(57)【要約】【課題】水中前下方の海底映像を分かりやすく表示することで、操艦者が進路選択を的確かつ容易に行うことが出来る水中探知装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数の超音波振動子を互いに直交するように配列して構成される送波器・受波器を用いたクロスファンビーム方式の水中探知装置において、前方の複数方位についての海底の２次元映像を求めて同一画面上に重畳表示することにより、操艦者が艦船の進路選択を的確に行えるようにした。【選択図】図５
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波振動子を艦底において直線的に配列して構成される送波器と、
前記送波器の複数の超音波振動子に電気信号を供給して、扇状の探知領域に向けて、超音波信号を送信する送信ビーム形成部と、
前記超音波信号に起因する海底からのエコーを受信して電気信号に変換する複数の超音波振動子を、艦底において前記送波器の超音波振動子の配列方向に直交する方向に配列して構成される受波器と、
前記受波器の複数の超音波振動子から出力される電気信号を移相・合成して、扇状の指向特性を有する受信ビームを形成する受信ビーム形成部と、
前記受信ビーム形成部からの信号に基づいて前記探知領域の海底深度データを求める海底深度演算部と、
前記探知領域の海底深度データを記憶する記憶部と、
前記記憶部から海底深度データを、予め設定された複数方位について読み出して、該複数方位の海底断面データを求める海底断面データ生成部と、
前記海底断面データ生成部からの海底断面データを処理して前記複数方位の海底断面映像を表示画面上に重畳表示する表示部と、
を備えることを特徴とする水中探知装置。
【請求項２】
前記送信ビーム形成部は、超音波信号を送信する扇状領域のステアリング角を送信に応じて変化させることを特徴とする請求項１記載の水中探知装置。
【請求項３】
前記断面データ生成部は、自艦移動に関する情報に基づいて海底断面データを生成することを特徴とする請求項１記載の水中探知装置。
【請求項４】
外部から取得する自艦の深度情報に基づき、自艦位置を前記表示画面上に表示することを特徴とする請求項１に記載の水中探知装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、船舶や潜水艦等の艦船に搭載され、自艦前下方の海底地形を超音波の送受信により探知して表示する水中探知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶や潜水艦等に搭載され、自艦の前下方の海底地形に関し、操船者に対して的確な情報を与える水中探知装置については、座礁事故の防止のため、従来から要望されており、これまでに特許文献１に開示されているような装置が開発されている。この装置は、自艦前方の海底形状を縦方向にスキャンして表示するもので、簡易な構成で座礁事故を防止することが出来る点で、すぐれた技術ということができる。
【０００３】
また、艦船に搭載し、自艦下方に超音波を送受信して海底形状を表示する種々の水中探知装置も知られており、例えば、特許文献２に開示されているクロスファンビームを用いた水中探知装置は、互いに直交して配列した送信用と受信用の１組のラインアレーを自艦の下部に配置して自艦下方の海底地形を探知するものである。
【特許文献１】特開２００６−５２９８７
【特許文献２】特開昭５９−１０７２８５
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の装置は、自艦前方の１方位についてのみ、海底断面を表示するものであるため、操船者が最適な進路を選択するためには、実際に自艦の進路をさまざまに変更して各方位の海底断面の形状を探知し、試行錯誤しつつ、進路をみつける必要がある。
【０００５】
また、特許文献２に開示されている装置は、停留中に自艦の下方の海底地形を把握するためのものであり、自艦が航行している際に、操船者に対して最適な進路の選択等の、航行についての的確な情報を提供するものとはいえない。
【０００６】
本考案は、自艦前下方の海底地形を分かりやすく表示し、艦船の安全航行に資する水中探知装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する為に、本考案の水中探知装置は、複数の超音波振動子を艦底において直線的に配列して構成される送波器と、前記送波器の複数の超音波振動子に電気信号を供給して、扇状の探知領域に向けて、超音波信号を送信する送信ビーム形成部と、前記超音波信号に起因する海底からのエコーを受信して電気信号に変換する複数の超音波振動子を、艦底において前記送波器の超音波振動子の配列方向に直交する方向に配列して構成される受波器と、前記受波器の複数の超音波振動子から出力される電気信号を移相・合成して、扇状の指向特性を有する受信ビームを形成する受信ビーム形成部と、前記受信ビーム形成部からの信号に基づいて前記探知領域の海底深度データを求める海底深度演算部と、前記探知領域の海底深度データを記憶する記憶部と、前記記憶部から海底深度データを、予め設定された複数方位について読み出して、該複数方位の海底断面データを求める海底断面データ生成部と、前記海底断面データ生成部からの海底断面データを処理して前記複数方位の海底断面映像を表示画面上に重畳表示する表示部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本考案の水中探知装置では、前記送信ビーム形成部は、超音波信号を送信する扇状領域のステアリング角を送信に応じて変化させるようにしても良い。
