TW208741B - - Google Patents

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,08741 έ66 經濟部中央標準局貝工消#合作社印製 五、發明説明t ) 本發明之背晉 本發明之範圍 本發明，通常係關於使用磬納來形成三維像之方法。 特別，本發明提供一種方法和裝置，用以發展供使用於下 列應用，例如，地形測繪，地形跟踪和避免障礙等中之空 間容積的統計學上模型。 背景資訊 水下環境的精確三雒表示法，對於下列各種應用具有 重要性，例如：自動飛船遙控，水下物體之鑑定和地形模 製。然而，産生此項表示法時常是困難且耗時之作業。 現纖之糸統傜使用各種方法來獲得不同水平面之水下 環境之近似法。一種此類方法是側掃描聲纳糸統。在側掃 描磬納条統中，使用陣列之元件來産生光束，它在水平方 向，是窄（大概1. 5°)而在垂直方向，則寛（在 5 0 °之等级）。此窄的扇形射束照明垂直於磬納糸統所 進行之方向的地形之一行。將來自以光束所照明之水下構 造之背向散射信號，隨時間而記錄並繪製成一列的像素（ 它代表以該磬穿透所照明之地形）。 原來之側掃描聲納測量背向散射強度V S到達之時間 。然後將作為時間之函數所測得之背向散射強度繪製成像 素之格相。此項繪圖偽在假設：地形是水平面予以實施。 該水平面底之假設可能導致形成人為現象在地形地圖中， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂_ 線. 本紙張尺度逍用中國S家標準(CNS)甲4規格(210X297公釐) -3 - 81. 5. 20.000(H) 208741 A 6 B 6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明6 ) (由於磬之寄生信號）。 1 θ 8 g年6月第六屆國際瑤捽無憨键夕能沉人水 技術之專利討論會會刊中所公告·· W. Kenneth Stewaxt 之論文，標題是''自用於自動分類和導航之側掃描磬納， 海床背向散射的三維模型〃中，討論各種問題例如：聲之 寄生信號。Stewaxt建議使用測深計之數據來增強經由側 掃描聲納条統所産生之地形地圖。最近之側掃描磬納已包 括平行於原來陣列元件之第二陣列的聲納元件。添加此第 二陣列元件容許計算背向散射信號的到逹角度。使用此到 達數據之角度來構造經由聲穿透予以照明之地形的測深計 模型。然後使用此測深計模型來校正地形地圖。 經測深計校正之側掃描磬納提供相當準確之地形的表 示法。然而，它是相當耗時，且在可將數據使用於自動飛 船搖控之前，需要至少一次越過地形。 使用，主動聲納糸統，産生三雒像之其他步驟，在下 列文獻中予以討論：1 9 9 ◦年6月，A S Μ E之學報， 中所公告之J· M. Cuschieri & M. Hebert之論文題目 是 ''自側掃描像，産生三維地圖"D C u s c h i e r ί & H e b e r -t記述：使用相似於側掃描糸統之前視糸統，彼等能繪製 自動車輛前方之區域。此等糸統産生相似於側掃描光束（ 在水平方向，窄而在垂直方向，寬）之光束。另外，彼等 能以機械方式或電子方式操縱光束來照明車輛前方，容積 的一個以上之垂直一行。 此型的前視聲納，隨著增加水平之清晰度而增加複雜 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中B B家標毕(CNS)甲4規格(210X297公*) -4 - 81. 5. 20.000(H) ,0874^ A6 B6 五、發明説明（与 性。此等糸統的水平清晰度是光束的水平寛度和以水平方 向所照明之個別角數目的一個函數。在水平和垂直兩方向 ，具有高清度之前視聲纳糸統可能昂貴得驚人。 最後，業經建議各種条統，彼等可自單一主動磬納傳 輸而形成三維像。此項糸統典型需要：該糸統聲穿透化具 有重要性之整個容積，然後使用複雜之形成光束之技術來 感测，來自此容積以内之毎一點的背向散射的振幅。此項 条統的清晰度傜直接基於所形成之光束的數目就每一光束 而論，可以獲得之窄度。 可以自單一主動聲納傳輸，形成三維像之糸統，僅受 像處理之速率及所形成之光束的數目所限制。因為現行之 糸統，由於条統之昂貴及電子學之複雜性而在光束之數目 方面受到限制，所以結果，典型是一個模猢圖像，而其對 比受到經由陣列/聚束器所獲得之旁波瓣能级所限制。 經濟部中央橾準局员工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如自上述討論可見，用以産生三雒像表示法之各種方 法，在速率，有效性和實用性等方面均不同。顯然可見： 在較早技藝中，久已存在長久未供腠之需要，即：可以將 産生大量水的三雒像之簡單有效方法使用於此等應用，例 如：遙控一具自動飛船（車輛）。本發明符合此項需要， 同時避免較早技藝中所熟知之各種技術的此等及其他缺點 本發明：> 概B客 為了克服上文所討論之較早技藝中的限制，及克服為 本紙張尺度逍用中國困家標準(CNS)甲4規格(210x297公龙) -5 - 81. 5. 20.000(H) 08741 Λ6 B6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（今 精於此項技藝之人士可立即公認之其他限制，本發明提供 用以産生一個容積以内所偵測之三維像代表之構造之方法 和裝置。二維之微差相位測量偽對背向散射信號而進行。 方位角，仰角和距離傜對統計學上，許多的空間轉換背向 散射回路予以計算，並使用來構造背向散射數據之梯级頻 佈圖。該背向散射數據的梯级頻佈圔可以使用檫準像處理 技術予以處理而産生地形地圖或，容積區域之容積模型。 根據本發明的方法所構造之条統，能産生聲波化之容積的 三維圖而不須機槭式陣列掃描或電子束掃描。 根據本發明，容積之掃描聲納糸統包括：一具投影器 ,用以産生來回聲測距容積區域所使用之磬信號；一具接 收機，用以接收自該容積區域以内之構造所反射之背向散 射信號以及一處理機，用以測定背向散射信號的到達之範 圍和角度。將到逹數據的角度，與範圍和振幅數據相合併 來構造三維背向散射梯级頻佈圖。 根據本發明之另外觀點，可以使用兩値或多個容積之 掃描糸統的聯合體，來增加於模型製造容積之區域時，可 獲得之清晰度。 根據本發明之尚有另外之觀點，掲示：收集背向散射 數據的一種方法，它包括：劃分一個容積成為許多的量程 ;截獲自毎一量程以内之構造所反射之背向散射信號；測 量所截獲之背向散射信號的參數；並存儲此等參數供更進 一步處理。 根據本發明的尚有另外觀點：掲示：測繪地形的一種 (請先閲讀背面之注意事項再蜞寫本 -装- 訂· -線- 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公龙) -6 - 81. 5. 20.000(H) ^/1 8 ο

