JPS6078372A - スキヤニングソナ−の探知表示方式 - Google Patents

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】 本発明は、スキャニングソナーにおいて、水中の被探知
目的物の存否を、表示ブラウン管上に、一定の深度毎に
平面像（ＰＰＩ表示）として表示する探知表示方式に関
するものである。

漁船が、ソナーを用いて魚群全発見し、この魚群を捕獲
するため投網する際に、最も知シたい情報は、自船から
魚群までの水平距離と魚群の深度であり、更には、時間
の経過につれて魚群のひろがりおよび動きがどのように
変化しつつあるかという遊泳状態の実際の姿である。

この要望を成程度に満たす方法としては、既に以下のよ
うな技術が提案されている（％開昭５ｓ−２２９８０）
。

すなわち、魚群からの受信エコーをブラウン管上に表示
するに当って、魚群の方向と水平距離とを平面的に示す
いわゆるＰＰＩ表示にすると共に、もう一つ、海面全Ｘ
軸、深度ｆｚ軸にとり、それぞれに魚群までの水平距離
と、魚群の深度全直視する目盛をつくり、前記のＰＰＩ
表示面の上又は下など適宜に定めた別の面上に併せて表
示し、かつ時間の経過に伴う魚群行動の軌跡紫、一般の
魚群探知機に若干似せた垂直断面図として表示し、全体
では３次元の情報全提供するようにしたものである。

第１図にその表示部分の一例を示す。図中１で示す円形
部分がｐｐｒ表示部であシ、２で示すでスキャンしたと
きにＰＰＩ表示上に映った魚影を示す。θは船首方向を
基準とした魚影の水平方位角分水し、ＰＰ工表示の中心
から魚影３迄の距離は自船から魚群までの水平距離を表
わして断面表示部２においては、点Ｓは海面上の自船の
位置を示し、τＹは海面に相当する。これを今Ｘ軸とす
る。「ｌ−は自船からの鉛直軸を示す。

これを今２軸とする。断面表示部２のブラウン管ビーム
の走査の仕方は、点Ｓｉ中心として角度φを表わす線の
ように放射状に走査されている。そして、その走査速度
は一定であるので、走査した長さは時間に比例すること
になる。ｔた走査する角度は送受波のチルト角と一致す
るようになっている。従って今、俯角φでスキャンした
ときにθの方向に魚群が探知されるとＰＰＩ表示部１上
には魚影３が映り、断面表示部２には魚影３′が映シ、
図中Ｓ点と魚影３′を結ぶ斜めの直線の長さが自船から
魚群までの実距離を示すことＫなる。そしてそのＸ軸へ
の投影が水平距離を示し、Ｚ軸への投影が深度金示すと
とＫなる。

このようにして魚群が探知されると、次はこの魚群がど
のような動きをしているかという遊泳状態を知ることが
重要となってくる。このため送受波器からの送波の周期
毎に俯角をわずかずつ変化させてみて魚影３及び同３′
の動きを観察することにより遊泳状態全把握している。

またこのようにすることによって一群の魚群が深度方向
にどのような形の群全形造っているかも知ることができ
る。

そして、以上のように方位がθ方向の魚群の遊泳状態を
知るためには、断面表示部２における表示は、送受波の
スキャンビームが方位θを中心とする一定範囲の角度内
に来た時に表示されるようになって込る。

このようにすることによって間違いなく魚影３で示され
る魚群の断面表示における魚影が３′であると言えるこ
とになる。

以上は、探知した魚群が一つの場合について述べたので
あるが、実際には４．５．６で示されるように同時に幾
つかの魚群を探知しこれを捕獲しようとする場合がある
。このような場合上に述べた方法では、同時に遊泳状態
を把握しようとする魚群の数だけ断面表示部が必要とな
り、更にその断面表示部の一つ一つについて送受波の俯
角を変化させた場合の影像を追跡する必要がある。

しかしながら、このように幾つもの魚群について俯角を
変化させて魚影を追跡することは魚群の遊泳の速さから
みて事実上困難である。

このように、従来の方法では探知する魚群が複数になっ
た場合、断面表示部の数を増やさなければならずその各
々について魚群遊泳の追跡操作を行うことが非常に困難
であるという欠点があった。