【０００９】
また、本考案の水中探知装置では、前記断面データ生成部は、自艦移動に関する情報に基づいて海底断面データを生成するようにしても良い。
【００１０】
また、本考案の水中探知装置では、外部から取得する自艦の深度情報に基づき、自艦位置を前記表示画面上に表示するようにしても良い。
【考案の効果】
【００１１】
本考案の水中探知装置によれば、自艦前下方の海底地形が分かりやすく表示され、艦船のより安全な航行が可能となる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照しながら、本考案の実施形態について説明する。
図１は、本考案の水中探知装置の構成例を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、送波器１は、複数の超音波振動子から構成されており、図２に示すように艦底に、振動子の配列方向が船の前後方向となるように装備される。送信ビーム形成部３は、制御部５からの送信制御信号に基づいて、送波器１を構成する振動子ごとに所定のウエイトと位相差（あるいは時間差）を持つ送信パルス信号を生成して送波器１の各振動子に対して印加し、送波器１より水中に超音波信号が発射される。このとき発射される超音波信号は、図３に送信ビームとして示されているように、船体の左右方向について広い指向特性を持ち、船体の前後方向について所定のステアリング角θＶ方向に局在した扇形の指向特性を持つ。なお、ステアリング角θＶは、送信ビームの中心方向と自艦直下方向との成す角である。ステアリング角θＶは、後述の２つの動作モードに応じて、制御部５により送信周期ごとに制御される。
【００１４】
受波器２も送波器１と同様に複数の超音波振動子から構成されており、図２に示すように艦底に、振動子の配列方向が船の左右方向となるように装備される。受波器２を構成する複数の振動子は、送波器１の送信する超音波信号に起因して海底等の水中の物標から帰来するエコーを受信して電気信号に変換する。受信ビーム形成部４は、受波器２を構成する各振動子から出力される信号に対して、所定のウエイトと位相差をあたえることで、受信ビームを形成する。ここで、受信ビームは図３に示されているように、船体の前後方向については広い指向特性を持ち、船体の左右方向については所定のスキャン角θＨ方向に局在した指向特性を持つものである。θＨは、受信ビームの中心方向と自艦直下方向との成す角である。スキャン角θＨは、制御部５によって制御される。受信ビームについては、１つの受信ビームを高速に左右にスキャンするが、複数のティルト角のものを同時に形成してもよい。
【００１５】
受信ビーム形成部４で得られる受信データをもとに、制御部５において自艦前下方の複数方位の海底について水深が計算される。制御部５から出力される自艦前下方の水深に関する情報は表示処理部８で表示用信号に変換され、表示器９に自艦前下方の海底形状の映像が図５、図６、図８、図９、図１０のいずれかの如く表示される。これらの表示については、それぞれ後で説明する。操作部６は、操作者が所望する探知方位の入力を行うためのものである。また、方位センサー７は自艦の方位に関するデータを制御部５に与えるためのもので、具体的にはジャイロやＧＰＳ受信機を用いる。
【００１６】
次に、本考案の水中探知装置の動作および表示形態について説明する。
本考案の装置では、送信方法に対応して、第１の動作モードと、第２の動作モードが存在する。
【００１７】
まず、第１の動作モードについて説明する。
第１の動作モードでは、送信周期ごとに送信ビームのステアリング角を変更しつつ、送受信動作が実行される。
【００１８】
図４は、第１の動作モードにおける、本考案の水中探知装置の動作を説明するための、フローチャートである。このフローチャートの各ステップについて、順に説明する。
【００１９】
（ステップ１０）まず、制御部において送信ビームのステアリング角度をθＶ＝６０°に設定する。
（ステップ１１）設定されているステアリング角度θＶで、超音波信号を水中に送信する。
（ステップ１２）制御部において受信ビームのスキャン角度をθＨ＝＋３０°に設定する。
（ステップ１３）設定されているステアリング角度θＨで、受信ビームを形成する。
（ステップ１４）自艦から海底までの距離を測定する。
（ステップ１５）θＨが−３０°よりも小さいかどうかを判断する。
（ステップ１６）θＨの値から１°を減じる。
（ステップ１７）θＶが０°よりも小さいかどうかを判断する。
（ステップ１８）θＶの値から１°を減じる。
（ステップ１９）海面から海底までの距離を計算する。
（ステップ２０）表示データを作成する。
（ステップ２１）画面に海底映像を表示する。
【００２０】
図５は、本考案の水中探知装置の、第１の動作モードにおける、第１の表示例をあらわす図である。太い実線が艦首方向の海底画像、太い点線がユーザーが設定した艦首とは異なる方位の海底画像である。なお、この図では、説明の為、線を太い実線、太い点線のように区別しているが、実際の装置では、色を変えて表示するようにしても良い。
【００２１】
このように、異なる複数の方位の前方海底の断面映像を重畳して表示することで最適な進路選択が出来るようになる。例えば、艦首方向の海底が隆起していて、設定した方位の海底が平坦であることがこの装置の表示により確認された場合は、進路をこの設定した方位に変更するように操艦すれば座礁を回避することが出来る。なお、設定する方位については、上記説明では１つだけとしたが、複数の方位を設定するようにし、それぞれ異なる態様で表示するようにしても良い。
【００２２】