66 AB 五、發明説明（今 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 方法，它包括：劃分一個容積成為許多相等大小之立方體 ;記錄經測定：欲自每一立方體以内之構造予以反射之背 向散射數據以及使用所記錄之背向散射數據，來測定容積 以内之構造的表面。 圖式簡菫釣沭 在此等圖式中，其中，相同數字偽述及遍及數値圖式 之相同元件； 圖i舉例說明··與本發明可相容之容積式掃描磬纳条 統的各主要組件； 圖2a—2b顯示：與本發明可相容之容積式掃描磬 纳糸統的功能之方塊圖； 圖3顯示：與本發明可相容之處理機的較佳具體實施 例的板位準圖； 圖4 a — 4 c顯示：與本發明可相容之轉換器陣列的 圖示之代表； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖5是在獲得背向散射信號期間，一具接收機中所採 取之典型步驟的流程圖表示； 圖6 a是到達在接收機陣列的各元件之兩者上之背向 散射信號的典型圖示代表； 圖6 b是：在其抵達一個元件與其抵逹接鄰元件之間 ，背向散射信號之相移之典型圖示代表； 圖7是：與本發明可相容之球形座標条統的典型圖示 代表； 本紙張尺度逍用中Η Η家標準（CNS)甲4規格（210父297公釐) -7 一 81. 5. 20.000(H) 0874 丄

66 AB 五、發明説明（今 圔8是將背向散射信號置入背向散射梯级頻佈圖中時 所使用之坐標糸統的典型圖示代表； 圔9是分佈各背向散射回路入一行的像素中之典型圖 示代表； 圖1 0是容積區域的典型圖示代表，顯示：各像素經 指定為一堆水的底部，如自轉變背向散射統計資料成為地 形地圖的方法測定者； 圖1 1顯示：與本發明可相容之轉換器陣列和接收機 的另種具體實施例的功能方塊圖； 圖1 2顯示：與本發明可相容之發射機轉換器陣列和 接收機的功能方塊圖； 圖13舉例說明：一種較佳之容積式成像之聲納糸統 ，其中包括：許多容積式掃描之^納条統； 圖14舉例說明：使用於圖13之糸統中之前視容積 成像之容積式側掃描聲納糸統；及 圖1 5舉例說明：使用於圖1 3的糸統中之用以側視 容積成像之容積式側掃描聲納糸統之一。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 較佯具體奮施例的詳紬約沭 在較佳具體實施例的下列詳述中，參照形成其一部份 之附近之圖式，且其中，係經由舉例說明恃殊具體實施例 予以顯示，可將本發明，通過此等具體實施例予以應用。 應了解者：可以利用其他具體實施例及只要不遠離本發明 之範圍，可作成結構上之改變。 本紙張尺度逍用中a B家標準(CNS) T4規格(210X297公釐) -8 - 81. 5. 20.000(H) 08 Η丄 A 6 B6 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 五、發明説明（乃 圖1是功能方塊圖，舉例說明：與本發明可相容之容 積式掃描磬納条統1 0的較佳主要組件。顯示將轉換器陣 列1 4連接至發射機1 2和接收機1 6。陣列1 4接收來 自發射機1 2之脉沖式信號，並産生具有相同脉衝寬度和 間隔之磬信號。陣列1 4亦收聽轉回磬信號，並將彼等轉 變成為電信號及將它送至接收機1 6。 亦經顯示：將發射機1 2連接至接收機1 6。接收機 16,以經由處理機18所選擇之脉衝重複速率，産生一 個同步之信號T ◦。信號T ◦可以經由發射機1 2使用來 引發聲信號傳輸或來自回聲測距磬納設備的脉衝信號。接 收機1 6使用一個無源保護網絡來保護其高增益接收機電 路。 在所示之具體實施例中，接收機1 6係被連接至處理 機1 8 ,並發送處理機1 8背向散射數據，其他感測器數 據（例如：振動和坡度）並通知；已發生Τ Ο信號。處理 機1 8，順序，可控制振輻，重複率和經由發射機1 2所 産生之脉衝寛度。 經由發射機1 2所産生之脉衝，經由轉換器陣列1 4 予以接收，並以該項技藝中眾所週知之方式，轉變成為聲 信號。此等磬信號通過水而進行，並自水中之構造予以反 射。某些部份的經反射之磬信號轉回來衝擊陣列1 4 ,於 該處，將彼等轉變成為電之信號。接收機1 6接收電之信 號，將彼等放大，並轉變經放大之信號成為抽樣背向散射 數據。在較佳具體實施例中，處理機1 8接收經反射之聲 本紙張尺度逍用中a a家樣準(CNS)甲4規格(210X297公*) _ q _ 81. 5. 20,000 (Η) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂- 線· 經濟部屮央標準局貝工消費合作社印製 β上 Α6 ____ Β6 五、發明説明（弓 信號的此等數位表示法，並處理彼等而形成背向散射數據 的梯级頻佈圖。 較佳具體實施例的較詳細功能之方塊圖，舉例説明於 圖2 a與2 b中。 圖2 a顯示：轉換器陣列1 4傜以等邊三角形構型所 配置之各元件20所建造之三値轉換器元件20,而三角 形之面平行於陣列面。3個轉換器元件2 0的中心，經由 大槪半波長予以分隔。 發射機1 2被舉例說明成為通過功率放大器2 4予以 連接至寬頻帶頻匹配之網絡2 6上之傳輸産生電路2 2。 在較佳具體實施例中，使用各元件2◦之一作為聲信號投 射器。此在圖2a中予以顯示，其中，經由網絡26所供 電之傳輸信號終止在轉換器2 0 . 1上。 接收機1 6連接至發射機1 2 ,轉換器陣列1 4和處 理機1 8上。轉換器陣列1 4的每一元件2 ◦係由一具分 開之接收機通道27予以處理。來自元件20之信號，通 經經傳輸之能量保護電路2 8至前置放大器3 0。能量保 護電路2 8是被動保護網絡，它限制：信號至前置放大器 以防止過激勵。前置放大器3 0放大所接收之背向散射信 號，並將它通至隨時間而變化之增益放大器3 2。隨時間 而變化之增益放大器3 2 ,作為時間之一個函數，放大背 向散射信號，來補償通過水中時之衰減。使所得之信號通 經一具通低頻濾波器3 4至抽樣及保持（S + Η )電路 3 6。經抽樣之信號係在類比/數值變換器（A/ D )電 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS)甲4規格(210x297公货) -10 - 81. 5. 20.000(H) • · *s* i ~ • · *s* i ~ £ A 6 B6 五、發明説明（兮 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 路38中予以轉受成為數位表示法，並經由一條串聯數據 線35,通過通信介面4 ◦而至處理機18。在較佳具髏 實施例中，A/D 3 8必須能量化至少1 2數元而獲得所 需要之精確性。 圖2 a顯示：經連接至傳輸産生電路2 2和通信界面 4 ◦之定時電路3 9。定時電路3 9操作關閉糸統定時器 而饋送一同步之信號至發射機1 2和處理機1 8。在發射 機1 2之情況，每次，推測發射機發出一個磬信號時，信 號線T 0提供該同步信號。在處理機1 8之情況，定時電 路3 9嵌入一個T ◦數據資料字組，恰在通過通信界面 4〇而發射至處理機1 8之背向散射取樣數據流之前方。 此操作警告處理機1 8背向散射數據之到達。通信界面 40亦是導線管，經由它，處理機18可控制經由定時電 路3 9所産生之脉衝重複率。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 圖2 a顯示：經連接至通信界面4 0之一具傳感器單 元3 7。傳感器單元3 7測量此類事情，例如：轉換器陣 列角和高度。將此等數據送至欲被使用來校正方位角，仰 角和自微差相位測量所計算之距離。 另外，在較佳具體實施例中，為了使處理機1 8能控 制來自回磬測距磬纳設備的脉衝信號和脉衝寛度，將通信 界面4 0連接至傳輸産生電路2 2。 圖2 b顯示：經連接至計算區7 2和球面更新區74 之通信界面7 0。計算區7 2係被連接至球面更新區7 4 。球面更新區74被連接至Cartesian繪圖區76。 本紙張尺度逍用中國Η家標华(CNS)甲4規格(210X297公；¢) -11 - 81. 5. 20,000(H) 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 ^» . *»,· i " 〇c5^- A 6 _____B6_

