(57)【要約】【課題】本開示は、単体魚の存在及びプランクトン等の分布偏りに関わらず、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することを目的とする。【解決手段】本開示は、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分に基づいて、ターゲットが単体魚であるかどうかを検出する単体魚検出部２６と、ターゲットとして単体魚が検出されなかったときには、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数に基づいて、対水船速を測定し、ターゲットとして単体魚が検出されたときには、対水船速の測定を中止する対水船速測定部２３と、潮流を測定する潮流測定部２５と、を備えることを特徴とする潮流測定装置２である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分に基づいて、ターゲットが単体魚であるかどうかを検出する単体魚検出部と、
ターゲットとして単体魚が検出されなかったときには、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数に基づいて、対水船速を測定し、ターゲットとして単体魚が検出されたときには、対水船速の測定を中止する対水船速測定部と、
を備えることを特徴とする対水船速測定装置。
【請求項２】
前記単体魚検出部は、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分と、超音波反射ビームの強度と、に基づいて、ターゲットが単体魚であるかどうかを検出する
ことを特徴とする、請求項１に記載の対水船速測定装置。
【請求項３】
超音波送受信方式として、デュアルビーム方式が使用され、
デュアルビーム方式の超音波反射ビームの強度の差分に基づいて、超音波反射ビームの受信方向を検出する受信方向検出部、をさらに備え、
前記対水船速測定部は、超音波反射ビームの受信方向が超音波照射ビームの中心方向から所定角度以下の角度だけずれているときには、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数と、超音波照射ビームの中心方向と、に基づいて、対水船速を測定し、超音波反射ビームの受信方向が超音波照射ビームの中心方向から前記所定角度より大きい角度だけずれているときには、対水船速の測定を中止する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の対水船速測定装置。
【請求項４】
超音波送受信方式として、デュアルビーム方式が使用され、
前記対水船速測定部は、超音波照射ビームの中心方向からの超音波反射ビームの受信方向のずれ角度によらず、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数と、超音波照射ビームの中心方向と、に基づいて、対水船速の所定期間の平均値を算出する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の対水船速測定装置。
【請求項５】
超音波受信方式として、スプリットビーム方式が使用され、
スプリットビーム方式の各超音波振動子の受信位相の差分に基づいて、超音波反射ビームの受信方向を検出する受信方向検出部、をさらに備え、
前記対水船速測定部は、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数と、超音波反射ビームの受信方向と、に基づいて、対水船速を測定する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の対水船速測定装置。
【請求項６】
超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分に基づいて、ターゲットが単体魚であるかどうかを検出する単体魚検出ステップと、
ターゲットとして単体魚が検出されなかったときには、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数に基づいて、対水船速を測定し、ターゲットとして単体魚が検出されたときには、対水船速の測定を中止する対水船速測定ステップと、
を順にコンピュータに実行させるための対水船速測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、対水船速ひいては潮流を精度よく測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波センサ技術を用いて、プランクトン等からの反射信号のドップラ周波数に基づいて、対水船速ひいては潮流を測定することができる（例えば、特許文献１〜７を参照）。特許文献１〜７では、計算方式、超音波ビーム又は動揺補正を工夫している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６９７８６３号明細書
