JPS5895276A - 水中探知装置 - Google Patents

水中探知装置

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JPS5895276A
JPS5895276A JP56191410A JP19141081A JPS5895276A JP S5895276 A JPS5895276 A JP S5895276A JP 56191410 A JP56191410 A JP 56191410A JP 19141081 A JP19141081 A JP 19141081A JP S5895276 A JPS5895276 A JP S5895276A
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JP
Japan
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circuit
counter
converter
time
time series
Prior art date
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Pending
Application number
JP56191410A
Other languages
English (en)
Inventor
Tou Yoshida
吉田 「あ」
Takashi Yoshioka
孝史 吉岡
Yasuhiko Endo
保彦 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furuno Electric Co Ltd
Original Assignee
Furuno Electric Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06Systems determining the position data of a target
    • G01S15/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、水中に超音仮パルスを送受波して水中探知
4行なう水中探知装置において、広範囲方向ゲて゛きる
たけ短時間内に水中探知し侍る装置を実現することを目
的とする。
広範囲方向の水中探知r付なう装置として従来から徨々
の装置が用いられている。例えば、比較的簡単な装置と
して、一方向に超音波パルスを込受?反し又探知方向I
c l唄に変化びせていく、いわゆるP P Iソナー
が多く用いられ−Cいる。しかし、1)PIソナーは探
知時間か極めて(ソくかかる欠点がある。例えは、超音
波パルスの送受波ビームのビーム間隔を6°として36
0°方向の探知を行なう場合、探知距離を750mとす
ると、一方向の探知に−約1秒必要であるから、全部の
探知を行なうには60秒必要である。従って、各方向の
水中探知が60秒毎にしか行なわれないため、その間に
船が移動した場合は、その間の水田探知は行なわれず、
いわゆる死角が多く生じることになる。
他方、広範囲の水中探知を短時間内に一行なう装置とし
7て、例えば、指向方向が少しずつ異なる超音波受波器
をあらかじめ広範囲方向に配列しておき、各方向に指向
した超音波受波器の受改侶号を高速度で時系列化して広
範囲の水中探知を行なう装置が最近多く用いられている
。しかし、この陣の装置は、装置全体が悼めて複雑で大
型であるため価格的に高価であり、又、重量的にも大さ
くなりがちである。
この発明は、比較的簡単な構成で短時間内に広範囲方向
の水中探知を竹い得る装置全実現する。
以下この発明の実施例について説明する。
第1図において、1は送信器で送信パルスをくり返し送
出する、送信器1の送信パルスは切換器2を経て送受波
器3に導かれる。送受波器3は活化パルスが印加される
毎に超音波パルスを水中に送波する。
超音波受波器3は、第2図に示すように、複数個の振動
子、例えば5個の振動子3A乃至3Eが円弧状に配列さ
れている。振動子3A乃至3Eは、それぞれの切換器2
人乃至2Eを介して送信器1の送信パルスが導かれ、従
って、各振動子3A乃至3Eは同時に励振されて水中に
超音波パルス送波する。
倣動子3A乃至3Eは同時に励振されるから、超音波パ
ルスの送波範囲角は振動子3A乃至3Eの配列角をス帥
官設ボすることにより任意に設定することがi=J能で
ある。そして、超音波パルスの送波範囲角は超音波送受
波器3が水中探知を竹なう探知範囲角によつ1決定され
、又、探知範囲角は全探升1絶囲角に比して比較的小さ
