JP2543610B2 - Submarine reflected wave position detector - Google Patents
Submarine reflected wave position detectorInfo
- Publication number
- JP2543610B2 JP2543610B2 JP2048924A JP4892490A JP2543610B2 JP 2543610 B2 JP2543610 B2 JP 2543610B2 JP 2048924 A JP2048924 A JP 2048924A JP 4892490 A JP4892490 A JP 4892490A JP 2543610 B2 JP2543610 B2 JP 2543610B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflected wave
- seabed
- signal
- time
- depth
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、超音波式の潮流計や、ドップラーソナー
などに適用される海底反射波位置検出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates to a submarine reflected wave position detection device applied to an ultrasonic tidal current meter, a Doppler sonar, and the like.
（ｂ）従来の技術 従来より、潮流を測定して操網や操船を援助する漁撈
電子機器として超音波式の潮流計が用いられている。(B) Conventional Technology Conventionally, an ultrasonic tidal current meter has been used as a fishing electronic device for measuring tidal currents and assisting the operation of nets and vessels.
上記潮流計は水平指向方向が互いに120度づづ離れた
方向で一定の俯角で超音波の送受波を行い、海底反射波
のドップラーシフト量によって船の移動方向と移動速度
を求め、また設定した深度からの反射波のドップラーシ
フト量からその深度における潮流の流向と流速を測定す
るものである。The tidal current meter transmits and receives ultrasonic waves at a constant depression angle in the horizontal direction of 120 degrees away from each other, and determines the moving direction and moving speed of the ship by the Doppler shift amount of the sea bottom reflected wave, and also sets the set depth. The direction and flow velocity of the tidal current at that depth are measured from the Doppler shift of the reflected wave from.
一般に、海底の超音波反射率は魚群やその他の浮遊物
体に比較して大きいため、従来より一定レベル以上のエ
コーを海底反射波とみなして海底検出が行われている。
また、一般に海底反射波は深度が大きくなるほどその強
度が著しく低下するため、いわゆるTVG補正が行われ
る。更に、前回の超音波パルスの送受波により検出され
た海底付近の受信信号を捕捉するために受信ゲートを設
け、その受信ゲート内の受信信号の強度によって増幅回
路のゲインを調整するいわゆるAGC回路が用いられてい
る。In general, the ultrasonic reflectance of the seabed is higher than that of fish schools and other floating objects, so echoes above a certain level are regarded as seabed reflected waves for detection of the seabed.
Further, generally, the intensity of the reflected wave of the seabed decreases remarkably as the depth increases, and so-called TVG correction is performed. Furthermore, a so-called AGC circuit is provided to provide a reception gate to capture the reception signal near the sea floor detected by the previous transmission and reception of ultrasonic pulses, and to adjust the gain of the amplification circuit according to the strength of the reception signal in the reception gate. It is used.
（ｃ）発明が解決しようとする課題 ところが、前記AGC回路を用い、エコーレベルによっ
て海底検出を行う従来の装置では、受信ゲート内に比較
的大きなノイズが入った場合、そのノイズによって増幅
回路のゲインが低下し、本来の海底反射波のレベルが小
さくなって海底検出が不能となる場合がある。(C) Problem to be Solved by the Invention However, in the conventional apparatus that uses the AGC circuit to detect the seabed by the echo level, when a relatively large noise is included in the receiving gate, the noise causes the gain of the amplifier circuit to increase. May decrease, and the original level of the reflected waves on the seabed may become low, making it impossible to detect the seabed.
また、深々度においては海底反射波のレベルが著しく
小さくなり、海中のシーノイズおよび回路により生じる
ノイズレベルに近づく。したがって、超音波パルスの送
波パワーによって測定可能な深度が定まり、より深々度
の海底検出を行うためには大電力の超音波パルスを送受
波しなければならない。また、底付魚群（海底魚）によ
るエコーを海底として誤って検出する場合もあった。In addition, at the depth, the level of the reflected wave of the seabed becomes extremely small and approaches the sea noise in the sea and the noise level generated by the circuit. Therefore, the measurable depth is determined by the transmission power of the ultrasonic pulse, and it is necessary to transmit and receive a high-power ultrasonic pulse in order to detect the deep sea bottom. In addition, echoes caused by a group of bottomed fish (seabed fish) were sometimes mistakenly detected as the seabed.
潮流計やドップラーソナーにおいては、海底反射波の
抽出精度によって対地速度の測定精度が定まるため、い
かに正確な海底検出を行うかが技術的課題の一つであっ
た。In tidal current meters and Doppler sonar, the accuracy of measuring the ground speed is determined by the extraction accuracy of the seabed reflected waves, so how to accurately detect the seabed was one of the technical issues.
この発明の目的は、超音波パルスを海中に送波し、海
中から反射波を受波して得られる受波信号に含まれる海
底反射波の位置を深々度においても容易に検出できるよ
うにした海底反射波位置検出装置を提供することにあ
る。An object of the present invention is to transmit an ultrasonic pulse into the sea and to easily detect the position of the seabed reflected wave included in the received signal obtained by receiving the reflected wave from the sea even at a deep depth. An object is to provide a seabed reflected wave position detection device.
（ｄ）課題を解決するための手段 この発明の請求項１に係る海底反射波位置検出装置
は、超音波パルスを海中に送波し、海中からの反射波を
受波して得られる受波信号に含まれる海底反射波の時間
軸上の位置を検出する海底反射波位置検出装置におい
て、 受波信号のエコーレベルをエコーレベル信号として時
系列に記憶するエコーレベル記憶手段と、 海底反射波のパルス幅に略等しいパルス幅の矩形波信
号と上記エコーレベル信号との相関値を、該矩形波信号
の時間軸上における位置を変化させながら求め、該相関
値がピークとなる点のうち最も後方の時間軸上の位置を
海底反射波位置として検出する海底反射波位置検出手段
とを備えたことを特徴とする。(D) Means for Solving the Problem The submarine reflected wave position detection device according to claim 1 of the present invention transmits an ultrasonic pulse into the sea and receives a reflected wave from the sea. In a seabed reflected wave position detection device that detects the position on the time axis of the seabed reflected wave included in the signal, an echo level storage unit that stores the echo level of the received signal as an echo level signal in time series, and the seabed reflected wave The correlation value between the rectangular wave signal having a pulse width substantially equal to the pulse width and the echo level signal is obtained while changing the position of the rectangular wave signal on the time axis, and the rearmost point among the points where the correlation value has a peak. And a seabed reflected wave position detecting means for detecting the position on the time axis as the seabed reflected wave position.
