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JPH04357487A - Side looking sonar - Google Patents

Side looking sonar

Info

Publication number
JPH04357487A
JPH04357487A JP3172240A JP17224091A JPH04357487A JP H04357487 A JPH04357487 A JP H04357487A JP 3172240 A JP3172240 A JP 3172240A JP 17224091 A JP17224091 A JP 17224091A JP H04357487 A JPH04357487 A JP H04357487A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase difference
phase
receivers
depth
detected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3172240A
Other languages
Japanese (ja)
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furuno Electric Co Ltd filed Critical Furuno Electric Co Ltd
Priority to JP3172240A priority Critical patent/JPH04357487A/en
Publication of JPH04357487A publication Critical patent/JPH04357487A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To measure the position of an object under water accurately by a method wherein a phase difference is determined at input points of two receivers with respect to a measuring point by calculation and a phase difference is measured with two receivers for the same measuring point to obtain a deviation of phase so that the phase difference measured is corrected by the deviation of phase. CONSTITUTION:When a trigger pulse from a trigger pulse generator 3 is inputted into a CPU21 through an input device 22, a measuring position of own ship and the bearing of navigation are read in form a highly accurate position measuring device 23 and a bearing measuring device 24 to determine an intersection with a contour line based on the value and a probing range inputted from a keyboard 25 beforehand. Distances are determined from the centers of receivers R1 and R2 to the sea surface below the intersection to obtain a phase difference phi'' corresponding thereto. A phase difference phi' is measured between two receivers for the same measuring point to obtain phi'-phi''=dphi as deviation of phase between the two receivers. The phase difference measured actually thereafter is corrected by the deviation dphi of phase to remove the deviation of phase difference generated between two receiving systems thereby measuring the position of an object under water accurately.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、自船の側方に対し広範
囲に水中を探知するサイドルッキングソナーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a side-looking sonar that detects underwater over a wide area to the side of a ship.

【0002】0002

【従来の技術】サイドルッキングソナーは、図1に示す
ように、自船の両舷に装備した送受波器から左右に拡が
る扇状の超音波ビーム(例えば扇形角60°、航行方向
の拡がり角1.6°)を送波し、そのエコーを同送受波
器にて検出することにより、海底の起伏、底質変化、魚
群等を検出レベルに応じて濃淡あるいは色別表示するも
のである。
[Prior Art] Side-looking sonar, as shown in Fig. 1, is a fan-shaped ultrasonic beam (e.g., fan-shaped angle of 60°, divergence angle of 1 in the navigation direction) that is spread from transducers installed on both sides of the ship. By transmitting a wave (.6°) and detecting the echo with the same transducer, the undulations of the sea floor, changes in bottom sediment, fish schools, etc. are displayed in shades or colors depending on the detection level.

【0003】図2は送受波器の取り付け例を示しており
、両舷にそれぞれ二つの受波器R1,R2を備え、一方
の受波器R2は送波兼用としている。以下に、これらの
送受波器を用いた水中物体の深度および水平距離の測定
法を図3を用いて説明する。
FIG. 2 shows an example of how the transducer is installed. Two receivers R1 and R2 are provided on both sides, and one receiver R2 is used for both transmitting and transmitting waves. Below, a method for measuring the depth and horizontal distance of an underwater object using these transducers will be explained using FIG. 3.

【0004】R1およびR2は右舷側の受波器であり、
Sを水中物体とする。両受波器R1,R2間の距離をD
、鉛直方向に対して両受波器R1,R2を結ぶラインの
なす角度をα、両受波器R1,R2の中点Oと水中物体
Sとを結ぶ線分OSの長さをr、中点Oに対する水中物
体Sの水平および深度をh,d、両受波器R1,R2を
結ぶラインに垂直な方向と線分OSのなす角度をθとす
る。
R1 and R2 are starboard side receivers,
Let S be an underwater object. The distance between both receivers R1 and R2 is D
, α is the angle formed by the line connecting both receivers R1 and R2 with respect to the vertical direction, and r is the length of the line segment OS connecting the midpoint O of both receivers R1 and R2 and underwater object S. The horizontal and depth of the underwater object S with respect to point O are h and d, and the angle between the line segment OS and the direction perpendicular to the line connecting both receivers R1 and R2 is θ.

【0005】線分R1−Sと線分R2−Sとの長さの差
をΔYとすると、 ΔY=2・(D/2)・sinθ  (1)とみなせ、
用いた音波の波長をλとするとΔYにおける位相差φは
、 φ=360°・ΔY/ λ =360°・D・sinθ/λ  (2)となる。(2
)式より、 θ=sin−1{φ・λ/(360°・D)}  (3
)中点Oからみた水中物体Sの方向をθhとすると、θ
h=α+θ  (4) が得られる。
[0005] If the difference in length between line segment R1-S and line segment R2-S is ΔY, it can be regarded as ΔY=2・(D/2)・sinθ (1),
When the wavelength of the sound wave used is λ, the phase difference φ at ΔY is as follows: φ=360°·ΔY/λ =360°·D·sinθ/λ (2). (2
), from the formula, θ=sin-1 {φ・λ/(360°・D)} (3
) If the direction of the underwater object S seen from the midpoint O is θh, then θ
h=α+θ (4) is obtained.

【0006】水中音速をc、線分OSを音波が往復する
時間をtとすると直線距離rは、 r=t・c/2  (5) 従って、 d=r・sinθh  (6) h=r・cosθh  (7) が得られる。尚、tは、O−Sを往復する時間であるが
、R2−S≒O−Sとみなせるので線分R2−Sを往復
する時間とした。
[0006] If the underwater sound speed is c, and the time for the sound wave to travel back and forth along the line segment OS is t, then the straight line distance r is r=t・c/2 (5) Therefore, d=r・sinθh (6) h=r・cos θh (7) is obtained. Note that t is the time to travel back and forth along the line segment R2-S, but since it can be considered that R2-S≈OS, it was taken as the time to travel back and forth through the line segment R2-S.

