JPS6342757B2 - - Google Patents
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- JPS6342757B2 JPS6342757B2 JP14461881A JP14461881A JPS6342757B2 JP S6342757 B2 JPS6342757 B2 JP S6342757B2 JP 14461881 A JP14461881 A JP 14461881A JP 14461881 A JP14461881 A JP 14461881A JP S6342757 B2 JPS6342757 B2 JP S6342757B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
- G01S15/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S15/60—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track
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- 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)
Description
本発明は進行している船より超音波を送波し、
水底及び水中物体からのエコーを受波し、エコー
周波数に基づいて水中物体の対地速度を測定する
水中物体速度測定装置に関するものである。 従来、船の対地速度を測定するのに、船のピツ
チングの影響を除くため、前方向及び後方向に等
しい俯角を以てビームを投射する方法が用いられ
ているが、本発明は、このような前後方向にビー
ムを投射する方式を利用して水中物体の対地速度
を求める簡単な装置を提供するものである。 本発明は、船の進行方向に対し、前方向及び後
方向にて送受波を行ない、得られた、船の、前方
向及び後方向の対地エコー周波数のそれぞれの逆
数の差又はローカル周波数を加えた値の逆数の
差、に比例する値に基づいて船の対地速度VG又
はVGに比例する値を求め、船の前方向及び後方
向の対水中物体エコー周波数のそれぞれの逆数の
差又はローカル周波数を加えた値の逆数の差、に
比例する値に基づいて船の対水中物体速度VW又
はVWに比例する値を求め、VGとVWとの差によ
り、又はそれに相当する差に基づいて、水中物体
の対地速度VSを求めるようにしたことにより、
船のピツチングによる誤差を防ぎ、しかも簡単な
構造の装置により、水中物体の対地速度を求める
ことができる水中物体速度測定装置を提供するこ
とを目的とするものである。 本発明の第１の発明は、船の進行方向に関して
前方向と、該前方向に対して水平面において180
度離れた後方向とに、それぞれ俯角を以て超音波
の送波及び受波を行い、水底からの前方水底エコ
ー（周波数fGF）、後方水底エコー（周波数fGA）、
及び水中物体からの前方水中物体エコー（周波数
fWF）及び後方水中物体エコー（周波数fWA）を受
信する送受波手段と、前記周波数fGF及び前記周
波数fGAより （１／fGA−１／fGF）に比例する値を求め、この値に基 づいて船の対地速度VG又はVGに比例する値を求
める対地船速算出手段と、前記周波数fWF及び前
記周波数fWAより （１／fWA−１／fWF）に比例する値を求め、この値に基 づいて船の対水中物体速度VW又はVWに比例する
値を求める対水中物体船速算出手段と、船の、前
記対地速度VG又はVGに比例する値と前記対水中
物体速度VW又はVWに比例する値との差により前
記水中物体の対地速度VSを求める対地水中物体
算出手段と、を、備えたことを特徴とする水中物
体速度測定装置である。 第２の発明は、船の進行方向に関して前方向
と、該前方向に対して水平面において180度離れ
た後方向とに、それぞれ俯角を以て超音波の送波
及び受波を行い、水底からの前方水底エコー（周
波数fGF）、後方水底エコー（周波数fGA）、及び水
中物体からの前方水中物体エコー（周波数fWF）
及び後方水中物体エコー（周波数fWA）を受信す
る送受波手段と、前記周波数fGF及び前記周波数
fGAにそれぞれローカル周波数ｆを加算し、さら
に （１／fGA＋ｆ−１／fGF＋ｆ）に比例する値を求め、こ の値に基づいて船の対地速度VG又はVGに比例す
る値を求める対地船速算出手段と、前記周波数
fWF及び前記周波数fWAにそれぞれローカル周波数
ｆを加算し、さらに （１／fWA＋ｆ−１／fWF＋ｆ）に比例する値を求め、こ の値に基づいて船の対水中物体速度VW又はVWに
比例する値を求める対水中物体船速算出手段と、
船の、前記対地速度VG又はVGに比例する値と前
記対水中物体速度VW又はVWに比例する値との差
により前記水中物体の対地速度VSを求める対地
水中物体算出手段と、を、備えたことを特徴とす
る水中物体速度測定装置である。 本発明を実施例につき図面を用いて説明する。 第１図及び第２図において、１は、水底２に対
