JP7740679B2 - Echo sounding system - Google Patents
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Description
本発明は、超音波を使用して例えば海底までの距離を計測し、海底などの情報を可視化して表示する音響測深装置システムに関する。
The present invention relates to an echo sounding system that uses ultrasonic waves to measure the distance to the seabed, for example, and visualizes and displays information about the seabed, etc.
水中情報可視化装置の一つとして魚群探知機が知られている。図1に示すように、魚群探知機は超音波を水中に向けて発射し、水中に存在する水中物体(例えば魚や水中の浮遊物)や海底から反射信号をカラー液晶表示装置等に表示するものである。また、特許文献1には、広範囲の水深を探知するとともに海底面の底質を探知する底質探知装置が記載されている。 A fish finder is known as one type of underwater information visualization device. As shown in Figure 1, a fish finder emits ultrasonic waves into the water and displays reflected signals from underwater objects (such as fish or floating objects) and the seabed on a color LCD display or similar device. Patent Document 1 also describes a bottom sediment detection device that can detect a wide range of water depths and detect bottom sediments on the seabed.
特許文献1に記載されているように、従来、深浅を探知する測深機として、シングルビーム方式の測深機と、マルチビーム方式の測深機が知られている。図1に示すように、シングルビーム方式の測深機は、送受波器から真下方向に超音波パルス信号を送信して、真下の海底面で反射した超音波信号を受信することで、この点での水深データを得るものである。マルチビーム方式の測深機は、海底方向の所定角範囲内に超音波パルス信号を同時に送信し、この所定角範囲内で互いに異なる探知方向とする複数の受波ビームを形成して、所定角範囲に応じた海底面領域の各区域における水深データを得るものである。シングルビーム測深が海底を送受波器直下の水深情報を線で測深しているのに対し、マルチビーム方式の測深は面的に詳細な海底地形を測深することができる。 As described in Patent Document 1, single-beam and multi-beam sounders are conventionally known as depth sounders for detecting shallowness and depth. As shown in Figure 1, a single-beam sounder transmits ultrasonic pulse signals directly downward from a transducer and receives the ultrasonic signals reflected from the seabed directly below, thereby obtaining water depth data at that point. A multi-beam sounder simultaneously transmits ultrasonic pulse signals within a predetermined angular range toward the seabed, forming multiple receiving beams with different detection directions within this predetermined angular range, thereby obtaining water depth data for each area of the seabed surface corresponding to the predetermined angular range. While single-beam sounding measures the seabed depth information directly below the transducer using a line, multi-beam sounding can measure detailed seabed topography across a surface.
マルチビーム方式において、一度に複数例えば256本の超音波ビームを照射できる範囲(スワス)の幅がスワス幅と称され、両端のビームのなす角度がスワス角と称される。例えばスワス角が90°から120°の範囲に設定される。マルチビーム方式の場合と比較してシングルビームの場合では、ビームの照射角が大きいので、対象物における照射範囲(以下、フットプリントと適宜称する)が大きくなり、このフットプリントの幅を探知することとなる。 In the multi-beam system, the width of the area (swath) that can be irradiated with multiple ultrasonic beams at one time, for example 256 beams, is called the swath width, and the angle between the beams at both ends is called the swath angle. For example, the swath angle is set in the range of 90° to 120°. Compared to the multi-beam system, the single-beam system has a larger beam irradiation angle, so the irradiation area on the target (hereinafter referred to as the footprint) is larger, and the width of this footprint is detected.
マルチビーム方式の測深機は、ハードウエァ及びソフトウェアの規模が大きくなり、商品価格が高価である。一方、シングルビーム方式の測深機は価格が安いが一度に測深できるのは1点のみなので計測効率が悪く、粗い海底地形に関する3次元データしか取得することができない。さらに、従来の深浅測量では観測船の動揺補正と潮位補正の両方を行う必要があった。動揺補正のために、動揺を検出するための加速度センサーなどが必要とされていた。 Multi-beam sounders require large hardware and software, making them expensive. On the other hand, single-beam sounders are inexpensive, but can only measure one point at a time, resulting in poor measurement efficiency and the ability to obtain only rough three-dimensional data on the seabed topography. Furthermore, conventional bathymetry requires both compensation for the motion of the observation vessel and compensation for tide levels. Motion compensation requires devices such as an acceleration sensor to detect motion.
コストの点からは、シングルビーム方式がマルチビーム方式と比較して有利であるが、シングルビーム方式の測深機は価格が安いが一度に測深できるのは1点のみなので計測効率が悪く、粗い海底地形に関する3次元データしか取得することができない。さらに、従来の深浅測量では観測船の動揺補正と潮位補正の両方を行う必要があった。動揺補正のために、動揺を検出するための加速度センサーなどが必要とされていた。 In terms of cost, the single-beam method is more advantageous than the multi-beam method. However, although single-beam sounders are inexpensive, they can only measure one point at a time, making them less efficient at measuring, and they can only obtain three-dimensional data on rough seabed topography. Furthermore, conventional bathymetry requires both compensation for the motion of the observation vessel and for tide levels. Motion compensation requires devices such as an acceleration sensor to detect motion.
したがって、本発明の目的は、シングルビーム方式を用いて、マルチビーム方式の測深機に匹敵する海底情報を形成することができ、また、動揺補正と潮位補正を同時に行うことができる音響測深装置システムを提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to provide an acoustic depth sounding system that can generate seabed information comparable to that of a multi-beam depth sounder using a single beam system, and can simultaneously perform motion compensation and tide level compensation.
本発明は、船に設けられた第1の音響測深装置及び第2の音響測深装置を有する音響測深システムであって、
第1の音響測深装置及び第2の音響測深装置のそれぞれは、
3次元座標のz軸に対して設置角の傾きを有する軸上に配置された、衛星測位システムの複数の受信機と、
軸上に配列され、軸の延長方向に超音波ビームを放射し、水底から反射して戻ってくる超音波を受信して水底迄の距離を計測するようになされたシングルビーム方式の測深機とを備え、
複数の受信機のそれぞれの測位結果を使用して距離の補正を行うことによって、水底の位置における水深を計測するようになされ、
第1の音響測深装置と第2の音響測深装置の間で設置角が異なる値とされた音響測深システムである。
The present invention provides an echo sounding system having a first echo sounding device and a second echo sounding device provided on a ship,
Each of the first echo sounding device and the second echo sounding device comprises:
A plurality of receivers of a satellite positioning system arranged on an axis having an inclination at an installation angle with respect to a z-axis of a three-dimensional coordinate system;
and a single-beam depth sounder arranged on an axis, emitting an ultrasonic beam in the extension direction of the axis, receiving the ultrasonic waves reflected from the bottom of the water and returning, thereby measuring the distance to the bottom of the water;
The water depth at the water bottom position is measured by correcting the distance using the positioning results of each of the multiple receivers ;
This is an echo sounding system in which the installation angles of the first echo sounding device and the second echo sounding device are different from each other .
