(57)【要約】【課題】バイスタティックソーナーの表示装置において、使用者が受信器から対象物までの距離を表示画面から直観的に推定することができる。【解決手段】バイスタティックソーナーが音響信号を音源より送信し、受信器において受信し、対象物の位置を表示するにあたり、受信器から前記対象物までの距離である第１の距離を計算する第１の計算手段を備え、受信器から見た対象物の方位を表す方位軸と受信器から見た対象物の距離を表す距離軸とが直交する表示画面に対象物の位置を表示する。【選択図】              図１
2006220443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離軸と方位軸からなる座標上にバイスタティックソーナーの受信器または音源を基準とした対象物の位置を表示する、表示装置。
【請求項２】
前記距離軸と前記方位軸は直交している、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記受信器または前記音源のいずれを基準として対象物の位置を表示するかを任意に切り換えることができる、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の表示装置、を備えるバイスタティックソーナーの受信器。
【請求項５】
前記受信器から前記対象物までの距離である第１の距離を計算する第１の計算手段、を備える請求項４に記載のバイスタティックソーナーの受信器。
【請求項６】
前記第１の計算手段は、少なくとも前記音源が音響信号を送信してから前記受信器が前記対象物によって反射された前記音響信号を受信するまでの時間である受信時間に基づいて前記第１の距離を出力する、請求項５に記載のバイスタティックソーナーの受信器。
【請求項７】
前記対象物から前記音源までの距離である第２の距離を計算する第２の計算手段、を備える請求項４に記載のバイスタティックソーナーの受信器。
【請求項８】
前記第２の計算手段は、少なくとも前記音源が音響信号を送信してから前記受信器が前記対象物によって反射された前記音響信号を受信するまでの時間である受信時間に基づいて前記第２の距離を出力する、請求項７に記載のバイスタティックソーナーの受信器。
【請求項９】
前記座標上に、さらに前記受信時間を表す線を表示するかしないかを任意に切り換えることができる受信時間表示切換手段、を備える請求項４乃至８のいずれかに記載のバイスタティックソーナーの受信器。
【請求項１０】
音源と受信器とから構成されるバイスタティックソーナーにおいて、
音響信号を受信する受信手段と、
受信した前記音響信号の信号強度、及び前記受信器が前記音響信号を受信した方位である受信方位、を出力する信号処理手段と、
少なくとも前記音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間、に基づいて前記受信器から前記対象物までの距離を計算する計算手段と、
前記距離及び前記受信方位を距離軸と方位軸からなる座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換手段と、
前記書込アドレス及び前記信号強度に基づいて前記座標上に前記受信器を基準とした前記対象物の位置を表示する表示手段、を備えるバイスタティックソーナー。
【請求項１１】
音源及び受信器、から構成されるバイスタティックソーナーにおいて、
音響信号を受信する受信手段と、
受信した前記音響信号の信号強度及び前記受信器が前記音響信号を受信した方位である第１の方位、を出力する信号処理手段と、
少なくとも前記音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間に基づいて、前記受信器から前記対象物までの第１の距離と、前記音源から前記対象物までの第２の距離と、前記音源から見た前記対象物の方位である第２の方位、を計算する計算手段と、
前記第２の距離及び前記第２の方位を、距離軸と方位軸からなる座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換手段と、
前記書込アドレス及び前記信号強度に基づいて前記座標上に前記音源を基準とした前記対象物の位置を表示する表示手段、を備えるバイスタティックソーナー。
【請求項１２】
音源と受信器とから構成されるバイスタティックソーナーにおいて、
音響信号を受信する受信手段と、
受信した前記音響信号の信号強度、及び前記受信器が前記音響信号を受信した方位である第１の方位、を出力する信号処理手段と、
前記音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間と、前記受信方位と、前記音源から前記受信器までの距離と、前記受信器を基準としたときの前記音源の方位、に基づいて前記受信器から前記対象物までの距離である第１の距離を計算する第１の計算手段と、
前記受信時間と、前記受信方位と、前記音源から前記受信器までの距離と、前記受信器を基準としたときの前記音源の方位と、前記第１の距離、に基づいて前記音源から前記対象物までの距離である第２の距離及び前記音源から見た前記対象物の方位である第２の方位、を計算する第２の計算手段と、
距離軸と方位軸からなる座標上に前記受信器を基準とした前記対象物の位置を表示するか、前記音源を基準とした前記対象物の位置を表示するかを決定する基準位置決定手段と、
表示装置が前記第１の距離及び前記第１の方位、または前記第２の距離及び前記第２の方位、のいずれを前記座標上に表示するかを任意に切り換えるよう指示する表示切換指示信号を出力する表示切換手段と、
前記表示切換指示信号にしたがって、前記第１の距離及び前記第１の方位、または前記第２の距離及び前記第２の方位のいずれかを前記座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換手段と、
前記書込アドレス及び前記信号強度、に基づいて前記座標上に前記対象物の位置を表示する表示手段と、を備えるバイスタティックソーナー。
【請求項１３】
距離軸と方位軸からなる座標上にバイスタティックソーナーの受信器または音源を基準とした対象物の位置を表示する表示方法。
【請求項１４】
前記距離軸と前記方位軸は直交している、請求項１３に記載の表示方法。
【請求項１５】
前記受信器または前記音源のいずれを基準として対象物の位置を表示するかを任意に切り換えることができる基準位置切換ステップ、を備える請求項１４に記載の表示方法。
【請求項１６】
前記受信器から前記対象物までの距離である第１の距離を出力する第１の計算ステップ、を備える請求項１３乃至１５のいずれかに記載の表示方法。
【請求項１７】
前記第１の計算ステップは、少なくとも前記音源が音響信号を送信してから前記受信器が前記対象物によって反射された前記音響信号を受信するまでの時間である受信時間に基づいて前記第１の距離を出力する、請求項１６に記載の表示方法。
【請求項１８】
前記受信器から前記対象物までの距離である第２の距離を出力する第２の計算ステップ、を備える請求項１５に記載の表示方法。
【請求項１９】
前記第２の計算ステップは、少なくとも前記音源が音響信号を送信してから前記受信器が前記対象物によって反射された前記音響信号を受信するまでの時間である受信時間に基づいて第２の距離を出力する、請求項１８に記載の表示方法。
【請求項２０】
前記座標上に、さらに前記受信時間を表す線を表示するかしないかを任意に切り換えることができる受信時間表示切換ステップ、を備える請求項１３乃至１９のいずれかに記載の表示方法。
【請求項２１】
音響信号を送信する送信ステップと、
対象物に反射された前記音響信号を受信する受信ステップと、
受信された前記音響信号の信号強度及び前記受信器が前記音響信号を受信した方位である受信方位を出力する信号処理ステップと、
少なくとも前記音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間に基づいて前記受信器から前記対象物までの距離を計算する計算ステップと、
