚
群Ｆの方向に適宜設定される方位マークφ₁〜φ_h （図
１８（ａ），（ｂ）参照）の間を受信ビームが通過する
都度、魚群Ｆの信号が取り出され図１８（ｃ）のＶＧ画
面のように俯角θ（例：θ１）の方向の掃引線上の距離
Ｒの所に魚群Ｆが魚群像Ｆとして表示され、図には省略
する適宜の深度スケールにより読み取られる。 魚群の
俯角方向の探知、特に接近してからの探知は図１８
（ｃ）のように魚群の方向にあって広い俯角幅（例：θ
₁〜θ_q）で行われるが、図１８（ｂ）のように送信周期
（例：＃１Ｔ₀₀，＃２Ｔ₀₀）毎に送信ビームＴＢと受信
ビームＲＢの俯角が適宜の俯角幅θ_D（一般に数度）ず
つ俯角θ₁〜θ_qの間を順次切り替えて探索し図１８
（ｃ），（ｄ）ように魚群Ｆを向く適宜の方位幅φ₁〜
φ_hの間の魚群の探知像が表示される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のスキャニングソ
ナーは、下記のような問題点を有する。

【０００４】（１）適宜の方位幅で俯角方向に広い３次
元空間全体の探知・表示を行なう場合、多数の俯角方向
別の探知が必要であるが、１回の送信周期（例：１秒）
によっては１俯角方向の探知と１俯角方向への掃引線に
よる表示しかできないから、３次元空間全体の探知・表
示には多数（例：４回）の送信周期を費やすこととな
り、探知・表示に多くの時間（例：４秒）がかかる。

【０００５】（２）３次元空間にあって距離の異なる複
数の中層魚群を、一定の俯角幅ずつ切り替えて同時に探
知し表示するから、遠い魚群ほど表示される掃引線の間
隔が広く画像が見にくくなるが、俯角切り替え幅を狭め
ると、全体の探知に時間がかかる。

【０００６】（３）３次元空間にあり、活発に深度を変
化させる魚群の追尾時には、魚群の深度確認のために魚
群の上下を含めた広い深度範囲を俯角切り替え角を大き
くして切り替える粗い探知（以降、粗探知という）と、
魚群の形状・芯を詳細に把握するための魚群の高さ内を
俯角切り替え角を小さくして切り替えて密の探知（以
降、密探知という）が適宜交互に行なわれるから、動き
の鈍い魚群の探知に比べて一層探知表示に時間がかか
る。

【０００７】（４）複数の中層魚群に順次接近して調査
する場合、接近した魚群は短レンジの広い俯角幅で探知
・表示し、遠方の魚群のコンタクトは遠レンジの浅い俯
角幅で探知・表示することを、適宜に交互に切り替えて
行なうから、両者の探知・表示に時間がかかる。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑み、下記に述べる
ことを目的とする。

【０００９】スキャニングソナーによる適宜の方位幅に
あって俯角方向に広い３次元空間全体の探知・表示方法
の問題点に鑑みては、高価格の俯角方向専用の探知機器
を付加することなく、１回の送信周期で前記３次元空間
に広域送信を行なうとともに受信ビームをリアルタイム
で方位方向と俯角方向に複合して走査（以降、単に複合
走査という）し、得られる受信信号をリアルタイムでＶ
Ｇ画面に表示し、あるいはＶＧ画面とＨＧ画面に並画で
きるスキャニングソナーの探知表示方法を提供する。ま
た、３次元空間の探知において、適宜の方位幅、俯角幅
内に受信ビームをリアルタイムで複合走査するととも
に、探知距離に対応して俯角走査時の俯角切り替え角を
リアルタイムで順次狭く切り替えて探知し、ＶＧ画面に
おける遠方魚群の画像の掃引線の密度を高めて表示でき
るスキャニングソナーの探知表示方法を提供する。さら
に、３次元空間の探知において、適宜の方位幅・広い俯
角幅内を粗密に複合走査して粗探知と密探知を同時にリ
アルタイムで行ない、かつ同時にリアルタイムでＨＧ・
ＶＧ画面に表示するスキャニングソナーの探知表示方法
を提供する。加えて、受信ビームを近距離用の適宜方位
幅・広俯角、および遠距離用の広方位幅・適宜俯角幅の
複合走査をともに連続してリアルタイムで行なって探知
し、リアルタイムでＨＧ・ＶＧ画面に表示するスキャニ
ングソナーの探知表示方法を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のスキャニングソ
ナーの探知表示方法は、探知が方位方向に適宜広く行な
われるスキャニングソナーにおいて、送信を方位方向お
よび俯角方向にそれぞれ適宜に広く行ない、かつ受信ビ
ームを適宜の方位幅内で反復して方位走査するととも
に、方位走査の都度方位走査する俯角方向を適宜の角度
ずつ俯角走査して、３次元空間をリアルタイムで探知し
て受信信号を取得し、前期受信信号の得られた距離と俯
角に対応する位置で、垂直画面であるＶＧ画面に前記受
信信号に基づく画像をリアルタイムで画面表示する。