【特許文献２】特許第４８２８２９５号明細書
【特許文献３】特許第３８８１２０９号明細書
【特許文献４】特開２０１１−０８９７７９号公報
【特許文献５】特開２００６−２８４２４２号公報
【特許文献６】特開２００３−００４８４６号公報
【特許文献７】実開昭６１−１７６４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、プランクトン等の対水速度はほぼ０であり既知であるため、反射信号がプランクトン等から到来したものであれば、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することができる。しかし、単体魚の対水速度は有限値をとり未知であるため、反射信号が単体魚から到来したものであれば、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することができない。
【０００５】
そして、プランクトン等からの反射信号は、超音波ビームのメインローブの中心方向から到来すると仮定する。よって、プランクトン等の分布中心が超音波ビームのメインローブの中心方向とほぼ同一の方向にあれば、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することができる。しかし、プランクトン等の分布中心が超音波ビームのメインローブの中心方向からずれた方向にあれば、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することができない。
【０００６】
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、単体魚の存在及びプランクトン等の分布偏りに関わらず、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、ターゲットとしてプランクトン等が検出されたときには、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数に基づいて、対水船速を測定し、ターゲットとして単体魚が検出されたときには、対水船速の測定を中止する。
【０００８】
具体的には、本開示は、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分に基づいて、ターゲットが単体魚であるかどうかを検出する単体魚検出部と、ターゲットとして単体魚が検出されなかったときには、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数に基づいて、対水船速を測定し、ターゲットとして単体魚が検出されたときには、対水船速の測定を中止する対水船速測定部と、を備えることを特徴とする対水船速測定装置である。
【０００９】
また、本開示は、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分に基づいて、ターゲットが単体魚であるかどうかを検出する単体魚検出ステップと、ターゲットとして単体魚が検出されなかったときには、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数に基づいて、対水船速を測定し、ターゲットとして単体魚が検出されたときには、対水船速の測定を中止する対水船速測定ステップと、を順にコンピュータに実行させるための対水船速測定プログラムである。
【００１０】
これらの構成によれば、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分がほぼ０であれば、反射によるエコーが到来しターゲットが単体魚であると判別する。一方で、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分が大きいならば、後方散乱によるエコーが到来しターゲットがプランクトン等であると判別する。よって、単体魚の存在に関わらず、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することができる。
【００１１】
また、本開示は、前記単体魚検出部は、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分と、超音波反射ビームの強度と、に基づいて、ターゲットが単体魚であるかどうかを検出することを特徴とする対水船速測定装置である。
【００１２】
この構成によれば、超音波反射ビームの強度が大きいならば、ターゲットのサイズが大きくターゲットが単体魚であると判別する。一方で、超音波反射ビームの強度が小さいならば、ターゲットのサイズが小さくターゲットがプランクトン等であると判別する。よって、単体魚のみならずプランクトン等によっても反射によるエコーが到来したとしても、単体魚の存在に関わらず、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することができる。
