水中探测系统的制作方法

本发明涉及用于对物标进行探测的水中探测系统。

背景技术：

例如在专利文献1中，公开了将超声波束发送至水中并对三维区域进行扫描，基于所接收到的回波将扫描区域内的水中信息(例如鱼群)作为三维图像来显示的水中探测装置(声纳)。在专利文献1中公开的声纳中，对规定的三维区域形成无指向性的发送波束。另一方面，在接收时，形成作为波束宽度窄的接收波束的锐方向性波束，在三维区域内扫描该接收波束。此外，与其同样的声纳在专利文献2、专利文献3等中也被公开。在这些声纳中，也形成波束宽度宽的发送波束，形成波束宽度窄的接收波束。

此外，在一般的扫描声纳中，铅直方向的波束宽度窄的发送波向以本船为中心的全方位被发送一次后，相同的铅直方向的波束宽度窄的接收波束以本船为中心而旋转。由此，能够探测在以搭载了声纳的本船为基准的期望的倾斜角方向附近存在的鱼群。

此外，在已知的扫描声纳中，显示从上方观看基于从探测区域得到的接收信号而生成的图像用信号而成的水平面图像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特许第5089319号公报

专利文献2：(日本)特开昭60-78372号公报

专利文献3：(日本)特许第2885989号公报

技术实现要素：

然而，在想要使用上述的一般的扫描声纳来探测具有三维的扩展的区域的情况下，考虑通过使在铅直方向上具有窄波束宽度的波束的倾斜角逐渐变化，从而扫描三维区域。但是，与通常的扫描声纳相比运算负荷变得极大。于是，装置大型化，制造成本也变高。另一方面，还考虑不使装置大型化地如上述那样扫描三维区域，但是，由于图像的更新周期变长，存在难以得到实时的信息的问题。

此外，在如上述的已知的扫描声纳那样仅通过从上方观看图像用信号而成的水平面图像中，鱼群在上下方向上重叠而存在的情况下，存在看漏下侧的鱼群的可能性。

本发明用于解决上述课题，其目的在于，提供抑制系统整体的成本且对用户来说便利性高的水中探测系统。

此外，本发明用于解决上述课题，其目的在于，提供能够防止鱼群的漏探测的水中探测系统。

为了解决上述课题，本发明的某方面所涉及的水中探测系统具备：收发波器，具有多个收发波元件；发送电路部，驱动对第一发送波以及与该第一发送波相比铅直方向上的波束宽度更宽的第二发送波进行发送的所述多个收发波元件；接收电路部，基于所述第一发送波的反射波而生成第一接收信号，基于所述第二发送波的反射波而生成第二接收信号；第一控制部，使所述发送电路部生成作为所述第一发送波的基础的第一驱动信号；第一图像生成部，基于从所述接收电路部输出的所述第一接收信号，生成第一图像；第二控制部，使所述发送电路部生成作为所述第二发送波的基础的第二驱动信号；以及第二图像生成部，基于从所述接收电路部输出的所述第二接收信号，生成第二图像。

此外，为了解决上述课题，本发明的某方面所涉及的水中探测系统具备：收发波器，具有多个收发波元件；发送电路部，驱动对向三维的区域传播的三维发送波进行发送的所述多个收发波元件；接收电路部，基于所述三维发送波的反射波而生成接收信号；三维区域图像用数据生成部，生成三维区域图像用数据，该三维区域图像用数据基于所述接收信号被生成，且具有与所述三维的区域中包含的各位置对应而得到的各自的三维的位置信息以及回波强度信息；以及图像生成部，分别生成上侧水平面图像以及下侧水平面图像，该上侧水平面图像是向与所述三维区域图像用数据的所述三维的位置相比位于更上方的上侧水平面投影了所述三维区域图像用数据而成的图像，该下侧水平面图像是向与所述三维区域图像用数据的所述三维的位置相比位于更下方的下侧水平面投影了所述三维区域图像用数据而成的图像。

根据本发明，能够提供抑制系统整体的成本且对用户来说便利性高的水中探测系统。此外，根据本发明，能够提供能够防止鱼群的漏探测的水中探测系统。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的水中探测系统的结构的框图。

图2是示意性地表示从收发波器发送的第一发送波的发送范围的图。

图3是示意性地表示从收发波器发送的第二发送波的发送范围的图。

图4是表示接收机的结构的框图。

图5是示意性地表示在第一显示装置中显示的显示画面的一例的图。

图6是表示处理装置的结构的框图。

图7是示意性地表示上侧水平面图像的一例的图。

图8是示意性地表示在生成下侧水平面图像的过程中生成的仰视水平面图像的图。

图9是示意性地表示下侧水平面图像的一例的图。

图10是示意性地表示第二图像生成部所生成的上侧水平面图像以及下侧水平面图像的生成过程的图。

图11是用于说明水中探测系统的动作的流程图。

图12是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的三维区域图像的一例的图。

图13是表示变形例所涉及的水中探测系统的结构的框图。

图14是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的两个三维区域图像的一例的图，其中(a)是表示上侧水平面图像的图，(b)是表示铅直面图像的图。

图15是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的上侧水平面图像的一例的图。

图16是与图15所示的上侧水平面图像对应而显示的铅直面图像，其中(a)为后视铅直面图像，(b)为左视铅直面图像。

图17是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的后视铅直面图像的一例的图。

图18是与图17所示的后视铅直面图像对应而显示的上侧水平面图像。

图19是与图17所示的后视铅直面图像对应而显示的下侧水平面图像。

图20是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的上侧水平面图像的一例的图。

图21是与图20所示的上侧水平面图像对应而显示的铅直面图像，其中(a)为后视铅直面图像，(b)为左视铅直面图像。

图22是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的上侧水平面图像的一例的图。

图23是与图22所示的上侧水平面图像对应而显示的铅直面图像，其中(a)为后视铅直面图像，(b)为左视铅直面图像。

图24是在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的下侧水平面图像的一例的图。

图25是与图24所示的下侧水平面图像对应而显示的铅直面图像，其中(a)为后视铅直面图像，(b)为左视铅直面图像。

图26是表示实施方式所涉及的水中探测系统的其他动作例的流程图。

标号说明：

1、1a水中探测系统

2收发波器

7a发送电路部

7b第一控制部

8、8a接收机(其中具备接收电路部)