【００１１】好ましくは、前期受信信号の得られた距離
と俯角および方位に対応する位置で、前記受信信号に基
づく画像をセクタＰＰＩ表示される平面画面であるＨＧ
画面にリアルタイムで画面表示し、さらに好ましくは、
前記ＶＧ画面の表示とともに、前記ＨＧ画面をリアルタ
イムで並画する。

【００１２】また、前記方位走査ごとの俯角切り替え角
度を探知距離に対応して適宜に順次減少して俯角走査し
つつ３次元空間をリアルタイムで探知して受信信号を取
得し、取得する受信信号に基づいて探知画像をリアルタ
イムで画面表示したり、前記受信ビームの方位走査を適
宜選択される方位幅ごとに異なる走査密度で走査し、か
つ、あるいは受信ビームの方位走査の都度切り替える俯
角切り替え角度を、適宜選択する俯角方向について適宜
選択した切り替え角度に変えて俯角走査し、３次元空間
をリアルタイムで探知して受信信号を取得し、かつ取得
する受信信号に基づいて探知画像をリアルタイムで画面
表示するのが好ましい。

【００１３】さらに前記俯角走査幅を探知距離に対応し
て順次に適宜減少して俯角走査するとともに、適宜の距
離ごとに方位走査幅を順次に適宜増大するように方位走
査し、３次元空間をリアルタイムで探知して受信信号を
取得し、取得する受信信号に基づいて探知画像をリアル
タイムで画面表示するのも好ましい。

【００１４】

【作用】送信ビームを適宜の俯角内で全周に送信する
が、受信ビームは全周には旋回せず適宜の方位幅内で反
復して方位走査するとともに、方位走査の都度適宜の角
度ずつ俯角走査することにより所望の３次元空間の範囲
を短時間で走査し、３次元空間からの受信信号をリアル
タイムで取得し、前期受信信号の得られた距離と俯角お
よび方位に対応する位置で、垂直画面であるＶＧ画面お
よび平面画面であるＨＧ画面を適宜に選択して、単独あ
るいは同時にリアルタイムで画面表示する。また、前記
方位走査ごとの俯角切り替え角度を探知距離に対応して
適宜に順次減少して俯角走査しつつ３次元空間からの受
信信号をリアルタイムで入力したり、前記受信ビームの
方位走査を適宜選択される方位幅ごとに異なる走査密度
で走査し、受信ビームの方位走査の都度切り替える俯角
切り替え角度を、適宜選択する俯角方向について適宜選
択した切り替え角度に変えて俯角走査したり、さらに前
記俯角走査幅を探知距離に対応して順次に適宜減少して
俯角走査するとともに、適宜の距離ごとに方位走査幅を
順次に適宜増大するように方位走査することにより種々
の探知画像をリアルタイムで画面表示することができ
る。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１６】図１は、本発明の探知画像表示方法の実施
例が適用されたスキャンニングソナーの構成を示すブロ
ック図、図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１に示された
スキャニングソナーによって探知される探知ゾーンを示
す平面図および縦断面図、図３（ａ）は受信ビームを方
位方向に走査させる駆動信号と、俯角方向に走査させる
駆動信号とを示す波形図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示
された駆動信号によって駆動された受信ビームによって
表示器に表示される探知画像を示す説明図である。

【００１７】 送受波器４は、従来のスキャンニングソ
ナーと同様に円筒形（あるいは半円筒形、以降半円筒形
についての記載は省略する）に配列される複数の振動子
により形成されている。送信器２は、送受信信号を切り
替えるＴＲ回路３を介して、送受波器４と組み合わされ
て図２のように適宜の方位幅φ₁〜φ_h、俯角幅θ₁〜θ_q
の探知ゾーンＤＺを含む適宜の送信ビームＴＢを形成し
送信する。

【００１８】俯角走査器５は縦に配列された各振動子
（以降、縦配列振動子と記す）ごとに各振動子の受信出
力間の位相差を制御して俯角方向の受信ビームを形成す
るとともに、図３（ａ）のように受信ビームが従来のス
キャンニングソナーにおいて全周旋回走査される周期Ｔ
₀を適宜分割する周期Ｔ_mごとに適宜の俯角切り替え角θ
_Dずつ俯角θ₁からθ_qへと順次切り替える俯角走査を行
う。方位走査器６は俯角走査器５からの信号が図２に示
される受信ビームＲＢの方位方向の指向性を形成すると
ともに、図２（ａ），図３（ａ），（ｂ）のように周期
Ｔ_mごとに受信ビームＲＢを方位φ₁と方位φ_hとの間で
方位走査のために駆動する。

【００１９】処理装置７は上記の方位走査と俯角走査の
組み合せによる複合走査により得られる受信信号を図３
（ｂ）のように方位幅φ₁〜φ_hでセクタＰＰＩ表示され
るＨＧ画面および俯角θ₁〜θ_qのＶＧ画面あるいは後記
される各種の画面を表示器８のラスタ表示画面にリアル
タイムで表示するために、各受信信号のアドレス演算・
信号処理などを行う。表示器８（例えば、ＴＶ用カラー
デスプレイ等）は表示面に上記のＨＧ画面やＶＧ画面等
をリアルタイムで並画する。また、制御器１は上記装置
２，５，６，７に制御信号Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄を出力し
て上記各装置の制御を行なう。