前記距離及び前記受信方位を、距離軸と方位軸からなる座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換ステップと、
前記書込アドレス及び前記信号強度に基づいて前記座標上に前記受信器を基準とした前記対象物の位置を表示する表示ステップ、を備える表示方法。
【請求項２２】
受信した前記音響信号の信号強度及び前記受信器が前記音響信号を受信した方位である第１の方位を出力する信号処理ステップと、
少なくとも前記音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間に基づいて、前記受信器から前記対象物までの第１の距離と、前記音源から前記対象物までの第２の距離と、前記音源から見た前記対象物の方位である第２の方位、を計算する計算ステップと、
前記第２の距離及び前記第２の方位を、距離軸と方位軸からなる座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換ステップと、
前記書込アドレス及び前記信号強度に基づいて前記座標上に前記音源を基準とした前記対象物の位置を表示する表示ステップ、を備える表示方法。
【請求項２３】
音響信号に基づいて、前記音響信号の信号強度及び受信器が前記音響信号を受信した方位である第１の方位、を求める信号処理ステップと、
音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間と、前記受信方位と、前記音源から前記受信器までの距離と、前記受信器を基準としたときの前記音源の方位、に基づいて前記受信器から前記対象物までの距離である第１の距離を計算する第１の計算ステップと、
前記受信時間と、前記受信方位と、前記音源から前記受信器までの距離と、前記受信器を基準としたときの前記音源の方位と、前記第１の距離、に基づいて前記音源から前記対象物までの距離である第２の距離、及び前記音源から見た前記対象物の方位である第２の方位を計算する第２の計算ステップと、
表示装置が距離軸と方位軸からなる座標上に前記受信器を基準とした前記対象物の位置を表示するか、前記音源を基準とした前記対象物の位置を表示するかを決定する基準位置決定ステップと、
前記決定にしたがって前記第１の距離及び前記第１の方位、または前記第２の距離及び前記第２の方位を距離軸と方位軸からなる座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換ステップと、
前記書込アドレス及び前記信号強度に基づいて前記座標上に前記音源を基準とした前記対象物の位置を表示する表示ステップと、を備える表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、受信器、バイスタティックソーナー及び表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水中で音響信号を受信するために用いるソーナー（ＳＯＮＡＲ：ＳＯｕｎｄ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）は大きく分けて、周囲の音響信号を受信する受動的な音響検知装置であるパッシブソーナーと、ソーナー自身が音響信号を発信する音源を有し、対象物によって反射されたその音響信号を受信する能動的な音響検知装置であるアクティブソーナーの２つに分類される。
【０００３】
パッシブソーナーは水中の対象物が存在する方位は認識できるが、音源を有しないため対象物との距離を認識することはできない。したがって通常のパッシブソーナー表示装置は、図１７に示すように、ある時間０を基準にパッシブソーナーが音響信号を受信した時刻順に対象物の方位を表示するのみで、パッシブソーナーから対象物までの距離を表示することはできない（特許文献１参照）。
【０００４】
一方、アクティブソーナーはさらに、音響信号を発信する音源と音響信号を受信する受信器が同じ位置にあるモノスタティックソーナーと、音響信号を発信する音源と音響信号を受信する受信器が異なる位置にあるバイスタティックソーナーの２つに分類される。以下においてモノスタティックソーナー及びバイスタティックソーナーについて説明する。なお、本明細書では、音源が音響信号を発信してから、対象物によって反射された音響信号をモノスタティックソーナーまたはバイスタティックソーナーが受信するまでの時間を「受信時間」という。
【０００５】
モノスタティックソーナーでは、音源が音響信号を発信してから、対象物によって反射された音響信号をモノスタティックソーナー自身が受信するまでの時間、すなわち受信時間は、音響信号がモノスタティックソーナーと対象物との間を往復するのに要した時間に等しい。よって、受信時間の半分に音速を乗じることで、モノスタティックソーナーから対象物までの距離を求めることができる。このように、モノスタティックソーナーでは受信時間とモノスタティックソーナーから対象物までの距離は正比例の関係にある。
【０００６】
図１８はモノスタティックソーナーと対象物Ａ乃至Ｅとの位置関係の一例を示した図であり、図１９はかかる場合における一般的なモノスタティックソーナーの表示画面を表した図である。図１８における円はモノスタティックソーナーを中心として描いたものであり、対象物Ａ、Ｂ及びＣがモノスタティックソーナーから等距離にあることを示している。図１９の座標軸は横軸が方位を表し、縦軸は受信時間とモノスタティックソーナーから対象物までの距離を重畳表示している。上述のとおり、受信時間とモノスタティックソーナーから対象物までの距離とは正比例の関係にあるから、モノスタティックソーナーの表示装置は、音響信号を受信時間順に対象物の位置を表示すれば、モノスタティックソーナーから対象物までの位置関係は容易に推定できる。図１８及び図１９における例では、対象物Ａ、Ｂ及びＣはモノスタティックソーナーからの距離が等しく受信時間が等しいので同一受信時間を示す直線上に並ぶ。また、対象物Ｂ、Ｄ及びＥは受信方位が等しいので同一方位を示す直線上に並び、受信時間の短いものから順に対象物Ｄ、Ｂ、Ｅが表示される。
【０００７】
一方、バイスタティックソーナーでは、上述のとおり、音源と受信器の位置が異なるために、受信時間と受信器から対象物までの距離とは正比例の関係にない。
【０００８】
図２０は、バイスタティックソーナーの音源Ｓと受信器Ｒと対象物Ｕの位置関係の例を示した図である。図２０において、Ｒｓｒは音源Ｓから受信器Ｒまでの距離、Ｒｒｕは受信器Ｒから対象物Ｕまでの距離、Ｒｓｕは音源Ｓから対象物Ｕまでの距離、φｕは受信器を基準点とする座標軸のうち正の垂直方向、例えば真北を基準にしたときの対象物の方位、φｓは真北を基準にしたときの音源までの方位をそれぞれ表す。図２０において示した楕円は、ｃを音速、Ｔを受信時間とすると、ある受信時間Ｔにおいて音源Ｓ及び受信器Ｒを焦点とし、長軸の長さｃＴ、短軸の長さ ｓｑｒｔ｛（ｃＴ）２−Ｒｓｕ２｝（ｓｑｒｔは平方根を意味する）で表される楕円を表している。この楕円はすなわち、音源Ｓからある点までの距離と、そのある点から受信器Ｒまでの距離との和が等しくなるような点の集合である。したがって、対象物Ｕが楕円上の任意の点にあれば、音響信号が音源Ｓから発信されてから受信器Ｒで受信されるまでの受信時間は全て同じであると考えてよい。
【０００９】
例えば、図２１に示すように、Ｒｓｒ＝１５［ｋｍ］、φｓ＝３０［度］、楕円周上の地点であってφｕ（Ａ）＝３０［度］の地点に対象物Ａ、φｕ（Ｂ）＝１２０［度］の地点に対象物Ｂ、φｕ（Ｃ）＝２１０［度］の地点に対象物Ｃが存在するものとする。また、受信器Ｒから対象物Ａまでの距離Ｒｒｕ（Ａ）＝２２．５［ｋｍ］、同様に対象物Ｂまでの距離Ｒｒｕ（Ｂ）＝１１．２５［ｋｍ］、対象物Ｃまでの距離Ｒｒｕ（Ｃ）＝７．５［ｋｍ］とする。音速ｃ＝１．５［ｋｍ／ｓ］とすると、対象物Ａ、Ｂ、及びＣに関する受信時間Ｔは数１式にこれらの値を代入してそれぞれ求められる。
【００１０】
【数１】
2006220443.tif 000003
上述の計算により、対象物Ａ、Ｂ及びＣについて、受信時間Ｔはいずれも２０［ｓｅｃ］になる。このように、対象物Ｕが楕円上の任意の点にあれば、受信時間Ｔは全て同じになる。
