JPS61292081A - 探知表示装置 - Google Patents

探知表示装置

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Publication number
JPS61292081A
JPS61292081A JP60135543A JP13554385A JPS61292081A JP S61292081 A JPS61292081 A JP S61292081A JP 60135543 A JP60135543 A JP 60135543A JP 13554385 A JP13554385 A JP 13554385A JP S61292081 A JPS61292081 A JP S61292081A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
beacon
sonar
signal
transponder
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP60135543A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideji Morimatsu
森松 秀治
Shozo Shibuya
渋谷 正三
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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Filing date
Publication date
Application filed by Furuno Electric Co Ltd filed Critical Furuno Electric Co Ltd
Priority to JP60135543A priority Critical patent/JPS61292081A/ja
Publication of JPS61292081A publication Critical patent/JPS61292081A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (al技術分野 この発明はビーコンを取り付けた水中物体の位置を計測
し、表示するものに関する。
(b)従来技術とその欠点 従来、特殊な洋上作業には、水中超音波を利用した音響
測位装置が広く利用されている。その方法は海底にビー
コンを設置し、その位置を船上からその方向と距離を測
定することによってその位置を知ることができる。しか
しながら、従来の音響測位装置は、例えばCRT上にそ
の角度と距離に相当する画面上の位置にマーク表示する
ものであり、ビーコンの周囲或いはビーコンの取り付け
られた物体の周囲の状況を的確に把握することができな
かった。
特に、水中に沈めた魚礁、網、パイプライン。
、ケーブル、ブルドーザ、沈没船等の周辺や工事中の海
底、海中建造物の周辺或いは水中で作業を行うダイパー
の監視等を行う場合、その位置だけではなく、周囲の状
況も同時に把握することによって、他の水中物体の早期
発見や作業の能率の向上、また水中作業者の安全確保等
が要求される。
(C1発明の目的 この発明の目的は、ビーコンが設置されている位置の周
辺の映像とともにビーコンの位置を同一の表示体に同時
に表示することのできる探知表示装置を提供することに
ある。
+d)発明の構成および効果 この発明は、自船の基準位置に対するビーコンの位置を
測定する測位手段と、指向方向を順次変化させながら広
範囲方向の探知を行うソナー手段と、このソナーによる
映像信号と、前記ビーコンの位置を表す信号との合成信
号を発生する手段を設け、単一の表示体に前記合成信号
を表示する手段とを備えたことを特徴とする。
以上のように構成し、この発明によれば、ビーコンの設
置された位置の周辺の映像とともにビーコンの位置をマ
ーク表示することができるため、ビーコンの周辺を容易
に的確に把握することができる。
(e)実施例 第1図は船に取り付けられたこの発明の探知表示装置の
各振動子とビーコンであるトランスポンダとの関係を示
す図である。
1.2.3はそれぞれ船底に取り付けられた測位装置用
の振動子であり、1と2は受信専用、3は送受信兼用の
振動子である。振動子1と2を結ぶ線はX軸に平行であ
り、振動子2と3を結ぶ、線はY軸に平行である。
4はソナー用の送信振動子群、5は受信振動子群であり
、いずれもX−Y平面上に存在する。この2つの振動子
群は所謂クロスファン方式のソナーとして用いるもので
ある。
6は水中に設置されているトランスポンダ用の振動子を
示す。
前記座標は測位装置用の3つの振動子の中心を原点とす
る直交座標(X、Y、Z’)を示す。Zは鉛直方向であ
り、Xは船首方向、YはXおよびZに垂直な方向である
。このとき、トランスポンダの位置を(XT 、3’t
 、  2t )とすると、xT+yt+  2tは次
の式で示される。
X T  = R6CoS’l’ X Yr  = Ro CO5θy 2T=R,CO3θ2 尚、Roは座標原点からトランスポンダまでの距離であ
