JP5096205B2 - Automatic tracking scanning sonar - Google Patents
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Description
この発明は、魚群などの標的を探査するスキャニングソナーに関し、特に、標的を自動的に追尾する機能を備えた自動追尾スキャニングソナーに関する。 The present invention relates to a scanning sonar that searches for a target such as a school of fish, and more particularly to an automatic tracking scanning sonar having a function of automatically tracking a target.
魚群などの標的を探査するソナーとして、超音波ビームを水中に送信してそのエコーを受信することで標的などの画像を表示するスキャニングソナーが知られている。以下、標的の一例として魚群を探査する場合を中心に説明する。このスキャニングソナーは、図１０に示すように、俯角（水平面とのなす角、ティルト角）θの円錐面上の全方位に送信ビームＴＢを送受信器１０２から送信し、その後、送受信器１０２からペンシル状の（指向性が高い）受信ビームＲＢを俯角θで回転走査させる。そして、この受信ビームＲＢを介して魚群Ｔや海底などからのエコーを受信し、受信したエコーに基づいて、魚群Ｔなどの画像をモニタに表示するものである。なお、図中符号Ｊは、スキャニングソナー１０１が搭載された船舶（自船）である。 As a sonar for exploring a target such as a school of fish, a scanning sonar that displays an image of a target or the like by transmitting an ultrasonic beam into water and receiving an echo thereof is known. Hereinafter, a case where a fish school is explored as an example of a target will be mainly described. As shown in FIG. 10, this scanning sonar transmits a transmission beam TB from the transceiver 102 in all directions on a conical surface of a depression angle (angle formed with a horizontal plane, tilt angle) θ, and then a pencil is transmitted from the transceiver 102. A shaped (highly directional) received beam RB is rotationally scanned at a depression angle θ. An echo from the fish school T or the sea bottom is received via the reception beam RB, and an image of the fish school T or the like is displayed on the monitor based on the received echo. In addition, the code | symbol J in a figure is the ship (own ship) in which the scanning sonar 101 was mounted.
このようなスキャニングソナーには、ユーザが追尾対象として定めた魚群Ｔを自動的に追尾する機能を備えた自動追尾スキャニングソナーが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この自動追尾スキャニングソナーは、図１１に示すように、モニタ１１０上で追尾対象とする魚群ＴにロックマークＸを付すと、このロックマークＸを中心とする一定の大きさの探査エリアＷが設定される。この探査エリアＷは、受信したエコーを解析する処理領域である。つまり、エコーを受信したすべての領域に対して解析を行うと膨大な処理と時間とを要するため、解析を要すると考えられる所定の領域のみを解析するために設定されるものである。そして、図１２中二点鎖線で示すように魚群Ｔが探査エリアＷ内で移動すると、魚群Ｔ（ロックマークＸ）の位置が解析されてビームＴＢ、ＲＢの中心がロックマークＸに位置するように俯角θが調整されるとともに、移動したロックマークＸを中心とする探査エリアＷが設定される。このようにして、魚群Ｔの移動に伴って俯角θと探査エリアＷとを調整することで、魚群Ｔを自動的に追尾するものである。 As such a scanning sonar, an automatic tracking sonar having a function of automatically tracking a school of fish T determined as a tracking target by a user is known (see, for example, Patent Document 1). In this automatic tracking scanning sonar, as shown in FIG. 11, when a lock mark X is attached to a fish group T to be tracked on the monitor 110, an exploration area W having a certain size centered on the lock mark X is set. Is done. This search area W is a processing area for analyzing the received echo. That is, if analysis is performed on all the areas that have received echoes, enormous processing and time are required, and therefore, it is set to analyze only a predetermined area that is considered to require analysis. Then, as shown by the two-dot chain line in FIG. 12, when the fish school T moves within the exploration area W, the position of the fish school T (lock mark X) is analyzed so that the centers of the beams TB and RB are located at the lock mark X. In addition, the depression angle θ is adjusted, and an exploration area W centered on the moved lock mark X is set. Thus, the fish school T is automatically tracked by adjusting the depression angle θ and the search area W as the fish school T moves.
ところで、魚群Ｔなどは予想外の動きをする場合がある。つまり、上記のような従来の自動追尾スキャニングソナーでは、魚群Ｔが探査エリアＷ内で移動することを前提としているが（探査エリアＷが一定の大きさであるが）、魚群Ｔが探査エリアＷ外に移動する場合もあり得る。このような場合、探査エリアＷ内に魚群Ｔが存在しないため、魚群Ｔの位置を発見することができず、魚群Ｔを見失って追尾できないことになる。一方、探査エリアＷを広く設定しすぎると、上記のように、探査（解析）の都度、膨大な処理と時間とを要することになる。 By the way, the school of fish T may move unexpectedly. That is, in the conventional automatic tracking scanning sonar as described above, it is assumed that the fish school T moves in the exploration area W (although the exploration area W has a certain size), the fish school T is in the exploration area W. It may move outside. In such a case, since the fish school T does not exist in the exploration area W, the position of the fish school T cannot be found, and the fish school T is lost and cannot be tracked. On the other hand, if the exploration area W is set too wide, an enormous amount of processing and time are required for each exploration (analysis) as described above.