この発明の請求項２に係る海底反射波位置検出装置
は、上記矩形波信号の時間軸上の位置が変化したときの
該矩形波信号のパルス幅の時間を、上記送波した超音波
パルスのパルス幅時間に、該時間軸上の位置に対応する
深度におけるビームの広がりに基づく反射時間補正量を
加算した時間に設定する手段を設けたことを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided a seabed reflected wave position detecting apparatus, wherein the time of the pulse width of the rectangular wave signal when the position of the rectangular wave signal on the time axis is changed is the ultrasonic pulse transmitted. A means for setting the pulse width time to a time obtained by adding a reflection time correction amount based on the spread of the beam at the depth corresponding to the position on the time axis is provided.
（ｅ）作用 この発明では、エコーレベル記憶手段は受波信号のエ
コーレベルを時系列に記憶し、海底反射波位置検出手段
は、海底反射波のパルス幅に略等しいパルス幅の矩形波
信号と上記エコーレベル信号との相関値を、該矩形波信
号の時間軸上における位置を変化させながら求めてい
き、その相関値が最大をとる位置を海底反射波位置とし
て検出する。(E) Function In the present invention, the echo level storage means stores the echo level of the received signal in time series, and the seabed reflected wave position detection means generates a rectangular wave signal having a pulse width substantially equal to the pulse width of the seabed reflected wave. The correlation value with the echo level signal is obtained while changing the position of the rectangular wave signal on the time axis, and the position where the correlation value is maximum is detected as the seabed reflected wave position.
海中に送波される超音波パルスは一定周波数および一
定時間軸を有するトーンバースト波であり、海底反射波
のパルス幅も送波された超音波パルスのパルス幅に略等
しいはずである。したがって、受波信号に海底反射波が
含まれていれば、上記相関値は時間軸上、海底反射波の
位置で最大となる。The ultrasonic pulse transmitted in the sea is a tone burst wave having a constant frequency and a constant time axis, and the pulse width of the reflected wave of the sea floor should be substantially equal to the pulse width of the transmitted ultrasonic pulse. Therefore, if the received signal includes the reflected wave of the seabed, the correlation value becomes maximum at the position of the reflected wave of the seabed on the time axis.
このように受波信号のレベルによって直接海底反射波
位置検出を行うのではなく、受波信号のエコーレベルを
時系列に一旦記憶し、この信号と海底反射波のパルス幅
に略等しいパルス幅の矩形波信号とこのエコーレベル信
号との相関をとる。そして、矩形波信号の時間軸上の位
置を少しずつ変えながら相関値を求めていき、その最大
となる位置を求める。この位置が海底反射波位置であ
る。Thus, instead of directly detecting the seabed reflected wave position by the level of the received signal, the echo level of the received signal is temporarily stored in time series, and the pulse width of the signal and the pulse width of the seabed reflected wave are approximately equal to each other. The square wave signal is correlated with this echo level signal. Then, the correlation value is obtained while gradually changing the position on the time axis of the rectangular wave signal, and the maximum position is obtained. This position is the seabed reflected wave position.
このように相関値を求めることで海底反射波位置を求
めるようにしているため、比較的レベルの高い他のエコ
ーやノイズが含まれていても、海底反射波のみを選択的
に検出できるようになる。例えば、第７図の上段に示す
ような受波信号が得られたとき、Ｓで示す超音波パルス
幅に略等しい矩形波信号との相関結果は同図の下段に示
すようになる。このように例えば幅の狭いノイズＮとの
相関値は低く、海底反射波GEとの相関値は非常に大きく
なるから、この相関値が最大となる時間軸上の位置を検
出することにより、海底反射波位置、すなわち、海底深
度を知ることが出来る。Since the seabed reflected wave position is obtained by calculating the correlation value in this way, it is possible to selectively detect only the seabed reflected wave even if other relatively high-level echoes and noise are included. Become. For example, when the received signal as shown in the upper part of FIG. 7 is obtained, the correlation result with the rectangular wave signal substantially equal to the ultrasonic pulse width shown by S is as shown in the lower part of the figure. Thus, for example, the correlation value with the narrow noise N is low, and the correlation value with the seabed reflected wave GE is very large. Therefore, by detecting the position on the time axis where this correlation value is maximum, the seabed is detected. The reflected wave position, that is, the depth of the seabed can be known.
この発明の請求項１に係る海底反射波位置検出装置で
は、上記相関値のうち、そのピークとなる点のうち最も
深度の深い点における時間軸上の位置を海底反射波位置
として検出する。In the submarine reflected wave position detecting device according to the first aspect of the present invention, the position on the time axis at the deepest point among the peak points of the correlation values is detected as the submarine reflected wave position.
