JP7409951B2 - 水中探知装置および水中探知装置の較正方法 - Google Patents

Description

本発明は、水中に音波を送波し、その反射波に基づいて、水中の状態を探知する水中探知装置、および、較正用の基準体からの反射波に基づいて水中探知装置の較正を行う方法に関する。

従来、水中に音波を送波し、その反射波に基づいて、水中の状態を探知する水中探知装置が知られている。この種の装置では、探知の信頼性を維持するため、たとえば、海洋調査の開始前など、所定のタイミングにおいて、装置の較正が行われる。

特許文献１には、水中探知装置の一例である魚群探知機において、較正球を用いて装置の較正を行うことが記載されている。

この魚群探知機では、船底に設けられた送受波器の真下の所定の深さの位置に、較正球が釣糸で吊り下げられる。送受波器からは真下に向けて音波が送波され、較正球で反射した反射波が送受波器により受波される。そして、反射波の受波レベルに基づいて魚群探知機の較正が行われる。

送受波器からは、音波による送信ビームが、たとえば、円錐状に広がるように送波され、送波された送信ビームの領域が、魚群等の物標の探知領域となる。探知領域には、送信ビームの中心軸方向の他、送信ビームの広がり角の範囲内のあらゆる方向が含まれる。

上記の魚群探知機では、魚群探知の際、送信ビームの中心軸方向で行った較正による較正値が、探知領域に含まれる他の方向から受波された反射波の受波レベルに一律に適用されることになる。

しかしながら、送受波器等、魚群探知機の各種部品の構成によっては、探知領域に含まれる方向ごとに、部品に経年劣化等が生じたときの受波レベルの変動に違いが生じ得る。このような場合、上記のような較正値の一律な適用では、探知精度を十分に確保しにくい。そこで、送信ビームの領域内で較正球の位置を順次移動させることにより、探知領域に含まれる方向ごとに較正を行う方法を採ることができる。較正球の移動は、手動や専用の機械により行われる。

特開平９－５４１５１号公報

上記のように、探知領域に含まれる方向ごとに較正を行う際に、手動により較正球の移動が行われる場合は、釣糸等を調整して較正球を目的とする位置（方向）へ的確に移動するために熟練した技術が必要となる。また、全ての位置へ較正球を移動させるために長い時間がかかり得る。

一方、機械により較正球の移動が行われる場合は、高価な機械の導入が必要となる。また、手動ほどではないものの、全ての位置へ較正球を移動させるために長い時間がかかり得る。

かかる課題に鑑み、本発明は、較正用の基準体を用いた精度の高い較正を容易かつ短時間に行え得る水中探知装置および水中探知装置の較正方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、水中探知装置に関する。この態様に係る水中探知装置は、送受波器から較正用の基準体に向けて送波され、較正が行われる複数の区画に領域が分けられた送信ビームの方向を順次変更する方向制御を行う方向制御部と、前記基準体からの反射波を受波したときに前記送受波器から出力される受信信号に基づいて較正を行う較正処理部と、を備える。

本態様に係る水中探知装置によれば、較正が行われる複数の区画に領域が分けられた送信ビームの方向が順次変更されることにより、送信ビームに対する基準体の相対的な方向（位置）が順次移動する。各方向での基準体からの反射波に対応する送受波器の受信信号に基づいて較正が行われる。これにより、基準体を移動させることなく方向ごとの較正を行うことが可能となる。これにより、較正に要する時間を短縮することが可能となる。

本態様に係る水中探知装置において、前記方向制御部は、前記方向制御を行うことにより、前記送信ビームを全ての前記区画に前記基準体が含まれるように順次移動させるような構成とされ得る。

この構成によれば、基準体を移動させることなく区画ごとの較正を行うことが可能となり、全ての区画に対する較正に要する時間を短縮することが可能となる。

さらに、前記較正処理部は、前記基準体が含まれる前記区画が前記送信ビームの方向から想定される前記区画であるか否かにかかわりなく前記較正を行うような構成とされ得る。

この構成によれば、基準体が含まれる区画が想定される区画でないときに、その基準体が含まれる区画に対する較正を先に済ませることができるので、較正に要する時間を一層短縮することが可能となる。

さらに、前記方向制御部は、全ての前記区画に前記基準体が含まれるように前記送信ビームを順次移動させる前記方向制御を行った後、前記較正が完了していない前記区画が存在する場合、前記較正が未完了の前記区画に前記基準体が含まれるように前記送信ビームを移動させる前記方向制御を行うような構成とされ得る。

この構成によれば、較正が未完了の区画に対する較正を完了させることができるので、全ての区画に対する較正を漏れなく行うことが可能となる。

前記方向制御部は、前記送信ビームの方向から想定される前記区画と実際に前記基準体が含まれるように前記送信ビームが移動した前記区画とのずれ具合に応じて前記送信ビームの方向を補正するような構成とされ得る。