【0007】このように、受波器R2で送波したビーム
に伴う同一水中物体よりのエコーを二つの受波器R1,
R2にて受波し、このときの受波信号の位相差、つまり
距離差を測定することにより、二つの受波器に対する水
中物体の方向が求まる。一方、水中物体Sまでの直線距
離rは、音波の要した往復時間より求まるので(6)お
よび(7)式から水中物体の深度dおよび自船直下から
の水平距離hが決定される。
In this way, the echoes from the same underwater object accompanying the beam transmitted by the receiver R2 are transmitted to the two receivers R1,
The direction of the underwater object with respect to the two receivers can be determined by receiving the wave at R2 and measuring the phase difference, that is, the distance difference, between the received signals at this time. On the other hand, since the straight line distance r to the underwater object S is determined from the round trip time required by the sound wave, the depth d of the underwater object and the horizontal distance h from directly below the own ship are determined from equations (6) and (7).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の測定装置
では、各舷毎に受波器およびこれらに接続される受信回
路の2組の受信系が設けられているため、上記位相差を
正確に求めるためには、2組の受信系の間で位相特性が
同じになるように、つまり両受信系で生じる位相遅れが
等しくなるように調整する必要があるが、経年変化や温
度変化等により、受波器および受信回路で位相特性に差
が生じ、測定した前記位相差にこのような位相特性の差
異による位相のずれが含まれると、水中物体の正確な位
置を測定できなくなるといった課題があった。本発明は
、上述した課題を解決するためになされたものであり、
2組の受信系間で生じる位相のずれを補正することによ
り、水中物体の位置を正確に測定できるサイドルッキン
グソナーを提供することを目的とする。
[Problem to be Solved by the Invention] In the conventional measuring device described above, two sets of receiving systems, consisting of a receiver and a receiving circuit connected to these, are provided for each ship, so it is difficult to accurately measure the phase difference. In order to obtain this, it is necessary to make adjustments so that the phase characteristics of the two sets of receiving systems are the same, that is, the phase delays occurring in both receiving systems are equal, but due to aging, temperature changes, etc. If a difference occurs in phase characteristics between the receiver and the receiving circuit, and the measured phase difference includes a phase shift due to such a difference in phase characteristics, there is a problem that the accurate position of an underwater object cannot be measured. there were. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems,
An object of the present invention is to provide a side-looking sonar that can accurately measure the position of an underwater object by correcting a phase shift that occurs between two sets of receiving systems.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】第1発明のサイドルッキ
ングソナーは、鉛直線に対し所定角を形成する直線上の
所定距離離れた位置に設けられた一対の第1および第2
の受波器を備え、いずれか一方の受波器より、垂直方向
に広くて水平方向に狭い送波ビームを形成し、前記ビー
ムのエコーを第1及び第2の受波器で捕捉し、これら第
1および第2の受波器にそれぞれ接続される第1および
第2の受信回路より得られる両受信号間の位相差を位相
差検出手段で検出し、該位相差とエコーの帰来に要した
時間とに基づき被探知物体の深度および自船からの被探
知物体までの水平距離を算出表示するサイドルッキング
ソナーにおいて、予め計測した海底の深度情報を記憶す
る深度情報記憶手段と;海底のある測定点よりのエコー
に対して上記位相差検出手段で検出された位相差φ’と
、前記と同じ測定点に対して前記深度情報記憶手段より
読み出した深度及び、測位装置で得られる前記測定点に
対する自船位置の水平距離により求められる、第1およ
び第2の受波器の入力点での位相差φ”とから、第1の
受波器および受信回路と、第2の受波器および受信回路
との位相特性の差異により、両受信系を通過する信号間
に生じる位相のずれとしてφ’−φ”=dφを演算する
位相ずれ演算手段と;測定時に前記位相差検出手段で検
出される位相差を、前記位相ずれ演算手段で演算された
位相のずれdφで補正する補正手段と;を備えたことを
特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A side-looking sonar according to a first aspect of the invention includes a pair of first and second sonar devices located at a predetermined distance apart on a straight line forming a predetermined angle with respect to a vertical line.
a transmitting beam that is wide in the vertical direction and narrow in the horizontal direction from one of the receivers, and echoes of the beam are captured by the first and second receivers, A phase difference detection means detects the phase difference between both received signals obtained from the first and second receiving circuits connected to the first and second receivers, respectively, and detects the phase difference and the return of the echo. In a side-looking sonar that calculates and displays the depth of a detected object and the horizontal distance from the own ship to the detected object based on the time required, a depth information storage means for storing previously measured depth information of the seabed; The phase difference φ' detected by the phase difference detection means for an echo from a certain measurement point, the depth read from the depth information storage means for the same measurement point, and the measurement obtained by the positioning device. From the phase difference φ'' at the input point of the first and second receivers, which is determined by the horizontal distance of the own ship's position with respect to the point, the first receiver and receiving circuit, and the second receiver and a phase shift calculating means for calculating φ'-φ"=dφ as a phase shift occurring between the signals passing through both the receiving systems due to the difference in phase characteristics between the receiving circuit and the receiving circuit; detected by the phase difference detecting means during measurement. and correcting means for correcting the phase difference calculated by the phase shift calculating means using the phase shift dφ calculated by the phase shift calculating means.

【0010】第2発明のサイドルッキングソナーは、鉛
直線に対し所定角を形成する直線上の所定距離離れた位
置に設けられた一対の第1および第2の受波器を備え、
いずれか一方の受波器より、垂直方向に広くて水平方向
に狭い送波ビームを形成し、前記ビームのエコーを第1
及び第2の受波器で捕捉し、これら第1および第2の受
波器にそれぞれ接続される第1および第2の受信回路よ
り得られる両受信号間の位相差を位相差検出手段で検出
し、該位相差とエコーの帰来に要した時間とに基づき被
探知物体の深度および自船からの被探知物体までの水平
距離を算出表示するサイドルッキングソナーにおいて、
当該サイドルッキングソナーの送受波ビームと一部重な
る多数のペンシル形送受波ビームを自船の下方および側
方に形成し、エコーの帰来するまでに要する時間と、各
ペンシルビームの方向から被探知物体の深度および自船
からの被探知物体までの水平距離を算出するスキャニン
グソナーで計測した前記深度および水平距離を受ける深
度情報入力部と;水中のある測定対象よりのエコーに対
して上記位相差検出手段で検出された位相差φ’と、前
記深度情報入力部に入力された、前記同じ測定対象に対
する深度および水平距離により求められる、第1および
第2の受波器の入力点での位相差φ”とから、第1の受
波器および受信回路と、第2の受波器および受信回路と
の位相特性の差異により、両受信系を通過する信号間に
生じる位相のずれとしてφ’−φ”=dφを演算する位
相ずれ演算手段と;測定時に前記位相差検出手段で検出
される位相差を、前記位相ずれ演算手段で演算された位
相のずれdφで補正する補正手段と;を備えたことを特
徴とする。
A side-looking sonar according to a second aspect of the invention includes a pair of first and second receivers located at a predetermined distance apart on a straight line forming a predetermined angle with the vertical line;
A transmission beam that is wide vertically and narrow horizontally is formed from one of the receivers, and the echoes of said beam are
and a second wave receiver, and a phase difference detection means detects the phase difference between the received signals obtained from the first and second receiving circuits connected to the first and second wave receivers, respectively. In a side-looking sonar that detects and calculates and displays the depth of the detected object and the horizontal distance from the own ship to the detected object based on the phase difference and the time required for the echo to return,
A large number of pencil-shaped transmission and reception beams that partially overlap with the transmission and reception beams of the side-looking sonar are formed below and to the sides of the own ship, and the time required for the echoes to return and the detected object from the direction of each pencil beam are determined. a depth information input section that receives the depth and horizontal distance measured by a scanning sonar that calculates the depth and horizontal distance from the ship to the object to be detected; a phase difference at the input points of the first and second wave receivers, which is determined from the phase difference φ' detected by the means and the depth and horizontal distance to the same measurement target input to the depth information input section; φ', due to the difference in phase characteristics between the first receiver and receiving circuit and the second receiver and receiving circuit, the phase shift that occurs between the signals passing through both receiving systems is φ'- A phase shift calculation means for calculating φ"=dφ; and a correction means for correcting the phase difference detected by the phase difference detection means during measurement with the phase shift dφ calculated by the phase difference calculation means. It is characterized by:

【0011】[0011]

【作用】図4において、ある海底点からのエコーが受波
器R1およびR2に入射するときの位相差がφであって
も、受波器R1および受信回路S1で生じる位相遅れを
dφ1、受波器R2および受信回路S2で生じる位相遅
れをdφ2とすると、位相差検出回路Tより出力される
位相差φ’は、 φ’=φ+(dφ1−dφ2)  (8)となる。dφ
1−dφ2=dφが二つの受信系間で生じる位相のずれ
である。
[Operation] In Fig. 4, even if the phase difference when an echo from a certain seabed point enters the receivers R1 and R2 is φ, the phase delay occurring in the receiver R1 and the receiving circuit S1 is dφ1. Assuming that the phase delay occurring in the transducer R2 and the receiving circuit S2 is dφ2, the phase difference φ' output from the phase difference detection circuit T is as follows: φ'=φ+(dφ1−dφ2) (8). dφ
1-dφ2=dφ is the phase shift occurring between the two receiving systems.

【0012】一方、等深線図などから各海底点に対する
深度を記憶させた深度情報記憶手段から読み出し、この
深度と、前記測定点に対して測位装置の出力する自船位
置を用いて演算した自船からの水平距離とに基づき、第
1および第2の受波器の入力点での位相差φ”が演算に
より求められる。深度情報記憶手段から読み出した深度
が正確でかつ、二つの受信系統間で位相のずれがなけれ
ば、φ”=φ’となるが実際には二つの受信系統間に位
相のずれdφがあり、この位相のずれdφは、次式で求
まる。 φ’−φ”=dφ  (9)
On the other hand, the depth information for each seabed point is read from a depth information storage means that stores the depth for each seabed point from a contour map, etc., and the own ship position is calculated using this depth and the own ship position output from the positioning device with respect to the measurement point. The phase difference φ'' at the input points of the first and second receivers is calculated based on the horizontal distance from If there is no phase shift, φ''=φ', but in reality there is a phase shift dφ between the two receiving systems, and this phase shift dφ is determined by the following equation. φ'−φ”=dφ (9)

【0013】このようにして位相差のずれdφがわかれ
ば、測定時に位相差検出手段で検出された位相差φ’に
対して、補正手段により位相差のずれdφで補正すれば
、前記位相差φ’に含まれていた位相差のずれdφが除
去される。
If the phase difference shift dφ is known in this way, if the phase difference φ' detected by the phase difference detection means during measurement is corrected by the phase difference shift dφ by the correction means, the phase difference can be corrected by the phase difference shift dφ. The phase difference shift dφ included in φ' is removed.