【００２０】さらに上記の各装置の動作について説明す
る。

【００２１】送受波器４はｍ方向を向くｎ段の縦配列振
動子より構成され、その各１列は図４に示すように振動
子Ｔ₁，Ｔ₂，・・，Ｔ_j，・・，Ｔ_nよりなる。送信器２
からＴＲ回路３および送受波器４を経て送出された送信
ビームＴＢに対する反射波を送受波器４は受信する。俯
角θ_p（θ₁〜θ_qに関し、以降θ_pについて説明し他につ
いては説明を省略する）からの反射波Ｓ_pによる送受波
器４の縦配列振動子Ｔ₁〜Ｔ_nの信号出力Ｓ₄₁〜Ｓ_4nにお
ける信号出力Ｓ₄₁に対するＳ₄₂〜Ｓ_4nの位相差をψ_2p〜
ψ_npとすれば、ｊ段目（ｊ＝₂〜_n、以降ｊ段目について
説明し他についての説明は省略する）の振動子Ｔ_jの出
力Ｓ_4jの位相差ψ_jpは、振動子間隔をｄ、波長をλとし
て式（１）で示される。 ψ_jp＝｛2πd（j−1）・sinθ_p｝／λ ・・・・・ （１） 俯角θ_pにおける受信出力Ｓ₄₁〜Ｓ_4nと各位相差ψ_2p〜
ψ_npの関係を図５（ａ）に示す。次に図５（ａ）の位相
差ψ_jpは、図５（ｂ）で示され、出力Ｓ₄₁に対し０〜２
πの範囲にある位相差ψ′_jp（式（２）で表される）で
置き換えられる 。 ψ′_jp＝ψ_jp−2Ｋ_jπ ・・・・・・・・・・・・・ （２） 但し、2Ｋ_jπ≦ψ_jp≦2Ｋ_(j+1)π この位相差ψ′_jpを俯角走査器５により制御して俯角方
向のビーム形成および俯角走査を行う。

【００２２】図６は俯角走査器５の構成を示すブロック
図である。

【００２３】信号発生器５１は図５（ｂ）に示す受信信
号Ｓ₄₁〜Ｓ_4nの位相差ψ′_jp（０〜ψ′_np）を有する局
発信号Ｌ_j（Ｌ_j＝Ｌ₁〜Ｌ_n）を出力する。変調部５２
は、送受波器４のｍ個の縦配列振動子Ｔ_a〜Ｔ_mの各段振
動子Ｔ_1a〜Ｔ_na，・・・・・・・・，Ｔ_1m〜Ｔ_nm から
の各信号Ｓ_41a〜Ｓ_4na，・・・・，Ｓ_41m〜Ｓ_4nm を、
各変調回路ブロック５２_a〜５２_m内の各段の変調回路Ｍ
₁〜Ｍ_nにおいて、局発信号Ｌ₁〜Ｌ_nによりそれぞれ変調
して同相にしたのち、信号Ｓ_51a〜Ｓ_5na，・・・，Ｓ
_51m〜Ｓ_5nmとして出力する。ＶＢ合成器５３は各縦配列
振動子ごとの上記の信号を合成回路５３_a〜５３_mにより
それぞれ合成して、俯角θ_pを向き、かつ_m個の方位をそ
れぞれ向く受信ビームの信号Ｓ_5a〜Ｓ_5mを出力する。

