(57)【要約】【課題】残響を抑圧するにあたって、周波数特性の違いを利用せず、演算時間を短縮して高速処理を可能とする。【解決手段】各レンジごとに、受信ビームで受信された信号のレベルを検出し、検出された信号レベルに対して、一定以上突出したレベルを除いた範囲で、当該信号レベルの平均値Ｂを算出する。この平均値Ｂに基づいて、レベル変換される信号レベルの上限値となる変換最大レベルＬ２を決定し、検出された信号レベルＩのうち、変換最大レベルＬ２以下の信号レベルをこれよりも低い信号レベルに変換する。【選択図】図８
2008241308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受波器から超音波ビームを所定方位の探知領域へ送信し、前記送受波器の円周方向の走査によって形成される受信ビームでエコーを受信し、当該エコーの画像を表示するスキャニングソナーにおいて、
各レンジごとに、前記受信ビームで受信された信号のレベルを検出する検出手段と、
前記各レンジごとに、前記検出手段で検出された信号レベルに対して、一定以上突出したレベルを除いた範囲で、当該信号レベルの平均値を算出する算出手段と、
前記各レンジごとに、前記算出手段で算出された平均値に基づいて、レベル変換される信号レベルの上限値となる変換最大レベルを決定し、前記検出手段で検出された信号レベルのうち、前記変換最大レベル以下の信号レベルを当該信号レベルよりも低い信号レベルに変換するレベル変換手段と、
を備えたことを特徴とするスキャニングソナー。
【請求項２】
送受波器から超音波ビームを所定方位の探知領域へ送信し、前記送受波器の円周方向の走査によって形成される受信ビームでエコーを受信し、当該エコーの画像を表示するスキャニングソナーにおいて、
各方位ごとに、前記受信ビームで受信された信号のレベルを検出する検出手段と、
前記各方位ごとに、前記検出手段で検出された信号レベルに対して、一定以上突出したレベルを除いた範囲で、当該信号レベルの平均値を算出する算出手段と、
前記各方位ごとに、前記算出手段で算出された平均値に基づいて、レベル変換される信号レベルの上限値となる変換最大レベルを決定し、前記検出手段で検出された信号レベルのうち、前記変換最大レベル以下の信号レベルをこれよりも低い信号レベルに変換するレベル変換手段と、
を備えたことを特徴とするスキャニングソナー。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスキャニングソナーにおいて、
前記算出手段は、
前記検出手段で検出された信号レベルの平均値Ａを算出する第１の平均値算出手段と、
前記平均値Ａと前記受信ビームの走査で取得された各信号レベルとに基づいて標準偏差Ｘを算出する第１の標準偏差算出手段と、
前記平均値Ａおよび標準偏差Ｘに基づき、Ａ−Ｘ以上かつＡ＋Ｘ以下の範囲内にある信号レベルについて平均値Ｂを算出する第２の平均値算出手段と、
からなることを特徴とするスキャニングソナー。
【請求項４】
請求項３に記載のスキャニングソナーにおいて、
前記算出手段は、前記平均値Ｂと前記受信ビームの走査で取得された各信号レベルとに基づいて標準偏差Ｙを算出する第２の標準偏差算出手段を更に備え、
前記レベル変換手段は、各レンジまたは各方位ごとに、前記第２の平均値算出手段で算出された平均値Ｂと、前記第２の標準偏差算出手段で算出された標準偏差Ｙとに基づいて、前記変換最大レベルを決定することを特徴とするスキャニングソナー。
【請求項５】
請求項４に記載のスキャニングソナーにおいて、
前記レベル変換手段は、前記変換最大レベル以下の範囲で抑圧基準レベルを設定し、前記平均値Ｂが抑圧基準レベルより大きい場合は、前記変換最大レベル以下かつ前記抑圧基準レベル以上の範囲で、所定の関数に従う変換カーブによりレベル変換を行い、前記平均値Ｂが抑圧基準レベル以下の場合は、前記変換最大レベル以下かつ前記平均値Ｂ以上の範囲で、所定の関数に従う変換カーブによりレベル変換を行うことを特徴とするスキャニングソナー。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のスキャニングソナーにおいて、