い範囲角、例えば30゜に設定される。従って、振動子
3A乃至3Eの配列角は、送波パルスの送波範囲角か少
なくとも探知範囲角を言むように設定されている。
振動子3A乃至3Eの各受波信号は切換器2人乃至2E
の各々を触て時系列回路4へ導かれる。時系列回路4は
各方向の受波信号を時系列化して送出するもので、振動
子3A乃至3Eの各受波信号を缶相台成して送受波器3
の送波軛:)u角内の特別方向に指向性を廟する受波ビ
ームを形成し、受波ビームの指向方向を送波範囲角内で
高速で変化させる。受波ビームの指1h〕方向に、谷振
勧子3A乃至3Eの谷受阪情号の位相関係を適宜調督し
て合成すると、公知のように、%受波信号の位相■1係
に応じて特定方向に指向性を有する受波ビームを形成す
ることができる。そして、各党仮倍匈の位相を変化させ
ることにより指向方向を他の方向に変化させることがで
きる。受波信号の位相変化6:、遅延回路あるいは移相
器を用いてその遅延量あるいは移相量を制御すればよい
。遅延量あるいは移相量の制御は、例えば、制御電圧に
応じて入力信号が遅処される公知のアナログ遅延回路を
用いて行なうことかできる。
又、受波ビームの指向方向制御は、各振動子3A乃至3
Eの受波信号を適宜合成して、送波パルスの送波範囲角
内において指向方向が少しずつ異なる受波ビームヶ複数
個生成して、各方向の受波信号を高速度で切換制御する
ようにしてもよ−6゜時系′列回路4の上記時系列動作
は方位カウンター5(第1図)に基ついて行なわれる。
方位カラ:y ター 5 tB クロックパルス源6の
クロソクパ/Lス列を計数するものて、送信器1が送信
パルスを送出したことに基ついてiff数を開始する。
方1qカウンター5はその計ei1直によって送受波器
3がら取り出す受波ビームの指向方向を1唄にくり返し
指定する。すなわち、時系列回路4は方位カウンター5
0訂数値に対応する方位の受波ビーム全切換えなから送
出する。そして、時系列、回路4が各方向の受波信号を
一巡して切換える切換速度はほぼ等距陥緋上の受波信号
が迭出芒れるように、方位カウンター5の計数速度、従
ってクロックパルス源6のパルス周期が設定されている
方位カウンター5はクロックパルス源6のクロックパル
スケ計数して受波ビームの到来方位を−通り指定する毎
に出力パルスを距離カウンター7へ送出する。距離カウ
ンター7は送受波器3から反射体重での距離全計数する
もので方位カウンター5の出力パルスミn個計数したと
き出力パルスを送出して方位カウンター5の計数佃をリ
セットすると同時に計数ケ停止きせる。従って、時系列
回路4は、超音波パルスの送波後距離カウンター7から
出力パルスが送出されるまでの時間内に帰米する反射1
fflk込出するから、距ll:yカウンター7の討数
芥首によって送受波器3の探知距駈が決定される。
上記から明らかなように、方位カウンター5は送受波器
3に到来する受波ビームの方位を指定し、距離カウンタ
ー7は反射#、壕での距離を指定する。
従って、方位カウンター5と距離カウンター7の計数値
(θ、R)によって送受波器3に帰米する反射数の位置
を知ることができる。
方位カウンター5及び距離カウンター7の計数値(θ、
lは座標変換器8へ送出される。方位カウンター5及び
距離カウンター7によって示される反射体の位置は、方
位θ、距離Rによって指定される極座標上の位置である
から、座標f換器8はこれをXY直交座標上の位置に変
換する。又、座標変換器8は座檄変換奮行なうときに検
出器9の検出出力を用いて座標変換金倉なう。
検出器9は送受波器3の回動方向を検出する。
送受波器3h回動装置1oによって超音波パルスの送受
波方向が回動させられる。
第3図において、方位D1は基準方位り。に対する送受
波器3の超音阪パルス送受彼方回ケ示し、送受波器3は
方位I〕1を基準にして土βの角度範囲Vこ超廿波パル
スケ送受阪する。
検出器9は基準方位I)。に対する送受波器3の方位角
αを検出して座標変換器8へ込d+する。座標を押器8
は、検出器9の送出する方位角α、送受1反器3の超晋
波パルス迭覚阪却、曲角2β、方位カウンター5の送出
する反射体Pの方位角θに基ついて、基準方位り。に対
する株知物Pの極座標上の方位θxyを θxy−(α−β十〇) ・・・・・・・・・ (1)
として鳥出する。そして、この方1〜T角θxyと距離
カウンター7の送出する株知物P″!、での距離Rに基
ついて、極座標上の位置(θxy、 R)をX=R羞θ
xy = R所(α−β十〇)・・・・・・・・・・ (2)
Y = Rsin ’9xy Rsln(α−β十〇)・・・・・・・・・・ (3)