16第一图像生成部

20第二控制部

23第二图像生成部

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式所涉及的水中探测系统1。

[水中探测系统的结构]

图1是表示本发明的实施方式所涉及的水中探测系统1的结构的框图。本实施方式的水中探测系统1例如被设置于渔船等船舶。以下，将具备水中探测系统1的船舶称为“本船”。另外，在图1中仅图示接收机8以及处理装置5具有的结构要素之中的一部分。

如图1所示，本实施方式所涉及的水中探测系统1具备扫描声纳10、处理装置5和第二显示装置6。水中探测系统1成为对一般而言已知的扫描声纳10外置了处理装置5以及第二显示装置6而成的结构。

扫描声纳10具备收发波器2、发送接收装置3和第一显示装置4。

收发波器2具有对超声波进行发送接收的功能，被安装于本船的船底。例如作为一例，收发波器2为大致圆筒形状，被配置为其轴方向沿着铅直方向，半径方向沿着水平方向。

详细而言，收发波器2具有大致圆筒形状的壳体、和被安装在该壳体的外周面的多个作为收发波元件的超声波振子(省略图示)。超声波振子将超声波发送至水中，且接收回波，将该回波转换为电信号并向接收机8输出。另外，在本实施方式中，收发波器2示出了壳体为圆筒形的情况，但形状没有特别被限定，例如，还能够设为如球形等其他形状。

图2是示意性地表示从收发波器2发送的第一发送波的发送范围的图。此外，图3是示意性地表示从收发波器2发送的第二发送波的发送范围的图。在图2以及图3中，从被搭载在本船s的收发波器2发送的发送波的发送范围由被施加了点状阴影的地方来示意性地表示。

在本实施方式中，从收发波器2对两种发送波、具体而言如图2所示的第一发送波以及如图3所示的第二发送波进行发送。收发波器2向以本船为中心的水平方向的全方位对发送波进行发送。

第一发送波是铅直方向上的波束宽度θ1比较窄的发送波。第一发送波的波束宽度θ1例如作为一例而为8度左右，但不限于此，小于20度即可。将第一发送波被发送的区域在以下称为二维的区域z1。这样将第一发送波被发送的区域称为二维的区域z1的理由如以下那样。即，第一发送波的铅直方向上的波束宽度θ1是在收发波器2中能够实现的最小的铅直方向的波束宽度、或与其接近的值。因此，第一发送波被发送的区域是空间的扩展比较窄的区域，所以在本说明书中，将该区域称为二维的区域z1。

第二发送波是铅直方向上的波束宽度θ2与第一发送波相比更宽的发送波。第二发送波的波束宽度θ2例如作为一例而为30度左右，但不限于此，为20度以上即可。将第二发送波被发送的区域在以下称为三维的区域z2。这样，将第二发送波被发送的区域称为三维的区域z2的理由如以下那样。即，能够认为：第一发送波的铅直方向上的波束宽度θ1为如上述那样比较窄的波束宽度，相对于此，具有20度以上的波束宽度θ2的第二发送波与第一发送波相比波束宽度充分宽。因此，在本说明书中，将这样波束宽度充分宽的第二发送波被发送的三维的扩展比较大的区域称为三维的区域z2。

在收发波器2中，例如作为一例，在进行第一发送波的发送以及该第一发送波的反射波的接收的发送接收被多次进行后，进行第二发送波的发送以及该第二发送波的反射波的接收的发送接收被进行1次。即，在本实施方式中，第二发送波被发送的频度与第一发送波被发送的频度相比更少。

发送接收装置3具备收发切换部3a、发送机7和接收机8。发送接收装置3由硬件处理器9(例如，cpu、fpga等)、模拟电路、以及非易失性存储器等设备构成。硬件处理器9作为以下详细说明的第一控制部7b、正交检波部13、第一波束形成部14、滤波器部15以及第一图像生成部16而发挥作用。例如，通过cpu从非易失性存储器读出程序并执行，从而硬件处理器9作为第一控制部7b、正交检波部13、第一波束形成部14、滤波器部15以及第一图像生成部16而发挥作用。

收发切换部3a用于切换对于收发波器2发送和接收信号。具体而言，收发切换部3a在将用于驱动收发波器2的驱动信号发送至收发波器2时，将发送机7输出的驱动信号输出至收发波器2。另一方面，收发切换部3a在从收发波器2接收接收信号时，将收发波器2接收到的接收信号输出至接收机8。

发送机7用于生成作为从收发波器2发送的发送波的基础的驱动信号。发送机7具有发送电路部7a和第一控制部7b。

发送电路部7a由第一控制部7b、以及详细如后述的处理装置5的第二控制部20控制，从而生成驱动信号。具体而言，发送电路部7a具有与各超声波振子对应而设置的发送电路(省略图示)，各发送电路由第一控制部7b适当控制，从而生成第一驱动信号。第一驱动信号是，作为从收发波器2发送的第一发送波(上述那样的铅直方向上的波束宽度为8度左右的发送波)的基础的信号。此外，发送电路部7a中，各发送电路由第二控制部20控制，从而生成第二驱动信号。第二驱动信号是，作为从收发波器2发送的第二发送波(上述那样的铅直方向上的波束宽度为30度左右的发送波)的基础的信号。