【００２４】図７は図６の信号発生器５１の構成を示す
ブロック図である。

【００２５】局発５１１からの局発出力Ｌ₁がタップ付
の遅延回路（例えば、遅延回路網、ＣＣＤあるいはメモ
リを使用する遅延回路等）を有する移相器５１２に入力
され、移相器５１２の各タップから図６（ｂ）および式
（２）で示される位相差ψ′ _jpを有する信号Ｌ_jp（Ｌ_jp
＝Ｌ_2p〜Ｌ_np）およびＬ_1p（ψ＝₀）が出力される。ス
イッチングマトリックス５１３は移相器５１２からの出
力Ｌ_jp（Ｌ_jp＝Ｌ_1p〜Ｌ_np）の入力回線Ａ_j（Ａ_j＝Ａ₁
〜Ａ_n）と信号発生器５１の出力回線Ｌ_j（Ｌ_j＝Ｌ₁〜Ｌ
_n）に接続される出力回線Ｂ_j（Ｂ_j＝Ｂ₁〜Ｂ_n）、およ
び入・出力回線Ａ _j・Ｂ_jを同図のように接続するＦＥＴ
等よりなる電子スイッチＳ_jp（Ｓ_jp＝Ｓ_2p〜Ｓ_np）より
構成され、制御回路５１４が制御器１からの制御信号Ｐ
₂に含まれる俯角θ_pの信号を検出して出力する制御信号
Ｐ_2pにより上記電子スイッチＳ_jpが同時にオンされて、
出力回線Ｂ_jに位相差ψ′_jpを有する局発出力Ｌ_jpが出
力される。同様にして、制御回路５１４が制御信号Ｐ₂
から検出する俯角θ₁〜θ_qの信号に応じて出力する制御
信号Ｐ₂₁〜Ｐ_2qによりスイッチングマトリックス５１３
が作動して同図には省略した上記と同様の移相器５１２
からの適宜の出力回線およびスイッチングマトリックス
５１３に適宜に配置される電子スイッチを介して出力回
線Ｂ_jから出力Ｌ₁および位相差ψ′₂₁〜ψ′_n1，・・・
・，ψ′_2q〜ψ′_nqを有する出力Ｌ₂〜Ｌ_nが出力され
る。スイッチ５１５は上記の俯角θ₁〜θ_qに対する局発
出力を仰角−θ₁〜−θ_qに対する局発出力に切り替える
回路で、制御回路５１４が制御信号Ｐ₂から俯角信号θ₁
〜θ_qを検出する場合は、俯角用の信号Ｐ_2Aにより電子
スイッチＳ_Aj（Ｓ_Aj＝Ｓ_A1〜Ｓ_An）がオンされて上記の
ように信号発生器５１からＬ₁とＬ_jp（Ｌ_jp＝Ｌ_2p〜Ｌ
_np）が出力されるが、制御回路５１４が制御信号Ｐ₂か
ら仰角信号−θ₁〜−θ_qを検知する場合は、出力される
制御信号Ｐ_2Bにより電子スイッチＳ_BjがオンされＳ_Ajが
オフされて、信号発生器５１からの局発出力Ｌ₁，Ｌ₂，
〜，Ｌ_j，〜，Ｌ_n-1，Ｌ_n間の位相差は、Ｌ_nの出力が基
準とされてそれぞれψ′_np，ψ′_n-1p，・・，ψ′
_n+1-jp，・・，ψ_'2p，０として出力される。以上の説
明においては俯角・仰角走査を連続して行う場合は、俯
角・仰角信号をθ_q〜−θ_qとし、上記の俯角走査と同様
にして俯角・仰角走査が行われる。上記のように信号発
生器５１からの局発出力Ｌ₁〜Ｌ_nは、制御器１からの制
御信号Ｐ₂により順次入力される俯角・仰角信号θ_q〜−
θ_qに応じて適宜の位相差ψ′_jp，ψ′_n+1-jpに瞬時に
切り替えられるから、俯角走査器５による縦配列振動子
群の俯角方向の受信ビーム合成および俯角走査がリアル
タイムで並列に行われる。

【００２６】図８は方位走査器６の構成を示すブロック
図である。各ブロックは従来のスキャンニングソナーと
同様に構成されている。

【００２７】 旋回スイッチ６１は制御器１から制御信
号Ｐ₃により、俯角走査器５の出力信号Ｓ_5a〜Ｓ_5mか
ら、図２（ａ）の受信ビームＲＢの方位方向のビーム形
成用の適宜数の信号群を取り出すとともに、図３（ａ）
のように周期_Tmごとに方位φ₁〜φ_hの方位走査が行われ
るように反復切り替えを行い信号群Ｓ₆₁を出力する。信
号群Ｓ₆₁は移相回路６２により適宜移相されて同相の信
号群Ｓ₆₂として出力され、ＨＢ合成回路６３により合成
され信号Ｓ₆として出力される。この信号Ｓ₆は上記の俯
角走査器５、および方位走査器６により図２（ａ）およ
び図３（ａ）のように周期Ｔ₀ごとにφ₁〜φ_hの方位走
査とθ₁〜θ_qの俯角走査が組み合わされて複合走査され
る受信ビームＲＢが探知ゾーン全体からリアルタイムで
順次得られる時系列受信信号である。

【００２８】図９は処理装置７および表示器８を示すブ
ロック図である。

【００２９】表示器８は、例えばＴＶ用カラーブラウン
管表示器あるいは液晶カラーデスプレイ等の表示器で、
ラスター掃引に同期する信号Ｐ₈₁を処理器７１に、メモ
リ７２のＶＲＡＭの書き込み・読み出し制御用として出
力する。処理器７１は方位走査器６より入力されＡ／Ｄ
変換回路７３によりデジタル化された入力信号Ｓ₇₁をメ
モリ７２のＶＲＡＭに書き込むために、制御器１からの
制御信号Ｐ₄に含まれる入力信号Ｓ₇₁の刻々の探知点
（図１０（ｃ）の点Ｐ）の座標（距離ｒ、方位φ、俯角
θ）を読み出し、書き込みアドレスを演算する。ここで
ＨＧ・ＶＧ画面への表示は、ＨＧ画面には図１０
（ａ），（ｂ）のようにｘｙ面（θ＝０）に投影され、
ＶＧ画面には図１０（ａ），（ｃ）に適宜選択される方
位φ_c（例えば、方位φ₁〜φ_hの中心方位）を含む垂直
面に投影される場合を示す。ＨＧ画面およびＶＧ画面用
の書き込みアドレスは図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）を
参照して下記の式（３ａ），（３ｂ）および式（４
ａ），（４ｂ）によりそれぞれ演算される。なお、式
（４）の角度φ_p＝φ−φ_cとする。 ｘ＝Ｘ₁＋ｋ_a1・ｒ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ ・・・・（３ａ） ｙ＝Ｙ₁＋ｋ_b1・ｒ・ｃｏｓθ・ｃｏｓφ ・・・・（３ｂ） ｘ＝Ｘ₂＋ｋ_a2・ｒ・ｃｏｓθ・ｃｏｓφ_p ・・・ （４ａ） ｙ＝Ｙ₂＋ｋ_b2・ｒ・ｓｉｎθ ・・・・・・・・ （４ｂ） ここにおいて、Ｘ₁，Ｙ₁およびＸ₂，Ｙ₂はそれぞれ表示
面上のＨＧ・ＶＧ画面の表示位置を定める定数で、
ｋ_a1，ｋ_b1およびｋ_a2，ｋ_b2はそれぞれＨＧ・ＶＧ画面
上の表示スケールと水中距離の比を示す係数であって、
各定数，係数に含まれる正負号は表示画面の配置に合わ
せて適宜選定される。なお、以下のアドレスの演算式に
おいて式（３ａ），（３ｂ）および式（４ａ），（４
ｂ）と同様の定数，係数が使用されるが、それらの説明
は省略する。

