JPH0337145B2 - - Google Patents
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- JPH0337145B2 JPH0337145B2 JP5897686A JP5897686A JPH0337145B2 JP H0337145 B2 JPH0337145 B2 JP H0337145B2 JP 5897686 A JP5897686 A JP 5897686A JP 5897686 A JP5897686 A JP 5897686A JP H0337145 B2 JPH0337145 B2 JP H0337145B2
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、水中に発射した超音波の、水底エコ
ー信号を受信して、該水底エコー信号からドツプ
ラシフト周波数を検出して船速を求める船速測定
装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a ship that receives an underwater echo signal of an ultrasonic wave emitted into the water and detects a Doppler shift frequency from the underwater echo signal to determine the ship's speed. This invention relates to a speed measuring device.
[従来の技術]
この種の船速測定装置にあつては、他の水中散
乱物からのエコー、魚群からのエコーおよび雑音
と区別して選出し、その海底(海に限らないが、
説明の便宜上、海としておく。)エコー信号のド
ツプラシフト周波数を測定する必要がある。[Prior Art] This type of ship speed measuring device selects echoes separately from echoes from other underwater objects, echoes from schools of fish, and noise,
For convenience of explanation, I will refer to it as the sea. ) It is necessary to measure the Doppler shift frequency of the echo signal.
従来、このための手段として、近距離の散乱エ
コーに対しては、STC(近距離感度制御)をかけ
て、近距離での受信器の利得を落とし、また、海
底予測追尾ゲートをかけたりするものがある。さ
らに、海底エコーが送信パルス幅と同じかまたは
それより長いことから、送信パルス幅より短い音
響的または電気的雑音をパルス幅弁別回路で除去
する手段がある。 Conventionally, this has been done by applying STC (Short Range Sensitivity Control) to the scattered echoes at short distances to reduce the gain of the receiver at short ranges, and by applying a seafloor predictive tracking gate. There is something. Furthermore, since the seafloor echo is the same as or longer than the transmission pulse width, there is a means to remove acoustic or electrical noise shorter than the transmission pulse width using a pulse width discrimination circuit.
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、上記海底予測追尾ゲートをかけ
る方式では、海底の地形変化が比較的緩やかな場
合には対応し得るが、海底が急傾斜面である場合
には、反射波の帰着時間が大きく変化することと
なり、対応しきれなくなるという問題があつた。[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned method of applying a seabed prediction tracking gate can cope with cases where the topography changes of the seabed are relatively gradual, but when the seafloor has a steep slope, There was a problem in that the return time of the reflected waves changed greatly, making it impossible to cope with it.
また、この問題は、船速とも関係し、船速が大
きいと、反射波の帰着時間の変化も大きくなるこ
とになる。そのため、従来の海底追尾方式では、
船速が速い場合には追尾しきれないという問題が
あつた。 This problem is also related to ship speed, and as the ship speed increases, the change in the return time of the reflected waves also increases. Therefore, in the conventional submarine tracking method,
There was a problem that if the ship was moving fast, it would not be possible to track the ship.
一方、上記パルス幅弁別回路は、従来、ドツプ
ラシフト検出回路とは別個独立の回路として設け
られていた。そのため、パルス幅弁別回路を設け
て、上記した手段により雑音除去を行なうと、船
速測定装置の回路構成が複雑化するという欠点が
あつた。 On the other hand, the pulse width discrimination circuit has conventionally been provided as a separate and independent circuit from the Doppler shift detection circuit. Therefore, if a pulse width discrimination circuit is provided and the noise is removed by the above-mentioned means, there is a drawback that the circuit configuration of the ship speed measuring device becomes complicated.
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたも
ので、その第1の目的は、水底の傾斜および船速
に応じて追尾ゲートの幅が選定され、水底の急激
な地形変化および船速変化にも対応でき、確実に
水底を追尾できる船速測定装置を提供することに
ある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its first purpose is to select the width of the tracking gate according to the inclination of the water bottom and the speed of the ship, and to prevent sudden topographical changes on the water bottom and changes in ship speed. An object of the present invention is to provide a ship speed measuring device that can correspond to the seabed and can reliably track the bottom of the water.
また、本発明の第2の目的は、パルス幅弁別機
能を内部に組み込んで回路を簡素化して、ドツプ
ラシフト周波数を検出すると同時に、水底エコー
信号のパルス幅弁別を行ない、検出されたドツプ
ラシフト周波数が有効か否かを判別することがで
きる船速測定装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to detect the Doppler shift frequency by incorporating a pulse width discrimination function internally to simplify the circuit, and at the same time to perform pulse width discrimination of the underwater echo signal, so that the detected Doppler shift frequency is effective. It is an object of the present invention to provide a ship speed measuring device that can determine whether or not
[問題点を解決するための手段]
本発明は、水中に発射した超音波の、水底エコ
ー信号を受信して、該水底エコー信号からドツプ
ラシフト周波数を検出して船舶を求める船速測定
装置において、上記問題点解決手段として、
水底エコー信号エンベロープのパルス幅内で、
該水底エコー信号の波数と基準クロツク信号の波
数とを各々計数し、それぞれ予め設定した計数値
に達したとき、各々計数終了信号を出力すると共
に、両者の計数終了時間差を検出してドツプラシ
フトを検出するドツプラシフト検出手段と、
上記各計数終了信号の出力を監視し、一定のサ
ンプリング周期内で各計数終了信号が出力された
とき、当該水底エコー信号が正常なパルス幅であ
る旨判定し、正常判定信号を出力するパルス幅弁
別手段と、
超音波送信から水底エコー信号受信までの時間
を計数して、測定深度を検出する測深手段と、
上記正常判定信号が出力された時、上記ドツプ
ラシフトから船速を算出すると共に、該船速の函
数として、進行方向には、浅い方に短く、深い方
に長く、進行方向と反対の方向には、浅い方に長
く、深い方に短くなるように追尾ゲート幅を算定
し、かつ、該追尾ゲート幅と上記検出した深度と
から、次の送信開始後の追尾ゲート開始タイミン
グと該ゲート終了タイミングとを算定する演算手
段と、
上記算定された追尾ゲート開始タイミングと該
ゲート終了タイミングとから追尾ゲートを設定す
る追尾ゲート設定手段とを備えて構成されること
を特徴とする。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a ship speed measuring device that receives a bottom echo signal of an ultrasonic wave emitted into the water, detects a Doppler shift frequency from the bottom echo signal, and determines a ship. As a solution to the above problem, within the pulse width of the bottom echo signal envelope,
The wave number of the underwater echo signal and the wave number of the reference clock signal are each counted, and when each reaches a preset count value, a counting end signal is output for each, and a Doppler shift is detected by detecting the difference in the counting end time between the two. a Doppler shift detection means that monitors the output of each counting end signal, and when each counting end signal is output within a certain sampling period, determines that the bottom echo signal has a normal pulse width, and determines normality. a pulse width discrimination means for outputting a signal; a sounding means for detecting the measured depth by counting the time from ultrasonic transmission to reception of the bottom echo signal; At the same time, as a function of the ship speed, in the direction of travel, the tracking gate is set so that it is shorter in the shallow direction and longer in the deeper direction, and in the opposite direction, the tracking gate is set longer in the shallow direction and shorter in the deeper direction. calculation means for calculating the tracking gate width and calculating the tracking gate start timing and the gate end timing after the start of the next transmission from the tracking gate width and the detected depth; and the calculated tracking gate start timing. and tracking gate setting means for setting a tracking gate based on the gate end timing.