第一控制部7b适当控制发送电路部7a具有的多个发送电路中的各个发送电路，从而使发送电路部7a生成第一驱动信号。

图4是表示接收机8的结构的框图。接收机8具有模拟部11、模数转换部12、正交检波部13、第一波束形成部14、滤波器部15和第一图像生成部16。模拟部11以及模数转换部12被设置为基于发送波的反射波而生成接收信号的接收电路部。

模拟部11对来自收发波器2的电信号进行放大，且通过限制其频带从而去除无用的频率成分。模拟部11对从第一发送波的反射波得到的电信号、以及从第二发送波的反射波得到的电信号这双方进行处理。

模数转换部12将由模拟部11生成的电信号转换为作为数字信号的接收信号。模数转换部12对从第一发送波的反射波得到的电信号进行处理而生成第一接收信号，对从第二接收波的反射波得到的电信号进行处理而生成第二接收信号。

正交检波部13对从各超声波振子得到的第一接收信号以及第二接收信号应用正交检波处理，生成i信号以及q信号。这些信号作为以i信号为实部且以q信号为虚部的复信号而被处理。正交检波部13在从模数转换部12输出的接收信号为第一接收信号的情况下，将所生成的复信号作为第一复信号而输出至第一波束形成部14。另一方面，正交检波部13在从模数转换部12输出的接收信号为第二接收信号的情况下，将所生成的复信号作为第二复信号而输出至处理装置5。另外，从正交检波部13向处理装置5输出第二复信号，也可以在这些第二复信号被暂时存储至发送接收装置3具有的存储部(省略图示)后进行。

另外，在此，列举在正交检波部13中生成了第二复信号后，将该第二复信号输出至处理装置5的例子进行了说明，但不限于此。具体而言，也可以在模数转换部12中生成的第二接收信号被输出至处理装置5后，在处理装置5内进行正交检波处理。

第一波束形成部14对从特定的多个超声波振子得到的第一复信号进行波束形成处理(具体而言，相位调整相加)，生成与由在特定的方向上具有尖锐指向性的单一超声波振子得到的信号等价的信号即第一波束信号。第一波束形成部14一边改变作为进行波束形成处理的对象的超声波振子的组合一边反复进行该处理，从而生成在各方位上具有指向性的多个第一波束信号。参照图2，第一波束形成部14生成在铅直方向上具有比较窄的波束宽度θ1(例如作为一例为8度左右)的第一波束信号。

滤波器部15对第一波束形成部14形成的第一波束信号施加频带限制滤波器或脉冲压缩滤波器的处理，从而生成用于生成后述的第一图像(二维区域图像)的二维图像用信号。

第一图像生成部16基于由滤波器部15生成的二维图像用信号的振幅(具体而言，复信号的绝对值)，生成表示本船周围的物标的分布的二维区域图像。具体而言，第一图像生成部16生成从上方观看以本船的收发波器2的位置为顶点的圆锥面上的分布而成的图像(以下，有时也称为水平模式图像h1)、或表示包含收发波器2的铅直面上的分布的图像(以下，有时也称为垂直模式图像v1)。另外，由第一图像生成部16生成的图像，是基于从波束宽度比较窄的第一发送波得到的信号而生成的图像，是从没有空间的扩展的二维的面状的区域得到的图像。另外，得到水平模式图像h1的区域是图2中的被施加了点状阴影的区域。

图5是示意性地表示在第一显示装置4中显示的显示画面4a的一例的图。在第一显示装置4的显示画面4a中，显示由第一图像生成部16生成的水平模式图像h1以及垂直模式图像v1。例如作为一例，用户适当操作本水中探测系统1具有的键盘等操作设备(省略图示)，从而能够在第一显示装置4中切换显示水平模式图像h1和垂直模式图像v1，或同时显示它们。在图5中，图示了在以本船s为基准的2点钟的方位上存在鱼群的例子。

在第一显示装置4中，得到了回波强度高的信号的区域以附加了高密度的点状阴影的区域来表示，得到了回波强度为中等程度的信号的区域以附加了中密度的点状阴影的区域来表示，得到了回波强度低的信号的区域以附加了低密度的点状阴影的区域来表示。以下，将附加了高密度的点状阴影的区域称为高回波强度区域，将附加了中密度的点状阴影的区域称为中回波强度区域，将附加了低密度的点状阴影的区域称为低回波强度区域。另外，在实际的第一显示装置4中，高回波强度区域以红色来表示，中回波强度区域以绿色来表示，低回波强度区域以蓝色来表示。

处理装置5是与扫描声纳10的发送接收装置3通过线缆等连接的设备，例如作为一例而由pc(个人计算机)构成。详细如后述，处理装置5用于处理由发送接收装置3处理的接收信号之中的一部分。

然而，本实施方式所涉及的水中探测系统1不仅能够通过扫描声纳10生成投影了本船附近的二维的区域z1中包含的物标而成的图像(具体而言，水平模式图像h1以及垂直模式图像v1)，还能够通过以下详细说明的处理装置5生成投影了本船附近的三维状的区域即三维的区域z2(参照图3)中包含的物标而成的图像。在本水中探测系统1中，只要没有经由操作设备(省略图示)从用户接受到规定指示，就通过扫描声纳10，生成投影了二维的区域z1中包含的物标而成的图像。另一方面，在本实施方式所涉及的水中探测系统1中，在从用户接受到规定指示的情况下，处理装置5以及扫描声纳10等进行以下说明的动作，从而生成投影了本船附近的三维的区域z2中包含的物标而成的图像。另外，在此说明的用户的规定指示是如下指示：生成通过投影了图3的以点状阴影所示的三维的区域z2中包含的物标而成的图像。以下，将该规定指示称为三维区域图像生成指示。