この構成によれば、潮流等の影響により基準体の位置がずれたときに、それに応じて送信ビームの方向が調整されるので、較正に要する時間を一層短縮することが可能となる。

本発明の第２の態様は、水中探知装置の較正方法に関する。この態様に係る水中探知装置の較正方法は、送受波器から較正用の基準体に向けて放射され、較正が行われる複数の区画に領域が分けられた送信ビームの方向を順次変更しつつ、前記基準体からの反射波を受波したときに前記送受波器から出力される受信信号に基づいて較正を行う。

本態様に係る水中探知装置の較正方法によれば、上記第１の態様と同様の効果が奏され得る。

以上のとおり、本発明によれば、較正用の基準体を用いた精度の高い較正を容易かつ短時間に行え得る水中探知装置および水中探知装置の較正方法を提供できる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１は、実施形態に係る、水中探知装置の使用形態を示す図である。 図２は、実施形態に係る、水中探知装置の構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る、水中探知装置の較正を行うために、船から較正球が吊り下げられた状態を示す図である。 図４（ａ）ないし図４（ｃ）は、実施形態に係る、方向制御部による送信ビームの方向制御について説明するための図である。 図５は、実施形態に係る、較正処理を示すフローチャートである。 図６（ａ）ないし図６（ｄ）は、実施形態に係る、較正処理の進行状況を示す進行表示画像の一例を示す図である。 図７は、変更例１に係る、較正処理を示すフローチャートである。 図８（ａ）および図８（ｂ）は、変更例１に係る、送信ビームの方向の補正の一例について説明するための図である。 図９は、変更例２に係る、較正処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態には、漁船等の船体に設置される水中探知装置に本発明を適用した例が示されている。但し、以下の実施形態は、本発明の一実施形態あって、本発明は、以下の実施形態に何ら制限されるものではない。

本実施形態の水中探知装置は、たとえば、魚群探知機として用いられる。

図１は、水中探知装置の使用形態を示す図である。

図１に示すように、本実施形態では、水中探知装置を構成する送受波器１１が船１の船底に設置され、送受波器１１から水中に超音波の送信ビーム２がパルス状に送波される。送波された超音波のエコーを、送受波器１１で受波することにより、魚３が探知される。この際、魚３の方向（方位）と距離、即ち位置、魚３の体長等が算出される。これら算出結果に基づいて、魚群の位置や規模が示された画像や、魚群に含まれる魚３の体長の分布状況が示された画像が、船１の操舵室等に設置された表示器に表示される。

本実施形態では、送受波器１１からの送信ビーム２は、ほぼ円錐の形状に広がる。円錐形状の送信ビーム２の領域が、当該送信ビーム２による３次元の探知領域となる。送信ビーム２は、船１が進行しているときには、船１の進行とともに、水平方向に移動する。

本実施形態では、船１の操舵室等に設置された制御ユニットに対する操作により、図１に破線のように、送受波器１１から同時（１回の送受信時）に複数方向に送信ビーム２を送波でき、一度に広範囲の探知が可能である。また、送受波器１１からの送信ビーム２の方向を、船１の周囲に３６０°の範囲、送受波器１１の中心軸方向（船１の真下方向）から所定角度（たとえば、２０°）の範囲において変更できる。

図２は、水中探知装置１０の構成を示すブロック図である。なお、便宜上、図２に示す送受波器１１では、チャンネルＣＨ１の超音波振動子１１ａのみが図示されている。

水中探知装置１０は、送受波器１１と、送信部１２と、４つの受信部１３ａ～１３ｄと、４つの送受信切替部１４ａ～１４ｄと、信号処理部１５と、入力部１６と、表示部１７とを備える。

送受波器１１は、船１の船底において、鉛直方向（船１の真下方向）に向けられる。送受波器１１は、前後左右の４つのチャンネルＣＨ１～ＣＨ４に分割される。４つのチャンネルＣＨ１～ＣＨ４には、それぞれ、複数の超音波振動子１１ａがアレイ状に配置される。たとえは、船１を正面から見て、チャンネルＣＨ１～ＣＨ４は、それぞれ、送受波器１１の左前、右前、左後および右後に位置する。

各超音波振動子１１ａには、正弦波状の送信信号が印加される。これにより、各超音波振動子１１ａから超音波が送波される。また、各超音波振動子１１ａによって、送波された超音波の反射波が受波され、各超音波振動子１１ａから、反射波の強度に応じた大きさの受信信号が出力される。