本発明によれば、シングルビーム方式を用いて、マルチビーム方式の測深機に匹敵する海底情報を形成することができる。シングルビーム方式のために、マルチビーム方式と比較してコストを低くすることができる。さらに、動揺補正と潮位補正を同時に行うことができるので、測深の手間を大幅に削減できる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であっても良い。 According to the present invention, a single-beam system can be used to generate seabed information comparable to that of a multi-beam sounder. Because it is a single-beam system, costs can be lower than with a multi-beam system. Furthermore, since motion correction and tide level correction can be performed simultaneously, the effort required for sounding can be significantly reduced. Note that the effects described here are not necessarily limited to those described herein, and any of the effects described in this specification may be used.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限定されないものとする。 Embodiments of the present invention are described below. Note that the embodiments described below are preferred specific examples of the present invention and are subject to various technically desirable limitations. However, the scope of the present invention is not limited to these embodiments unless otherwise specified in the following description to the effect that the present invention is limited.
本発明の説明に先立って従来の測深方法について図2A及び図2Bを参照して説明する。図2Aがマルチビーム方式の測深方法を示す。矢印で示す方向に船が航行してスワス幅内の複数の位置の測深データが取得される。この水深か測定された位置を測定点と称する。測定点のフットプリントは、船の直下が最小で、スワス幅の両側に近づくほど大きくなる。一方、シングルビーム方式では、図2Bに示すように、船の航跡に沿った測定点となる。測定点のフットプリントの大きさは、深浅に応じて変化する。シングルビーム方式では、測定点が線状となるので、矢印で示すように、航行方向と直交する方向の測定点の密度を高くするためには、井桁状の航跡を描くように航行する必要がある。 Prior to explaining the present invention, a conventional bathymetry method will be described with reference to Figures 2A and 2B. Figure 2A shows a multi-beam bathymetry method. A ship sails in the direction indicated by the arrows, acquiring bathymetry data at multiple positions within the swath width. The positions where this water depth is measured are called measurement points. The footprint of the measurement points is smallest directly below the ship and becomes larger as it approaches both sides of the swath width. On the other hand, with the single-beam method, the measurement points follow the ship's wake, as shown in Figure 2B. The size of the footprint of the measurement points varies depending on the depth. With the single-beam method, the measurement points are linear, so in order to increase the density of measurement points in the direction perpendicular to the sailing direction, it is necessary to sail in a crisscross pattern, as indicated by the arrows.
図3は、シングルビーム方式において、ビーム照射角と照射範囲の関係を示している。一例として、水深が2000mの場合、ビーム照射角が1°であれば、照射範囲が約35mとなり、ビーム照射角が5°であれば、照射範囲が約175mとなる。 Figure 3 shows the relationship between beam irradiation angle and irradiation range in the single beam system. As an example, if the water depth is 2000m, if the beam irradiation angle is 1°, the irradiation range will be approximately 35m, and if the beam irradiation angle is 5°, the irradiation range will be approximately 175m.
図4Aは、シングルビーム方式の場合の測定点の軌跡を示し、図4Bは、シングルビーム千鳥足方式の測定点の軌跡を示す。シングルビーム千鳥足方式は、後で詳述するが、3次元座標のz軸方向に配置された、衛星測位システムの複数の受信機と、z軸方向に配列された測深機振動子を有するシングルビーム方式の測深機とが船に備えられ、複数の受信機の測位結果のズレから船の傾きを求め、測深機のビームが垂直下から傾いた分を補正し、斜め方向の海底深度を計測するものである。シングルビーム千鳥足方式によれば、シングルビーム方式と比較して計測範囲を拡張することができる。 Figure 4A shows the trajectory of measurement points for the single-beam method, and Figure 4B shows the trajectory of measurement points for the single-beam staggered method. The single-beam staggered method, which will be described in detail later, involves a ship being equipped with multiple satellite positioning system receivers arranged in the z-axis direction of a three-dimensional coordinate system, and a single-beam depth sounder with depth sounder transducers arranged in the z-axis direction. The ship's tilt is determined from the discrepancy in the positioning results of the multiple receivers, and the tilt of the depth sounder beam from vertical downwards is corrected to measure the seabed depth in an oblique direction. The single-beam staggered method allows for an expanded measurement range compared to the single-beam method.
シングルビーム千鳥足方式によって得られたオリジナルの測定点の測深データを機械学習モデルに与え、機械学習によってノイズ除去と点群超解像を行い、図4Cに示すような解像度がオリジナルに比して高められた測定点が得られる。図4CにおいてXが機械学習モデルによって得られた測定点である。この図4Cに示す測定点の測深データを使用して海底地形の3次元データが形成される。 The bathymetry data of the original measurement points obtained using the single-beam staggered method is fed into a machine learning model, and noise removal and point cloud super-resolution are performed using machine learning, resulting in measurement points with higher resolution than the original, as shown in Figure 4C. In Figure 4C, X represents a measurement point obtained using the machine learning model. 3D data of the seafloor topography is generated using the bathymetry data of the measurement points shown in Figure 4C.
図5は、シングルビーム千鳥足方式の測深システムの構成を示している。船には、シングルビーム千鳥足方式の測深機が搭載されている。船の測深により得られた測深データが無線通信例えば携帯通信網201を通じて受信サーバー202に送信される。受信サーバー202は、船からの測深データを受信するためのプログラム及びコンピュータである。受信サーバー202で受信されたオリジナルの測深データがオリジナル測深データベース203に蓄積される。 Figure 5 shows the configuration of a single-beam staggered sounding system. A single-beam staggered sounder is installed on a ship. Sounding data obtained by the ship's sounding is transmitted to a receiving server 202 via wireless communication, for example, a mobile communication network 201. The receiving server 202 is a program and computer for receiving sounding data from the ship. The original sounding data received by the receiving server 202 is stored in an original sounding database 203.
オリジナル測深データベース208に蓄積された測深データを使用して人工知能204において機械学習が行われ、ノイズ除去と点群超解像の処理がなされる。人工知能204における処理の結果、AI補正測深データが得られ、AI補正測深データがデータベース205に蓄積される。詳細海底地形図自動生成システム206が補正測深データを使用して詳細な海底地形図を作成する。 Using the bathymetry data stored in the original bathymetry database 208, artificial intelligence 204 performs machine learning, noise removal, and point cloud super-resolution processing. As a result of the processing in artificial intelligence 204, AI-corrected bathymetry data is obtained, and the AI-corrected bathymetry data is stored in database 205. A detailed bathymetry map automatic generation system 206 uses the corrected bathymetry data to create a detailed bathymetry map.