【００１１】
これらを、従来のバイスタティックソーナーの表示装置で表示したものが図２２である（特許文献２参照）。図２２において、横軸は方位、縦軸は受信時間と受信器から対象物までの距離を重畳表示している。図中の曲線は受信器から等距離であることを示す線である。すなわち、この線のうちある一つの線上に存在する複数の対象物は、全て受信器から等距離に存在することを意味する。このバイスタティックソーナーの表示装置においては受信器から等距離であることを示す線は曲線となり、次の数２式により求められる。
【００１２】
【数２】
2006220443.tif 000004
数２式において、受信時間Ｔと方位φは図２２の曲線における受信時間と方位、Ｒｓｒは音源Ｓから受信器Ｒまでの距離、ｃは音速、Ｒｒｕは受信器Ｒから対象物Ｕまでの距離である。この数２式において、Ｒｓｒ、φｓ、ｃは音響信号の送信時または受信時における値を用いてもよいし、送信時と受信時とにおける値の平均など送信時と受信時とにおける値から得られる値を用いてもよい。
【００１３】
例えばＲｒｕ＝２０［ｋｍ］である曲線を表すには、数２式にＲｓｒ、φｓ、ｃ及びＲｒｕ＝２０［ｋｍ］の値を代入すれば、数２式はφとＴのみで表される式となるので、図２２における曲線を表すことができる。
【００１４】
このように従来のバイスタティックソーナーの表示装置は、受信時間が受信器から対象物までの距離と正比例の関係には無いにもかかわらず、受信器から対象物までの距離を音響信号を受信した時間順に表示していた（特許文献２参照）。したがって、従来のバイスタティックソーナーの表示装置では、受信器から対象物までの距離を表示画面から読み取ろうとしても、画面に表示された距離を表す曲線を基に、受信器から対象物までの距離を視覚的に推定するしかなかった。
【００１５】
【特許文献１】特開平５−２７３３２６号公報（特に図３（Ｂ）参照）
【特許文献２】特開２００１−７４８３６号公報（特に図３参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
このような従来のバイスタティックソーナーの表示装置の第１の問題点は、受信器から対象物までの距離が曲線で示されるため、対象物までの距離を直観的に推定することが困難なことである。
【００１７】
第２の問題点は、従来のバイスタティックソーナーの表示装置では、常に図２２に示される画面が表示されているため、座標軸を示す要素（距離、方位、受信時間など）が従来の画面と異なる他の画面を表示することはできず、また使用者がそれら複数の画面を表示切換することができなかったことである。
【００１８】
第３の問題点は、表示装置が表示する座標は一方の軸が方位、他方の軸は距離と時間の重畳表示であり、距離を表す曲線が常に表示されているので表示画面が複雑になり、対象物の位置を認識しづらかったことである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、方位軸と距離軸とが直交する表示画面に対象物の位置を表示することで、使用者が受信器から対象物までの距離を表示画面から直観的に推定することができる表示装置、受信器、バイスタティックソーナー及び表示方法を提供する。
【００２０】
また、方位軸と音源からの距離を表す軸が直交する座標、方位軸と受信器からの距離を表す軸が直交する座標、または方位軸と受信時間を表す軸が直交する座標で表示される表示画面に対象物の位置を表示するバイスタティックソーナーの表示装置及び表示方法を提供し、さらに、それら表示画面を使用者が任意に切り替えることができる表示装置、受信器、バイスタティックソーナー及び表示方法を提供する。
【００２１】
さらに、本発明は、方位軸と距離軸とが直交する画面に対象物の位置を表示したときに、受信時間を表す曲線を表示しないように制御することができる表示装置、受信器、バイスタティックソーナー及び表示方法を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明における第１の効果は、対象物の位置が方位と距離が直交もしくは等角交差する座標上に表示されるため、使用者が対象物の位置を直観的に容易に推定できることである。
【００２３】
また、第２の効果は、使用者が対象物の位置を複数の表示画面から認識できるため、対象物の位置の推定を多面的に行うことができ、また複数の表示画面のうち所望の画面を表示させるようにできることである。
【００２４】
また、第３の効果は、使用者が受信時間の推定が不要と考えるときは表示画面において受信時間を表す線の表示をしないことができるため、表示画面が簡素になり、対象物の位置を容易に認識できることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、距離軸と方位軸からなる座標上にバイスタティックソーナーの受信器または音源を基準とした対象物の位置を表示する、表示装置、であることを特徴とする。
【００２６】
さらに前記表示装置は、前記距離軸と前記方位軸は直交している、表示装置であることが望ましい。
【００２７】
さらに前記表示装置は、前記受信器または前記音源のいずれを基準として対象物の位置を表示するかが任意に切り換えられる、表示装置であることが望ましい。
【００２８】
さらに本発明は、上述の表示装置、を備えるバイスタティックソーナーの受信器であることを特徴とする。
【００２９】
さらに前記受信器は、前記受信器から前記対象物までの距離である第１の距離を計算する第１の計算手段、を備えるバイスタティックソーナーの受信器であることが望ましい。
【００３０】
さらに前記第１の計算手段は、少なくとも前記音源が音響信号を送信してから前記受信器が前記対象物によって反射された前記音響信号を受信するまでの時間である受信時間に基づいて前記第１の距離または前記第２の距離を出力する、バイスタティックソーナーの受信器であることが望ましい。
【００３１】
さらに前記受信器は、前記対象物から前記音源までの距離である第２の距離を計算する第２の計算手段、を備えるバイスタティックソーナーの受信器であることが望ましい。
【００３２】
さらに前記第２の計算手段は、少なくとも前記音源が音響信号を送信してから前記受信器が前記対象物によって反射された前記音響信号を受信するまでの時間である受信時間に基づいて前記第１の距離または前記第２の距離を出力する、バイスタティックソーナーの受信器であることが望ましい。
【００３３】
さらに前記受信器は、前記座標上に、さらに前記受信時間を表す線を表示するかしないかを任意に切り換えることができる受信時間表示切換手段、を備えるバイスタティックソーナーの受信器であることが望ましい。
【００３４】
本発明は、音源と受信器とから構成されるバイスタティックソーナーにおいて、音響信号を受信する受信手段と、受信した前記音響信号の信号強度、及び前記受信器が前記音響信号を受信した方位である受信方位、を出力する信号処理手段と、
少なくとも前記音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間、に基づいて前記受信器から前記対象物までの距離を計算する計算手段と、前記距離及び前記受信方位を、距離軸と方位軸からなる座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換手段と、前記書込アドレス及び前記信号強度に基づいて前記座標上に前記受信器を基準とした前記対象物の位置を表示する表示手段、を備えるバイスタティックソーナー、であることを特徴とする。
【００３５】
本発明は、音源と受信器とから構成されるバイスタティックソーナーにおいて、
音響信号を受信する受信手段と、受信した前記音響信号の信号強度及び前記受信器が前記音響信号を受信した方位である第１の方位、を出力する信号処理手段と、少なくとも前記音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間に基づいて、前記受信器から前記対象物までの第１の距離と、前記音源から前記対象物までの第２の距離と、前記音源から見た前記対象物の方位である第２の方位、を計算する計算手段と、前記第２の距離及び前記第２の方位を、距離軸と方位軸からなる座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換手段と、前記書込アドレス及び前記信号強度に基づいて前記座標上に前記音源を基準とした前記対象物の位置を表示する表示手段、を備えるバイスタティックソーナー、であることを特徴とする。