そこでこの発明は、標的を見失うことなく迅速に追尾可能な自動追尾スキャニングソナーを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an automatic tracking scanning sonar that can be quickly tracked without losing sight of the target.
前記課題を解決するために、本発明は、ある俯角を有する送信ビームを水中に送信し、そのエコーに基づいて前記標的を探査するとともに、発見した前記標的に前記送信ビームが向かうように前記俯角を制御することで前記標的を自動追尾する自動追尾スキャニングソナーにおいて、
直前に発見した前記標的の位置を中心として前記エコーを解析するエリアを探査エリアとし、探査エリアにおいて標的を発見することができなかった場合に、標的が発見されるまで、この探査エリアを順次拡大して前記標的を探査し、発見した前記標的の位置を次の探査における前記探査エリアの中心とすることを特徴とする自動追尾スキャニングソナーとする。
In order to solve the above-described problem, the present invention transmits a transmission beam having a certain depression angle underwater, searches for the target based on the echo, and causes the depression beam so that the transmission beam is directed to the discovered target. In an automatic tracking scanning sonar that automatically tracks the target by controlling
The area where the echo is analyzed centering on the position of the target discovered immediately before is set as the exploration area, and when the target cannot be found in the exploration area, the exploration area is sequentially expanded until the target is discovered. Then, the automatic tracking scanning sonar is characterized in that the target is searched and the position of the found target is set as the center of the search area in the next search.
また、本発明は、前記探査エリアを所定の大きさまで拡大しても前記標的を発見できない場合に、前記俯角を順次変えて前記標的を探査することを特徴とする自動追尾スキャニングソナーとする。 Further, the present invention provides an automatic tracking scanning sonar that searches the target by sequentially changing the depression angle when the target cannot be found even if the search area is enlarged to a predetermined size.
（作用）
例えば、標的が自船から遠ざかる軌跡を示す場合には、俯角を小さくする方向に変え、標的が自船に近づく軌跡を示す場合には、俯角を大きくする方向に変える。
(Function)
For example, when the target shows a trajectory moving away from the ship, the angle is changed to a direction in which the depression angle is reduced, and when the target shows a trajectory approaching the ship, the angle is changed to a direction to increase the depression angle.
請求項１に記載の発明によれば、探査エリアを順次拡大しながら標的の位置を探査するため、魚群などの標的が最初の（最も狭い）探査エリア外に移動した場合でも、拡大した探査エリアにおいて標的を発見することが可能となる。しかも、探査エリアを順次拡大して探査するため、一度にすべての領域に対して解析を行う場合に比べて処理と時間とを軽減できる。つまり、標的を迅速に探査、追尾することが可能となる。また、探査した標的の位置を次の探査における探査エリアの中心とするため、最新の標的位置に基づく適正な探査エリアで標的を探査し、標的を迅速に探査、追尾することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, in order to search for the position of the target while sequentially expanding the search area, even when a target such as a school of fish moves outside the first (narrowest) search area, the expanded search area It becomes possible to find a target in In addition, since the exploration area is sequentially expanded and exploration, processing and time can be reduced as compared with the case where analysis is performed on all areas at once. In other words, it becomes possible to quickly search and track the target. Further, since the position of the searched target is set as the center of the search area in the next search, it is possible to search for the target in an appropriate search area based on the latest target position, and to quickly search and track the target.
請求項２に記載の発明によれば、探査エリアを拡大しても標的の位置を発見できない場合には俯角を順次変えて探査するため、標的が最も広い探査エリア外に移動した場合でも、異なる俯角での探査エリアで、つまりより広い探査エリアで標的を探査することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, when the target position cannot be found even if the search area is enlarged, the search is performed by sequentially changing the depression angle. Therefore, even if the target moves outside the widest search area, the difference is caused. It becomes possible to search the target in the exploration area at the depression, that is, in a wider exploration area.
以下、この発明を、探査する標的が魚群である場合について、図示の実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, this invention is demonstrated based on embodiment shown in figure about the case where the target to search is a school of fish.
図１は、この発明の実施の形態に係る自動追尾スキャニングソナー１の概略構成ブロック図である。この自動追尾スキャニングソナー１は、ある俯角を有する送信ビーム（超音波ビーム）を水中に送信して、水底や標的などからのエコーに基づいて標的の位置を探査するとともに、探査した標的に送信ビームが向かうように俯角を制御することで標的を自動追尾する機能を備えたものであり、主として自動追尾機能が従来の自動追尾スキャニングソナーと異なるものである。なお、この実施の形態では、標的として魚群Ｔを探査、追尾する場合について説明する。 FIG. 1 is a schematic block diagram of an automatic tracking scanning sonar 1 according to an embodiment of the present invention. The automatic tracking scanning sonar 1 transmits a transmission beam (ultrasonic beam) having a certain depression angle to the water, searches for the position of the target based on echoes from the bottom of the water or the target, and transmits the transmission beam to the searched target. The automatic tracking function is mainly different from the conventional automatic tracking scanning sonar. In this embodiment, a case where the fish school T is searched and tracked as a target will be described.