一般に、海底の質（状態）や底付魚群などの影響によ
って海底の開始深度（海底反射波の開始点）が判別しに
くい場合がある。例えば第８図に示すように、海底反射
波の直前に底付魚群の反射波が重なり、あたかも１つの
海底反射波のように見える。これに対し、海底反射波の
後方（海底の中）からは、よほど送信出力が大きくない
限り、超音波パルスが反射されることはない。したがっ
て、海底反射波の直後は略シーノイズレベルか装置の持
つノイズレベルとなる。ここで底付魚群の反射波と海底
反射波とが重なった場合の相関結果の例を第９図に示
す。（Ａ）は矩形波信号の時間軸上の位置を浅い方から
深い方へ移動させたときの相関値の変化を示し、（Ｂ）
は矩形波信号の時間軸上の位置を深い方から浅い方へ移
動させたときの相関値の変化を示す。いずれの場合でも
相関値のピークは一点のみではなく、複数点現れるかま
たはある幅をもって現れる。しかし、上述したとおり、
海底反射波より後方には反射波が存在しないため、本来
の海底反射波による相関値のピークは最も深い位置に現
れるピークである。請求項１に係る海底反射波位置検出
装置によれば、相関値がピークとなる点のうち最も後方
の時間軸上の位置を海底反射波位置として検出するた
め、上記底付魚群などの影響を受けることなく、海底反
射波位置が正しく検出される。In general, it may be difficult to determine the starting depth of the seabed (starting point of the reflected wave of the seabed) due to the quality (state) of the seabed and the influence of fish with a bottom. For example, as shown in FIG. 8, the reflected waves of the bottomed fish school overlap immediately before the reflected waves of the seabed, and it looks like one reflected wave of the seabed. On the other hand, the ultrasonic pulse is not reflected from behind the ocean bottom reflected wave (inside the ocean floor) unless the transmission output is very large. Therefore, immediately after the sea bottom reflected wave, the sea noise level or the noise level of the device is obtained. Here, an example of the correlation result when the reflected wave of the bottomed fish school and the reflected wave of the sea bottom overlap is shown in FIG. (A) shows the change of the correlation value when the position on the time axis of the rectangular wave signal is moved from the shallow side to the deep side, and (B).
Indicates the change in the correlation value when the position of the rectangular wave signal on the time axis is moved from the deep side to the shallow side. In any case, the peak of the correlation value appears not only at one point but at a plurality of points or with a certain width. However, as mentioned above,
Since there is no reflected wave behind the seabed reflected wave, the peak of the correlation value due to the original seabed reflected wave is the peak appearing at the deepest position. According to the submarine reflected wave position detecting device of claim 1, since the position on the time axis that is the rearmost of the points where the correlation value reaches the peak is detected as the submarine reflected wave position, the influence of the above-mentioned bottomed fish school, etc. is detected. The position of the reflected wave of the seabed can be detected correctly without receiving it.
この発明の請求項２に係る海底反射波位置検出装置で
は、上記矩形波信号の時間軸上の位置が変化したときの
該矩形波信号のパルス幅の時間が、上記送波した超音波
パルスのパルス幅時間に、該時間軸上の位置に対応する
深度におけるビームの広がりに基づく反射時間補正量を
加算した時間に設定される。第４図を参照して説明する
と、上記「矩形波信号の時間軸上の位置に対応する深度
におけるビームの広がりに基づく反射時間補正量」が、
超音波ビームの広がりによって生じる各深度における仮
想海底への超音波ビームの放射範囲と、送受波器に対す
る距離方向の幅と、送波信号のパルス幅とにより定ま
る。ここで仮想海底とは、上記矩形波信号の時間軸上の
位置に相当する。第４図、第５図は、超音波ビームの広
がりおよび海底反射波のパルス幅の変化を示している。
第４図に示すように超音波送受波器から送波される超音
波ビームは一定の指向角を有し、深度が深くなるほど海
底への放射範囲が広くなり、送受波器と海底間の距離は
海底の放射範囲Ｗの広がりに比例して距離方向にＬの幅
が生じる。従って第５図に示すように深度が深くなるほ
ど海底反射波のパルス幅が広くなる。In the submarine reflected wave position detection device according to claim 2 of the present invention, the time of the pulse width of the rectangular wave signal when the position of the rectangular wave signal on the time axis changes is the time of the transmitted ultrasonic pulse. The pulse width time is set to the time obtained by adding the reflection time correction amount based on the spread of the beam at the depth corresponding to the position on the time axis. Explaining with reference to FIG. 4, the above-mentioned “reflection time correction amount based on the spread of the beam at the depth corresponding to the position on the time axis of the rectangular wave signal” is
It is determined by the radiation range of the ultrasonic beam to the virtual seabed at each depth caused by the spread of the ultrasonic beam, the width in the distance direction with respect to the transducer, and the pulse width of the transmitted signal. Here, the virtual seabed corresponds to the position on the time axis of the rectangular wave signal. FIG. 4 and FIG. 5 show the spread of the ultrasonic beam and the change in the pulse width of the seabed reflected wave.
As shown in Fig. 4, the ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic transmitter / receiver has a constant directivity angle, and the deeper the depth, the wider the radiation range to the seabed, and the distance between the transmitter / receiver and the seabed. Has a width L in the distance direction in proportion to the spread of the radiation range W on the seabed. Therefore, as shown in FIG. 5, the deeper the depth, the wider the pulse width of the seabed reflected wave.