前記標準偏差に代えて、各信号レベルと平均値との差の絶対値の平均値を用いることを特徴とするスキャニングソナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波ビームを用いて水中を探知するスキャニングソナーに関し、特に、残響を抑圧するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
スキャニングソナーは、送受波器から超音波ビームを所定方位の探知領域へ送信し、送受波器の円周方向の走査によって形成される受信ビームでエコーを受信し、このエコーの信号レベルに応じた色でエコー画像を表示する水中探知装置である。スキャニングソナーで水中探知を行うと、探知領域が広いため、広範囲の水中情報を取得することができる。
【０００３】
ところで、スキャニングソナーにおいては、水中の魚群で反射したエコーだけでなく、海底や海面での散乱により生じた残響も送受波器で受信されるため、画面上に残響の画像が現われる。このような残響が多くなると、魚群エコーが残響中に埋もれて画面上で識別しにくくなり、判断を誤る場合がある。図１２は、スキャニングソナーの表示画面において表示されるエコー画像の例を示している。図のように多数の残響画像３２が現われると、魚群のエコー画像３１が判別しにくくなる。
【０００４】
そこで、このような残響を抑圧するための技術が、従来から種々提案されている。例えば、下記の特許文献１には、残響のレベルは周波数により大きく変化するが、魚群エコーのレベルは周波数による変化が小さいという特性の違いを利用して、残響を抑圧する技術が開示されている。この技術によれば、受信した広帯域信号を複数の狭帯域信号に分離し、各帯域の時系列波形を全帯域で平均することにより、周波数によるレベル変化の大きな残響レベルが相殺し合って低下し、全帯域を通してレベル変化の小さな魚群エコーレベルが強調されるので、魚群エコーを容易に検出することができる。
【０００５】
【特許文献１】特許第３０５０２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、受信信号を周波数分離して時系列の波形データに変換した上で平均化処理を行うため、演算に時間を要し、高速処理が難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、特許文献１とは異なる手段によって残響を抑圧する技術を提案するものであり、周波数特性の違いを利用せず、演算時間を短縮して高速処理を可能としたスキャニングソナーを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るスキャニングソナーは、送受波器から超音波ビームを所定方位の探知領域に送信し、送受波器の円周方向の走査によって形成される受信ビームでエコーを受信し、当該エコーの画像を表示するスキャニングソナーであって、各レンジごとに、受信ビームで受信された信号のレベルを検出する検出手段と、各レンジごとに、検出手段で検出された信号レベルに対して、一定以上突出したレベルを除いた範囲で、当該信号レベルの平均値を算出する算出手段と、各レンジごとに、算出手段で算出された平均値に基づいて、レベル変換される信号レベルの上限値となる変換最大レベルを決定し、検出手段で検出された信号レベルのうち、変換最大レベル以下の信号レベルを当該信号レベルよりも低い信号レベルに変換するレベル変換手段とを備える。
【０００９】
このようにすると、信号レベルが大きく突出した魚群エコーはそのままにして、魚群エコーより信号レベルの低い残響のみを抑圧することができるので、画面上に残響画像が少なくなって、魚群の識別が容易となる。そして、本発明では、検波後の信号レベルを用いて演算を行うだけでよく、特許文献１のように周波数特性の違いを利用しないので、残響の抑圧にあたって、受信信号を周波数分離して時系列の波形データに変換した上で平均化処理を行う必要がない。したがって、演算時間を短縮して高速処理を行うことができる。
【００１０】