[作用]
上記のように構成される本発明は、船速と水底
の傾斜とに合せて適切な追尾ゲートを設定する機
能と、追尾ゲート内に表れる、比較的短い幅のパ
ルス性のノイズを除去する機能とを備えている。[Function] The present invention configured as described above has the function of setting an appropriate tracking gate according to the speed of the ship and the inclination of the water bottom, and the function of suppressing the comparatively short width pulse noise that appears in the tracking gate. It also has a function to remove.
先ず、追尾ゲートを設定する機能の作用につい
て第1図〜第4図を参照して説明する。なお、第
1図は船舶前方の超音波の伝播経路に対する船舶
の移動と海底の傾斜の影響を示す説明図、第2図
は送信から受信までの所要時間と追尾ゲートの関
係を示す波形図、第3図は海底の傾斜角とTR/
TLとの関係を示すグラフ、第4図は船舶後方の
超音波の伝播経路に対する船舶の移動と海底の傾
斜の影響を示す説明図である。 First, the operation of the tracking gate setting function will be explained with reference to FIGS. 1 to 4. In addition, Fig. 1 is an explanatory diagram showing the influence of the movement of the ship and the inclination of the seabed on the propagation path of ultrasonic waves in front of the ship, and Fig. 2 is a waveform diagram showing the relationship between the time required from transmission to reception and the tracking gate. Figure 3 shows the slope angle of the seafloor and T R /
A graph showing the relationship between T L and FIG. 4 is an explanatory diagram showing the influence of the movement of the ship and the inclination of the seabed on the propagation path of ultrasonic waves behind the ship.
第1図において、船が海面上をS1〜S2に移動し
ているものとする。先ず、S1の位置において、送
受波器(図示せず)から俯角θにて船の前方(進
行方向)に超音波を放射すると、海底Aまでの到
達距離をR1とすれば、海底エコーが受信される
までの時間Tは、水中の音速をρとして、T=
2R1/ρである。 In FIG. 1, it is assumed that the ship is moving on the sea surface from S1 to S2 . First, at position S 1 , when an ultrasonic wave is emitted from a transducer (not shown) in front of the ship (in the traveling direction) at an angle of depression θ, if the distance to the sea floor A is R 1 , then the seafloor echo will be The time T until it is received is T=
2R 1 /ρ.
次に、船が、前進してS2に達した時、海底の地
形が、傾斜角φにより、CまたはC′のように変化
していると仮定する。この場合、S2からの距離
R2は、R1−、または、R1+′となる。ここ
で、第2図に示す、送信から受信までの所要時間
T1を基準としてゲート幅の前(浅い方)側TLを、
TL=2/cとし、後(深い方)側TRを、TR
=2′/cとすると、両者の比TR/TLは、次
式で与えられる。 Next, assume that when the ship advances and reaches S2 , the topography of the seafloor changes as shown by C or C' depending on the inclination angle φ. In this case, the distance from S 2
R 2 becomes R 1 − or R 1 +′. Here, the time required from transmission to reception as shown in Figure 2.
Based on T 1 , the front (shallow side) side T L of the gate width is
Let T L = 2/c, and the rear (deeper) side T R is T R
=2'/c, the ratio T R /T L between the two is given by the following equation.
TR/TL=2′/ρ・ρ/2BC=/BC
=sinφ/sin(θ−φ)・sin(θ+φ)/ABs
inφ
=sin(θ+φ)/sin(θ−φ)
今、θ=60゜とすると、上記TR/TLは、次のよ
うになる。 T R /T L =2'/ρ・ρ/2BC=/BC = sinφ/sin(θ−φ)・sin(θ+φ)/ABs
inφ=sin(θ+φ)/sin(θ−φ) Now, if θ=60°, the above T R /T L becomes as follows.
TR/TL=sin(60+φ)/sin(60−φ)
第3図において、0゜以外では、この比は、
(TR/TL)>1となつている。従つて、送信から
受信までの時間を計数して、測定深度を検出し、
上記検出した深度を基準として、進行方向には、
浅い方に短く、深い方に長くなるように非対称に
ゲート幅を設定することにより、海底の傾斜に対
応可能となる。 T R /T L = sin (60 + φ) / sin (60 − φ) In Figure 3, at angles other than 0°, this ratio is
(T R /T L )>1. Therefore, the measurement depth is detected by counting the time from transmission to reception.
Based on the depth detected above, in the direction of travel:
By setting the gate width asymmetrically so that it is shorter on the shallow side and longer on the deeper side, it is possible to cope with the slope of the seabed.
一方、上記の場合において、船の後方(進行方
向と反対の向き)に俯倅角θにて超音波が放射さ
れると、第4図に示すようになる。第1図と第4
図とを幾何学的に比較すれば明らかなように、第
4図の場合、上記TRとTLの関係がTR<TLとな
る。従つて、進行方向と反対の向きについては、
浅い方に長く、深い方に短くなるように非対称に
追尾ゲート幅を設定することにより、海底の傾斜
に対応可能となる。 On the other hand, in the above case, when ultrasonic waves are emitted to the rear of the ship (in the direction opposite to the direction of travel) at an angle of depression θ, the result will be as shown in FIG. 4. Figures 1 and 4
As is clear from a geometrical comparison with the figure, in the case of FIG. 4, the relationship between T R and T L is T R <T L. Therefore, regarding the direction opposite to the direction of travel,
By setting the tracking gate width asymmetrically so that it is longer on the shallower side and shorter on the deeper side, it is possible to cope with the slope of the seabed.
次に、パルス性のノイズを除去する機能の作用
について説明する。 Next, the operation of the function of removing pulse noise will be explained.
上記構成において、ドツプラシフト検出手段
は、海底エコー信号エンベロープのパルス幅内
で、該海底エコー信号の波数と基準クロツク信号
の波数とを各々予め設定した目標数まで計数する
ことにより、ドツプラシフトを両者の計数終了の
時間差に変換し、この時間差に、基準クロツクを
当て嵌めてドツプラシフト周波数を検出する。 In the above configuration, the Doppler shift detecting means counts the wave number of the submarine echo signal and the wave number of the reference clock signal up to a preset target number within the pulse width of the submarine echo signal envelope, thereby calculating the Doppler shift between the two. This is converted into a time difference at the end, and a reference clock is applied to this time difference to detect the Doppler shift frequency.