作成された海底地形図がWEBサーバー207に保存される。予め登録されているユーザーは、例えばスマートフォン208によってWEBサーバー207に対してアクセスすると、WEBサーバー207がユーザーに対して希望する海底地形図のデータを提供する。WEBサーバー207は、ユーザーに対して海底地形図のデータを提供するためのプログラム及びコンピュータである。 The created bathymetric map is stored on the web server 207. When a pre-registered user accesses the web server 207 using, for example, a smartphone 208, the web server 207 provides the user with the desired bathymetric map data. The web server 207 is a program and computer for providing users with bathymetric map data.
以下、上述したシングルビーム千鳥足方式の測深装置について説明する。この方式の測深装置は、図6及び図7に示すように、2台の高精度GNSS(Global Navigation Satellite System /全球測位衛星システム)受信機101及び102と、シングルビーム方式の測深機110を含む音響測深装置である。GNSSは、GPS(Global Positioning System)、QZSS(Quasi-Zenith Satellite System 準天頂衛星システム)等の衛星測位システムの総称である。GNSS受信機(例えばQZSSを利用するので、以下、みちびき受信機と称する)101及び102を使用する測位システムは、従来のGPSのみを使用する測位システムと比較して極めて高精度の測位を行うことができる。各みちびき受信機によって、それぞれ3次元座標の測位データが取得される。 The following describes the single-beam staggered echo sounding device described above. As shown in Figures 6 and 7, this type of echo sounding device is an acoustic sounding device that includes two high-precision GNSS (Global Navigation Satellite System) receivers 101 and 102 and a single-beam echo sounder 110. GNSS is a general term for satellite positioning systems such as GPS (Global Positioning System) and QZSS (Quasi-Zenith Satellite System). Positioning systems using GNSS receivers (e.g., QZSS, hereafter referred to as "Michibiki receivers") 101 and 102 can perform extremely high-precision positioning compared to conventional positioning systems that use only GPS. Each Michibiki receiver acquires three-dimensional coordinate positioning data.
2台のみちびき受信機101及び102が観測船100に設置され、各みちびき受信機が複数(4個以上例えば6個)の衛星からの電波を受信し、これらの衛星からの距離を同時に知ることによって自分の位置などを決定するようになされる。衛星からの距離は、衛星から発信された電波が受信機に到達するまでに要した時間から求められる。衛星から例えば(1/20)秒の周期で測位用電波が受信される。 Two Michibiki receivers 101 and 102 are installed on the observation vessel 100, and each Michibiki receiver receives radio waves from multiple satellites (four or more, for example six), and determines its own position by simultaneously learning the distance from these satellites. The distance from a satellite is calculated from the time it takes for the radio waves emitted from the satellite to reach the receiver. Positioning radio waves are received from the satellite at a cycle of, for example, 1/20 of a second.
図7に示すように、みちびき受信機101及び102は、z軸方向(上下方向)に所定距離Δr1離して配置される。z軸は、標高の基準面(東京湾の平均海面)に対して直交する方向に対応している。みちびき受信機101及び102と同一位置で、それらの延長線上の下に、みちびき受信機101から所定距離Δr2離してシングルビーム方式の測深機振動子110が配置される。測深機振動子110は、観測船100の例えば片舷又は船底に取り付けられて海中に超音波の送信信号を送波し、海底で反射した超音波受信信号を受波する。超音波は、海底で反射されて散乱しながら海面に向かって戻る。シングルビーム方式の測深機振動子110としては既存のものを使用できる。 As shown in Figure 7, the Michibiki receivers 101 and 102 are placed a predetermined distance Δr1 apart in the z-axis direction (up and down). The z-axis corresponds to a direction perpendicular to the altitude reference plane (mean sea level of Tokyo Bay). At the same position as the Michibiki receivers 101 and 102, below their extension, a single-beam echo sounder transducer 110 is placed a predetermined distance Δr2 away from the Michibiki receiver 101. The echo sounder transducer 110 is attached, for example, to one side or the bottom of the observation vessel 100, to transmit ultrasonic transmission signals into the sea and receive ultrasonic reception signals reflected by the seabed. The ultrasonic waves are reflected by the seabed and scattered, returning towards the sea surface. An existing transducer can be used as the single-beam echo sounder transducer 110.
図8は、上述した測深装置を観測船100に搭載した場合の構成を示す。みちびき受信機101で得られた位置データとみちびき受信機102で得られた位置データが水深データ生成部112に供給される。測深機振動子110に対しては、送受信部111が接続され、測深機振動子110の超音波送波器に対して送受信部111から送信信号が供給され、測深機振動子110の超音波受波器からの受信信号が送受信部111に対して供給される。送受信部111においては、シングルビーム方式の測深機によって水深データが求められる。 Figure 8 shows the configuration when the above-mentioned depth sounding device is mounted on a research vessel 100. Position data obtained by the Michibiki receiver 101 and position data obtained by the Michibiki receiver 102 are supplied to the depth data generation unit 112. A transmitter/receiver unit 111 is connected to the depth sounder transducer 110, and a transmission signal is supplied from the transmitter/receiver unit 111 to the ultrasonic transmitter of the depth sounder transducer 110, and a received signal from the ultrasonic receiver of the depth sounder transducer 110 is supplied to the transmitter/receiver unit 111. The transmitter/receiver unit 111 obtains depth data using a single-beam depth sounder.
水深データ生成部112によって求められた水深データが水深データ処理部113に供給される。水深データ処理部113によって生成された2次元又は3次元画像データが記憶装置114及び表示装置115に供給される。表示装置115は、カラー液晶等の表示装置であって例えば海底の形状を表す2次元又は3次元画像を表示する。なお、図5を参照して説明したように、水深データ処理部113,記憶装置114、表示装置115は、観測船100に搭載されている必要はなく、地上の設備に設置され、水深データ処理部113に対して水深データ生成部112で得られた水深データが無線通信を通じて送信される。 The depth data calculated by the depth data generation unit 112 is supplied to the depth data processing unit 113. The two-dimensional or three-dimensional image data generated by the depth data processing unit 113 is supplied to the storage device 114 and display device 115. The display device 115 is a display device such as a color LCD, and displays a two-dimensional or three-dimensional image representing, for example, the shape of the seabed. As explained with reference to Figure 5, the depth data processing unit 113, storage device 114, and display device 115 do not need to be installed on the observation vessel 100, but can be installed at land-based facilities, and the depth data obtained by the depth data generation unit 112 is transmitted to the depth data processing unit 113 via wireless communication.