本発明では、上記のように各レンジごとに演算処理を行うことに代えて、各方位ごとに演算処理を行ってもよい。この場合は、送受波器から超音波ビームを所定方位の探知領域へ送信し、送受波器の円周方向の走査によって形成される受信ビームでエコーを受信し、当該エコーの画像を表示するスキャニングソナーにおいて、各方位ごとに、受信ビームで受信された信号のレベルを検出する検出手段と、各方位ごとに、検出手段で検出された信号レベルに対して、一定以上突出したレベルを除いた範囲で、当該信号レベルの平均値を算出する算出手段と、各方位ごとに、算出手段で算出された平均値に基づいて、レベル変換される信号レベルの上限値となる変換最大レベルを決定し、検出手段で検出された信号レベルのうち、変換最大レベル以下の信号レベルをこれよりも低い信号レベルに変換するレベル変換手段とが設けられる。このようにすると、自船の後方や側方に放射状に発生するプロペラノイズと、それに起因したグレーティングローブによるノイズを抑圧することができる。
【００１１】
本発明の典型的な実施形態において、算出手段は、検出手段で検出された信号レベルの平均値Ａを算出する第１の平均値算出手段と、平均値Ａと受信ビームの走査で取得された各信号レベルとに基づいて標準偏差Ｘを算出する第１の標準偏差算出手段と、平均値Ａおよび標準偏差Ｘに基づき、Ａ−Ｘ以上かつＡ＋Ｘ以下の範囲内にある信号レベルについて平均値Ｂを算出する第２の平均値算出手段とからなる。
【００１２】
また、本発明の典型的な実施形態において、算出手段は、平均値Ｂと受信ビームの走査で取得された各信号レベルとに基づいて標準偏差Ｙを算出する第２の標準偏差算出手段を更に備える。そして、レベル変換手段は、各レンジまたは各方位ごとに、第２の平均値算出手段で算出された平均値Ｂと、第２の標準偏差算出手段で算出された標準偏差Ｙとに基づいて、変換最大レベルを決定する。こうすることで、魚群がいるレンジ（または方位）の偏差は高くなり、魚群がいる部分をそのままのレベルに残すことができる。なお、Ｙは平均値Ｂに対する偏差であって、平均値Ａに対する偏差ではないので、厳密にいうと通常の「標準偏差」とは異なるが、後述のように演算式上は標準偏差の形式をとるので、本発明では便宜上、Ｙを「標準偏差」と呼ぶことにする。
【００１３】
また、本発明の典型的な実施形態において、レベル変換手段は、変換最大レベル以下の範囲で抑圧基準レベルを設定し、平均値Ｂが抑圧基準レベルより大きい場合は、変換最大レベル以下かつ抑圧基準レベル以上の範囲で、所定の関数に従う変換カーブによりレベル変換を行う。一方、平均値Ｂが抑圧基準レベル以下の場合は、変換最大レベル以下かつ平均値Ｂ以上の範囲で、所定の関数に従う変換カーブによりレベル変換を行う。
【００１４】
本発明では、前述の標準偏差に代えて、各信号レベルと平均値との差の絶対値の平均値を用いることも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、残響の抑圧にあたって周波数特性の違いを利用せず、信号レベルのデータを用いて処理を行うだけでよいので、周波数分離が不要となり、演算時間を短縮して高速処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態を示すシステム構成図である。１は、水中を探知してエコー画像を表示するスキャニングソナー、２はＧＰＳやジャイロ等から構成される航法装置、３は水中の深度を測定する測深装置、４は潮流の流速や方向を測定する潮流計である。
【００１７】
図２は、スキャニングソナーを用いて水中を探知する原理を示している。図において、１は上述したスキャニングソナーであって、船舶５に搭載されている。６はスキャニングソナー１に備えられた送受波器、７は送受波器６から水中へ送信される超音波の送信ビーム、８は水中の魚群等で反射して帰来するエコーを受信する受信ビームである。９は水面を表している。送信ビーム７は、送受波器６から水中の全方位へ向けて一定の俯角（ティルト角）で一斉に送信され、無指向性の傘形ビームを形成する。受信ビーム８は、送受波器６が円周方向に走査されて形成される指向性をもったビームであって、高速でスパイラル状に３６０°回転する。この受信ビーム８でエコーを受信し、得られた受信信号を解析することによって、広域にわたる魚群の分布状況や動きなどの水中情報を求めることができる。なお、図１で示した航法装置２、測深装置３、潮流計４も、船舶５に搭載されている。
【００１８】