五、發明説明（l]P

Cartesian繪圖區7 6係被連接至自動回歸柵極更新區 7 8。處理像之區80被連接至自動回歸柵極更新區7 8 和条統控制器8 2。糸統控制器8 2則被連接至通信界面 70,不變性存儲器84和蓮算子界面86。 通信界面70,傜在串連數據線35上，與接收機 1 6相連。計算區7 2接收來自通信界面7 0之抽樣之背 向散射數據，並對於每一樣品，計算到逹之大小和角度。 球面更新區7 4接收來自計算區7 2之到逹數據的大小和 角度及使用通過通信界面7 ◦，自接收機1 6所接收之感 測器參數，校正到達角數據。Cartesian (笛卡兒）繪圖 區7 6接收來自球面更新區7 4之距離和經校正之到達角 數據，並計算與該容積中之此點相關聯之記億位置，作為 轉換器陣列1 4的移動之函數。自動回歸柵極更新區7 8 增加與樣品相關聯之大小至經由笛卡兒繪圖糸統7 6所計 算之記億位置的内容。 在採取統計學上甚大數目的背向散射樣品後，背向散 射數據的梯级頻佈圖開始出現。具有一致性反射之磬信號 之容積中之各點，具有較高之數目在其相關聯之記億位置 中。然後，可以使用此種反射強度的分佈未確定：經聲穿 透之容積的性質。處理像之區8 0處理背向散射梯级頻佈 圖，並發送所産生之像至糸統控制器8 2 ,於該處，可將 它顯示在算子控制台8 6上，或存儲在不變性存儲器8 4 中。又，當轉換器陣列1 4移動通過一段容積之水時，則 儲存與已經通過之容積相關聯之背向散射梯级頻佈圖數據 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂· 本紙張尺度逍用中國8家楳準(CNS)甲4規格(210X297公*) -12 - 81. 5. 20.000(H) ο rl

66 AB 五、發明説明（1)1 供未來參考和處理。 糸統控制器8 2亦控制來自回聲測距聲纳設備之脉衝 信號重複率，脉衝寬度及經由轉移控制命令通過通信界面 7 0至接收機1 6 (如上所述）之振幅。 處理機1 8的較佳具體實施例舉例說明於圖3中。圖 3顯示：4個印刷電路卡的以VME為基底之条統。通信 界面70是一片VME—可相容之卡，它在串連數據線 35上，與接收機16相連通，並有DSP卡92在一個 32數元件平行背向散射數據通道9◦上。將DSP卡 9 2在3 2數元平行背向散射梯级頻佈圖通道9 4上，予 以連接至D S P卡9 6。將糸統控制器8 2連接至通信界 面 70,DSP92,DSP96,(在 VME 匯流排 9 7上）。亦將条統控制器8 2連接至不變性記億裝置 84 (在SCS 土數據線上）及至運算子界面86 (包括 視頻顯示器9 8和鍵盤9 9 )。 DSP卡92實施計算區72,球面更新區74,笛 卡兒繪圖區7 6和自動回歸柵極更新區7 8等之計算。 經濟部屮央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) D S P卡9 6接收更新之背向散射悌级頻佈圖（在梯级頻 佈圖通道9 4上），存儲彼等至存儲器，並將彼等轉變成 欲予顯示在視頻顯示器9 8上之像以及被存貯入不變性記 億器8 4中。