し対地速度VGにて進行している船である。船１
の進行方向をｘ軸方向、水平面内でｘ軸方向に直
角な方向をｙ軸方向、垂直方向をｚ軸方向とす
る。船１の下部には超音波の送受波器３が設けら
れ、船１の進行方向の前方及び後方に向けて、ｘ
−ｚ平面内で、それぞれ俯角θを以て、前方ビー
ム方向４及び後方ビーム方向５に沿つて送波及び
受波が行なわれるようになつている。第２図の平
面図において、前方ビーム方向４と後方ビーム方
向５とは互に180度離れた反対向きとなつている。
DGは送受波器３からの水底２の深度である。 ６は、魚やプランクトンなどの水中物体であ
り、水底２に対する対地速度VSにて、深度DSの
水中を進行している。水中物体６は、進行方向に
対して或る程度の長さを有する群を形成し、前方
ビーム方向４にも後方ビーム方向５にも同時にか
かり、かつその範囲では対地速度VSは一定であ
るような群を対象とする。 説明の便宜上、水中物体６の進行方向は船１の
進行方向と平行、即ちｘ軸方向であり、向きも同
一である、とする。また、超音波ビームはｘ−ｚ
面内の前後方向の一対のみ送受波されているもの
とする。 このような測定条件下において、超音波の送受
を行ない、水中物体６の対地速度VSを得る装置
につき第３図にて説明する。 第３図のブロツク回路は、発振部９、送受波部
１０、対水中物体船速演算部１１、対地船速演算
部１２、対地水中物体速度演算部１３及び表示部
１４とより成る。 発振部９においては、発振回路１５により発振
される周波数0（例えば140KHz）のパルス信号
は、キーイング回路１６からの信号により一定時
間毎に繰り返し出力増幅回路１７に印加され、増
幅されて送受波部１０の前トランスミツシヨンレ
シーバ１８と後トランスミツシヨンレシーバ１９
に送られる。 送受波部１０においては前及び後トランスミツ
シヨンレシーバ１８及び１９からのパルス信号が
前方及び後方送受波器７及び８に印加され、それ
ぞれ前方及び後方ビーム方向４及び５に周波数0
なる超音波ビームを送波する。水底２及び水中物
体６から反射し、前方又は後方ビーム方向に沿つ
て返つて来る、ドツプラ効果を受けた水底エコ
ー、水中物体エコーは前方送受波器７又は後方送
受波器８にて受波され、パルス信号として前又は
後トランスミツシヨンレシーバ１８又は１９に送
られる。 ここに、水中音速をＣ、船１の対水中物体速度
をVW（＝VG−VS）とすれば、 前方ビーム方向４の前方水底エコーの周波数 ＝Ｃ＋VGcosθ／Ｃ−VGcosθ0＝GF ………(1) とする 後方ビーム方向５の後方水底エコーの周波数 ＝Ｃ−VGcosθ／Ｃ＋VGcosθ0＝GA ………(2) とする 前方ビーム方向４の前方水中物体エコーの周波数 ＝Ｃ＋VWcosθ／Ｃ−VWcosθ0＝WF ………(3) とする 後方ビーム方向５の後方水中物体エコーの周波数 ＝Ｃ−VWcosθ／Ｃ＋VWcosθ0＝WA ………(4) とする となる。 前方は後トランスミツシヨンレシーバ１８又は
１９に送られた周波数GF、WF又はGA、WAのパ
ルス信号は増幅器２０又は２１により増幅され
る。 一方、発振部９において、ローカル周波数発振
器２５にて発振された周波数（例えば112KHz）
なるローカルパルス信号がゲート回路増幅器２
０，２１に送られ、ローカルがかけられ、周波数
が加算され、周波数（WF＋〓）、（WA＋）、
（GF＋）及び（GA＋）なるローカルパルス
信号が対水中物体船速演算部１１及び対地船速演
算部１２に送られる。 次に対水中物体船速演算部１１の回路につき説
明する。キーイング回路１６からの発振信号を受
けゲート制御信号回路２２においては、発振信号
から所定の設定遅れ時間後にゲート回路２３及び
２４を開き、さらに所定継続時間の後閉じる信号
を発する。この設定遅れ時間は調節可能であり、
対象とする水中物体の深さに合わせて調節する。
即ち、ゲート回路２３，２４は深度選定のゲート
であり、増幅器２０からの周波数（WF＋）と
（WA＋）のパルス信号、及び増幅器２１からの
周波数（GF＋）と（GA＋）のパルス信号の
うち、水底２からの（GF＋）と（GA＋）は
通さず、（WF＋）と（WA＋）のうち所定の
深度幅に対する反射波のパルス信号のみを通過せ
しめてカウンタ２６及び２７に送る。 これらの周波数は(3)、(4)を代入して WF＋＝Ｃ＋VWcosθ／Ｃ−VWcosθ0
＋＝Ｃ（0＋）＋VWcosθ（0−）／Ｃ−VWcos
θ………(5) WA＋＝Ｃ−VWcosθ／Ｃ＋VWcosθ0
＋＝Ｃ（0＋）−VWcosθ（0−）／Ｃ＋VWcos
θ………(6) となる。ここに計算をしやすくするため 0＋＝1 ………(7) 0−＝2 ………(8) とすれば WF＋＝C1＋VWcosθ2／Ｃ−VWcosθ………(9) WA＋＝C1−VWcosθ2／Ｃ＋VWcosθ………(10
) となる。 カウンタ２６及び２７においては、所定のパル
ス数Ｎ（例えばＮ＝214＝16384個）を数えたとき
に計数終了信号を発し、ゲート２８，２９にリセ
ツト信号として送る。 ゲート２８，２９にはゲート制御信号回路２２