【００３０】図１１（ａ），（ｂ）はメモリ７２のＶＲ
ＡＭ上の各信号の位置を示す説明図で、Ｓ_H00およびＳ
_V00はそれぞれＨＧ・ＶＧ画面用のメモリ領域を示す。
なお、Ｓ_H00とＳ_V00との対比を容易にするため方位φ_c
をｘ方向に変えて示してある。信号は周期Ｔ₀ごとに図
１１（ａ）のようにＳ_H0，Ｓ_V0に書き込まれるが、周期
Ｔ₀ごとの書き込みに先立って図１１（ｂ）のように破
線で示されるＳＬ_H1およびＳＬ_V0の部分が消去され、つ
いでＳ_H00においてはＳＬ_H1の円弧部分に、Ｓ_V00におい
てはＳＬ_V1の部分に、さらに周期Ｔ_mごとにＳＬ_H2〜Ｓ
Ｌ_HqおよびＳＬ_V2〜ＳＬ_Vqの書き込み順序で順次書き込
みされる。また、書き込みは、書き込む信号の強さが書
き込まれている信号の強さより強い場合は書き込まれ、
逆の場合は書き込みされないように作動される。図９で
示される信号Ｓ₇₁は上記のように処理器７１によりメモ
リ７２のＶＲＡＭに適宜書き込まれ、また、読み出さ
れ、メモリ７２内のＤ／Ａ変換回路によりアナログ信号
に変換され信号Ｓ₇として表示器８に出力され、表示器
８の表示面に図３（ｂ）で示されるＨＧ画面およびＶＧ
画面のように画面表示される。なお、ＨＧ・ＶＧ画面は
従来のスキャンニングソナーと同様に前送信時の画像が
リアルタイムで新画像にスクロール表示される。

【００３１】上記のようにして、周期Ｔ₀ごとに受信ビ
ームが方位φ₁〜φ_h、俯角θ₁〜θ_q間を複合走査され、
リアルタイムで得られる受信信号がＨＧ・ＶＧ画面にリ
アルタイムでスクロール表示され、送信周期ごとに探知
ゾーン全体の探知画像がＨＧ・ＶＧ画面に全面表示され
る。

【００３２】また、図１１（ｃ）のようにＨＧ画面にｘ
ｙ面への投影画像、ＶＧ_x画面にｘｚ面への投影画像、
ＶＧ_y画面にｙｚ面への投影画像の表示はそれぞれＨＧ
画面用には上記式（３）、ＶＧ_xぉよびＶＧ_y画面用には
図１０（ｂ）を参照して次に示される式（５ａ），（５
ｂ）および式（６ａ），（６ｂ）により、それぞれアド
レスが演算され、上記と同様にして画面表示される。 ｘ＝Ｘ₃＋ｋ_a3・ｒ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ ・・・・ （５ａ） ｙ＝Ｙ₃＋ｋ_b3・ｒ・ｓｉｎθ ・・・・・・・・ （５ｂ） ｘ＝Ｘ₄＋ｋ_a4・ｒ・ｃｏｓθ・ｃｏｓφ ・・・・ （６ａ） ｙ＝Ｙ₄＋ｋ_b4・ｒ・ｓｉｎθ ・・・・・・・・ （６ｂ） また、潜水艇等に装備されて目標に接近する場合は、図
１１（ｄ）のＨＧ・ＶＧ画面のように目標Ｖの方位
φ_V，俯仰角θ_V，距離Ｒ_Vが直接スケールで読み取れる
ように、ＨＧ画面には距離ｒと方位φを、ＶＧ画面には
距離ｒと俯角θを座標として受信信号が表示されるよう
に各アドレスが次の式（７ａ），（７ｂ）および式（８
ａ），（８ｂ）により演算され、ついで上記と同様にリ
アルタイムで表示される。 ｘ＝Ｘ₅＋ｋ_a5・ｒ・ｓｉｎφ ・・・・・・・・・ （７ａ） ｙ＝Ｙ₅＋ｋ_b5・ｒ・ｃｏｓφ ・・・・・・・・・ （７ｂ） ｘ＝Ｘ₆＋ｋ_a6・ｒ・ｃｏｓθ ・・・・・・・・・ （８ａ） ｙ＝Ｙ₆＋ｋ_b6・ｒ・ｓｉｎθ ・・・・・・・・・ （８ｂ） 次に、本発明の第２の実施例について図１，図１０
（ｃ），図１２，図１３（ａ），（ｂ）を参照して説明
する。