在本發明的較佳具體實施例中，D S P卡9 2和9 6 是由德州，達拉斯市，德州儀器公司所製造之具有兩具 TMS320 (30)數位信號處理機（DSP)之VM 本紙張尺度逍用中國困家標準（CNS)甲4規格（210x297公货) -13 - 81. 5. 20.000(H) * Α6 Β6 五、發明説明（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) E可相容之印刷電路板。使用D S P晶片（例如：T M S 3 2 0 ( 3 0 )於數位信號處理，在該項技藝中像眾所周 知。糸統控制器82是具有積體SCSI,視頻和串列資 料界面之VME可相容之6 8 ◦ 3 ◦板。 其次，將討論：容積式掃描糸統1 0的各組件之設計 觀點。在本發明之較佳具體實施例中，轉換器陣列1 4 , 發射機1 2和接收機1 6是標準數纳組件。使用發射機接 收機和轉換器陣列於有源聲納應用方面，在該項技藝中是 眾所周知，而不須詳述。然而，現行糸統有某些觀點，需 要檢驗。 轉換器陣列1 4的幾何學選擇，是所需要之磬束的特 性之一個函數。聲束的特性，大半偽基於磬陣列的因次及 磬中心之分隔。磬之中心俗由個別之轉換器元件，或經由 總合各組之元件在一起予以形成。如何進行此，乃基於操 作之頻率及所需要之通逹範圍的立體角。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 各磬中心間之間隔必須小於在操作頻率時，波長的一 半，如果需要半球形之通達範圍（直至遠離對任何方向之 陣列的平面之法線9 0 ° )。此方式保證：只有一値偏斜 角可産生一個指定之電相差在各感相器之間。如果間隔大 於一半之波長，則當偏斜角增加，和電相差增加時，最後 ，逹到一個角，於此情況，電相差超過1 8 0 ° ,並引入 含糊（例如：+ 1 8 1 °與_ 1 7 9 °不能區別）。如果 將各元件或元件組的波束圖型加以約束（變狹之波束）， 因此使：它在含糊之方向）是十分的不敏感，則可以避開 本紙張尺度逍用中國國家樣準(CNS)甲4規格(210X297公*) 一 14 - 81. 5. 20.000(H) A 6 B6 ς〇8;Π^- 五、發明説明（乎 違反此半波長規則之青備。然後，該糸統可正確假定：真 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 正方向是在機械之偏斜角的限度以内（它相當於 土 1 8 0 ° 電者）。 圖4 a — 4 c提供：如何形成聲中心之實例。在圖 4 a中，各磬中心傜由具有接近半球形通逹範圍之個別波 束圖型之値別元件2◦予以形成。這是避免障礙磬纳糸統 的一部份，它提供大概9 ◦ °之通達範圍在一個大錐形區 域上。因此，各元件間隔是小於1 / 2波長。 圖4 b是轉換器陣列1 4的一個實例，其中，將許多 値別之水平位移之轉換器元件2 0，使用類比加法器5 8 予以綜合在一起，而形成具有中心在兩磬中心6 ◦與6 2 之每一者上之大概1 °通達範圍的極狹水平波束圖型。將 兩個水平位移之聲中心6 ◦與6 2放置分隔5波長，並共 用許多相同轉換器元件2 ◦。水平波束的窄度，容許該条 統未假定：所有轉回是來自在波束以内之一個方向而非來 自含糊方向之一。 經濟部屮央標準局员工消費合作社印製 圖4 c是面向一個實例轉換器陣列14之圖，其中， 圖4b中所示之轉換器元件20陣列之兩者，經由垂直方 向，大概1波長予以分隔。因為垂直孔徑（面的因次）是 單一元件者，所以垂直波束圖型相當寛。因此，各垂直位 移之中心的間距是相對應地小。再次，將磬中心之間距與 波束圖型相協調，來排斥含糊。 在較佳之具體實施例中，轉換器元件20是縱向之振 動器。由於其成本及複製性，使用縱向之振動器在元件之 本紙張尺度逍用中困國家榣準(CNS)肀4規格(210x297公釐) -15 - 81. 5. 20,000 (H) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 £〇ΰ:Π^·__β| 五、發明説明（垆 數目甚低之各種應用方面。然而，在此項應用中，成本和 複雜性，經由其所增加之效率相抵。 在本發明之另外具體實施例中，轉換器陣列1 4是： 經配置成正方形構型之一陣列的4個縱向振動器，使正方 形的各邊在水平和垂直平面中。 在更另外之具體實施例中，轉換器陣列1 4是經配置 成矩陣之一陣列的Μ X N個縱向振動器，使矩陣的每一邊 在水平和垂直平面中。在此情況，可以各振動器，視作分 開之元件2 0來處理，或如上述，綜合在一起而形成較小 子集的聲中心。這是精確性VS處理之複雜性和費用之「 交易」。 接收機1 6的較佳操作顯示於圔5中。在較佳具體實 施例中，接收機1 6傜由串聯數據線3 5予以連接至處理 機1 8 0作為許多側掃描之磬纳應用方面的典型，使用分 頻多工法來提供全雙工通信在接收機1 6與處理機1 8間 ，使用不同之載波頻率在單一數據線上。為了實現此，將 欲自接收機1 6轉輸至處理機1 8之數據予以Manchester 編碼 而聯合 計時和 數據。 使用所 得之信 號來調 頻一個 載波（用以傳輸至處理機1 8 )。在另一方面，由於低數 據率，自處理機1 8發送至接收機1 6之命令，將命令， 使用頻移按鍵，以相當低之速率而發出。 如圖5中所示，於接收電源時，通信界面4 0開始（ 在1 0 0 )建立與處理機1 8之通信。然後，它開始發出 背向散射和其他感測器數據的正常流至處理機1 8。在 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 本紙張尺度通用中困Η家標毕(CNS)甲4規格(210X297公龙) -16 - 81. 5. 20,000(H) A 6 B6 挪.H工 五、發明説明（垆 1〇2 ,將與Τ ◦信號相關聯之資料字組發送至處理機 1 8。在1 04,將與抽樣之背向散射信號相關聯之字組 發送至接收機1 80。在1 06,進行核對來看看：是否 第Ν次背向散射信號字組已發出。如尚未，控制移動至 1 0 4 ,並發送另外之背向散射信號字組。如已發出，在 1 ◦ 8 ,則傳輸感測器數據字組（包含各種參數例如：節 距和坡度）。在較佳具體實施例中，一個感測器數據字組 後，繼以1 ◦個背向散射字組。 在1 1 0 ,進行核對：看看是否正偵測出Τ ◦信號。 如已偵出則控制移至1 0 2 ,於此情況，發出一個新丁 0 信號字組。如尚未，則控制移動至1 0 4 ,並傳輸新順序 的背向散射和感測器字組。 在較佳具體實施例中，設計發射機1 2 ,轉換器陣列 1 4和接收機1 8而以3 5 K h ζ磬信號來操作。在該具 體實施例中，設計通低頻濾波器34而具有70Khz之 角頻；設計抽樣及保持電路3 6及A/D電路3 8來取樣 在2 8 0 K h z時之背向散射信號。將所得之抽樣之背向 散射數據發送至處理機1 8以便信號處理和創造梯级頻佈 圖。’ 典型之背向散射悌级頻佈圖的形成下列將予討論。向 箸形成背向散射梯级頻佈圖之第1步驟，典型是計算抽樣 之背向散射信號的到達角度。到達之角度偽自準向予以測 量，於此情況，準向典型是垂直於轉換器陣列1 4之面的 平面之一條線。使用微差相位測量法，來測量背向散射信 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂· 經濟部屮央標準局员工消費合作社印製 本紙張尺度逍用中國國家標毕（CNS)甲4規格(210X297公龙) -17 - 81. 5. 20,000〇〇 c 0B74： A6 B6 五、發明説明（1)5 號之到達角，在圖6 a中，以二維予以舉例說明。圖6 a 顯示：到逹在轉換器陣列1 4的元件2 0 . 1和2 0 . 2 之背向散射信號。來自與準向不同之一個角，到達在各元 件20. 1與20. 2上之信號會歴經一些相移（當它進 行額外距離至更遠之元件2 ◦. 1 2時）。此相移舉例説明 於圖6 b中，於此情況，顯示相移傜在經由元件2 0 . 1 所産生之電信號與經由元件2 0 : 2所産生之電信號間。 背向散射信號的到逹角可予計算如下： C 相移角