【0014】第2発明は、上記の予め計測した海底の深
度情報に代えて、スキャニングソナーによる正確な深度
情報を用いるものであり、ここでサイドルッキングソナ
ーとスキャニングソナーとの相異点について説明する。 サイドルッキングソナーは図5に示すように、船底から
船首方向には狭い角度(φL)で左舷および右舷方向に
はそれぞれ広い角度(θL)の送受波ビーム100を形
成することにより、X、Yで示す領域が探査される。こ
のソナーは、航行方向の分解能が優れており、これによ
り海底を探査すれば水中俯瞰図ともいうべきものが得ら
れ、例えば朝日に照らされた山々を飛行機から眺めてい
るかのごとく、遠方まで海底の起伏が陰影でもって細か
に表示されるので海底質を的確に知ることができる。し
かし、このソナーでは、上述した両受波系統における位
相差が原因で探知物体に対する深度および水平距離が不
正確であるという欠点がある。
[0014] The second invention uses accurate depth information obtained by scanning sonar in place of the above-mentioned previously measured seabed depth information. Here, the differences between side-looking sonar and scanning sonar will be explained. . As shown in Fig. 5, side-looking sonar can transmit and receive waves in The indicated area is explored. This sonar has excellent resolution in the navigational direction, and when exploring the ocean floor, you can obtain what can be called an underwater bird's-eye view. The undulations are displayed in detail with shading, allowing you to accurately determine the quality of the ocean floor. However, this sonar has the disadvantage that the depth and horizontal distance to the detected object are inaccurate due to the above-mentioned phase difference between the two receiving systems.

【0015】一方、スキャニグソナーでは図6に示すよ
うに、船底より、船首方向に狭く(例えば1.6°)、
両舷側方向に扇状に広い(90°)送波ビーム101を
形成し、一方、この送波ビーム101と直交するように
、船首方向に広く(20°)、側方向に狭い(2°)受
波ビーム102を形成し、かつこの受波ビーム102を
側方向に走査することにより、送波ビーム101による
領域Zが順に探査される。船の真下付近での探知物体の
深度および水平距離を正確に検出できるという利点があ
るが、俯角が小さくなる側方遠方で分解能が悪くなり、
そのため海底の細かな起伏がわからず、深度および水平
距離も不正確になるという欠点がある。
On the other hand, in the scanning sonar, as shown in FIG.
A fan-shaped wide (90°) transmitting beam 101 is formed in the direction of both sides, while a receiving beam 101 is wide (20°) in the bow direction and narrow (2°) in the lateral direction so as to be orthogonal to this transmitting beam 101. By forming a wave beam 102 and laterally scanning the receiving beam 102, the region Z by the transmitting beam 101 is sequentially explored. It has the advantage of being able to accurately detect the depth and horizontal distance of objects directly below the ship, but the resolution deteriorates further away to the sides where the angle of depression becomes smaller.
As a result, the detailed ups and downs of the ocean floor cannot be seen, and the depth and horizontal distance are inaccurate.

【0016】このようにスキャニングソナーにおいては
船の直下方向で高い分解能が得られるので、この直下方
向の正確な探査結果でもってサイドルッキングソナーに
おける両送受波系統の位相差を補正しようとしたもので
あり、その具体的な構成については実施例にて説明する
こととする。
[0016] As described above, since high resolution can be obtained in the direction directly below the ship in scanning sonar, we attempted to correct the phase difference between the two wave transmitting and receiving systems in side-looking sonar using accurate exploration results in the direction directly below the ship. The specific configuration thereof will be explained in the examples.

【0017】[0017]

【実施例】図7は、本発明のサイドルッキングソナーの
一実施例を示す制御ブロック図であり、この図7では、
右舷側の2つの受波器R1、R2の受信系における位相
差を検出する部分のみを示しており、左舷側も同じ構成
となる。R1およびR2は既述の受波器であり、いずれ
もI個の超音波振動子で構成され、一方の受波器R2は
送波兼用としている。3は、トリガパルスを発生するト
リガパルス発生器であり、4は、トリガパルス発生器3
よりのトリガパルスにより受波器R2に送信電力を供給
する送信増幅器である。5および6は、受波器R1およ
びR2で検出されたそれぞれI個の受波信号を増幅する
受信増幅器である。7及び8は受信増幅器5および6よ
りの出力信号が零点を負から正に横切る時点を検出して
パルスを出力するゼロクロス立上り検出器である。9は
、クロックパルスを発生するクロックパルス回路であり
、10は、カウンタであり、ゼロクロス立上り検出器8
よりのパルスがリセット信号として入力されると、クロ
ックパルス回路9よりのクロックパルスを0からカウン
トする。11は、ラッチ回路であり、ゼロクロス立上り
検出器7よりのパルスがセット信号として入力されたと
き、カウンタ10におけるカウント値をラッチし、その
値は、加算器12とメモリ13とに送出される。
[Embodiment] FIG. 7 is a control block diagram showing an embodiment of the side-looking sonar of the present invention.
Only the portion that detects the phase difference in the reception system of the two receivers R1 and R2 on the starboard side is shown, and the configuration on the port side is the same. R1 and R2 are the above-mentioned wave receivers, both of which are composed of I ultrasonic transducers, and one of the wave receivers R2 is used for both transmitting and transmitting waves. 3 is a trigger pulse generator that generates a trigger pulse; 4 is a trigger pulse generator 3;
This is a transmission amplifier that supplies transmission power to the receiver R2 using a trigger pulse. 5 and 6 are receiving amplifiers that amplify I received signals detected by the receivers R1 and R2, respectively. Zero cross rise detectors 7 and 8 detect the point in time when the output signals from the reception amplifiers 5 and 6 cross the zero point from negative to positive, and output a pulse. 9 is a clock pulse circuit that generates clock pulses, 10 is a counter, and a zero cross rise detector 8
When this pulse is input as a reset signal, the clock pulses from the clock pulse circuit 9 are counted from 0. A latch circuit 11 latches the count value of the counter 10 when the pulse from the zero cross rise detector 7 is input as a set signal, and the value is sent to the adder 12 and the memory 13.

【0018】14は、クロックパルス回路であり、15
は、カウンタであり、前記トリガパルス発生器3より出
力されるトリガがリセット信号として入力されたときに
クロックパルス14よりのクロックパルスを0からカウ
ントする。そのカウント値は、切替器16に供給される
と共に、Rmax値と比較する比較器17に入力され、
この比較器17の出力信号は、切替器16の切替信号と
して送出されるとともにパルス発生器18に入力される
14 is a clock pulse circuit; 15 is a clock pulse circuit;
is a counter that counts clock pulses from the clock pulse 14 from 0 when the trigger output from the trigger pulse generator 3 is input as a reset signal. The count value is supplied to the switch 16 and is also input to the comparator 17 for comparison with the Rmax value,
The output signal of the comparator 17 is sent out as a switching signal from the switch 16 and is also input to the pulse generator 18 .

【0019】21は、CPUであり、ROM27に格納
された制御プログラムに従って後で述べるような演算を
行う。22は入力装置であり、自船の位置を検出する高
精度測位装置23、方位を検出する方位測定装置24お
よびキーボード25よりの信号が入力されるとともに、
前記トリガパルス発生器3よりのトリガパルスおよびパ
ルス発生器18より出力されるメモリ完了パルスが入力
される。26は、CPU21での演算に必要となる各種
データを随時記憶するRAMである。28は、深度情報
記憶手段である等深線ROMであり、各等深線毎の位置
を緯度経度で表したものをROM化したものであり、位
置をアクセスすることによりその地点の海底深度が得ら
れる。29は出力装置であり、CPU21で求められた
−dφの値を前記加算器12に送出する。
Reference numeral 21 denotes a CPU, which performs calculations as will be described later in accordance with a control program stored in the ROM 27. 22 is an input device, into which signals from a high-precision positioning device 23 for detecting the position of the ship, a direction measuring device 24 for detecting the direction, and a keyboard 25 are input;
A trigger pulse from the trigger pulse generator 3 and a memory completion pulse output from the pulse generator 18 are input. 26 is a RAM that stores various data necessary for calculations by the CPU 21 at any time. Reference numeral 28 is a contour line ROM which is a depth information storage means, and is a ROM containing the position of each contour line expressed in latitude and longitude, and by accessing the position, the depth of the ocean floor at that point can be obtained. Reference numeral 29 denotes an output device, which sends the value of -dφ determined by the CPU 21 to the adder 12.