第６図（Ａ），（Ｂ）にパルス幅の異なる海底反射波
と矩形波信号との相関結果の例を示す。同図（Ａ）は海
底反射波のパルス幅と矩形波信号（図においては矩形波
信号の幅のみ表している。）のパルス幅とが等しい場
合、同図（Ｂ）は海底反射波のパルス幅と矩形波信号の
パルス幅とが異なる場合（すなわち、第４図において仮
想海底の位置が変わってＬが長くなっても矩形波信号の
パルス幅を変化させなかった場合）について、それぞれ
示している。同図（Ａ）に示すように、矩形波の時間軸
上の位置を変化させつつ海底反射波との相関値を求めれ
ば、相関値が最大となる位置が求められる。この相関値
が最大となる矩形波の位置を海底反射波の位置として検
出することができる。これに対して、同図（Ｂ）に示す
ように、海底反射波のパルス幅と矩形波信号のパルス幅
とが異なる場合には、相関結果のピークが幅を持つこと
になる。したがって、請求項２に係る海底反射波位置検
出装置のように、相関値を求めるための矩形波信号のパ
ルス幅が、深度に応じてその深度を仮想海底としたとき
の海底反射波のパルス幅に等しくなるように補正するこ
とによって、すなわち、相関値を求めるための矩形波信
号のパルス幅の時間を、その矩形波信号の時間軸上の位
置を変える毎に第４図に示すビームの広がりに基づいて
補正していくことにより、深度に拘らず一点のピークを
有する相関結果を得ることができ、海底反射波位置を容
易に検出することができる。FIGS. 6 (A) and 6 (B) show examples of correlation results between a seabed reflected wave having a different pulse width and a rectangular wave signal. In the figure (A), when the pulse width of the seabed reflected wave and the pulse width of the rectangular wave signal (only the width of the rectangular wave signal is shown in the figure) are equal, the figure (B) shows the pulse of the seabed reflected wave. The case where the width and the pulse width of the rectangular wave signal are different (that is, the pulse width of the rectangular wave signal is not changed even if the position of the virtual seabed is changed and L is lengthened in FIG. 4) is shown respectively. There is. As shown in (A) of the same figure, if the correlation value with the seabed reflected wave is obtained while changing the position of the rectangular wave on the time axis, the position where the correlation value is maximum can be obtained. The position of the rectangular wave having the maximum correlation value can be detected as the position of the seabed reflected wave. On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the pulse width of the reflected wave of the seabed and the pulse width of the rectangular wave signal are different, the peak of the correlation result has a width. Therefore, as in the submarine reflected wave position detection device according to claim 2, the pulse width of the rectangular wave signal for obtaining the correlation value is the pulse width of the submarine reflected wave when the depth is set to the virtual seabed according to the depth. By correcting the pulse width of the rectangular wave signal for obtaining the correlation value by changing the position on the time axis of the rectangular wave signal. By performing the correction based on, it is possible to obtain a correlation result having a single peak regardless of the depth, and it is possible to easily detect the seabed reflected wave position.
尚、上記エコーレベル記憶手段によって複数回の超音
波パルスの送受により得られた各受波信号の強度が量子
化されて、複数回分の時系列データが発生順に順次移動
平均化されると、次に述べるようにランダムノイズ成分
が抑制される。The echo level storage means quantizes the intensity of each received signal obtained by transmitting and receiving ultrasonic pulses a plurality of times, and time-series data for a plurality of times is sequentially moving averaged in the order of occurrence. Random noise components are suppressed as described in.
第10図は上記平均化作用の説明図である。同図におい
て（１），（２），（３）・・・は順次記憶された時系
列データを、横軸を深度、縦軸をエコーレベルとして表
したものである。また、（１〜４）は（１）〜（４）に
示した４つの時系列データを平均化したもの、（２〜
５）は（２）〜（５）の４つの時系列データを平均化し
たもの、同様に（３〜６）は（３）〜（６）の４つの時
系列データを平均化したものである。このように順次受
波信号を移動平均することにより、ランダムに発生する
ノイズ成分に対して海底反射波のレベルが相対的に高く
なって、海底反射波の位置検出能力が向上する。すなわ
ち、ランダムノイズを時間軸を一致させて加算し、その
加算回数で除することによって平均化する際、ランダム
ノイズ同士は相関がないため、加算されたランダムノイ
ズのレベルは増大せず、加算回数で除されることによっ
て、ランダムノイズのレベルは低下する。これに対して
海底反射波については、毎回時間軸上の同一位置に現れ
るため、平均化によってもそのレベルは変化しない。そ
の結果、ランダムノイズ成分に対して海底反射波のレベ
ルが相対的に高くなる。このように、移動平均化を合わ
せて行えば、ノイズ成分に影響されずに海底反射波位置
検出が容易となる。FIG. 10 is an explanatory view of the averaging action. In the figure, (1), (2), (3), ... Represent sequentially stored time-series data, where the horizontal axis represents depth and the vertical axis represents echo level. Further, (1 to 4) is an average of the four time-series data shown in (1) to (4), (2 to
5) is an average of four time series data of (2) to (5), and similarly (3 to 6) is an average of four time series data of (3) to (6). . By sequentially averaging the received signals in this way, the level of the seabed reflected wave becomes relatively high with respect to the randomly generated noise component, and the position detection capability of the seabed reflected wave is improved. That is, when random noise is added with the time axis matched and averaged by dividing by the number of times of addition, since there is no correlation between random noise, the level of added random noise does not increase, and the number of times of addition By dividing by, the level of random noise is reduced. On the other hand, the seabed reflected wave appears at the same position on the time axis every time, and therefore its level does not change even with averaging. As a result, the level of the seabed reflected wave becomes relatively high with respect to the random noise component. Thus, if moving averaging is also performed, the seabed reflected wave position can be easily detected without being affected by noise components.
（ｆ）実施例 この発明の実施例である潮流計のブロック図を第１図
に示す。(F) Embodiment FIG. 1 shows a block diagram of a tidal current meter which is an embodiment of the present invention.
第１図において、１は潮流計全体の制御を統括するCP
Uである。このCPU9バスには、制御プログラムが予め書
き込まれたROM2、その制御プログラムの実行に際して各
種データバッファとして用いられるRAM3、表示データが
書き込まれるVRAM4、VRAM4の読出制御を行う表示制御回
路７、キー入力装置８とのインターフェイス回路９およ
び後述する潮流計制御回路とのインターフェイス回路28
が接続されている。なお、ビデオ出力回路５はVRAM4か
らの読み出した信号から映像信号を発生してCRT6へ出力
する。In Fig. 1, 1 is a CP that controls the entire flow meter
U. On the CPU9 bus, a ROM 2 in which a control program is written in advance, a RAM 3 used as various data buffers when executing the control program, a VRAM 4 in which display data is written, a display control circuit 7 for controlling reading of the VRAM 4, a key input device 8. Interface circuit 9 with 8 and interface circuit 28 with a tidal meter control circuit described later
Is connected. The video output circuit 5 generates a video signal from the signal read from the VRAM 4 and outputs it to the CRT 6.