【００３６】
本発明は、音源と受信器とから構成されるバイスタティックソーナーにおいて、
音響信号を受信する受信手段と、受信した前記音響信号の信号強度、及び前記受信器が前記音響信号を受信した方位である第１の方位、を出力する信号処理手段と、前記音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間と、前記受信方位と、前記音源から前記受信器までの距離と、前記受信器を基準としたときの前記音源の方位、に基づいて前記受信器から前記対象物までの距離である第１の距離を計算する第１の計算手段と、前記受信時間と、前記受信方位と、前記音源から前記受信器までの距離と、前記受信器を基準としたときの前記音源の方位と、前記第１の距離、に基づいて前記音源から前記対象物までの距離である第２の距離及び前記音源から見た前記対象物の方位である第２の方位、を計算する第２の計算手段と、
距離軸と方位軸からなる座標上に前記受信器を基準とした前記対象物の位置を表示するか、前記音源を基準とした前記対象物の位置を表示するかを決定する基準位置決定手段と、表示装置が前記第１の距離及び前記第１の方位、または前記第２の距離及び前記第２の方位、のいずれを前記座標上に表示するかを任意に切り換えるよう指示する表示切換指示信号を出力する表示切換手段と、前記表示切換指示信号にしたがって、前記第１の距離及び前記第１の方位、または前記第２の距離及び前記第２の方位のいずれかを前記座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換手段と、前記書込アドレス及び前記信号強度、に基づいて前記座標上に前記対象物の位置を表示する表示手段と、を備えるバイスタティックソーナー、であることを特徴とする。
【００３７】
本発明は、距離軸と方位軸からなる座標上にバイスタティックソーナーの受信器または音源を基準とした対象物の位置を表示する表示方法、であることを特徴とする。
【００３８】
さらに前記表示方法は、前記距離軸と前記方位軸は直交している、表示方法、であることが望ましい。
【００３９】
さらに前記表示方法は、前記受信器または前記音源のいずれを基準として対象物の位置を表示するかを任意に切り換えることができる基準位置切換ステップ、を備える表示方法、であることが望ましい。
【００４０】
さらに前記表示方法は、前記受信器から前記対象物までの距離である第１の距離を出力する第１の計算ステップ、を備える表示方法、であることが望ましい。
【００４１】
さらに前記表示方法は、前記第１の計算ステップは、少なくとも前記音源が音響信号を送信してから前記受信器が前記対象物によって反射された前記音響信号を受信するまでの時間である受信時間に基づいて前記第１の距離を出力する、表示方法、であることが望ましい。
【００４２】
さらに前記表示方法は、前記受信器から前記対象物までの距離である第２の距離を出力する第２の計算ステップ、を備える表示方法、であることが望ましい。
【００４３】
さらに前記第２の計算ステップは、少なくとも前記音源が音響信号を送信してから前記受信器が前記対象物によって反射された前記音響信号を受信するまでの時間である受信時間に基づいて第２の距離を出力する表示方法、であることが望ましい。
【００４４】
さらに前記座標上に、さらに前記受信時間を表す線を表示するかしないかを任意に切り換えることができる受信時間表示切換ステップ、を備える表示方法、であることが望ましい。
【００４５】
本発明は、音響信号を送信する送信ステップと、対象物に反射された前記音響信号を受信する受信ステップと、受信された前記音響信号の信号強度及び前記受信器が前記音響信号を受信した方位である受信方位を出力する信号処理ステップと、少なくとも前記音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間に基づいて前記受信器から前記対象物までの距離を計算する計算ステップと、前記距離及び前記受信方位を、距離軸と方位軸からなる座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換ステップと、前記書込アドレス及び前記信号強度に基づいて前記座標上に前記受信器を基準とした前記対象物の位置を表示する表示ステップ、を備える表示方法、であることを特徴とする。
【００４６】
本発明は、受信した前記音響信号の信号強度及び前記受信器が前記音響信号を受信した方位である第１の方位を出力する信号処理ステップと、少なくとも前記音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間に基づいて、前記受信器から前記対象物までの第１の距離と、前記音源から前記対象物までの第２の距離と、前記音源から見た前記対象物の方位である第２の方位、を計算する計算ステップと、前記第２の距離及び前記第２の方位を、距離軸と方位軸からなる座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換ステップと、前記書込アドレス及び前記信号強度に基づいて前記座標上に前記音源を基準とした前記対象物の位置を表示する表示ステップ、を備える表示方法、であることを特徴とする。
【００４７】
本発明は、音響信号に基づいて、前記音響信号の信号強度及び受信器が前記音響信号を受信した方位である第１の方位、を求める信号処理ステップと、音源が前記音響信号を送信してから対象物によって反射された前記音響信号を前記受信器が受信するまでの時間である受信時間と、前記受信方位と、前記音源から前記受信器までの距離と、前記受信器を基準としたときの前記音源の方位、に基づいて前記受信器から前記対象物までの距離である第１の距離を計算する第１の計算ステップと、前記受信時間と、前記受信方位と、前記音源から前記受信器までの距離と、前記受信器を基準としたときの前記音源の方位と、前記第１の距離、に基づいて前記音源から前記対象物までの距離である第２の距離、及び前記音源から見た前記対象物の方位である第２の方位を計算する第２の計算ステップと、表示装置が距離軸と方位軸からなる座標上に前記受信器を基準とした前記対象物の位置を表示するか、前記音源を基準とした前記対象物の位置を表示するかを決定する基準位置決定ステップと、前記決定にしたがって前記第１の距離及び前記第１の方位、または前記第２の距離及び前記第２の方位を距離軸と方位軸からなる座標上の所定の位置を表す書込アドレスに変換する書込アドレス変換ステップと、前記書込アドレス及び前記信号強度に基づいて前記座標上に前記音源を基準とした前記対象物の位置を表示する表示ステップと、を備える表示方法、であることを特徴とする。
【実施例１】
【００４８】
図１は、本発明のバイスタティックソーナーにおける受信器の構成を示す図である。なお、以下の実施例において、距離Ｒｓｒ、Ｒｒｕ、Ｒｓｕ、受信方位φｕ、受信時間Ｔ、音速ｃの意味は、それぞれ上述したものと同一であり、冗長を避けるため、ここではその説明を省略する。
【００４９】
図１において、受波アレイ１１は、音源から発信され、対象物によって反射された音響信号を受信し、整相器１２へ出力する。整相器１２は、受波アレイ１１より入力された音響信号に対して、例えば５度や１０度毎といった所定の方位毎の指向性ビーム形成処理を行い、所定の方位毎に音響信号を取り出し、信号処理器１３へ出力する。信号処理器１３は、所定の方位毎に取り出された音響信号から音源の周波数成分を濾波し、検波・積分処理、相関処理を行い、受信器が音響信号を受信した時刻である受信時刻Ｔｒ、音響信号の受信方位φｕ、音響信号の信号強度Ｖｕを抽出する。抽出された受信時刻Ｔｒ、受信方位φｕ、信号強度Ｖｕのうち、受信時刻Ｔｒは距離計算部１５のｃＴ計算部１５１へ出力される。また、音響信号の受信方位φｕはＲｒｕ計算部１５２及び書込アドレス変換部１６１へ出力され、音響信号の信号強度Ｖｕは制御部１６のアドレス制御部１６２へ出力される。