からセツト信号（ゲート２３，２４の開き信号、
即ち、カウンタ２６，２７のカウント開始時点と
一致する）が送られている。従つて、ゲート２
８，２９におけるセツトからリセツトまでの時間
は、周波数（WF＋）及び（WA＋）なるパル
スがそれぞれＮ個繰返される時間tWF及びtWAに等
しい。 一方、ゲート回路２８，２９には、高周波発振
回路３０から発振された周波数H（例えば4.2M
Hz）の高周波パルスが加えられて重畳され、ゲー
ト２８，２９からは、周波数Hなるパルスが、そ
れぞれ時間tWF及びtWAの間だけ持続して発せら
れ、カウンタ３１，３２に送られる。 カウンタ３１においては、時間tWFの中に含ま
れている、周波数Hなる高周波パルスの個数NWF
を数える。同様にカウンタ３２においては、時間
tWAの中に含まれている、周波数H高周波パルス
の個数NWAを数える。 従つて NWF＝H／WF＋Ｎ ………(11) NWA＝H／WA＋Ｎ ………(12) となる。 比較回路３３ではNWFとNWAの大小を比較し、
大きい方の値をアツプダウンカウンタ３４のアツ
プカウント端子に入れ、小さい方の値をダウンカ
ウント端子に入れNWFとNWAとの差 ΔNW＝｜NWA−NWF｜ ………（13） をアツプダウンカウンタ３４から出力せしめる。 ３５は制御信号回路であり、カウンタ３１と３
２のカウントが終了して比較を始めてもよい、と
いう信号を比較回路３３に与えるものである。 ここに、例えばNWA＞NWFなる場合（即ちVG＞
VSなる場合）について、ΔNWを展開すれば、 ΔNW＝NWA−NWF (11)(12)より ＝（１／WA＋−１／WF＋）HＮ………（14
） となり、（１／WA＋−１／WF＋）に比例した値
が 出力されている。 さらに(9)(10)により、 ΔNW＝（Ｃ＋VWcosθ／C1−VWcosθ2−Ｃ−VWcosθ
／C1＋VWcosθ2）HＮ ＝2CVWcosθ（1＋2）／C1 2 1 2−VW 2cos2θ2 2
HＮ………（15） しかして 1＞2 Ｃ≫VW であるから C2 1 2≫VW 2cos2θ2 2 となるので（15）式分母第２項を無視し、かつ 1＋2＝20 なることにより（15）式は ΔNW＝（１／WA＋−１／WF＋）HＮ ＝4VWcosθ0／C1 2 HＮ ………（16） ∴ VW＝C1 2／4cosθ0・ΔNW／HＮ ………（17） ＝C1 2／4cosθ0・（１／WA＋−１／
WF＋） ………（18） 即ち、船１の対水中物体速度VWは（17）式で
示され、さらに、VWはΔNWに比例、即ち
（１／WA＋−１／WF＋）に比例する値となつて
い る。 以上の演算中には、従来行なわれている如きド
ツプラ効果のシフト量そのものの検出は行なわれ
ず、従つてシフト量に基づいた演算は行なわれて
いない。後述の船１の対地速度VGの演算に関し
ても同様である。 なお、θ＝62.5度なるとき、Ｎ＝214＝16384、
H＝4.226MHz、＝112KHzとすると、アツプダ
ウンカウンタ３４からの出力の1/100のΔNW／
100の値がそのままVWをノツトで示した値とな
る。 次に、対地船速演算部１２につき説明する。回
路構成は原理的には対水中物体船速演算部１１と
殆んど同じであるが、前方水底検出回路３６と後
方水底検出回路３７に関する部分が異なる。その
他の回路で、符号にダツシユ（′）を付したもの
は、対水中物体船速演算部１１において（′）の
ない同じ符号のものと同様な作用、名称を有する
回路である。 前方及び後方水底検出回路３６，３７は、水底
エコーの受波信号が、或る設定スレツシユホール
ドレベルを最初に越えた時点にてゲート回路２
３′，２４′，２８′，２９′を開く信号を発するも
ので、エコーの中から水底エコーを選択するた
め、及びゲート２８′，２９′にセツト信号を与え
るためのものである。 対水中物体船速演算部１１におけると同様な過
程により、ゲート回路２３′及び２４′には、それ
ぞれ周波数（GF＋）及び周波数（GA＋）な
るパルス信号が入力される。カウンタ３１′及び
３２′からは、それぞれ NGF＝H／GF＋Ｎ ………（19） NGA＝H／GA＋Ｎ ………（20） なる個数が出力され、さらにアツプダウンカウン
タ３４′からは、 ΔNG＝（１／GA＋−１／GF＋）HＮ………
（21） なる（１／GA＋−１／GF＋）に比例する値が出
力 される。さらに、近似的に ΔNG＝4VGcosθ0／C1 2 HＮ ………（22） である。 ∴ VG＝C1 2／4cosθ0・ΔNG／HＮ ………（23） ＝C1 2／4cosθ0・（１／GA＋−１／
GF＋） ………（24） 即ち、船１の対地速度VGは（23）式で示され、
さらにVGはΔNGに比例、即ち（１／GA＋− １／GF＋）に比例する値となつている。 なお、θ、Ｎ、H、を前述の如く選べばアツ
プダウンカウンタ３４′からの出力の1/100の
ΔNG／100の値がそのままVGをノツトで示した値
となる。 次に対地水中物体速度演算部１３においては、
演算回路３８により ΔNG−ΔNW が演算される。この値はVG−VWに比例し、即ち