Sin (到達角）=- X -—— F X D 3 6 0° 其中，C是磬速度 ' D是元件間距 而F是信號頻率。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 相移角傜由變換經帶限制之背向散射數據成為同相（ I )和正交（Q)等組份予以計算。然後將此等組份，使 用下式，轉變成為大小和相： 大小相=平方根（I 2 + Q 2) 相= tan_i (Q/I) 此項轉換傜對來自每一個接收機通道2 7之數據予以 本紙張尺度返用中a B家標準(CNS)甲4規格(210x297公龙} -18 — 81. 5. 20.000(H) 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 08741 五、發明説明（ψ 分開實例。然後综合每一通道2 7之大小，並存儲供稍後 使用。減去所計算之相角而形成上述之相移。在上述情況 ，將與2 0 . 2相關聯之相，自與2 0 . 1相關聯之相減 去。 在較佳具體實施例中，使用三個元件2 ◦ . 1至 2 0 . 3來計算三維之到達角，作為方法角和仰角。方位 角係使用經由偵測元件2 0 . 2與2 ◦. 3間之相移所計 算之相移角予以計算（如上述）。仰角則經由综合元件 20. 2與20. 3而形成直接在20.1下面之磬中心 予以計算。然後，相移，以如上方式予以計算。此等操作 係在計算區72中予以實例。 在另外之具體實施例中，距靶之距離，到逹角和大小 ，可以該項技藝中所熟知之一種方式，通過類比電路条統 予以測定。 圖7舉例說明：一種典型球面坐標糸統，它係自上述 各種計算而産生。可見：於界定容積式掃描糸統10的清 晰度時，距離極為重要。可將聲信號的路徑視為通過一条 列的重《球形殼層1 2 0之波。如果採取許多樣品作為通 過每一無限薄殼層之波，則所得之梯形頻佈圖將提供最高 之清晰度像。此可以經由保持來自（回磬測距）磬纳設備 的脉衝信號脉衝寛度小，或通過使用時/帶寛産物信號（ 例如唧聲）之豚衝等值相關函數予以模擬在真世界糸統中 Ο 其次，將自背向散射信號所計算之方位角和仰角在球 A 6 B6 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝· 訂 線. 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公*) -19 - 81. 5. 20.000(H) r A 6 B6 五、發明説明（垆 面更新區74中予以校正，來接近在無限安定之轉換器陣 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 列台上所測得之到逹角。 然後，將經校正之方位圖和仰角與距離相合併並在笛 卡兒繪圖區7 6中，轉變成為笛卡兒坐標。使用該項結果 來述及柵格之梯级頻佈圖像素的表，如圖8中所示。假定 :背向散射信號（將彼等追踪至格柵像素，3 ◦中之任何 ),傜來自像素130的中央。然而，因為自微分相移， 測定容積中之一點（如上文所計算）提供較磬穿透該點所 使用之被束寬度大得多之空間清晰度，所以此項假定具有 可略而不計之影響。 一旦背向散射樣品被偵測出，傜源自格柵像素1 3 0 ,則其影饗必須記入背向散射梯级頻佈圖中。源自格柵像 素1 3 ◦之各背向散射信號之分佈，顯示於圖9中。圖9 顯示：格柵像素1 3 ◦ . 1至1 3 ◦. 6。各背向散射信 號的分佈，經由將格柵像素1 3 0 . 3顔色加深（係最大 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 數目之背向散射回路之源）予以舉例說明。在地形繪製糸 統中，格柵像素130. 3可能具有係海床底部之最大可 能性。建造背向散射事件之梯级頻佈圖的一種方法是：經 由增量與其格柵像素1 3 ◦相關聯之記億（器）位置的内 容而標誌每一事件。一個更有效之步驟，及較佳之具體實 施例，是添加經由計算段7 2所計算之大小至該記億位置 。結果是：以背向散射信號強度予以估量之梯级頻佈圖。 此功能傜由自動回歸格柵更新區7 8予以實例。 為了防止強度無限制之建立，將衰變演算法，經由格 本紙張尺度逍用中a Η家標準(CNS)甲4規格(210x297公龙) -20 - 81. 5. 20.000(H) 經濟部中央標準局貝工消f合作社印製 A6 ____ B6_ 五、發明説明（识 柵更新區7 8予以施加至背向散射梯级頻佈圖相關聯之記 億（器）位置的内容。衰變演算法是用以平均屬於每一格 柵像素130之數據的歴史之方法。一値分開之平均方法 ，對每一像素1 30予以實例。在此方法期間，來自不同 像素之數據绝不混合在一起。該方法宜施加最大之重要性 至最近之輸入。界定本方法之較佳差方程式如下： D f (η) — (1 一 A) x D f (η— 1) + A x

Du ( n ), 其中，

Df (n)是經過濾之數據的第n次（最近）樣品， Df ( η - 1 )是經過濾之數據的（η- 1)次（先 前）樣品，

Du (η)是未經過濾之輸入數據至像素之（最近） 樣品， Α是指定繪新未經過濾之輸入數據（〇< A < 1 )之 權衡係數。 新D f ( η )典型是在毎一個來自回磬測距磬納設備 之脉衝信號後，予以計算。如果在來自回磬側距聲納設備 之脉衝信號周期期間，没有非零數據落入像素以内，貝IJ Du ( η ) = ◦，而D f ( η )開始衰減。如果許多連續 之來自回聲測距聲納設備之脉衝信號發生，（對此，

Du (n) =0) ， Df (η)會漸近線式接近零。反之 ,如果許多連續之來自回磬測距磬纳設備之脉衝信號發生 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装. 訂 本紙張尺度逍用中國Η家標毕(CNS)甲4規格(210x297公龙) -21 - 81. 5. 20.000(H) ,os:心 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 A 6 B6 五、發明説明（孕