【００５０】
音源情報端子１４は音源についての情報を出力する。具体的には音源情報端子１４は音源が音響信号を送信した送信時刻Ｔ０及び音速ｃをｃＴ計算部１５１へ出力し、距離Ｒｓｒ及び音源の方位φｓをＲｒｕ計算部１５２へ出力する。
【００５１】
ｃＴ計算部１５１は、送信時刻Ｔ０、受信時刻Ｔｒより受信時間Ｔ＝Ｔｒ−Ｔ０を求める。また、入力された音速ｃと受信時間Ｔとを乗算することにより、音響信号が音源から発信され対象物を反射して受信器へ至った距離ｃＴ（＝Ｒｓｕ＋Ｒｒｕ）が求められる。求められた距離ｃＴはＲｒｕ計算部１５２へ出力される。Ｒｒｕ計算部１５２は、入力された距離ｃＴ、距離Ｒｓｒ、受信器から見た音源の方位φｓ、受信方位φｕを数１式に代入して、距離Ｒｒｕを求める。求められた距離Ｒｒｕは、制御部１６の書込アドレス変換部１６１へ出力される。
【００５２】
書込アドレス変換部１６１は、入力された距離Ｒｒｕ及び受信方位φｕを表示器１７５が表示する表示画面上の適切な箇所、すなわち距離と方位のアドレスＡｗ＝（Ａ（Ｒ），Ａ（φ））へ変換する。変換の方法は、距離成分Ａ（Ｒ）については、表示器１７５の距離表示がｘ［ｍ］刻みであり、境界をどこにするかを調整するための境界調整値をｙ［ｍ］とすると、ｘ×Ａ（Ｒ）−ｙ≦Ｒｒｕ［ｍ］＜ｘ×（Ａ（Ｒ）＋１）−ｙを満足するＡ（Ｒ）の値が採用される。ここで、ｘ及びｙの値は任意に決定してよいが、Ｒｒｕ＝０［ｍ］のときはＡ（Ｒ）＝０となるようｙはｘ以下の値が望ましく、例えばｘ／２が設定される。また、方位成分Ａ（φ）については、表示器１７５の方位表示がａ［度］毎であり、境界調整値をｂ［度］とすると、ａ×Ａ（φ）−ｂ≦φｕ［度］＜ａ×（Ａ（φ）＋１）−ｂを満足するＡ（φ）の値が採用される。ここで、ａ及びｂの値も任意に決定してよいが、φｕ＝０［度］のときはＡ（φ）＝０となるようｂはａ以下の値が望ましく、例えばａ／２が設定される。
【００５３】
書込アドレス変換部１６１における、距離Ｒｒｕ及び受信方位φｕから距離と方位のアドレス（Ａ（Ｒ），Ａ（φ））への変換方法について、図２を用いて具体的に説明する。図２において、表示器１７５の表示を１０ｍ刻み、つまりｘ＝１０［ｍ］とし、また境界調整値ｙ＝５［ｍ］とすると、１０×Ａ（Ｒ）−５≦Ｒｒｕ［ｍ］＜１０×Ａ（Ｒ）＋５を満足するＡ（Ｒ）の値が距離についてのアドレスとなる。例えば、Ｒｒｕ＝７５０．１３［ｍ］であれば、Ａ（Ｒ）＝７５０［ｍ］となる。また、方位については、表示器１７５の表示が１度毎、つまりａ＝１［度］とし、また境界調整値ｂ＝０．５［度］とすると、１×Ａ（φ）−０．５≦φｕ［度］＜１×Ａ（φ）＋０．５を満足するＡ（φ）の値が方位についてのアドレスとなる。例えば、φｕ＝７０．２３［度］であれば、Ａ（φ）＝７０となる。したがってＡｗは（Ａ（Ｒ），Ａ（φ））＝（７５０，７０）となる。このように、書込アドレスＡｗは、距離と方位についての座標を格子状に分割し、受信した音響信号が格子で区切られたどの箇所に該当するのかを表すものである。変換された書込アドレスＡｗは、同じ制御部１６のアドレス制御部１６２へ出力する。 
アドレス制御部１６２は、入力された音響信号の信号強度Ｖｕを表示装置１７の階調変換部１７１へ出力する。また、アドレス制御部１６２は、入力された書込アドレスＡｗのうち距離成分Ａ（Ｒ）を表示装置７の距離座標変換部１７２へ出力し、方位成分Ａ（φ）を表示装置７の方位座標変換部１７３へ出力する。ここで、上述の例ではＡ（Ｒ）の値とは７５０、Ａ（φ）の値とは７０である。後述する表示器１７５では距離、方位及び信号強度の３つを同時に表示するので、Ａ（Ｒ）、Ａ（φ）及びＶｕは同一タイミングで表示器１７５へ出力されることが望ましく、そのために、アドレス制御部１６２がそれらを記憶する、図示せぬ記憶部を備え、それら全てが記憶部に記憶された時点でまとめて出力されることが望ましい。
【００５４】
階調変換部１７１は、信号強度Ｖｕを例えば１６段階など所定の表示輝度Ｄ（ｚ）に階調変換し表示制御部１７４へ出力する。距離座標変換部１７２は、距離方向アドレスＡ（Ｒ）を距離位置情報Ｄ（Ｒ）に変換し表示制御部１７４へ出力する。具体的にはＡ（Ｒ）＝７５０をＤ（Ｒ）＝７．５０［ｋｍ］と変換する。方位座標変換部１７３は、方位方向アドレスＡ（φ）を方位情報Ｄ（φ）に変換し表示制御部１７４へ出力する。具体的にはＡ（φ）＝７０をＤ（φ）＝７０［度］と変換する。
【００５５】
表示制御部１７４は、入力されたＤ（Ｒ）、Ｄ（φ）、Ｄ（ｚ）の情報を合成した表示信号Ｄ（Ｒ，φ，ｚ）を表示器１７５へ出力する。このとき、表示制御部１７４は、Ｄ（Ｒ）、Ｄ（φ）、Ｄ（ｚ）を記憶する、図示せぬ記憶部を備え、それら全てが記憶部に記憶された時点でＤ（Ｒ，φ，ｚ）を合成し、表示器１７５へ出力することが望ましい。また、表示制御部１７４は、Ｄ（Ｒ）、Ｄ（φ）、Ｄ（ｚ）のうちいずれか１つについて表示制御部１７４に入力された順に、または表示画面の所定の領域、すなわち所定のＤ（Ｒ）及びＤ（φ）から順に、対応する表示信号Ｄ（Ｒ，φ，ｚ）を表示器１７５へ出力することが望ましい。        
表示器１７５は、対象物の受信器からの距離、及び受信器から見た対象物の方位を２軸とする座標上に対象物の位置を表示する。図３は、表示器１７５における表示画面の一例を示す図であり、受信器からの距離を表す軸と方位軸とが直交した座標上に対象物が表示される。対象物Ａ、Ｂ及びＣが図２１に示される位置に存在するとき、表示器１７５では対象物Ａ、Ｂ及びＣが図３に示されるように表示される。図３における曲線は、線上の対象物について受信時間が同一であることを表す。この曲線は受信時間について認識したいときには画面上に表示してもよいし、画面を簡素にしたいときには表示しないようにしてもよい。上記の利点を考慮して、表示器１７５が受信時間を表す線を必要に応じて表示するか表示しないかを切り換えるようにすることもできる。
【００５６】
続いて、第１の実施例に記載したバイスタティックソーナーが対象物の位置を表示する動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００５７】
Ｓ１０１では、受波アレイ１１が音源の発信した音響信号を受信する。
【００５８】
Ｓ１０２では、整相器１２が、Ｓ１０１で受波アレイ１１が受信した音響信号に対して、例えば５度や１０度毎といった所定の方位毎の指向性ビーム形成処理を行い、その所定の方位毎の音響信号を取り出す。
【００５９】
Ｓ１０３では、信号処理器１３が、Ｓ１０２で取り出された所定の方位毎の音響信号から音源の周波数成分を濾波し、検波・積分処理、相関処理により、対象物によって反射された音響信号を抽出し、音響信号の受信時刻Ｔｕ、受信方位φｕ、信号強度Ｖｕを求める。
【００６０】
Ｓ１０４では、ｃＴ計算部１５１が、Ｓ１０３で求められた送信時刻Ｔ０、受信時刻Ｔｒより受信時間Ｔ＝Ｔｒ−Ｔ０を求める。また音速ｃと受信時間Ｔとを乗算することにより、音響信号が音源２２から発信し対象物２４を反射して受信器２３へ至った距離ｃＴ（＝Ｒｓｕ＋Ｒｒｕ）を求める。
【００６１】
Ｓ１０５では、Ｒｒｕ計算部１５２が、Ｓ１０３で求められた受信方位φｕ、Ｓ１０４で求められた距離ｃＴ、音源から受信器までの距離Ｒｓｒ、及び音源の方位φｓを用いて数１式の計算を行い、受信器から対象物までの距離Ｒｒｕを求める。
【００６２】
Ｓ１０６では、書込アドレス変換部１６１が、Ｓ１０３で求められた受信方位φｕ及びＳ１０５で求められた距離Ｒｒｕを、対象物の位置を表示器１７５に表示するための書込アドレスＡｗ＝（Ａ（Ｒ），Ａ（φ））へ変換する。
【００６３】
Ｓ１０７では、アドレス制御部１６２が、Ｓ１０６で変換された書込アドレスＡｗを、対象物の距離成分Ａ（Ｒ）及び方位成分Ａ（φ）に分離する。
【００６４】
Ｓ１０８では、階調変換部１７１が、Ｓ１０３で求められた信号強度Ｖｕを、例えば１６段階など所定の表示輝度Ｄ（ｚ）に階調変換する。また、距離成分アドレスＡ（Ｒ）及び方位成分アドレスＡ（φ）を、方位と距離とを軸とする座標で表される表示画面における距離位置情報Ｄ（Ｒ）及び方位情報Ｄ（φ）にそれぞれ変換する。