また、上記ドツプラシフト検出手段は、海底エ
コー信号エンベロープが入力している間のみ計数
動作を行なう。そのため、上記目標数を、正常な
海底エコー信号エンベロープの幅に対応するよう
に設定しておけば、正常な海底エコーが入力して
いる場合には、一定のサンプリングの周期内に、
上海水底エコー信号の波数と基準クロツク信号の
波数の計数が共に目標数まで達して終了し、ドツ
プラシフト検出手段は、計数終了信号を出力す
る。一方、入力したエコー信号のパルス幅が海底
エコーの幅より短い場合、上記海底エコー信号の
波数と基準クロツク信号の波数の計数が目標数ま
で達せず、計数終了信号を出力しない。 Further, the Doppler shift detection means performs a counting operation only while the submarine echo signal envelope is being input. Therefore, if the above target number is set to correspond to the width of the normal seafloor echo signal envelope, when normal seafloor echoes are input, within a certain sampling period,
When the counting of the wave number of the Shanghai underwater echo signal and the wave number of the reference clock signal both reaches the target number, the counting ends, and the Doppler shift detection means outputs a counting end signal. On the other hand, if the pulse width of the input echo signal is shorter than the width of the seafloor echo, the counting of the wavenumber of the seafloor echo signal and the wavenumber of the reference clock signal does not reach the target number, and a counting end signal is not output.
パルス幅弁別手段は、上記計数終了信号の有無
により、当該エコー信号が正常な海底エコー信号
であるか否か判定する。 The pulse width discrimination means determines whether or not the echo signal is a normal submarine echo signal based on the presence or absence of the counting end signal.
このように本発明によれば、ドツプラシフト検
出手段に付設したパルス幅弁別手段により、パル
ス性のノイズの除去を行なうことができ、回路構
成が簡素化される。 As described above, according to the present invention, pulse-like noise can be removed by the pulse width discrimination means attached to the Doppler shift detection means, and the circuit configuration is simplified.
[実施例]
本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。[Example] An example of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施例の構成>
第5図に本発明船速測定装置の第1実施例の構
成を示す。<Configuration of the first embodiment> FIG. 5 shows the configuration of the first embodiment of the ship speed measuring device of the present invention.
第5図に示すように、本発明の第1実施例であ
る船速測定装置は、送信周波数およびパルス繰返
周波数を発生する原発振器11と、STC発生器
12と、上記原発振器11からパルス繰返周波数
に対応して間欠的に出力される送信周波数信号を
増幅して励振電流を形成する送信器13と、該送
信器13からの励振電流により超音波を海中の船
舶の前方向および後方向に一定の俯角で各々放射
すると共に、反射波を受波する前方向送受波器1
4および後方向送受波器15と、前方向受波器1
4および後方向送受波器15についての励振電流
と受信信号との切替を行なう送受切替器16,1
7と、受信波を増幅する受信器18,19とを備
えている。 As shown in FIG. 5, the ship speed measuring device according to the first embodiment of the present invention includes an original oscillator 11 that generates a transmission frequency and a pulse repetition frequency, an STC generator 12, and a pulse generator from the original oscillator 11. A transmitter 13 that amplifies a transmission frequency signal that is intermittently output in accordance with a repetition frequency to form an excitation current, and the excitation current from the transmitter 13 transmits ultrasonic waves in the front and rear directions of a ship in the sea. A forward transducer 1 that emits waves at a constant angle of depression in each direction and receives reflected waves.
4, rear transducer 15, and front transducer 1
4 and the rear transducer 15, the transmitter/receiver switcher 16,1 switches between the excitation current and the received signal.
7, and receivers 18 and 19 that amplify the received waves.
また、この船速測定装置は、受信した海底エコ
ー信号周波数からドツプラシフト周波数を検出す
るドツプラシフト検出手段20,21と、ドツプ
ラシフト検出手段20,21の各々に付設され
て、パルス幅弁別手段を構成するアンドゲート回
路38,39と、上記受信信号を検波して海底エ
コー信号エンベロープを検出する検波回路22,
23と、上記海底エコーエンベロープのうち予め
予測した位置にあるもののみを受け入れる追尾ゲ
ートを構成するアンドゲート回路24,25と上
記アンドゲート回路24,25に各々ゲート信号
を送る前方向追尾ゲート設定手段26および後方
向追尾ゲート設定手段27とを備えている。 This ship speed measurement device also includes Doppler shift detection means 20 and 21 for detecting a Doppler shift frequency from the received submarine echo signal frequency, and an AND gate circuits 38 and 39; a detection circuit 22 for detecting the received signal and detecting the submarine echo signal envelope;
23, AND gate circuits 24 and 25 forming a tracking gate that accepts only those at pre-predicted positions in the seafloor echo envelope, and forward tracking gate setting means for sending gate signals to the AND gate circuits 24 and 25, respectively. 26 and backward tracking gate setting means 27.
さらに、この船速測定装置は、上記原発振器1
1から出力されるパルス繰返周波数信号の前縁を
スタート信号とし、パルス幅弁別手段をストツプ
信号として、海底の深度を計測する測深手段2
8,29と、上記ドツプラシフト検出手段20,
21からのドツプラシフト周波数データおよびパ
ルス幅弁別信号により船速Vを算出すると共に、
該船速情報および上記測深手段28,29からの
深度情報により次の計測における追尾ゲート位置
および幅を算出し、前方向追尾ゲート設定手段2
6および後方向追尾ゲート設定手段27に送る演
算手段30と、上記演算手段30にて求められた
船速情報を表示する表示器31とを備えている。 Furthermore, this ship speed measuring device has the above-mentioned original oscillator 1.
sounding means 2 which measures the depth of the seabed by using the leading edge of the pulse repetition frequency signal outputted from 1 as a start signal and using the pulse width discrimination means as a stop signal;
8, 29, and the Doppler shift detection means 20,
In addition to calculating the ship speed V using the Doppler shift frequency data and pulse width discrimination signal from 21,
The tracking gate position and width for the next measurement are calculated based on the ship speed information and the depth information from the sounding means 28 and 29, and the forward tracking gate setting means 2
6 and backward tracking gate setting means 27, and a display 31 for displaying ship speed information obtained by the calculation means 30.
本実施例の特徴的機能の一つである追尾ゲート
について、第6図を参照してさらに詳細に説明す
る。なお、超音波の送受および信号の処理は、船
舶の前方向用と後方向用の2系統あるが、両者の
構成が同一であるので、説明を簡単にするため、
前方向用の系についてのみ説明する。 The tracking gate, which is one of the characteristic functions of this embodiment, will be explained in more detail with reference to FIG. There are two systems for transmitting and receiving ultrasonic waves and processing signals, one for the front direction of the ship and one for the rear direction, but since the configurations of both systems are the same, for the sake of simplicity, we will use the following:
Only the system for the forward direction will be explained.
追尾ゲート設定手段26は、カウンタ43およ
び44を有してなり、カウンタ43には、上記高
周波信号の間欠的出力のタイミングを設定するパ
ルス繰返周波数の前縁と同期した送信トリガが原
発振器11から送られる。カウンタ43,44
は、共にプリセツトカウンタからなり、前者には
上記追尾ゲート開始信号T1−TFがプリセツトさ
れ、後者には上記終了信号TF+TBがプリセツト
され、両者により、追尾ゲート信号が形成され
る。 The tracking gate setting means 26 includes counters 43 and 44, and the counter 43 has a transmission trigger synchronized with the leading edge of the pulse repetition frequency that sets the timing of intermittent output of the high frequency signal. Sent from. counters 43, 44
are both composed of preset counters, the former is preset with the above-mentioned tracking gate start signal T 1 -T F , and the latter is preset with the above-mentioned end signal T F +T B , and both form a tracking gate signal. .