また、水面下の中層において、コーン状ビームの断面ビ
ーム幅よりも広い拡がりを以って平面状に（例えば円形
）分布する魚群を、俯角全く円弧状となって現われる。

これは第１図（ｂ）の平面図および（ｅ）の断面図にお
いて３２で示される魚群を俯角φ全有するコーン状の送
波ビーム３３ｔ−有する音波で照射した場合、魚群３２
のうち実際に照射されるのは図（ｂ）および（Ｃ）の斜
線で示された部分だけである。従って図（ｂ）から分か
るように、これ’ｉ　ＰＰＩ表示で表わした場合の魚影
は、およそ、魚群の深度の平面全ビーム３３で照射した
場合のドーナツ状の円３４の一部として表われるからで
ある。このためＰＰＩ表示に映し出される魚影は実際の
魚群のひろがりとは異なって見えるという欠点がある。

本発明は、このような操作の・困Ｓを伴うことなく複数
の魚群についてそのひろがりや遊泳状況を刻々と把握し
うるスキャニングソナーの探知表示方式を提供すること
を目的とするものである。

本発明は上記の目的を達成するため次のような構成を有
している。すなわち、送受波器からの送波は全受信チル
ト角φ１〜φｎのビーム幅の総てを含む広いビーム幅で
行ない、受信は各受信チルト角φ８〜φｎ毎に行い、各
受信チルト角φ１〜φ。毎に受信系を経由させ、方位θ
、俯角φ１、距離ｒの極座標情報で得られた受信信号の
位置情報から Ｘ　”　ｒｃｏａθ・。。、φゆ ｙ″ｒ　ｇｉｎθｌＩＣＯ８φｍ ｚ　”　ｒＢ４わφｍ 全算出して、Ｘ及びｙ′ＩＣ水平面におけるＸ軸、Ｙ軸
直角座標上の位置データとし、ｚ？深深度表わす垂直ｚ
軸上の位置データとして三次元の直角座標上の位置デー
タに変換して、三次元の記憶回路に記憶させる。

以上のようにして記憶されたデータを読み出す時は、深
度をパラメータとして各探度における平面上の受信信号
をブラウン管上にＰＰＩ画像として映し出すのである。

そして各深度毎の映像を差動的に複数個同時に映し出す
かあるいは一定時間毎に深度を示す表示と共に切替えて
表示するか、その表示方法は種々考えられるが、以上の
ような方法を適用することにより深度をパラメータとし
た各深度における平面映像を観測することができるので
、探索範囲内に魚群が複数存在していても各魚群につい
てのひろがシや遊泳状態を容易に把握することができる
のである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第２
図（ｂ）は本発明を適用した場合の送受波器における送
波及び受信のビームの状況を示す図であシ、今−例とし
て受信ビームの俯角（チルト角ともいう）が４方向であ
る場合金示している。すなわち、７．８．９．１ｏはチ
ルト角がそれぞれφ１、φ８、φ農、φ番の受信ビーム
を示しており、１１は、送波ビームであって、受信ビー
ム７．８．９．１０の総て全包含するような広いビーム
幅で送波されている。

例えば今受信ビーム幅が約１０度であるとすれば送波ビ
ーム幅はその約４倍の４０度位ということになる。

このように、送波は広いビーム角で行われ、受波は各チ
ルト角に向けて分割された狭い複数のビームで各チルト
方向からのエコー金受波するのである。

第２図（ａ）は、各チルト角毎に送受波を行いながら方
位スキャンを行う従来技術におけるＰＰＩ表示全参考ま
でに示したものであり１２′および１３′は魚群１２お
よび同１３が水平面に投影された形の映像を示している
。

第３図は本発明の実施例の構成を示すブロック図である
。先ず、タイムベース発生器１４においてスキャニング
ソナーの周期動作の基本となるタイミング信号を発生す
る。該タイミング信号に基づいて走査信号発生器１５が
方位信号θを発生する。この方位信号の繰多返し数に基
づいて距離信号発生器１６は距離信号Ｒを発生する。そ
して距離信号発生器１６は当該ソナーに設定された最大
探知距離に達するごとに一定生器２３からの信号に基づ
いて、送波ビームのチルト角を定める送信チルト信号を
送信機１７へ供給する。送信器１７はこの二つの信号に
基づいて一定のパルス幅で送信し、該送信信号は送受切
換回路１８を経由して送受波器１９に加えられ、定めら
れたビーム幅（第２図（ｂ）の１１で示されるように広
いもの）及び定検られたチルト角で水中へ音波として送
波される。