送信部１２は、４つの送受信切替部１４ａ～１４ｄを介して、送受波器１１の４つのチャンネルＣＨ１～ＣＨ４に接続される。送信部１２は、信号処理部１５からの制御により、送受波器１１の全チャンネルＣＨ１～ＣＨ４の各超音波振動子１１ａに送信信号を出力する。この際、送信部１２は、各超音波振動子１１ａに出力する送信信号の位相を制御することにより、送信ビーム２を任意の方向に向けることができる。

４つの受信部１３ａ～１３ｄは、それぞれが、対応する送受信切替部１４ａ～１４ｄを介して、送受波器１１の対応するチャンネルＣＨ１～ＣＨ４に接続される。各受信部１３ａ～１３ｄには、対応するチャンネルＣＨ１～ＣＨ４の各超音波振動子１１ａから受信信号が入力される。各受信部１３ａ～１３ｄは、各超音波振動子１１ａからの受信信号に、位相制御により受波の指向性を制御するビームフォーミングの処理を適用して、送信ビーム２の全での領域（全ての探知範囲）をカバーする受信ビームを形成する。これにより、音響中心の位置が異なる、送受波器１１のチャンネルＣＨ１～ＣＨ４ごとの４つの受信ビームが形成される。各受信部１３ａ～１３ｄは、各受信ビームの受信信号を信号処理部１５へ出力する。

４つの送受信切替部１４ａ～１４ｄは、送受波器１１から超音波（送信ビーム２）を送波する際、送信部１２を送受波器１１へ接続し、送受波器１１が反射波を受波する際、４つの受信部１３ａ～１３ｄを送受波器１１へ接続する。

信号処理部１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理回路と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）や、ハードディスク等の記憶媒体とを備える。信号処理部１５は、記憶媒体に予め保持したプログラムに従って各部を制御することにより、魚群の探知を行う魚群探知処理を実行する。信号処理部１５が、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の集積回路で構成されてもよい。

なお、信号処理部１５は、必ずしも、１つの集積回路で構成されなくてもよく、複数の集積回路や演算処理回路が組み合わされて構成されてもよい。たとえば、信号処理部１５は、送信部１２、送受信切替部１４ａ～１４ｄ等を制御するための演算処理回路と、受信部１３ａ～１３ｄから入力される受信信号を処理して所定の画像を生成するための演算処理回路とを、個別に備えていてもよい。

入力部１６は、使用者からの入力を受け付けるユーザインタフェースである。入力部１６は、マウスやキーボード等の入力手段を備える。入力部１６が、表示部１７に一体化されたタッチパネルを備えていてもよい。表示部１７は、信号処理部１５によって生成された画像を表示する。表示部１７はモニタや液晶パネル等の表示器を備える。

魚群探知処理において、信号処理部１５は、送信部１２に送信信号を送信させて、送受波器１１から送信ビーム２を送波し、物標である魚３からの反射波に応じた受信ビームの受信信号を４つの受信部１３ａ～１３ｄから取得する。信号処理部１５は、取得した受信信号にスプリットビーム方式の処理を適用することにより、送信ビーム２の領域、即ち探知範囲に存在する魚３の方向、距離および体長を算出する。信号処理部１５は、魚３の方向、距離および体長の算出結果に基づいて、探知された魚３で構成される魚群の位置や規模を示す画像、魚群における魚３の体長の分布状況を示す画像など、探知結果の画像を生成し、表示部１７に表示させる。

なお、魚３の体長は、受信信号から取得した魚３の反射強度（targetstrength）に基づき算出されるが、この際、魚３の方向に応じた送受波器１１の受信感度のずれが小さくなるよう補正が行われる。これにより、魚３の体長の測定精度が良くなる。

本実施形態の水中探知装置１０では、較正球を用いて水中探知装置１０の較正を行う較正処理を実行できる。較正処理は、所定のタイミング、たとえば、海洋調査の開始前などに行われる。これにより、送受波器１１の各超音波振動子１１ａ、送信部１２や受信部１３ａ～１３ｄの構成部品等の性能に経年劣化等が生じても、較正により取得した較正値を、魚群探知処理での反射強度に適用することにより、魚３の体長の測定精度を維持できるなど、魚群探知の信頼性を維持できる。

図３は、水中探知装置１０の較正を行うために、船１から較正球４が吊り下げられた状態を示す図である。

図３に示すように、較正処理が行われる際には、タングステンカーバイド、銅等の金属材料で形成された較正球４が、複数方向から竿５と釣糸６とで吊り下げられることにより、送受波器１１の鉛直方向（真下方向）に配置される。較正球４の位置を安定させるため、較正球４の下には錘７が設けられる。船１から較正球４までの距離、即ち較正球４の水深は、探索される海洋領域の深さなどに応じて決められる。船１は、停止した状態とされる。

送受波器１１から較正球４に向けて超音波の送信ビーム２が送波され、較正球４で反射した反射波が送受波器１１により受波される。そして、送受波器１１からの受信信号、具体的には、受信信号から取得される較正球４の反射強度に基づいて較正が行われる。