【0020】上記構成の制御回路の動作を説明する。図
8に示す時点T0、T2、T4は受波器R2の送信タイ
ミングを示しており、時点T0にて送信のためにトリガ
パルス発生器3よりトリガパルスが出力されると、カウ
ンタ15は“0”にリセットされクロックパルス回路1
4よりのクロックパルスがカウントされると共に、送信
増幅器4より送信信号が出力され、受波器R2より図1
に示したような右舷側に扇状に拡がる超音波のビームが
送波される。この超音波ビームの送波により、最初に自
船直下の海底面よりのエコーが受波器R2で検出され、
次にわずかな時間差をおいて受波器R1で検出され、受
信増幅器6,5より図9に示すような信号が出力される
。受信増幅器6の出力信号に対して、ゼロクロス立上り
検出器8により零レベルを負から正に横切ったときの時
点t1が検出されてパルスが出力される。このパルスが
リセット信号としてカウンタ10に供給されることによ
り、カウンタ10はクリアされクロックパルス回路9よ
り出力されるクロックパルスがカウントされ、そのカウ
ント値が逐次にラッチ回路11に入力される。
The operation of the control circuit having the above configuration will be explained. Time points T0, T2, and T4 shown in FIG. 8 indicate the transmission timing of the receiver R2, and when a trigger pulse is output from the trigger pulse generator 3 for transmission at time point T0, the counter 15 is set to "0". ” is reset to clock pulse circuit 1.
4 is counted, a transmitting signal is output from the transmitting amplifier 4, and the transmitting signal is output from the receiver R2 as shown in FIG.
An ultrasonic beam is transmitted that spreads out in a fan shape on the starboard side as shown in . By transmitting this ultrasonic beam, the echo from the seabed directly below the own ship is first detected by receiver R2.
Next, the signal is detected by the receiver R1 after a slight time difference, and the receiving amplifiers 6 and 5 output a signal as shown in FIG. With respect to the output signal of the reception amplifier 6, a zero-cross rise detector 8 detects a time point t1 when the zero level is crossed from negative to positive, and a pulse is output. By supplying this pulse as a reset signal to the counter 10, the counter 10 is cleared, the clock pulses output from the clock pulse circuit 9 are counted, and the count values are sequentially input to the latch circuit 11.

【0021】一方、受信増幅器5の出力信号に対しては
、ゼロクロス立上り検出器7により零レベルを負から正
に横切ったときの時点t2が検出されてパルスが出力さ
れ、このパルスがセット信号としてラッチ回路11に供
給されると、このラッチ回路11は、入力されていたカ
ウント値をラッチする。従ってラッチ回路11は、時点
t1から時点t2までの間のクロックパルスの数をラッ
チすることになる。このパルス数は、二つの受波器R1
,R2の取り付け位置と水平物体の方向に起因する時間
差であり、クロックパルス回路9のパルスの周期を、用
いた音波の周期の1/360にすれば、この時間差は上
記の位相差φ’で表され、この値φ’は加算器12およ
びメモリ13に入力される。続く時点t3からt4間に
おいても同様にして位相差φ’が求められ、このように
して時間が経過するにつれて自船直下より右方に次第に
遠ざかる海底面よりのエコーが次々に検出されてそれら
の位相差φ’がメモリ13に送出される。
On the other hand, for the output signal of the reception amplifier 5, the zero cross rise detector 7 detects the time t2 when the zero level is crossed from negative to positive and outputs a pulse, and this pulse is used as a set signal. When supplied to the latch circuit 11, the latch circuit 11 latches the input count value. Therefore, the latch circuit 11 latches the number of clock pulses between time t1 and time t2. This number of pulses is
, R2 and the direction of the horizontal object. If the period of the pulse of the clock pulse circuit 9 is set to 1/360 of the period of the sound wave used, this time difference is the above phase difference φ'. This value φ' is input to adder 12 and memory 13. The phase difference φ' is obtained in the same manner between the subsequent time points t3 and t4, and as time passes, echoes from the seabed gradually moving away to the right from just below the own ship are detected one after another, and their echoes are detected one after another. The phase difference φ' is sent to the memory 13.

【0022】一方、カウンタ15のカウント値が切替器
16を介してメモリ13にアドレスとして送出されてお
り、かつ、この切替器16を介してライト信号が印加さ
れているので、メモリ13に入力される位相差φ’は所
定のアドレスに次々に格納される。又、時点T0以降に
おいてはCPU21にて図10のフローチャートに示し
た動作が並行して行われる。
On the other hand, since the count value of the counter 15 is sent as an address to the memory 13 via the switch 16 and a write signal is applied via the switch 16, the count value is not input to the memory 13. The phase differences φ' are stored one after another at predetermined addresses. Further, after time T0, the CPU 21 performs the operations shown in the flowchart of FIG. 10 in parallel.

【0023】即ち、トリガパルス発生器3よりのトリガ
パルスが入力装置22を介してCPU21に入力される
と、ステップS1からステップS2へと進み、高精度測
位装置23および方位測定装置24よりの自船の測位置
および航行の方位を読み込み、この値と予めキーボード
25により入力されている探査範囲(本実施例では両舷
側方向に1000m)をもとにして、図11に示す等深
線図において右舷側の探査範囲での等深線との交点A,
B,C,D,Eを求める。次のステップS3で前記の各
交点までの水平距離hを求め、このhと、このときの深
度d(等深線の値)とを(6)式及び(7)式に入力す
ることにより、受波器R1とR2の中心から各交点下の
海面までの距離rを求め、又、そのときの位相差φ”を
(2)式から求める。ステップS4では、カウンタ15
のカウント値がRmaxとなり、パルス発生回路18か
らメモリ完了パルスが出力される時点T1になるのを待
つ。尚、ステップS2およびステップS3の処理時間は
短く、メモリ完了パルスが出力される時点T1で既に終
了している。
That is, when the trigger pulse from the trigger pulse generator 3 is input to the CPU 21 via the input device 22, the process proceeds from step S1 to step S2, where the automatic output from the high-precision positioning device 23 and the direction measuring device 24 is inputted to the CPU 21 via the input device 22. The ship's position measurement and navigational direction are read, and based on these values and the search range previously entered on the keyboard 25 (in this example, 1000 m on both sides), on the starboard side in the contour map shown in FIG. The intersection point A with the contour line in the exploration range of
Find B, C, D, and E. In the next step S3, the horizontal distance h to each of the above-mentioned intersection points is determined, and by inputting this h and the current depth d (value of the contour line) into equations (6) and (7), the received wave The distance r from the center of the vessels R1 and R2 to the sea surface below each intersection point is determined, and the phase difference φ" at that time is determined from equation (2). In step S4, the counter 15
The count value becomes Rmax and the pulse generation circuit 18 waits for a time point T1 at which a memory completion pulse is output. Note that the processing time of step S2 and step S3 is short, and has already ended at time T1 when the memory completion pulse is output.

【0024】さて、時点T1になり、比較器17から切
替器16に対して切替信号が送出され、切替器16の接
点が右方に切り替わることにより、CPU21は、ステ
ップS5において、この切替器16を介してメモリ13
に、リード信号を送出し、更に距離rにおける測定位相
差φ’を読み出すべく、所定のアドレス信号Rをメモリ
13に送出することにより、メモリ13に記憶されてい
た交点AないしEに対する位相差φ’を順次読み出す。 ここでr=R×Δrである。Δrはカウンタ15の入力
クロックパルス周期tpとすると、Δr=c・tp/2
となる。以上の説明でわかるように、時点T0ないしT
1の間がエコー取り込み期間であり、従って、この期間
で所望の範囲よりのエコーが検出されるよう、比較器1
7に対するRmaxの設定値が決められる。なお、比較
器17はカウンタ15のカウント値が0になった時、切
替器16を左方へ切り替える。
Now, at time T1, a switching signal is sent from the comparator 17 to the switching device 16, and the contact point of the switching device 16 is switched to the right, so that the CPU 21 switches the switching device 16 in step S5. memory 13 through
In order to read out the measured phase difference φ' at the distance r, a predetermined address signal R is sent to the memory 13 to read out the phase difference φ with respect to the intersection points A to E stored in the memory 13. ' are read sequentially. Here, r=R×Δr. If Δr is the input clock pulse period tp of the counter 15, then Δr=c・tp/2
becomes. As can be seen from the above explanation, from time T0 to T
1 is the echo capture period, therefore, the comparator 1 is set so that echoes from the desired range are detected during this period.
The setting value of Rmax for 7 is determined. Note that the comparator 17 switches the switch 16 to the left when the count value of the counter 15 becomes 0.