図中の送受信部２は送受信器を備え、設定、指示された俯角θの送信ビームＴＢを水中の全方位（３６０°）に送信し、受信ビームＲＢを俯角θで３６０°回転走査させて、魚群Ｔや海底などからのエコーを受信するものである。ここで、魚群Ｔからのエコーを受信するまでの時間は、自船Ｊ（送受信部２）と魚群Ｔとの距離による。このため、自船Ｊと魚群Ｔとの距離が短い場合には、追尾性能（探査精度）を高めるために受信のサンプリング時間を短くし、自船Ｊと魚群Ｔとの距離が長い場合には、魚群Ｔを見失うのを防ぐために受信のサンプリング時間を長くして探査範囲を広くするようになっている。 The transmitter / receiver 2 in the figure includes a transmitter / receiver, transmits a transmission beam TB having a set and designated depression angle θ in all directions (360 °) in water, and rotates and scans the reception beam RB at a depression angle θ by 360 °. This is for receiving echoes from the fish school T or the seabed. Here, the time until the echo from the fish school T is received depends on the distance between the own ship J (transmission / reception unit 2) and the fish school T. Therefore, when the distance between the ship J and the fish school T is short, the reception sampling time is shortened to improve the tracking performance (exploration accuracy), and when the distance between the ship J and the fish school T is long. In order to prevent losing sight of the fish school T, the reception sampling time is lengthened to widen the search range.
画像処理部３は、送受信部２からのエコーデータを記憶、蓄積し、蓄積したデータに基づいて、方位方向と距離方向を極座標軸とする二次元エコーデータを作成する。そして、この二次元エコーデータを、図２に示すように、自船Ｊを中心とする水平断面画像に変換してモニタ４に表示するものである。 The image processing unit 3 stores and accumulates echo data from the transmission / reception unit 2 and creates two-dimensional echo data having the azimuth direction and the distance direction as polar coordinate axes based on the accumulated data. Then, the two-dimensional echo data is converted into a horizontal cross-sectional image centered on own ship J and displayed on the monitor 4 as shown in FIG.
探査部５は、魚群Ｔを探査する解析処理部（タスク）で、図３に示すフローチャートに基づいて解析、処理を行う。この探査部５の起動に際しては、探査エリアＷの中心がパラメータ渡しされる。この探査エリアＷは、受信、記憶したエコーのうち解析を行う対象のエコーエリアを示し、追尾の開始の際には、後述するようにして指定された魚群Ｔの重心が探査エリアＷの中心としてパラメータ渡しされる。また、開始後の追尾では、後述するようにしてメモリに記憶された魚群Ｔの重心、または送受信ビームＴＢ、ＲＢの中心が探査エリアＷの中心としてパラメータ渡しされる。 The search unit 5 is an analysis processing unit (task) that searches for the fish school T, and performs analysis and processing based on the flowchart shown in FIG. When the search unit 5 is activated, the center of the search area W is passed as a parameter. This exploration area W indicates an echo area to be analyzed among the received and stored echoes. At the start of tracking, the center of gravity of the fish group T designated as described later is used as the center of the exploration area W. Passed by parameters. Further, in tracking after the start, the center of gravity of the fish school T or the center of the transmission / reception beams TB and RB stored in the memory as described later is passed as a parameter as the center of the exploration area W.
探査部５ではまず、カウンタＣをゼロクリアし、探査エリアＷの範囲（大きさ）を初期探査エリアＷ１、つまり最小エリアとする（ステップＳ１）。次に、この探査エリアＷ１内で魚群Ｔの位置を探査する（ステップＳ２）。すなわち、図４に示すように、パラメータ渡しされた魚群Ｔの重心、つまり直前に探査された魚群Ｔの重心などを中心とする探査エリアＷ１内のエコーデータのなかから、魚群Ｔからの反射強度に該当するエコーデータを探査、検出することで、魚群Ｔの位置を探査する。そして、この探査エリアＷ１内で魚群Ｔの位置を発見した場合（ステップＳ３で「Ｙ」の場合）には、探査した魚群Ｔの重心位置（自船Ｊとの相対距離と方位）を算出し、送受信ビームＴＢ、ＲＢの中心が魚群Ｔの重心に一致する俯角θを算出する（ステップＳ４）。さらに、次の探査エリアＷの中心を魚群Ｔの重心とし（ステップＳ５）、探査した魚群Ｔの位置、算出した俯角θおよび、次の探査エリアＷの中心（魚群Ｔの重心）をメモリに記憶する（ステップＳ６）。 First, the search unit 5 clears the counter C to zero, and sets the range (size) of the search area W as the initial search area W 1 , that is, the minimum area (step S1). Then, to probe the position of the fish T in this exploration area W within 1 (step S2). That is, as shown in FIG. 4, reflection from the fish school T from the echo data in the exploration area W 1 centered on the center of gravity of the fish school T passed by the parameter, that is, the center of gravity of the fish school T searched immediately before. By searching and detecting echo data corresponding to the intensity, the position of the fish school T is searched. When the position of the fish school T is found in the exploration area W 1 (in the case of “Y” in step S3), the center of gravity position (relative distance and direction with respect to the own ship J) of the fish school T searched is calculated. Then, the depression angle θ at which the center of the transmission / reception beams TB and RB coincides with the center of gravity of the fish school T is calculated (step S4). Further, the center of the next search area W is set as the center of gravity of the fish school T (step S5), and the position of the searched fish school T, the calculated depression angle θ, and the center of the next search area W (center of gravity of the fish school T) are stored in the memory. (Step S6).
