JPS62142286A

JPS62142286A - 船速測定装置の海底追尾方法および装置

Info

Publication number: JPS62142286A
Application number: JP28389885A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nagao; 隆司長尾; Isao Takiguchi; 滝口　功; Yutaka Kashiwase; 柏瀬　裕
Original assignee: Tokyo Keiki Co Ltd
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1985-12-17
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1987-06-25
Also published as: JPH0141948B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、海中に超３Ｈ，波を発射して、ｌ１６底から
の反射波を受信し、ドツプラ効果により船速を検出する
船速ΔＩ４定装置に、海底の傾斜に応じて戻り時間が変
化する一ヒ記反射波を受信する追尾ゲートを設定して、
海底の変化に対応じて反射波を追尾する方法およびその
装置に関する。

［従来の技術］船舶用速力測定装置は、船底から８音波ビームを斜め前
方および斜め後方に発射し、海底からの反射エコーを受
信シ　モニ・・・プラー周波数から船速を求める構成と
なっている。

従来、この種の船速測定装置では、海底以外からの反射
波、例えば、船底と海底の間における氷塊、魚群子から
の反射波が入射すると、正しい船速を求めることができ
ないため、受信回路において、受信タイミングを設定す
るゲートを設けて、このゲート内に受信された反射波の
みを検出して、そのドツプラー周波数を求める構成とな
っていた。この場合、ゲートの幅および位置は、海底の
深さに対応じて設定される必要がある。

そのため、従来は、海底の深さを測ると共に、海底の深
さの変化をある程度子Δ１＋Ｉシて、千なＩ１１深さの
前後に対称的な幅を持たせてゲートを、設定することに
より、海底の変化に追尾するようになっていた。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、この従来の海底追尾方式によるゲートの
、設定では、海底の地形変化が比較的縁やかな場合には
対応し得るが、海底が急傾斜面である場合には１、反射
波の帰着１１＋ｊ間が大きく変化することとなり、対応
しきれなくなるという問題があった・また、この問題は、船速とも関係し、船速が大きいと、
反射波の帰着時間の変化も大きくなることになる。その
ため、従来の海底追尾方式では、船速が速い場合には追
尾しきれないという問題があった。

未発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、海
底の傾斜および船速に応じて追尾ゲートの幅が選定され
、海底の急激な地形変化および船速変化にも対応でき、
確実に海底を追尾できる船速測定装置の海底追尾方法お
よび装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］上記問題点を解決するための本願第１発明は。

海中にａ音波を発射して、海底からの反射波を受信し、
ドツプラ効果により船速を検出する船速Δ１１定装置に
、海底の傾斜に応じて戻り時間が変化するＪ二記反射波
を受信する追尾ゲートを設定して、？ｌｉｊ底の変化に
対応じて反射波を追Ｊ−コする方法であって。

送信から受信までの時間を計数して、測定深度を検出し
、上記検出した深度を基準として、進行方向には、浅い方
に短く、深い方に長く、進行方向と反対の方向には、浅
い方に長く、深い方に短くなるように追尾ゲート幅を設
定し。

かつ、上記追尾ゲート幅を１−記船速の函数とし、船速
に応じてゲート幅が伸縮するよう設定することを特徴と
する。

また、Ｊ：記船速１１１１１定装置の海底追尾方法を実
現するための装置である本願第２発明は、海中に超音波
を発射して、海底からの反射波を受信し、ドツプラ効果
により船速を検出する船速ΔＩＩＩ定装置に１没けられ
、海底の傾斜に応じて戻り時間が変化する上記反射波を
受信する追尾ゲートを設定して、海底の変化に対応じて
反射波を追尾する装置であって、送信から受信までの時間を計数して、測定深１３％を検
出する′Ａ１１ｌ深り段と、上記検出゛７た深度を基へちとして、進行方向には、浅
い方に短く、深い方に長く、進行方向と反対の方向には
、浅い方に長く、深い方に短くなるように追尾ゲート幅
を１−記船速の函数として設定すると共に、次の送信開
始後の追尾ゲート開始タイミングと該ゲート終了タイミ
ングとを出力する追尾ゲート設定り段とを備えて構成す
ることを特徴とする。