送受波器１１の鉛直方向（真下方向）に送信ビーム２を送波することにより、円錐状の送信ビーム２の領域に含まれるあらゆる方向のうち、中心軸方向における較正を行うことができる。たとえば、この較正により取得された較正値を、魚群探知処理において、あらゆる方向から受波された反射波の反射強度に一律に適用することができる。

しかしながら、水中探知装置１０の各種部品の構成によっては、探知領域に含まれる方向ごとに、部品に経年劣化等が生じたときの受信信号、即ち反射強度の変動に違いが生じ得る。たとえば、水中探知装置１０は、送受波器１１が複数の超音波振動子１１ａで構成されており、また、複数の受信部１３ａ～１３ｄを備えている。よって、一部の超音波振動子１１ａや一部の受信部１３ａ～１３ｄで性能の変化が生じたとき、その影響が各方向に一律には及びにくい。このような場合、上記のような較正値の一律な適用では、探知精度を十分に確保しにくい。

そこで、本実施形態の較正処理では、送信ビーム２の領域、即ち探知領域に含まれる全方向が、複数の区画に細分化され、方向の範囲（区画）ごとに較正球４による較正が行われる。この際、本実施形態では、較正球４を各区画に移動させるため、較正球４自身を動かすのではなく、送信ビーム２の方向を変更することにより、送信ビーム２に対して相対的に較正球４を動かす。以下、本実施形態の較正処理について、詳細に説明する。

信号処理部１５に保持されるプログラムには、較正処理を実行するためのプログラムが含まれる。図２に示すように、信号処理部１５は、較正処理のプログラムにより付与される機能部として、方向制御部１５ａと、較正処理部１５ｂと、を備える。

方向制御部１５ａは、送受波器１１から較正球４に向けて送波される送信ビーム２の方向を順次変更する方向制御を行う。

図４（ａ）ないし図４（ｃ）は、方向制御部１５ａによる送信ビーム２の方向制御について説明するための図である。図４（ａ）ないし図４（ｃ）は、較正球４に向けて送波された送信ビーム２を送受波器１１側から見た図である。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）には、送受波器１１が一点鎖線で示されている。

送信ビーム２の領域は、送信ビーム２の方向と交差（直交）する方向において、複数の区画２ａに分けられる。各区画２ａの範囲は、信号処理部１５により検出される方向の分解能の範囲と同じであってもよいし、それより大きくてもよい。また、各区画２ａの形状、大きさ、個数等は、適宜、決めることができる。

方向制御部１５ａは、方向制御を行うことにより、所定の順序に従って、較正球４を全ての区画２ａに順次移動させる。即ち、まず、方向制御部１５ａは、送信部１２を制御することにより、送受波器１１から送信ビーム２を真下方向に送波する。上述のように、較正球４は、送受波器１１の真下方向に配置されている。このため、図４（ａ）に示すように、較正球４は送信ビーム２内の中心の区画２ａに位置する。

次に、方向制御部１５ａは、送信ビーム２の方向を変更し、図４（ｂ）に示すように、較正球４を次の区画２ａへ移動させる。このとき、送信ビーム２の方向は、図４（ｂ）の矢印のように、較正球４を移動させる方向と、送信ビーム２の中心軸に対して対称の方向にシフトされる。

その後、方向制御部１５ａは、送信ビーム２の方向を順次変更し、図４（ｃ）の一点鎖線矢印のように、較正球４を、内周側から外周側へ渦を巻くように各区画２ａに順次させる。こうして、方向制御部１５ａの方向制御により、較正球４が全ての区画２ａを移動する。

図２に示すように、信号処理部１５の記憶媒体には、対応テーブル１５ｃが備えられている。対応テーブル１５ｃには、各区画２ａに対応して、その区画２ａに較正球４を移動させるための送信ビーム２の方向に係る方向データが記憶されている。方向制御部１５ａは、送信ビーム２の方向を決定すると、決定した方向に対応する方向データを対応テーブル１５ｃから読み出して、送信部１２へ送信する。送信部１２では、方向データに基づいて送信信号が生成され、生成された送信信号が送受波器１１の各超音波振動子１１ａへ出力される。

較正処理部１５ｂは、較正球４からの反射波を受波したときに送受波器１１から出力される受信信号に基づいて較正を行う。即ち、較正処理部１５ｂは、較正球４が、送信ビーム２内の区画２ａごとに、その区画２ａに位置する較正球４からの反射波に対応する受信信号に基づいて較正を行い、その区画２ａ、即ち方向範囲での較正値を求める。