【００１３】
また、本開示は、超音波送受信方式として、デュアルビーム方式が使用され、デュアルビーム方式の超音波反射ビームの強度の差分に基づいて、超音波反射ビームの受信方向を検出する受信方向検出部、をさらに備え、前記対水船速測定部は、超音波反射ビームの受信方向が超音波照射ビームの中心方向から所定角度以下の角度だけずれているときには、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数と、超音波照射ビームの中心方向と、に基づいて、対水船速を測定し、超音波反射ビームの受信方向が超音波照射ビームの中心方向から前記所定角度より大きい角度だけずれているときには、対水船速の測定を中止することを特徴とする対水船速測定装置である。
【００１４】
デュアルビーム方式では、超音波照射ビームの中心方向からの超音波反射ビームの受信方向のずれについて、ずれの大きさを検出することはできるが、ずれの方向を検出することはできない。この構成によれば、超音波照射ビームの中心方向からの超音波反射ビームの受信方向のずれの大きさが大きいならば、対水船速の測定を中止するため、プランクトン等の分布偏りに関わらず、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することができる。
【００１５】
また、本開示は、超音波送受信方式として、デュアルビーム方式が使用され、前記対水船速測定部は、超音波照射ビームの中心方向からの超音波反射ビームの受信方向のずれ角度によらず、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数と、超音波照射ビームの中心方向と、に基づいて、対水船速の所定期間の平均値を算出することを特徴とする対水船速測定装置である。
【００１６】
デュアルビーム方式では、超音波照射ビームの中心方向からの超音波反射ビームの受信方向のずれについて、ずれの大きさを検出することはできるが、ずれの方向を検出することはできない。この構成によれば、超音波照射ビームの中心方向からの超音波反射ビームの受信方向のずれの大きさが長時間の平均値としてはほぼ０になるため、プランクトン等の分布偏りに関わらず、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することができる。
【００１７】
また、本開示は、超音波受信方式として、スプリットビーム方式が使用され、スプリットビーム方式の各超音波振動子の受信位相の差分に基づいて、超音波反射ビームの受信方向を検出する受信方向検出部、をさらに備え、前記対水船速測定部は、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数と、超音波反射ビームの受信方向と、に基づいて、対水船速を測定することを特徴とする対水船速測定装置である。
【００１８】
スプリットビーム方式では、超音波照射ビームの中心方向からの超音波反射ビームの受信方向のずれについて、ずれの大きさを検出することができるし、ずれの方向も検出することができる。この構成によれば、超音波照射ビームの中心方向からの超音波反射ビームの受信方向のずれの大きさ及び方向をともに考慮することができるため、プランクトン等の分布偏りに関わらず、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本開示は、単体魚の存在及びプランクトン等の分布偏りに関わらず、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本開示の潮流測定システムの構成を示す図である。
【図２】従来技術の潮流測定システムの課題を示す図である。
【図３】従来技術の潮流測定システムの課題を示す図である。
【図４】本開示の潮流測定装置の構成を示す図である。
【図５】第１実施形態の潮流測定処理の手順を示す図である。
【図６】第１実施形態の照射ビームの構成を示す図である。
【図７】第１実施形態のビーム送受信の処理を示す図である。
【図８】第１実施形態の単体魚検出の処理を示す図である。
【図９】第１実施形態の受信方向検出の処理を示す図である。
【図１０】第１実施形態の対水船速測定の処理を示す図である。
【図１１】第２実施形態の潮流測定処理の手順を示す図である。
【図１２】第２実施形態の対水船速測定の処理を示す図である。
【図１３】第３実施形態の潮流測定処理の手順を示す図である。
【図１４】第３実施形態の照射ビームの構成を示す図である。
【図１５】第３実施形態の受信方向検出の処理を示す図である。
【図１６】第３実施形態の対水船速測定の処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。
【００２２】
（本開示の概要）
本開示の潮流測定システムの構成を図１に示す。潮流測定システムは、超音波振動子１及び潮流測定装置２から構成される。超音波振動子１は、船体Ｓの船底に装備され、超音波ビームを送受信する。潮流測定装置２は、船体Ｓの操舵室に装備され、潮流を測定する。従来技術の潮流測定システムの課題を図２及び図３に示す。