みちびき受信機101及び102が位置データを受信するタイミングを示すタイミング信号が送受信部111に対して供給され、位置データの受信のタイミングと測深機振動子110からの超音波の送信信号の発射タイミングがこれらのみちびき受信機101及び102の間で同期するようになされる。同期のためにみちびき受信機101及び102の一方のタイミング信号を使用してもよい。さらに、信号処理の遅延時間などを補正するようにしてもよい。要するに、みちびき受信機101及び102が位置データを取得するタイミングと測深機の水深データの取得のタイミングが同期するようになされる。 A timing signal indicating the timing at which the Michibiki receivers 101 and 102 receive position data is supplied to the transmitter/receiver 111, and the timing of receiving the position data and the timing of emitting the ultrasonic transmission signal from the depth sounder transducer 110 are synchronized between these Michibiki receivers 101 and 102. The timing signal of one of the Michibiki receivers 101 and 102 may be used for synchronization. Furthermore, delay times in signal processing may be corrected. In short, the timing at which the Michibiki receivers 101 and 102 acquire position data and the timing at which the depth sounder acquires water depth data are synchronized.
一例として、みちびき受信機101及び102が位置データを取得する周期をT例えば1/20秒=0.05秒とすると、測深機も周期Tでもって水深データを得ることができる必要がある。従来の測深機は、短いパルスを送信し、そのパルス信号が海中を伝搬し、海底からの反射エコーを1送信毎に1本の線として、反射信号の大きさに比例した色をつけて画面上に表示していた。その送信周期は、送信してから海底からの反射エコーが返ってきてから次の送信を行っていたので、海底までの距離の往復距離を水中音速で割った時間より短くできなかった。例えば、150mの深さの海底のあるところでは、その往復距離300mを水中音速1500m/sで割った値0.2秒よりも送信周期を短くできなかった。 As an example, if the period T at which the Michibiki receivers 101 and 102 acquire position data is set to, say, 1/20 of a second = 0.05 seconds, then the depth sounder must also be able to obtain depth data at the period T. Conventional depth sounders transmit short pulses, which propagate through the ocean, and the echoes reflected from the seabed are displayed on the screen as a line for each transmission, with a color proportional to the magnitude of the reflected signal. Because the transmission period was such that the next transmission was made after the echo reflected from the seabed returned, it could not be shorter than the time obtained by dividing the round-trip distance to the seabed by the speed of sound in water. For example, at a seabed 150 meters deep, the transmission period could not be shorter than 0.2 seconds, which is the round-trip distance of 300 meters divided by the speed of sound in water, 1500 m/s.
かかる問題を解決し、上述した0.05秒のような短い周期の送信周期とできる測深装置が一実施形態では使用されている。図9は、送受信部111の一例の構成を示す。パルス発生器1は、みちびき受信機101及び102が位置データを受信するタイミングを示すタイミング信号が供給され、このタイミング信号と同期した一定周期のパルス信号の送信トリガパルスを発生する。 In one embodiment, a depth sounding device that solves this problem and can transmit at a short period such as the aforementioned 0.05 seconds is used. Figure 9 shows an example configuration of the transmitter/receiver unit 111. The pulse generator 1 is supplied with a timing signal indicating the timing at which the Michibiki receivers 101 and 102 receive position data, and generates a transmission trigger pulse of a pulse signal with a fixed period synchronized with this timing signal.
送信トリガパルスが送信信号生成部2に供給される。送信信号生成部2は、送信パルスとして疑似雑音系列信号例えばゴールドコードを発生し、送信パルスをパルス変調例えばBPSK(Binary Phase Shift Keying)によってデジタル変調する。搬送波の周波数は数kHz~数百kHzとされる。 A transmission trigger pulse is supplied to the transmission signal generator 2. The transmission signal generator 2 generates a pseudo-noise sequence signal, such as a Gold code, as a transmission pulse, and digitally modulates the transmission pulse using pulse modulation, such as BPSK (Binary Phase Shift Keying). The carrier frequency is set to a few kHz to a few hundred kHz.
送信信号生成部2によって生成された送信信号が送信機3に供給され、送信機3において増幅等の処理がなされる。送信機3の出力信号が測深機振動子110の送波器に供給される。送波器から海中に対して超音波が送出される。発射された水中超音波のエコーが測深機振動子110の受波器によって受波される。 The transmission signal generated by the transmission signal generator 2 is supplied to the transmitter 3, where it is amplified and processed. The output signal from the transmitter 3 is supplied to the wave transmitter of the depth sounder transducer 110. Ultrasonic waves are transmitted from the wave transmitter into the ocean. Echoes of the emitted underwater ultrasonic waves are received by the wave receiver of the depth sounder transducer 110.
測深機振動子110の受波器からの受波データが受信アンプ5に供給され、増幅等の処理を受けて後、受信信号処理部6に供給される。受信信号処理部6は、受信信号を疑似雑音系列信号によって相関処理を行う。送信信号と受信信号の疑似雑音系列信号が一致する場合に大きな値となる信号を発生する。この大きな値となる信号を送信信号に対応する受信信号である。また、受信信号処理部6では、相関処理後に得られる水深データのA/D変換などの処理がなされる。 Received wave data from the receiver of the depth sounder transducer 110 is supplied to the receiving amplifier 5, where it is amplified and processed before being supplied to the received signal processing unit 6. The received signal processing unit 6 performs correlation processing on the received signal using a pseudo-noise series signal. When the pseudo-noise series signals of the transmitted signal and the received signal match, a signal with a large value is generated. This large signal is the received signal that corresponds to the transmitted signal. The received signal processing unit 6 also performs processing such as A/D conversion of the water depth data obtained after the correlation processing.
一例として、パルス変調において1ビットが4周期で構成されており、各周期が8サンプルでデジタル化される。したがって、ゴールドコードのコードが127ビットの場合、一つの受信エコー信号は、(127×4×8=4064ビット)となる。この受信信号と127個のゴールドコードのコードのレプリカ(レプリカは4064ビット)との一致検出によって相関が検出される。受信信号処理部6の出力が水深データ生成部112に対して供給される。なお、水深データ生成部112に対しては送信トリガパルスが供給される。ここで、送信信号(送信パルス)の周期は、水中の音波の速度をVuとし、測定対象までの距離をDとする場合に、(2D/Vu)以下とできる。 As an example, in pulse modulation, one bit consists of four periods, and each period is digitized with eight samples. Therefore, if the Gold code has 127 bits, one received echo signal will be (127 x 4 x 8 = 4064 bits). Correlation is detected by matching this received signal with 127 Gold code replicas (each replica has 4064 bits). The output of the received signal processing unit 6 is supplied to the water depth data generation unit 112. A transmission trigger pulse is also supplied to the water depth data generation unit 112. Here, the period of the transmission signal (transmission pulse) can be set to (2D/Vu) or less, where Vu is the speed of sound waves in water and D is the distance to the measurement target.