一方、探査エリアＷ１内で魚群Ｔの位置を発見できなかった場合（ステップＳ３で「Ｎ」の場合）には、カウンタＣに１を加算し（ステップＳ７）、カウンタＣが閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ８）。ここで、閾値は、１回当りの加算エリアαの大きさや最大限の探査エリアＷなどに基づいて設定され、この実施の形態では、「５」と設定されている。そして、カウンタＣが閾値以下である場合には、探査エリアＷ１に加算エリアαを加算し（ステップＳ９）、拡大した探査エリアＷ２内で魚群Ｔの位置を探査する（ステップＳ２）。このようにして、閾値の回数だけ探査エリアＷを順次拡大して魚群Ｔの位置を探査する。 On the other hand, when the position of the fish school T cannot be found in the exploration area W 1 (in the case of “N” in step S3), 1 is added to the counter C (step S7), and the counter C is equal to or less than the threshold value. Whether or not (step S8). Here, the threshold value is set based on the size of the addition area α per time, the maximum search area W, and the like, and is set to “5” in this embodiment. When the counter C is equal to or less than the threshold, and adding the addition area α exploration area W 1 (step S9), and search the position of the fish T with enlarged inner exploration area W 2 (step S2). In this way, the position of the fish school T is searched by sequentially expanding the search area W by the threshold number of times.
さらに、閾値の回数だけ探査エリアＷを拡大しても魚群Ｔの位置を発見できなかった場合（ステップＳ８で「Ｎ」の場合）には、１回当りの加算角度βを俯角θに加算する（ステップＳ１０）。ここで、加算角度βは、自船Ｊと魚群Ｔとの距離などによって設定され、プラス値とマイナス値の双方が設定される。例えば、自船Ｊと魚群Ｔとの距離が短い場合には、効率的な探査が可能なように（探査エリアＷが重複しないように）加算角度βが大きく設定され、自船Ｊと魚群Ｔとの距離が長い場合には、連続的な探査が確保されるように（探査エリアＷが途切れないように）加算角度βが小さく設定される。さらに、魚群Ｔの軌跡に基づいて俯角θを変える方向、つまり加算角度βをプラス値とするか、マイナス値とするかが決定、設定される。すなわち、後述する軌跡記憶部８に記憶されている魚群Ｔの軌跡を取得し、例えば図５に示すように、魚群Ｔが自船Ｊから遠ざかる軌跡を示す場合には、俯角θを小さくする方向つまり加算角度βをマイナス値とする。一方、魚群Ｔが自船Ｊに近づく軌跡を示す場合には、俯角θを大きくする方向つまり加算角度βをプラス値とするようになっている。 Further, if the position of the fish school T cannot be found even if the exploration area W is expanded by the threshold number of times (in the case of “N” in step S8), the addition angle β per time is added to the depression angle θ. (Step S10). Here, the addition angle β is set depending on the distance between the ship J and the fish school T, and both a positive value and a negative value are set. For example, when the distance between the own ship J and the fish school T is short, the addition angle β is set large so that efficient exploration is possible (so that the exploration areas W do not overlap). Is long, the addition angle β is set small so that continuous search is ensured (so that the search area W is not interrupted). Further, based on the trajectory of the fish school T, the direction in which the depression angle θ is changed, that is, whether the addition angle β is a positive value or a negative value is determined and set. That is, the trajectory of the fish school T stored in the trajectory storage unit 8 to be described later is acquired, and when the fish school T shows a trajectory moving away from the own ship J as shown in FIG. That is, the addition angle β is a negative value. On the other hand, when the fish school T shows a trajectory approaching its own ship J, the direction in which the depression angle θ is increased, that is, the addition angle β is set to a positive value.