り、CO5θ、 、 cos θ、 、 cos θ2
は方向余弦であって、R6>>LX、L、であるとき次
の式で示される。
cos θX#CΔT1□/L。
cosey#cΔT 23/ T−y cos θ* #nθ、 −cos2θyここでΔT、
2は前記振動子1と2の間、ΔT23は振動子2と3の
間の受信信号の到達時間差、Cは音速をそれぞれ表す。
以上のようにΔTI2とΔT2.を測定することによっ
て、船底に取り付けられた測位装置に対してトランスポ
ンダの座標を求めることができる。またトランスポンダ
までの距離R0は振動子3が送信を行ってからその応答
信号を受けるまでの時間差(八To)を測定することに
よって求めることができる。
第2図は前記送信振動子群4の送信する送信ビームを示
す。送信ビームは図に示すように扇形であり、φ1×φ
2の大きさである。またビームはX−Z平面に対して対
称であり、ティルト角θ、はビームの中心方向を08と
すると、Z軸と0M軸のなす角度である。送信ビームは
船の進行方向、即ち、X方向に狭く (φI)、その直
角方向、即ちY方向に広い(φ2)。
他方、受信ビームは前記受信振動子群5により形成され
る。この受信ビームは前記送信ビームの扇形と直交する
扇形のビームであり指向方向が送信ビームの指向角φ2
方向に変化するごとく指向方向の走査が行われる。
その結果、送信ビームと受信ビームの重複部が受信信号
として使用されるから、第2図の送信ビームをΔφづつ
φ2方向にに個に分割したφ1 ×Δφのに個の小ビー
ム群が形成される。
以上の関係から前記トランスポンダの位置(Xy+FT
+  zT)と送信ビームと受信ビームによって定まる
探査ビームの位置情報との関係は次のようになる(第2
図に示すようにトランスポンダの方向に送信ビームが向
いている状態とする。)第3図において、ソナー信号受
信時の距離方向のサンプリングをΔ1の間隔づつ行う場
合、距離方向の表示画素数をり2表示範囲をDPとする
と、Δ1は Δ、−D p / L である。
またkは前記小ビームの番号であり、0からに−1の数
である。第2図の送信ビーム内におけるトランスポンダ
位置が距離方向のサンプリング番号rt+ ビーム番号
kt、Z軸に対する送信ビームの傾斜角(ティルト角)
をθ、とすると、rt、kt、  θtとXT +  
3’丁r  z、の関係は次の通りである。
θt =jan −’ (X’T / 2t )r(=
  X7 ” +y7 ” 十zT” /Δ、k(=−
(sin −’(V t/  XT 2+yT ” +
Zr ”))/ Δφ十<K−i>/2 尚、第1図に示した振動子群4.5は座標原点から離れ
ているが、その距離はトランスポンダまでの距離R8に
比較して十分に小さいので原点をビームの原点とみなす
ことができる。
第4図は測位装置のブロック図である。
トリガ発生回路71がトリガ信号を発生すれば、送信回
路72が振動子3を駆動し、超音波を送信する。その後
、送・受切り換え回路73が振動子3の起電圧を増幅検
波回路74cへ供給する。
同様に振動子1.2の起電圧が74a、74bによって
増幅検波される。振動子1と2の時間差へT1□は時間
差測定回路75aによって測定され、振動子2と3の時
間差ΔT23は75bによって測定される。75Cは送
信から受信までの時間差ΔT、を測定するものであり、
ΔT、は2RO/Cの関係から距離R0を求めることが
できる。尚、この時間差ΔT0は振動子3とトランスポ
ンダの距離に対応する時間であるが、原点と振動子3の
距離はR6に比べて小さいためその誤差は無視できる。
演算回路76は前述の関係式の演算を行ってトランスポ
ンダの位置として探査ビーム上の位置を表す値θL +
  rt+  ktを求めるためのものでる。
第5図はトランスポンダのブロック図を示すものである
。送・受切り換え回路61は通常受信モードであり、増
幅検波回路62は振動子6の起電圧を増幅検波し、信号
検出回路64はその受信信号が質問信号であることを検
出すれば、送信回路64は送受切り換え回路61を送信
モードとして、振動子6を駆動し、応答信号を送信する
第6図は前記送信振動子群4を駆動する送信回路のブロ
ック図である。
ティルトパルス発生回路83はティルト角θtに応じて
各出力端子に位相差をもたせた発振波形を出力するもの
である。ゲート回路82はトリガパルスによって所定時
間ティルトパルス発生回路の出力信号を電力増幅器に供
給するものであり、電力増幅器81は各振動子を駆動す
る。
尚、振動子群4の各振動子に対して与える位相差を時間
t0とすれば、 to =Dsin  θt/C の関係から与えられる。ここでDは振動子間ピッチ、C
は音速である。
第7図は前記受信振動子群5の受信信号から映像信号を
発生する受信回路のブロック図である。
スキャン信号発生回路94はその出力端子に順次スキャ
ン信号を発生するものであり、後述するにカウンタの値
に応じた周波数でスキャンを行う。
ミキサ92はアンプ91が増幅した振動子群5の各振動
子の起電圧と前記スキャン信号発生回路の発生した信号
との掛算を行うことにより各振動子の受信信号を等測的