測深手段28は、フリツプフロツプ45および
カウンタ46を有してなり、フリツプフロツプ4
5には、上記送信トリガが原発振器11から送ら
れる。カウンタ46は、上記フリツプフロツプ4
5の設定する測深ゲートによりセツトされ、基準
クロツクを計数する。 The sounding means 28 includes a flip-flop 45 and a counter 46.
5, the transmission trigger is sent from the original oscillator 11. The counter 46 is connected to the flip-flop 4
It is set by the sounding gate set by No. 5 and counts the reference clock.
検波回路22は、海底エコー信号を検波して、
そのエンベロープを取り出し、アンドゲート回路
24に送る。 The detection circuit 22 detects the submarine echo signal,
The envelope is taken out and sent to the AND gate circuit 24.
ドツプラシフト検出手段20は、アンドゲート
回路24を通過した海底エコー信号エンベロープ
を受けて、上記海底エコー信号周波数からドツプ
ラシフトを検出する。なお、ドツプラシフト検出
手段20の構成については後述する。 The Doppler shift detection means 20 receives the submarine echo signal envelope that has passed through the AND gate circuit 24, and detects the Doppler shift from the frequency of the submarine echo signal. Note that the configuration of the Doppler shift detection means 20 will be described later.
演算手段30は、例えば、演算を行なうマイク
ロプロセツサ、該マイクロプロセツサの動作プロ
グラムおよび計算に必要な係数KF、KBを記憶す
るROM(リードオンメモリ)、演算作業に必要な
記憶領域を用意するRAM(ランダムアクセスメ
モリ)とを備えて構成される。この演算手段30
は、上記ドツプラシフト検出手段20からのドツ
プラシフト周波数により船速Vを算出し、該船速
Vと深度T1とから追尾ゲートの開始信号T1−TF
と、終了信号TF+TBとを算定する。なお、本実
施例では、船舶の進行方向に超音波を放射する場
合を例としているので係数KF、KBは、その大小
関係が、KF<KBとなるように設定してある。 The calculation means 30 includes, for example, a microprocessor that performs calculations, an operating program for the microprocessor, a ROM (read-on memory) that stores coefficients K F and K B necessary for calculation, and a storage area necessary for calculation work. It is configured with RAM (random access memory). This calculation means 30
calculates the ship speed V based on the Doppler shift frequency from the Doppler shift detection means 20, and calculates the tracking gate start signal T 1 −T F from the ship speed V and depth T 1
and the end signal T F +T B are calculated. In this embodiment, since the ultrasonic wave is radiated in the direction of movement of a ship, the coefficients K F and K B are set so that the relationship in magnitude thereof is K F <K B.
アンドゲート回路24は、反転して入力される
上記追尾ゲート信号によりゲートの開閉が制御さ
れ、該追尾ゲート信号がロウレベルの時、受信器
18からの海底エコー信号エンベロープを受け入
れる構成となつている。 The AND gate circuit 24 is configured to control the opening and closing of the gate by the tracking gate signal which is inverted and inputted, and receives the submarine echo signal envelope from the receiver 18 when the tracking gate signal is at a low level.
次に、本実施例の他の特徴的機能であるパルス
幅弁別手段と、これを付設しているドツプラシフ
ト検出手段20の構成について、第8図を参照し
て説明する。 Next, the configuration of the pulse width discrimination means, which is another characteristic function of this embodiment, and the Doppler shift detection means 20 attached thereto will be explained with reference to FIG.
第8図において、本実施例のドツプラシフト検
出手段20は、上記海底エコー信号の波数計数用
の第1の計数手段を構成するDフリツプフロツプ
回路32およびカウンタ33と、基準クロツク計
数用の第2の計数手段を構成するDフリツプフロ
ツプ回路34およびカウンタ35と、上記ドツプ
ラシフト検出手段20を構成する排他オアゲート
回路36およびアンドゲート回路37とを備え、
さらに、上記パルス幅弁別手段を構成するアンド
ゲート回路38が接続されている。 In FIG. 8, the Doppler shift detection means 20 of this embodiment includes a D flip-flop circuit 32 and a counter 33 constituting a first counting means for counting the wave number of the seafloor echo signal, and a second counting means for counting the reference clock. A D flip-flop circuit 34 and a counter 35 constituting the means, and an exclusive OR gate circuit 36 and an AND gate circuit 37 constituting the Doppler shift detection means 20,
Furthermore, an AND gate circuit 38 constituting the pulse width discrimination means is connected.
上記Dフリツプフロツプ回路32および34の
D端子には、海底エコー信号エンベロープが入力
されると共に、クロツク端子Ckには、海底エコ
ー信号周波数が入力される。また、前者のリセツ
ト端子には、カウンタ33のQ端子出力が、一
方、後者のリセツト端子には、カウンタ35のQ
端子出力が入力され、それぞれ対応するカウンタ
33,35のQ端子のハイレベル出力によりリセ
ツトされる。 The submarine echo signal envelope is input to the D terminals of the D flip-flop circuits 32 and 34, and the submarine echo signal frequency is input to the clock terminal Ck. The former reset terminal is connected to the Q terminal output of the counter 33, while the latter reset terminal is connected to the Q terminal output of the counter 35.
Terminal outputs are input, and the counters are reset by high level outputs from the Q terminals of the corresponding counters 33 and 35, respectively.
また、上記Dフリツプフロツプ回路32および
34のQ端子出力は、それぞれ対応するカウンタ
33,35のイネーブル端子Eに入力されると共
に、排他オアゲート回路36に入力される。この
排他オアゲート回路36の出力は基準高周波クロ
ツクパルスと共にアンドゲート回路37に入力さ
れる。 Further, the Q terminal outputs of the D flip-flop circuits 32 and 34 are input to the enable terminals E of the corresponding counters 33 and 35, respectively, and are also input to the exclusive OR gate circuit 36. The output of this exclusive OR gate circuit 36 is input to an AND gate circuit 37 together with a reference high frequency clock pulse.
カウンタ33のクロツク端子Ckには、上記海
底周波数信号が入力され、一方、カウンタ35の
クロツク端子Ckには、上記基準高周波クロツク
パルスが入力される。これらのカウンタ33,3
5のQ端子出力は、共にアンドゲート回路38に
入力される。 The clock terminal Ck of the counter 33 receives the submarine frequency signal, while the clock terminal Ck of the counter 35 receives the reference high frequency clock pulse. These counters 33,3
The Q terminal outputs of No. 5 are both input to an AND gate circuit 38.
<第1実施例の作用>
上記のように構成される本実施例追尾装置は、
次のように作用する。この作用について、上記各
図と、第6図、第7図および第9図とを参照して
説明する。<Operation of the first embodiment> The tracking device of the present embodiment configured as described above has the following features:
It works as follows. This effect will be explained with reference to the above figures as well as FIGS. 6, 7, and 9.