(對此，D u ( n ) = L ),( —些任意级位），貝[J

Df (η)會漸近線式接近L。在較佳具體實施例中，A 的數值是在◦.1至0. 3之範圍内。 在較佳之具體實施例中，將理行背向散射梯形頻佈圖 保持在D S P卡9 2上之局部記億中。當轉換器陣列1 4 移動通過已聲穿透之容積，將來自陣列14後方之容積的 格柵像素1 3 0存儲至不變性存儲器8 4中。因此，與此 等格柵像素1 3 0相關聯之各記億位置，變得可供利用， 欲被使用作為轉換器陣列1 4前方之新格柵像素1 3 0。 其次敘述一種處理像之應用，其中，將本發明容積掃 描技術施加至地形測繪。像處理係由處理像之區8 0予以 實例。在較佳之具體實施例中，此等計算俗在D S P卡 9 6上予以實例。當必須時，將悌级頻佈圖數據，自 D S P卡9 2中抽出，並進行一糸列之計算。將所得之像 轉移至条制控制器8 2，於該處，它可供利用於顯示或存 儲，隨操作人自由決定。 像表格柵傜由甚多行之三維格柵像素1 3 0所組成， 其中，大小總和，與自與該像素1 3 ◦相關連之容積所接 收之信號的位準成比例而累積。此總和經由恒定取樣過程 予以連續補充。此等總和，依上述之衰變演算法而予衰變 。地形繪圖演算法之目的，是：當以單行的容積像素而顯 示時，來確認正地形高度顯示，並排斥不確定之數據。 背向散射梯级頻佈圖中，一行的像素1 3 0的大小總 和，偽由一糸列的値別整數（被稱為糸列A )，在時間上 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂- 本紙張尺度遑用中Η Η家標準(CNS)甲4規格(210x297公*) -22 - 81. 5. 20,000(H) 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 A6 ___B_6 五、發明説明（孕 之任何指定瞬間，予以表示。糸列A之長度是N。在較佳 具體實施例中，許多試驗，對於每一個別行糸列予以實施 ♦ ♦ 試驗1 :單調峰值：如果糸統A中之數目的數值，在 該条統中之單一最高數目的任一邊上，單調式減小，則將 經由單一最高像素所代表之容積像素指定為地形高度。如 果此狀況並不存在，則使未受干擾之A糸列歴經下個試驗 〇 試驗2 :比例操作之平均單調峰值：K是最大之奇數 ，它小於或等於（◦ . 5 ) N。新糸列B經由使用K數字 ，實施操作平均而形成毎一平均總和予以形成。因此，新 糸列B中之第一數目將是A糸統中之第一K數字的平均。 第二數目將是通過糸統A的K + 1等，各位置2中之數目 的平均。最後數目將是糸列A中，各最後K數目的平均。 新糸列B將具有少於糸列A中之K _ 1數目。這是不方便 ，因為該条列中之每一數目，與該行中之指定容積像素 1 3 0相一致。為了校正此情況，處理區8 ◦增加（K 一 1 )/ 2零至糸列B之每一终端。此提供一個1對1對應 在糸列A中，各數目與条列B中各數目之間。然後，處理 像之區8 ◦回到上文試驗1中所解釋之單調峰值試驗，來 測定地形高度。如果單調之狀況並不存在，然後，將該行 數據，作為不確走而排斥，而處理區8 0移動至下一行， 以便繼绩處理。 現在，地形可以經由檢驗各數值之矩陣予以測定，毎 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂- 本紙張尺度逍用中8 Η家標準(CNS)甲4規格(210x297公《·) -23 - 81. 5. 20.000(H) A6 B6 五、發明説明（竽 一者代表容積格柵中，每一行中之單調峰值的位置。將空 的格柵位置（由於不確定之行的數據）瑱充以經内插在兩 最近接鄰間之數值。 地开彡繪圖演算法輸出，典型是各數值的一個矩陣，它 代表高於在具有重要性的區域上之理論上格柵底部之地形 嵩度。另外，地形可靠度，通常是輸出，其數值是各行之 數目（含有確認地形高度）（在内插以前）V S格柵中， 各行之總數的比率。 經由處理像之區域8 0所計算之代表性地形地圖顯示 於圖1 0中。圖1 0是容積區域的圖示之代表，顯示：地 形高度像素1 3 2 ,如自轉變背向散射統計數字成為上述 之地形地圖的方法予以測定者。可以使用所得之地形地圖 來遙控自動載具，或作為測定載具位置之輔助工具。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在一種另外具體實施例中，將平滑或平均之演算法實 施在各像素1 3 0上（在實施地形繪圖演算法以前，彼等 組成背向散射梯级頻佈圖）。該平滑之演算法係由''最接 近之接鄰容積之平均"所組成，於此情況，舉例而言，大 小總和的新數值變成其最接近之6 (僅各邊或2 6 (各邊 和各角）環繞之接鄰的平均）。 其次，將敘述容積式掃描糸統之另種具髏實施例。發 射機1 2，陣列1 4和接收機1 6的另種具體實施例顯示 於圖1 1中。在此具體實施例中，將9個轉換器元件5 0 配置成3 X 3矩陣構型。連接各元件5 0 . 1 , 5 0 . 2 ，50. 4和50. 5而形成第一聲中心52.1;連接 本紙張尺度逍用中國國家榣毕(CNS)甲4規格(210X297公釐) :24 _ 8L 5. 