VSに比例する。比例の係数でこの値を除して水
中物体６の対地速度VSの値を求め、これを出力
し、表示部１４の表示器３９により、デイジタル
的に或いはＤ／Ａ変換を行なつてアナログ的に表
示する。演算回路３８への入力としてVGとVWの
値が入力されている場合は、演算回路３８にては VG−VW＝VS の演算を行なつて出力すればよい。 ゲート制御信号回路２２からのゲート信号を、
複数段階の深度範囲に相当する遅れ時間ごとに順
次出力してゲート回路２３，２４，２８，２９を
操作すれば、各深度における水中物体の速度を、
表示器３９に同時に表示することができる。 なお、ローカルをかける必要のない場合は、以
上の式にて＝０として取り扱えばよい。 以上の例は、船１と水中物体６とが同一の方向
に進行している場合であるが、一般には第４図に
示す如く、船１の速度ベクトル
水底及び水中物体からのエコーを受波し、エコー
周波数に基づいて水中物体の対地速度を測定する
水中物体速度測定装置に関するものである。 従来、船の対地速度を測定するのに、船のピツ
チングの影響を除くため、前方向及び後方向に等
しい俯角を以てビームを投射する方法が用いられ
ているが、本発明は、このような前後方向にビー
ムを投射する方式を利用して水中物体の対地速度
を求める簡単な装置を提供するものである。 本発明は、船の進行方向に対し、前方向及び後
方向にて送受波を行ない、得られた、船の、前方
向及び後方向の対地エコー周波数のそれぞれの逆
数の差又はローカル周波数を加えた値の逆数の
差、に比例する値に基づいて船の対地速度VG又
はVGに比例する値を求め、船の前方向及び後方
向の対水中物体エコー周波数のそれぞれの逆数の
差又はローカル周波数を加えた値の逆数の差、に
比例する値に基づいて船の対水中物体速度VW又
はVWに比例する値を求め、VGとVWとの差によ
り、又はそれに相当する差に基づいて、水中物体
の対地速度VSを求めるようにしたことにより、
船のピツチングによる誤差を防ぎ、しかも簡単な
構造の装置により、水中物体の対地速度を求める
ことができる水中物体速度測定装置を提供するこ
とを目的とするものである。 本発明の第１の発明は、船の進行方向に関して
前方向と、該前方向に対して水平面において180
度離れた後方向とに、それぞれ俯角を以て超音波
の送波及び受波を行い、水底からの前方水底エコ
ー（周波数fGF）、後方水底エコー（周波数fGA）、
及び水中物体からの前方水中物体エコー（周波数
fWF）及び後方水中物体エコー（周波数fWA）を受
信する送受波手段と、前記周波数fGF及び前記周
波数fGAより （１／fGA−１／fGF）に比例する値を求め、この値に基 づいて船の対地速度VG又はVGに比例する値を求
める対地船速算出手段と、前記周波数fWF及び前
記周波数fWAより （１／fWA−１／fWF）に比例する値を求め、この値に基 づいて船の対水中物体速度VW又はVWに比例する
値を求める対水中物体船速算出手段と、船の、前
記対地速度VG又はVGに比例する値と前記対水中
物体速度VW又はVWに比例する値との差により前
記水中物体の対地速度VSを求める対地水中物体
算出手段と、を、備えたことを特徴とする水中物
体速度測定装置である。 第２の発明は、船の進行方向に関して前方向
と、該前方向に対して水平面において180度離れ
た後方向とに、それぞれ俯角を以て超音波の送波
及び受波を行い、水底からの前方水底エコー（周
波数fGF）、後方水底エコー（周波数fGA）、及び水
中物体からの前方水中物体エコー（周波数fWF）
及び後方水中物体エコー（周波数fWA）を受信す
る送受波手段と、前記周波数fGF及び前記周波数
fGAにそれぞれローカル周波数ｆを加算し、さら
に （１／fGA＋ｆ−１／fGF＋ｆ）に比例する値を求め、こ の値に基づいて船の対地速度VG又はVGに比例す
る値を求める対地船速算出手段と、前記周波数
fWF及び前記周波数fWAにそれぞれローカル周波数
ｆを加算し、さらに （１／fWA＋ｆ−１／fWF＋ｆ）に比例する値を求め、こ の値に基づいて船の対水中物体速度VW又はVWに
比例する値を求める対水中物体船速算出手段と、
船の、前記対地速度VG又はVGに比例する値と前
記対水中物体速度VW又はVWに比例する値との差
により前記水中物体の対地速度VSを求める対地
水中物体算出手段と、を、備えたことを特徴とす
る水中物体速度測定装置である。 本発明を実施例につき図面を用いて説明する。 第１図及び第２図において、１は、水底２に対
し対地速度VGにて進行している船である。船１
の進行方向をｘ軸方向、水平面内でｘ軸方向に直
角な方向をｙ軸方向、垂直方向をｚ軸方向とす
る。船１の下部には超音波の送受波器３が設けら
れ、船１の進行方向の前方及び後方に向けて、ｘ
−ｚ平面内で、それぞれ俯角θを以て、前方ビー
ム方向４及び後方ビーム方向５に沿つて送波及び
受波が行なわれるようになつている。第２図の平
面図において、前方ビーム方向４と後方ビーム方
向５とは互に180度離れた反対向きとなつている。
DGは送受波器３からの水底２の深度である。 ６は、魚やプランクトンなどの水中物体であ