【００２３】
図２に示した課題は、単体魚Ｆの存在に関わるものである。ここで、プランクトンＰ等の対水速度はほぼ０であり既知であるため、反射信号がプランクトンＰ等から到来したものであれば、対水船速ｖＳひいては潮流を精度よく測定することができる。しかし、単体魚Ｆの対水速度ｖＦは有限値をとり未知であるため、反射信号が単体魚Ｆから到来したものであれば、対水船速ｖＳひいては潮流を精度よく測定することができない。
【００２４】
つまり、本来期待される対水船速ｖＳは、ｖＳ＝（ｆＤｖＣ）／（２ｆＴｓｉｎθＣ）である。しかし、実際測定される対水船速ｖＳは、ｖＳ＝（ｆＦｖＣ）／（２ｆＴｓｉｎθＣ）＋ｖＦである。ここで、θＣは鉛直方向からの超音波ビームの中心方向のずれであり、ｖＣは音速であり、ｆＴは送信周波数であり、ｆＤはプランクトンＰによるドップラ周波数であり、ｆＦは単体魚Ｆによるドップラ周波数である。
【００２５】
図３に示した課題は、プランクトンＰ等の分布偏りに関わるものである。ここで、プランクトンＰ等からの反射信号は、超音波ビームのメインローブの中心方向から到来すると仮定する。よって、プランクトンＰ等の分布中心が超音波ビームのメインローブの中心方向とほぼ同一の方向にあれば、対水船速ｖＳひいては潮流を精度よく測定することができる。しかし、プランクトンＰ等の分布中心が超音波ビームのメインローブの中心方向からずれた方向にあれば、対水船速ｖＳひいては潮流を精度よく測定することができない。
【００２６】
つまり、本来期待される対水船速ｖＳは、ｖＳ＝（ｆＰｖＣ）／（２ｆＴｓｉｎ（θＣ＋θＷ／２））である。しかし、実際測定される対水船速ｖＳは、ｖＳ＝（ｆＰｖＣ）／（２ｆＴｓｉｎθＣ）である。ここで、ｆＰはプランクトンＰからのドップラ周波数であり、θＷは超音波ビームのビーム全幅であり、プランクトンＰ等の分布中心は、超音波ビームのビーム全幅の上端の方向にある。
【００２７】
本開示の潮流測定装置の構成を図４に示す。潮流測定装置２は、照射信号送信部２１、反射信号受信部２２、対水船速測定部２３、対地船速測定部２４、潮流測定部２５、単体魚検出部２６及び受信方向検出部２７から構成される。潮流測定装置２は、後述の図５、図１１及び図１３の処理を示す対水船速測定プログラムをインストールされる。
【００２８】
照射信号送信部２１は、照射信号を超音波振動子１へ送信する。反射信号受信部２２は、反射信号を超音波振動子１から受信する。対水船速測定部２３は、プランクトンＰ等からの反射信号のドップラ周波数ｆＤに基づいて、対水船速ｖＳを測定する。対地船速測定部２４は、海底Ｂからの反射信号のドップラ周波数に基づいて、対地船速を測定する。潮流測定部２５は、対水船速ｖＳと対地船速とに基づいて、潮流を測定する。
【００２９】
単体魚検出部２６は、単体魚Ｆの存在に関わる課題を解決するものである。受信方向検出部２７は、プランクトンＰ等の分布偏りに関わる課題を解決するものである。単体魚検出部２６及び受信方向検出部２７については、第１〜３実施形態において説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
第１実施形態の潮流測定処理の手順を図５に示す。照射信号送信部２１は、単体魚検出用及び潮流測定用の照射信号を超音波振動子１へ送信する（ステップＳ１）。超音波振動子１は、単体魚検出用及び潮流測定用の超音波照射ビームを送信する。
【００３１】
第１実施形態の照射ビームの構成を図６に示す。超音波送受信方式として、デュアルビーム方式が使用される。超音波振動子１は、単体魚検出用の狭いビーム幅の超音波照射ビームと、単体魚検出用の広いビーム幅の超音波照射ビームと、潮流測定用の狭いビーム幅の超音波照射ビームとを、同一方向・ターゲットに向けて連続・近接時間に送信する。
【００３２】
ここで、超音波振動子１がこれらの超音波照射ビームを別個に送信するのは、以下の理由からである。つまり、単体魚検出では、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分に基づいて、ターゲットが単体魚Ｆであるかどうかを検出するため（後述の図８を参照）、超音波照射ビームのパルス幅は短いことが望ましい。一方で、潮流測定では、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のドップラ周波数ｆＤに基づいて、対水船速ｖＳを測定するため（後述の図１０を参照）、超音波照射ビームのパルス幅は長いことが望ましい。そこで、単体魚検出用及び潮流測定用の超音波照射ビームを別個とする。
【００３３】