20.000(H) A 6 B6 20874^ 五、發明説明（孕 各元件50. 2， 50. 3, 50. 5和50. 6而形成 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 第二磬中心52. 2;連接各元件50. 4， 50. 5, 5〇.7和50. 8而形成第三聲中心52. 3及連接各 元件50. 5, 50. 6, 50. 8和50. 9而形成第 四聲中心52. 4◦設置4個接收機通道27,以便在彼 等通過至處理機1 8以前，將各背向散射信號轉變成為數 •位表不法。 在此具體實施例中.，各元件50是陶瓷元件，彼等經 由壓電原理而操作。此方式容許以多個元件，構造小型轉 換器陣列。 圖1 1的轉換器陣列Ί 4的4値磬中心5 2 . 1至 5 2 . 4提供一種過測定之糸統。這是因為：可以使用各 磬中心5 2的任何三者，來計算到逹角。因此，可能提供 4個候選到達角。一種折衷解決方式可經由應用最小平方 演法來估計到達角予以獲得。此項糸統，在有雜者存在時 較三中心轉換器陣列，較有能力地實施。然而，它是較為 被雜。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本發明之另外更選具體實施例舉例說明於圖1 2中。 在此具體實施例中，將一具傳輸投射器1 4 0加至發射機 1 2以便獨立傳輸聲信號。輸入電路1 4 2含有保護電路 28，前置放大器3 ◦和時變增益放大器3 2 0該較佳具 體實施例的通低頻濾波器3 4 ,係以中心在3 5 K h z之 1 6 K h z帶通濾波器1 4 4所代替。抽樣及保持電路 3 6則經由兩個抽樣及保持電路1 4 6與1 4 8所代替。 本紙張尺度逍用中國Η家榣準(CNS)甲4規格（210x297公龙) -25 - 81. 5. 20.000(H) 經濟部屮央標準局貝工消f合作社印製 A 6 B6 五、發明説明（妒 各抽樣及保持電路146與148,在35Khz時， 9 0異相予以取樣，而提供類比I與Q等信。A/D電路 38，以A/D電路15 ◦與152予以代替，彼等相同 35Kb z率時，轉變I和Q (就每一通道而論）成為數 位。在此具體實施例中，處理機1 8不須實施複雜之解調 功能，因為它已在類比領域中而作為，作為同步取樣過程 的一個固有部份。 圖1 2的步驟減少了處理機1 8上之處理需要，同時 增加取樣過程之複雜性。 其次將討論使用一個以上之容積式掃描糸統1 ◦。圖 13舉例說明一種容積式成像之聲納糸統158,包括： 許多容積式掃描聲納糸統。一具前視容積掃描器1 6 0 , 使用具有相當寬程度之錐形波束，聲穿透其前面之容積。 兩具側視掃描器1 6 2 ,用較穿，較長距離波束來聲穿透 。將大的背向散射立體照相繪在環繞體積之糸統1 5 8上 Ο 在多掃描器成像糸統之較佳具體實施例中，一具處理 機，自掃描器1 6 ◦與1 6 2的接收機（如在圖2 a與2 b的單接收機条統中所述），接收背向散射數據，例如： 大小和到達角。處理機經由施加自每一具接收機所接收之 數據至單一背向散射梯级頻佈圖上，而形成背向散射梯级 頻佈圖。含糊，則通過應用適合過測定糸統之最適宜技術 (例如，一最小平方湊合）予以解決。 在此具體實施例中，可以使用背向散射數據中之含糊 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂- 本紙張尺度逍用中Η B家標毕(CNS)甲4規格(210x297公釐) -26 - 81. 5. 20.000(H) A 6 B6 五、發明説明（孕 的析像度，來增加該容積的那些區域（此等条統重叠）中 之析像度。此可以通過應用適合適測定糸統之最適宜技術 (例如：最小平湊合）以為之。 圖14及15舉例說明：使用容積式掃描磬纳糸統 158,來掃描之可能。圖14顯示：使用前視聲納 16◦之地形繪製之可能。圖15顯示：使用側視聲纳 1 6 2之一，之地形繪製之可能。可以選擇：經由聲納 1 6 ◦與磬纳1 6 2所産生之波束的波束寬度和波束重疊 ,來增加析像度（經由增加重昼）或經由使以較大之距離 來磬穿透之波束變窄而增加範圍。 在圖1 3的糸統之另外具體實施例中，容積之區域的 三雒模型係由掃描器160與162之每一者予以形成。 然後將此等模型合併而選出環繞磬納載具之容積的單三維 模型。 在圖3的糸統之另外更迭式具體實施中，如果掃描器 1 6 ◦以與各糸統1 6 2者，不同之頻率而操作，則較佳 之析像度和此等事情例如：鑑定地形材料係屬可能。 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 為了舉例說明及敘述之目的，業經呈現出本發明較佳 具體實施例的先前敘述。並無意欲是無遣漏之詳盡，或限 制本發明為所掲示之精確形式。鑒於上述教旨，許多變型 和變更乃屬可能。所意欲者：本發明之範圍，並非受此詳 細之敘述所限別，而毋寧是受隨附之申請專利範圍所限制 本紙張尺度逍用中國國家樣準(CHS)甲4規格(210x297公龙) -27 - 81. 5. 20.000(H)