なお、本実施例の船速測定装置には、前方用の
系と後方用の系とが設けてあるが、両者の作用は
基本的には同一であるので、ここでは、前方用の
系についてのみ説明する。 The ship speed measuring device of this embodiment is provided with a forward system and an aft system, but since the functions of both are basically the same, the forward system will be described here. I will only explain.
原発振器11からパルス繰返周波数に応じて間
欠的に出力される励振信号が、送信器13にて増
幅され、送受切替器16にて切替られて前方向送
受波器14に送られ、ここで、超音波に変換され
て、一定の俯角を以つて船舶前方の海中に放射さ
れる。この時、送信トリガがフリツプフロツプ回
路45とカウンタ43とに送られる。フリツプフ
ロツプ回路45は、これを受けてセツト状態とな
り、測深ゲートTGを出力して、カウンタ46の
計数を起動する。カウンタ46は、クロツク信号
の計数を開始する。同様に、カウンタ43は、送
信トリガを受けて、クロツク信号の計数を開始す
る。 An excitation signal that is intermittently outputted from the original oscillator 11 according to the pulse repetition frequency is amplified by the transmitter 13, switched by the transmitter/receiver switch 16, and sent to the forward transmitter/receiver 14. , converted into ultrasonic waves, and radiated into the sea in front of the ship at a constant angle of depression. At this time, a transmission trigger is sent to flip-flop circuit 45 and counter 43. In response to this, the flip-flop circuit 45 enters the set state, outputs the sounding gate TG , and starts counting of the counter 46. Counter 46 begins counting the clock signals. Similarly, counter 43 starts counting clock signals upon receiving a transmission trigger.
一方、前方向送受波器14には、海中から反射
エコーが入力し、該エコーは、海底エコー信号と
して電気信号に変換される。この海底エコー信号
は、送受切替器16を経て受信器18にて増幅さ
れ、ドツプラシフト検出手段20および検波回路
22に入力される。検波回路22では、この海底
エコー信号からエンペロープを取出し、アンドゲ
ート回路24を経てドツプラシフト検出手段20
に送る。 On the other hand, reflected echoes from the ocean are input to the forward transducer 14, and the echoes are converted into electrical signals as submarine echo signals. This submarine echo signal is amplified by the receiver 18 via the transmitter/receiver switch 16, and is input to the Doppler shift detecting means 20 and the detection circuit 22. The detection circuit 22 extracts the envelope from this submarine echo signal, passes through the AND gate circuit 24, and outputs the envelope to the Doppler shift detection means 20.
send to
ここで、アンドゲート回路24は、前回の計測
により深度および速度情報に基づいて前方向追尾
ゲート設定手段26にて形成される予測追尾ゲー
ト信号により、そのゲートの開閉制御がなされれ
る。即ち、アンドゲート回路24では、追尾ゲー
ト信号がロウレベルであると、反転されてハイレ
ベル信号として入力されるので、この間に入力す
るハイレベル信号は、ドツプラシフト検出手段2
0とフリツプフロツプ回路45とに出力される。
そのため、海底エコー信号エンベロープが、この
予測追尾ゲート信号の入力している時間内に入力
した場合に正常な海底反射信号と判定され、上記
ドツプラシフト検出手段20に入力が可能とな
る。このドツプラシフト検出手段20では、後述
するような動作により、ドツプラシフト周波数お
よびパルス幅弁別信号とが出力される。 Here, the gate of the AND gate circuit 24 is controlled to open or close based on a predicted tracking gate signal generated by the forward tracking gate setting means 26 based on the depth and speed information from the previous measurement. That is, in the AND gate circuit 24, when the tracking gate signal is at a low level, it is inverted and inputted as a high level signal.
0 and is output to the flip-flop circuit 45.
Therefore, if the seabed echo signal envelope is input within the time period during which the predicted tracking gate signal is being input, it is determined to be a normal seabed reflection signal and can be input to the Doppler shift detection means 20. This Doppler shift detecting means 20 outputs a Doppler shift frequency and a pulse width discrimination signal by the operation described below.
一方、測深手段28では、上述したように、原
発振器11からのパルス繰返周波数信号の前縁を
スタート信号としてフリツプフロツプ回路45が
セツトされ、測深ゲーナTGを出力すると、測深
手段28のカウンタ46は、計数を開始し、上記
ドツプラシフト検出手段20のパルス幅弁別信号
の入力によりフリツプフロツプ45がリセツトさ
れると、測深ゲート信号TGが終了して、計数を
停止する。この時のカウンタ46の計数値は、単
位距離に相当するクロツク信号を計数しているの
で、深度T1となる。 On the other hand, in the sounding means 28, as described above, the flip-flop circuit 45 is set using the leading edge of the pulse repetition frequency signal from the original oscillator 11 as a start signal, and when the sounding gainer TG is output, the counter 46 of the sounding means 28 is set. starts counting, and when the flip-flop 45 is reset by the input of the pulse width discrimination signal of the Doppler shift detection means 20, the sounding gate signal TG is terminated and counting is stopped. The counted value of the counter 46 at this time is the depth T1 since it counts the clock signal corresponding to the unit distance.
演算手段30は、パルス幅弁別信号を受ける
と、ドツプラシフト周波数から船速Vを算出し、
該船速Vと、予め記憶している係数KF、KBとか
ら、次式により、追尾ゲートのゲート幅前側の
TFと、後側TBとを求める。 When the calculation means 30 receives the pulse width discrimination signal, it calculates the ship speed V from the Doppler shift frequency,
From the ship speed V and the coefficients K F and K B stored in advance, the gate width front side of the tracking gate can be calculated using the following formula.
Find T F and posterior T B.
TF=KFV
TB=KBV
この後、演算手段30は、カウンタ46から出
力される深度T1と上記TFおよびTBとから、追尾
ゲートの開始信号T1−TFと、終了信号TF+TBと
を算出する。これらの開始信号T1−TFと終了信
号TF+TBとは、次の送信周期で使用され、次の
送信を行なう前に、開始信号T1−TFはカウンタ
43にプリセツトされ、終了信号TF+TBはカウ
ンタ44にプリセツトされる。 T F = K F V T B = K B V After this, the calculating means 30 calculates the tracking gate start signal T 1 −T F from the depth T 1 outputted from the counter 46 and the above T F and T B. , the end signal T F +T B is calculated. The start signal T 1 -T F and the end signal T F +T B are used in the next transmission cycle, and before the next transmission, the start signal T 1 -T F is preset in the counter 43 and the end signal T F +T B is used in the next transmission cycle. The signal T F +T B is preset into the counter 44.
この状態で、原発振器11から次の送信トリガ
が出力されると、上記フリツプフロツプ回路45
がセツトされて、測深ゲートTGを開始させる。
この測深ゲートTGによりセツトされ、基準クロ
ツクを計数する。なお、本実施例では、基準クロ
ツクとして750Hzのクロツクパルスを使用してい
る。 In this state, when the next transmission trigger is output from the original oscillator 11, the flip-flop circuit 45
is set and starts the sounding gate TG.
It is set by this sounding gate TG and counts the reference clock. In this embodiment, a 750 Hz clock pulse is used as the reference clock.