り、水底２に対する対地速度VSにて、深度DSの
水中を進行している。水中物体６は、進行方向に
対して或る程度の長さを有する群を形成し、前方
ビーム方向４にも後方ビーム方向５にも同時にか
かり、かつその範囲では対地速度VSは一定であ
るような群を対象とする。 説明の便宜上、水中物体６の進行方向は船１の
進行方向と平行、即ちｘ軸方向であり、向きも同
一である、とする。また、超音波ビームはｘ−ｚ
面内の前後方向の一対のみ送受波されているもの
とする。 このような測定条件下において、超音波の送受
を行ない、水中物体６の対地速度VSを得る装置
につき第３図にて説明する。 第３図のブロツク回路は、発振部９、送受波部
１０、対水中物体船速演算部１１、対地船速演算
部１２、対地水中物体速度演算部１３及び表示部
１４とより成る。 発振部９においては、発振回路１５により発振
される周波数0（例えば140KHz）のパルス信号
は、キーイング回路１６からの信号により一定時
間毎に繰り返し出力増幅回路１７に印加され、増
幅されて送受波部１０の前トランスミツシヨンレ
シーバ１８と後トランスミツシヨンレシーバ１９
に送られる。 送受波部１０においては前及び後トランスミツ
シヨンレシーバ１８及び１９からのパルス信号が
前方及び後方送受波器７及び８に印加され、それ
ぞれ前方及び後方ビーム方向４及び５に周波数0
なる超音波ビームを送波する。水底２及び水中物
体６から反射し、前方又は後方ビーム方向に沿つ
て返つて来る、ドツプラ効果を受けた水底エコ
ー、水中物体エコーは前方送受波器７又は後方送
受波器８にて受波され、パルス信号として前又は
後トランスミツシヨンレシーバ１８又は１９に送
られる。 ここに、水中音速をＣ、船１の対水中物体速度
をVW（＝VG−VS）とすれば、 前方ビーム方向４の前方水底エコーの周波数 ＝Ｃ＋VGcosθ／Ｃ−VGcosθ0＝GF ………(1) とする 後方ビーム方向５の後方水底エコーの周波数 ＝Ｃ−VGcosθ／Ｃ＋VGcosθ0＝GA ………(2) とする 前方ビーム方向４の前方水中物体エコーの周波数 ＝Ｃ＋VWcosθ／Ｃ−VWcosθ0＝WF ………(3) とする 後方ビーム方向５の後方水中物体エコーの周波数 ＝Ｃ−VWcosθ／Ｃ＋VWcosθ0＝WA ………(4) とする となる。 前方は後トランスミツシヨンレシーバ１８又は
１９に送られた周波数GF、WF又はGA、WAのパ
ルス信号は増幅器２０又は２１により増幅され
る。 一方、発振部９において、ローカル周波数発振
器２５にて発振された周波数（例えば112KHz）
なるローカルパルス信号がゲート回路増幅器２
０，２１に送られ、ローカルがかけられ、周波数
が加算され、周波数（WF＋〓）、（WA＋）、
（GF＋）及び（GA＋）なるローカルパルス
信号が対水中物体船速演算部１１及び対地船速演
算部１２に送られる。 次に対水中物体船速演算部１１の回路につき説
明する。キーイング回路１６からの発振信号を受
けゲート制御信号回路２２においては、発振信号
から所定の設定遅れ時間後にゲート回路２３及び
２４を開き、さらに所定継続時間の後閉じる信号
を発する。この設定遅れ時間は調節可能であり、
対象とする水中物体の深さに合わせて調節する。
即ち、ゲート回路２３，２４は深度選定のゲート
であり、増幅器２０からの周波数（WF＋）と
（WA＋）のパルス信号、及び増幅器２１からの
周波数（GF＋）と（GA＋）のパルス信号の
うち、水底２からの（GF＋）と（GA＋）は
通さず、（WF＋）と（WA＋）のうち所定の
深度幅に対する反射波のパルス信号のみを通過せ
しめてカウンタ２６及び２７に送る。 これらの周波数は(3)、(4)を代入して WF＋＝Ｃ＋VWcosθ／Ｃ−VWcosθ0
＋＝Ｃ（0＋）＋VWcosθ（0−）／Ｃ−VWcos
θ………(5) WA＋＝Ｃ−VWcosθ／Ｃ＋VWcosθ0
＋＝Ｃ（0＋）−VWcosθ（0−）／Ｃ＋VWcos
θ………(6) となる。ここに計算をしやすくするため 0＋＝1 ………(7) 0−＝2 ………(8) とすれば WF＋＝C1＋VWcosθ2／Ｃ−VWcosθ………(9) WA＋＝C1−VWcosθ2／Ｃ＋VWcosθ………(10
) となる。 カウンタ２６及び２７においては、所定のパル
ス数Ｎ（例えばＮ＝214＝16384個）を数えたとき
に計数終了信号を発し、ゲート２８，２９にリセ
ツト信号として送る。 ゲート２８，２９にはゲート制御信号回路２２
からセツト信号（ゲート２３，２４の開き信号、
即ち、カウンタ２６，２７のカウント開始時点と
一致する）が送られている。従つて、ゲート２
８，２９におけるセツトからリセツトまでの時間
は、周波数（WF＋）及び（WA＋）なるパル
スがそれぞれＮ個繰返される時間tWF及びtWAに等
しい。 一方、ゲート回路２８，２９には、高周波発振
回路３０から発振された周波数H（例えば4.2M
Hz）の高周波パルスが加えられて重畳され、ゲー
ト２８，２９からは、周波数Hなるパルスが、そ
れぞれ時間tWF及びtWAの間だけ持続して発せら