［作用］上記のように構成される本願節１、第２発明の作用につ
いて、第１図〜第４図を参！に！して説［ｙｌする。な
お、第１図は船舶前方の超音波の伝播経路に対する船舶
の移動と海底の傾斜の影響を示す説「夛１図、第２図は
送信から受信までの所要時間と追尾ゲートの関係を示す
波形図１第３図は海底の傾斜角とＴＲ／ＴＬとの関係を
示すグラフ、第４図は船舶後方のａ音波の伝播経路に対
する船舶の移動と海底の傾斜の影響を示す説明図である
。

第１図において、船が海面りを５１〜Ｓ２に移動してい
るものとする。先ず、３１　の位置において、送受波器
（図示せず）から俯角θにて船の前方（進行方向）に超
音波を放射すると、海底Ａまでの到達距離をＲ１とすれ
ば、海底エコーが受信されるまでの時間Ｔは、水中の音
速をρとして。

Ｔ＝２Ｒ＋／ρである。

次に１船が、前進してＳ２に達した時、海底のり地形が
、傾斜角φにより、ＣまたはＣｏのように変化している
と仮定する。この場合、Ｓ２からの距離Ｒ２は、Ｒ＋−
ＢＣｌまたは、Ｒ１＋ＢＣ’となる。ここで、第２図に
示す、送信から受信までの所要時間ＴＩを基準として、
ゲート幅の＃（浅い力）側Ｔ１　を、Ｔ【＝　２８Ｃ／
　ｃとし、後（深い方）側ＴＲを、ＴＲ＝２肚’／ｃと
すると１両者の比ＴＲ／Ｔ、は１次式でかえられる。

今、ｏ＝６ｏ°とすると、上記ＴＲ／Ｔｔは、次のよう
になる。

第３図において、０°以外では、この比は、（ＴＲ／Ｔ
Ｌ　）＞　１となっている。従って、送信から受信まで
の時間を計数して、測定深度を検出し、上記検出した深
度を基準として、進行方向には、浅い方に短く、深い方
に長くなるように非対称にゲート幅を設定することによ
り、海底の傾斜に対応可能となる。

一方、上記の場合において、船の後方（進行方向と反対
の向き）に俯角０にて超音波が放射されると、第４図に
示すようになる。第１ＹＡと第４図とを幾何学的に比較
すれば明らかなように、上記ＴＲとＴＶの関係がＴＲ＜
ＴＬ　となる。従って。

進行方向と反対の向きについては、浅い方に長く、深い
方に短くなるように非対称に追尾ゲート幅を設定するこ
とにより、海底の傾斜に対応可能となる。

［実施例］未発「ｇｌの実施例について図面を参照して説明する。

〈実施例の構成〉第５図に本発明船速測定装置の海底追尾方法を実施する
だめの追尾装置の−・例をブロック図にて示す。なお、
第５図には、図面および説明を簡単にするため、前方に
Ｍｉｇｆ波を放射する場合に必゛〃な回路部分のみにつ
いて示しているが、通常は、＋ｉｉｊ方用と後方用の両
者の回路がある。

第５１４において、、；に実施例の追尾装置は、送受波
器１１、送受ＬＪＪ替部１２．送信部１３、受信部１４
および周波数検出部１５を有してなる船速４１１１定装
置ｌＯに付設され、フリップフロップ２１およびカウン
タ２２を有してなる測深７段２０と、演算回路３１、カ
ウンタ３２．３３およびアンドゲート回路３４を有して
なる追尾ゲート設定手段３０とを備えて構成される。

上記送信部１３は、図示しない発振器を備え、該発振器
からの高周波信号を間欠的に出力して、パルス状の励＃
ｆｉ電流を送受病秤部Ｉ２を経て送受波器１１に送る。

また、送信部１３は、高周波性はの間欠的出力のタイミ
ングを設定する送信トリガを、フリップフロップ回路２
１およびカウンタ３２に出力している。

送受病基部１２は、送信部１２からの励振電流を送受波
器１１に送り、一方、送受波器１１からの受信信号を受
信部１４に入力させるよう、切基を行なう。

受信部１４は、受信信号を必要なレベルまで増幅して、
海底信号周波数を同波数検出部Ｉ５に送ると共に、検波
して、そのエンベロープを取り出し。

アンドゲート回路３４に送る。

周波数検出部１５は、アンドゲート回路３４を通過した
７１＋ｉ底工ンベロープ信号を受けて、北記ｌｈｊ底信
９周波数からドツプラーシフトを検出すると共に、船速
Ｖを算出する。