图6是表示处理装置5的结构的框图。处理装置5具有第二控制部20、第二波束形成部21、滤波器部22和第二图像生成部23。

第二控制部20接受用户的三维区域图像生成指示，适当控制发送电路部7a具有的多个发送电路中的各个发送电路，从而使发送电路部7a生成第二驱动信号。第二控制部20例如在收发波器2的形状为圆筒形的情况下，以铅直方向的遮蔽(shading)系数的函数成为sinc函数的方式，对驱动信号的振幅和相位进行控制。

向第二波束形成部21输入来自正交检波部13的第二复信号。第二波束形成部21对从特定的多个超声波振子得到的第二复信号进行波束形成处理(具体而言，相位调整相加)，生成与由在特定的方向上具有尖锐指向性的单一超声波振子得到的信号等价的信号即第二波束信号。第二波束形成部21一边改变作为进行波束形成处理的对象的超声波振子的组合一边反复进行该处理，从而生成在各方位上具有指向性的多个第二波束信号。第二波束形成部21生成具有与第二发送波的波束宽度θ2相比更窄的波束宽度的第二波束信号，并逐渐改变其倾斜角，从而对第二发送波被发送的范围进行扫描。另外，基于根据第二发送波被发送至被接收为止的时间而得到的从收发波器2至反射对象的距离、以及第二波束信号的方位，来算出基于这些波束信号而生成的各三维区域图像用数据(详细如后述)的位置信息。

滤波器部22对第二波束形成部形成的第二波束信号实施频带限制滤波器或脉冲压缩滤波器的处理，从而生成用于生成后述的第二图像(三维区域图像)的三维区域图像用数据。该三维区域图像用数据是从三维的区域z2中包含的各位置得到的信号，具有得到各信号的三维的位置以及回波强度作为信息。滤波器部22例如作为三维区域图像用数据生成部发挥功能。

第二图像生成部23基于由滤波器部22生成的三维区域图像用数据的振幅(具体而言，复信号的绝对值)，生成表示本船周围的物标的分布的图像。具体而言，第二图像生成部23基于从三维的区域z2(参照图3)得到的信号，生成作为第二图像的三维区域图像。

图7是示意性地表示上侧水平面图像h2u的一例的图。此外，图8是示意性地表示在生成下侧水平面图像h2l的过程中生成的仰视水平面图像h2l’的图。此外，图9是示意性地表示下侧水平面图像h2l的一例的图。在本实施方式中，第二图像生成部23生成在图7中作为一例而表示的上侧水平面图像h2u、以及在图9中作为一例而表示的下侧水平面图像h2l，作为三维区域图像。

图10是示意性地表示第二图像生成部23生成的上侧水平面图像h2u以及下侧水平面图像h2l的生成过程的图。在图10中，图示了在三维正交坐标中绘出的三维区域图像用数据sg被规定平面(具体而言，在上下前后方向上扩展的平面)切断的剖面。图10所示的三维区域图像用数据sg与上述的情况同样，由以红色来表示(在图10中附加了高密度的点状阴影)的高回波强度区域sh、以绿色来表示的(在图10中附加了中密度的点状阴影)的中回波强度区域sm、和以蓝色来表示的(在图10中附加了低密度的点状阴影)的低回波强度区域sl构成。

上侧水平面图像h2u通过三维区域图像用数据sg被投影到与该三维区域图像用数据sg相比位于上方的上侧水平面phu从而生成。另一方面，下侧水平面图像h2l通过三维区域图像用数据sg被投影到与该三维区域图像用数据sg相比位于下方的下侧水平面phl从而生成。

更详细而言，第二图像生成部23如以下那样生成上侧水平面图像h2u。具体而言，参照图10，第二图像生成部23在从上方观看三维区域图像用数据sg的情况下，将在最近前侧(上侧)可见的颜色附加到上侧水平面phu，从而生成上侧水平面图像h2u。其中，在本实施方式中，关于以绿色以及蓝色所示的区域sm、sl设定适当的透视度，从而近前侧被蓝色覆盖的绿色的区域sm被投影到上侧水平面phu，近前侧被蓝色以及绿色的至少某一方覆盖的红色的区域sh被投影到上侧水平面phu。另外，关于近前侧被蓝色以及绿色的至少某一方覆盖的红色的区域sh，以与红色不同的颜色(例如作为一例为黄土色)来显示。由此，生成图7所示的上侧水平面图像h2u。

此外，第二图像生成部23如以下那样生成下侧水平面图像h2l。首先，第二图像生成部23生成作为下侧水平面图像h2l的基础的仰视水平面图像h2l’。

具体而言，参照图10，第二图像生成部23在从下方观看三维区域图像用数据sg的情况下，将在最近前侧(下侧)可见的颜色附加到下侧水平面phl，从而生成仰视水平面图像h2l’。其中，在本实施方式中，与上述的情况同样，关于以绿色以及蓝色来表示的区域sm、sl设定适当的透视度，从而近前侧被蓝色覆盖的绿色的区域sm被投影到下侧水平面phl，近前侧被蓝色以及绿色的至少某一方覆盖的红色的区域sh被投影到下侧水平面phl。另外，关于近前侧被蓝色以及绿色的至少某一方覆盖的红色的区域sh，以与红色不同的颜色(例如作为一例为黄土色)来显示。由此，生成图8所示的仰视水平面图像h2l’。

并且，第二图像生成部23基于仰视水平面图像h2l’，生成下侧水平面图像h2l。具体而言，参照图8，第二图像生成部23使仰视水平面图像h2l’，相对于仰视水平面图像h2l’中的经过与本船s对应的位置且在前后方向上延伸的前后轴l取镜像。由此，生成下侧水平面图像h2l。

在第二显示装置6中，显示由第二图像生成部23生成的三维区域图像。在本实施方式的情况下，在第二显示装置6中，显示上侧水平面图像h2u以及下侧水平面图像h2l。

[水中探测系统的动作]