そして、超音波振動子１がこれらの超音波照射ビームを同一方向・ターゲットに向けて連続・近接時間に送信するのは、以下の理由からである。つまり、単体魚検出ではターゲットが単体魚Ｆであり、潮流測定ではターゲットがプランクトンＰ等であれば、本来は精度が高い対水船速ｖＳの測定結果を破棄してしまう（後述のステップＳ５を参照）。一方で、単体魚検出ではターゲットがプランクトンＰ等であり、潮流測定ではターゲットが単体魚Ｆであれば、本来は精度が低い対水船速ｖＳの測定結果を採用してしまう（後述のステップＳ６を参照）。そこで、単体魚検出及び潮流測定では、送信時間の経過によるターゲットの状況の変化が測定に影響を与えないよう、超音波振動子１はこれらの超音波照射ビームを同一方向・ターゲットに向けて連続・近接時間に送信する。
【００３４】
第１実施形態のビーム送受信の処理を図７に示す。超音波振動子１は、単体魚検出用の狭いビーム幅に対応するために、直径が大小の電極面１１、１２を用いて、及び／又は、高い周波数において、超音波照射・反射ビームを送受信する。超音波振動子１は、単体魚検出用の広いビーム幅に対応するために、直径が小さい電極面１１を用いて、及び／又は、低い周波数において、超音波照射・反射ビームを送受信する。超音波振動子１は、潮流測定用の狭いビーム幅に対応するために、直径が大小の電極面１１、１２を用いて、及び／又は、中間の周波数において、超音波照射・反射ビームを送受信する。
【００３５】
超音波振動子１は、単体魚検出用及び潮流測定用の超音波反射ビームを受信する。反射信号受信部２２は、周波数フィルタを用いて、単体魚検出用及び潮流測定用の潮流測定位置からの反射信号を超音波振動子１から別個に取得する（ステップＳ２）。
【００３６】
単体魚検出部２６は、単体魚検出用の照射信号と反射信号との間のパルス幅の差分と、単体魚検出用の反射信号の強度と、に基づいて、ターゲットが単体魚ＦであるかプランクトンＰ等であるかを検出する（ステップＳ３〜ステップＳ６）。
【００３７】
第１実施形態の単体魚検出の処理を図８に示す。単体魚Ｆの検出時では、反射によるエコーが到来するため、単体魚検出用の超音波照射ビームのパルス幅ｗＴと比べて、単体魚検出用の超音波反射ビームのパルス幅ｗＲはほぼ等しい。プランクトンＰ等の検出時では、後方散乱によるエコーが到来するため、単体魚検出用の超音波照射ビームのパルス幅ｗＴと比べて、単体魚検出用の超音波反射ビームのパルス幅ｗＲはかなり長い。単体魚Ｆのサイズは個々のプランクトンＰ等のサイズより大きいため、単体魚Ｆの検出時では個々のプランクトンＰ等の検出時より、単体魚検出用の超音波反射ビームの強度は大きい。
【００３８】
そこで、単体魚検出部２６は、単体魚検出用の照射信号と反射信号との間のパルス幅の差分が所定閾値より小さく（ステップＳ３で「小」）、単体魚検出用の反射信号の強度が所定閾値より大きいならば（ステップＳ４で「大」）、ターゲットが単体魚Ｆであると検出する（ステップＳ５）。なお、単体魚検出用の反射信号の強度については、図９で後述する。
【００３９】
一方で、単体魚検出部２６は、単体魚検出用の照射信号と反射信号との間のパルス幅の差分が所定閾値より大きいならば（ステップＳ３で「大」）、ターゲットがプランクトンＰ等であると検出する（ステップＳ６）。そして、単体魚検出部２６は、単体魚検出用の照射信号と反射信号との間のパルス幅の差分が所定閾値より小さくても（ステップＳ３で「小」）、単体魚検出用の反射信号の強度が所定閾値より小さいならば（ステップＳ４で「小」）、ターゲットがプランクトンＰ等であると検出する（ステップＳ６）。
【００４０】
受信方向検出部２７は、デュアルビーム方式の単体魚検出用の反射信号の強度の差分に基づいて、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向を検出する（ステップＳ７）。
【００４１】
第１実施形態の受信方向検出の処理を図９に示す。単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣから、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向θＲが大きくずれるほど、デュアルビーム方式の単体魚検出用の超音波反射ビームの強度の差分が大きくなる。
【００４２】
そこで、受信方向検出部２７は、ソナー方程式（レーダ方程式と同等な方程式）に基づいて、デュアルビーム方式の単体魚検出用の反射信号の強度の差分を算出する。そして、受信方向検出部２７は、デュアルビーム方式の単体魚検出用の反射信号の強度の差分と、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向θＲと、の対応テーブルに基づいて、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向θＲを検出する（ステップＳ７）。ただし、受信方向検出部２７は、単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣから、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向θＲがいずれの方向にずれているかを検出することはできない。なお、単体魚検出部２６は、受信感度補正を考慮したソナー方程式に基づいて、デュアルビーム方式の単体魚検出用の反射信号の強度を算出する（ステップＳ４）。