次に、加算角度βを加算した俯角θが閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。ここで、閾値は、許容される最小、最大の俯角θなどに基づいて設定される。そして、俯角θが閾値以下である場合には、次の探査エリアＷの中心をこの俯角θの送受信ビームＴＢ、ＲＢの中心とし（ステップＳ１２）、加算した俯角θおよび、次の探査エリアＷの中心（この俯角θのビームＴＢ、ＲＢの中心）をメモリに記憶する（ステップＳ６）。一方、俯角θが閾値以下でない場合には、つまり俯角θを最小、最大まで変えても魚群Ｔの位置を発見できなかった場合には、俯角θが閾値を超えた旨をメモリに記憶する（ステップＳ６）ものである。 Next, it is determined whether or not the depression angle θ obtained by adding the addition angle β is equal to or less than a threshold value (step S11). Here, the threshold value is set based on the minimum and maximum allowable depression angles θ and the like. If the depression angle θ is equal to or smaller than the threshold, the center of the next exploration area W is set as the center of the transmission and reception beams TB and RB of the depression angle θ (step S12), and the added depression angle θ and the next exploration area W The center (the centers of the beams TB and RB of this depression angle θ) is stored in the memory (step S6). On the other hand, if the depression angle θ is not less than or equal to the threshold, that is, if the position of the fish school T cannot be found even if the depression angle θ is changed to the minimum or maximum, the fact that the depression angle θ exceeds the threshold is stored in the memory ( Step S6).
後述するように、送受信ビームＴＢ、ＲＢが送信される度に探査部５は起動され、上記のようにして（図４参照）、直前に探査した魚群Ｔの重心Ｇ１を中心とする探査エリアＷを順次拡大して魚群Ｔの位置を探査する。そして、図６に示すように、発見した魚群Ｔの重心Ｇ２を次の探査における探査エリアＷの中心とする。さらに、探査エリアＷを所定の大きさまで拡大しても魚群Ｔの位置を発見できない場合には、俯角θを順次変えて魚群Ｔの位置を探査するものである。 As described later, transmitting and receiving beams TB, exploration unit 5 each time the RB is transmitted is started, as described above (see FIG. 4), exploration area around the center of gravity G 1 of fish T which probed immediately before The position of the fish school T is searched by sequentially expanding W. Then, as shown in FIG. 6, the center of gravity G 2 of the found fish T centered exploration area W in the next exploration. Further, if the position of the fish school T cannot be found even if the exploration area W is expanded to a predetermined size, the depression angle θ is sequentially changed to search the position of the fish school T.
位置算出部６は、発見した魚群Ｔの重心位置（自船Ｊとの相対距離と方位）と、ＧＰＳおよびコンパス７から得られた自船Ｊの絶対位置とに基づいて、魚群Ｔの重心位置を経緯、緯度の絶対位置に変換するものである。そして、変換された魚群Ｔの絶対位置は軌跡記憶部８に記憶され、魚群Ｔの軌跡が蓄積される。 The position calculation unit 6 calculates the barycentric position of the fish school T based on the barycentric position (relative distance and direction from the own ship J) of the found fish school T and the absolute position of the own ship J obtained from the GPS and the compass 7. Is converted to the absolute position of the history and latitude. And the absolute position of the converted fish school T is memorize | stored in the locus | trajectory memory | storage part 8, and the locus | trajectory of the fish school T is accumulate | stored.
俯角制御部９は、送受信部２による送受信ビームＴＢ、ＲＢの俯角θを制御するものである。すなわち、上記のようにして探査部５によって記憶された俯角θをメモリから取得し、送受信ビームＴＢ、ＲＢの俯角θを取得した俯角θにするように、送受信部２に制御信号を送る。また、外部入力された制御量や制御指令に基づいて制御すべき俯角θを算出し、その俯角θを制御信号として送受信部２に送るものである。 The depression angle control unit 9 controls the depression angle θ of the transmission / reception beams TB and RB by the transmission / reception unit 2. That is, the depression angle θ stored as described above is acquired from the memory, and a control signal is sent to the transmission / reception unit 2 so that the depression angle θ of the transmission / reception beams TB and RB is the acquired depression angle θ. Further, a depression angle θ to be controlled is calculated based on a control amount or a control command input from the outside, and the depression angle θ is transmitted to the transmission / reception unit 2 as a control signal.
次に、このような構成の自動追尾スキャニングソナー１による魚群Ｔの自動追尾動作について、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。 Next, the automatic tracking operation of the fish school T by the automatic tracking scanning sonar 1 having such a configuration will be described based on the flowchart shown in FIG.