图11是用于说明水中探测系统1的动作的流程图。以下，参照图11，说明水中探测系统1具有的扫描声纳10以及处理装置5的动作。

首先，若启动水中探测系统1，则扫描声纳10开始通常动作(步骤s1)。扫描声纳10的通常动作是以下说明的一系列的动作。在通常动作中，首先，从收发波器2发送具有窄波束宽度θ1的第一发送波，其反射波由收发波器2接收。由收发波器2接收的反射波通过接收机8的各结构要素被处理，从而生成水平模式图像h1以及垂直模式图像v1。在第一显示装置4中，如图5所示，显示这些水平模式图像h1以及垂直模式图像v1。另外，为了生成垂直模式图像v1而发送的发送波是铅直方向上的波束宽度比较宽的发送波。

在上述那样的通常动作中，在没有接受到用户的三维区域图像生成指示的情况下(步骤s3的否)，扫描声纳10继续进行通常动作。另一方面，在接受到用户的三维区域图像生成指示的情况下(步骤s3的是)，水中探测系统1如以下的步骤s4至步骤s6所示那样进行动作。具体而言，若在步骤s2中有三维区域图像生成指示，则第二控制部20使发送电路部7a生成第二驱动信号。于是，在步骤s4中，收发波器2基于该第二驱动信号对第二发送波进行发送。第二发送波的反射波由收发波器2接收后，通过模拟部11、模数转换部12、以及正交检波部13被处理，生成第二复信号(步骤s5)。这些第二复信号在每次被生成时、或在被暂时存储至存储部(省略图示)后进行汇总，转发至处理装置5的第二波束形成部21(步骤s6)。

另外，在步骤s6中，第二复信号被转发至处理装置5的时间的至少一部分、和通常动作中的生成第一图像的时间的至少一部分重叠。在本实施方式中，第二复信号的转发处理和通常动作并行进行。在进行该第二复信号的转发处理的期间扫描声纳10进行通常动作，从而能够基本不降低在通常动作时生成的图像(具体而言，水平模式图像h1以及垂直模式图像v1)的更新速率，而进行用于生成三维区域图像的数据的转发处理。

在步骤s7中，接受到第二复信号的处理装置5进行该第二复信号的处理。具体而言，在步骤s7中，通过第二波束形成部21从第二复信号生成第二波束信号，通过滤波器部22生成对该第二波束信号实施了滤波器处理而得到的三维区域图像用数据sg。并且，基于该三维区域图像用数据sg，生成上侧水平面图像h2u以及下侧水平面图像h2l。这样生成的上侧水平面图像h2u以及下侧水平面图像h2l被显示在第二显示装置6中(步骤s8)。其后，在没有接受到用户的三维区域图像生成的停止指示的情况下(步骤s9的否)，继续进行三维区域图像的生成。另一方面，在接受到用户的三维区域图像生成的停止指示的情况下(步骤s9的是)，停止三维区域图像的生成。另外，生成第二图像(上侧水平面图像h2u以及下侧水平面图像h2l)的时间的至少一部分、和通常动作中的生成第一图像的时间的至少一部分重叠。由此，能够并行生成各图像，所以能够防止各图像的更新速率的降低。

另外，以往，公开了将超声波束发送至水中而对三维的区域进行扫描，基于所接收到的回波而将扫描区域内的水中信息(例如鱼群)作为三维图像来显示的水中探测装置(例如声纳)。在专利文献1中公开的声纳中，对规定的三维的区域形成无指向性的发送波束。另一方面，在接收时，形成作为波束宽度窄的接收波束的锐方向性波束，该接收波束在三维的区域内被扫描。

此外，在一般的扫描声纳中，铅直方向的波束宽度窄的发送波向以本船为中心的全方位被发送一次后，相同的铅直方向的波束宽度窄的接收波束以本船为中心而旋转。由此，能够探测在以搭载了声纳的本船为基准的期望的倾斜角方向附近存在的鱼群。

在想要使用上述的一般的扫描声纳来探测具有三维的扩展的区域的情况下，考虑通过使在铅直方向上具有窄波束宽度的波束的倾斜角逐渐变化，从而对三维的区域进行扫描。但是若这样，则与通常的扫描声纳相比运算负荷变得极大。于是，装置大型化，制造成本也变高。另一方面，还考虑如上述那样不使装置大型化地扫描三维区域，但若这样，图像的更新周期变长，所以存在难以得到实时的信息的问题。

[效果]

关于该点，在本实施方式所涉及的水中探测系统1中，基于从在铅直方向上具有比较窄的波束宽度θ1的第一发送波的反射波得到的第一接收信号，能够以与以往的扫描声纳同程度的更新速度来生成水平模式图像h1以及垂直模式图像v1。而且，在水中探测系统1中，基于从与第一发送波的波束宽度θ1相比波束宽度θ2更宽的第二发送波的反射波得到的第二接收信号，还能够得到三维的区域z2中包含的物标的图像h2u、h2l。若这样，能够以与以往等同的更新速度得到水平模式图像h1以及垂直模式图像v1，且还掌握三维的区域z2中包含的物标的分布。

从而，根据水中探测系统1，能够提供抑制系统整体的成本且对用户来说便利性高的水中探测系统。

此外，根据水中探测系统1，基于从第一发送波的反射波得到的第一接收信号而生成二维区域图像(在本实施方式的情况下，水平模式图像h1以及垂直模式图像v1)，另一方面，基于从波束宽度与第一发送波不同的第二发送波的反射波得到的第二接收信号而生成三维区域图像(在本实施方式的情况下，上侧水平面图像h2u以及下侧水平面图像h2l)。