図５は、較正処理を示すフローチャートである。

入力部１６に対して較正処理のため操作入力が行われると、処理が開始される。

図５を参照して、信号処理部１５は、送信ビーム２の方向を決定する（Ｓ１）。最初の送信ビーム２の方向は、送受波器１１の真下方向となる。次に、信号処理部１５は、決定した方向に対応する区画（以下、「対応区画」と称する）２ａへの較正が既に完了しているか否かを判定する（Ｓ２）。たとえば、送信ビーム２の方向が送受波器１１の真下方向である場合、送信ビーム２の中心の区画２ａが対応区画２ａとなる（図４（ａ）参照）。

なお、上述の通り、較正球４は、較正処理が開始される前に、送受波器１１の真下方向に配置される。よって、較正球４が送受波器１１の真下位置にある場合は、決定した方向に送信ビーム２が送波されたとき、較正球４は対応区画２ａへ移動する。しかしながら、実際は、潮の流れの変化などにより、較正処理中に較正球４の物理的な位置が送受波器１１の真下位置からずれてしまう場合がある。このため、決定した方向に送信ビーム２が送波されても、必ずしも較正球４が対応区画２ａに移動するとは限らない。よって、対応区画２ａは、送信ビーム２の方向から較正球４が移動すると想定される区画２ａということができる。

対応区画２ａへの較正が未だ完了していない場合（Ｓ２：ＮＯ）、信号処理部１５は、決定した方向の方向データを対応テーブル１５ｃから読み出し、当該方向データを送波の指令とともに送信部１２へ出力することにより、決定した方向へ送受波器１１から送信ビーム２を送波する（Ｓ３）。ステップＳ１ないしＳ３の処理は、図２に示した方向制御部１５ａの機能により行われる。

信号処理部１５は、較正球４からの反射波に対応する受信信号を４つの受信部１３ａ～１３ｄから取得し（Ｓ４）、水中探知装置１０の較正（Ｓ５、Ｓ６）を行う。

即ち、信号処理部１５は、受信した４つの受信信号から反射強度を算出する（Ｓ５）。この際、信号処理部１５は、較正球４の方向も算出する。

信号処理部１５は、記憶媒体に、較正球４の反射強度の基準値を保持している。信号処理部１５は、反射強度の算出値と基準値との差分に基づいて較正値を算出する（Ｓ６）。較正値は、魚群探知処理において、受信信号から算出した魚３（物標）の反射強度の値を補正するときの増減率である。

ステップＳ４ないしＳ６の処理は、図２に示した較正処理部１５ｂの機能により行われる。

なお、反射強度の基準値は、送信ビーム２が送受波器１１の真下方向へ送波され、送信ビーム２の中心軸上に較正球４が位置するときの理論上の値である。よって、送信ビーム２の方向が真下方向以外である場合には、較正球４の位置が送信ビーム２の中心軸上からずれるため、正常な場合にも、指向特性等による送受波器１１の受信感度の低下分だけ反射強度が基準値より小さく算出され得る。よって、Ｓ５で反射強度が算出されるときには、送信ビーム２の方向に応じた補正が行われる。なお、送信ビーム２の方向に応じた補正が、算出値でなく基準値に対して行われてもよい。さらには、較正球４の水深が変われば、反射強度の算出値が変わる。よって、較正球４の水深に応じて反射強度の算出値が補正される。算出値の補正に変えて、水深ごとに異なる基準値が設定されてもよい。

また、上述の通り、較正球４が対応区画２ａに移動せず、他の区画２ａに移動する場合もある。よって、本実施形態では、信号処理部１５（較正処理部１５ｂ）は、較正球４が移動した区画２ａが対応区画（想定される区画）２ａであるか否かにかかわりなく較正（Ｓ５、Ｓ６）を行う。

次に、信号処理部１５は、Ｓ５で算出された較正球４の方向に基づいて、較正が行われた区画２ａを特定し（Ｓ７）、その区画２ａの較正回数を１つ増加させる（Ｓ８）。較正球４が対応区画２ａに移動していれば、対応区画２ａの較正回数が１つ増加し、較正球４が他の区画２ａに移動していれば、他の区画２ａの較正回数が１つ増加する。信号処理部１５は、区画２ａごとにカウンタを備え、これらカウンタにより較正回数をカウントする。較正回数が予め定められた規定回数（たとえば、５回）に達したときに、その区画２ａの較正が完了する。即ち、一つの区画２ａについて複数回の較正値が算出され、これらの平均値が魚群探知処理で適用される較正値となる。較正値は、信号処理部１５の記憶媒体に記憶される。

信号処理部１５は、同じ送信ビーム２の方向で所定回数の較正が終了したか否かを判定する（Ｓ９）。所定回数は、たとえば、上記規定回数と同じ回数とされる。所定回数は、上記規定回数より多くされてもよい。信号処理部１５は、所定回数の較正が終了するまで（Ｓ９：ＮＯ）、Ｓ２～Ｓ８の処理を繰り返す。