測深装置における水深データ生成部112の処理について図10及び図11を参照して説明する。観測船100が全く揺れていない場合では、みちびき受信機101及び102並びに測深機振動子110がz軸上で整列し、みちびき受信機101及び102のそれぞれによって得られる位置データは同一である。この場合では、測深機振動子110を含む測深機によって得られる水深データは、海底までの水深を正確に表している。 The processing of the depth data generation unit 112 in the depth sounding device will be explained with reference to Figures 10 and 11. When the observation vessel 100 is not rocking at all, the Michibiki receivers 101 and 102 and the depth sounder transducer 110 are aligned on the z-axis, and the position data obtained by each of the Michibiki receivers 101 and 102 is identical. In this case, the depth data obtained by the depth sounder including the depth sounder transducer 110 accurately represents the depth to the seabed.
一方、観測船100が波などでローリングした場合には、図10及び図11に示すように、観測船100がθの角度傾いて測深機振動子110から超音波が斜めに海底に向かって送出され、海底からのエコーが斜めの経路で受信される。したがって、この場合では、測深機振動子110を含む測深機によって得られる水深データrは、海底までの正確な水深D(m)と相違したものとなる。しかしながら、シングルビーム千鳥足方式では、以下に説明するように、みちびき受信機101及び102によって取得された位置データを使用して補正処理を行うことで、正確な水深データを得ることができる。 On the other hand, if the observation vessel 100 rolls due to waves or other factors, as shown in Figures 10 and 11, the observation vessel 100 tilts at an angle of θ, causing the echo from the depth sounder transducer 110 to be sent obliquely toward the seabed, and the echo from the seabed to be received along an oblique path. Therefore, in this case, the water depth data r obtained by the depth sounder including the depth sounder transducer 110 will differ from the accurate water depth D (m) to the seabed. However, with the single-beam staggered method, accurate water depth data can be obtained by performing correction processing using the position data acquired by the Michibiki receivers 101 and 102, as described below.
みちびき受信機101が計測した位置をP1(x1,y1,z1)と表し、みちびき受信機102が計測した位置をP2(x2,y2,z2)と表す。これらの位置の差Δx及びΔyは、式(1)及び式(2)で表すものとなる。 The position measured by the Michibiki receiver 101 is represented as P1 (x1, y1, z1), and the position measured by the Michibiki receiver 102 is represented as P2 (x2, y2, z2). The differences Δx and Δy between these positions are expressed by equations (1) and (2).
図10に示すように、観測船100が傾いて、測深機のビームが船の真下(測深機振動子110の真下)ではなくz軸からθずれた海底を計測することになる。図11は、観測船100がθ傾いたときのみちびき受信機101及び102と測深機振動子110の位置関係を示したものである。このときの真の計測深度Dと、計測の位置Pi(xi,yi,zi)の関係は、式(3)式(4)及び式(5)で表すものとなる。 As shown in Figure 10, when the observation vessel 100 tilts, the sounder beam measures the seabed that is shifted by θ from the z-axis, rather than directly below the vessel (directly below the sounder transducer 110). Figure 11 shows the relative positions of the Michibiki receivers 101 and 102 and the sounder transducer 110 when the observation vessel 100 tilts by θ. The relationship between the true measurement depth D and the measurement position Pi (xi, yi, zi) at this time is expressed by equations (3), (4), and (5).
傾きθ,角度φ,dx,dyは、以下の式(6)式(7)式(8)及び式(9)で表すものとなる。 The tilt θ, angle φ, dx, and dy are expressed by the following equations (6), (7), (8), and (9).
また、図12は、観測船100が上下動した時にみちびき受信機101によって得られた位置(座標)のz軸成分(標高)の変化の一例を示す。標高の0は、東京湾の平均海面である。図12における白丸は、みちびき受信機101及び102によって位置が得られ、水深Dが求められる測定点を表している。みちびき受信機101で得られた標高の値をz1と、上述したように求められた水深Dを式(10)で示すように補正することによって真の水深ziを求めることができる。この補正によって、観測船100の動揺並びに潮位の変動の影響をなくすための補正を不要とできる。 Figure 12 also shows an example of the change in the z-axis component (altitude) of the position (coordinate) obtained by the Michibiki receiver 101 when the observation vessel 100 moves up and down. An altitude of 0 is the mean sea level of Tokyo Bay. The white circles in Figure 12 represent measurement points whose positions are obtained by the Michibiki receivers 101 and 102 and from which the water depth D can be calculated. The true water depth zi can be calculated by correcting the elevation value z1 obtained by the Michibiki receiver 101 and the water depth D calculated as described above as shown in equation (10). This correction makes it unnecessary to correct for the effects of the motion of the observation vessel 100 and fluctuations in tide level.
上述したように、みちびき受信機101及び102の計測間隔(例えば1/20秒)とシングルビーム方式の測深機の送信間隔を等しくし、且つ同期させることによって、真の水深ziを正しく求めることができる。 As mentioned above, by making the measurement interval (e.g., 1/20 seconds) of the Michibiki receivers 101 and 102 equal to and synchronizing the transmission interval of the single-beam depth sounder, the true water depth zi can be accurately determined.
図13は、上述したシングルビーム千鳥足方式による音響測深装置による深度を測定動作の概要のイメージを示すものであり、観測船100に搭載した測深機振動子110からの超音波ビームが到達する位置の軌跡を示している。一例として、水深が30mの場合で+/-5°の揺れは、海底においては、+/-5.2mの範囲となる。図14は、表示装置115による海底の3次元表示の一例を示している。点線は、観測船100の軌跡である。水深の違いが表示色によって識別可能とされる。図14に示す以外の表示(例えば等深線の表示など)も可能である。なお、得ることができる水深は、離散的な値であるが、機械学習によって、ノイズ除去と点群超解像の処理がなされ、補正測深データが得られる。 Figure 13 shows an overview of the depth measurement operation using the single-beam staggered echo sounder described above, showing the trajectory of the position reached by the ultrasonic beam from the depth sounder transducer 110 mounted on the research vessel 100. As an example, when the water depth is 30 m, a swing of +/- 5° corresponds to a range of +/- 5.2 m on the seabed. Figure 14 shows an example of a 3D display of the seabed on the display device 115. The dotted line represents the trajectory of the research vessel 100. Differences in water depth are distinguishable by display color. Displays other than those shown in Figure 14 (such as displaying contour lines) are also possible. Note that the water depth that can be obtained is a discrete value, but corrected bathymetry data can be obtained by using machine learning to remove noise and perform point cloud super-resolution processing.