【００４３】
対水船速測定部２３は、ターゲットとして単体魚Ｆが検出されたときには（ステップＳ５）、対水船速ｖＳの測定を中止する（処理終了）。一方で、対水船速測定部２３は、ターゲットとしてプランクトンＰ等が検出されたときには（ステップＳ６）、ステップＳ８及びステップＳ９の処理を実行する。第１実施形態の対水船速測定の処理を図１０に示す。
【００４４】
図１０の上段の場合では、プランクトンＰ等の分布中心は、単体魚検出用の超音波照射ビームのビーム全幅の上端の方向にある。そして、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向θＲは、単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣから、所定角度（許容誤差θＥの半分の角度）より大きい角度だけずれている（ステップＳ８で「大」）。すると、対水船速測定部２３は、対水船速ｖＳの測定を中止する（処理終了）。
【００４５】
図１０の下段の場合では、プランクトンＰ等の分布中心は、単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣとほぼ同一の方向にある。そして、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向θＲは、単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣから、所定角度（許容誤差θＥの半分の角度）以下の角度だけずれている（ステップＳ８で「小」）。すると、対水船速測定部２３は、潮流測定用の照射信号と反射信号との間のドップラ周波数ｆＤと、潮流測定用の超音波照射ビームの中心方向θＣと、に基づいて、対水船速ｖＳを測定する（ステップＳ９）。具体的には、対水船速測定部２３は、対水船速をｖＳ＝（ｆＤｖＣ）／（２ｆＴｓｉｎθＣ）と算出する。算出されたｖＳは、本来の期待のｖＳと同程度である。
【００４６】
なお、許容誤差θＥは、可変に設定してもよい。例えば、対水船速ｖＳひいては潮流を高い精度で測定するためには、許容誤差θＥを小さくすればよい。一方で、対水船速ｖＳひいては潮流の測定結果を破棄しすぎないためには、許容誤差θＥを大きくすればよい。
【００４７】
反射信号受信部２２は、周波数フィルタを用いて、潮流測定用の海底Ｂの位置からの反射信号を超音波振動子１から取得する（ステップＳ１０）。対地船速測定部２４は、潮流測定用の照射信号と反射信号との間のドップラ周波数ｆＤに基づいて、対地船速を測定する（ステップＳ１１）。ここで、海底Ｂは動かないため、図２に示したような課題は生じず、海底Ｂがほぼ水平であれば、図３に示したような課題は生じない。潮流測定部２５は、対水船速ｖＳと対地船速とに基づいて、潮流を測定する（ステップＳ１２）。
【００４８】
このように、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分がほぼ０であれば、反射によるエコーが到来しターゲットが単体魚Ｆであると判別する。一方で、超音波照射ビームと超音波反射ビームとの間のパルス幅の差分が大きいならば、後方散乱によるエコーが到来しターゲットがプランクトンＰ等であると判別する。よって、単体魚Ｆの存在に関わらず、対水船速ｖＳひいては潮流を精度よく測定することができる。
【００４９】
そして、超音波反射ビームの強度が大きいならば、ターゲットのサイズが大きくターゲットが単体魚Ｆであると判別する。一方で、超音波反射ビームの強度が小さいならば、ターゲットのサイズが小さくターゲットがプランクトンＰ等であると判別する。よって、単体魚ＦのみならずプランクトンＰ等によっても反射によるエコーが到来したとしても、単体魚Ｆの存在に関わらず、対水船速ｖＳひいては潮流を精度よく測定することができる。
【００５０】
さらに、超音波照射ビームの中心方向からの超音波反射ビームの受信方向のずれの大きさが大きいならば、対水船速ｖＳの測定を中止するため、プランクトンＰ等の分布偏りに関わらず、対水船速ｖＳひいては潮流を精度よく測定することができる。
【００５１】
（第２実施形態）
第２実施形態の潮流測定処理の手順を図１１に示す。ステップＳ１〜ステップＳ６及びステップＳ１０〜ステップＳ１２は、第１実施形態及び第２実施形態で同様である。
【００５２】
対水船速測定部２３は、ターゲットとして単体魚Ｆが検出されたときには（ステップＳ５）、対水船速ｖＳの測定を中止する（処理終了）。一方で、対水船速測定部２３は、ターゲットとしてプランクトンＰ等が検出されたときには（ステップＳ６）、ステップＳ１３の処理を実行する。第２実施形態の対水船速測定の処理を図１２に示す。
【００５３】