まず、モニタ４上で追尾対象とする魚群Ｔを指定する（ステップＳ２１）と、俯角制御部９によって、指定された魚群Ｔの重心に送受信ビームＴＢ、ＲＢの中心が一致する俯角θが算出され、この俯角θが制御信号として送受信部２に送られる。次に、送受信部２によって、俯角制御部９から送られた俯角θの送信ビームＴＢが水中に送信され（ステップＳ２２）、そのエコーが受信される（ステップＳ２３）。続いて、受信されたエコーが画像処理部３によって記憶、蓄積され（ステップＳ２４）、探査部５が起動される（ステップＳ２５）。ここで、追尾対象として指定された魚群Ｔの重心が探査エリアＷの中心としてパラメータ渡しされ、上記のようにして探査エリアＷを順次拡大しながら魚群Ｔの位置が探査される。そして、魚群Ｔが発見された場合（ステップＳ２６で「Ｙ」の場合）には、発見した魚群Ｔの位置がモニタ４に表示される（ステップＳ２７）とともに、位置算出部６によって魚群Ｔの経緯、緯度が算出され、軌跡記憶部８に魚群Ｔの軌跡が蓄積される（ステップＳ２８）。 First, when the fish school T to be tracked is designated on the monitor 4 (step S21), the depression angle control unit 9 calculates the depression angle θ at which the centers of the transmission and reception beams TB and RB coincide with the center of gravity of the designated fish school T. The depression angle θ is sent to the transmission / reception unit 2 as a control signal. Next, the transmission / reception unit 2 transmits the transmission beam TB of the depression angle θ sent from the depression angle control unit 9 into the water (step S22), and receives the echo (step S23). Subsequently, the received echo is stored and accumulated by the image processing unit 3 (step S24), and the search unit 5 is activated (step S25). Here, the center of gravity of the fish school T designated as the tracking target is passed as a parameter as the center of the search area W, and the position of the fish school T is searched while sequentially expanding the search area W as described above. When the fish school T is found (in the case of “Y” in step S26), the position of the found fish school T is displayed on the monitor 4 (step S27), and the history of the fish school T is calculated by the position calculation unit 6. The latitude is calculated, and the trajectory of the fish school T is accumulated in the trajectory storage unit 8 (step S28).
次に、自動追尾を終了するか否かが判断される（ステップＳ２９）。そして、魚群Ｔが発見されなかった場合（ステップＳ２６で「Ｎ」の場合）であって、俯角θを最小、最大まで変えても魚群Ｔの位置を発見できなかった場合、つまりメモリに俯角θが閾値を超えた旨が記憶されている場合には、終了と判断される。 Next, it is determined whether or not to end automatic tracking (step S29). If the fish school T is not found (in the case of “N” in step S26), the position of the fish school T cannot be found even when the depression angle θ is changed to the minimum or maximum, that is, the depression angle θ is stored in the memory. Is stored, it is determined that the process is over.
一方、自動追尾を終了しない場合にはステップＳ２２に戻り、所定のタイミング（周期）で送信ビームＴＢの送信、魚群Ｔの探査などが繰り返し行われる。この際、直前の探査部５で魚群Ｔが発見された場合（ステップＳ２６で「Ｙ」の場合）には、上記のステップＳ６でメモリに記憶された俯角θ、つまり直前に発見された魚群Ｔの重心に一致する俯角θで送受信ビームＴＢ、ＲＢが送信され、直前に発見された魚群Ｔの重心を探査エリアＷの中心として魚群Ｔの探査が行われる。一方、直前の探査部５で魚群Ｔが発見されなかった場合（ステップＳ２６で「Ｎ」の場合）には、上記のステップＳ６でメモリに記憶された俯角θ、つまり上記のステップＳ１０で加算された俯角θで送受信ビームＴＢ、ＲＢが送信され、このビームＴＢ、ＲＢの中心を探査エリアＷの中心として魚群Ｔの探査が行われる。以上のようにして、探査エリアＷの中心、大きさおよび、送受信ビームＴＢ、ＲＢの俯角θを変えながら、魚群Ｔが自動追尾されるものである。また、このような繰り返し探査の周期は、上記のように、自船Ｊと魚群Ｔとの距離が短い場合には短く設定され、自船Ｊと魚群Ｔとの距離が長い場合には長く設定される。 On the other hand, if the automatic tracking is not terminated, the process returns to step S22, and transmission of the transmission beam TB, exploration of the fish school T, etc. are repeated at a predetermined timing (cycle). At this time, if the fish group T is found in the immediately preceding exploration unit 5 (in the case of “Y” in step S26), the depression angle θ stored in the memory in the above step S6, that is, the fish group T found immediately before. The transmission / reception beams TB and RB are transmitted at a depression angle θ that coincides with the center of gravity of the fish T, and the fish T is searched using the center of gravity of the fish T discovered just before as the center of the search area W. On the other hand, when the fish school T is not found in the immediately preceding exploration unit 5 (in the case of “N” in step S26), the depression angle θ stored in the memory in the above step S6, that is, added in the above step S10. The transmission / reception beams TB and RB are transmitted at the depression angle θ, and the fish T is searched for using the centers of the beams TB and RB as the center of the search area W. As described above, the fish school T is automatically tracked while changing the center and size of the exploration area W and the depression angle θ of the transmission and reception beams TB and RB. In addition, as described above, the repetition exploration cycle is set to be short when the distance between the ship J and the fish school T is short, and is set to be long when the distance between the ship J and the fish school T is long. Is done.