れ、カウンタ３１，３２に送られる。 カウンタ３１においては、時間tWFの中に含ま
れている、周波数Hなる高周波パルスの個数NWF
を数える。同様にカウンタ３２においては、時間
tWAの中に含まれている、周波数H高周波パルス
の個数NWAを数える。 従つて NWF＝H／WF＋Ｎ ………(11) NWA＝H／WA＋Ｎ ………(12) となる。 比較回路３３ではNWFとNWAの大小を比較し、
大きい方の値をアツプダウンカウンタ３４のアツ
プカウント端子に入れ、小さい方の値をダウンカ
ウント端子に入れNWFとNWAとの差 ΔNW＝｜NWA−NWF｜ ………（13） をアツプダウンカウンタ３４から出力せしめる。 ３５は制御信号回路であり、カウンタ３１と３
２のカウントが終了して比較を始めてもよい、と
いう信号を比較回路３３に与えるものである。 ここに、例えばNWA＞NWFなる場合（即ちVG＞
VSなる場合）について、ΔNWを展開すれば、 ΔNW＝NWA−NWF (11)(12)より ＝（１／WA＋−１／WF＋）HＮ………（14
） となり、（１／WA＋−１／WF＋）に比例した値
が 出力されている。 さらに(9)(10)により、 ΔNW＝（Ｃ＋VWcosθ／C1−VWcosθ2−Ｃ−VWcosθ
／C1＋VWcosθ2）HＮ ＝2CVWcosθ（1＋2）／C1 2 1 2−VW 2cos2θ2 2
HＮ………（15） しかして 1＞2 Ｃ≫VW であるから C2 1 2≫VW 2cos2θ2 2 となるので（15）式分母第２項を無視し、かつ 1＋2＝20 なることにより（15）式は ΔNW＝（１／WA＋−１／WF＋）HＮ ＝4VWcosθ0／C1 2 HＮ ………（16） ∴ VW＝C1 2／4cosθ0・ΔNW／HＮ ………（17） ＝C1 2／4cosθ0・（１／WA＋−１／
WF＋） ………（18） 即ち、船１の対水中物体速度VWは（17）式で
示され、さらに、VWはΔNWに比例、即ち
（１／WA＋−１／WF＋）に比例する値となつて
い る。 以上の演算中には、従来行なわれている如きド
ツプラ効果のシフト量そのものの検出は行なわれ
ず、従つてシフト量に基づいた演算は行なわれて
いない。後述の船１の対地速度VGの演算に関し
ても同様である。 なお、θ＝62.5度なるとき、Ｎ＝214＝16384、
H＝4.226MHz、＝112KHzとすると、アツプダ
ウンカウンタ３４からの出力の1/100のΔNW／
100の値がそのままVWをノツトで示した値とな
る。 次に、対地船速演算部１２につき説明する。回
路構成は原理的には対水中物体船速演算部１１と
殆んど同じであるが、前方水底検出回路３６と後
方水底検出回路３７に関する部分が異なる。その
他の回路で、符号にダツシユ（′）を付したもの
は、対水中物体船速演算部１１において（′）の
ない同じ符号のものと同様な作用、名称を有する
回路である。 前方及び後方水底検出回路３６，３７は、水底
エコーの受波信号が、或る設定スレツシユホール
ドレベルを最初に越えた時点にてゲート回路２
３′，２４′，２８′，２９′を開く信号を発するも
ので、エコーの中から水底エコーを選択するた
め、及びゲート２８′，２９′にセツト信号を与え
るためのものである。 対水中物体船速演算部１１におけると同様な過
程により、ゲート回路２３′及び２４′には、それ
ぞれ周波数（GF＋）及び周波数（GA＋）な
るパルス信号が入力される。カウンタ３１′及び
３２′からは、それぞれ NGF＝H／GF＋Ｎ ………（19） NGA＝H／GA＋Ｎ ………（20） なる個数が出力され、さらにアツプダウンカウン
タ３４′からは、 ΔNG＝（１／GA＋−１／GF＋）HＮ………
（21） なる（１／GA＋−１／GF＋）に比例する値が出
力 される。さらに、近似的に ΔNG＝4VGcosθ0／C1 2 HＮ ………（22） である。 ∴ VG＝C1 2／4cosθ0・ΔNG／HＮ ………（23） ＝C1 2／4cosθ0・（１／GA＋−１／
GF＋） ………（24） 即ち、船１の対地速度VGは（23）式で示され、
さらにVGはΔNGに比例、即ち（１／GA＋− １／GF＋）に比例する値となつている。 なお、θ、Ｎ、H、を前述の如く選べばアツ
プダウンカウンタ３４′からの出力の1/100の
ΔNG／100の値がそのままVGをノツトで示した値
となる。 次に対地水中物体速度演算部１３においては、
演算回路３８により ΔNG−ΔNW が演算される。この値はVG−VWに比例し、即ち
VSに比例する。比例の係数でこの値を除して水
中物体６の対地速度VSの値を求め、これを出力
し、表示部１４の表示器３９により、デイジタル
的に或いはＤ／Ａ変換を行なつてアナログ的に表
示する。演算回路３８への入力としてVGとVWの
値が入力されている場合は、演算回路３８にては VG−VW＝VS の演算を行なつて出力すればよい。 ゲート制御信号回路２２からのゲート信号を、
複数段階の深度範囲に相当する遅れ時間ごとに順
次出力してゲート回路２３，２４，２８，２９を
操作すれば、各深度における水中物体の速度を、
表示器３９に同時に表示することができる。 なお、ローカルをかける必要のない場合は、以