図１２の上段の場合では、プランクトンＰ等の分布中心は、単体魚検出用の超音波照射ビームのビーム全幅の下端の方向にある。そして、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向θＲは、単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣから、大きくずれている。とはいえ、対水船速測定部２３は、潮流測定用の照射信号と反射信号との間のドップラ周波数ｆＤと、潮流測定用の超音波照射ビームの中心方向θＣと、に基づいて、対水船速ｖＳを測定する（ステップＳ１３）。具体的には、対水船速測定部２３は、対水船速をｖＳ＝（ｆＤｖＣ）／（２ｆＴｓｉｎθＣ）と算出する。算出されたｖＳは、本来の期待のｖＳより遅く、このままでは、図３に示したような課題が残ってしまう。
【００５４】
図１２の中段の場合では、プランクトンＰ等の分布中心は、単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣとほぼ同一の方向にある。そして、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向θＲは、単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣから、ほぼずれていない。すると、対水船速測定部２３は、潮流測定用の照射信号と反射信号との間のドップラ周波数ｆＤと、潮流測定用の超音波照射ビームの中心方向θＣと、に基づいて、対水船速ｖＳを測定する（ステップＳ１３）。具体的には、対水船速測定部２３は、対水船速をｖＳ＝（ｆＤｖＣ）／（２ｆＴｓｉｎθＣ）と算出する。算出されたｖＳは、本来の期待のｖＳと同程度であり、図３に示したような課題は生じないが、この場合のみ起こるとは限らない。
【００５５】
図１２の下段の場合では、プランクトンＰ等の分布中心は、単体魚検出用の超音波照射ビームのビーム全幅の上端の方向にある。そして、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向θＲは、単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣから、大きくずれている。とはいえ、対水船速測定部２３は、潮流測定用の照射信号と反射信号との間のドップラ周波数ｆＤと、潮流測定用の超音波照射ビームの中心方向θＣと、に基づいて、対水船速ｖＳを測定する（ステップＳ１３）。具体的には、対水船速測定部２３は、対水船速をｖＳ＝（ｆＤｖＣ）／（２ｆＴｓｉｎθＣ）と算出する。算出されたｖＳは、本来の期待のｖＳより速く、このままでは、図３に示したような課題が残ってしまう。
【００５６】
ただし、図１２の上段及び下段の場合は、ほぼ同一の確率で生じる。そこで、対水船速測定部２３は、対水船速ｖＳの所定期間の平均値を算出する（ステップＳ１３）。すると、図１２の上段及び下段の場合は、互いに打ち消し合う。つまり、所定期間の平均値を算出されたｖＳは、本来の期待のｖＳと同程度であり、図３に示したような課題は生じない。
【００５７】
なお、所定期間は、可変に設定してもよい。例えば、対水船速ｖＳひいては潮流を高い精度で測定するためには、所定期間を長くすればよい。一方で、対水船速ｖＳひいては潮流の測定頻度を低くしすぎないためには、所定期間を短くすればよい。
【００５８】
このように、超音波照射ビームの中心方向からの超音波反射ビームの受信方向のずれの大きさが長時間の平均値としてはほぼ０になるため、プランクトンＰ等の分布偏りに関わらず、対水船速ｖＳひいては潮流を精度よく測定することができる。
【００５９】
（第３実施形態）
第３実施形態の潮流測定処理の手順を図１３に示す。ステップＳ１〜ステップＳ６及びステップＳ１０〜ステップＳ１２は、第１実施形態及び第３実施形態でほぼ同様である。
【００６０】
第３実施形態の照射ビームの構成を図１４に示す。超音波受信方式として、スプリットビーム方式が使用される。超音波振動子１は、単体魚検出用の超音波照射ビームと、潮流測定用の超音波照射ビームとを、同一方向・ターゲットに向けて連続・近接時間に送信する。超音波照射ビームのビーム幅として、狭い／広いビーム幅を使い分ける必要はない。
【００６１】
受信方向検出部２７は、スプリットビーム方式の各超音波振動子１の受信位相の差分に基づいて、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向を検出する（ステップＳ１４）。
【００６２】
第３実施形態の受信方向検出の処理を図１５に示す。超音波振動子１３、１４、１５は、船体Ｓの船首方向にアレイ状にこの順序で配置される。単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣからの単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向のずれをθＲとする。超音波振動子１３、１５の間の距離をｄとする。すると、単体魚Ｆ又はプランクトンＰ等から超音波振動子１３までの行程長と、単体魚Ｆ又はプランクトンＰ等から超音波振動子１５までの行程長と、の差分は、ｄｓｉｎθＲとなる。そして、超音波振動子１３、１５の間の受信位相の差分は、α＝２πｄｓｉｎθＲ／λとなる。よって、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向のずれθＲは、θＲ＝ｓｉｎ−１（αλ／２πｄ）となる。