【００３３】本実施例では探知距離が図１２に示される
ように一定の距離Ｒ以上になると俯角切り替え角度を変
更する。

【００３４】第１の実施例と同様に制御器１から俯角走
査器５への制御信号Ｐ₂が次のように設定されて出力さ
れる。図１３（ａ）のＶＧ画面を表示する掃引線ＳＬの
本数（俯角方向の探知数）Ｎ、および深度幅ｄ_Mが適宜
選択され、受信前に適宜選択される俯角走査幅θ_q1と、
θ_q1から与えられる俯角切り替え角θ_D1＝θ_q1／（Ｎ−
１）の制御信号Ｐ₂が周期Ｔ_mごとに出力される。ついで
図１０（ｃ）に示す刻々の探知点Ｐ（座標ｒ・θ）の垂
直成分ｄ（ｒ・ｓｉｎθ）が深度幅ｄ_Mを越える時刻
（図１２（ａ）の距離Ｒに相当）から俯角切り替え角θ
_D1が適宜選択されるθ_D2に変わるとともに、俯角走査幅
がθ_q2（（Ｎ−１）θ_D2）に変わる制御信号Ｐ₂が周期
Ｔ_mごとに出力される。以下同様にして制御信号Ｐ₂の俯
角切り替え角θ_D、俯角走査幅θ_qが順次減少して出力さ
れる。俯角走査器５は上記制御信号Ｐ₂により制御され
て、俯角切り替え角がθ_D1，θ_D2，・・・、俯角走査角
がθ_{q 1}，θ_q2，・・・と減少する俯角走査を繰り返し
て、深度ｄ_M内において常にＮ個の俯角探知をリアルタ
イムで行い、深度幅ｄ_M内の３次元空間からの受信信号
を上記と同様にして図１２のＶＧ画面のように距離Ｒ以
遠の遠近の魚群Ｆ_A・Ｆ_Bをほぼ均一の掃引線密度でリア
ルタイムの表示を行なう。

【００３５】さらに本発明の第３の実施例について図１
４，図１５（ａ），（ｂ），（ｃ））を参照して説明す
る。

【００３６】上記の方位走査器６は制御器１において適
宜設定される制御信号Ｐ₃により、図１５（ａ）のＨＧ
画面および図１５（ｂ）のように方位φ_cを中心として
方位走査周期Ｔ_mごとに方位幅φ_A（φ₂〜φ₃）を２回走
査し、続く周期Ｔ_mに方位幅φ_B（φ₁〜φ₄）を１回方位
走査する広狭の方位走査を交互に行なう。また、上記さ
れる俯角走査器５は制御器１において適宜設定される制
御信号Ｐ₂により、図１５（ａ）のＶＧ画面および図１
５（ｃ）のように方位走査（周期Ｔ_mあるいは２Ｔ_m））
ごとに、俯角切り替え信号θ_Dが俯角幅θ_A（θ₂〜θ₃）
にあっては狭い角度θ_D1、俯角幅θ_B−θ_A（θ₁〜θ₂お
よびθ₃〜θ₄）にあっては広い角度θ_D2と切り替えて俯
角走査し、上記の方位と俯角の複合走査により得られる
受信信号が上記と同様にして図１４のようにＨＧ・ＶＧ
画面に表示される。このようにして魚群の方位幅φ_Aに
おける探知表示の密度は方位幅φ_Aの外側の方位幅φ_B−
φ_Aにおける探知表示密度の３倍となり、方位幅φ_Aにお
ける詳細な密探知が、またその両サイドには粗探知が同
時にリアルタイムで行なわれる。同様に俯角方向につい
ても密探知と粗探知が同時にリアルタイムで行なわれ
る。