なお、所定回数の較正の間、区画２ａが変わってしまうほど送信ビーム２に対する較正球４の相対的な方向が変化しなければ、所定回数の較正が終了した時点で、較正球４が位置していた対応区画２ａあるいは他の区画２ａにおいて、較正回数が規定回数に達し、その区画２ａの較正が完了する。一方、所定回数の較正の間に、区画２ａが変わってしまうほどの較正球４の方向の変化がある場合には、対応区画２ａと他の区画２ａの何れも較正回数が規定回数に達せず、その区画２ａの較正が完了しない。

所定回数の較正が終了すると（Ｓ９：ＹＥＳ）、信号処理部１５は、全ての区画２ａに一通り較正球４を移動させる方向制御（以下、「全区画２ａに対する方向制御」と称する）が終了したか否かを判定し（Ｓ１０）、終了していなければ（Ｓ１０：ＮＯ）、Ｓ１に戻って、次の送信ビーム２の方向を決定する。そして、信号処理部１５は、決定した送信ビーム２の方向において、所定回数の較正が終了しない限り（Ｓ９：ＮＯ）、Ｓ２～Ｓ８の処理を繰り返す。さらに、信号処理部１５は、順次、送信ビーム２の方向を変更し、全区画２ａに対する方向制御が終了しない限り（Ｓ１０：ＮＯ）、Ｓ１～Ｓ９の処理を繰り返す。

この間、決定した方向の送信ビーム２により一度も較正が行われることがなく、あるいは、その方向での送信ビーム２による所定回数の較正が終了する前に、Ｓ２において、その方向に対応する対応区画２ａでの較正が既に完了していると判定される場合がある（Ｓ２：ＹＥＳ）。過去に他の方向での送信ビーム２の送波が行われた際に、較正球４の位置ずれなどにより、その対応区画２ａに対して規定回数あるいはそれ未満の較正が行われていた場合に、上記の判定がなされ得る。このような場合、信号処理部１５は、Ｓ１に戻り、次の送信ビーム２の方向を決定する。

全区画２ａに対する方向制御が終了すると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、信号処理部１５は、較正が完了していない区画２ａが残っているか否かを判定する（Ｓ１１）。そして、較正が未完了の区画２ａが残っている場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、信号処理部１５は、Ｓ１に戻り、送信ビーム２の方向を決定して、再び、最初から全ての区画２ａに対する較正を開始する（Ｓ１～Ｓ１０）。ただし、Ｓ２の処理において、対応区画２ａでの較正の完了の有無が判定されるため、信号処理部１５（方向制御部１５ａ）は、較正が未完了の区画２ａにのみ較正球４を移動させる方向制御を行うことになる（Ｓ１～Ｓ３）。そして、信号処理部１５（較正処理部１５ｂ）は、較正が未完了の区画２ａに対してのみ較正を行うことになる（Ｓ４～Ｓ６）。

こうして、全区画２ａに対する方向制御が終了したときに、較正が未完了の区画２ａがなくなっていると（Ｓ１０：ＹＥＳ→Ｓ１１：ＮＯ）、即ち全ての区画２ａに対する較正が完了していると、信号処理部１５は、較正処理を終了する。

図６（ａ）ないし図６（ｄ）は、較正処理の進行状況を示す進行表示画像Ｄの一例を示す図である。

較正処理が開始されると、表示部１７には、図６（ａ）に示すような、較正処理の進行状況を示す進行表示画像Ｄが表示される。進行表示画像Ｄは、たとえば、送信ビーム２の円形断面に全ての区画２ａの表示がなされた画像である。図６（ｂ）に示すように、較正処理が進行するに伴い、較正が完了した区画２ａの色が完了を示す色に変えられる。図６（ｃ）に示すように、全区画２ａに対する方向制御が終了したとき、較正が未完了の区画２ａがあれば、それら区画２ａは、色が変えられないままとなる。図６（ｄ）に示すように、数回の全区画２ａに対する方向制御が終了し、全ての区画２ａに対する較正が完了すると、全ての区画２ａの色が完了を示す色に変わる。

使用者は、表示部１７に表示された進行表示画像Ｄを見ることにより、較正処理の進行状況を容易に把握することができる。

なお、較正が未完了の区画２ａの色が、較正回数に応じた色に変えられてもよい。このようにされれば、使用者は、より詳細な進行状況の把握が可能となる。

＜実施形態の効果＞
上記実施形態によれば、以下の効果が奏され得る。

送信ビーム２による探知領域に含まれる全方向を、複数の区画２ａに細分化し、方向の範囲（区画２ａ）ごとに較正球４による較正を行うようにしているので、較正の精度を向上でき、十分な探知精度の確保が可能となる。