図３は、スキャニングソナー１の電気的構成を示したブロック図である。１０は前述の送受波器６を構成する素子（超音波振動子）であって、１つの素子１０ごとに１つの送受信チャンネルＣｈ（Ｃｈ１，Ｃｈ２，Ｃｈ３…）が設けられている。各送受信チャンネルの構成は同じなので、以下では送受信チャンネルＣｈ１について説明する。送受信チャンネルＣｈ１において、１１は送信と受信の動作を切り替える送受切替回路、１２はパルス幅変調された送信信号を素子１０に与える送信回路、１４は素子１０が受信した信号に対して増幅やノイズ除去等の処理を行なう受信回路、１５は受信回路１４から出力される受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１６，１７は後段の回路との間で信号の授受を行うためのインターフェースである。
【００１９】
１８は送信ビーム形成部であって、送信周期ごとに、各チャンネルの遅延量、ウェイト値および方位角を計算し、チャンネルごとの送信ビームを形成する。１９は操作部であって、この操作部１９に設けられたキーやダイヤル等を操作して、レンジの設定、ティルト角や方位の入力、表示メニューの選択などを行う。２０はスキャニングソナー１の全体の動作を制御する制御部としてのホストＣＰＵである。２１は受信ビーム形成部であって、各素子１０から出力された受信信号の位相およびウエイトを計算し、各信号を合成することにより合成受信信号を得る。２２はデータ処理部であって、受信ビーム形成部２１から出力される受信信号を検波しサンプリングして得られた信号レベルのデータに基づいて、残響抑圧のためのレベル変換処理（後述）を行うとともに、エコーの画像データを生成する。
【００２０】
２３は例えば液晶ディスプレイから構成される表示部であって、データ処理部２２で生成された画像データに基づき、探知領域内の水中情報を表示する。２４は記憶部を構成するメモリであって、画像表示用のプログラムや制御パラメータ等が記憶されている。
【００２１】
以上において、データ処理部２２は、本発明における検出手段、算出手段、レベル変換手段の一実施形態を構成する。
【００２２】
なお、図３には図示されていないが、スキャニングソナー１には、図１で示した航法装置２、測深装置３、潮流計４が接続される。また、船の動揺を検出して送受信ビームが常に所定方位を向くように制御するための動揺センサなども接続される。これらの各装置には公知のものを用いることができる。さらに、スキャニングソナー１は、魚群を自動追尾するためのターゲットロック機能を備えたものであってもよい。
【００２３】
図４は、上述したスキャニングソナー１におけるレベル変換処理の手順を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに従い、受信信号の信号レベルを変換して残響を抑圧する処理の詳細を説明する。
【００２４】
最初に、ステップＳ１において、各レンジごとに、検出された受信信号の信号レベルＩの平均値Ａを算出する。各レンジとは、図５に示すＲ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・Ｒｎのそれぞれをいい、これらはビーム放射方向の距離を表している。図５は、任意のレンジＲｉにおいて受信ビーム８が矢印Ｑ方向に旋回している様子を示した模式図である。θは受信ビーム８の方位角である。この受信ビーム８が一周（０°≦θ≦３６０°）する間に、レンジＲｉについてのスキャンが行われ、エコーが受信される。したがって、信号レベルＩは、同じ距離における一周分のデータである。このとき、海底や海面で散乱した残響も一緒に受信される。スキャンは、全てのレンジＲ１〜Ｒｎについて行われる。図６は、あるレンジにおいてスキャンの結果得られた信号レベルＩの例を示している。この信号レベルＩの波形は、受信信号をエンベロープ検波した後の波形である。ステップＳ１では、このような信号レベルＩの平均値Ａ（図６で破線で示す）が、全レンジについて算出される。
【００２５】
次に、ステップＳ２において、各レンジごとに、ステップＳ１で算出した平均値Ａを用いて、標準偏差Ｘを算出する。標準偏差Ｘは、次式で与えられる。
【数１】
2008241308.tif 000003
ここで、Ｉ（ｊ）は、各方位ごとに取得された信号レベルのデータ値、Ｎはデータの総数である。例えば、θ＝５°の間隔でスキャンをした場合、Ｎ＝７２個の離散的なデータが得られる。ステップＳ２では、上記（１）式による演算を、全てのレンジＲ１〜Ｒｎについて行う。
【００２６】