在水中探测系统中，能够探测物标的区域依赖于发送波的波束宽度，所以若如水中探测系统1那样使用波束宽度宽的发送波进行物标探测，则能够探测具有三维的扩展的空间中包含的物标。并且，能够使在该三维空间中探测到的物标投影到三维区域图像。因此，根据水中探测系统1，能够基于与分别具有不同的波束宽度的各发送波对应的各接收信号，生成具有不同的特性的回波图像。具体而言，根据通过具有窄波束宽度θ1的第一发送波而得到的二维区域图像，能够从没有空间的扩展的二维的区域(在本实施方式的情况下，二维的区域z1)探测物标。由此，能够准确地掌握物标的位置。另一方面，根据通过具有宽波束宽度θ2的第二发送波而得到的三维区域图像，能够从具有空间的扩展的三维的区域(在本实施方式的情况下，三维的区域z2)探测物标。由此，能够在大范围的空间中探测物标。即，根据水中探测系统1，例如用户能够在确认三维区域图像而粗略地掌握了期望的鱼群的位置后，确认二维区域图像而掌握该鱼群的更准确的位置等，所以能够提供便利性好的水中探测系统。

此外，根据水中探测系统1，第一发送波的波束宽度被设定为小于20度(具体而言，约8度)，另一方面，第二发送波的波束宽度被设定为20度以上(具体而言，约30度)。由此，能够设定通过第一发送波探测的二维的区域、以及通过第二发送波探测的三维的区域。

此外，根据水中探测系统1，在以往已知的扫描声纳10上，连接由pc等构成的处理装置5，从而能够容易地基于从三维的区域得到的信号生成图像(三维区域图像)。即，根据水中探测系统1，能够提供不伴随大幅度的设备变更就能够以低成本生成三维区域图像的水中探测系统。

此外，在水中探测系统1中，从扫描声纳10向处理装置5转发接收信号的期间，扫描声纳10进行通常动作。由此，能够基本不降低在通常动作时生成的二维区域图像的更新速率，就进行用于生成三维区域图像的数据的转发处理。

此外，在水中探测系统1中，基于从二维的区域z1得到的回波信号的二维区域图像被显示在第一显示装置4中，另一方面，三维区域图像被显示在第二显示装置6中。由此，用户能够视觉辨认从各区域z1、z2得到的图像。

此外，在水中探测系统1中，处理装置5由pc(个人计算机)构成。由此，能够比较廉价地构成处理装置5。

此外，在水中探测系统1中，第二发送波被发送的频度与第一发送波被发送的频度相比更少。由此，能够不较大地降低扫描声纳10的更新速率，就生成三维区域图像。

此外，在水中探测系统1中，第一图像是基于第一发送波被发送的二维的区域z1中包含的物标的回波而得到的图像，第二图像是基于第二发送波被发送的三维的区域z2中包含的物标的回波而得到的图像。由此，在水中探测系统1中，能够得到基于从三维的体积少的二维的区域z1得到的回波的第一图像、和基于从三维的区域z2得到的回波的第二图像，所以能够提供便利性好的水中探测系统。

另外，在以往的水中探测系统的显示装置中，显示了从上方观看基于从探测区域得到的接收信号而生成的图像用信号而成的水平面图像。但此时，在鱼群在上下方向上重叠而存在的情况下，存在看漏下侧的鱼群的可能性。

关于该点，在水中探测系统1中，即使在铅直方向上鱼群位置重叠的情况下，关于上侧的鱼群的位置，能够以上侧水平面图像h2u来掌握，且关于下侧的鱼群的位置，能够以下侧水平面图像h2l来掌握。具体而言，参照图7以及图9，图7中的回波像a、以及图9中的回波像c都是来自鱼群的回波。如本水中探测系统1那样，将上侧水平面图像h2u以及下侧水平面图像h2l显示在显示装置中，从而能够将在上下方向上重叠的两个鱼群都掌握。即，根据水中探测系统1，能够防止鱼群的漏探测。另外，图7中的回波像b是表示本船的航迹的回波像。

另外，在简单地从下方观看三维区域图像用数据sg的仰视水平面图像h2l’中，在该图像中，本船右舷侧的鱼群被显示在画面上的左侧，本船左舷侧的鱼群被显示在画面上的右侧。于是，在用户观看该图像的情况下，难以直观地掌握鱼群的位置。具体而言，表示仰视水平面图像h2l’的图8中的回波像c实际上位于本船的左舷侧，但在仰视水平面图像h2l’中位于右侧。

关于该点，在水中探测系统1中，通过对上述那样的仰视水平面图像h2l’取镜像，从而生成下侧水平面图像h2l。若这样，本船右舷侧的鱼群被显示在画面上的右侧，本船左舷侧的鱼群被显示在画面上的左侧。由此，用户易于直观地掌握鱼群的位置。

[变形例]

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于此，只要不脱离本发明的主旨，则能够进行各种变更。

(1)图12是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的三维区域图像的一例的图。在上述的实施方式中，将上侧水平面图像h2u以及下侧水平面图像h2l这双方作为三维区域图像而显示在第二显示装置6中，但不限于此，也可以仅是上侧水平面图像h2u以及下侧水平面图像h2l的任一方。或也可以显示图12所示的斜视图像h2t作为三维区域图像。斜视图像h2t是，将三维区域图像用数据sg投影到与铅直面以及水平面这双方交叉的倾斜面而得到的图像。即，斜视图像h2t是，从倾斜方向观看三维区域图像用数据sg而成的图像。这样，将斜视图像h2t显示在第二显示装置6中，从而易于更直观地掌握鱼群的位置。另外，斜视图像h2t既可以是从斜上方观看三维区域图像用数据sg而成的图像，或也可以是从斜下方观看三维区域图像用数据sg而成的图像。

