JPH1152048A

JPH1152048A - 水中探知装置

Info

Publication number: JPH1152048A
Application number: JP9218970A
Authority: JP
Inventors: Toshizane Yamashita; 敏実山下; Naoki Horino; 直己堀野; Toshio Shibusawa; 利夫澁澤; Atsushi Sato; 篤佐藤
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-26
Anticipated expiration: 2017-07-31
Also published as: JP3450661B2

Abstract

(57)【要約】【課題】魚群探知機を用いて海底底質を判断しようと
する場合、海底反射残響波形が飽和してしまい正確な判
断ができない。【解決手段】魚群探知用の感度，ＴＶＧ設定手段１
１，１２，１３とは別に底質判断用の感度，ＴＶＧ設定
手段１４，１５，１６を設ける。また海底反射残響波形
か否かを判断する閾値を送受波器の指向角情報を基に設
定する手段１７を設ける。さらに予めサンプル波形記憶
部１８に記憶させておいたサンプル波形と比較して海底
底質の判断を行う構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水中に超音波を送受
波して、魚群やプランクトンだけでなく海底底質の明確
な表示を行う水中探知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばエビやカニ等の甲殻類や回流しな
い魚等は、それぞれ好んで生息する底質場所が定まって
いる。従ってこれらの漁においては、そのような底質の
場所を探知することが重要になる。すなわち海底が泥な
のか、またはシルト，砂，玉石なのか、或は岩で形成さ
れているのか探知できれば、これらの漁を効率良く行え
るようになる。従来、このような海底底質の探知は一般
的な魚群探知機を用いて海底から反射する音波の残響時
間を基に判断している。

【０００３】図４は、従来のこの種の魚群探知機の構成
の概略を示すブロック図である。図において、２１は送
受波器、２２は送受切換器、２３は送信部、２４は受信
部、２５はＡ／Ｄ変換部、２６は受信信号記憶部、２７
は魚探信号映像表示制御部、２８は底質表示制御部、２
９は受信制御部、３０は表示制御部、３１は表示器、３
２は感度ボリューム、３３はＴＶＧ（減衰量補正）ボリ
ュームである。

【０００４】送信部２３から送信信号が送受切換器２２
を経由し送受波器２１に加えられ、送受波器２１から水
中へ超音波が発射される。発射された超音波は、その送
受波器２１特有の指向角を以て拡がり、魚群や海底に当
たって反射し、反射波が送受波器２１で受波され、電気
信号に変換されて送受切換器２２を経由して受信部２４
で受信される。受信部２４では、受信制御部２９を介し
て感度ボリューム３２，ＴＶＧボリューム３３で受信信
号の感度とＴＶＧとが適切な値に調整され、Ａ／Ｄ変換
部２５でディジタル信号に変換され、受信信号記憶部２
６に記憶される。

【０００５】受信信号記憶部２６に記憶されたデータ
は、魚探信号映像表示部２７で映像表示用信号として読
み出され、表示制御部３０でその強度に応じた表示色の
データに変換され、ＣＲＴ表示に同期した信号に変換さ
れて表示器３１に映像表示される。

【０００６】また受信信号記憶部２６に記憶されたデー
タは、底質表示制御部２８でも読み出され、図５（Ａ）
に示すように、海底からの反射信号を区別できる適当な
閾値（Ｘ）を基準に、図５（Ｂ）に示すように二値化
し、送受波器２１から海底までの時間（Ｌ）と、海底反
射の残響時間（ｗ）とを求め、海底底質の判断基準
（Ｍ）を、Ｍ＝（ｗ／Ｌ）・α （αは定数）により
求め、表示制御部３０を介して数値またはグラフに変換
して表示器に表示する。

【０００７】次に、海底底質の判断基準（Ｍ）を求める
原理について図６，図７を用いて説明する。図６（Ａ）
に示すように、送受波器２１から発射された音波は、そ
の送受波器に特有の指向角を以て拡がり、海底で反射し
て同じ指向角で受波される。従って海底に垂直に当たっ
た音波Ｓ１は、垂直に反射して受波されるが、海底に或
る入射角を以て当たった音波Ｓ２は同じ反射角を以て反
射される。ところが図６（Ｂ）に示すように、海底が岩
等で形成され平坦でない場合、この岩に当たった音波は
そこで乱反射し、本来は受波できない角度で入射した音
波の反射波も受波できるようになる。