【００３７】さらに本発明の第４の実施例について図１
６（ａ），（ｂ），（ｃ），図１７を参照して説明す
る。

【００３８】上記の送信器２と送受波器４が組み合わさ
れて図１６（ａ）の送信ビームＴＢの範囲で送信され、
上記される俯角走査器５は制御器１において適宜設定さ
れる制御信号Ｐ₂により、図１６（ａ），（ｂ）に示さ
れる適宜設定される距離Ｒに対応する図１７の時刻Ｔ_R
以前は同図のように俯角走査幅θ_q1の間を周期Ｔ_mごと
に俯角切り替え角θ_Dずつ俯角走査し、時刻Ｔ_R以降は俯
角走査幅θ_q1の２分の１の幅のθ_q2の間を周期２Ｔ_mご
とに俯角切り替え角θ_Dずつ俯角走査し、また方位走査
器６は制御器１により適宜設定される制御信号Ｐ₃によ
り同図のように時刻Ｔ_R以前は周期Ｔ_mごとに方位φ₂〜
φ₃を、時刻Ｔ_R後は２倍の方位幅φ₁〜φ₃を方位走査す
る。以上の複合走査により図１６（ａ）の探知ゾーンＤ
Ｚ₁は時刻Ｔ_R以前に、探知ゾーンＤＺ₂は時刻Ｔ_R以降に
それぞれリアルタイムで探知され、各探知ゾーンからえ
られる受信信号は上記と同様にして図１６（ｃ）のよう
に適宜のＨＧ・ＶＧ画面にそれぞれリアルタイムで表示
される。なお図１６（ｃ）のＨＧ・ＶＧ画面は中層魚群
の表示用として深度ｄ_M以深の信号は上記の処理装置７
において適宜に取り除かれて表示されている。なお、以
上の説明では探知ゾーンＤＺ₂の方位幅をφ₁〜φ₃とし
たが、これに代って方位幅φ₂〜φ₃に相当する方位幅で
適宜の方位を選択して探知しかつそれぞれ適宜の位置に
表示することができる。また図１６（ａ）のように送信
ビームＴＢによる送信方位内であれば受信中においても
任意の方位方向にリアルタイムで切り替えることができ
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され作用する
から次のような効果を奏する。

【００４０】（１）従来のスキャンニングソナーの全周
用の送受波器を変えることなく、適宜の方位幅で広い俯
角幅の３次元空間である限定された探知ゾーン内の探知
と表示がともにリアルタイムで行なわれ、送信周期毎に
３次元空間全体の新しいＨＧ・ＶＧ画面が完結する。そ
の結果、探知幅を４５度とする場合の３次元の空間全体
の探知時間は、従来のスキャンニングソナーの探知表示
方法による同一空間の探知時間の８分の１に短縮される
から、魚群の刻々の形状、動向、疎密の変化等の生態観
察が短時間に詳細にかつ確実に行なうことができるとと
もに、長時間の観察時の疲労を少なくできる効果があ
る。また、３次元空間がリアルタイムで複合走査されて
リアルタイムの探知表示が行なわれるから、船が海況に
より動揺する場合も魚群は瞬時（例えば、大きさが直径
３０ｍである魚群の探知は、前述したように従来約４秒
かかったのに本発明のものでは約０．０４秒で探知でき
る）に探知表示されるから動揺の影響をあまり受けず観
察できる効果がある。

【００４１】（２）適宜の方位幅で広い俯角幅内の３次
元空間にあって中層の探知範囲内の遠方に存在する魚群
も俯角方向の探知方向の間隔が開くことなくほぼ一様に
なるように受信ビームがリアルタイムで制御されて探知
され、かつリアルタイムで表示されるから、遠方の魚群
の画像が近くの魚群と同様に細かい掃引線密度で表示さ
れ魚群像の判読に時間を掛けることなく、かつ読取に疲
労することが低減される効果がある。

【００４２】（３）適宜の方位幅にあって広い俯角幅内
の３次元空間全体の複合走査による探知にあっては、適
宜選択する主なる方位・俯角幅内と、その外方の方位・
俯角幅内が、それぞれ密探知と粗探知で同時にリアルタ
イムで行なわれ、かつリアルタイムでＨＧ・ＶＧ画面に
表示されるから、密探知領域で観察・評価されている魚
群が、密探知領域から急激に離脱する場合も、広範囲の
粗探知領域で離脱する方位・俯角を検知し、リアルタイ
ムで密探知の方位・俯角を移動して追尾することができ
るから、魚群の詳細な観察・評価と追尾を両立させるこ
とができる効果がある。

【００４３】（４）中層魚群に接近して適宜の方位幅に
あり適宜に広い俯角幅の３次元空間の探知表示をリアル
タイムで行ない、魚群の評価等を進めながら、これに並
行して遠距離の魚群の動向の監視のためのリアルタイム
の探知表示を同時に行ない、かつ同一の表示画面に並画
することができるから従来のスキャニングソナーの探知
表示方法のように、探知レンジと俯角を送信周期毎に切
り替えるか、あるいは２台のスキャニングソナーにより
遠近をそれぞれ探知し、２つの表示画面の表示画面の監
視・操作することなく使用できるから、複数の距離・方
向の異なる魚群の観察・調査に時間が掛からず疲労も低
減でき、また２台のスキャニングソナーを使用すること
に対しては費用低減の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の探知表示方法の第１の実施例が適用さ
れたスキャニングソナーの構成を示すブロック図であ
る。

【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施
例における探知ゾーンを示す平面図と縦断面図である。

【図３】（ａ）は第１の実施例における受信ビームを駆
動する駆動信号を示す波形図である。 （ｂ）は図３（ａ）の駆動信号によって駆動された受信
ビームに基づいて描かれるＨＧ画面およびＶＧ画面を示
す図である。

【図４】図１に示される送受波器４の縦配列振動子の１
列分を示す図である。

【図５】図４の各振動子が受信する受信信号の位相差を
示す図である。

【図６】図１の俯角走査器５を詳細に示すブロック図で
ある。

【図７】図６の信号発生器５１を詳細に示すブロック図
である。

【図８】図１の方位走査器６を詳細に示すブロック図で
ある。

【図９】図１の処理装置７および表示器８を詳細に示す
ブロック図である。

【図１０】（ａ）は表示器８に表示されているＨＧ画面
およびＶＧ画面を示す図である。 （ｂ）は（ａ）におけるＨＧ画面の表示方法を示す図で
ある。 （ｃ）は（ａ）におけるＶＧ画面の表示方法を示す図で
ある。

