JPH04357487A - サイドルッキングソナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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）

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【図面の簡単な説明】

【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

【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

【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

【図４】　　本発明の原理を説明するために用いた図

【
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

【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

【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

【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

【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

【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

【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

【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

【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

【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

【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

【図１６】　　図１３の装置の動作を示すフローチャー
ト

【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

【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

【符号の説明】

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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。