【0025】図12は、各交点AないしEに対する、実
測の位相差φ’(●記号で示す)と等深線図より求めた
位相差φ”(記号で示す)とを示したものであり、ステ
ップS6では、これらの各交点で対応する両位相差の引
き算、φ’−φ”を行い、それらの平均値を上記の位相
差のずれdφとする。このステップS5およびステップ
S6の処理時間は短く、次にトリガパルスが出力される
時点T2には終了している。
FIG. 12 shows the actually measured phase difference φ' (indicated by the symbol ●) and the phase difference φ'' (indicated by the symbol) obtained from the contour map for each intersection point A to E. In S6, the corresponding phase differences are subtracted, φ'-φ'', at each of these intersection points, and the average value thereof is taken as the above-mentioned phase difference shift dφ. The processing time of steps S5 and S6 is short, and ends at time T2 when the next trigger pulse is output.

【0026】この位相差のずれ−dφが出力装置29を
介して加算器12に送出されることにより、この加算器
12において、φ’−dφの演算が行われ、両受波器R
1、R2の入射時の位相差φが出力される。尚、ここで
補正される位相差φ’は前回の送信で得た−dφで補正
されることになるが、送信間隔程度の短い時間ではdφ
の値は変化しないので差し支えない。もし、今回の送信
に基づくdφで今回の位相差φ’を補正するには、メモ
リ13を2個使用して、次回の送信時に片方のメモリに
次回の位相差φ’を記憶させると共に今回の位相差φ’
をカウンタ15の値に従って読み出し、dφで補正すれ
ばよい。
By sending this phase difference shift -dφ to the adder 12 via the output device 29, the adder 12 calculates φ'-dφ, and both receivers R
1, the phase difference φ at the time of incidence of R2 is output. Note that the phase difference φ' corrected here will be corrected by -dφ obtained in the previous transmission, but in a short time like the transmission interval, dφ
There is no problem because the value of does not change. If you want to correct the current phase difference φ' with dφ based on the current transmission, use two memories 13 and store the next phase difference φ' in one memory at the time of the next transmission, and at the same time Phase difference φ'
It is sufficient to read out according to the value of the counter 15 and correct it by dφ.

【0027】第2発明になるサイドルッキングソナーの
一実施例を図13および図14に示している。図13に
おいては図7と異なる箇所について述べる。31は、後
で述べるスキャニングソナーにおける受波ビーム数Mと
同値としたM進のHカウンタであり、トリガパルス発生
器3より出力されるトリガがリセット信号として入力さ
れたときクロックパルス14よりのクロックパルスを0
からカウントする。そのカウント値は、図14の切替器
46に供給され、又、図14の切換器43の切換信号と
して送出され、更にそのカウント値が(M−1)から0
になる時の桁上げパルスがRカウンタ15に送出される
。 Rカウンタ15はN進カウンタであり、トリガパルス発
生器3より出力されるトリガがリセット信号として入力
されたとき、Hカウンタ31よりの桁上げパルスを0か
らカウントする。そのカウント値は、切換器16および
図14の切換器46に供給されると共に、Rmax(R
max<N)値と比較する比較器17に入力される。こ
の比較器17の出力は、パルス発生器18と、切換器1
6および図14の切換器46の各々の切換信号として送
出される。入力装置22にはパルス発生器18より出力
されるメモリ完了パルスが入力される。
An embodiment of the side-looking sonar according to the second invention is shown in FIGS. 13 and 14. In FIG. 13, parts different from those in FIG. 7 will be described. 31 is an M-ary H counter which has the same value as the number M of received beams in a scanning sonar, which will be described later, and when the trigger output from the trigger pulse generator 3 is input as a reset signal, Pulse to 0
Count from The count value is supplied to the switch 46 in FIG. 14 and sent as a switching signal to the switch 43 in FIG.
A carry pulse is sent to the R counter 15. The R counter 15 is an N-ary counter, and counts carry pulses from the H counter 31 from 0 when the trigger output from the trigger pulse generator 3 is input as a reset signal. The count value is supplied to the switch 16 and the switch 46 in FIG.
max<N) is input to a comparator 17 for comparison with the value. The output of this comparator 17 is sent to the pulse generator 18 and the switch 1.
6 and the switch 46 of FIG. 14 as switching signals. A memory completion pulse output from the pulse generator 18 is input to the input device 22 .

【0028】図14は、図13のサイドルッキングソナ
ーに付加されるスキャニングソナー部の一実施例を示し
ている。R3およびTXは、受波器および送波器であり
、図15の展開図に示されるように、受波器R3は、航
行方向と直角の方向にj個の超音波振動子が配列されて
おり、送波器TXは、航行方向にk個の超音波振動子が
配列されている。右側にあるR1、R2は、図13にお
ける受波器であり、左側のR1’、R2’は左舷側の受
波器である。
FIG. 14 shows an embodiment of a scanning sonar section added to the side-looking sonar shown in FIG. 13. R3 and TX are a receiver and a transmitter, and as shown in the developed view of FIG. 15, the receiver R3 has j ultrasonic transducers arranged in a direction perpendicular to the navigation direction. The transmitter TX has k ultrasonic transducers arranged in the navigation direction. R1 and R2 on the right side are the receivers in FIG. 13, and R1' and R2' on the left side are the receivers on the port side.

【0029】40は、送信増幅器であり、41は、受波
器R3のj個の超音波振動子よりの受波信号をそれぞれ
増幅する受信増幅器である。42は、位相合成回路であ
り、j系統の各受波信号を公知の技法で位相合成するこ
とにより、図6で示されるように、側方向に順に走査さ
れるM個の受波ビームを形成する。切換器43は、位相
合成回路42により形成されたM個の受波ビームを順に
取り出し、A/D変換器44にてデジタル化した後にメ
モリ45に供給する。
40 is a transmitting amplifier, and 41 is a receiving amplifier that amplifies the received signals from the j ultrasonic transducers of the receiver R3. Reference numeral 42 denotes a phase synthesis circuit, which forms M receiving beams that are sequentially scanned in the lateral direction by phase-combining the received signals of the j systems using a known technique, as shown in FIG. do. The switch 43 sequentially takes out the M received beams formed by the phase synthesis circuit 42, digitizes them with the A/D converter 44, and supplies them to the memory 45.

【0030】上記構成の制御回路の動作を再び図8およ
び図9を用いて説明する。図8に示す時点T0、T2、
T4は受波器R2および送波器TXの送信タイミングを
示しており、時点T0にて送信のためにトリガパルス発
生器3よりトリガパルスが出力されると、Rカウンタ1
5およびHカウンタ31は“0”にリセットされると共
に、送信増幅器4、40より予め定められたパワー、パ
ルス幅および周波数の送信信号が出力され、受波器R2
により図5に示したように右舷側に扇状に拡がる送波ビ
ーム100が形成され、又、送波器TXにより、図6に
示したように両舷方向に拡がる送波ビーム101が形成
される。そして、海底から反射された探知信号は受波器
R1、R2、R3で受波され、受信増幅器5、6、41
にて増幅される。
The operation of the control circuit having the above configuration will be explained again with reference to FIGS. 8 and 9. Time points T0, T2, shown in FIG.
T4 indicates the transmission timing of the receiver R2 and the transmitter TX, and when a trigger pulse is output from the trigger pulse generator 3 for transmission at time T0, the R counter 1
5 and H counter 31 are reset to "0", and a transmission signal with predetermined power, pulse width, and frequency is output from the transmission amplifiers 4 and 40, and the transmission signal is outputted to the receiver R2.
As shown in FIG. 5, a transmitting beam 100 is formed that spreads in a fan shape to the starboard side, and the transmitter TX forms a transmitting beam 101 that spreads in both starboard directions as shown in FIG. . Then, the detection signals reflected from the seabed are received by receivers R1, R2, and R3, and received by receiving amplifiers 5, 6, and 41.
is amplified.