上述したシングルビーム千鳥足方式によれば、みちびき受信機2台とシングルビーム測深機1台を組み合わせて、動揺補正と潮位補正を同時に解決し、安価な擬似的なマルチビーム測深機を実現することができる。例えば1台のマルチビーム測深機で調査できる海域に比べ、10台のシングルビーム千鳥足方式による装置で調査した方がより広い調査海域をカバーできる。しかも、動揺補正と潮位補正を同時に解決できることにより、浅深測量の手間を大幅に削減できる。 Using the single-beam staggered method described above, two Michibiki receivers and one single-beam echo sounder can be combined to simultaneously correct for motion and tide levels, creating an inexpensive pseudo-multi-beam echo sounder. For example, a wider survey area can be covered by using ten single-beam staggered echo sounders compared to the area that can be surveyed with one multi-beam echo sounder. Furthermore, by simultaneously correcting for motion and tide levels, the effort required for shallow depth surveys can be significantly reduced.
上述したように、シングルビーム千鳥足方式は、マルチビーム方式と比較して遥かにローコストで測深装置を構成することができ、調査船としても小型な船を使用することができる。しかしながら、シングルビーム千鳥足方式の測定範囲の幅は、シングルビーム方式と比較すれば大きいが、マルチビーム方式と比較すれば狭い。本発明は、この点を改良しようとするものである。 As mentioned above, the single-beam staggered method allows for the construction of a sounding device at a much lower cost than the multi-beam method, and allows the use of smaller survey vessels. However, the measurement range of the single-beam staggered method is wider than that of the single-beam method, but narrower than that of the multi-beam method. The present invention aims to improve this point.
すなわち、本発明では、3次元座標のz軸に対して設定された傾きを有する軸方向に衛星測位システムの複数の受信機と、測深機振動子を有するシングルビーム方式の測深機が船に備えられている。すなわち、船の傾きが0°の場合でも、z軸に対して傾きを有する軸方向に超音波ビームが送出され、海底で反射して散乱しながら戻ってくる超音波が受信される。複数の受信機の測位結果のズレから船の傾きを求め、船の傾きに対して測深機振動子の傾きを加えた分を補正量とし、この補正量でもって補正し、海底深度を計測する。すなわち、上述したシングルビーム千鳥足方式の説明において、角度θが測深機振動子の傾きと船の傾きを加算した角度とされる。 In other words, in this invention, a ship is equipped with multiple receivers from a satellite positioning system aligned along an axis tilted relative to the z-axis of a three-dimensional coordinate system, and a single-beam depth sounder with a depth sounder transducer. Even when the ship's inclination is 0°, an ultrasonic beam is emitted along an axis tilted relative to the z-axis, and the ultrasonic waves that return after being reflected and scattered on the seabed are received. The ship's inclination is calculated from the discrepancy in the positioning results from the multiple receivers, and the inclination of the depth sounder transducer added to the inclination of the ship is used as a correction amount. The seabed depth is measured using this correction amount. In other words, in the above explanation of the single-beam staggered method, the angle θ is the sum of the inclination of the depth sounder transducer and the inclination of the ship.
超音波を放射する方向を以下の説明では、放射角と称する。放射角の0°は、オフセットが0で超音波の放射方向がz軸と一致していることを表している。測深機振動子の傾きの程度を設置角と称する。本発明においては、観測船が傾いていない時(すなわち、θ=0°)の測深機振動子から放射される超音波ビームの放射角がz軸から所定の角度ずれるように測深機が設置されている。 In the following explanation, the direction in which ultrasound is emitted will be referred to as the radiation angle. A radiation angle of 0° indicates that the offset is 0 and the direction of ultrasound radiation is aligned with the z-axis. The degree of tilt of the depth sounder transducer will be referred to as the installation angle. In this invention, the depth sounder is installed so that the radiation angle of the ultrasonic beam emitted from the depth sounder transducer when the observation vessel is not tilted (i.e., θ = 0°) is offset from the z-axis by a specified angle.
観測船100に対して1個の測深機振動子を設置して、放射角を0°,10°,20°,30°,45°,60°と設定した場合の計測位置を図15に示す。図15は、水深を1とした場合の計測位置を表している。 Figure 15 shows the measurement positions when one depth sounder transducer is installed on the observation vessel 100 and the radiation angle is set to 0°, 10°, 20°, 30°, 45°, and 60°. Figure 15 shows the measurement positions when the water depth is set to 1.
図16Aに示すように、観測船100に対して片舷又は船底に1個の測深機振動子を(設置角(放射角)=10°)でもって取り付けた場合、観測船100が傾いていない状態では、(指向角=5°)の超音波ビームが(7.5°~12.5°)の範囲に拡がる。観測船100の位置の水深を1とすると、超音波ビームの到達面では、(0.132~0.222)の直径を有するフットプリントが形成される。 As shown in Figure 16A, when a single echo sounder transducer is attached to one side or bottom of the observation vessel 100 with an installation angle (radiation angle) = 10°, the ultrasonic beam (direction angle = 5°) spreads over a range of (7.5° to 12.5°) when the observation vessel 100 is not tilted. If the water depth at the position of the observation vessel 100 is 1, a footprint with a diameter of (0.132 to 0.222) is formed at the arrival plane of the ultrasonic beam.
観測船100が傾く場合、動揺角が(5°~8°)程度を想定している。例えば動揺角が8°の場合では、測深機振動子の放射角が(2°~18°)の範囲で変化する。したがって、測深機振動子を所定の設置角で観測船に傾けて取り付けることによって、測深機振動子を傾けないで設置するのと比較して計測位置を拡げることができる。図16Bは、例えば(動揺角=5°で設置角=15°)の場合に放射された超音波ビームの拡がりを示している。この例では、観測船100の位置の水深を1とすると、超音波ビームの到達面では、(0.222~0.315)の直径を有するフットプリントが形成される。 When the observation vessel 100 tilts, the sway angle is assumed to be approximately (5° to 8°). For example, when the sway angle is 8°, the radiation angle of the depth sounder transducer changes within a range of (2° to 18°). Therefore, by tilting the depth sounder transducer on the observation vessel at a specified installation angle, the measurement position can be expanded compared to when the depth sounder transducer is installed without tilting. Figure 16B shows the spread of the ultrasonic beam emitted, for example, when (sway angle = 5° and installation angle = 15°). In this example, if the water depth at the position of the observation vessel 100 is 1, a footprint with a diameter of (0.222 to 0.315) is formed at the arrival plane of the ultrasonic beam.