(2)图13是表示变形例所涉及的水中探测系统1a的结构的框图。在上述实施方式中，列举将由与以往已知的扫描声纳10分体的pc等构成的处理装置5与扫描声纳10连接从而构成水中探测系统1的例子进行了说明，但不限于此。具体而言，如图13所示，也可以设为将上述实施方式所涉及的水中探测系统1中说明的处理装置5具有的各结构要素嵌入扫描声纳10a内的结构。图13所示的发送接收装置3b具有在发送机7c中嵌入第二控制部20且在接收机8a中嵌入第二图像生成部23的结构。另外，省略了图13中的图示，但上述实施方式中的第二波束形成部21以及滤波器部22被嵌入接收机8a。此外，在水中探测系统1a中，二维区域图像以及三维区域图像被显示在第一显示装置4中。

以上那样，根据本变形例所涉及的水中探测系统1a，不需要在上述实施方式所涉及的水中探测系统1中所需要的由pc等构成的处理装置5，能够将构成该处理装置5的各结构要素嵌入扫描声纳10a中。由此，能够将水中探测系统小型化。

(3)图14是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的两个三维区域图像的一例的图，图14中(a)为表示上侧水平面图像h2u的图，图14中(b)为表示铅直面图像v2的图。

在本变形例的第二显示装置中，显示上侧水平面图像h2u以及后视铅直面图像v2b。后视铅直面图像v2b是通过三维区域图像用数据sg被投射到与该三维区域图像用数据sg相比位于后方而在上下左右方向上扩展的铅直面从而生成的图像。

并且，在本变形例所涉及的水中探测系统中，参照图14中(a)，若用户使用鼠标等操作设备选择在第二显示装置中显示的上侧水平面图像h2u中的任意的1点(例如图14中(a)的点p1)，则在双方的图像h2u、v2b上显示光标。具体而言，在上侧水平面图像h2u上，显示经过由用户选择的点p1的上侧水平面十字光标cs1(第一标记)，且在后视铅直面图像v2b上，显示经过与点p1对应的位置而在画面上在上下方向上延伸的垂直光标csbh(第二标记)。上侧水平面十字光标cs1由在画面上在上下方向上延伸的垂直杠bv、和在左右方向上延伸的水平杠bh构成。

以上那样，根据本变形例，基于三维区域图像用数据sg，生成上侧水平面图像h2u以及铅直面图像v2，所以通过将它们相对应而视觉辨认，从而能够掌握期望的鱼群在水中的位置。

此外，根据本变形例，经过由用户选择的点p1的十字光标cs1被显示在上侧水平面图像h2u中，且经过与该点p1对应的位置的垂直光标csbh被显示在后视铅直面图像v2b中。由此，基于这些光标，能够准确地掌握期望的鱼群的位置。

(4)图15是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的上侧水平面图像h2u的一例的图。此外，图16是与图15所示的上侧水平面图像h2u对应而显示的铅直面图像v2，图16中(a)为后视铅直面图像v2b，图16中(b)为左视铅直面图像v2l。

在本变形例的第二显示装置中，显示上侧水平面图像h2u、后视铅直面图像v2b、以及左视铅直面图像v2l。左视铅直面图像v2l通过三维区域图像用数据sg被投影到与该三维区域图像用数据sg相比位于左方(左舷侧)而在上下前后方向上扩展的铅直面从而生成。

并且，在本变形例所涉及的水中探测系统中，参照图15，若用户使用鼠标等操作设备选择在第二显示装置中显示的上侧水平面图像h2u中的任意的1点(例如图15中的点p2)，则在上述的全部三个图像h2u、v2b、v2l中显示光标。具体而言，在上侧水平面图像h2u中，显示经过由用户选择的点p2的上侧水平面十字光标cs1(第一标记)。此外，在后视铅直面图像v2b以及左视铅直面图像v2l中，分别显示经过与点p2对应的位置而在画面上在上下方向上延伸的垂直光标csbh、cslh(第二标记)。

以上那样，根据本变形例，基于三维区域图像用数据sg，生成上侧水平面图像h2u、后视铅直面图像v2b、以及左视铅直面图像v2l，所以通过将它们相对应而视觉辨认，从而能够准确地掌握期望的鱼群在水中的位置。

此外，根据本变形例，经过由用户选择的点p2的十字光标cs1被显示在上侧水平面图像h2u中，且经过与该点p2对应的位置的垂直光标csbh、cslh被显示在后视铅直面图像v2b以及左视铅直面图像v2l中。由此，能够以这些光标为基准，更准确地掌握期望的鱼群的位置。

(5)图17是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的后视铅直面图像v2b的一例的图。此外，图18是与图17所示的后视铅直面图像v2b对应而显示的上侧水平面图像h2u。此外，图19是与图17所示的后视铅直面图像v2b对应而显示的下侧水平面图像h2l。

在本变形例中，若用户输入想要探测鱼群的期望的深度范围，表示该深度范围的深度范围刻度r被显示在后视铅直面图像v2b中，并且关于上侧水平面图像h2u以及下侧水平面图像h2l，仅显示该深度范围中包含的回波像。若这样，能够将在用户想要探测的深度范围以外存在的鱼群、或不需要的回波像(例如图7中的航迹引起的回波像b)从显示画面除去，所以能够可靠地显示期望的鱼群的回波像，且将不需要显示的回波像从画面上删除。

(6)图20是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的上侧水平面图像h2u的一例的图。此外，图21是与图20所示的上侧水平面图像h2u对应而显示的铅直面图像v2，图21中(a)为后视铅直面图像v2b，图21中(b)为左视铅直面图像v2l。

在本变形例中，若用户输入想要探测鱼群的期望的方位范围，则表示该方位范围的直线l1以及直线l2被显示在上侧水平面图像h2u中，并且关于后视铅直面图像v2b以及左视铅直面图像v2l，仅显示该方位范围中包含的回波像。若这样，能够将在用户想要探测的方位范围以外存在的鱼群从显示画面除去，所以能够可靠地显示期望的鱼群的回波像，且将不需要显示的回波像从画面上删除。