以上のように、この自動追尾スキャニングソナー１によれば、探査エリアＷを順次拡大しながら魚群Ｔの位置を探査するため、魚群Ｔが最初の探査エリアＷ１外に移動した場合でも、拡大した探査エリアＷにおいて魚群Ｔを発見することが可能となる。しかも、探査エリアＷを順次拡大して探査するため、一度にすべての領域の全エコーに対して解析を行う場合に比べて処理負担と時間とを軽減できる。つまり、魚群Ｔを迅速に探査、追尾することが可能となる。また、探査した魚群Ｔの位置を次の探査における探査エリアＷの中心とするため、最新の魚群Ｔの位置に基づく適正な探査エリアＷで魚群Ｔを探査し、魚群Ｔを迅速に探査、追尾することが可能となる。 As described above, according to the automatic tracking scanning sonar 1, for probing the position of the fish T while sequentially expanding the search area W, even if the fish T is moved to the first search area W 1 outside, expanded It becomes possible to find the fish school T in the exploration area W. In addition, since the search area W is sequentially expanded and searched, the processing load and time can be reduced as compared with the case where all echoes in all areas are analyzed at once. That is, it becomes possible to search and track the fish school T quickly. In addition, in order to set the position of the searched fish school T as the center of the exploration area W in the next exploration, the fish school T is explored in the appropriate exploration area W based on the latest position of the fish school T, and the fish school T is quickly searched and tracked. It becomes possible to do.
さらに、探査エリアＷを拡大しても魚群Ｔの位置を発見できない場合には俯角θを順次変えて探査するため、魚群Ｔが最も広い探査エリアＷ外に移動した場合でも、異なる俯角θでの探査エリアＷで、つまりより広い探査エリアＷで魚群Ｔを探査することが可能となる。しかも、魚群Ｔの軌跡に基づいて俯角θを変える方向が設定されるため、適正な方向に俯角θを変えることが可能となる。つまり、魚群Ｔの過去の軌跡に沿うように俯角θを変えることで、適正な方向に俯角θを変えてより迅速に魚群Ｔを探査、追尾することが可能となる。 Further, if the position of the fish school T cannot be found even if the exploration area W is expanded, the depression angle θ is changed in order, so that even when the fish school T moves outside the largest exploration area W, it is different at different depression angles θ. It is possible to search for the fish school T in the search area W, that is, in the wider search area W. In addition, since the direction for changing the depression angle θ is set based on the trajectory of the fish school T, the depression angle θ can be changed in an appropriate direction. In other words, by changing the depression angle θ along the past trajectory of the fish school T, it becomes possible to search and track the fish school T more quickly by changing the depression angle θ in an appropriate direction.
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention, Included in the invention.
例えば、魚群Ｔの位置を次の探査における探査エリアＷの中心とするにとどまらず、魚群Ｔの移動履歴を元に、次の探査タイミングにおける魚群Ｔの予測位置を計算し、この予測位置を次の探査エリアＷの中心位置とすることも考えられる。 For example, the predicted position of the fish school T at the next exploration timing is calculated based on the movement history of the fish school T as well as the position of the fish school T as the center of the exploration area W in the next exploration. It is also conceivable to set the center position of the search area W.
また、例えば、上記の実施の形態では、直前に探査、発見された魚群Ｔの重心に送受信ビームＴＢ、ＲＢの中心が一致するように俯角θを制御しているが、魚群Ｔに送受信ビームＴＢ、ＲＢが向かう（追従する）ようにすれば魚群Ｔの重心に一致させなくてもよく、また、次のようにしてもよい。すなわち、初期探査エリアＷ１内で魚群Ｔが発見され魚群Ｔの移動量が小さい場合や、ある俯角θの送受信ビームＴＢ、ＲＢで魚群Ｔが発見された場合には、次の探査では俯角θを変えずに探査エリアの中心のみを移動させるようにしてもよい。これにより、処理負担と時間とを軽減できる。 Further, for example, in the above-described embodiment, the depression angle θ is controlled so that the center of the transmission / reception beams TB and RB coincides with the center of gravity of the fish group T that has been probed and discovered immediately before. If RB is directed (follows), it does not have to coincide with the center of gravity of the fish school T, and may be as follows. That is, when the amount of movement of the discovery of fish T in the initial exploration area W within 1 fish T is small and, transmitting and receiving beams TB of a certain depression angle theta, when the fish T is found in the RB, depression theta in the next exploration Only the center of the exploration area may be moved without changing. Thereby, processing burden and time can be reduced.