図17A及び図17Bは、従来のマルチビーム方式の測深装置とシングルビーム千鳥足方式の測深装置の測深時の測定点を概略的に示している。マルチビーム方式の測深装置は、航跡の両側の横方向に水深の1/2の幅で密に測定点(フットプリント)が分布する。これらの測定点は、同時に取得される。上述したように、片舷例えば右舷にシングルビーム千鳥足方式の測深機振動子を例えば(設置角=15°)でもって傾けて設置すると、計測範囲の最も外側の位置は、水深の約1/3となる。したがって、図17Bに示すように、航跡の片側に水深の1/3のまでの範囲の測定点で水深データを取得できる。図17Bでは、横方向に複数の測定点のフットプリントが示されているが、シングルビームであるために、一つの測定点でしか水深データを取得できない。このことは、後述する図18、図20及び図21においても同様である。一方、縦方向では、超音波の送信間隔を短くできるので、測定点の密度をマルチビーム方式と比較してより密とすることができる。 Figures 17A and 17B show schematic diagrams of measurement points during depth measurement using a conventional multi-beam depth sounder and a single-beam staggered depth sounder. Multi-beam depth sounders densely distribute measurement points (footprints) horizontally on both sides of the wake, each measuring half the water depth. These measurement points are acquired simultaneously. As mentioned above, if a single-beam staggered depth sounder transducer is installed tilted to one side of the ship, such as the starboard side (installation angle = 15°), the outermost position of the measurement range will be approximately one-third of the water depth. Therefore, as shown in Figure 17B, depth data can be acquired at measurement points up to one-third of the water depth on one side of the wake. Although Figure 17B shows a footprint of multiple measurement points horizontally, because it is a single beam, depth data can only be acquired at one measurement point. This is also true for Figures 18, 20, and 21, which will be described later. On the other hand, in the vertical direction, the ultrasonic transmission interval can be shortened, allowing for a denser measurement point density compared to the multi-beam method.
さらに、観測船100が図18に示すような航跡を描いて深浅測定を行う。すなわち、海面上を図の下から上に向かって直線方向に観測船100が測深を行いながら航行し、所定距離を航行すると、ほぼ直角に右側に曲がり、前回の航跡と平行する航跡を描くように、図の上から下に向かって観測船100が測深を行いながら航行する。前回の航跡と今回の航跡の間隔は、(水深の1/3)の2倍に設定される。 Furthermore, the observation vessel 100 traces a track as shown in Figure 18 to measure the depth. That is, the observation vessel 100 travels in a straight line on the sea surface from bottom to top of the figure, taking depth measurements while it travels a predetermined distance, then turns almost at a right angle to the right, and travels from top to bottom of the figure, tracing a track parallel to the previous track, taking depth measurements while it travels. The distance between the previous track and the current track is set to twice (1/3 of the water depth).
観測船100が上から下に向かって航行し、以前の航跡と等しい長さの航跡を描くと、急旋回して次の航跡(下から上に向かう航跡)を描くようになされる。観測船100が急旋回した後に、観測船100が下から上に向かって測深を行いながら航行する。以降、同様に観測船100が航行して井桁状の航跡が描かれる。観測船100が急旋回することは、測定点が存在しない空白海域をなるべく少なくするために必要である。測定点が存在しない空白海域では、点群超解像によって水深データを形成できる。 The observation vessel 100 sails from top to bottom, drawing a wake of the same length as the previous wake, then makes a sharp turn and draws the next wake (a wake going from bottom to top). After the observation vessel 100 makes the sharp turn, it sails from bottom to top while taking bathymetry. From then on, the observation vessel 100 sails in the same way, drawing a lattice-shaped wake. The observation vessel 100 makes sharp turns to minimize blank areas where there are no measurement points. In blank areas where there are no measurement points, water depth data can be generated using point cloud super-resolution.
上述した一実施形態では、観測船の片舷に測深機振動子を設けるようにしている。これに対して本発明の他の実施形態では、図19に示すように、観測船100の両舷に測深機振動子110a及び110bをそれぞれ傾けて設置する。測深機振動子110a及び110bの設置角は、ほぼ等しい値で異なる方向(極性)とされる。図19では、測深機振動子110aの設置角が-10°とされ、測深機振動子110bの設置角が+10°とされている。図19に示す例では、観測船100が傾いた場合に、測深機振動子110a及び110bが測深できる範囲が示されている。水深をDとした場合、(0.728×D)の計測範囲を実現できる。 In the embodiment described above, a depth sounder transducer is installed on one side of the observation vessel. In contrast, in another embodiment of the present invention, as shown in Figure 19, depth sounder transducers 110a and 110b are installed at an angle on both sides of the observation vessel 100. The installation angles of the depth sounder transducers 110a and 110b are approximately equal but in different directions (polarities). In Figure 19, the installation angle of the depth sounder transducer 110a is -10°, and the installation angle of the depth sounder transducer 110b is +10°. The example shown in Figure 19 shows the range that the depth sounder transducers 110a and 110b can measure when the observation vessel 100 is tilted. If the water depth is D, a measurement range of (0.728 x D) can be achieved.
図20A及び図20Bは、従来のマルチビーム方式の測深装置と本発明の他の実施形態の測深時の測定点の分布を概略的に示している。マルチビーム方式の測深装置は、航跡の両側の横方向に水深の1/2の幅で密に測定点(フットプリント)が分布する。上述したように、両舷にシングルビーム千鳥足方式の測深機振動子を例えば(設置角=15°)でもって傾けて設置すると、測定範囲が水深の約1/3となる。したがって、図20Bに示すように、航跡の両側に水深の1/3の測定範囲内の一つの測定点で水深データを取得できる。一方、縦方向では、超音波の送信間隔を短くできるので、測定点の密度をマルチビーム方式と比較してより密とすることができる。 Figures 20A and 20B show schematic diagrams of the distribution of measurement points during depth measurement using a conventional multi-beam depth sounding device and another embodiment of the present invention. With a multi-beam depth sounding device, measurement points (footprints) are densely distributed across a width of half the water depth in the horizontal direction on both sides of the wake. As mentioned above, if single-beam staggered depth sounder transducers are installed on both sides at an angle, for example (installation angle = 15°), the measurement range will be approximately one-third of the water depth. Therefore, as shown in Figure 20B, water depth data can be obtained at one measurement point within a measurement range of one-third of the water depth on both sides of the wake. Meanwhile, in the vertical direction, the ultrasonic transmission interval can be shortened, allowing for a denser density of measurement points compared to the multi-beam method.