続いて、ステップＳ３において、各レンジごとに、ステップＳ１の平均値ＡとステップＳ２の標準偏差Ｘとを用いて、図６のようにＡ−Ｘ以上かつＡ＋Ｘ以下の範囲を設定し、この範囲内にあるデータのみについて平均値Ｂ（一点鎖線で示す）を算出する。これにより、図６の斜線で示したような、信号レベルの極端に突出した部分を除外した平均値が求められる。斜線部分は、魚群や海底からの本来のエコーによるものである。ステップＳ２では、この平均値Ｂの演算を、全てのレンジＲ１〜Ｒｎについて行う。
【００２７】
次に、ステップＳ４において、ステップＳ３の平均値Ｂを用いて、各レンジごとに、標準偏差Ｙを算出する。標準偏差Ｙは、次式で与えられる。
【数２】
2008241308.tif 000004
ここで、Ｉ（ｊ）は、各方位ごとに取得された信号レベルのデータ値、Ｎはデータの総数である。ステップＳ４では、上記（２）式による演算を、全てのレンジＲ１〜Ｒｎについて行う。
【００２８】
次に、ステップＳ５において、抑圧基準レベルＬ１を算出する。この値としては、平均値Ｂの最小値等を毎回求めたものを用いてもよいし、あらかじめ決められた固定値を用いてもよい。抑圧基準レベルＬ１については、図８および図９で説明する。
【００２９】
次に、ステップＳ６において、ステップＳ３の平均値ＢとステップＳ４の標準偏差Ｙとを用いて、各レンジごとにＹ／Ｂの値を求め、その中の最大値Ｚを抽出する。ＹをＢで除算するのは、各レンジ間で信号レベルにばらつきがあった場合、例えば図７において、平均値Ｂ１に対する標準偏差Ｙ１と、平均値Ｂ２に対する標準偏差Ｙ２とを同等の標準偏差として扱うためである。すなわち、全体のレベルが高い部分では、例えばレベルが１変動しても大した変化とは感じられないが、全体のレベルが低い部分では、たとえ小さな変化であっても前者の場合よりは大きな変化と感じられるので、ＹをＢで除算することで規格化を行い、標準偏差を平準化する。
【００３０】
次に、ステップＳ７において、各レンジごとに、ステップＳ３の平均値ＢとステップＳ６の最大値Ｚを用いて、次式により変換最大レベルＬ２を算出する。
Ｌ２＝Ｂ＋Ｚ×Ｂ＝Ｂ（１＋Ｚ）  ・・・（３）
この変換最大レベルＬ２は、図８で説明するように、レベル変換される信号レベルの上限値を表している。
【００３１】
最後に、ステップＳ８において、ステップＳ１〜Ｓ７の演算結果に基づき、各
レンジごとに受信信号の信号レベルを変換する処理を行う。以下、レベル変換処理の内容について説明する。
【００３２】
図８は、レベル変換の原理を示した図である。図の横軸は、検出された信号レベルＩを表しており、縦軸は変換された信号レベルＵを表している。実線のＪ１はレベル変換関数であり、破線のＪ２はレベル変換しない場合の信号レベルＩ、Ｕの関係（すなわちＵ＝Ｉ）を表す一次関数である。ＭＡＸは信号レベルの最大値、Ｌ１は前述の抑圧基準レベル、Ｌ２は前述の変換最大レベル、Ｂは前述の平均値である。なお、レベル変換関数Ｊ１は、各レンジで求められたＬ１，Ｌ２，Ｂなどの値に基づいて、レンジごとに設定される。したがって、図８はあるレンジにおけるレベル変換関数Ｊ１やレベル値等を表したものである。
【００３３】
図８において、レベル変換関数Ｊ１は、直線部分と曲線部分からなる。Ｐ１〜Ｐ２の直線部分は、検出された信号レベルＩが変換最大レベルＬ２より大きい範囲にあって、一次関数Ｊ２の一部と一致している。したがって、この範囲ではレベル変換は行われず、魚群エコーの信号レベルはそのまま維持される。
【００３４】
レベル変換関数Ｊ１のＰ２〜Ｐ３の曲線部分は、検出された信号レベルＩがＢ≦Ｉ≦Ｌ２の領域にあって、指数関数に従う変換カーブとなっている。この領域は、残響が含まれる範囲であるが、指数関数により残響のレベルは低レベルに変換される。すなわち、図８の横軸における信号レベルＩｘの残響が検出された場合、もしレベル変換を行わなければ、Ｉｘの値がそのまま採用されるが（Ｕ１＝Ｉｘ）、指数関数でレベル変換を行うと、Ｉｘの値はＵ２（＜Ｕ１）に変換され、もとの値よりレベルが低下する。この指数関数によるレベル変換は、変換最大レベルＬ２以下かつ抑圧基準レベルＬ１以上の範囲で行われる。なお、ここでは、レベル変換関数Ｊ１の曲線部分に指数関数を用いたが、これ以外の関数を用いてもよい。
【００３５】