また、上記送信トリガにより、カウンタ43が
起動され、プリセツトされた開始信号T1−TFの
値から、上記と同じ750Hzのクロツク信号により
ダウンカウントする。ついで、該カウンタ43の
計数値が0になると、その出力により、カウンタ
44が起動され、プリセツトされた終了信号TF
+TBの値から、上記と共通のクロツク信号によ
りダウンカウントする。そして、該カウンタ44
の計数値が0になると、計数は終了し、上記カウ
ンタ43,44の計数期間中のロウレベル領域が
追尾ゲート信号となる。 Further, the counter 43 is activated by the above-mentioned transmission trigger, and counts down from the preset value of the start signal T 1 -T F using the same 750 Hz clock signal as above. Next, when the count value of the counter 43 becomes 0, the counter 44 is activated by its output, and the preset end signal T F is activated.
Count down from the value of +T B using the same clock signal as above. Then, the counter 44
When the count value becomes 0, the counting ends, and the low level region of the counters 43 and 44 during the counting period becomes the tracking gate signal.
この追尾ゲート信号は、反転されてアンドゲー
ト回路24に入力される。これによつて、今回の
追尾ゲートが設定される。 This tracking gate signal is inverted and input to the AND gate circuit 24. With this, the current tracking gate is set.
本実施例では、船舶の進行方向に超音波を放射
する場合について説明しているので、係数KF、
KBは、その大小関係が、KF<KBとなるように設
定してある。そのため、TF<TBとなり、追尾ゲ
ート幅は、検出した深度T1を基準として、浅い
方に短く、深い方に長くなる。ここで、TFは前
回の計測深度T1より浅い場合のゲートとして機
能し、TBは深い場合のゲートとして機能する。 In this example, the case where ultrasonic waves are emitted in the direction of movement of the ship is explained, so the coefficient K F ,
K B is set so that the magnitude relationship thereof is K F <K B. Therefore, T F <T B , and the tracking gate width becomes shorter in the shallower direction and longer in the deeper direction, with the detected depth T 1 as a reference. Here, T F functions as a gate when the depth is shallower than the previous measurement depth T 1 , and T B functions as a gate when it is deeper.
なお、船舶の進行方向と反対の方向に超音波を
放射する場合には、係数KF、KBの大小関係を、
KF>KBとなるように設定する。そのため、TFF>
TBとなり、追尾ゲート幅は、上記検出した深度
T1を基準として、浅い方に長く、深い方に短く
なる。 In addition, when emitting ultrasonic waves in the direction opposite to the direction in which the ship is traveling, the magnitude relationship of the coefficients K F and K B is
Set so that K F > K B. Therefore, T FF >
T B , and the tracking gate width is the depth detected above.
Based on T 1 , it becomes longer on the shallow side and shorter on the deeper side.
次に、上記パルス幅弁別手段の作用について、
ドツプラシフト検出手段の作用と共に説明する。 Next, regarding the operation of the pulse width discrimination means,
This will be explained along with the operation of the Doppler shift detection means.
Dフリツプフロツプ回路32,34のD端子に
は、上記アンドゲート回路24を通過した海底エ
コー信号エンベロープが入力され、また、クロツ
ク端子Ckには、受信器18からの海底エコー信
号が入力される。これにより、両者のQ端子がハ
イレベルとなり、これが、各々対応するカウンタ
33,35のイネーブル端子に入力されて、カウ
ンタ33は海底エコー信号の波数を計数し、ま
た、カウンタ35は基準高周波クロツクパルスを
計数する。なお、カウンタ33,35は、計数に
先立ち、海底エコー信号エンベロープの前縁にて
リセツトされる。 The submarine echo signal envelope passed through the AND gate circuit 24 is input to the D terminals of the D flip-flop circuits 32 and 34, and the submarine echo signal from the receiver 18 is input to the clock terminal Ck. As a result, the Q terminals of both become high level, which are input to the enable terminals of the corresponding counters 33 and 35, respectively, the counter 33 counts the wave number of the submarine echo signal, and the counter 35 receives the reference high frequency clock pulse. Count. Note that the counters 33 and 35 are reset at the leading edge of the submarine echo signal envelope prior to counting.
本実施例では、両カウンタ33,35には、リ
セツト後に、予め同数の値がプリセツトされ、ダ
ウンカウントにより計数を行なう。 In this embodiment, both counters 33 and 35 are preset to the same number of values after being reset, and counting is performed by down-counting.
ここで、船舶が前進していれば、反射エコーが
ドツプラシフトを受け、海底エコー信号の周波数
が高くなるので、同一波数からなるバースト波パ
ルスの幅が短くなる。従つて、第9図Aに示すよ
うに、カウンタ33の計数が、先に所定計数値に
達することとなる。その結果、該カウンタ33の
Q端子出力がハイレベルとなる。 Here, if the ship is moving forward, the reflected echo undergoes a Doppler shift, and the frequency of the submarine echo signal increases, so the width of the burst wave pulse consisting of the same wave number becomes shorter. Therefore, as shown in FIG. 9A, the count of the counter 33 reaches the predetermined count value first. As a result, the Q terminal output of the counter 33 becomes high level.
これを受けて、上記Dフリツプフロツプ回路3
2がリセツトされ、そのQ端子出力がロウレベル
に転じることとなる。そのため、カウンタ33の
イネーブル端子Eにロウレベルが入力され、計数
を停止する。一方、排他オアゲート回路36で
は、Dフリツプフロツプ回路32の出力がロウレ
ベルであり、Dフリツプフロツプ回路34の出力
がまだハイレベルであるため、その出力がハイレ
ベルとなる。 In response to this, the D flip-flop circuit 3
2 is reset, and its Q terminal output changes to low level. Therefore, a low level is input to the enable terminal E of the counter 33, and counting is stopped. On the other hand, in the exclusive OR gate circuit 36, since the output of the D flip-flop circuit 32 is at a low level and the output of the D flip-flop circuit 34 is still at a high level, its output becomes a high level.
そこで、アンドゲート回路37では、排他オア
ゲート回路36のハイレベル出力の間、基準高周
波クロツクパルスを通過させる。 Therefore, the AND gate circuit 37 allows the reference high frequency clock pulse to pass while the exclusive OR gate circuit 36 is outputting a high level.
この後、カウンタ35が所定値まで計数する
と、そのQ端子出力がハイレベルとなつて、Dフ
リツプフロツプ回路34がリセツトされ、上記と
同様に、カウンタ35の計数が停止されると共
に、排他オアゲート回路36にロウレベルが入力
される。その結果、該排他オアゲート回路36の
出力がロウレベルに転じることとなる。 Thereafter, when the counter 35 counts up to a predetermined value, its Q terminal output becomes high level, the D flip-flop circuit 34 is reset, and the counter 35 stops counting, and the exclusive OR gate circuit 36 A low level is input to . As a result, the output of the exclusive OR gate circuit 36 changes to low level.