の各式krに′録す2)ことにより、XY直交座標上の
位+t(X、Y)に′に換する。
上記において、検出器9は回動装置10によって回動さ
せられる送受波器3の方位角αを検出する。
そして、回動装置10は、制御回路13に基づいて、範
囲角設定器14で設定された範囲角内において送受波器
3を回動させる。すなわち、範囲設定器14において方
位D1とり、 (第3図)を設定した場合、制呻装飯1
3は回動装置klo全駆動して送受波器3を方位D0と
D2のlslを往復回動させる。そして、制御回路13
は距離カウンター7から出力パルスが送出される毎に回
動装置10を駆動させる。さらに、その駆動によって送
受波器3が回動する1回当たりの回動角は超音波パルス
の送受波範囲角2β、あるいは2β以下に設定されてい
る。促って、送受波器3は、距離カウンター7から出力
パルスが送出゛される毎に上記角匿すつ間歇的に回動し
、その回動角が検出器9によって検出される。
座標変換器8は上記のようにして座標変換を行なった後
、変換器の01置をアドレス切換器11ケ経て記憶回路
12へ送出する゛。記憶回路12は時系列回路4から送
出される時系列信号を記憶するもので、時糸夕旧回路4
がら送出される時系タリ匍号をA/I)変換器15にお
いてディジタルデーターに変換(7た後、座標変換器8
の指定する記憶帯地に記憶する。
上記において、アドレス切m器11は座標変換器8から
送出される指定番地とX用カウンター16及びY輔カウ
ンター17によって決定される指冗査地とを切換えて送
出する。X軸カウンター16はクロックパルス源18の
パルス列を計数して、計数匝が−y埴になる母に出力パ
ルスをY軸カウンター17へ送出する。そして、X軸カ
ウン!−16の計数容量は記憶IPl路12のX@方向
記憶番地に一致し、Y晰カウンター17の計数容量はY
軸方向記憶番地に一致するように設定されている。
X軸カウンター16及びY細カウンター17の計数11
1は記憶回路12の記憶データーを読出すための・もの
で、計数値に対応する記憶番地の記憶データーが読出さ
れる。
アドレス切換回路11はクロックパルスm、18のパル
ス列の半周期丁つ切換動作を行なう。そして、クロック
パルスの半周期間はX1tilllカウンター16、Y
軸カウンター17の計数埴を記憶回路12へ送出し、他
の半周期は座標変換器80指5E香地を記憶回路12へ
導く。又、クロックパルス源18のクロックパルスはア
ドレス切洟回路11に切換動イを行なわせると同時に、
記憶回路12に絖出しと畜込みの切換動作を連動して行
なわせる。従って、記憶回路12はXl111カウンタ
ー16、Y@lカウンター17によって番地指定が行な
われたとき、その記憶番地のHピ憶データーを読出し、
又、座標変換器8によって番地指定が行なわれたとき、
その記憶番地にA/D変換器15の出力データーが記憶
される。
この場合、X4@lカウンター16のクロックパルスは
方位カウンター5のタロツクパルスに比してくり返し周
波数が十分高く設定されている。従って、記憶回路12
はi込み速朋に比して読出し速度が十分に速く行なわれ
るから、読出し時間の一部を書込み時間に割り当又るこ
とにより、書込みと胱出しを円滑に行なわせることがで
きる。なお、上記において、座標変換器8・によって指
定されるXY厘標上の位置とX軸カウンター16、Y@
カウンター17によって指定されるXY座標上の位置は
記憶回路12の記憶番地に対して共通でなければならな
い。従って、第3図のように、座標変換器8の指定番地
が、X軸カウンター16、Y@カウンター17によって
決まるXY座標上の位置に対して(X1+y1)だけ偏
棧している場合、座標変換器8の出力側に偏移回路19
を設げて、座標変換器80指定番地を(X+、Y+)だ
け偏移した後に記憶回v@12に褥けばよ゛い′0 記憶6路12からml出された記憶データーは、D/A
変換器20においてアナログ信号に変換された後ブラウ
ン管表示器21へ導かれる。ブラウン管表示器21は、
記憶回路12の@記憶番地、に対応した画素を有し、走
査回路22によって画素走査が行なわれる。走査回路2
2はX軸カウンター16、Y軸カウンター17の計数値
に基づいて画素走査を行ない、各計数値に対応した画素
位負を指定する。
便って、記憶回路12から読出された記憶データーは、
その記憶番地に対応する画素位置に表示される。
以上の結果、X帖カウンター16がその計数容量だけ計
数値が変化したとき、Xs方向記憶番地の各記憶データ
ーが読出されてブラウン管表示器21のX軸走査綴上に