上の式にて＝０として取り扱えばよい。 以上の例は、船１と水中物体６とが同一の方向
に進行している場合であるが、一般には第４図に
示す如く、船１の速度ベクトル
【式】と水中物体
６の速度ベクトル
【式】とは方向が異なる。この
場合は、ｘ−ｚ面内の俯角θの前方及び後方ビー
ム方向４，５の一対の送受波の他に、他の方向、
例えばｙ−ｚ面内の俯角θ′（θ′＝θでもよい）左
方及び右方ビーム方向４０，４１の他の一対の送
受波を行ない、ｘ軸方向とｙ軸方向の分速度VS
ｘとVSｙを求め、第５図の如くベクトル合成す
ればよい。 二対の方向の送受波は、任意の異なる方向であ
ればよく、例えば第６図の如く、x1−ｚ面内の一
対と、y1−ｚ面内の一対の送受波を行ない、得ら
れた分速度VSx1とVSy1とを第７図の如くベクト
ル合成すればよい。 水中物体６として魚群を対象とすれば、任意の
深度の魚群速度及びその方向を測定することがで
き、水流と共に移動するプランクトンの如きもの
を対象とすれば任意の深度の水流の速度及び方向
を測定することができる。 表示器３９には、これらの速度及び方向をデイ
ジタル表示、又はアナログ表示或いは両方の併用
で表示する。 本発明により、簡単な構造の装置により水中物
体の対地速度を測定することができ、かつ、逆方
向の一対のビームを用いているので、船のピッチ
ングやローリングによる誤差も僅少とする水中物
体測定装置を提供することができ、実用上極めて
大なる効果を奏することができる。
ム方向４，５の一対の送受波の他に、他の方向、
例えばｙ−ｚ面内の俯角θ′（θ′＝θでもよい）左
方及び右方ビーム方向４０，４１の他の一対の送
受波を行ない、ｘ軸方向とｙ軸方向の分速度VS
ｘとVSｙを求め、第５図の如くベクトル合成す
ればよい。 二対の方向の送受波は、任意の異なる方向であ
ればよく、例えば第６図の如く、x1−ｚ面内の一
対と、y1−ｚ面内の一対の送受波を行ない、得ら
れた分速度VSx1とVSy1とを第７図の如くベクト
ル合成すればよい。 水中物体６として魚群を対象とすれば、任意の
深度の魚群速度及びその方向を測定することがで
き、水流と共に移動するプランクトンの如きもの
を対象とすれば任意の深度の水流の速度及び方向
を測定することができる。 表示器３９には、これらの速度及び方向をデイ
ジタル表示、又はアナログ表示或いは両方の併用
で表示する。 本発明により、簡単な構造の装置により水中物
体の対地速度を測定することができ、かつ、逆方
向の一対のビームを用いているので、船のピッチ
ングやローリングによる誤差も僅少とする水中物
体測定装置を提供することができ、実用上極めて
大なる効果を奏することができる。
図面は本発明の実施例に関するもので、第１図
及び第２図は送受波状況を説明する立面説明図及
び平面説明図、第３図はブロツク線図、第４図は
船と水中物体の進行方向が異なる場合の一実施例
の平面説明図、第５図はその場合のベクトル合成
図、第６図は他の実施例の平面説明図、第７図は
その場合のベクトル合成図である。 １……船、２……水底、３……送受波器、４…
…前方ビーム方向、５……後方ビーム方向、６…
…水中物体、７……前方送受波器、８……後方送
受波器、９……発振部、１０……送受波部、１１
……対水中物体船速演算部、１２……対地船速演
算部、１３……対地水中物体速度演算部、１４…
…表示部、１５……発振回路、１６……キーイン
グ回路、１７……出力増幅回路、１８……前トラ
ンスミツシヨンレシーバ、１９……後トランスミ
ツシヨンレシーバ、２０……増幅器、２１……増
幅器、２２……ゲート制御信号回路、２３，２
３′……ゲート回路、２４，２４′……ゲート回
路、２５……ローカル発振器、２６，２６′……
カウンタ、２７，２７′……カウンタ、２８，２
８′……ゲート回路、２９，２９′……ゲート回
路、３０，３０′……高周波発振回路、３１，３
１′……カウンタ、３２，３２′……カウンタ、３
３，３３′……比較回路、３４，３４′……アツプ
ダウンカウンタ、３５，３５′……制御信号回路、
３６……前方水底検出回路、３７……後方水底検
出回路、３８……演算回路、３９……表示器、４
０……左方ビーム方向、４１……右方ビーム方
向。
及び第２図は送受波状況を説明する立面説明図及
び平面説明図、第３図はブロツク線図、第４図は
船と水中物体の進行方向が異なる場合の一実施例
の平面説明図、第５図はその場合のベクトル合成
図、第６図は他の実施例の平面説明図、第７図は
その場合のベクトル合成図である。 １……船、２……水底、３……送受波器、４…
…前方ビーム方向、５……後方ビーム方向、６…
…水中物体、７……前方送受波器、８……後方送
受波器、９……発振部、１０……送受波部、１１
……対水中物体船速演算部、１２……対地船速演
算部、１３……対地水中物体速度演算部、１４…
…表示部、１５……発振回路、１６……キーイン
グ回路、１７……出力増幅回路、１８……前トラ
ンスミツシヨンレシーバ、１９……後トランスミ
ツシヨンレシーバ、２０……増幅器、２１……増
幅器、２２……ゲート制御信号回路、２３，２