【０００８】これを別の面から見れば図７（Ａ）に示す
ように、例えば海底が泥等の平坦な場合、乱反射は生じ
ず、受波できる幅（ｗ１）は小さく、玉石などの場合に
は小さな乱反射により受波できる幅（ｗ２）は少し拡が
り、岩等の場合には大きな乱反射により受波できる幅
（ｗ３）が更に拡がることになる。これを時間で考えれ
ば、拡がった部分からの反射波はより遅く受波されるた
め、図５（Ｂ）に示すように、海底底質の相違によって
海底反射残響時間がｗ１〜Ｗ３と、それぞれ相違するこ
とになる。従って海底底質の判断基準（Ｍ）を、Ｍ＝
（ｗ／Ｌ）・α で求めることができる。なお海底反射
残響時間ｗを海底までの時間Ｌで除算しているのは、海
底までの距離の相違からくる反射幅の相違を補正するた
めである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような魚群探知
機を用いて海底残響時間を基に海底底質を判断する場
合、以下のような問題が生じる。漁業を目的とする水中
探知では、上述のように魚群やプランクトンの探知と海
底底質の判断の両方を行う必要があるが、反射強度の弱
い魚群を適切に探知するためには、受信感度やＴＶＧの
レベルを魚群やプランクトンに合わせておく必要があ
る。然しながら、このようにすると海底からの反射信号
が飽和してしまい、従って海底底質に相違があっても、
図７，図８に示すように飽和により海底反射残響時間の
差異が殆どなくなってしまい（すなわち海底が泥のよう
な平坦面であってもその反射強度が強いため乱反射の幅
が拡がってしまい）、海底底質の明確な区別ができなく
なる。

【００１０】また音波の反射特性は、入射角度やその周
波数を相違させることによって底質の相違をより的確に
捕らえられることが知られいる。然しながら従来の魚群
探知機では、入射角度（すなわち送受波器の指向角）や
その周波数の相違を底質判断のパラメータとしていない
ので、海底底質の的確な判断が行えないという問題点が
あった。

【００１１】本発明はかかる問題点を解決するためのな
されたものであり、従来の魚群探知機としての機能はそ
のまま備えると共に、海底底質の明確な判断が可能な水
中探知装置を得ることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる水中探知
装置は、水中直下へ超音波送受波器を用いて超音波パル
スを送受波し、得られた反射信号データから魚群の存在
を表示器に映像表示すると共に、海底底質を判断して底
質情報を表示器に表示する水中探知装置において、反射
信号データを記憶する受信信号記憶部と、前記受信信号
記憶部に記憶された反射信号データを読み出して魚群探
知用の感度設定とＴＶＧ（減衰量補正）とを行い前記表
示器に映像表示するためのデータを出力する魚探信号映
像表示制御部と、前記受信信号記憶部に記憶された反射
信号データを読み出して前記感度設定，ＴＶＧとは異な
る底質判断用の感度設定とＴＶＧを行って海底底質を判
断するためのデータ（このデータを底質判断用データと
称する）を出力する底質表示制御部とを備えたことを特
徴とする。従って反射レベルの異なる魚群と底質とを、
別々の感度とＴＶＧとを用いて調整することで、魚群の
映像表示と底質判断用データの両方を適切なレベルとす
ることが可能となる。

【００１３】また前記底質表示制御部は、さらに前記送
受波器の指向角情報および振動子データ（音圧，感度，
周波数）をも加味して波形レベルの調整を行い、海底反
射残響波形に飽和のない底質判断用データを出力する手
段を備えたことを特徴とする。海底反射残響波形を飽和
させないので、その微妙な相違を判断できるようにな
る。また底質判断には、入射補角３０〜４０度の間が好
ましいことが知られているので、この範囲の波形を強調
させて表示する等の波形レベルの調整が可能となる。

【００１４】また前記海底底質の判断は、前記底質判断
用データを閾値（Ｙ）を以て二値化し、海底までの時間
（Ｌ）と海底反射残響時間（ｗ’）とを求め、判断基準（Ｍ）＝（ｗ’／Ｌ）・α （αは定数）を用いて判断する構成としたことを特徴とする。正確な
海底反射残響時間（ｗ’）で判断基準（Ｍ）を算出する
こととしたので、より正確な判断が可能となる。

【００１５】また前記閾値（Ｙ）は、前記送受波器の指
向角情報を基に定められる構成としたことを特徴とす
る。海底反射残響波形か否かの正確な区別が可能とな
る。

【００１６】また前記海底底質の判断は、予め種々の底
質の前記判断基準（Ｍ）及び前記海底反射残響波形をサ
ンプリングして記憶部に記憶させておき、前記底質表示
制御部から出力される前記底質判断用データの前記判断
基準（Ｍ）及び前記海底反射残響波形を、記憶したサン
プルと比較することにより行う手段を備えたことを特徴
とする。予め記憶したサンプルとの比較で判断するの
で、より正確な判断が可能となる。