そのため、アンドゲート回路37では、基準高
周波クロツクパルスの通過を停止する。このアン
ドゲート回路37における基準高周波クロツクパ
ルスの通過時間は、上記カウンタ33,35の計
数終了時間差に対応する。従つて、このアンドゲ
ート回路37を通過した基準高周波クロツクパル
スの波数がドツプラシフトに相当することとな
る。 Therefore, the AND gate circuit 37 stops passing the reference high frequency clock pulse. The passage time of the reference high-frequency clock pulse in the AND gate circuit 37 corresponds to the difference in the counting end times of the counters 33 and 35. Therefore, the wave number of the reference high frequency clock pulse that has passed through the AND gate circuit 37 corresponds to the Doppler shift.
上記カウンタ33,35が共に計数を終了する
と、アンドゲート回路38の出力がハイレベルと
なり、パルス幅弁別信号を出力する。このパルス
幅弁別信号は、上記したように、演算手段30に
送られて、船速等の算出の起動信号となり、ま
た、測深手段28にストツプ信号として送られ
て、該測深手段28の計数動作を停止させる。 When both the counters 33 and 35 finish counting, the output of the AND gate circuit 38 becomes high level and outputs a pulse width discrimination signal. As described above, this pulse width discrimination signal is sent to the calculation means 30 and becomes a start signal for calculation of ship speed, etc., and is also sent to the sounding means 28 as a stop signal to perform the counting operation of the sounding means 28. to stop.
なお、船舶が後進している場合には、上記カウ
ンタ33,35の計数終了の順序が上記した場合
と逆になる。 Note that when the ship is moving astern, the order in which the counters 33 and 35 complete counting is reversed from the above case.
ところで、受信信号のエンベロープが、上記カ
ウンタ33,35の計数時間に比して短い場合に
は、第9図Bに示すように、カウンタ33,35
の計数終了前に、Dフリツプフロツプ回路32,
34のD端子入力がロウレベルになり、計数が途
中で停止する。この場合には、排他オアゲート回
路36およびアンドゲート回路37からは、ドツ
プラシフトに相当するパルスが出力されず、スパ
イク状の過渡的なパルスのみが出力される。この
過渡的なパルスは、アンドゲート回路38からの
パルス幅弁別信号がロウレベルのままであるた
め、後段の回路には受け付けられない。従つて、
これらの受信信号は、雑音として除去される。 By the way, when the envelope of the received signal is shorter than the counting time of the counters 33 and 35, as shown in FIG. 9B, the counters 33 and 35
Before the counting is completed, the D flip-flop circuit 32,
34's D terminal input becomes low level, and counting stops midway. In this case, the exclusive OR gate circuit 36 and the AND gate circuit 37 do not output pulses corresponding to Doppler shift, but only spike-like transient pulses. This transient pulse is not accepted by the subsequent circuit because the pulse width discrimination signal from the AND gate circuit 38 remains at a low level. Therefore,
These received signals are removed as noise.
このように、本実施例によれば、正常なパルス
幅に満たない受信信号は、信号として受け入れら
れず、正常なパルス幅の信号のみからドツプラシ
フト周波数を検出することができる。 In this way, according to this embodiment, a received signal with less than the normal pulse width is not accepted as a signal, and the Doppler shift frequency can be detected only from the signal with the normal pulse width.
また、本実施例では、海底予測追尾ゲートを設
定しているので、主としてこの追尾ゲート内にあ
る雑音が本実施例のパルス幅弁別機能により除去
されることとなる。 Further, in this embodiment, since a seabed prediction tracking gate is set, noise within this tracking gate is mainly removed by the pulse width discrimination function of this embodiment.
<第2実施例>
第10図に本発明の第2実施例の特徴部分であ
るドツプラシフト検出手段の構成を示す。<Second Embodiment> FIG. 10 shows the configuration of Doppler shift detection means, which is a feature of the second embodiment of the present invention.
同図に示す実施例は、上記第1実施例の改良で
あつて、リセツト信号発生回路40を付加したも
のであり、他の構成はすべて上記第1実施例のも
のと同じである。そこで、相違点について説明す
る。 The embodiment shown in the figure is an improvement of the first embodiment, in which a reset signal generating circuit 40 is added, and all other configurations are the same as those of the first embodiment. Therefore, the differences will be explained.
リセツト信号発生回路40は、モノステーブル
マルチバイブレータ41と、アンドゲート回路4
2とを有して構成される。 The reset signal generation circuit 40 includes a monostable multivibrator 41 and an AND gate circuit 4.
2.
モノステーブルマルチバイブレータ41は、海
底エコー信号エンベロープの前縁にてトリガさ
れ、そのQ端子からリセツト信号パルスを出力す
る。また、アンドゲート回路42では、端子出
力と海底エコー信号エンベロープとの論理積がと
られ、この出力がDフリツプフロツプ回路32,
34のD端子に入力される。これにより、カウン
タ33,35のリセツト動作中に、海底エコー信
号エンベロープがDフリツプフロツプ回路32,
34のD端子に入力すること防いでいる。 The monostable multivibrator 41 is triggered at the leading edge of the submarine echo signal envelope and outputs a reset signal pulse from its Q terminal. Furthermore, in the AND gate circuit 42, the terminal output and the submarine echo signal envelope are ANDed, and this output is outputted to the D flip-flop circuit 32,
It is input to the D terminal of 34. As a result, while the counters 33, 35 are being reset, the submarine echo signal envelope is transferred to the D flip-flop circuit 32,
This prevents input to the D terminal of 34.
<実施例の変形>
上記各実施例では、海底エコー信号を計数して
いるが、中間周波数に変換したものを計数する構
成としてもよい。<Modifications of Embodiments> In each of the above embodiments, submarine echo signals are counted, but a configuration may also be adopted in which signals converted to intermediate frequencies are counted.
また、上記各実施例では、海を航行する船舶の
船速測定装置について適用したものを示したが、
本発明は、川、湖等を航行する船舶の船速測定装
置にも適用することができる。 In addition, in each of the above embodiments, an application is shown to a ship speed measuring device for a ship navigating at sea.
The present invention can also be applied to a ship speed measuring device for ships navigating rivers, lakes, etc.
[発明の効果]
以上説明したように本発明は、水底の傾斜およ
び船速に応じて追尾ゲートの幅が選定され、水底
の急激な地形変化および船速変化にも対応でき、
確実に水底を追尾できる効果がある。[Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, the width of the tracking gate is selected according to the inclination of the water bottom and the speed of the ship, and it is possible to cope with sudden changes in topography of the water bottom and changes in ship speed.
It has the effect of reliably tracking the bottom of the water.
また、本発明は、パルス幅弁別機能を内部に組
み込んで回路を簡素化して、ドツプラシフト周波
数を検出すると同時に、水底エコー信号のパルス
幅弁別を行ない、検出されたドツプラシフトが有
効か否かを判別することができる効果がある。 Further, the present invention simplifies the circuit by incorporating a pulse width discrimination function internally to detect the Doppler shift frequency, and at the same time performs pulse width discrimination of the underwater echo signal to determine whether or not the detected Doppler shift is valid. There is an effect that can be done.