上記インターフェイス回路28に接続されている潮流計
制御回路について以下に説明する。10,11および12は水
平指向方向が互いに120度づつ離れた方向で、一定の俯
角で超音波の送受波を行う送受波器である。同図におい
てはこのうち１つの超音波送受波器11に接続されている
１チャンネル部分の回路について示している。送信制御
回路15は一定周波数、一定時間幅のトーンバースト波を
発生し、増幅回路14および送信出力回路13によって超音
波送受波器11が駆動される。超音波送受波器12の受波信
号は増幅回路16により増幅され、フィルタ17により所定
帯域の信号が濾波され、中間周波変換回路18により中間
周波数に変換される。さらに、LOG圧縮回路により対数
圧縮され、A/Dコンバータ20により量子化されてエコー
レベルメモリ21に書き込まれる。深度カウンタ22は送信
制御回路15が送信パルスを発生する毎に０からカウント
アップを開始し、エコーレベルメモリ21の書込アドレス
を選択する。一方、中間周波信号は増幅回路24により一
定振幅にまで増幅され、コンパレータ25によって矩形波
信号に変換され、周波数検出回路26によるディジタル処
理によって周波数検出が行われ、その結果が上記深度カ
ウンタ22により選択される周波数データメモリ27のアド
レスに書き込まれる。CPU1はインターフェイス回路28を
介して送信制御回路15に対し、送信トリガ信号を発生
し、またエコーレベルメモリ21および周波数データメモ
リ27の所定深度の内容を読み込む。その際、TVG回路23
によってエコーレベルメモリ21の出力データがTVG補正
される。The tidal current meter control circuit connected to the interface circuit 28 will be described below. Reference numerals 10, 11 and 12 denote transducers for horizontally transmitting and receiving ultrasonic waves at a constant depression angle, in which horizontal directions are 120 degrees apart from each other. In the figure, a circuit of a one-channel portion connected to one ultrasonic transmitter / receiver 11 among them is shown. The transmission control circuit 15 generates a tone burst wave having a constant frequency and a constant time width, and the amplification circuit 14 and the transmission output circuit 13 drive the ultrasonic transducer 11. A received signal of the ultrasonic wave transmitter / receiver 12 is amplified by an amplifier circuit 16, a signal in a predetermined band is filtered by a filter 17, and converted to an intermediate frequency by an intermediate frequency conversion circuit 18. Further, it is logarithmically compressed by the LOG compression circuit, quantized by the A / D converter 20, and written in the echo level memory 21. The depth counter 22 starts counting up from 0 each time the transmission control circuit 15 generates a transmission pulse, and selects the write address of the echo level memory 21. On the other hand, the intermediate frequency signal is amplified to a constant amplitude by the amplification circuit 24, converted into a rectangular wave signal by the comparator 25, frequency detection is performed by digital processing by the frequency detection circuit 26, and the result is selected by the depth counter 22. It is written in the address of the frequency data memory 27. The CPU 1 generates a transmission trigger signal to the transmission control circuit 15 via the interface circuit 28, and reads the contents of the echo level memory 21 and the frequency data memory 27 at a predetermined depth. At that time, TVG circuit 23
The output data of the echo level memory 21 is corrected by TVG.
上記RAM3内の概略構成を第２図に示す。同図において
Ｍ（1,＊）Ｈは船首方向を指向する超音波送受波器の受
波信号（正確には、その信号が対数圧縮され、量子化さ
れ、さらにTVG補正された結果のデータ）が予め定めら
れた単位深度毎に記憶する領域である。ここで＊は深度
を表し、そのとり得る値は０から最大深度（max）まで
の複数個あり、Ｍ（1,0）〜Ｍ（1,max）の値をまとめて
１つの変数名Ｍ（1,＊）として表している。従ってＭ
（1,＊）Ｈ〜Ｍ（4,＊）Ｈは過去４回分のデータを一時
記憶する領域である。EA（＊）Ｈは上記４回分の時系列
データを平均化した結果を記憶する領域である。ここで
＊はやはり深度を表し、そのとり得る値は０から最大深
度（max）までの複数個あり、EA（０）〜EA（max）の値
をまとめて１つの変数名EA（＊）で表している。さらに
EC（＊）ＨはEA（＊）Ｈに求められたデータを海底反射
波のパルス幅に略等しい時間に亘って加算することによ
って求めた相関値を記憶する領域である。ここで＊はや
はり深度を表し、そのとり得る値は０から最大深度（ma
x）までの複数個あり、EC（０）〜EC（max）の値をまと
めて１つの変数名EC（＊）で表している。なお、添字
“H"についての領域は（6,＊）の配列構造となってい
る。上記の説明は“H"の添字を付したものについてであ
ったが、同様に“R"の添字を付したものは船首方向から
120度離れた右舷後方を指向する超音波送受波器による
受波信号から求められる各種データを記憶する領域、
“L"の添字を付したものは船首方向から120度離れた左
舷後方を指向する超音波送受波器の受波信号により得ら
れる各種データを記憶する領域である。また、RAM3には
その他にカウンタや演算用のワーキングエリアを設けて
いる。A schematic structure of the RAM 3 is shown in FIG. In the figure, M (1, *) H is the received signal of the ultrasonic transmitter / receiver pointing in the bow direction (to be exact, the signal is logarithmically compressed, quantized, and TVG corrected data). Is an area to be stored for each predetermined unit depth. Here, * represents the depth, and there are a plurality of possible values from 0 to the maximum depth (max), and the values of M (1,0) to M (1, max) are collected into one variable name M ( 1, *). Therefore M
(1, *) H to M (4, *) H are areas for temporarily storing data for the past four times. EA (*) H is an area for storing the results of averaging the four time-series data. Here, * also represents the depth, and the possible values are multiple from 0 to the maximum depth (max), and the values of EA (0) to EA (max) are put together into one variable name EA (*). It represents. further
EC (*) H is an area for storing the correlation value obtained by adding the data obtained for EA (*) H over a time substantially equal to the pulse width of the seabed reflected wave. Here, * still represents the depth, and its possible values are from 0 to the maximum depth (ma
x), and the values of EC (0) to EC (max) are collectively represented by one variable name EC (*). The area for the subscript "H" has an array structure of (6, *). The above explanation was about the one with the suffix "H", but the one with the suffix "R" from the bow direction as well.