【００６５】
Ｓ１０９では、表示制御部１７４が、Ｓ１０８で求められた距離情報Ｄ（Ｒ）、方位情報Ｄ（φ）、表示輝度Ｄ（ｚ）、の情報を表示信号Ｄ（Ｒ，φ，ｚ）に合成する。
【００６６】
Ｓ１１０では、表示器１７５が、Ｓ１０９で求められた表示信号Ｄ（Ｒ，φ，ｚ）に基づき、受信器を基準としたときの対象物の位置を表示する。
【実施例２】
【００６７】
第２の実施例の構成について、図５を用いて説明する。受波アレイ２１、整相器２２、アドレス制御部２６２、階調変換部２７１、距離座標変換部２７２、方位座標変換部２７３、表示制御部２７４はそれぞれ、実施例１の受波アレイ１１、整相器１２、アドレス制御部１６２、階調変換部１７１、距離座標変換部１７２、方位座標変換部１７３、表示制御部１７４と同様の機能であり、冗長を避けるため、その説明を省略する。
【００６８】
実施例１では、受信器を基準とした対象物の位置を表示するのに対し、本実施例では、音源を基準とした対象物の位置を表示する。
【００６９】
図５において、信号処理器２３は受信した音響信号から抽出された受信時刻Ｔｒ、受信方位φｕ、信号強度Ｖｕのうち、実施例１と同様に受信時刻ＴｒをｃＴ計算部２５１へ出力し、信号強度Ｖｕをアドレス制御部２６２へ出力し、受信方位φｕをＲｒｕ計算部２５２へ出力する一方、受信方位φｕをＲｓｕφｓｕ計算部２５３へも出力する。
【００７０】
ｃＴ計算部２５１は、実施例１と同様に音響信号が音源から発信され対象物を反射して受信器へ至った距離ｃＴを算出し、実施例１と同様にＲｒｕ計算部２５２へ出力する一方、Ｒｓｕφｓｕ計算部２５３にも出力する。
【００７１】
Ｒｒｕ計算部２５２は、実施例１と同様に数１式から距離Ｒｒｕを算出し、Ｒｓｕφｓｕ計算部２５３へ出力する。
【００７２】
Ｒｓｕφｓｕ計算部２５３は、入力された距離ｃＴ及び距離Ｒｒｕを用いて、音源から対象物までの距離Ｒｓｕ（＝ｃＴ−Ｒｒｕ）を求める。また、Ｒｓｕφｓｕ計算部２５３は、音源情報端子２４から入力される音源の方位φｓ及び距離Ｒｓｒと、距離Ｒｒｕ、距離Ｒｓｕを用いて、数３式によって音源を基準としたときの対象物の受信方位φｓｕを算出し、書込アドレス変換部２６１へ出力する。距離Ｒｓｕ、及び受信方位φｓｕを表した図を図６に示す。
【００７３】
【数３】
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書込アドレス変換部２６１は、入力された距離Ｒｓｕ及び受信方位φｓｕを表示器２７５が表示する表示画面上の適切な箇所、すなわち距離と方位のアドレスＡｗ＝（Ａ（Ｒ），Ａ（φ））へ変換する。変換方法は、実施例１における、距離Ｒｒｕ及び受信方位φｕから距離と方位のアドレス（Ａ（Ｒ），Ａ（φ））への変換方法と同一である。
【００７４】
図７は、表示器２７５における表示画面の一例を示す図であり、受信器からの距離を表す軸と方位軸とが直交した座標上に対象物が表示される。対象物Ａ、Ｂ及びＣが図２１に示される位置に存在するとき、表示器２７５では対象物Ａ、Ｂ及びＣが図７に示されるように表示される。図７における曲線は、線上の対象物について受信時間が同一であることを表す。この曲線は受信時間について認識したいときには画面上に表示してもよいし、画面を簡素にしたいときには表示しなくてもよい。そのため、表示器２７５が受信時間を表す曲線を必要に応じて表示するか表示しないかを切り換えるようにすることもできる。
【００７５】
図８は、第２の実施例におけるバイスタティックソーナーの表示動作を示すフローチャートである。図８におけるＳ２０１〜Ｓ２０５及びＳ２０７〜Ｓ２０９の処理は、実施例１のＳ１０１〜Ｓ１０５及びＳ１０７〜Ｓ１０９とそれぞれ同様であり、冗長を避けるため、その説明を省略する。
【００７６】
Ｓ２２１では、Ｒｓｕφｓｕ計算部２５３が、Ｓ２０４において求められた距離ｃＴ及びＳ２０５において求められた距離Ｒｒｕを用いて、音源から対象物までの距離Ｒｓｕ（＝ｃＴ−Ｒｒｕ）を求める。また、音源の方位φｓ、距離Ｒｒｕ、距離Ｒｓｒ及び求めた距離Ｒｓｕを用いて受信方位φｓｕを求める。
【００７７】
Ｓ２０６では、書込アドレス変換部２６１が、Ｓ２０５で求められた距離Ｒｓｕ及び受信方位φｓｕを、対象物の位置を画面に表示するための書込アドレスＡｗへ変換する。
【００７８】
Ｓ２１０では、受信器２７５が、Ｓ２０９で求められた表示信号Ｄ（Ｒ，φ，ｚ）に基づき、音源を基準としたときの対象物の位置を表示する。
【実施例３】
【００７９】
第３の実施例の構成について、図９を用いて説明する。受波アレイ３１、整相器３２、アドレス制御部３６２、階調変換部３７１、距離座標変換部３７２、方位座標変換部３７３、表示制御部３７４はそれぞれ、実施例１の受波アレイ１１、整相器１２、アドレス制御部１６２、階調変換部１７１、距離座標変換部１７２、方位座標変換部１７３、表示制御部１７４と同様の機能であり、ｃＴ計算部３５１は実施例２のｃＴ計算部２５１と同様の機能である。よって冗長を避けるため、その説明を省略する。
【００８０】
本実施例では、音源を基準としたときの対象物の位置を表示する画面と、受信器を基準としたときの対象物の位置を表示する画面を使用者が任意に切り換えることができる。図９において、信号処理器３３は、実施例１及び２と同様に、受信した音響信号から抽出された受信時刻ＴｒをｃＴ計算部３５１へ出力し、音響信号の信号強度Ｖｕをアドレス制御部３６２へ出力する。また、信号処理器３３は、音響信号の受信方位φｕをＲｒｕ計算部３５２、Ｒｓｕφｓｕ計算部３５３それぞれに出力する一方、書込アドレス変換部３６１へも出力する。
【００８１】
Ｒｒｕ計算部３５２は、実施例１と同様に数１式から距離Ｒｒｕを算出し、Ｒｓｕφｓｕ計算部３５３へ出力する一方、書込アドレス変換部３６１へも出力する。
【００８２】
切換スイッチ３８は、表示器３７５が対象物の位置を表示するにあたり、表示装置の使用者が受信器を基準とする対象物の距離及び方位の座標を表すか、または音源を基準とする対象物の距離及び方位の座標を表すかを決定するスイッチであり、使用者が押下等の手段で制御できる位置に設けられる。任意のタイミングで切換スイッチ３８の切換が使用者によって行われると、対象物を表示する基準となる点の位置が受信器であるか音源であるかを決定する信号が書込アドレス変換部３６１へ入力される。
【００８３】
書込アドレス変換部３６１は、切換スイッチ３８より入力された信号から、距離Ｒｒｕ及び受信方位φｕ、または、距離Ｒｓｕ及び受信方位φｓｕのいずれを書込アドレスＡｗ＝（Ａ（Ｒ），Ａ（φ））へ変換するかを選択する。選択された距離及び方位から書込アドレスＡｗ＝（Ａ（Ｒ），Ａ（φ））への変換方法は実施例１と同一である。
【００８４】
表示器３７５は、受信器を基準とする対象物の距離及び方位、または音源を基準とする対象物の距離及び方位のいずれかを２軸とする座標上に対象物の位置を表示する。表示器３７５における表示画面には、切換スイッチ３８の決定に基づいて図３または図７のいずれかが表示される。その際に受信時間を表す曲線は受信時間について認識したいときには画面上に表示してもよいし、画面を簡素にしたいときには表示しなくてもよい。そのため、表示器３７５が受信時間を表す曲線を必要に応じて表示するか表示しないかを切り換えるようにすることもできる。
【００８５】
図１０は、第３の実施例におけるバイスタティックソーナーの表示動作を示すフローチャートである。図１０において、Ｓ３０１〜Ｓ３０５の処理は、実施例１のＳ１０１〜Ｓ１０５とそれぞれ同様であり、また、Ｓ３２１の処理は、実施例２のＳ２２１と同様であり、冗長を避けるため、その説明を省略する。
【００８６】
Ｓ３３１では、切換スイッチ３８が、受信器または音源のいずれを基準として対象物の距離及び方位を表示するかを使用者が任意に決定する。
【００８７】
Ｓ３０６ｒ〜Ｓ３１０ｒでは、受信器を基準としたときの対象物の表示を使用者が選択した場合の動作フローであり、図４におけるＳ１０６〜Ｓ１１０とそれぞれ同様である。
【００８８】