レベル変換関数Ｊ１のＰ３〜Ｐ４の直線部分は、検出された信号レベルＩが平均値Ｂより小さい範囲にあって、一次関数となっているが、レベル変換しない場合の一次関数Ｊ２に対して下方向へシフトしているため、この領域においても検出信号のレベル変換が行われる。なお、この直線部分をＢ−Ｌ１だけ下方向へシフトさせているのは、レベル変換関数Ｊ１がＰ３で不連続にならないようにするためである。変換後のレベル値は、抑圧基準レベルＬ１より小さな値となる。また、レベル変換関数Ｊ１のＰ４〜Ｐ５の部分は、Ｂ−Ｌ１だけ下方向へシフトさせると負の値となるため、変換後のレベルを全て０としている。
【００３６】
図８では、平均値Ｂが抑圧基準レベルＬ１より大きくなっているが、平均値Ｂと抑圧基準レベルＬ１とが同じであってもよい。平均値Ｂが抑圧基準レベルＬ１より小さい場合は、図９のようなレベル変換関数Ｊ１が用いられる。このレベル変換関数Ｊ１は、変換最大レベルＬ２以下かつ平均値Ｂ以上の範囲でのみ、指数関数に従う変換カーブにより、図８と同様のレベル変換を行う。この場合も、変換カーブは、指数関数以外の関数であってもよい。なお、図９は、抑圧基準レベルＬ１を固定値とした場合であり、例えば平均値Ｂの最小値を毎回求めてこれを抑圧基準レベルＬ１とする場合は、図９のようなＢ＜Ｌ１のケースは生じない。
【００３７】
表示部２３の画面に表示される画像の色は、変換後の信号レベルＵに基づいて決定される。図１０は、画像の色をレベル区分と対応付けて表した色テーブルの例である。ここでは８色が用いられるが、これは一例であって、１６色など色数は任意に選定することができる。レベル区分は、色と対応してレベル１〜レベル８まであり、レベル１が最も信号レベルが小さく、レベル８が最も信号レベルが大きい。各レベル区分には、信号レベルの範囲が設定されており、レベル変換関数Ｊ１による変換後の信号レベルＵの値に応じて、当該信号レベルはレベル１〜レベル８のいずれかに振り分けられる。
【００３８】
したがって、図８のＩｘの残響に関して言えば、レベル変換を行わない場合のＵ１が例えばレベル６に属する値であれば、図１０より表示色は橙色となるが、レベル変換を行った場合のＵ２が例えばレベル４に属する値であれば、図１０より表示色は緑色となって、画面上で残響が目立ちにくくなる。
【００３９】
図１１は、本発明のレベル変換処理により得られるエコー画像の例を示している。図１２と対比すれば明らかなように、本発明の場合は、レベル変換によって残響のみが抑圧されるので、残響画像３２が目立たなくなる一方で、魚群のエコー画像３１は鮮明に表示される。
【００４０】
以上のように、上述した実施形態によれば、信号レベルが大きい魚群エコーはそのままにして、魚群エコーより信号レベルの低い残響のみを抑圧することができるので、画面上に残響画像が少なくなって、魚群の識別が容易となる。この場合、各レンジに対して、レンジ全体の信号レベルが高い場合は、そのレンジ全体の信号レベルが抑圧され、他のレンジに比べて信号レベルの分散が小さいレンジについては、ほとんどの信号レベルが抑圧される。また、上述した実施形態では、変換最大レベルＬ２を標準偏差に基づいて求めているので、レベルの高い方向に分散している点については、そのままのレベルが維持される。
【００４１】
さらに、上述した実施形態では、残響抑圧にあたって検波後の信号レベルを用いて演算を行うだけでよく、特許文献１のように周波数特性の違いを利用しないので、残響の抑圧にあたって、受信信号を周波数分離して時系列の波形データに変換した上で平均化処理を行う必要がない。したがって、演算時間を短縮して高速処理を行うことができる。
【００４２】
上記実施形態では、各レンジ（距離）ごとに演算処理を行う例を挙げたが、各方位（角度）ごとに演算処理を行ってもよい。この場合、（１）式および（２）式のＩ（ｊ）は、各レンジごとに取得された信号レベルのデータ値となる。また、レベル変換処理の手順は、図１３のようになる。図１３では、ステップＳ１１〜Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１７において、図４のステップＳ１〜Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７の「各レンジ」が「各方位」に置き換わっているだけで、各ステップの処理内容は図４の場合と同様である。このように各方位ごとに処理を行うと、自船の後方や側方に放射状に発生するプロペラノイズと、それに起因したグレーティングローブによるノイズを抑圧することができる。
【００４３】