３′……ゲート回路、２４，２４′……ゲート回
路、２５……ローカル発振器、２６，２６′……
カウンタ、２７，２７′……カウンタ、２８，２
８′……ゲート回路、２９，２９′……ゲート回
路、３０，３０′……高周波発振回路、３１，３
１′……カウンタ、３２，３２′……カウンタ、３
３，３３′……比較回路、３４，３４′……アツプ
ダウンカウンタ、３５，３５′……制御信号回路、
３６……前方水底検出回路、３７……後方水底検
出回路、３８……演算回路、３９……表示器、４
０……左方ビーム方向、４１……右方ビーム方
向。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 船の進行方向に関して前方向と、該前方向に
対して水平面において180度離れた後方向とに、
それぞれ俯角を以て超音波の送波及び受波を行
い、水底からの前方水底エコー（周波数fGF）、後
方水底エコー（周波数fGA）、及び水中物体からの
前方水中物体エコー（周波数fWF）及び後方水中
物体エコー（周波数fWA）を受信する送受波手段
と、 前記周波数fGF及び前記周波数fGAより （１／fGA−１／fGF）に比例する値を求め、この値に基 づいて船の対地速度VG又はVGに比例する値を求
める対地船速算出手段と、 前記周波数fWF及び前記周波数fWAより （１／fWA−１／fWF）に比例する値を求め、この値に基 づいて船の対水中物体速度VW又はVWに比例する
値を求める対水中物体船速算出手段と、 船の、前記対地速度VG又はVGに比例する値と
前記対水中物体速度VW又はVWに比例する値との
差により前記水中物体の対地速度VSを求める対
地水中物体算出手段と、 を、備えたことを特徴とする水中物体速度測定装
置。 ２ 船の進行方向に関して前方向と、該前方向に
対して水平面において180度離れた後方向とに、
それぞれ俯角を以て超音波の送波及び受波を行
い、水底からの前方水底エコー（周波数fGF）、後
方水底エコー（周波数fGA）、及び水中物体からの
前方水中物体エコー（周波数fWF）及び後方水中
物体エコー（周波数fWA）を受信する送受波手段
と、 前記周波数fGF及び前記周波数fGAにそれぞれロ
ーカル周波数ｆを加算し、さらに （１／fGA＋ｆ−１／fGF＋ｆ）に比例する値を求め、こ の値に基づいて船の対地速度VG又はVGに比例す
る値を求める対地船速算出手段と、 前記周波数fWF及び前記周波数fWAにそれぞれロ
ーカル周波数ｆを加算し、さらに （１／fWA＋ｆ−１／fWF＋ｆ）に比例する値を求め、こ の値に基づいて船の対水中物体速度VW又はVWに
比例する値を求める対水中物体船速算出手段と、 船の、前記対地速度VG又はVGに比例する値と
前記対水中物体速度VW又はVWに比例する値との
差により前記水中物体の対地速度VSを求める対
地水中物体算出手段と、 を、備えたことを特徴とする水中物体速度測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14461881A JPS5847276A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 水中物体速度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14461881A JPS5847276A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 水中物体速度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5847276A JPS5847276A (ja) | 1983-03-18 |
| JPS6342757B2 true JPS6342757B2 (ja) | 1988-08-25 |
Family
ID=15366217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14461881A Granted JPS5847276A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 水中物体速度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5847276A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0390886A (ja) * | 1989-09-01 | 1991-04-16 | Marine Instr Co Ltd | 魚の向き判別方法 |
-
1981
- 1981-09-16 JP JP14461881A patent/JPS5847276A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5847276A (ja) | 1983-03-18 |
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