【0031】図13のサイドルッキングソナーにおいて
は、超音波ビームの送波により、最初に自船直下の海底
面よりのエコーが受波器R2で検出され、次にわずかな
時間差をおいて受波器R1で検出され、受信増幅器6,
5より図9に示すような信号が出力される。受信増幅器
6の出力信号に対して、ゼロクロス立上り検出器8によ
り零レベルを負から正に横切ったときの時点t1が検出
されてパルスが出力される。このパルスがリセット信号
としてカウンタ10に供給されることにより、カウンタ
10はクリアされクロックパルス回路9より出力される
クロックパルスがカウントされ、そのカウント値が逐次
にラッチ回路11に入力される。
In the side-looking sonar shown in FIG. 13, by transmitting an ultrasonic beam, the echo from the seabed directly below the own ship is first detected by the receiver R2, and then the echo is received after a slight time difference. is detected by the receiver R1, and the receiving amplifier 6,
5 outputs a signal as shown in FIG. With respect to the output signal of the reception amplifier 6, a zero-cross rise detector 8 detects a time point t1 when the zero level is crossed from negative to positive, and a pulse is output. By supplying this pulse as a reset signal to the counter 10, the counter 10 is cleared, the clock pulses output from the clock pulse circuit 9 are counted, and the count values are sequentially input to the latch circuit 11.

【0032】受信増幅器5の出力信号に対しては、ゼロ
クロス立上り検出器7により零レベルを負から正に横切
ったときの時点t2が検出されてパルスが出力され、こ
のパルスがセット信号としてラッチ回路11に供給され
ると、このラッチ回路11は、入力されていたカウント
値をラッチする。従ってラッチ回路11は、時点t1か
ら時点t2までの間のクロックパルスの数をラッチする
ことになる。このパルス数は、二つの受波器R1,R2
の取り付け位置と水平物体の方向に起因する時間差であ
り、クロックパルス回路9のパルスの周期を、用いた音
波の周期の1/360にすれば、この時間差は上記の位
相差φ’で表され、この値φ’は加算器12およびメモ
リ13に入力される。続く時点t3からt4間において
も同様にして位相差φ’が求められ、このようにして時
間が経過するにつれて自船直下より右方に次第に遠ざか
る海底面よりのエコーが次々に検出されてそれらの位相
差φ’がメモリ13に送出される。
For the output signal of the reception amplifier 5, the zero cross rise detector 7 detects the time point t2 when the zero level is crossed from negative to positive and outputs a pulse, and this pulse is sent to the latch circuit as a set signal. 11, this latch circuit 11 latches the input count value. Therefore, the latch circuit 11 latches the number of clock pulses between time t1 and time t2. This number of pulses is
This is the time difference caused by the mounting position of the 1 and the direction of the horizontal object, and if the period of the pulse of the clock pulse circuit 9 is set to 1/360 of the period of the sound wave used, this time difference is expressed by the above phase difference φ'. , this value φ' is input to the adder 12 and the memory 13. The phase difference φ' is obtained in the same manner between the subsequent time points t3 and t4, and as time passes, echoes from the seabed gradually moving away to the right from just below the own ship are detected one after another, and their echoes are detected one after another. The phase difference φ' is sent to the memory 13.

【0033】一方、図14のスキャニングソナー部にお
いては、送波器TXによる送波により、海底面よりのエ
コーが受波器R3で受波される。このJ個の受波信号は
、位相合成回路42により位相合成され、走査角の異な
るM個の受波ビームが形成される。Hカウンタ31より
の切換信号により切換器43が制御されることにより、
M個の受波ビームの中からHカウンタ31のカウント値
が示す方向の受波ビームが選択され、A/D変換器44
を介してメモリ45に格納される。
On the other hand, in the scanning sonar section shown in FIG. 14, echoes from the ocean floor are received by the receiver R3 due to the waves transmitted by the transmitter TX. These J reception signals are phase-combined by a phase synthesis circuit 42, and M reception beams having different scanning angles are formed. By controlling the switching device 43 by the switching signal from the H counter 31,
A received beam in the direction indicated by the count value of the H counter 31 is selected from among the M received beams, and the received beam is sent to the A/D converter 44.
The data is stored in the memory 45 via.

【0034】ここでスキャニングソナーにおける動作を
図17を用いて更に詳しく述べる。θsmは、m番目の
ビームの直下方向dよりの角度(右舷側を+)を示し、
θsm=Δθs{(M−1)/2−m}、ここでMは奇
数であり、(M−1)/2番目のビームは直下方向であ
る。Rmは、m番目のビーム内に存在していた海底のメ
モリ45におけるR方向の位置を示す。rmは、m番目
のビーム内に存在していた海底の自船からの直線距離(
単位m)を示し、rm=Δr×Rmである。hm、dm
は、m番目のビーム内に存在していた海底の自船からの
水平距離と進度である。hmは右舷側を+、dmは下方
を+としており、いずれも単位はメートルである。 hm=rm×sinθsm、dm=rm×cosθsm
の関係がある。又、Δrはメモリ13およびメモリ45
にデータを取り込むr方向(距離方向)の間隔でHカウ
ンタ31の出力する桁上げパルスの周期をtpとすると
、Δr=c・tp/2となる。
The operation of the scanning sonar will now be described in more detail with reference to FIG. θsm indicates the angle of the m-th beam from the direct direction d (+ on the starboard side),
θsm=Δθs{(M-1)/2-m}, where M is an odd number and the (M-1)/2nd beam is directly below. Rm indicates the position in the R direction in the memory 45 of the ocean floor existing in the m-th beam. rm is the straight line distance (
The unit is m), and rm=Δr×Rm. hm, dm
are the horizontal distance and progress of the seabed from the own ship that existed within the m-th beam. hm indicates + for the starboard side, and dm indicates + for the downward direction, and both units are meters. hm=rm×sinθsm, dm=rm×cosθsm
There is a relationship between Also, Δr is the memory 13 and the memory 45
If the period of the carry pulse outputted by the H counter 31 at intervals in the r direction (distance direction) at which data is taken in is tp, then Δr=c·tp/2.

【0035】図13、図14に戻り、メモリ13および
メモリ45には、それぞれサイドルッキングソナーの位
相差とスキャニングソナーの探知信号がΔr(m)ごと
にrmaxまで1送信分記憶される。rmaxは、本発
明装置が使用される海域において図5におけるビーム端
でも海底に到達するのに十分な船からの直線距離である
。ここでrmax=Rmax×Δrである。ラッチ回路
11およびA/D変換器44の出力ビット数をβ1、β
2とすると、メモリ13、45の記憶容量は、それぞれ
β1×Rmax、β2×Rmax×Mとなる。
Returning to FIGS. 13 and 14, the memory 13 and the memory 45 each store one transmission of the side-looking sonar phase difference and the scanning sonar detection signal for each Δr(m) up to rmax. rmax is the straight line distance from the ship sufficient to reach the seabed even at the beam end in FIG. 5 in the ocean area where the device of the invention is used. Here, rmax=Rmax×Δr. The number of output bits of the latch circuit 11 and A/D converter 44 is β1, β
2, the storage capacities of the memories 13 and 45 are β1×Rmax and β2×Rmax×M, respectively.

【0036】Rカウンタ15のカウント値がRmaxに
なるまでのT0ないしT1間は切換器16、46は図示
したように左方に切り替わっており、従って、Rカウン
タ15のカウント値は切換器16を介してメモリ13に
アドレスとして送出され、かつ、この切換器16を介し
てライト信号が印加されているので、メモリ13に入力
される位相差φ’は所定のRアドレスに次々に格納され
る。
Between T0 and T1 until the count value of the R counter 15 reaches Rmax, the switches 16 and 46 are switched to the left as shown in the figure. Since the phase difference φ' input to the memory 13 is sent as an address to the memory 13 via the switch 16 and the write signal is applied via the switch 16, the phase difference φ′ input to the memory 13 is stored one after another at predetermined R addresses.

【0037】一方、Hカウンタ31およびRカウンタ1
5のカウント値が切換器46を介してメモリ38に送出
されており、かつ、この切換器46を介してライト信号
が印加されているので、メモリ45に入力される探知信
号は所定のRとHで決まるアドレスに次々に格納される
On the other hand, H counter 31 and R counter 1
Since the count value of 5 is sent to the memory 38 via the switch 46 and the write signal is applied via the switch 46, the detection signal input to the memory 45 is set to the predetermined R and They are stored one after another at the address determined by H.