演算回路３１は、例えば、演算を行なうマイクロプロセ
ッサ、該マイクロプロセンサの動作プログラムおよび計
算に必要な係数Ｋ）、　ＫＢを記憶するＲＯＭ（リード
オンリーメモリ）、演算作業に必要な記憶領域を用意す
るＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）とを備えて構成
される。この演算回路３１は、上記船速■と深度ＴＩと
から追尾ゲートの開始信号ＴＩ−Ｔｔ　　と、終了信号
ＴＦ　＋Ｔｓ　を設定する。なお、本実施例では、船舶
の進行方向に超音波を放射する場合を例としているので
、係数ＫＦ、に８は、その大小関係が、Ｋ、　＜　ＫＢ
となるように設定しである。

カウンタ３２．３３は、共にプリセットカウンタからな
り、前者にはト記追尾ゲート開始信号Ｔ＋−Ｔｒがプリ
セットされ、後者には上記終了信号ＴＩ＋ＴＢがプリセ
ットされ、両者により、追尾ゲート信号が形成される。

アンドゲート回路３４は、反転して入力される上記追尾
ゲート信りによりゲートの開閉が制御され、該追尾ゲー
ト信号がロウレベルの時、受信部１３からの’１ｊｒｉ
底信号エ７ベロープを受は入れる構成となっている。

〈実施例の作用〉と記のように構成される本実施例追尾装置は、次のよう
に作用する。この作用について、第５図および第６図を
参照して説明する。

先ず、船速装置１０において、送信部１３から励振電流
が送受切科部１２を介して送受波器１１に送られる。こ
の時、送信トリガがフリップフロップ回路２１とカウン
タ３２とに送られる。クリッププロップ回路２１は、こ
れを受けてセット状態となり、ａｌｌｌ深ゲート信号Ｔ
Ｇを出力して、カウンタ２２の計数を起動する。カウン
タ２２は、クロック信号の計数を開始する。同様に、カ
ウンタ３２は、送信トリガを受けて、クロック信号の計
数を開始する。

送受波器１１から海中に放射された超音波は、その一部
が海底にて反射され、送受波器１１にて受信される。受
信信号は、送受切替部１２を介して受信部Ｉ４に送られ
る。受信部１４では、受信信号を増幅すると共に、海底
信号周波数を周波数検出部１５に送り、かつ、検波して
海底信号エンベロープをアンドゲート回路３４に送る。

アンドゲート回路３４では、追尾ゲート信号がロウレベ
ルである間に、上記海底信号エンベロープが入力すると
、この信号が海底信号と認識され、周波数検出部１５と
、フリップフロップ回路２１に出力される。これを受け
て、周波数検出部１５では。

トンプラーシフトを検出すると共に、船速Ｖを算出する
。また、フリップフロップ回路２１は、リセットされる
。

フリップフロップ回路２１のリセットにより、測深ゲー
ト信吐ＴＧが終了し、カウンタ２２の計数が停止される
。この時のカウンタ２２の計数値は、単位距離に相当す
るクロック信号を計数しているので、深度Ｔ１となる。

演算回路３：、；　　二にｔε）°ご　予め記憶してい
る係ａＫ［、Ｋ８とから、次式により、追尾ゲートのゲ
ート幅前側のＴｔと、後側ＴＢとを求める。

Ｔｔ　＝　　Ｋｒ　ＶＴＢ＝ＫＯＶこの後、演算回路３１は、カウンタ２２から出力される
深度ＴＩと上記ＴＦおよびＴＢとから、追尾ゲートの開
始信号ＴＩ−ＴＦ　と、終了信号ＴＦ　＋Ｔｅ　とを算
出する。これらの開始信号↑ビＴｔ　　と終了信号Ｔ「
÷Ｔ８　とは、次の送信周期で使用され、次の送信を行
なう前に、開始信号ＴＩ−Ｔｒはカウンタ３２にプリセ
ットされ、終了信号Ｔｒ＋ＴＢはカウンタ３３にブリセ
ントされる。

この状ｊＢで、送信部１３から次の送信トリ力が出力さ
れると９　上記フリップフロップ回路２１がセ。

トされて、測深ゲートを開始させる。また、カウンタ３
２が起動され、プリセットされた開始信Ｖ）Ｔｌ−ＴＦ
　の値からクロック信号によりダウンカウントする。つ
いで、該カウンタ３２の計数値がＯになると、その出力
により、カウンタ３３が起動され、プリセットされた終
了信号Ｔｒ＋ＴＢの値からクロック信号によりダウンカ
ウントする。そして、１該カウンタ３３の計数値がＯに
なると、計数は終ｒし、上記カウンタ３２．３３の計数
期間中のロウレベル領域が、追尾ゲート信号となる。