図６は、本考案の水中探知装置の、第１の動作モードにおける、第２の表示例をあらわす図である。海底が複数の細い線の連なりとして表現され、自艦前下方の海底を立体的に把握することが出来る。
なお、第１の表示例と第２の表示例は同時に同一の画面に表示するようにしても良い。
【００２３】
次に第２の動作モードについて、説明する。
第２の動作モードにおいては、送信ビームのステアリング角度は一定であり、自艦の移動に伴って順次前方の海底を探知する。
【００２４】
図７は、本考案の水中探知装置の、第２の動作モードを説明するための、フローチャートである。このフローチャートの各ステップについて順に説明する。
【００２５】
（ステップ３０）送信ビームのステアリング角度θＶを６０°に設定する。
（ステップ３１）超音波信号を送信する。
（ステップ３２）受信ビームのスキャン角度θＨを＋３０°に設定する。
（ステップ３３）受信ビームを形成する。
（ステップ３４）自艦から海底までの距離を計算する。
（ステップ３５）θＨが−３０°より小さいかどうか判断する。
（ステップ３６）θＨから１°減算する。
（ステップ３７）海面から海底までの深度を計算する。
（ステップ３８）表示データを作成する。
（ステップ３９）画面に海底映像を表示する。
【００２６】
図８は、第２の動作モードにおける、第３の表示例をあらわす図である。図８において、太い実線が艦首方向の海底画像、太い点線が艦首とは異なるユーザーにより設定された方位の海底画像である。自艦の移動量については、不図示の船速計等の外部機器より取得する海底に対する船速と経過時間を基に算出している。この図では、説明の為、線を太い実線、太い点線のように区別しているが、実際の装置では、色を変えて表示するようにしても良い。
【００２７】
このように、異なる複数の方位の前方海底の断面映像を重畳して表示することで最適な進路選択が出来るようになる。例えば、艦首方向の海底が隆起していて、設定した方位の海底が平坦であることがこの装置の表示により確認された場合は、進路をこの設定した方位に変更するように操艦すれば座礁を回避することが出来る。なお、設定する方位については、上記説明では１つだけとしたが、複数の方位を設定するようにし、それぞれ異なる態様で表示するようにしても良い。
【００２８】
図９は、第２の動作モードにおける、第４の表示例をあらわす図である。海底の断面が複数の細い線として表現され、ユーザーは自艦前下方の海底を立体的に把握することが出来る。
なお、第３の表示例と第４の表示例は同時に同一の画面に表示するようにしても良い。
【００２９】
図１０は、本考案の水中探知装置の、第５の表示例をあらわす図である。これは、本考案の水中探知装置が、潜水艦に搭載されている場合に、第２の動作モードを実行した際の表示例である。不図示の深度計から取得する自艦の水深情報に基づいて、自艦の位置が水面下に表示され、自艦の深度履歴についても併せて表示されている。このようにすることにより、本考案の装置を潜水艦に搭載した場合にも、操船者は座礁を回避し、適切な進路を選択することが出来る。このような表示は、第１の動作モードにおいても同様に可能である。
【００３０】
なお、以上の説明では、送波器の振動子の配列方向を自艦の前後方向、受波器の振動子の配列方向を自艦の左右方向とした実施例について説明したが、これとは異なり、例えば、送波器の振動子の配列方向を自艦の左右方向、受波器の振動子の配列方向を自艦の左右方向として装置を構成し、表示形態を適宜変更することも可能である。  
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本考案の水中探知装置のブロック図である。
【図２】本考案の水中探知装置の送波器と受波器の艦底への装備例を示す図である。
【図３】本考案の水中探知装置の送信ビームと受信ビームの形状を説明するための図である。
【図４】本考案の水中探知装置の、第１の動作モードにおける、動作を説明するための、フローチャートである。
【図５】本考案の水中探知装置の、第１の動作モードにおける、第１の表示例を説明するための図である。
【図６】本考案の水中探知装置の、第１の動作モードにおける、第２の表示例を説明するための図である。
【図７】本考案の水中探知装置の、第２の動作モードにおける、動作を説明するための、フローチャートである。
【図８】本考案の水中探知装置の、第２の動作モードにおける、第３の表示例を説明するための図である。
【図９】本考案の水中探知装置の、第２の動作モードにおける、第４の表示例を説明するための図である。
【図１０】本考案の水中探知装置の、第５の表示例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  送波器
２  受波器
３  送信ビーム形成部
４  受信ビーム形成部
５  制御部
６  操作部
７  方位センサー
８  表示処理部
９  表示器
【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】
0003129749.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年12月18日(2006.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記海底断面データ生成部は、自艦移動に関する情報に基づいて海底断面データを生成することを特徴とする請求項１記載の水中探知装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本考案の水中探知装置では、前記海底断面データ生成部は、自艦移動に関する情報に基づいて海底断面データを生成するようにしても良い。