また、Ｓ３０６ｓ〜Ｓ３１０ｓでは、音源を基準としたときの対象物の表示を使用者が選択した場合の動作フローであり、図８におけるＳ２０６〜Ｓ２１０とそれぞれ同様である。
【実施例４】
【００８９】
第４の実施例の構成について、図１１を用いて説明する。受波アレイ４１、整相器４２、はそれぞれ、実施例１の受波アレイ１１、整相器１２と同様の機能であり、冗長を避けるため、その説明を省略する。本実施例では距離カウンタ及び方位カウンタを用いて対象物の位置を表示する。
【００９０】
信号処理器４３は抽出した受信時刻Ｔｒ、受信方位φｕ、信号強度Ｖｕについて、実施例１と同様に音響信号の信号強度Ｖｕをアドレス制御部４６２へ出力する一方、受信時刻Ｔｒ及び受信方位φｕを書込アドレス変換部４６１へ出力する。
【００９１】
書込アドレス変換部４６１は、入力された受信時刻Ｔｒ及び受信方位φｕを表示器４７５が表示する表示画面上の適切な箇所、すなわち時間と方位のアドレスＡｘ＝（Ａ（Ｔ），Ａ（φ））へ変換する。変換の方法は、時間成分Ａ（Ｔ）については、表示器４７５の時間表示がｊ［ｓｅｃ］刻みであり、境界をどこにするかを調整するための境界調整値をｋ［ｓｅｃ］とすると、ｊ×Ａ（Ｔ）−ｋ≦Ｔｒ［ｓｅｃ］＜ｊ×（Ａ（Ｔ）＋１）−ｋを満足するＡ（Ｔ）の値が採用される。ここで、ｊ及びｋの値は任意に決定してよいが、Ｔｒ＝０［ｓｅｃ］のときはＡ（Ｔ）＝０となるようｊはｋ以下の値が望ましく、例えばｋ／２が設定される。また、方位成分Ａ（φ）については、表示器１７５の方位表示がａ［度］毎であり、境界調整値をｂ［度］とすると、ａ×Ａ（φ）−ｂ≦φｕ［度］＜ａ×（Ａ（φ）＋１）−ｂを満足するＡ（φ）の値が採用される。ここで、ａ及びｂの値も任意に決定してよいが、φｕ＝０［度］のときはＡ（φ）＝０となるようｂはａ以下の値が望ましく、例えばａ／２が設定される。
【００９２】
書込アドレス変換部４６１における、受信時刻Ｔｒ及び受信方位φｕから時間と方位のアドレス（Ａ（Ｔ），Ａ（φ））への変換方法について、図１２を用いて具体的に説明する。図１２において表示器４７５の表示を０．０１［ｓｅｃ］刻み、つまりｊ＝０．０１［ｓｅｃ］とし、また境界調整値ｋ＝０．００５［ｓｅｃ］とすると、０．０１×Ａ（Ｔ）−０．００５≦Ｔｒ［ｓｅｃ］＜０．０１×Ａ（Ｔ）＋０．００５を満足するＡ（Ｔ）の値が時間についてのアドレスとなる。例えば、０時ちょうどのときのＡ（Ｔ）を０とすると、受信時刻Ｔｒ＝０時０分４０秒２８４であれば、０時から４０秒２８４経過しており、Ａ（Ｔ）＝４０２８となる。また、方位については、表示器４７５の表示が１度刻み、つまりａ＝１［度］とし、また境界調整値ｂ＝０．５［度］とすると、１×Ａ（φ）−０．５≦φｕ［度］＜１×Ａ（φ）＋０．５を満足するＡ（φ）の値が方位についてのアドレスとなる。例えば、φｕ＝７０．２３［度］であれば、Ａ（φ）＝７０となる。したがってＡｘは（Ａ（Ｔ），Ａ（φ））＝（４０２８，７０）となる。このように、書込アドレスＡｘは、受信時刻と方位についての座標を格子状に分割し、受信した音響信号が格子で区切られたどの箇所に該当するのかを表すものである。変換された書込アドレスＡｘは、同じ制御部４６のアドレス制御部４６２へ出力される。
【００９３】
距離カウンタ４７６は表示画面で表示を行う距離を指定する要求距離Ｒｄを要求位置対応時間計算部４９１へ出力する。方位カウンタ４７７は表示画面で表示を行う方位を指定する要求方位φｄを位置対応時間計算部４９１へ出力する。この距離カウンタ４７６及び方位カウンタ４７７は、表示装置の電源投入時より起動する。
【００９４】
図１３を用いて、距離表示の最大値が５００００［ｍ］、方位表示の最大値が３６０［度］である表示器４７５を用いた場合の距離カウンタ４７６及び方位カウンタ４７７の動作について説明する。表示器４７５の距離の表示を１０［ｍ］刻み、方位の表示を１［度］刻みとすると、距離カウンタ４７６は表示を要求する位置の距離である要求距離Ｒｄの値を０、１０、２０、…、α―１０、α、α＋１０、…［ｍ］と一定の時間間隔で増加させ、要求位置対応時間計算部４９１へ出力する。また、距離カウンタ４７６は表示上の距離の最大値に相当する値（Ｒｄ＝５００００［ｍ］）に達したら出力する要求距離Ｒｄの値を再び０に戻し、これを繰り返す。繰返し周期は表示のちらつきが感じられない程度（例えば６０回／秒）とする。一方、方位カウンタ４７７は表示を要求する位置の方位である要求方位φｄの値を０、１、２、…、β―１、β、β＋１、…［度］と一定の時間間隔で増加させ、要求位置対応時間計算部４９１へ出力する。また、距離カウンタ４７６は表示上の距離の最大値（例えば３６０度など）に相当する値（φｄ＝３６０）に達したら再び０に戻り、これを繰り返す。ここで、要求距離Ｒｄが０から５００００に増加するまで要求方位φｄはある値に固定され、要求距離Ｒｄがまた０に戻ったときに要求距離Ｒｄの値が次の値に増加するように距離カウンタ４７６を構成してもよい。また、要求距離Ｒｄ、要求方位φｄはともに、最大値から一定の時間間隔で値を減少させ、０になったときにまた最大値に戻るように距離カウンタ４７６及び方位カウンタ４７７を構成してもよく、要求距離Ｒｄが５００００から０に減少するまで要求方位φｄはある値に固定され、要求距離Ｒｄがまた５００００に戻ったときに要求距離Ｒｄの値が次の値に減少するように距離カウンタ４７６を構成してもよい。
【００９５】
要求位置対応時間計算部４９１は、入力された要求距離Ｒｄ及び要求方位φｄ、また、距離Ｒｓｒ、方位φｓ、音速ｃから、要求距離Ｒｄ及び要求方位φｄに該当する位置で反射した音響信号を受信すると考えたときの受信時間である要求受信時間Ｔｄを求める。具体的には数１式に、距離Ｒｓｒ、方位φｓ、音速ｃの値と、数１式のＲｒｕに要求距離Ｒｄの値を代入し、φｕに要求方位φｄの値を代入する。代入して得られたＴの値がＴｄの値である。要求方位φｄは読出アドレス変換部４９２へ出力され、要求受信時間Ｔｄは表示制御部４７４及び読出アドレス変換部４９２に出力される。
【００９６】
読出アドレス変換部４９２は入力された要求受信時間Ｔｄに音響信号の送信時刻Ｔ０を加えた要求受信時刻Ｔｄ´及び要求方位φｄを、対象物の位置を表示器４７５が表示する座標上特定の点に表示するため、読出アドレスＡｒへ変換する。変換の方法は、書込アドレス変換部４６１が、入力された受信時刻Ｔｒ及び受信方位φｒを書込アドレスＡｘに変換する方法と同じである。
【００９７】
アドレス制御部４６２は、入力された音響信号の信号強度Ｖｕを表示装置４７の階調変換部４７１へ出力する。ここで、アドレス制御部４６２は、読出アドレスＡｙと書込アドレスＡｘを比較して、一致した書込アドレスＡｘに対応する信号強度Ｖｕを階調変換部４７１へ出力する。ここで、アドレス制御部４６２は未だ一致するものがない読出アドレスＡｙ、書込アドレスＡｘ及び信号強度Ｖｕを記憶する、図示せぬ記憶部を備えることが望ましい。
【００９８】
表示制御部４７４は、入力された要求距離Ｒｄ、要求方位φｄに対してその距離及び方位における輝度ｚを対応させる。対応づけの結果得られた表示信号Ｄ（Ｒｄ，φｄ，ｚ）は表示器４７５へ出力される。表示制御部４７４は未だ対応するものがない要求距離Ｒｄ、要求方位φｄとその距離及び方位における輝度ｚを記憶する、図示せぬ記憶部を備える。
【００９９】
表示器４７５は対象物の受信器からの距離、及び受信器から見た対象物の方位を２軸とする座標上に、表示信号Ｄ（Ｒｄ，φｄ，ｚ）を表示する。表示画面は図３と同一である。
【０１００】
続いて第４の実施例について、図１４のフローチャートを用いて説明する。図１４において、Ｓ４０１〜Ｓ４０３の処理は、実施例１のＳ１０１〜Ｓ１０３とそれぞれ同様であり、冗長を避けるため、その説明を省略する。
【０１０１】
Ｓ４０４では、書込アドレス変換部４６１が、Ｓ４０３で求められた受信時刻Ｔｒ及び受信方位φｕを表示する表示画面上の適切な箇所、すなわち時間と方位のアドレスＡｘ＝（Ａ（Ｔ），Ａ（φ））へ変換する。
【０１０２】
一方、Ｓ４４１では、距離カウンタ４７６及び方位カウンタ４７７が、方位と距離のカウントを行う。例えば距離の表示が１０［ｍ］刻みであれば１０［ｍ］おきに、方位の表示が１［度］刻みとすると１［度］おきにカウントが行われる。