本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、図８および図９におけるレベル変換関数Ｊ１として、Ｐ２〜Ｐ４までが指数関数等の変換カーブになっているものや、Ｐ２〜Ｐ５までが指数関数等の変換カーブになっているものを用いてもよい。
【００４４】
また、図４の手順では、ステップＳ１〜Ｓ６により１回分のデータが全て得られてから、ステップＳ７で変換最大レベルＬ２を算出するようにしているが、前回のデータで求めた変換最大レベルを用いて処理を行ってもよい。図１３の場合も同様である。このようにすると、一回の送受信における全データが揃うのを待つことなく、従来のソナー画像のように順次処理して表示することが可能となる。
【００４５】
また、上記実施形態では、レベル変換処理において標準偏差Ｘ，Ｙを用いたが、本発明では、標準偏差に代えて、各信号レベルと平均値との差の絶対値の平均値を用いてもよい。その他、信号レベルの最大値と平均値の間に位置する値であれば、これらの以外の値を採用してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、図４のステップＳ６および図１３のステップＳ１６において、単純にレベルに比例させて標準偏差Ｙを平均値Ｂで除算しているが、これに代えて、例えば平均値Ｂを対数変換したｌｏｇ（Ｂ）で標準偏差Ｙを除算してもよい。この場合、（３）式は次のように書き換えられる。
Ｌ２＝Ｂ＋Ｚ×ｌｏｇ（Ｂ）    ・・・（４）
また、（３）式や（４）式以外の演算式により変換最大レベルＬ２を算出してもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、スキャニングソナー１の表示部２３にエコー画像を表示する場合について述べたが、スキャニングソナー１にＰＣ（パーソナルコンピュータ）を接続し、このＰＣのモニタにエコー画像を表示するようにしてもよい。また、船内のスキャニングソナー１で収集したデータを光ディスク等の記録媒体に記録し、この記録媒体を別の場所に設置されているＰＣに装着して、データ解析を行うようにしてもよい。
【００４８】
さらに、上記実施形態では、超音波ビームを３６０°の全方位へ送信して全周スキャンを行うスキャニングソナーを例に挙げたが、本発明は、超音波ビームを１８０°の方位へ送信して半周スキャンを行うスキャニングソナーなど、他のタイプのスキャニングソナーにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】スキャニングソナーで水中を探知する原理を示した図である。
【図３】スキャニングソナーの電気的構成を示したブロック図である。
【図４】レベル変換処理の手順を示したフローチャートである。
【図５】任意のレンジにおいて受信ビームが旋回している様子を示した模式図である。
【図６】スキャンの結果得られた信号レベルの例を示した図である。
【図７】標準偏差の平準化を説明する図である。
【図８】レベル変換の原理を示した図である。
【図９】レベル変換の原理を示した図である。
【図１０】色テーブルを示した図である。
【図１１】本発明によるエコー画像の例である。
【図１２】従来のエコー画像の例である。
【図１３】他の実施形態によるレベル変換処理の手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１    スキャニングソナー
６    送受波器
７    送信ビーム
８    受信ビーム
２２  データ処理部
２３  表示部
３１  魚群エコーの画像
３２  残響の画像
Ｒ１，Ｒ２，…Ｒｎ  レンジ
【図１】
2008241308.tif 000005
【図２】
2008241308.tif 000006
【図３】
2008241308.tif 000007
【図４】
2008241308.tif 000008
【図５】
2008241308.tif 000009
【図６】
2008241308.tif 000010
【図７】
2008241308.tif 000011
【図８】
2008241308.tif 000012
【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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