Claims (1)

1. AT B7 咖 H. 土__ 六' 申锖專·Η苑31 1.一種用以使容積之區域或成像之聲纳糸統，包括 傳輸設備，用以以磬信號，聲穿透該容積區域； 接收設備，包括許多元件，用以接收自該容積區域以 内之一個結構所反射之背向散射聲信號，以及用以産生相 當於該背反向散射信號之電的信號；配置此等元件，因此 使：將至少兩個的元件，在第一方向，相對於接收設備之 準向予以分離，及至少兩個元件，在第二方向，相對於準 向予以分離； 設備，用以産生，自傳輸設備之聲信號的傳輸，與在 接收機設備上，所反射之背向散射信號的接收間之時間延 遲的定時數據指示；及 處理器設備，用以精製所反射之背向散射信號，該處 理器設備包括： 設備，用以産生第一角數據，作為電信號之微差相位 測量的函數，此電信號相當於經由在第一方向所分隔之兩 元件所接收之背向散射信號，該第一角數據係指示：背向 散射信號的到達角與横過在第一方向所位移之各元件予以 定向之第一基準（平）面間之角；及 設備，用以産生第二角數據，作為電信之微差相位測 量的函數，此電信號相當於經由在第二方向所分隔之兩元 件所接收之背向散射信號，該第二角數據係指示：背向散 射信號的到達角與横過在第二方向所位移之各元件予以定 向之第二基準（平）面間之角。 (-4先閲讀背面之注意事項再填寫本頁 •襄. ♦線 經濟部中夬標準局Η工消費合作社印製 本紙诅尺度適)丨]+ « Μ家標準（CNS)〒4规格(210 X 297公货） 81. 2. 2.500(H) -28 - 上 Β7 C7 D7 τ、申請專利苑園 2 .如申請專利範圍第丨項之聲納条統，其中，傳輸 設備包括：傳輸射束形成之設備，用以産生狹射束因此使 :在一時，僅將一部份的容積區域予以磬穿透，以及其中 ，接收機設備包括：接收機射束形成設備，係被耦合至傳 輸射束形成之設備上，因此使：接收機設備，僅可處理來 自容積區域的恃殊部份之背向散射數據。 3 .如申請專利範圍第1項之磬納糸統，其中，處理 機設備另外包括設備，用以産生數值數據，作為經反射之 背向散射信號的振幅之一個函數。 4 .如申請專利範圍第1項之聲纳糸統，其中，處理 機設備另外包括：像素定位設備，用以測定像素的位置， 作為定時數據，與經反射之背向散射信號相關聯之第一角 和第二角之一値函數，該像素像與容積之區域以内結構相 關聯之一個點的代表。 5.如申請專利範圍第4項之聲納糸統，其中，處理 機設備另外包括：設備用以産生數值數據，作為經反射之 背向散射信號的振幅之一個函數，以及調整像素之設備， 用以計算對於像素之調整，作為數值數據之一個函數。 6 .如申請專利範圍第1項之聲納糸統，其中，接收 機中之所有元件，均偽在相同平面中。 7 .如申請專利範圍第6項之磬纳糸統，其中，第一 基準（平）面係垂直於接收機各元件的平面，而第二基準 (平）面則垂直於接收機各元件之平面和第一基準（平） 面兩者。 本紙张又度適川t W囚家捃準（CMS) 格（210x297公茇） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 濟 部 中 夬 標 準 局 Η 工 消 費 合 作 製 81. 2. 2.500(H) -29 - 經 濟 部 中 夬 標 準 局 員 工 消 費 合 作 製 BT C7 D7 t、申鲭專利苑a 8· $0申請專利範圍第6項之聲納糸統，其中，許多 之元件包括3値元件，而此等元件之兩者，相互垂直位移 ，及此等元件之兩者，則相互水平式位移。 9. 如申請專利範圍第6項之聲納糸統，其中，許多 之元件包括：經放置在一三角形的各頂點上之3元件。 10. 如申請專利範圍第6項之磬纳糸統，其中，將 許多元件配置成一個NXM矩陣，並予以連接而産生4個 聲的中心。 1 1 .如申請專利範圍第1項之聲納糸統，其中，接 收機陣列中之元件的數目是至少為4,及其中，處理之設 備另外包括：設施用以於測定：經反射之背向散射信號的 到達角時，移除不確定。 12.—種使容積之區域成像之地形繪圖聲納糸統， 包括： 第一和第二容積掃描糸統，其中，每一掃描条統包括 傳輸設備，用以以聲信號，聲穿透該容積區域； 接收設備，包括許多元件，用以接收自該容積區域以 内之一個結構所反射之背向散射聲信號，以及用以産生相 當於該經反射之背向散射信號之電的信號；及 處理背向散射之設備包括：\ \ 設備自以産生自傳輸設備之聲信號的傳輸，與在接收 機設備上，其相關聯之經反射之背向散射信號的接收間之 時間延遅的定時數據指示； 本纸诋尺度適州+ W Η家榣iMCNS) Ψ4規格(210x297公釐） 81. 2. 2.500(H) (琦先閱讀背面之注意事項再填寫本百) -30 ,03'H 上 g _D7___ 六、申請4列苑園 定向設備，通過微差相位測量，用以測定：界定背向 散射信號的到逹角之第一和第二角；及 測定距離之設備，用以計算距結構之距離；及 糸統處理機設備，係被連接至第一和第二兩容積掃描 糸統上，用以處理自各掃描糸統所接收之資訊，並處理該 資訊而形成容積區域的三維模型。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之聲纳糸統，其中， 每一個背向散射處理之設備另外包括：像素定位設備，用 以測定像素的位置，作為每一背向散射信號的距離和到達 角之一個函數；該位置在與容積區域中之該點的像素代表 相關聯之儲存器中；背向散射信號係自該容積區域予以反 射。 14.如申請專利範圍第13項之磬纳糸統，其中， 每一個背向散射處理之設備另外包括：地形繪圖設備，用 以轉變背向散射信號數據的梯级頻佈圖成為地形地圖。 經.濟部中夬標準局员工消費合作杜印裂 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之聲納条統，其中， 該糸統處理機設備包括：含糊解決設備，用以解決經由第 一容積掃描器所産生之地形圖與經由第二容積掃描器所産 生之地形圖間之含糊。 1 6 .如申請專利範圍第1 2項之聲納糸統，其中， 該糸統處理機設備包括：通信界面設備，用以接收與來自 第一和第二容積掃描糸統之背向散射信號相關聯之範圍和 到逹角數據，以及定位像素之設備，作為範圍，到逹角和 掃描糸統的一個函數，用以測定：與容積區域中之該點的 81. 2. 2.500(H) (熗先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙张尺度適W中《 W家櫺準（CNS)〒4规格（210x297公" B： c D： 六、申3專利苑a 像素代表相關聯之儲存器中之位置；背向散射信號係自該 容積區域予以反射。 17.—種使用容積式成像聲納，繪製地形之方法， 包括： 劃分一個容積區域成為許多等大小立方體； 發展背向散射數據的梯形頻佈圖，係經由記錄，毎次 偵測來自經由該立方體予以界限之容積之磬的背向散射信 號入與每一立方體相關聯之分開之記億器位置中； 測定毎一列和行中之立方體，它具有傜地形底部的最 大可能性；及 .為了形成一幅地形圖，連接具有傺地形底部之最高可 能性的各立方體。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之方法，其中，發展 背向散射數據之梯形頻佈圖的步驟包括：添加第一數值至 與立方體之一相關聯之記億位置，該第一位置係自該立方 體所接收之背向散射信號的振幅之一個函數。 經 濟 部 中 央 標 準 局 員 工 消 費 合 作 杜 印 製 1 9 .如申請專利範圍第1 7項之方法，其中，發展 背向散射數據之梯形頻佈圖的步驟包括：以經預測定之速 率，減少經存儲在)每一個記憶位置中之數據的數值，以便 增加較新之背向散射數據的影響。 2〇.如申請專利範圍第1 7項之方法，其中，測定 具有係地形底部的最大可能率之每一列和行中之立方體的 步驟包括：尋求與一列和行相關聯之各記憶位置，來找出 具有最大數值之位置。 81. 2. 2.500(H) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙诋尺度適川屮田W家櫺平（CNS) 規格(210父297公釐） -32 - Λ： B1 C" Ό： 六、申請專利.苑® (绮先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 21.如申請專利範圍第17項之方法，其中，連接 各立方體的步驟包括：計算與經指定為具有像地形底部之 最大可能性之立方體的立方體相關聯之可靠度而形成地形 圖，捨去不符合可靠閾值之各立方體，並為了形成地形圖 ，配合一條曲線至符合可靠閾值之那些立方體。 2 2. —種收集背向散射數據，以便形成容積區域的 地形圖之方法，該方法包括： 劃分一個容積區域成為許多範圍； 聲穿透該容積區域； 截獲自磬穿透該容積區域所得之背向散射信號； 測定具有最大振幅（就毎一特別範圍而論）之背向散 射信號的數值，距離和到達角； 劃分該容積區域成為許多的等大小之立方體； 測定與每一範圍以内之最大振幅背向散射信號的到達 角相關聯之點立方體的位置； 添加一値數值至與該點立方體相關聯之記億位置的内 容；及 經濟部中央標準局Η工消費合作杜印製 因此，可將背向散射數據的梯级頻佈圖，（使用於發 展容積區域的地形圖），經由連績聲穿透該容積區域予以 形成。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項之方法，其中，收集 背向散射數據的方法，另外包括：將與每一立方體相闋聯 之記億位置的内容乘以毎一磬穿透間之衰變因數，以便增 加較新之背向散射數據的影響。 81. 2. 2.500(H) 本紙诋尺度適川屮W «家標::(i(CNS) 规格（2丨0父297公货） -33 -