に移相させるものである。加算器93は各ミキサの出力
の加算を行うものであり、振動子群5上の音圧の空間周
波数と前記スキャン信号のスキャン周波数との和および
差の周波数成分を含む信号を出力する。フィルタ95は
前    −記加算器の出力した信号のうち振動子群5
により探知する範囲の信号成分のみ分離するためのもの
であり、映像増幅回路96はこの信号を増幅する第8図
はこの発明の実施例である探知表示装置全体のブロック
図である。
βカウンタ10はクロックパルス発生回路(CP)12
の発生するパルスをカウントするに進アップカウンタで
ある。このカウンタは第3図に示したように走査線の円
弧方向の座標を表すカウンタであり12の発生するクロ
ックパルスは送信振動子群4から送信された超音波が2
Δr/にの距離進むに要する時間に相当するタイミング
であり、2Δr/KCで表される。
lカウンタ11は前記にカウンタの出力したカウントア
ンプ信号をカウントするし進アップカウンタであり、こ
のカウンタは第3図に示した距離方向、即ち半径方向の
走査線の位置を表すものである。またこのβカウンタの
カウントアンプ信号は前記送信回路8のゲート回路に対
してのトリガパルスとなる。したがって走査線が円の中
心に相当する位置になった場合に送信波ビームが送信さ
れることになる。
13は正弦波形発生回路であり、βカウンタの値から(
K−1)/2を減じた値にΔφを乗じた値に相当する振
幅の正弦波を出力する。その出力信号はlカウンタ11
の内容をD/A変換した値と掛算(変調)が行われ、水
平偏向アンプ14はその信号を増幅し、水平偏向コイル
15を駆動する。したがって、CRT20の水平偏向コ
イルには正弦波形が三角波によって変調された電流が流
れる。一方、16はにカウンタ10の値から(K−1)
/2の値を減らした値にΔφを乗した値に相当する振幅
の余弦波信号を発生する。この信号はやはりlカウンタ
11の内容に応じた値によって変調され、垂直偏向アン
プ17はその振幅で垂直偏向コイル18を駆動する。こ
のようにして偏向コイルを駆動することによって走査線
は第3図に示したように扇形の軌跡を描くことになる。
一方、前記受信回路9はにカウンタ10の内容に応じて
受信振動子群5の受信ビームの角度が制御される。した
がって受信回路9の出力信号は第2図に示した扇形の送
信ビームの範囲内に存在する反射物体に相当する位置に
CRTの走査線がある場合にそのソナー信号が発生され
、CRTの画面上に反射物体の映像が表示されることに
なる。
比較回路21は第4図に示した測位装置の発生した信号
r1とβカウンタ11の内容との比較を行うものであり
、一致すれば出力信号を発生する。また比較回路22は
同測位装置の発生した値に1とにカウンタ10の内容と
の比較を行い、一致すれば出力信号を発生する。
CRTの走査線がrt、+ktの位置となった場合、両
比較回路21.22のいずれも出力信号を発生するため
、図より明らかなようにアンドゲートの出力はマーク信
号として前記ソナー信号に重畳されて、CRTOカソー
ドに加えられる。したがって、CRTの表示画面には送
信ビームの扇形状の範囲内に存在するトランスポンダの
位置に相当する画面上の位置にトランスポンダのマーク
が表示される。
第9図はCRTの表示例を示すものであり、20aは走
査線の走査範囲を示す。この範囲内にソナーによる反射
物体の映像、即ち海底20cやトランスポンダの取り付
けられた物体20bの映像が表示され、さらにトランス
ポンダの位置を表すマーク20dが表示される。
以上のようにしてまず測位装置によってトランスポンダ
の方向を測定することによって、自動的にソナーの送信
ビームの範囲内にビーコンであるトランスポンダが入る
ように送信波ビームの角度を制御して、画面上にトラン
スポンダのマークとその周囲のソナーによる映像を同一
の表示体に同時に表示することができる。
尚、上記実施例は水中位置計測の方法としてSBL方式
であったが、水中に複数のビーコンを配置して自船の位
置を計測するLBL方式や、振動子の受信する超音波の
位相差によってビーコンの方向を計測する5SBL (
USBL)方式によっても行うことができる。また、上
記実施例はビーコンとしてトランスポンダを用いた例で
あったが、一定周期で超音波を発生するピンガや船上と
結ばれた信号線を通して船上からのトリガ信号に応答す
るレスポンダによっても可能である。さらに上記実施例
はクロスファン方式の電子ティルト制御のソナーであっ
たが、振動子の指向方向を機械的にスキャンさせるPP
Iソナーを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例である探知表示装置の各振動
子とビーコンであるl・ランスポンダの関係を示す図、
第2図は送信ビームを説明する図、第3図は探査ビーム
のスキャンニングおよび表示体の走査線の走査について
示す図、第4図は測位装置のブロック図、第5図はトラ
ンスポンダのブロック図、第6図は送信回路のブロック
図、第7図は受信回路のブロック図、第8図は探知表示
装置全体のブロック図、第9図は表示例を示す図である