【０１０３】
Ｓ４４２では、要求位置対応時間計算部４９１が、数１式に距離Ｒｓｒ、方位φｓ、音速ｃの値と、数１式のＲｒｕに要求距離Ｒｄの値を代入し、φｕに要求方位φｄの値を代入して得られたＴの値がＴｄの値である。得られるＴの値から要求受信時間Ｔｄが求められる。
【０１０４】
Ｓ４４３では、読出アドレス変換部４９２が、入力された要求受信時間Ｔｄに音響信号の送信時刻Ｔ０を加えた要求受信時刻Ｔｄ´及び要求方位φｄを、対象物の位置を表示する座標上の該当する点に表示するため、読出アドレスＡｙへ変換する。変換の方法は、Ｓ４０４において、受信時間Ｔｒ及び受信方位φｒが書込アドレスＡｘに変換される方法と同じである。
【０１０５】
Ｓ４４４では、アドレス制御部４６２が、Ｓ４４３で変換された読出アドレスＡｙと書込アドレスＡｘを比較し、両者が一致するかしないかを判断する。
【０１０６】
Ｓ４４５では、階調変換部４７１が、信号強度Ｖｕを例えば１６段階など所定の表示輝度Ｄ（ｚ）に階調変換する。
【０１０７】
Ｓ４０９では、表示制御部４７４が、Ｓ４４５で変換された表示輝度Ｄ（ｚ）と、Ｓ４４１でカウントされた要求距離Ｒｄ及び要求方位φｄとの対応づけを行い、表示信号Ｄ（Ｒｄ，φｄ，ｚ）に合成する。  
Ｓ４１０では、表示器４７５が、Ｓ４０９で合成された表示信号Ｄ（Ｒｄ，φｄ，ｚ）を表示画面に表示する。表示にあたっては、表示信号Ｄ（Ｒｄ，φｄ，ｚ）を例えば表示画面のある定められた領域から順に表示されるようにしてもよい。
【実施例５】
【０１０８】
第５の実施例の構成について、図１５を用いて説明する。受波アレイ５１、整相器５２、はそれぞれ、実施例１の受波アレイ１１、整相器１２と同様の機能であり、信号処理器５３、書込アドレス変換部５６１、アドレス制御部５６２、距離カウンタ５７６及び方位カウンタ５７７、要求位置対応時間計算部５９１、読出アドレス変換部５９２は実施例４の信号処理器４３、書込アドレス変換部４６１、アドレス制御部４６２、距離カウンタ４７６及び方位カウンタ４７７、要求位置対応時間計算部４９１、読出アドレス変換部４９２と同様の機能であり、冗長を避けるため、その説明を省略する。本実施例では距離軸と方位軸の直交座標を表示するか、または時間軸と方位軸の直交座標を表示するかという、表示の基準となる座標軸の切換を使用者が任意に行うことを可能にする。
【０１０９】
切換スイッチ５８は、表示画面が受信器を基準としたときの距離軸と方位軸の直交座標を表すか、または受信器を基準としたときの受信時間と受信方位を表す時間軸と方位軸の直交座標を表すかを決定するスイッチであり、使用者が押下等の手段で制御できる位置に設けられる。使用者によって任意のタイミングにおいて切換スイッチ５８の切換が行われると、表示画面の座標軸を決定する信号が書込アドレス変換部５７４及び表示器５７５へ出力される。
【０１１０】
表示制御部５７４は、切換スイッチ５８より入力された信号から、要求距離Ｒｄまたは要求受信時間Ｔｄのどちらと要求方位φｄ及び輝度ｚを対応させるかを決定する。対応づけの結果得られた表示信号Ｄｒ（Ｒｄ，φｄ，ｚ）またはＤｔ（Ｔｄ，φｄ，ｚ）は表示器５７５へ出力される。表示制御部５７４は未だ対応するものがない要求距離Ｒｄ、要求受信時間Ｔｄ、要求方位φｄとその距離及び方位における輝度ｚを記憶する、図示せぬ記憶部を備える。
【０１１１】
表示器５７５は、対象物の受信器からの距離、及び受信器から見た対象物の方位を２軸とする座標上に、切換スイッチ５８の決定に基づき、図３に示す座標上に表示信号Ｄｒ（Ｒｄ，φｄ，ｚ）を表示するか、または図２２に示す座標上にＤｔ（Ｔｄ，φｄ，ｚ）を表示する。
【０１１２】
続いて第５の実施例について、図１６のフローチャートを用いて説明する。図１６におけるＳ５０１〜Ｓ５０３の処理は、実施例１のＳ１０１〜Ｓ１０３とそれぞれ同様であるから、Ｓ５０４及びＳ５４１〜Ｓ５４５の処理は図１４のＳ４０４及びＳ４４１〜Ｓ４４５とそれぞれ同様であり、冗長を避けるため、その説明を省略する。
【０１１３】
Ｓ５５１では、切換スイッチ５８が、対象物の表示を行う表示画面が距離と方位の直交座標を表すか、または受信時間と方位の直交座標を表すかという、表示画面の座標を決定する。
【０１１４】
Ｓ５０９Ｒ〜Ｓ５１０Ｒは、受信器を基準としたときの対象物の表示を使用者が選択した場合の動作フローであり、図４におけるＳ４０９〜Ｓ４１０とそれぞれ同様である。
【０１１５】
一方、Ｓ５０９Ｔでは、表示制御部５７４が、表示画面が受信時間と方位の直交座標を表すよう決定したとき、Ｓ５４５で求められた輝度ｚ、Ｓ５４１でカウントされた要求受信時間Ｔｄ及び要求方位φｄ及び輝度ｚの対応づけを行い、それらを合成した表示信号Ｄｔ（Ｔｄ，φｄ，ｚ）を得る。
【０１１６】
Ｓ５１０Ｔでは、表示器５７５が、Ｓ５０９Ｔで得られたＤｔ（Ｔｄ，φｄ，ｚ）を、Ｓ５５１で決定された表示画面の座標とともに表示する。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】第１の実施例における音響信号の受信から表示までのステップを説明するブロック図
【図２】書込アドレスについて表した図
【図３】第１の実施例におけるバイスタティックソーナーの表示例の図
【図４】第１の実施例における音響信号の受信から表示までのステップを説明するフローチャート
【図５】第２の実施例における音響信号の受信から表示までのステップを説明するブロック図
【図６】バイスタティックソーナーと対象物の位置と受信角度φｓｕを表した図
【図７】第２の実施例におけるバイスタティックソーナーの表示例の図
【図８】第２の実施例における音響信号の受信から表示までのステップを説明するフローチャート
【図９】第３の実施例における音響信号の受信から表示までのステップを説明するブロック図
【図１０】第３の実施例における音響信号の受信から表示までのステップを説明するフローチャート
【図１１】第４の実施例における音響信号の受信から表示までのステップを説明するブロック図
【図１２】書込アドレスについて表した図
【図１３】距離カウンタ及び方位カウンタの動作について示した図
【図１４】第４の実施例における音響信号の受信から表示までのステップを説明するフローチャート
【図１５】第５の実施例における音響信号の受信から表示までのステップを説明するブロック図
【図１６】第５の実施例における音響信号の受信から表示までのステップを説明するフローチャート
【図１７】一般的なパッシブソーナーの表示例を示した図
【図１８】モノスタティックソーナーと対象物の位置を表した図
【図１９】一般的なモノスタティックソーナーの表示例を示した図
【図２０】モノスタティックソーナーと対象物について示した図
【図２１】バイスタティックソーナーと対象物の位置を表した図
【図２２】従来のバイスタティックソーナーの表示例を示した図
【符号の説明】
【０１１８】
１１、２１、３１、４１、５１：受波アレイ
１２、２２、３２、４２、５２：整相器
１３、２３、３３、４３、５３：信号処理器
１４、２４、３４、４４、５４：入力端子
１５、２５、３５、４５、５５：距離計算部
１５１、２５１、３５１：ｃＴ計算部
１５２、２５２、３５２：Ｒｒｕ計算部
２５３、３５３：Ｒｓｕφｓｕ計算部
１６、２６、３６、４６、５６：制御部
１６１、２６１、３６１、４６１、５６１：書込アドレス変換部
１６２、２６２、３６２、４６２、５６２：アドレス制御部
１７、２７、３７、４７、５７：表示装置
１７１、２７１、３７１、４７１、５７１：階調変換部
１７２、２７２、３７２：距離座標変換部
１７３、２７３、３７３：方位座標変換部
１７４、２７４、３７４、４７４、５７４：表示制御部
１７５、２７５、３７５、４７５、５７５：表示器
４７６、５７６：方位カウンタ
４７７、５７７：距離カウンタ
３８、５８：切換スイッチ
４９、５９：時間計算部
４９１、５９１：要求位置対応時間計算部
４９２、５９２：読出アドレス計算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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