表示され、Y@カウンター17かその計数容量だけ計数
値が変化したとき、記憶回路12の全記憶番地の記憶デ
ーターが読出きれてブラウン管表示器21上に衣示芒れ
る。そして、記憶回路12は送受波器3の探知信号會記
憶し、送受波器3は第3図に示すように、D、方位から
り、方位の間の探知信号を記憶するから、その方位間の
探知信号がブラウン管表示器21上に表示さnる。この
場合、方位D1からD2まで探知するのに要する時間は
次のようにして求めることができる。
送受波器3の超音波パルスの送受波範囲角が1.30°
、1回当たりの回動角が30°、方位D1からり。
までの回動角が90°、水中探知全行なう探知距離が7
10mの場合、30°の範囲角を1回探知するのに要す
る時間は約1秒必要である。そして、送受波器3が30
°回動するのに要する時間を約0.5秒とすると、送受
波器3か90°回製するためには3回回動じなければな
らないから、全探知時間は(1+0.5 ) X3 =
 4.5 (抄)として求められる。
上記の場合、送受波器3の全探知角は120°であるか
ら、これを従来の1ビ一ム方式で探知する場合、ビーム
の指向角全6°とづると、探知角120゜を洩れなく探
知するためにはビームの指向方向を20回変化させなけ
ればならないから、少なくとも20秒必をである。従っ
て、従来装置に比して探知時間を著しく短靴することが
できる。
上記において、送受波器3はその超音波パルスの送受波
範囲角内において複数のビームを合成するが、そのビー
ム数は各振動子3A乃至3Eの受波信号の移相tを適宜
設尾することにより任意に設定することがてきる。
なお、第2図において、振動子3A乃至3Eは円弧状に
配列されているが平面状に配列してもよい。
この場合、迭阪時の各振動子の励振信号の位相全適宜調
節して励1辰出力が広範囲に輻射されるようにチオtば
よい。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の央流例を示し、第2図はその送受波
器の具体例全第3図はその動作を説明するための図を示
す。 特許出願人 古野電気株式会社 オ)a 第2目 才・30 1 士fX輛正畳(自発) 111オk157年q月/lf日 1里柱の六本 昭オI]56年符i1t’l−願第191410号29
■5明の名称 水中採知装置 3、補止をうる者 串杆との関係   狩肚出願人 住  所  兵j車児西菖市芦原町9香52号^己 1又、土圧VCおいて、送受波器3は全周を探知するご
とくなされているか、深度方向、1なわち鉛直方向の探
知を行なう場8は、送受波器3は18Tの範囲内で回動
させればよい。」

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 水中探知を行なう範囲角に比して比較的狭いあらかじめ
    設定した範囲角方向に超音波パルスを送波し各方向から
    帰米する反射波を各々の方向に指向性を有する受波ビー
    ムで各方向毎に別個に受波する超音波送受波装置と、 上記超音波パルスの送仮に同期して上記設定範囲角内の
    ほぼ等距=W上の反射波が時系列化されるごとく上記指
    向性受波ビームの受波信号を時系列化する時系列回路と
    、 上記超音波送受波装置が上記範囲角方向に超音阪パルス
    を送受波し、た後該超音波送受波装kを上記範囲角以内
    の一定角朋だけ回動させる回動装置と、 上dピ超廿技送受波装置が受波した反射波を表示I[1
    1r[rl上の対応する画素位置に表示する表示器と、
    該表示器の表示画面上の各々の画素位置に対応する記憶
    番地を有する記憶回路と、 上記表示器上の画素走査をくり返し行なう走査回路と、 該走査回路の画素走査に同期して上記表示画向上の画素
    位置に対応する上記記憶回路の記憶番地全指ボしてその
    記憶データー全読出す読出し回路と、 上記回動装置によって決定される上記超音波送受波装置
    の指向方位と上記時系列回路から送出烙れる時系列信号
    の方位、距離データーに基ついて上記時系列信号の方位
    、距離位置を上記表示画面上の対応する画素位置に変換
    する座標変換器と、上記時系列回路から送出される時系
    列信号を上記座標変換器によって指定される上記記憶回
    路の記憶番地に書込む書込み回路とを具備してなる水中
    探知装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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