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)自船の基準位置に対するビーコンの位置を測定す
    る測位手段と、この測定によって得られた位置情報に対
    応して、ビーコンの位置をマーク表示する表示体を有す
    るものにおいて、指向方向を順次変化させながら広範囲
    方向の探知を行うソナー手段と、ソナーの映像信号とビ
    ーコンの位置を表す信号との合成信号を発生する手段、
    および前記表示体に前記合成信号を表示する手段とを備
    えたことを特徴とする探知表示装置。
  2. (2)前記測位手段の測定によって得られた位置情報に
    基づいて、前記ソナーの送・受信ビームのスキャン方向
    を前記ビーコンの位置が範囲内に入るように制御する手
    段を備えた特許請求の範囲第1項記載の探知表示装置。
JP60135543A 1985-06-19 1985-06-19 探知表示装置 Pending JPS61292081A (ja)

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JP60135543A JPS61292081A (ja) 1985-06-19 1985-06-19 探知表示装置

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JPS61292081A true JPS61292081A (ja) 1986-12-22

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ID=15154238

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH046487A (ja) * 1990-04-25 1992-01-10 Kaijo Corp 水中探知機能を備えた水中位置検出装置
JP2011002413A (ja) * 2009-06-22 2011-01-06 Port & Airport Research Institute 超音波式水中映像取得装置

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JPS53106167A (en) * 1977-02-28 1978-09-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Position locator for sea structure
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