この追尾ゲート信号がアンドゲート回路３４に反転され
て人力される。これによって、今回の追尾ゲートが設定
される。

本実施例では、船舶の進行方向に超音波を放射する場合
について説明しであるので、係数ＫＦ、ＫＢは、その大
小関係が、　Ｋｒ＜ＫＢとなるように設定しである。そ
のため、ＴＦ＜ＴＯとなり、追尾ゲート幅は、検出した
深度ＴＩを基準として、浅い方に短く、深い方に長くな
る。ここで、Ｔ「は、前回の計Ｊｌｌｌ深度Ｔ１より浅
い場合のゲートとして機能し、Ｔｅｌは深い場合のゲー
トとして機能する。

なお、船舶の進行方向と反対の方向に超音波を放射する
場合には、係数ＫＦ、　ＫＢの大小関係を、Ｋｒ＞ＫＢ
となるように設定する。そのため、ＴＦ＞ＴＢとなり、
追尾ゲート幅は、上記検出した深度Ｔ１を基′準として
、浅い方に長く、深い方に短くなる。

〈実施例の変形〉に記実施例は、−例であって、本発明は、これに限らず
、適宜変形した他の態様であっても、実現可能である。

［９５明の効果］本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、海
底の傾斜および船速に応じて追尾ゲートの幅が選定され
、海底の急激な地形変化および船速変化にも対応でき、
確実に海底を追尾できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は各々本発明の詳細な説明する図面であ
って、第１図は船舶前方の超音波の伝播経路に対する船
舶の移動と海底の傾斜の影響を示す説明図、第２図は送
信から受信までの所要時間と追尾ゲートの関係を示す波
形図、第３図は海底の傾斜角とＴＲ／ＴＬとの関係を示
すグラフ、第４図は船舶後方の超音波の伝播経路に対す
る船舶の移動と海底の傾斜の影響を示す説明図、第５図
は本発明船速測定装置の海底追尾方法を実施するための
追尾装置の一実施例を示すブロック図、第６図は上記実
施例の作用を説明するための波形図である。１０・・・船速測定装置　　　１１・・・送受波器１２
・・・送受切替部　　　　１３・・・送信部１４・・・
受信部　　　　　　１５・・・周波数検出部２０・・・
測深手段　　　　　２１・・・フリップフロップ２２・
・・カウンタ３０・・・追尾ゲート設定手段３１・・・演算回路　　　　　３２．３３・・・カウン
タ３４・・・アンドゲート回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）海中に超音波を発射して、海底からの反射波を受
信し、ドップラ効果により船速を検出する船速測定装置
に、海底の傾斜に応じて戻り時間が変化する上記反射波
を受信する追尾ゲートを設定して、海底の変化に対応し
て反射波を追尾する方法であって、送信から受信までの時間を計数して、測定深度を検出し
、上記検出した深度を基準として、進行方向には、浅い方
に短く、深い方に長く、進行方向と反対の方向には、浅
い方に長く、深い方に短くなるように追尾ゲート幅を設
定し、かつ、上記追尾ゲート幅を上記船速の函数とし、船速に
応じてゲート幅が伸縮するよう設定することを特徴とす
る船速測定装置の海底追尾方法。
（２）海中に超音波を発射して、海底からの反射波を受
信し、ドップラ効果により船速を検出する船速測定装置
に設けられ、海底の傾斜に応じて戻り時間が変化する上
記反射波を受信する追尾ゲートを設定して、海底の変化
に対応して反射波を追尾する装置であって、送信から受信までの時間を計数して、測定深度を検出す
る測深手段と、上記検出した深度を基準として、進行方向には、浅い方
に短く、深い方に長く、進行方向と反対の方向には、浅
い方に長く、深い方に短くなるように追尾ゲート幅を上
記船速の函数として設定すると共に、次の送信開始後の
追尾ゲート開始タイミングと該ゲート終了タイミングと
を出力する追尾ゲート設定手段とを備えて構成すること
を特徴とする船速測定装置の海底追尾装置。