【００６３】
そこで、受信方向検出部２７は、超音波振動子１３、１５の間の受信位相の差分αに基づいて、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向のずれθＲを検出する（ステップＳ１４）。そして、受信方向検出部２７は、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向のずれθＲがいずれの方向（船首方向又は船尾方向）に向いているかを検出することができる。なお、単体魚検出部２６は、受信感度補正を考慮したソナー方程式に基づいて、スプリットビーム方式の単体魚検出用の反射信号の強度を算出する（ステップＳ４）。
【００６４】
対水船速測定部２３は、ターゲットとして単体魚Ｆが検出されたときには（ステップＳ５）、対水船速ｖＳの測定を中止する（処理終了）。一方で、対水船速測定部２３は、ターゲットとしてプランクトンＰ等が検出されたときには（ステップＳ６）、ステップＳ１５の処理を実行する。第３実施形態の対水船速測定の処理を図１６に示す。
【００６５】
図１６の上段の場合では、プランクトンＰ等の分布中心は、単体魚検出用の超音波照射ビームのビーム全幅の上端の方向にある。そして、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向θＲは、単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣから、大きくずれている。とはいえ、対水船速測定部２３は、潮流測定用の照射信号と反射信号との間のドップラ周波数ｆＤと、潮流測定用の超音波反射ビームの受信方向θＲ（潮流測定用の超音波照射ビームの中心方向θＣではない）と、に基づいて、対水船速ｖＳを測定する（ステップＳ１５）。具体的には、対水船速測定部２３は、対水船速をｖＳ＝（ｆＤｖＣ）／（２ｆＴｓｉｎθＲ）と算出する。算出されたｖＳは、本来の期待のｖＳと同程度である。
【００６６】
図１６の下段の場合では、プランクトンＰ等の分布中心は、単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣとほぼ同一の方向にある。そして、単体魚検出用の超音波反射ビームの受信方向θＲは、単体魚検出用の超音波照射ビームの中心方向θＣから、ほぼずれていない。すると、対水船速測定部２３は、潮流測定用の照射信号と反射信号との間のドップラ周波数ｆＤと、潮流測定用の超音波反射ビームの受信方向θＲ（潮流測定用の超音波照射ビームの中心方向θＣではない）と、に基づいて、対水船速ｖＳを測定する（ステップＳ１５）。具体的には、対水船速測定部２３は、対水船速をｖＳ＝（ｆＤｖＣ）／（２ｆＴｓｉｎθＲ）と算出する。算出されたｖＳは、本来の期待のｖＳと同程度である。
【００６７】
このように、超音波照射ビームの中心方向からの超音波反射ビームの受信方向のずれの大きさ及び方向をともに考慮することができるため、プランクトンＰ等の分布偏りに関わらず、対水船速ｖＳひいては潮流を精度よく測定することができる。
【００６８】
（変形例）
本開示では、単体魚検出用及び潮流測定用の超音波照射ビームを別個としている。変形例として、単体魚検出用及び潮流測定用の超音波照射ビームを共用としてもよい。
【００６９】
本開示では、デュアルビーム方式又はスプリットビーム方式を使用している。変形例として、デュアルビーム方式に準じて、準理想ビーム方式を使用してもよい。
【００７０】
本開示では、対水船速ｖＳと対地船速とに基づいて、潮流を測定している。変形例として、対水船速ｖＳに基づいて、船体Ｓの燃費を測定してもよい。
【００７１】
本開示では、単体魚検出及び潮流測定を組み合わせている。変形例として、さらに魚群探知を組み合わせてもよく、さらに計算方式及び動揺補正を工夫してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本開示の対水船速測定装置及び対水船速測定プログラムは、単体魚の存在及びプランクトン等の分布偏りに関わらず、対水船速ひいては潮流を精度よく測定することができる。
【符号の説明】
【００７３】
Ｓ：船体
Ｐ：プランクトン
Ｆ：単体魚
Ｂ：海底
１：超音波振動子
２：潮流測定装置
１１、１２：電極面
１３、１４、１５：超音波振動子
２１：照射信号送信部
２２：反射信号受信部
２３：対水船速測定部
２４：対地船速測定部
２５：潮流測定部
２６：単体魚検出部
２７：受信方向検出部
【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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