しかも、送信ビーム２の方向を変更することにより、送信ビーム２に対して相対的に較正球４を動かし、較正球４を各区画２ａに移動させるようにしているので、較正球４を物理的に移動させることなく、区画２ａごとの較正が可能となる。これにより、全ての区画２ａに対する較正に要する時間の短縮が可能となる。

また、較正球４が移動した区画２ａが送信ビーム２の方向から想定される区画（対応区画）２ａであるか否かにかかわりなく較正が行われる。これにより、潮流等の影響により較正球４の位置がふらつき、実際の較正球４の移動先が想定される区画２ａでなくなっても、移動先の区画２ａに対する較正を先に済ませることができるので、較正に要する時間を一層短縮することが可能となる。

さらに、全ての区画２ａに較正球４を順次移動させる方向制御が行われた後、較正が完了していない区画２ａが存在する場合、較正が未完了の区画２ａに較正球４を移動させる方向制御が行われる。これにより、較正が未完了の区画２ａに対する較正を完了させることができるので、全ての区画２ａ（方向）に対する較正を漏れなく行うことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に制限されるものではない。また、本発明の実施形態は、上記構成の他に種々の変更が可能である。

＜変更例１＞
図７は、変更例１に係る、較正処理を示すフローチャートである。図８（ａ）および図８（ｂ）は、変更例１に係る、送信ビーム２の方向の補正の一例について説明するための図である。

図７に示すように、変更例１では、信号処理部１５は、全区画２ａに対する方向制御が終了したときに、較正が未完了の区画２ａが残っている場合（Ｓ１０：ＹＥＳ→Ｓ１１：ＹＥＳ）、送信ビーム２の方向から想定される区画（対応区画）２ａと実際に較正球４が移動した区画２ａとのずれ具合（方向、量等）に応じて送信ビーム２の方向を補正する（Ｓ１２）。Ｓ１２の処理は、方向制御部１５ａの機能により行われる。

たとえば、信号処理部１５は、対応テーブル１５ｃから読み出された方向データを補正するための補正値を決定する。たとえば、全区画２ａに対する方向制御が終了したときに、図８（ａ）の進行表示画像Ｄに現れているように、較正が完了した区画２ａの領域が、ある方向に全体的にずれる傾向を示した場合、図８（ｂ）のように、送受波器１１の真下方向に配置した較正球４が、その後、潮流等の影響により上記ある方向へ動いた可能性が高い。よって、この場合、信号処理部１５は、Ｓ１で決定した方向をさらに較正球４が動いた方向へシフトさせるような補正値を決定する。

これにより、次回の全区画２ａに対する方向制御では、Ｓ３の処理において、信号処理部１５（方向制御部１５ａ）が、対応テーブル１５ｃから読み出した方向データを補正値により補正し、送信部１２へ出力する。

このように、変更例１によれば、較正球４が較正処理の開始前に配置された位置から動いたときに、それに応じて送信ビーム２の方向が調整されるので、較正に要する時間を一層短縮することが可能となる。

＜変更例２＞
図９は、変更例２に係る、較正処理を示すフローチャートである。

上記変更例１では、全区画２ａに対する方向制御が終了する都度、必要な場合（較正が未完了の区画２ａが存在する場合）に、送信ビーム２の方向の補正が行われた。これに対し、変更例２では、区画２ａに対する所定回数の較正が終了する都度、必要な場合に送信ビーム２の方向の補正が行われる。

図９に示すように、変更例２では、信号処理部１５は、Ｓ１０で全区画２ａに対する方向制御が終了していないと判定すると（Ｓ１０：ＮＯ）、今回の送信ビーム２の方向により較正球４が対応区画（想定される区画）２ａへ移動したか否かを判定する（Ｓ１３）。たとえば、信号処理部１５は、所定回数のうち全ての送信ビーム２の送波において較正球４が対応区画２ａに移動した場合に、Ｓ１３において肯定（ＹＥＳ）の判定を行う。あるいは、信号処理部１５は、所定回数のうち半数を超える送信ビーム２の送波において、即ち概ね較正球４が対応区画２ａに移動した場合、Ｓ１３において肯定の判定を行うようにしてもよい。

信号処理部１５は、較正球４が対応区画２ａへ移動していないと判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、対応区画２ａと実際に較正球４が移動した区画２ａとのずれ具合に応じて、次の送信ビーム２の方向を補正する（Ｓ１４）。たとえば、信号処理部１５は、対応区画２ａと実際の区画２ａとのすれの方向および量に応じて次の送信ビーム２の方向に係る方向データを補正するための補正値を決定する。Ｓ１３およびＳ１４の処理は、方向制御部１５ａの機能により行われる。