さらに、図21は、本発明の他の実施形態によって深浅測定を行う時の観測船100の航跡の一例を示す。すなわち、海面上を図の下から上に向かって直線方向に観測船100が測深を行いながら航行する。図21では、作図領域の関係で観測船100の左舷側で得られる測定点が省略されている。所定距離を航行すると、ほぼ直角に右側に曲がり、前回の航跡と平行する航跡を描くように、図の上から下に向かって観測船100が測深を行いながら航行する。前回の航跡と今回の航跡の間隔は、測定範囲(水深の1/3)の2倍とされる。なお、測定範囲の一部がオーバーラップしてもよい。 Furthermore, Figure 21 shows an example of the track of a research vessel 100 when performing bathymetry measurements using another embodiment of the present invention. That is, the research vessel 100 sails in a straight line on the sea surface from bottom to top of the figure, taking depth measurements while doing so. In Figure 21, measurement points obtained on the port side of the research vessel 100 are omitted due to the limited drawing area. After sailing a predetermined distance, the research vessel 100 turns almost at a right angle to the right and sails from top to bottom of the figure, tracing a track parallel to the previous track, taking depth measurements while doing so. The distance between the previous track and the current track is twice the measurement range (1/3 of the water depth). Note that the measurement ranges may partially overlap.
観測船100が上から下に向かって航行し、以前の航跡と等しい長さの航跡を描くと、観測船100が左旋回して次の航跡(下から上に向かう航跡)を描くようになされる。この場合、上から下に描かれる航跡において、左舷側においても測定点の一つから水深データが取得できているので、次の航跡を描くために急旋回する必要がない。また、測定点が存在しない空白海域が生じない利点がある。 When the observation vessel 100 sails from top to bottom and draws a track of the same length as the previous track, the observation vessel 100 turns left to draw the next track (a track going from bottom to top). In this case, since water depth data can be obtained from one of the measurement points on the port side in the track drawn from top to bottom, there is no need to make a sharp turn to draw the next track. Another advantage is that there are no blank areas where no measurement points exist.
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などを用いてもよい。例えば海底の反射強度データを検出して海底の底質を測定する底質探知装置の測深機に対して本発明を適用してもよい。また、衛星測位システムの3次元座標のz軸上に2台の受信機が配列されていないで、所定のオフセットでもって2台の受信機が配列されていてもよいし、測深機振動子がz軸に対して所定のオフセットでもって配列されていてもよい。また、衛星測位システムとしては、実施形態に挙げたシステム以外のシステムを使用してもよく、3台以上のみちびき受信機を使用してもよい。 Although the above provides a detailed description of an embodiment of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical concept of the present invention are possible. For example, the configurations, methods, processes, shapes, materials, and values described in the above-described embodiment are merely examples, and different configurations, methods, processes, shapes, materials, and values may be used as necessary. For example, the present invention may be applied to a depth sounder in a bottom sediment detection device that detects seabed reflection intensity data and measures the seabed sediment. Furthermore, rather than arranging the two receivers on the z-axis of the three-dimensional coordinate system of the satellite positioning system, the two receivers may be arranged with a predetermined offset, or the depth sounder transducer may be arranged with a predetermined offset relative to the z-axis. Furthermore, a satellite positioning system other than the system described in the embodiment may be used, and three or more Michibiki receivers may be used.
101、102:みちびき受信機、110:測深機振動子、111:送受信部、112:水深データ生成部、115:表示装置 101, 102: Michibiki receiver, 110: sounder transducer, 111: transmitter/receiver, 112: water depth data generator, 115: display device
Claims (5)
前記第1の音響測深装置及び前記第2の音響測深装置のそれぞれは、
3次元座標のz軸に対して設置角の傾きを有する軸上に配置された、衛星測位システムの複数の受信機と、
前記軸上に配列され、前記軸の延長方向に超音波ビームを放射し、水底から反射して戻ってくる超音波を受信して前記水底迄の距離を計測するようになされたシングルビーム方式の測深機とを備え、
前記複数の受信機のそれぞれの測位結果を使用して前記距離の補正を行うことによって、前記水底の位置における水深を計測するようになされ、
前記第1の音響測深装置と前記第2の音響測深装置の間で前記設置角が異なる値とされた音響測深システム。 1. An echo sounding system having a first echo sounder and a second echo sounder mounted on a ship,
Each of the first echo sounding device and the second echo sounding device comprises:
A plurality of receivers of a satellite positioning system arranged on an axis having an inclination at an installation angle with respect to a z-axis of a three-dimensional coordinate system;
a single-beam depth sounder arranged on the axis, emitting an ultrasonic beam in the extension direction of the axis, receiving ultrasonic waves reflected from the bottom of the water and returning, and measuring the distance to the bottom of the water;
the water depth at the position of the water bottom is measured by correcting the distance using the positioning results of each of the plurality of receivers;
An echo sounding system, wherein the installation angles of the first echo sounding device and the second echo sounding device are different from each other.
疑似雑音系列信号を生成する疑似雑音系列発生回路及び送信タイミングの前記疑似雑音系列信号によって搬送波信号を変調して送信信号を形成する変調回路を有する送信信号生成部と、
前記送信信号を超音波として水中に送出する送信部と、
超音波のエコーを受信する受信部と、
前記エコーを前記疑似雑音系列信号によって相関処理を行うことによって、前記送信信号と対応する前記エコーを判別する受信信号処理部とを備え、
前記送信信号の周期は、水中の音波の速度をVuとし、海底までの距離をDとする場合に、(2D/Vu)以下とされた請求項1から4のいずれかに記載の音響測深システム。 The single beam echo sounder is
a transmission signal generating unit having a pseudo-noise sequence generating circuit for generating a pseudo-noise sequence signal and a modulation circuit for modulating a carrier signal by the pseudo-noise sequence signal at a transmission timing to form a transmission signal;
a transmitting unit that transmits the transmission signal as an ultrasonic wave into water;
a receiving unit that receives echoes of ultrasonic waves;
a reception signal processing unit that performs correlation processing of the echo with the pseudo-noise sequence signal to determine the echo corresponding to the transmission signal,
5. The acoustic depth sounding system according to claim 1 , wherein the period of the transmission signal is equal to or less than (2D/Vu), where Vu is the speed of sound waves in water and D is the distance to the seabed.
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