An area for storing various data obtained from the received signal by the ultrasonic transmitter / receiver pointing 120 degrees away from the starboard rear,
The area with the suffix "L" is an area for storing various data obtained by the received signals of the ultrasonic wave transmitters and receivers that are directed to the rear of the port 120 degrees away from the bow direction. In addition, the RAM 3 is also provided with a counter and a working area for calculation.
次に、上記CPUの処理手順を第３図（Ａ）〜（Ｃ）に
示す。Next, the processing procedure of the CPU is shown in FIGS.
第３図（Ａ）に示すように、先ず受波信号の平均化処
理（第10図参照）の回数ｍに初期値１を設定し（n1）、
カウンタＣに初期値１を設定する（n2）。このカウンタ
Ｃは第２図に示した受波信号の記憶領域のどの箇所にデ
ータを読み込むかを指定するもので、Ｍ（C,＊）Ｈ、Ｍ
（C,＊）ＲおよびＭ（C,＊）Ｌに対してそれぞれ深度０
から最大深度（max）までデータを読み込む（n3）。そ
の後複数回の受波信号を平均化して記憶領域EA
（＊）Ｈ、EA（＊）ＲおよびEA（＊）Ｌへそれぞれ書き
込む（n4）。但し平均化回数ｍが１である場合にはEA
（＊）の内容はＭ（1,＊）の内容に等しい。その後、カ
ウンタＣの値を次回のデータ読み込みに備えてインクリ
メントする（n5→n7）。但し、Ｃ＝ＭであるときにはＣ
を初期値１に戻す（n5→n6）。As shown in FIG. 3 (A), first, an initial value 1 is set to the number of times m of received signal averaging processing (see FIG. 10) (n1),
The initial value 1 is set in the counter C (n2). This counter C designates where in the storage area of the received signal shown in FIG. 2 to read the data, and M (C, *) H , M
(C, *) R and M (C, *) L depth 0 respectively
Read data from to the maximum depth (max) (n3). After that, the received signals are averaged multiple times and the storage area EA
(*) H , EA (*) R and EA (*) L are written (n4). However, if the averaging count m is 1, EA
The contents of (*) are equal to the contents of M (1, *). After that, the value of the counter C is incremented in preparation for the next data reading (n5 → n7). However, when C = M, C
To the initial value of 1 (n5 → n6).
続いて第３図（Ｂ）に示す手順で上記EA（＊）に求め
た平均化データと矩形波データとの相関処理を行ってそ
の結果を記憶領域EC（＊）に書き込む。先ず、深度Ｄと
して最大値（max）を設定して（n8）、相関幅（海底反
射波のパルス幅に略等しい時間軸）Ｂを、送波した超音
波パルスの持続時間を距離単位で表した時間Ｐに深度Ｄ
の比例成分ａ・Ｄを加算した値として求める（n9）（第
４図および第５図参照）。ここで、相関幅Ｂは、本発明
の矩形波信号パルス幅に相当する。また、ａ・Ｄは、本
発明に係る、矩形波信号の時間軸上の位置に対応する深
度におけるビームの広がりに基づく反射時間補正量に相
当する。すなわち、第４図に示すように、超音波ビーム
の広がりによって生じる各深度における仮想海底への超
音波ビームの放射範囲と、送受波器に対する距離方向の
幅とにより定まる。第４図に示すように超音波送受波器
から送波される超音波ビームは一定の指向角（本実施例
では120度）を有し、深度が深くなるほど海底への放射
範囲が広くなり、送受波器と海底間の距離は海底の放射
範囲Ｗの広がりに比例して距離方向にＬの幅が生じる。
従って第５図に示すように深度が深くなるほど海底反射
波のパルス幅が広くなる。ａは、この第４図で幾何的に
定まる定数であり、予め設定されている。Subsequently, the correlation processing between the averaged data obtained in the above EA (*) and the rectangular wave data is performed by the procedure shown in FIG. 3 (B), and the result is written in the storage area EC (*). First, the maximum value (max) is set as the depth D (n8), and the correlation width (time axis approximately equal to the pulse width of the seabed reflected wave) B is expressed by the distance unit of the duration of the transmitted ultrasonic pulse. Depth D at time P
(N9) (see FIGS. 4 and 5) is obtained as a value obtained by adding the proportional component a · D of. Here, the correlation width B corresponds to the rectangular wave signal pulse width of the present invention. Further, a · D corresponds to the reflection time correction amount based on the spread of the beam at the depth corresponding to the position on the time axis of the rectangular wave signal according to the present invention. That is, as shown in FIG. 4, it is determined by the radiation range of the ultrasonic beam to the virtual seabed at each depth caused by the spread of the ultrasonic beam and the width in the distance direction with respect to the transducer. As shown in FIG. 4, the ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic transducer has a constant directivity angle (120 degrees in this embodiment), and the deeper the depth, the wider the radiation range to the seabed, The distance between the transducer and the seabed has a width L in the distance direction in proportion to the spread of the radiation range W on the seabed.
Therefore, as shown in FIG. 5, the deeper the depth, the wider the pulse width of the seabed reflected wave. a is a constant geometrically determined in FIG. 4 and is preset.