(7)在上述的实施方式中，列举显示以本船为基准的规定的距离范围为止包含的回波像的例子进行了说明，但不限于此。例如，也可以构成如下水中探测系统：若用户输入想要探测鱼群的期望的距离范围，则仅该距离范围中包含的回波像被显示在各三维区域图像中。

(8)在上述的实施方式以及变形例中，使各图像中的着色与回波电平对应而显示，但不限于此。具体而言，虽省略图示，但也可以使各图像中的着色与深度对应。若这样，则通过显示例如水平面图像和斜视图像，从而能够容易地掌握各鱼群的深度。

(9)在上述的实施方式中，列举将以本船为基准的规定的距离范围为止包含的全部接收信号作为对象进行信号处理的例子进行了说明，但不限于此。具体而言，例如也可以是用户预先输入想要探测鱼群的距离范围、方位范围、深度范围等，仅将这些范围中包含的回波信号作为信号处理的对象。由此，能够省略从用户设为不需要的范围得到的回波信号的信号处理，所以能够减小发送接收装置所花费的运算负荷。

(10)图22是表示在变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的上侧水平面图像h2u的一例的图。此外，图23是与图22所示的上侧水平面图像h2u对应而显示的铅直面图像v2，图23中(a)为后视铅直面图像v2b，图23中(b)为左视铅直面图像v2l。此外，图24是表示在本变形例所涉及的水中探测系统的第二显示装置中显示的下侧水平面图像h2l的一例的图。此外，图25是与图24所示的下侧水平面图像h2l对应而显示的铅直面图像v2，图25中(a)为后视铅直面图像v2b，图25中(b)为左视铅直面图像v2l。

在本变形例中，在用户在任一个三维区域图像中以鼠标指针等点击了想要辨认其位置的鱼群的回波像的情况下，在其他三维区域图像中显示其位置。例如，参照图22以及图23，若用户点击图22所示的上侧水平面图像h2u的点p3的位置，则显示以该上侧水平面图像h2u的点p3为中心的上侧水平面十字光标cs1(第一标记)。该上侧水平面十字光标cs1由在画面上在上下方向上延伸的垂直杠bv、和在左右方向上延伸的水平杠bh构成。此时，在图23中(a)所示的后视铅直面图像v2b中的与点p3对应的坐标位置上，显示以该坐标位置为中心的后视铅直面十字光标cs2(第二标记)，且在图23中(b)所示的左视铅直面图像v2l中的与点p3对应的坐标位置上，显示以该坐标位置为中心的左视铅直面十字光标cs3(第二标记)。由此，能够更容易地掌握各三维区域图像中显示的鱼群的对应关系。另外，作为点p3的深度位置，选择包含所选择的点p3的回波强度范围(在图22所示的例子的情况下，交叉阴影所示的回波强度范围)中的最上方侧的深度位置。

同样，参照图24以及图25，若用户点击图24所示的下侧水平面图像h2l的点p4的位置，则显示以该下侧水平面图像h2l的点p4为中心的下侧水平面十字光标cs4(第一标记)。此时，在图25中(a)所示的后视铅直面图像v2b中的与点p4对应的坐标位置上，显示以该坐标位置为中心的后视铅直面十字光标cs2(第二标记)，且在图25中(b)所示的左视铅直面图像v2l中的与点p4对应的坐标位置上，显示以该坐标位置为中心的左视铅直面十字光标cs3(第二标记)。另外，作为点p4的深度位置，选择包含所选择的点p4的回波强度范围(在图24所示的例的情况下，交叉阴影所示的回波强度范围)中的最下方侧的深度位置。

另外，在此，列举在上侧水平面图像h2u或下侧水平面图像h2l中选择了某位置的情况下，在后视铅直面图像v2b以及左视铅直面图像v2l中的与所述选择的位置对应的位置上显示各十字光标cs2、cs3的例子进行了说明，但不限于此。具体而言，也可以在多个三维区域图像之中的任一个中选择了某位置的情况下，在其他三维区域图像中的与所述选择的位置对应的位置上，显示第二十字光标。

此外，在此，列举第一标记以及第二标记为十字光标的例子进行了说明，但不限于此。例如作为一例，第一标记以及第二标记也可以是○记号或×记号等。

(11)图26是表示上述实施方式所涉及的水中探测系统1的其他动作例的流程图。在上述的实施方式中，参照图11，列举直至接受到用户的三维区域图像生成的停止指示为止，继续进行三维区域图像的生成的例子进行了说明，但不限于此。具体而言，也可以如图26的流程图所示，在暂时生成了三维区域图像后，直至下一次从用户新接受到三维区域图像生成指示为止，不更新该三维区域图像。或也可以是用户能够指定三维区域图像的更新周期。

(12)在上述的实施方式所涉及的水中探测系统1中，也可以设置能够检测本船的横滚角以及俯仰角的传感器，处理装置5在实施了与由这些传感器检测到的横滚角以及俯仰角相应的坐标转换后的坐标上显示三维区域图像。由此，能够不受船体晃动影响地准确掌握鱼群的空间分布。

(13)在上述的实施方式所涉及的在水中探测系统1中，使用了在铅直方向上具有比较宽的波束宽度的发送波，作为用于生成垂直模式图像v1的发送波。该发送波是为了生成垂直模式图像v1而发送的发送波。但是，即使不发送该发送波，也可以使用为了生成三维区域图像而发送的第二发送波，作为用于生成垂直模式图像v1的发送波。第二发送波是在铅直方向上的波束宽度比较宽的发送波，所以能够转用为用于生成垂直模式图像v1的发送波。这样，通过将用于生成三维区域图像的第二发送波转用为垂直模式图像生成用的发送波，从而不需要发送仅为了生成垂直模式图像v1而发送的发送波。由此，能够抑制扫描声纳的通常动作时的图像的更新速率的降低，且显示三维区域图像。

工业实用性

本发明能够广泛应用于探测物标的水中探测系统。