次のＳ３の処理において、信号処理部１５（方向制御部１５ａ）は、対応テーブル１５ｃから読み出した方向データを補正値により補正し、送信部１２へ出力する。

変更例２によれば、上記変更例１と同様、較正球４の位置のずれに応じて送信ビーム２の方向が調整されるので、較正に要する時間を一層短縮することが可能となる。

なお、変更例２に代えて、区画２ａに対する較正が１回終了する度に（Ｓ９：ＮＯ）、Ｓ１３とＳ１４の処理が行われるような構成とし、現在の送信ビーム２の方向により較正球４が対応区画２ａに移動しない場合に、現在の送信ビーム２の方向を補正するようにしてもよい。即ち、対応区画２ａと実際に較正球４が移動した区画２ａとのずれ具合に応じて送信ビーム２の方向が補正されれば、具体的な補正の方法やタイミングは、適宜、変更されてよい。

＜その他の変更例＞
上記実施形態では、図４（ｃ）に示す順序で、送信ビーム２の方向制御により較正球４が各区画２ａを移動した。しかしながら、較正球４の移動順序は、図４（ｃ）に示すものに限られず、如何なるものであってもよい。

また、上記実施形態において、較正球４の大きさや材質に応じて、反射強度の算出値が補正されたり、反射強度の基準値が設定されたりしてもよい。

さらに、上記実施形態では、較正処理に１つの較正球４が用いられた。しかしながら較正処理に、複数、たとえば２つの較正球４が用いられてもよい。この場合、複数の較正球４は、鉛直方向に並べられてもよいし、水平方向に並べられてもよい。このように、複数の較正球４が用いられた場合、較正の時間短縮が可能となり得る。

さらに、上記実施形態では、較正処理に較正球４が用いられた。しかしながら、較正処理に、較正球４以外の較正用の基準体、たとえば、球以外の形状を有する基準体が用いられてもよい。

さらに、上記実施形態では、較正処理は、１つの区画２ａに対して複数回の較正が行われたときに較正が完了するものであった。しかしながら、較正処理は、１つの区画２ａに対して１回の較正が行われたときに較正が完了するものであってもよい。

さらに、上記実施形態では、較正処理は、較正球４が対応区画（想定される区画）２ａに移動したか否かにかかわらず、較正球４が移動した区画２ａに対して較正が行われた。しかしながら、較正処理は、較正球４が対応区画２ａに移動したときにのみ、その区画２ａに対する較正が行われるものであってもよい。

さらに、上記実施形態では、送受波器１１が、送波と受波とを行う複数の超音波振動子１１ａにより構成された。しかしながら、送受波器１１は、送波用の複数の超音波振動子と受波用の複数の超音波振動子とにより構成されてもよい。

この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載の範囲で適宜種々の変更可能である。

２ 送信ビーム
２ａ 区画
４ 較正球（較正用の基準体）
１０ 水中探知装置
１１ 送受波器
１５ 信号処理部
１５ａ 方向制御部
１５ｂ 較正処理部

Claims (6)

1. 送受波器から較正用の基準体に向けて送波され、較正が行われる複数の区画に領域が分けられた送信ビームの方向を順次変更する方向制御を行う方向制御部と、
   前記基準体からの反射波を受波したときに前記送受波器から出力される受信信号に基づいて較正を行う較正処理部と、を備える、
   ことを特徴とする水中探知装置。
2. 請求項１に記載の水中探知装置において、
   前記方向制御部は、前記方向制御を行うことにより、前記送信ビームを全ての前記区画に前記基準体が含まれるように順次移動させる、
   ことを特徴とする水中探知装置。
3. 請求項２に記載の水中探知装置において、
   前記較正処理部は、前記基準体が含まれる前記区画が前記送信ビームの方向から想定される前記区画であるか否かにかかわりなく前記較正を行う、
   ことを特徴とする水中探知装置。
4. 請求項２または３に記載の水中探知装置において、
   前記方向制御部は、全ての前記区画に前記基準体が含まれるように前記送信ビームを順次移動させる前記方向制御を行った後、前記較正が完了していない前記区画が存在する場合、前記較正が未完了の前記区画に前記基準体が含まれるように前記送信ビームを移動させる前記方向制御を行う、
   ことを特徴とする水中探知装置。
5. 請求項２ないし４の何れか一項に記載の水中探知装置において、
   前記方向制御部は、前記送信ビームの方向から想定される前記区画と実際に前記基準体が含まれるように前記送信ビームが移動した前記区画とのずれ具合に応じて前記送信ビームの方向を補正する、
   ことを特徴とする水中探知装置。
6. 送受波器から較正用の基準体に向けて放射され、較正が行われる複数の区画に領域が分けられた送信ビームの方向を順次変更しつつ、前記基準体からの反射波を受波したときに前記送受波器から出力される受信信号に基づいて較正を行う、
   ことを特徴とする水中探知装置の較正方法。

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