【0038】さて、時点T1になり、メモリ13、45
への信号の書込みが終了すると、比較器17から切替器
16、46に対して切替信号が送出され、切替器16、
34の接点が右方に切り替わると同時に、パルス発生器
18よりのメモリ完了パルスが入力装置22を介してC
PU21に入力されると、CPU21は、図16のステ
ップS11からステップS12へと進み、切換器46を
介してメモリ45にリード信号を送出し、スキャニング
ソナーのm番目のビームで受信したr=0ないしrma
xまでの探知信号を読み出すべく、所定のアドレス信号
をメモリ45に送出する。つまりHアドレスはmとし、
Rアドレスを0から順にRmax−1とする。
Now, at time T1, the memories 13, 45
When the writing of the signal to is completed, a switching signal is sent from the comparator 17 to the switching devices 16 and 46, and the switching device 16,
At the same time that the contact 34 switches to the right, a memory completion pulse from the pulse generator 18 is sent to the C via the input device 22.
When the input is input to the PU 21, the CPU 21 proceeds from step S11 to step S12 in FIG. Or rma
A predetermined address signal is sent to the memory 45 in order to read out the detection signals up to x. In other words, the H address is m,
Let the R addresses be Rmax-1 in order from 0.

【0039】次に読み出したRmax個の探知信号中、
例えば最大の探知信号が存在している位置すなわちRア
ドレス値Rmを海底位置とする。そしてRm、θsmよ
りrm、dm、hmを求め、その時の位相差φ”を(2
),(4),(6),(7)式から求める。なお、図1
7と図3の0点は一致しているものとみなす。
Next, among the Rmax detection signals read out,
For example, the position where the maximum detection signal exists, that is, the R address value Rm, is set as the seabed position. Then, calculate rm, dm, and hm from Rm and θsm, and calculate the phase difference φ” at that time (2
), (4), (6), and (7). Furthermore, Figure 1
7 and the 0 point in FIG. 3 are considered to match.

【0040】次にCPU21は、ステップS13におい
て、切替器16を介してメモリ13に、リード信号を送
出し、Rmのアドレス信号をメモリ13に送出すること
により、メモリ13に記憶されていたrmに対する位相
差φ’を読み出す。これをスキャニングソナーの右半分
のビームに対して、即ちm=0から(M−1)/2まで
繰り返す。
Next, in step S13, the CPU 21 sends a read signal to the memory 13 via the switch 16, and sends an address signal of Rm to the memory 13, thereby reading the information for rm stored in the memory 13. Read out the phase difference φ'. This is repeated for the right half beam of the scanning sonar, that is, from m=0 to (M-1)/2.

【0041】以上の説明でわかるように、時点T0ない
しT1の間がエコー取り込み期間であり、従って、この
期間で所望の範囲よりのエコーが検出されるよう、比較
器17に対するRmaxの設定値が決められる。
As can be seen from the above explanation, the period between time T0 and T1 is the echo capture period, and therefore, the setting value of Rmax for the comparator 17 is set so that echoes from a desired range are detected during this period. It can be decided.

【0042】図18は、スキャニングソナーによる実測
の位相差φ”(●記号で示す)と同じ距離上のサイドル
ッキングソナーにより求めた位相差φ”(記号で示す)
とを示したものであり、ステップS4では、これらの各
点で両位相差の引き算、φm’−φm”を行い、それら
の平均値を上記の位相差のずれdφとする。このステッ
プS11およびステップS14の処理時間は短く、次に
トリガパルスが出力される時点T2には終了している。
FIG. 18 shows the phase difference φ” (indicated by the symbol) actually measured by the scanning sonar and the phase difference φ” (indicated by the symbol) obtained by the side-looking sonar at the same distance.
In step S4, subtraction of both phase differences, φm'-φm'', is performed at each of these points, and the average value thereof is set as the above-mentioned phase difference shift dφ. The processing time of step S14 is short, and ends at time T2 when the next trigger pulse is output.

【0043】この位相差のずれ−dφが出力装置29を
介して加算器12に送出されることにより、この加算器
12において、φ’−dφの演算が行われ、両受波器R
1、R2の入射時の位相差φが出力される。尚、ここで
補正される位相差φ’は前回の送信で得た−dφで補正
されることになるが、送信間隔程度の短い時間ではdφ
の値は変化しないので差し支えない。もし、今回の送信
に基づくdφで今回の位相差φ’を補正するには、メモ
リ13を2個使用して、次回の送信時に片方のメモリに
次回の位相差φ’を記憶させると共に今回の位相差φ’
をRカウンタ15の値に従って読み出し、dφで補正す
ればよい。上記の実施例においては、送波器TXと受波
器R2から送波される超音波パルスの周波数は互いに干
渉しないよう異なるものでなければならないが、送波器
TXと受波器R3は同じ周波数のものであり、受波器R
1とR2とは同じものである。又、受波器R1、R2、
R3をすべて同じ周波数のものにして送波器TXを省略
することもできる。
By sending this phase difference shift -dφ to the adder 12 via the output device 29, the adder 12 calculates φ'-dφ, and both receivers R
1, the phase difference φ at the time of incidence of R2 is output. Note that the phase difference φ' corrected here will be corrected by -dφ obtained in the previous transmission, but in a short time like the transmission interval, dφ
There is no problem because the value of does not change. If you want to correct the current phase difference φ' with dφ based on the current transmission, use two memories 13 and store the next phase difference φ' in one memory at the time of the next transmission, and at the same time Phase difference φ'
may be read out according to the value of the R counter 15 and corrected by dφ. In the above embodiment, the frequencies of the ultrasonic pulses transmitted from the transmitter TX and the receiver R2 must be different so as not to interfere with each other, but the frequencies of the ultrasound pulses transmitted from the transmitter TX and the receiver R3 are the same. frequency, and the receiver R
1 and R2 are the same. Moreover, the receivers R1, R2,
It is also possible to omit the transmitter TX by making R3 all of the same frequency.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本第1発明では、
予め正確に測定されたある測定点に対し、計算により、
2つの受波器の入力点での位相差φ”を求めておき、そ
して同じ測定点に対して2つの受波器により位相差φ’
を測定し、φ’−φ”=dφを2つの受信系間での位相
のずれとして、これ以降に実際に測定した位相差をこの
位相のずれdφで補正するようにしたので、2組の受信
系間で生じる位相差のずれを除去することができ、よっ
て水中物体の位置を正確に測定できる。第2発明は、上
記の予め計測した海底の深度情報に代えて、スキャニン
グソナーによる正確な深度情報を用いるものであり、こ
の装置によればリアルタイムで正確な水中探知を行える
[Effects of the Invention] As explained above, in the first invention,
For a certain measurement point that has been accurately measured in advance, by calculation,
Obtain the phase difference φ' at the input points of the two receivers, and then calculate the phase difference φ' between the two receivers at the same measurement point.
We measured φ'-φ”=dφ as the phase shift between the two receiving systems, and the phase difference actually measured after this point was corrected by this phase shift dφ. It is possible to remove the phase difference shift that occurs between the receiving systems, and therefore the position of an underwater object can be accurately measured.The second invention uses accurate information using a scanning sonar instead of the above-mentioned previously measured seabed depth information. This device uses depth information, and can perform accurate underwater detection in real time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】  サイドルッキングソナーで形成されるビー
ムを示す斜視図
[Figure 1] Perspective view showing the beam formed by side-looking sonar

【図2】  サイドルッキングソナーにおける送受波器
の取付け例を示す図
[Figure 2] Diagram showing an example of installing a transducer in a side-looking sonar

【図3】  サイドルッキングソナーの動作原理を説明
するために用いた図
[Figure 3] Diagram used to explain the operating principle of side-looking sonar

【図4】  本発明の原理を説明するために用いた図[Figure 4] Diagram used to explain the principle of the present invention


図5】  サイドルッキングソナーにおける送受波ビー
ムを示す図
[
Figure 5 Diagram showing transmission and reception beams in side-looking sonar

【図6】  スキャニングソナーにおける送受波ビーム
を示す図
[Figure 6] Diagram showing transmission and reception beams in scanning sonar

【図7】  本第1発明のサイドルッキングソナーの一
実施例を示す制御ブロック図
[Fig. 7] Control block diagram showing an embodiment of the side-looking sonar of the first invention.