【００１７】さらに、判断された海底底質は前記サンプ
ルと一致する底質を表す文字あるいは平坦度を表す数値
で前記表示部に表示する手段を備えたことを特徴とす
る。サンプルと比較して判断することとしたので、その
表示も容易に行えるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の水中探知装置の装置
構成の一実施形態を示すブロック図である。図におい
て、１は送受波器、２は送受切換器、３は送信部を示
す。また４は受信部で、一般的な魚群探知機では４０ｄ
Ｂ程度のダイナミックレンジを持つ受信器を使用してい
るが、本実施形態では１００ｄＢ程度のダイナミックレ
ンジを持つ高ダイナミックレンジの受信器を使用する。

【００１９】５はＡ／Ｄ変換部、６は受信信号記憶部、
７は魚探信号映像表示制御部、８は底質表示制御部、９
は表示制御部、１０は表示器、１１は魚群用感度設定
部、１２は魚群用ＴＶＧ設定部、１３は設定された感度
やＴＶＧをディジタル値で出力するためのＲＯＭテーブ
ル、１４は底質表示用感度設定部、１５は底質表示用Ｔ
ＶＧ設定部であり、ここで設定された感度やＴＶＧがＲ
ＯＭテーブル１６からデイジタル値で出力される。なお
この感度とＴＶＧとは、固定値をＲＯＭテーブル１６に
記憶させておいても良い。

【００２０】また１７は使用されている送受波器１の指
向角情報に基づいて波形レベルの補正を行う補正値と、
その送受波器１の振動子データ（音圧，感度，周波数）
に基づいて波形レベルの補正を行う補正値と、指向角情
報に基づいて後述する閾値（Ｙ）を出力するためのＲＯ
Ｍデーブル、１８はサンプル波形記憶部で、各海底底質
（泥，シルト，砂，岩等）の波形および上述の判断基準
（Ｍ）の値を、各底質に対応させて予めサンプルして記
憶しておき、底質表示制御部８から入力された波形と
（Ｍ）の値とを、サンプルと比較して、その底質判断情
報を出力する。なお図１では説明を解り易くするため、
ＲＯＭテーブルを複数設けた構成としているがＲＯＭテ
ーブルは通常１つで良く、また図１では省略しているが
実際の構成には演算手段や装置全体を制御する制御手段
等が設けられている。

【００２１】次に動作について説明する。高ダイナミッ
クレンジを持つ受信部４で受信された反射信号は、Ａ／
Ｄ変換部５でディジタルデータに変換されて受信信号記
憶部６に記憶される（これを図２（Ａ）に示す）。受信
信号記憶部６に記憶された反射信号データは、魚探信号
映像表示制御部７で読み出され、魚群やプランクトンか
らの反射波形が適切に表示されるように、感度レベルの
設定とＴＶＧの設定とが、感度設定部１１，ＴＶＧ設定
部１２で行われて（これを図６（Ｂ）に示す）、表示制
御部９を介して表示器１０に表示される。表示される魚
探映像は従来の魚群探知機と同様の映像となる。

【００２２】また、受信信号記憶部６に記憶された反射
信号データは、底質表示制御部８でも読み出され、先ず
ＲＯＭテーブル１６から読み出される底質用感度調整値
と、底質用ＴＶＧ値（例えば、ＴＶＧ値＝２０・log２Ｒ
＋２βＲＲ＝距離，β＝定数）とが加算され、次に現
在使用している送受波器１の振動子データ（送信音圧レ
ベル，受波感度，送信周波数）のパラメータがＲＯＭテ
ーブル１７から補正値として入力されて、海底底質の判
断が明確に行えるような反射信号データに補正される。
これを図６（Ｃ）に示す（このデータを本明細書では底
質判断用データとも言う）。具体的には反射信号データ
が、海底底質が何であってもその残響波形が、（Ｐ）に
示すように飽和せずにその絶対値を表すデータに補正さ
れる。

【００２３】次に、図３に示すように閾値（Ｙ）を基準
に、従来の装置と同様に海底底質の判断基準（Ｍ）を、
Ｍ＝（ｗ’／Ｌ）・α で求める。なお、この場合の閾
値（Ｙ）は、ＲＯＭテーブル１７から読み出される送受
波器１の指向角情報および送信音波の周波数情報により
決定される。すなわち本実施形態における装置では、上
述のように海底からの残響波形（Ｐ）が飽和せずに絶対
値を表すデータとし、送受波器１の指向角情報により決
定した閾値（Ｙ）を以て判断基準（Ｍ）で海底底質を判
断することとしたので、より正確な判断が行えるように
なる。