【図１１】（ａ），（ｂ）はメモリ７２の操作内容を示
す図である。 （ｃ）はｘｙ面、ｘｚ面、ｙｚ面への投影画像を示す図
である。 （ｄ）は俯仰角内を探知する場合の画面表示を示す図で
ある。

【図１２】第２の実施例における探知画像のＶＧ画面を
示す図である。

【図１３】（ａ）は図１２のＶＧ画面を構成するための
掃引線を示す図である。 （ｂ）は（ａ）の掃引線に対応する俯角制御信号を示す
図である。

【図１４】第３の実施例における画面表示を示す図であ
る。

【図１５】（ａ）は図１４の画面に対応する走査を示す
図である。 （ｂ）は（ａ）の方位走査のための制御信号を示す図で
ある。 （ｃ）は（ａ）の俯角走査のための制御信号を示す図で
ある。

【図１６】（ａ），（ｂ）は第４の実施例における探知
ゾーンを示す図である。 （ｃ）は（ａ），（ｂ）の画面表示を示す図である。

【図１７】図１６の画面表示のための方位走査および俯
角走査を制御する制御信号を示す図である。

【図１８】（ａ）は従来のスキャニングソナーの送受信
ビームを示す平面図と縦断面図である。 （ｂ）は受信ビームを駆動する駆動信号を示す波形図で
ある。 （ｃ）は（ｂ）の受信ビームの駆動により描かれるＨＧ
画面およびＶＧ画面を示す図である。 （ｄ）は（ｃ）における他の探知画像のＶＧ画面を示す
図である。

【符号の説明】

１ 制御器 ２ 送信器 ３ ＴＲ回路 ４ 送受波器 ５ 俯角走査器 ６ 方位走査器 ７ 処理装置 ８ 表示器 ＴＢ 送信ビーム ＲＢ 受信ビーム ＤＺ 探知ゾーン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 探知が方位方向に適宜広く行なわれるス
   キャニングソナーにおいて、 送信を方位方向および俯角方向にそれぞれ適宜に広く行
   ない、かつ受信ビームを適宜の方位幅内で反復して方位
   走査するとともに、方位走査の都度方位走査する俯角方
   向を適宜の角度ずつ俯角走査して、３次元空間をリアル
   タイムで探知して受信信号を取得し、 前期受信信号の得られた距離と俯角に対応する位置で、
   垂直画面であるＶＧ画面に前記受信信号に基づく画像を
   リアルタイムで画面表示することを特徴とするスキャニ
   ングソナーの探知表示方法。
2. 【請求項２】 探知が方位方向に広く行なわれるスキャ
   ニングソナーにおいて、 送信を方位方向および俯角方向にそれぞれ適宜に広く行
   ない、かつ受信ビームを適宜の方位幅内で反復して方位
   走査するとともに、方位走査の都度方位走査する俯角方
   向を適宜の角度ずつ俯角走査して、３次元空間をリアル
   タイムで探知して受信信号を取得し、 前期受信信号の得られた距離と俯角および方位に対応す
   る位置で、前記受信信号に基づく画像をセクタＰＰＩ表
   示される平面画面であるＨＧ画面にリアルタイムで画面
   表示することを特徴とするスキャニングソナーの探知表
   示方法。
3. 【請求項３】 前記ＶＧ画面の表示とともに、前記ＨＧ
   画面をリアルタイムで並画するスキャニングソナーの探
   知表示方法。
4. 【請求項４】 前記方位走査ごとの俯角切り替え角度を
   探知距離に対応して適宜に順次減少して俯角走査しつつ
   ３次元空間をリアルタイムで探知して受信信号を取得
   し、取得する受信信号に基づいて探知画像をリアルタイ
   ムで画面表示する請求項１ないし３のいずれか１項に記
   載のスキャニングソナーの探知表示方法。
5. 【請求項５】 前記受信ビームの方位走査を適宜選択さ
   れる方位幅ごとに異なる走査密度で走査し、かつ、ある
   いは受信ビームの方位走査の都度切り替える俯角切り替
   え角度を、適宜選択する俯角方向について適宜選択した
   切り替え角度に変えて俯角走査し、３次元空間をリアル
   タイムで探知して受信信号を取得し、 かつ取得する受信信号に基づいて探知画像をリアルタイ
   ムで画面表示する請求項１ないし３のいずれか１項に記
   載のスキャニングソナーの探知表示方法。
6. 【請求項６】 前記俯角走査幅を探知距離に対応して順
   次に適宜減少して俯角走査するとともに、適宜の距離ご
   とに方位走査幅を順次に適宜増大するように方位走査
   し、３次元空間をリアルタイムで探知して受信信号を取
   得し、取得する受信信号に基づいて探知画像をリアルタ
   イムで画面表示する請求項１ないし３のいずれか１項に
   記載のスキャニングソナーの探知表示方法。