また、上記の実施の形態では、探査エリアＷを所定の大きさまで拡大しても魚群Ｔの位置を探査できない場合に、俯角θを変えた送受信ビームＴＢ、ＲＢを送信して魚群Ｔを探査しているが、次のようにしてもよい。すなわち、図８に示すように、直前に発見された魚群Ｔの重心に向かう俯角θ１の送信ビームＴＢと、この俯角θ１に加算角度βを１つまたは複数加算した俯角θ２〜θｎの送信ビームＴＢとを送信して、これらのエコーを受信する。その後に、魚群Ｔが発見されるまで順次俯角θ１〜θｎのエコーデータを変えながら魚群Ｔを探査するようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, when the position of the fish school T cannot be searched even if the search area W is expanded to a predetermined size, the fish T is searched by transmitting the transmission / reception beams TB and RB with different depression angles θ. However, it may be as follows. That is, as shown in FIG. 8, the transmission of the depression angle theta 1 towards the center of gravity of the fish T found just before the beam TB and depression angle theta 2 through? N that one or more adding the addition angle β to the depression angle theta 1 The transmission beam TB is transmitted and these echoes are received. Thereafter, the fish T may be searched while changing the echo data of the depression angles θ 1 to θ n sequentially until the fish T is found.
さらに、魚群Ｔが一定深さの水平面上を移動する場合のみならず、深さ方向に移動する場合にも適用することができる。すなわち、図９に示すように、魚群Ｔからのエコーを受信するまでの時間、つまり自船Ｊと魚群Ｔとの距離Ｌと、俯角θと、水平方向の方位ψとに基づいて、魚群Ｔの三次元的な位置を算出することができる。そして、直前に算出した魚群Ｔの位置を中心として探査エリアを設定し、この探査エリアを順次拡大して魚群Ｔの位置を探査する。このとき、複数の時間におけるエコーを受信（サンプリング受信）して、これらのエコーを解析することで、深さ方向に対しても探査が可能となる。 Furthermore, the present invention can be applied not only when the fish school T moves on a horizontal plane having a certain depth but also when it moves in the depth direction. That is, as shown in FIG. 9, based on the time until the echo from the fish school T is received, that is, the distance L between the own ship J and the fish school T, the depression angle θ, and the horizontal direction ψ, The three-dimensional position can be calculated. Then, a search area is set around the position of the fish school T calculated immediately before, and the position of the fish school T is searched by sequentially expanding the search area. At this time, by receiving echoes at a plurality of times (sampling reception) and analyzing these echoes, it is possible to search also in the depth direction.
また、上記の実施の形態では、俯角θを変えて探査する場合に、初期探査エリアＷ１から探査を開始するが、直前の探査エリアＷ、つまり最大の探査エリアＷ内で魚群Ｔを探査するようにしてもよい。さらに、受信ビームＲＢを３６０°回転走査させて全方位のエコーを受信しているが、直前に発見された魚群Ｔの方位の周辺角のエコーのみを受信するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, when the search by changing the depression angle theta, but starts the search from the initial search area W 1, exploration area W immediately before, that is within the maximum exploration area W probing the fish T You may do it. Further, the reception beam RB is rotated 360 ° to receive the omnidirectional echo, but only the echo at the peripheral angle of the azimuth of the fish T discovered just before may be received.
また、上記の実施の形態においては、探査エリアＷを、魚群Ｔを発見するまで拡大するとしたが、魚群Ｔの全体を探査エリアＷ内に含むまで拡大することとしてもよい。 In the above embodiment, the exploration area W is expanded until the fish school T is found. However, the entire fish school T may be expanded to be included in the exploration area W.
１ 自動追尾スキャニングソナー
２ 送受信部
３ 画像処理部
４ モニタ
５ 探査部
６ 位置算出部
７ ＧＰＳとコンパス
８ 軌跡記憶部
９ 俯角制御部
θ 俯角
Ｗ 探査エリア
Ｇ 魚群の重心
ＴＢ 送信ビーム
ＲＢ 受信ビーム
Ｔ 魚群（標的）
Ｊ 自船
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Automatic tracking scanning sonar 2 Transmission / reception part 3 Image processing part 4 Monitor 5 Search part 6 Position calculation part 7 GPS and compass 8 Trajectory memory part 9 Inclination control part θ Inclination W Search area G Fish school center of gravity TB Transmission beam RB Reception beam T Fish school (target)
J Own ship
Claims (2)
直前に発見した前記標的の位置を中心として前記エコーを解析するエリアを探査エリアとし、探査エリアにおいて標的を発見することができなかった場合に、標的が発見されるまで、この探査エリアを順次拡大して前記標的を探査し、発見した前記標的の位置を次の探査における前記探査エリアの中心とすることを特徴とする自動追尾スキャニングソナー。
An automatic tracking that transmits a transmission beam having a certain depression angle underwater, searches for a target based on the echo, and automatically tracks the target by controlling the depression angle so that the transmission beam is directed to the discovered target. In scanning sonar,
The area where the echo is analyzed centering on the position of the target discovered immediately before is set as the exploration area, and when the target cannot be found in the exploration area, the exploration area is sequentially expanded until the target is discovered. Then, the automatic tracking scanning sonar characterized in that the target is searched and the position of the found target is set as the center of the search area in the next search.
The automatic tracking scanning sonar according to claim 1, wherein when the target cannot be found even if the search area is enlarged to a predetermined size, the target is searched by sequentially changing the depression angle.
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