【００２４】また海底底質を正確に表した残響波形
（Ｐ）と算出された判断基準（Ｍ）とは、サンプル波形
記憶部１８に送られ、予め記憶された種々の底質におけ
る波形（およびＭ）との比較が行われる。そしてどのサ
ンプル波形（およびＭ）と一致するかによって、この反
射信号データの底質を判断し、当該底質を、泥，シル
ト，砂，岩等の文字表示で、あるいは平坦度を表す数値
で表示するためのデータとして出力し、表示制御部９を
介して表示器１０で表示する。すなわち本実施形態の装
置では、上述の判断基準（Ｍ）で判断するだけでなく、
海底底質の情報をより正確に表した残響波形（Ｐ）をサ
ンプル波形と比較して底質を判断して、その情報を出力
する。そして残響波形（Ｐ）には、音波の入射角度（指
向角データ）や周波数がパラメータとして取り入れてい
るので、より正確な底質判断情報を出力できるようにな
る。また出力される情報は、「泥」，「シルト」，
「砂」，「岩」等の文字表示、或は平坦度「１」，
「２」，・・・の数値表示で表示されるので、誰にでも
容易に理解できるようになる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の水中探知装
置は、海底からの反射信号を、魚群探知用とは異なる独
自の感度設定，ＴＶＧ設定を行い、さらに送受波器の指
向角や振動子データで補正し、海底底質の如何に関わら
ず飽和してない残響波形を得て海底底質を判断すること
としたので海底底質の正確な判断が可能となる。また海
底反射残響時間だけでなく、底質情報が正確に乗った残
響波形をサンプル波形と比較して判断することとしたの
で、さらに正確な判断が可能となる。さらに海底底質を
その名称や平坦度を表す数値で表示器に表示する構成と
したので、誰にでも容易にその判断が可能となる等の効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水中探知装置の装置構成の一実施形態
を示すブロック図である。

【図２】図１に示す装置の動作を説明するための図であ
る。

【図３】同じく図１に示す装置の動作を説明するための
図である。

【図４】従来のこの種の魚群探知機を示すブロック図で
ある。

【図５】海底底質の判断原理を説明するための図であ
る。

【図６】海底底質の判断原理を説明するための図であ
る。

【図７】海底底質の判断原理を説明するための図であ
る。

【図８】従来の魚群探知機で海底底質を判断する場合の
問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１送受切換器２送受切換器３送信部４受信部５Ａ／Ｄ変換部６受信信号記憶部７魚探信号映像表示制御部８底質表示制御部９表示制御部１０表示器１１魚群用感度設定部１２魚群用ＴＶＧ設定部１３，１６，１７ＲＯＭテーブル１４底質表示用感度設定部１５底質表示用ＴＶＧ設定部１８サンプル波形記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤篤東京都三鷹市下連雀５丁目１番１号日本無線株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水中直下へ超音波送受波器を用いて超音
波パルスを送受波し、得られた反射信号データから魚群
の存在を表示器に映像表示すると共に、海底底質を判断
して底質情報を表示器に表示する水中探知装置におい
て、反射信号データを記憶する受信信号記憶部と、前記受信信号記憶部に記憶された反射信号データを読み
出して魚群探知用の感度設定とＴＶＧ（減衰量補正）と
を行い前記表示器に映像表示するためのデータを出力す
る魚探信号映像表示制御部と、前記受信信号記憶部に記憶された反射信号データを読み
出して前記感度設定，ＴＶＧとは異なる底質判断用の感
度設定とＴＶＧを行って海底底質を判断するためのデー
タ（このデータを底質判断用データと称する）を出力す
る底質表示制御部と、を備えたことを特徴とする水中探知装置。
【請求項２】前記底質表示制御部は、さらに前記送受
波器の指向角情報および振動子データ（音圧，感度，周
波数）をも加味して波形レベルの調整を行い、海底反射
残響波形に飽和のない底質判断用データを出力する手段
を備えたことを特徴とする請求項１記載の水中探知装
置。
【請求項３】前記海底底質の判断は、前記底質判断用
データを閾値（Ｙ）を以て二値化し、海底までの時間
（Ｌ）と海底反射残響時間（ｗ’）とを求め、判断基準（Ｍ）＝（ｗ’／Ｌ）・α （αは定数）を用いて判断する構成としたことを特徴とする請求項２
記載の水中探知装置。
【請求項４】前記閾値（Ｙ）は、前記送受波器の指向
角情報を基に定められる構成としたことを特徴とする請
求項３記載の水中探知装置。
【請求項５】前記海底底質の判断は、予め種々の底質
の前記判断基準（Ｍ）及び前記海底反射残響波形をサン
プリングして記憶部に記憶させておき、前記底質表示制
御部から出力される前記底質判断用データの前記判断基
準（Ｍ）及び前記海底反射残響波形を、記憶したサンプ
ルと比較することにより行う手段を備えたことを特徴と
する請求項３記載の水中探知装置。
【請求項６】判断された海底底質は前記サンプルと一
致する底質を表す文字あるいは平坦度を表す数値で前記
表示部に表示する手段を備えたことを特徴とする請求項
５記載の水中探知装置。