以上述べた送波が終了するとその瞬間から受波が開始さ
れる。すなわち送波ビーム幅の範囲内の目的物からの反
射波は送受波器１９で受波される。送受波器１９で電気
信号に変換された受信信号は送受切換器１８を経由して
受信系統へ導かれる。この受信系統は、例えば第２図（
ｂ）７．８．９、ｌｏで示される受信ビーム毎の受信系
を有しておシ、各ビーム内の目的物からの反射信号はそ
のビームに対応するそれぞれの受信系で処理される。

すなわち、送受波器１９を構成する全振動子（例えば方
位全周’３６（１１ｉ１のものを１２段重ねである場合
には４３２個）から受信信号は送受切替器１８を経由し
た後、受信ビームの数と同数設けられている移相受信器
２０．２０．２０．２０に緑て送られる。一方各移相受
信器２ｏへは、受信チルト信号発生器２５から受信チル
ト信号が加えられる。この受信チルト信号はチルト信号
発生器２３からの信号が基本となっている。そして各移
相受信器２０の出力には前記受信チルト信号によって指
定されたチルト角方向からの受信信号のみが位相合成さ
れ、増幅されて現われる。例えば、第３図では受信系列
の上から順にチルト角がφ１、φ言、φ口、φ４の方向
からの反射信号を受信することになる。こうして得られ
た信号は各系列の走査回路２１に加えられ、ここでは走
査信号発生器１５からの信号により受信方位の走査が行
われる。各チルト角毎の走査回路２１の出力信号はアナ
ログデジタル変換器２２でデジタル信号に変換された後
、記憶回路２７゛へ送られる。

一方書込アドレス回路２６には、走査信号発生器１５か
らは刻々と変化する方位走査信号θが送られ、距離信号
発生器１６からは刻々と変化する距離情報信号ｒが送ら
れ、また受信チルト信号発生器２５からは各受信ビーム
毎のテルト角情報φ１１φ寓、φ婁、φ４が加えられる
。ここで、これら三つの情報によって現わされている水
中の位置情報を、水平面と表わすＸ軸、Ｙ軸直角座標と
深度を表わすｚ軸とからなる三次元直角座標上の位置情
報ｘ、ｙ、ｚに変換する。

こうして得られた直角座標上の位置情報（アドレスデー
タ）は前記記憶回路２７に供給され記憶させるアドレス
を指示する。

このようにすることにより、アナログデジタル変換器２
２からの受信信号は、その受信時に指定された直角座標
上の位置（アドレス）に記憶されることになる。

こうして記憶された受信信号は次のよう処して読み出さ
れる。まず、タイムベース発生器１４から読出アドレス
回路２８とラスター走査回路３０とへタイミングの基本
となる信号を送る。

読出アドレス回路２８は記憶動作のタイミングに合わせ
、且つ、ラスター走査回路３ｏの二次元のアドレスに合
わせて記憶回路２７の中から読み出すべきデータのアド
レスを指示する。この読み出しは、深度即ちｚをパラメ
ータとして深度一定の所の平面のデータを読み出す。こ
うして読み出されたデータはデジタルアナログ変換器２
９によってアナログデータに変換されてブラウン管の輝
度変調信号としてブラウン管表示器３１に加えられる。

一方ブラウン管表示器にはラスター走査回路３ｏから読
み出しのタイミングと同期したラスター走査信号が加え
られているので、ブラウン管表示器３１にはある深度に
於ける平面での状況が映し出されるのである。

以上、本発明の１実施例について説明したが次のような
種々の例も考えられる。

第１に送信方式についてであるが、第３図の説明におい
ては全受信域（φ、γφ４の全部を含む角）に同時に送
信する例を挙げたが、チルト方向のビーム幅の狭いビー
ムでチルト角を変えながら各チルト角毎に送信し、全域
をカバーするという方法をとってもよい。この方法によ
れば同時に全域に送波する場合に較べて、分割した分だ
け刻々の送波出力を小さくすることができ、キャビテー
ションを回避できるという利点がある。この場合、各チ
ルト角毎の送波に若干の時間のズレが生ずるが、距離精
度に与える影暫は無視しうる程度のものであって問題と
はならない。