【図8】  図7の制御ブロック図の動作を示すタイム
チャート
[Figure 8] Time chart showing the operation of the control block diagram in Figure 7

【図9】  図7の制御ブロック図の動作を示すタイム
チャート
[Figure 9] Time chart showing the operation of the control block diagram in Figure 7

【図10】  図7の制御ブロック図の動作を示すフロ
ーチャート
[Figure 10] Flowchart showing the operation of the control block diagram in Figure 7

【図11】  右舷方向の探査範囲内における等深線図
との交点を示す図
[Figure 11] Diagram showing the intersection with the contour map within the exploration range in the starboard direction

【図12】  実測により得た位相差と、等深線からの
データに基づき得た位相差とを示すグラフ
[Figure 12] Graph showing the phase difference obtained through actual measurements and the phase difference obtained based on data from contour lines

【図13】 
 本第2発明のサイドルッキングソナーの一実施例を示
す制御ブロック図
[Figure 13]
A control block diagram showing an embodiment of the side-looking sonar of the second invention

【図14】  図13の装置に付加されるスキャニング
ソナー部の一実施例を示すブロック図
FIG. 14 A block diagram showing an embodiment of the scanning sonar section added to the device in FIG. 13.

【図15】  図13の装置における送受波器の取り付
け例を示した展開図
[Figure 15] Developed view showing an example of how the transducer is installed in the device shown in Figure 13

【図16】  図13の装置の動作を示すフローチャー
[Figure 16] Flowchart showing the operation of the device in Figure 13

【図17】  図13の装置において位相差の計算を
説明するために用いた図
[Figure 17] Diagram used to explain calculation of phase difference in the device in Figure 13

【図18】  スキャニングソナーにおけるビームの走
査を示した図
[Figure 18] Diagram showing beam scanning in scanning sonar

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R  受波器 3  トリガパルス発生器 4  送信増幅器 5  受信増幅器 6  受信増幅器 7  ゼロクロス立上り検出器 8  ゼロクロス立上り検出器 9  クロックパルス回路 10  カウンタ 11  ラッチ回路 12  加算器 13  メモリ 14  クロックパルス回路 15  カウンタ 16  切替器 17  比較器 18  パルス発生器 21  CPU 22  入力装置 23  高精度測位装置 24  方位測定装置 25  キーボード 26  RAM 27  ROM 28  等深線ROM 29  出力装置 31  カウンタ TX  送波器 40  送信増幅器 41  受信増幅器 42  位相合成回路 43  切換器 44  A/D変換器 45  メモリ 46  切換器 R Receiver 3 Trigger pulse generator 4 Transmission amplifier 5 Reception amplifier 6 Receiving amplifier 7 Zero cross rise detector 8 Zero cross rise detector 9 Clock pulse circuit 10 Counter 11 Latch circuit 12 Adder 13 Memory 14 Clock pulse circuit 15 Counter 16 Switcher 17 Comparator 18 Pulse generator 21 CPU 22 Input device 23 High precision positioning device 24 Direction measuring device 25 Keyboard 26 RAM 27 ROM 28 Contour line ROM 29 Output device 31 Counter TX Transmitter 40 Transmission amplifier 41 Receiving amplifier 42 Phase synthesis circuit 43 Switcher 44 A/D converter 45 Memory 46 Switcher

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  鉛直線に対し所定角を形成する直線上
の所定距離離れた位置に設けられた一対の第1および第
2の受波器を備え、いずれか一方の受波器より、垂直方
向に広くて水平方向に狭い送波ビームを形成し、前記ビ
ームのエコーを第1及び第2の受波器で捕捉し、これら
第1および第2の受波器にそれぞれ接続される第1およ
び第2の受信回路より得られる両受信号間の位相差を位
相差検出手段で検出し、該位相差とエコーの帰来に要し
た時間とに基づき被探知物体の深度および自船からの被
探知物体までの水平距離を算出表示するサイドルッキン
グソナーにおいて、予め計測した海底の深度情報を記憶
する深度情報記憶手段と;海底のある測定点よりのエコ
ーに対して上記位相差検出手段で検出された位相差φ’
と、前記と同じ測定点に対して前記深度情報記憶手段よ
り読み出した深度及び、測位装置で得られる前記測定点
に対する自船位置の水平距離により求められる、第1お
よび第2の受波器の入力点での位相差φ”とから、第1
の受波器および受信回路と、第2の受波器および受信回
路との位相特性の差異により、両受信系を通過する信号
間に生じる位相のずれとしてφ’−φ”=dφを演算す
る位相ずれ演算手段と;測定時に前記位相差検出手段で
検出される位相差を、前記位相ずれ演算手段で演算され
た位相のずれdφで補正する補正手段と;を備えたこと
を特徴とするサイドルッキングソナー。
Claim 1: A pair of first and second wave receivers provided at positions a predetermined distance apart on a straight line forming a predetermined angle with a vertical line; forming a transmitting beam that is wide in the direction and narrow in the horizontal direction, and capturing echoes of the beam in first and second receivers; The phase difference between both received signals obtained from the second receiving circuit is detected by a phase difference detection means, and the depth of the detected object and the reception from the own ship are determined based on the phase difference and the time required for the echo to return. In a side-looking sonar that calculates and displays the horizontal distance to a detected object, a depth information storage means stores pre-measured seabed depth information; phase difference φ'
and the depth of the first and second receivers determined from the depth read from the depth information storage means for the same measurement point as above, and the horizontal distance of the ship's position from the measurement point obtained by the positioning device. From the phase difference φ” at the input point, the first
Due to the difference in phase characteristics between the first receiver and receiving circuit and the second receiver and receiving circuit, φ'-φ''=dφ is calculated as the phase shift that occurs between the signals passing through both receiving systems. A side characterized by comprising: a phase shift calculation means; and a correction means for correcting the phase difference detected by the phase difference detection means during measurement with the phase shift dφ calculated by the phase difference calculation means. Looking sonar.
【請求項2】  鉛直線に対し所定角を形成する直線上
の所定距離離れた位置に設けられた一対の第1および第
2の受波器を備え、いずれか一方の受波器より、垂直方
向に広くて水平方向に狭い送波ビームを形成し、前記ビ
ームのエコーを第1及び第2の受波器で捕捉し、これら
第1および第2の受波器にそれぞれ接続される第1およ
び第2の受信回路より得られる両受信号間の位相差を位
相差検出手段で検出し、該位相差とエコーの帰来に要し
た時間とに基づき被探知物体の深度および自船からの被
探知物体までの水平距離を算出表示するサイドルッキン
グソナーにおいて、当該サイドルッキングソナーの送受
波ビームと一部重なる多数のペンシル形送受波ビームを
自船の下方および側方に形成し、エコーの帰来するまで
に要する時間と、各ペンシルビームの方向から被探知物
体の深度および自船からの被探知物体までの水平距離を
算出するスキャニングソナーで計測した前記深度および
水平距離を受ける深度情報入力部と;水中のある測定対
象よりのエコーに対して上記位相差検出手段で検出され
た位相差φ’と、前記深度情報入力部に入力された、前
記同じ測定対象に対する深度および水平距離により求め
られる、第1および第2の受波器の入力点での位相差φ
”とから、第1の受波器および受信回路と、第2の受波
器および受信回路との位相特性の差異により、両受信系
を通過する信号間に生じる位相のずれとしてφ’−φ”
=dφを演算する位相ずれ演算手段と;測定時に前記位
相差検出手段で検出される位相差を、前記位相ずれ演算
手段で演算された位相のずれdφで補正する補正手段と
;を備えたことを特徴とするサイドルッキングソナー。
2. A pair of first and second wave receivers provided at positions a predetermined distance apart on a straight line forming a predetermined angle with the vertical line; forming a transmitting beam that is wide in the direction and narrow in the horizontal direction, and capturing echoes of the beam in first and second receivers; The phase difference between both received signals obtained from the second receiving circuit is detected by a phase difference detection means, and the depth of the detected object and the reception from the own ship are determined based on the phase difference and the time required for the echo to return. In a side-looking sonar that calculates and displays the horizontal distance to a detected object, a large number of pencil-shaped transmitting and receiving beams that partially overlap with the transmitting and receiving beams of the side-looking sonar are formed below and to the sides of the own ship, and echoes return. a depth information input unit that receives the depth and horizontal distance measured by a scanning sonar that calculates the time required for the detection, the depth of the detected object from the direction of each pencil beam, and the horizontal distance from the own ship to the detected object; The phase difference φ' detected by the phase difference detection means with respect to an echo from a certain measurement object underwater, and the depth and horizontal distance to the same measurement object inputted to the depth information input section. Phase difference φ at the input points of the first and second receivers
”, due to the difference in phase characteristics between the first receiver and receiving circuit and the second receiver and receiving circuit, the phase shift between the signals passing through both receiving systems is φ'−φ. ”
= dφ; and correction means for correcting the phase difference detected by the phase difference detection means during measurement with the phase shift dφ calculated by the phase difference calculation means. Side-looking sonar featuring:
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