その後、EA（Ｄ）〜EA（Ｄ−Ｂ）の内容、すなわち深
度Ｄから深度Ｄ−Ｂの各深度における記憶領域EAのデー
タを加算して、これを相関値として求める（n10）。そ
してその加算値を深度Ｄで示される記憶領域ECに書き込
む（n11）。この処理を深度Ｄが相関幅Ｂに達するま
で、深度Ｄを単位深度ｄづつ浅くするとともに順次繰り
返す（n12→n13→n9・・・）。n13において、Ｄの値を
変えるということは、相関値を求めるための矩形波信号
の時間軸上の位置を変えることに相当する。このn13の
後、n9に戻って相関幅Ｂが修正されるが、これは、矩形
波信号の時間軸上の位置の変化に応じて、該矩形波信号
のパルス幅の時間を修正することに相当している。この
ような繰り返し動作により、矩形波信号とRAMに記憶さ
れているエコーレベル信号との相関値を、該矩形波信号
の時間軸上の位置を変化させながら求めていくととも
に、その変化に伴って、該矩形波信号のパルス幅の時間
を修正するようにしている。After that, the contents of EA (D) to EA (D-B), that is, the data of the storage area EA at each depth from depth D to depth D-B are added, and this is obtained as a correlation value (n10). Then, the added value is written in the storage area EC indicated by the depth D (n11). This process is sequentially repeated (n12 → n13 → n9 ...) While decreasing the depth D by the unit depth d until the depth D reaches the correlation width B. Changing the value of D in n13 corresponds to changing the position on the time axis of the rectangular wave signal for obtaining the correlation value. After this n13, returning to n9, the correlation width B is corrected. This is to correct the pulse width time of the rectangular wave signal according to the change in the position on the time axis of the rectangular wave signal. It is equivalent. By such a repeated operation, the correlation value between the rectangular wave signal and the echo level signal stored in the RAM is obtained while changing the position of the rectangular wave signal on the time axis, and with the change. The time of the pulse width of the rectangular wave signal is corrected.
続いて第３図（Ｃ）に示す処理手順によって相関結果
から海底を検出するととにも対地船速を求める。すなわ
ち、先ず求められた相関値のピーク点を検出し、ピーク
点の値を大きいものから順にソーティングし、最もピー
ク値の高い位置を海底反射波位置として検出する（n14
→n15）。なお、相関値からピーク点を検出する方法と
して、第11図に示すように検出すべき位置から前後方向
に上記相関幅Ｂだけ離れた点の相関値より一定値以上高
い値である箇所を抽出し、その範囲内の最大値をピーク
点とみなすことができる。ただし、底付魚群の影響等に
より、相関値のピークに幅をもつ場合には第９図に示し
たように、ピーク点のうち最も深い位置を海底反射波位
置として検出する。このようにして海底反射波位置検出
を行った後、その深度に対応する周波数データを周波数
データメモリ（第１図中27）から読み込み、３方向の海
底反射波のドップラーシフトから対地船速および移動方
向を算出する（n16→n17）。その後、受波信号のノイズ
レベルを検出して、そのノイズレベルに応じた平均化回
数ｍを設定する（n18）。例えばノイズレベルが非常に
大きく対地船速が比較的小さい場合には平均化回数ｍを
多くし、対地船速が大きい場合またはノイズレベルが小
さい場合には平均化回数ｍを少なくする。その後送信ト
リガを発生して、全ての受波信号が帰来までの時間待ち
を行い、以上に示した処理を繰り返す（n19→n20→n3・
・・）。Then, the seabed is detected from the correlation result by the processing procedure shown in FIG. That is, first, the peak point of the obtained correlation value is detected, the peak value is sorted in descending order, and the position with the highest peak value is detected as the seabed reflected wave position (n14.
→ n15). As a method of detecting the peak point from the correlation value, as shown in FIG. 11, a portion having a value higher than a certain value than the correlation value of the point separated by the correlation width B in the front-back direction from the position to be detected is extracted. However, the maximum value within that range can be regarded as the peak point. However, when the correlation value has a peak due to the influence of the bottomed fish school, the deepest position among the peak points is detected as the seabed reflected wave position, as shown in FIG. After the seabed reflected wave position is detected in this way, the frequency data corresponding to the depth is read from the frequency data memory (27 in Fig. 1) and the ship speed and movement from the Doppler shift of the seabed reflected wave in three directions Calculate the direction (n16 → n17). After that, the noise level of the received signal is detected, and the averaging number m is set according to the noise level (n18). For example, when the noise level is extremely high and the ship speed to ground is relatively low, the averaging number m is increased, and when the ground ship speed is high or the noise level is low, the averaging number m is decreased. After that, a transmission trigger is generated, waiting for the time until all the received signals return, and the above processing is repeated (n19 → n20 → n3.
・ ・).
（ｇ）発明の効果 請求項１記載の発明によれば、受波信号に他のエコー
や比較的大きなノイズが重畳されるような場合であって
も、目的とする海底反射波位置を抽出することができ
る、底付魚群の存在によっても、海底反射波位置を正し
く判別することができる。(G) Effect of the Invention According to the invention of claim 1, even when another echo or relatively large noise is superimposed on the received signal, the target seabed reflected wave position is extracted. It is possible to correctly determine the seabed reflected wave position also by the presence of the bottomed school of fish.
また、請求項２に係る発明によれば、深度に拘らず抽
出すべき海底反射波位置を容易に求めることができる。Further, according to the invention of claim 2, the seabed reflected wave position to be extracted can be easily obtained regardless of the depth.
第１図はこの発明の実施例である潮流計のブロック図、
第２図は同装置のRAMの概略構成図、第３図（Ａ）〜
（Ｃ）は同潮流計の処理手順を表すフローチャートであ
る。第４図は超音波ビームの広がりと送受波器に対する
距離方向の幅との関係を表す図、第５図は深度と海底反
射波のパルス幅との関係を表す図、第６図は海底反射波
のパルス幅と矩形波信号の幅および相関結果との関係を
表す図である。第７図は受波信号および受波信号と矩形
波信号との相関結果の例を示す図である。第８図は受波
信号の海底反射波付近の例を示す図である。第９図は底
付魚群が存在する場合の相関結果の例を示す図である。
第10図は受波信号の平均化処理を説明する図である。第
11図は相関結果からピーク点を検出する方法を説明する
図である。 10,11,12……超音波送受波器。FIG. 1 is a block diagram of a tidal current meter according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the RAM of the device, and FIG.
(C) is a flow chart showing a processing procedure of the tidal current meter. Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the spread of the ultrasonic beam and the width in the distance direction to the transmitter / receiver, Fig. 5 is a diagram showing the relationship between the depth and the pulse width of the sea bottom reflected wave, and Fig. 6 is the sea bottom reflection. It is a figure showing the relationship between the pulse width of a wave, the width of a square wave signal, and a correlation result. FIG. 7 is a diagram showing an example of the received signal and the correlation result of the received signal and the rectangular wave signal. FIG. 8 is a diagram showing an example near the reflected wave of the seabed of the received signal. FIG. 9 is a diagram showing an example of a correlation result when a bottomed school of fish is present.