第２に受信方式については、第３図の説８Ａにおいては
受信チルト角毎に受信系を設けた場合を示したが、受信
系および受信ビームを１チャユンネルとして送信毎にφ
、〜φ４の間を順次探索し各チルト角の受信信号を上述
の三次元の記憶回路に逐次書き込んだ後、深度側の表示
をしてもよい。またチルト角φ、〜φｎを連続的に並べ
ずに第４図の如く、適宜分割させて夫々送受信させる方
法をとってもよい。

第３に表示方法については、まず深度毎の映像を時間の
経過に従って順次切替えて観測する方法、次に各深度毎
の映像を第５図のように並列的に表示する方法（ｄ＋−
ｄ４は深度を示す）、更に、第６図に示すように一定時
間毎に表示映像の中心から一般のスキャニングソナーの
ように次の深度の層の映像を順次書き替えて行く方法、
また第７図に示すように、一定時間毎に横軸の線で下か
ら上へと次の深度の層の平面像を順次書き替えて行く、
いわゆるスクロール式の表示方法等が考えられる。

以上説明したように、スキャニングソナーにおいて本発
明を適用すれば、海面下の各深度毎における平面内の状
況を同時に或いは一定の時間の経過に伴って順次観測す
ることができるので、異った方位や異った深度に魚群が
同時に存在していても各々の魚群のひろがりや遊泳状況
を容易に把握することができ、また、各受信ビームチル
ト角における受信信号を一旦記憶回路に記憶させた後に
、深度をパラメータとした平面の映像として取り出すの
で、魚影は第１図（＆）に示すような円弧状とはならず
、実際の魚群のひろがシの形をありのままに表示するこ
とができるため、従来よシ飛躍的に合理的な投網、操業
時間の短縮を図ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、従来の３次元表示方式の１例を示す図
、第１図（ｂ）および（ｅ）は魚影が円弧状に現われる
ことを示す図、第２図は、本件発明における送波ビーム
及び受信ビームの様相を示す図、第３図は本件発明の１
実施例の構成を示すブロック図、第４図はチルト角を適
宜分割させて送受信を行わせた場合の図、第５図は、各
深度毎の映像の並列表示を示す図、第６図は表示映像の
中心から次の深度の映像を書き替えていく表示方法を示
す図、第７図は深度毎のスクロール表示方式を示す図。 １・・・・・・ＰＰＩ表示部、２・・・・・・垂直断面
表示部、３．３′、４．５．６・・・・・・魚影、７．
８．９．１０・・・・・・受信ビーム、１１・・・・・
・送波ビーム、１２．１３・・・・・・魚群、１２′、
１３′・・・・・・魚影、１４・・・・・・タイムベー
ス発生器、１５・・・・・・走査信号発生器、１６・・
・・・・距離信号発生器、１７・・・・・・送信器、１
８・・・・・・送受切換回路、１９・・・・・・　送受
波器、２０・・・・・・移相受信器、２１・・・・・・
走査回路、２２・・・・・・アナログデジタル変換器、
２３・・・・・・チルト信号発生器、２４・・・・・・
送信チルト信号発生器、２５・・・・・・受信チルト信
号発生器、２６・・・・・・書込アドレス回路、２７・
・・・・・記憶回路、２８・・・・・・読出アドレス回
路、２９・・・・・・デジタルアナログ変換器、３０・
・・・・・ラスター走査回路、３１・・・・・・ブラウ
ン管表示器、３２・・・・・・魚群、３３・・・・・・
コーン状め送波ビーム、３４・・・・・・一定深度の平
面のコーン状送波ビームの照射第１図 第　２　図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スキャニングソナーにおいて、探索範囲を俯角方向に複
   数に区分し、前記各区分された俯角毎の反射信号を受信
   し、一方、書込アドレス回路で、方位角情報、俯角情報
   および直距離情報によって表わされる水中の位置情報を
   深度に対応する鉛直軸を含む３次元直角座標上の位置情
   報に変換し、該位置情報に基づいて、前記受信された受
   信信号を前記３次元直角座標で表わされる位置からの反
   射信号として記憶回路に記憶させ、読出アドレス回路に
   よって前記記憶回路から深度全一定とした水中平面内の
   信号を読み出し、ブラウン管表示器上に深度をパラメー
   タとした平面像を表示させること全特徴とするスキャニ
   ングソナーの探知表示方式。