第1図〜第4図は各々本発明の作用を説明する
図面であつて、第1図は船舶前方の超音波の伝藩
経路に対する船舶の移動と海底の傾斜の影響を示
す説明図、第2図は送信から受信までの所要時間
と追尾ゲートの関係を示す波形図、第3図は海底
の傾斜角とTR/TLとの関係を示すグラフ、第4
図は船舶後方の超音波の伝播経路に対する船舶の
移動と海底の傾斜の影響を示す説明図、第5図は
本発明船速測定装置の第1実施例の構成を示すブ
ロツク図、第6図は第1実施例の船速測定装置に
おける海底追尾ゲート機能を示すブロツク図、第
7図は上記実施例における海底追尾ゲート機能の
作用を説明するための波形図、第8図は本発明船
速測定装置の第1実施例におけるドツプラシフト
検出手段の構成を示す回路図、第9図は上記実施
例におけるドツプラシフト検出手段およびパルス
幅弁別手段の作用を示す波形図であつて、Aは正
常な海底エコー信号を受信した場合の作用、Bは
ノイズを受信した場合の作用を各々示し、第10
図は本発明の第2実施例の船速測定装置における
ドツプラシフト検出手段を示すブロツク図であ
る。
11……原発振器、13……送信器、14……
前方向送受波器、15……後方向送受波器、1
6,17……送受切替器、18,19……受信
器、20,21……ドツプラシフト検出手段、2
2,23……検波回路、24,25……アンドゲ
ート回路、26……前方向追尾ゲート設定手段、
27……後方向追尾ゲート設定手段、28,29
……測深手段、30……演算手段、31……表示
器、32,34……Dフリツプフロツプ回路、3
3,35……カウンタ、36……排他オアゲート
回路、37,38,42……アンドゲート回路、
40……リセツト信号発生回路、41……モノス
テーブルマルチバイブレータ、43,44,46
……カウンタ、45……フリツプフロツプ回路。
FIGS. 1 to 4 are drawings for explaining the effects of the present invention, respectively, in which FIG. Figure 2 is a waveform diagram showing the relationship between the time required from transmission to reception and the tracking gate, Figure 3 is a graph showing the relationship between seabed slope angle and T R /T L , and Figure 4 is a graph showing the relationship between the seabed slope angle and T R /T L.
The figure is an explanatory diagram showing the influence of the movement of the ship and the inclination of the seabed on the propagation path of ultrasonic waves behind the ship. Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the ship speed measuring device of the present invention. Figure 6 is a block diagram showing the seabed tracking gate function in the ship speed measuring device of the first embodiment, FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the action of the seabed tracking gate function in the above embodiment, and FIG. 8 is a block diagram showing the seabed tracking gate function in the ship speed measuring device of the first embodiment. FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of the Doppler shift detection means in the first embodiment of the measuring device, and FIG. 9 is a waveform diagram showing the actions of the Doppler shift detection means and pulse width discrimination means in the above embodiment, and A is a normal seafloor echo. B indicates the effect when receiving a signal, B indicates the effect when receiving noise, and the 10th
The figure is a block diagram showing Doppler shift detection means in a ship speed measuring device according to a second embodiment of the present invention. 11... Original oscillator, 13... Transmitter, 14...
Forward transducer, 15... Rear transducer, 1
6, 17... Transmission/reception switch, 18, 19... Receiver, 20, 21... Doppler shift detection means, 2
2, 23...detection circuit, 24, 25...AND gate circuit, 26...forward tracking gate setting means,
27...Rearward tracking gate setting means, 28, 29
... Sounding means, 30 ... Calculation means, 31 ... Display device, 32, 34 ... D flip-flop circuit, 3
3, 35... Counter, 36... Exclusive OR gate circuit, 37, 38, 42... AND gate circuit,
40... Reset signal generation circuit, 41... Monostable multivibrator, 43, 44, 46
...Counter, 45...Flip-flop circuit.
Claims (1)
受信して、該水底エコー信号からドツプシラフト
周波数を検出して船速を求める船速測定装置にお
いて、 水底エコー信号エンベロープのパルス幅内で、
該水底エコー信号の波数と基準クロツク信号の波
数とを各々計算し、それぞれ予め設定した計数値
に達したとき、各々計数終了信号を出力すると共
に、両者の計数終了時間差を検出してドツプラシ
フトを検出するドツプシラフト検出手段と、 上記各計数終了信号の出力を監視し、一定のサ
ンプリング周期内で各計数終了信号が出力された
とき、当該水底エコー信号が正常なパルス幅であ
る旨判定し、正常判定信号を出力するパルス幅弁
別手段と、 超音波送信から水底エコー信号受信までの時間
を計数して、測定深度を検出する測深手段と、 上記正常判定信号が出力された時、上記ドツプ
ラシフト周波数から船速を算出すると共に、該船
速の函数として、進行方向には、浅い方に短く、
深い方に長く、進行方向と反対の方向には、浅い
方に長く、深い方に短くなるように追尾ゲート幅
を算定し、かつ、該追尾ゲート幅と上記検出した
深度とから、次の送信開始後の追尾ゲート開始タ
イミングと該ゲート終了タイミングとを算定する
演算手段と、 上記算定された追尾ゲート開始タイミングと該
ゲート終了タイミングとから追尾ゲートを設定す
る追尾ゲート設定手段とを備えて構成されること
を特徴とする船速測定装置。[Claims] 1. A ship speed measurement device that receives a bottom echo signal of ultrasonic waves emitted into the water and detects a dopshiraft frequency from the bottom echo signal to determine the ship speed, comprising: a pulse of a bottom echo signal envelope; within the width,
The wave number of the underwater echo signal and the wave number of the reference clock signal are each calculated, and when each reaches a preset count value, a counting end signal is output for each, and a Doppler shift is detected by detecting the difference in the counting end time between the two. A dopshiraft detection means that monitors the output of each counting end signal, and when each counting end signal is output within a certain sampling period, determines that the bottom echo signal has a normal pulse width, and determines normality. pulse width discrimination means for outputting a signal; sounding means for detecting the measured depth by counting the time from ultrasonic transmission to reception of the bottom echo signal; In addition to calculating the speed, as a function of the ship speed, in the traveling direction, the shallower the shallower,
The tracking gate width is calculated so that it is longer in the deeper direction, longer in the shallower direction and shorter in the deeper direction in the direction opposite to the direction of travel, and the next transmission is performed based on the tracking gate width and the detected depth above. A calculation means for calculating the tracking gate start timing and the gate end timing after the start, and a tracking gate setting means for setting the tracking gate from the calculated tracking gate start timing and the gate end timing. A ship speed measuring device characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5897686A JPS62214382A (en) | 1986-03-17 | 1986-03-17 | Marine vessel speed measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5897686A JPS62214382A (en) | 1986-03-17 | 1986-03-17 | Marine vessel speed measuring instrument |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62214382A JPS62214382A (en) | 1987-09-21 |
| JPH0337145B2 true JPH0337145B2 (en) | 1991-06-04 |
Family
ID=13099878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5897686A Granted JPS62214382A (en) | 1986-03-17 | 1986-03-17 | Marine vessel speed measuring instrument |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62214382A (en) |
-
1986
- 1986-03-17 JP JP5897686A patent/JPS62214382A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62214382A (en) | 1987-09-21 |
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