FIG. 10 is a diagram for explaining the averaging processing of received signals. First
FIG. 11 is a diagram illustrating a method of detecting a peak point from a correlation result. 10,11,12 …… Ultrasonic transmitter / receiver.
Claims (2)
反射波を受波して得られる受波信号に含まれる海底反射
波の時間軸上の位置を検出する海底反射波位置検出装置
において、 受波信号のエコーレベルをエコーレベル信号として時系
列に記憶するエコーレベル記憶手段と、 海底反射波のパルス幅に略等しいパルス幅の矩形波信号
と上記エコーレベル信号との相関値を、該矩形波信号の
時間軸上における位置を変化させながら求め、該相関値
がピークとなる点のうち最も後方の時間軸上の位置を海
底反射波位置として検出する海底反射波位置検出手段と
を備えたことを特徴とする海底反射波位置検出装置。1. A submarine reflected wave position detection for detecting the position on the time axis of a submarine reflected wave included in a received signal obtained by transmitting an ultrasonic pulse into the sea and receiving a reflected wave from the submarine. In the device, an echo level storage means for storing the echo level of the received signal as an echo level signal in time series, and a correlation value between the above-mentioned echo level signal and a rectangular wave signal having a pulse width substantially equal to the pulse width of the seabed reflected wave. A seabed reflected wave position detection means for detecting the position on the time axis of the rearmost point of the points where the correlation value reaches a peak as the seabed reflected wave position, while obtaining the position while changing the position of the rectangular wave signal on the time axis. A submarine reflected wave position detection device comprising:
たときの該矩形波信号のパルス幅の時間を、上記送波し
た超音波パルスのパルス幅時間に、該時間軸上の位置に
対応する深度におけるビームの広がりに基づく反射時間
補正量を加算した時間に設定する手段を設けたことを特
徴とする請求項１に記載の海底反射波位置検出装置。2. The time on the time axis of the rectangular wave signal when the position on the time axis of the rectangular wave signal changes is defined as the pulse width time of the transmitted ultrasonic pulse. The submarine reflected wave position detection device according to claim 1, further comprising: a unit that sets a time obtained by adding a reflection time correction amount based on the spread of the beam at a depth corresponding to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2048924A JP2543610B2 (en) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Submarine reflected wave position detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2048924A JP2543610B2 (en) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Submarine reflected wave position detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03248082A JPH03248082A (en) | 1991-11-06 |
| JP2543610B2 true JP2543610B2 (en) | 1996-10-16 |
Family
ID=12816805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2048924A Expired - Fee Related JP2543610B2 (en) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Submarine reflected wave position detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2543610B2 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007093484A (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Koden Electronics Co Ltd | Seabed detecting method and fish detector |
| JP2011145311A (en) * | 2011-05-02 | 2011-07-28 | Koden Electronics Co Ltd | Seabed detection method and fish finding device |
| JP2013213826A (en) * | 2013-06-17 | 2013-10-17 | Koden Electronics Co Ltd | Seabed detection method and fish finding device |
| JP6272154B2 (en) * | 2014-06-10 | 2018-01-31 | Kddi株式会社 | Sound wave reception time calculation device, method and program, and distance estimation system provided with the device |
| JP6463007B2 (en) * | 2014-06-13 | 2019-01-30 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | Muddy water distance measuring method, muddy water distance measuring device and underwater equipment |
| KR102019559B1 (en) * | 2017-09-18 | 2019-09-06 | 숭실대학교산학협력단 | Apparatus and method for target detection, recording medium for performing the method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5938604A (en) * | 1982-08-27 | 1984-03-02 | Toshiba Corp | Supersonic monitor for nuclear reactor |
| JPS641993A (en) * | 1987-06-23 | 1989-01-06 | Nec Corp | Echo sounder |
-
1990
- 1990-02-27 JP JP2048924A patent/JP2543610B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03248082A (en) | 1991-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5252578B2 (en) | Underwater detection device and fish species discrimination method | |
| JP2017072590A (en) | Detector, fish detector, and radar | |
| JP2543610B2 (en) | Submarine reflected wave position detector | |
| US10156632B2 (en) | Detection apparatus, underwater detection apparatus, radar apparatus, and detection method | |
| JP2007178125A (en) | Bottom quality detector and detecting method | |
| US5150335A (en) | Frequency interrupt continuous transmit active sonar transmission and signal processing technique | |
| JP2553480B2 (en) | Single fish discrimination circuit for fish finder | |
| RU178905U1 (en) | MULTI-BEAM SCIENTIFIC ECHO SOUNDER FOR ACCOUNTING WATER BIORESOURCES | |
| JP3450661B2 (en) | Underwater detector | |
| JP4075472B2 (en) | Ship detecting method and ship detecting device using cross fan beam | |
| JP2948092B2 (en) | Fish frequency response measuring device | |
| JP2883679B2 (en) | Ultrasonic reflection intensity measurement device | |
| JP3188055B2 (en) | Fish school monitoring device | |
| JP3539560B2 (en) | Underwater object measurement method and apparatus using pulse signal | |
| JP2916362B2 (en) | Apparatus and method for correcting sound velocity in position measurement | |
| JP3162873B2 (en) | Ship speed measuring device | |
| JP3236140B2 (en) | Ultrasonic algae measuring device | |
| JP4738082B2 (en) | Gain control circuit | |
| JP3133860B2 (en) | Ultrasonic algae measuring device | |
| JPH0749376A (en) | Ultrasonic alga measuring system | |
| JPH0772242A (en) | Active sonar apparatus | |
| JP2992705B2 (en) | Ultrasonic scanning device | |
| JPS6239336Y2 (en) | ||
| JP2599009B2 (en) | Ultrasonic transmission / reception method | |
| JPS6220507B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |