DE202010018577U1 - Abwärtsabtast-Bildgebungs-Sonar - Google Patents

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Abstract

Sonarsystem zum Abbilden einer Wassersäule und von Bodenmerkmalen unter einem Wasserfahrzeug, das eine Oberfläche eines Gewässers überquert, wobei das Sonarsystem umfasst: ein einziges lineares Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66), das innerhalb eines Gehäuses (50) positioniert ist, wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) aufweist: eine im Wesentlichen rechteckige Form, die konfiguriert ist, um ein fächerförmiges Sonarstrahlenbündel zu erzeugen, das eine erste Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zu einer longitudinalen Länge des linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelements (66) parallel ist, und eine zweite Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zu der longitudinalen Länge des linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelements (66) senkrecht ist, aufweist, wobei die erste Strahlenbündelbreite bezüglich der zweiten Strahlenbündelbreite schmal ist, das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) so positioniert ist, dass sich dessen longitudinale Länge in einer vorne-hinten-Richtung des Gehäuses erstreckt; wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) innerhalb des Gehäuses (50) positioniert ist und konfiguriert ist, um fächerförmige Sonarstrahlenbündel in einer Richtung, die zu einer Ebene, die der Oberfläche des Gewässers entspricht, im Wesentlichen senkrecht ist, zu projizieren.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich im Allgemeinen auf Sonarsysteme und spezieller auf das Schaffen eines Abwärtsabtast-Bildgebungs-Sonars unter Verwendung eines linearen Umsetzers.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Sonar ist lange verwendet worden, um Objekte auf dem Wasser oder unter dem Wasser zu detektieren. Sonarvorrichtungen können z. B. verwendet werden, um die Tiefe und die Grundtopographie zu bestimmen, Fisch- oder andere Wasserkontakte zu detektieren, Wrackteile zu lokalisieren usw. In dieser Hinsicht ist das Sonar aufgrund der extremen Grenzen der Sichtbarkeit unter Wasser typischerweise die genaueste Weise für Personen, um Objekte unter Wasser zu lokalisieren. Es sind Vorrichtungen, wie z. B. Umsetzerelemente oder einfach Umsetzer, entwickelt worden, um Schall oder Schwingungen mit einer speziellen Frequenz zu erzeugen, die in und durch das Wasser gesendet werden, und um außerdem die Echorückstrahlungen von dem gesendeten Schall zu detektieren, die nach dem Reflektieren von einem Objekt zu dem Umsetzer zurückkehren. Die Umsetzer können elektrische Energie in Schallenergie umsetzen und außerdem Schallenergie (z. B. über detektierte Druckänderungen) in ein elektrisches Signal umsetzen, obwohl einige Umsetzer nur als ein Hydrophon wirken können, um Schallenergie in ein elektrisches Signal umzusetzen, ohne dass sie eine Sendefähigkeit aufweisen. Die Umsetzer sind oft unter Verwendung piezoelektrischer Materialien hergestellt.
  • Ein typischer Umsetzer erzeugt ein Strahlenbündelmuster, das als ein Schalldrucksignal von einer kleinen Quelle ausgeht, so dass die Schallenergie eine Druckwelle erzeugt, die sich ausdehnt, während sie sich von der Quelle wegbewegt. Beispielsweise erzeugt ein kreisförmiger Umsetzer (z. B. ein zylindrisch geformter Kristall mit einer kreisförmigen Stirnfläche) typischerweise ein konisches Strahlenbündel, wobei sich die Spitze des Kegels an der Quelle befindet. Jeder reflektierte Schall kehrt dann zu dem Umsetzer zurück, um ein Rücksignal zu bilden, das als eine Oberfläche eines Objekts interpretiert werden kann. Derartige Umsetzer sind oft in verschiedene Richtungen von aufgetauchten oder getauchten Wasserfahrzeugen gerichtet worden, um zu versuchen, andere Wasserfahrzeuge und/oder den Meeresgrund für die Zwecke der Navigation und/oder der Zielortung zu lokalisieren.
  • Seit der Entwicklung des Sonars ist auch die Anzeigetechnik verbessert worden, um eine bessere Interpretation der Sonardaten zu ermöglichen. Bandschreiber und andere mechanische Ausgabevorrichtungen sind z. B. durch digitale Anzeigen, wie z. B. LCDs (Flüssigkristallanzeigen), ersetzt worden. Aktuelle Anzeigetechniken werden weiterhin verbessert, um z. B. Sonardaten in hoher Qualität auf mehrfarbigen Anzeigen mit hoher Auflösung zu schaffen, die eine intuitivere Ausgabe aufweisen, als sie frühere Sonarsysteme erzeugen konnten.
  • Während Anzeigefähigkeiten zu dem Punkt fortschreiten, an dem reich detaillierte Informationen angezeigt werden können, ist die Aufmerksamkeit zu dem Umsetzer zurückgekehrt, um Daten in höherer Qualität für die Anzeige bereitzustellen. Weiterhin sind zusätzliche Verwendungen für Sonarsysteme entwickelt worden, da sich die Umsetzer- und Anzeigefähigkeiten entwickelt haben. Es sind z. B. Sonarsysteme entwickelt worden, um Fischer beim Identifizieren von Fisch und/oder den Merkmalen, die dazu neigen, Fisch anzuziehen, zu unterstützen. Historisch haben diese Typen von Sonarsystemen hauptsächlich die Wassersäule unter einem Wasserfahrzeug mit einem zylindrischen Piezoelement analysiert, das ein konisches Strahlenbündel erzeugt, die als ein Umsetzer mit konischen Strahlenbündeln oder bezüglich der Form der Stirnfläche des zylindrischen Elements einfach als ein kreisförmiger Umsetzer bekannt sind. Mit dem Aufkommen der Technik des Seitensichtsonars jedoch wurde den Fischern die Fähigkeit gegeben, nicht nur die Wassersäule unter ihrem Wasserfahrzeug zu sehen, sondern außerdem das Wasser auf beiden Seiten ihres Wasserfahrzeugs zu sehen.
  • Das Seitensichtsonar kann in verschiedenen Weisen und mit verschiedenen Auflösungsniveaus vorgesehen sein. Wie sein Name andeutet, ist das Seitensichtsonar darauf gerichtet, zur Seite eines Wasserfahrzeugs und nicht unter das Wasserfahrzeug zu blicken. In der Tat haben viele Seitensicht-Sonarsysteme (z. B. die Breitstreifen und Bathymetrie-Sonarsysteme) die öffentliche Aufmerksamkeit wegen ihrer Leistung bei der Ortung berühmter Wracks und wegen des Schaffens sehr detailreicher Bilder des Ozeanbodens auf sich gezogen, wobei aber derartige Systeme teuer und komplex sind. Das Seitensichtsonar erzeugt typischerweise ein etwas ebenes fächerförmiges Strahlenbündelmuster, dessen Strahlenbündelbreite in einer Richtung parallel zum Kiel eines Wasserfahrzeugs, das das Seitensichtsonar einsetzt, relativ schmal ist und dessen Strahlenbündelbreite in einer Richtung senkrecht zum Kiel des Wasserfahrzeugs relativ breit ist. Es kann in einigen Fällen unter Verwendung von Mehrstrahl-Sonarsystemen geschaffen werden. Derartige Mehrstrahl-Sonarsysteme umfassen typischerweise mehrere relativ schmal fokussierte herkömmliche kreisförmige Umsetzerelemente, die nebeneinander angeordnet sind, um eine Anordnung schmal fokussierter benachbarter konischer Strahlenbündel zu erzeugen, die zusammen ein kontinuierliches fächerförmiges Strahlenbündelmuster schaffen. 1 zeigt ein Beispiel einer Folge herkömmlicher (im Allgemeinen kreisförmiger) Umsetzerelemente 10, die in einem Bogen angeordnet sind, um ein Mehrstrahl-Sonarsystem zu erzeugen. 2 zeigt ein typisches fächerförmiges Strahlenbündelmuster 12, das durch das Mehrstrahl-Sonarsystem nach 1 erzeugt wird, wenn das Strahlenbündelmuster auf den Meeresgrund projiziert wird.
  • Mehrstrahl-Sonarsysteme erfordern jedoch typischerweise sehr komplexe Systeme, um die mehreren Umsetzer zu unterstützen, die verwendet werden, um das Mehrstrahl-Sonarsystem zu bilden. Eine graphische Darstellung eines typischen Systems ist z. B. in 3 gezeigt, das eine durch einen Sonarsignalprozessor 22 angesteuerte Anzeige 20 enthält. Der Sonarsignalprozessor 22 verarbeitet die von jedem von mehreren Umsetzern 26 empfangenen Signale, die durch jeweils verschiedene Sender/Empfänger 24, die mit jedem der Umsetzer 26 paarweise angeordnet sind, in den Sonarsignalprozessor 22 eingespeist werden. Folglich neigen herkömmliche Mehrstrahl-Sonarsysteme dazu, eine große Anzahl von Sendern/Empfängern zu enthalten, wobei sie entsprechend in Bezug auf die Verarbeitung der Daten, die derartige Systeme erzeugen, eine Komplexität einführen.
  • In jüngerer Zeit sind keramische Seitensicht-Umsetzerelemente entwickelt worden, die die Erzeugung eines fächerförmigen Sonarstrahlenbündels ermöglichen, das zu einer Seite eines Wasserfahrzeugs gerichtet ist. Entsprechend kann der Meeresboden auf beiden Seiten des Wasserfahrzeugs mit zwei Elementen, die gegenüberliegenden Seiten des Wasserfahrzeugs zugewandt sind, abgedeckt werden. Diese Typen von Seitensicht-Umsetzerelementen sind linear anstatt zylindrisch und erzeugen ein etwas ebenes fächerförmiges Strahlenbündelmuster unter Verwendung eines einzigen Umsetzers, um Seitensicht-Sonarbilder ohne die Verwendung der oben beschriebenen Mehrstrahlanordnung zu erzeugen. Der Einsatz dieser Typen von Seitenansichtselementen lässt jedoch die Wassersäule unter dem Wasserfahrzeug entweder unüberwacht oder unter Verwendung eines konischen Strahlenbündels oder kreisförmiger Umsetzer überwacht. In dieser Hinsicht veranschaulicht 4 ein Beispiel eines herkömmlichen Seitensichtsonars mit linearen Seitensicht-Umsetzerelementen, die orientiert sind, um fächerförmige Strahlenbündel 27, die von gegenüberliegenden Seiten des Wasserfahrzeugs gerichtet sind, und ein konisches Strahlenbündel 28, das direkt unter das Wasserfahrzeug projiziert wird, zu erzeugen. Diese konischen Strahlenbündel sind konventionell unter Verwendung herkömmlicher zylindrischer Umsetzer geschaffen worden, um Tiefeninformationen zu erzeugen, weil die Seitensicht-Umsetzer typischerweise zum Schaffen von Tiefen- oder Wassersäulenmerkmalsinformationen, wie z. B. Fischzielen, nicht so nützlich sind. Die zylindrischen Umsetzer stellen jedoch Bilder in schlechter Qualität für die Sonardaten bezüglich der Struktur auf dem Grund oder in der Wassersäule direkt unter dem Wasserfahrzeug bereit.
  • Entsprechend kann es erwünscht sein, ein Sonarsystem zu entwickeln, das ein verbessertes Abwärtsabtast-Bildgebungs-Sonar schaffen kann.
  • KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Entsprechend verwenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen linearen Umsetzer, der nach unten gerichtet ist, um Bilder in hoher Qualität bezüglich der Wassersäule und der Grundmerkmale direkt unter dem linearen Umsetzer und dem Wasserfahrzeug, an dem der lineare Umsetzer verwendet wird, zu empfangen. Einige andere Ausführungsformen verwenden zusätzlich zu der Verwendung eines nach unten gerichteten linearen Umsetzers wenigstens ein Seitensicht-Umsetzerelement (z. B. einen linearen Umsetzer, der von der Seite des Wasserfahrzeugs weg orientiert ist), um den Meeresboden auf den Seiten eines Wasserfahrzeugs zu sonifizieren (z. B. Sonarimpulse zu emittieren und die Echorückstrahlungen zu detektieren). Entsprechend können Sonarbilder in besserer Qualität für die Wassersäule und die Grundmerkmale unter dem Wasserfahrzeug mit einer Qualität, die früher nicht verfügbar war, geschaffen werden. Überdies können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die in das Erzeugen von Sonarbildern in hoher Qualität einbezogene Verarbeitung vereinfachen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform wird eine Umsetzeranordnung geschaffen. Die Umsetzeranordnung kann ein Gehäuse und ein lineares Umsetzerelement enthalten. Das Gehäuse kann an einem Wasserfahrzeug anbringbar sein, das eine Oberfläche eines Gewässers überqueren kann. Das lineare Umsetzerelement kann innerhalb des Gehäuses positioniert sein und kann eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen, die konfiguriert ist, um ein Sonarstrahlenbündel zu erzeugen, das eine Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zur longitudinalen Länge des linearen Umsetzerelements parallel ist, aufweist, die signifikant kleiner als eine Strahlenbündelbreite des Sonarstrahlenbündels in einer Richtung, die zur longitudinalen Länge des Umsetzerelements senkrecht ist, ist. Das lineare Umsetzerelement kann außerdem innerhalb des Gehäuses positioniert sein, um Sonarimpulse in einer Richtung, die zu einer Ebene, die der Oberfläche entspricht, im Wesentlichen senkrecht ist, zu projizieren.
  • In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird eine Umsetzeranordnung bereitgestellt. Die Umsetzeranordnung kann eine Vielzahl von Umsetzerelementen enthalten, und jedes der Vielzahl der Umsetzerelemente kann eine im Wesentlichen rechteckige Form enthalten, die konfiguriert ist, um ein Sonarstrahlenbündel zu erzeugen, das eine Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zu der longitudinalen Länge der Umsetzerelemente parallel ist, aufweist, die signifikant kleiner als eine Strahlenbündelbreite des Sonarstrahlenbündels in einer Richtung, die zur longitudinalen Länge der Umsetzerelemente senkrecht ist, ist. Die Vielzahl der Umsetzerelemente kann so positioniert sein, dass die longitudinalen Längen von wenigstens zwei der mehreren Umsetzerelemente parallel zueinander sind. Die Vielzahl der Umsetzerelemente kann außerdem wenigstens ein erstes lineares Umsetzerelement, ein zweites lineares Umsetzerelement und ein drittes lineares Umsetzerelement enthalten. Das erste lineare Umsetzerelement kann innerhalb des Gehäuses positioniert sein, um Sonarimpulse von einer ersten Seite des Gehäuses in einer Richtung, die im Allgemeinen zu einer Mittellinie des Gehäuses senkrecht ist, zu projizieren. Das zweite lineare Umsetzerelement kann innerhalb des Gehäuses positioniert sein, so dass es in einer Ebene mit dem ersten linearen Umsetzerelement liegt und um Sonarimpulse von einer zweiten Seite des Gehäuses, die der ersten Seite im Allgemeinen gegenüberliegt, zu projizieren. Das dritte Umsetzerelement kann innerhalb des Gehäuses positioniert sein, um Sonarimpulse in einer Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu der Ebene ist, zu projizieren.
  • In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Sonarsystem geschaffen. Das Sonarsystem kann eine Umsetzeranordnung und ein Sonarmodul enthalten. Die Umsetzeranordnung kann eine Vielzahl Umsetzerelemente enthalten, wobei jedes der Vielzahl der Umsetzerelemente eine im Wesentlichen rechteckige Form enthalten kann, die konfiguriert ist, um ein Sonarstrahlenbündel zu erzeugen, das eine Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zur longitudinalen Länge der Umsetzerelemente parallel ist, aufweist, die signifikant kleiner als eine Strahlenbündelbreite des Sonarstrahlenbündels in einer Richtung, die zu der longitudinalen Länge der Umsetzerelemente senkrecht ist, ist. Die Vielzahl der Umsetzerelemente kann so positioniert sein, dass die longitudinalen Längen von wenigstens zwei der Vielzahl der Umsetzerelemente parallel zueinander sind. Die Vielzahl der Umsetzerelemente kann außerdem wenigstens ein erstes lineares Umsetzerelement, ein zweites lineares Umsetzerelement und ein drittes lineares Umsetzerelement enthalten. Das erste lineare Umsetzerelement kann innerhalb des Gehäuses positioniert sein, um Sonarimpulse von einer ersten Seite des Gehäuses in einer Richtung, die zu einer Mittellinie des Gehäuses im Allgemeinen senkrecht ist, zu projizieren. Das zweite lineare Umsetzerelement kann innerhalb des Gehäuses positioniert sein, so dass es in einer Ebene mit dem ersten linearen Umsetzerelement liegt und um Sonarimpulse von einer zweiten Seite des Gehäuses, die der ersten Seite im Allgemeinen gegenüberliegt, zu projizieren. Das dritte Umsetzerelement kann innerhalb des Gehäuses positioniert sein, um Sonarimpulse in einer Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu der Ebene ist, zu projizieren. Das Sonarmodul kann konfiguriert sein, um eine betriebsfähige Kommunikation mit der Umsetzeranordnung zu ermöglichen. Das Sonarmodul kann einen Sonarsignalprozessor, der konfiguriert ist, um Sonarrücksignale zu verarbeiten, die über die Umsetzeranordnung empfangen werden, und einen Sender/Empfänger, der konfiguriert ist, um eine Kommunikation zwischen der Umsetzeranordnung und dem Sonarsignalprozessor zu schaffen, enthalten.
  • KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG(EN)
  • Die Patent- oder Anmeldungsdatei enthält wenigstens eine Zeichnung, die farbig ausgeführt ist. Die Kopien dieser Patent- oder Patentanmeldungsveröffentlichung mit der Farbzeichnung (den Farbzeichnungen) werden durch das U. S. Patent and Trademark Office auf Antrag und nach Zahlung der erforderlichen Gebühr bereitgestellt.
  • Nachdem folglich die Erfindung in Allgemeinen Begriffen beschrieben worden ist, wird nun auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind, und in denen:
  • 1 eine graphische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Reihe herkömmlicher Umsetzerelemente 10 veranschaulicht, die angeordnet sind, um ein Mehrstrahl-Sonarsystem zu erzeugen;
  • 2 ein fächerförmiges Strahlenbündelmuster veranschaulicht, das durch das herkömmliche Mehrstrahl-Sonarsystem nach 1 erzeugt wird, wenn das Strahlenbündelmuster auf den Meeresgrund projiziert wird;
  • 3 ein Blockschaltplan eines herkömmlichen Mehrstrahl-Sonarsystem für das in 1 gezeigte System ist;
  • 4 eine graphische Darstellung ist, die ein herkömmliches Seitensicht-Sonarsystem veranschaulicht;
  • 5 ein grundlegender Blockschaltplan ist, der ein Sonarsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 6 eine graphische Darstellung ist, die eine ausführlichere Ansicht einer Umsetzeranordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 7A eine Seitenansicht veranschaulicht, die ein durch die Umsetzeranordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugtes Strahlenbündelmuster zeigt;
  • 7B eine Draufsicht veranschaulicht, die ein durch die Umsetzeranordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugtes Strahlenbündelmuster zeigt;
  • 8A eine graphische Darstellung ist, die einen Querschnitt der Komponenten in einem Kapselungsvolumen eines Gehäuses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 8B eine graphische Darstellung ist, die einen Querschnitt der Komponenten in einem Kapselungsvolumen eines Gehäuses gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 9A ein Beispiel einer Strahlenbündelabdeckung für eine 800-kHz-Betriebsfrequenz in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 9B ein Beispiel einer Strahlenbündelabdeckung für eine 455-kHz-Betriebsfrequenz in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 10A eine Projektion auf einen im Wesentlichen flachen Meeresgrund des Strahlenbündelmusters einer beispielhaften Umsetzeranordnung, die Lücken zwischen den fächerförmigen Strahlenbündeln schafft, die durch die Umsetzeranordnung erzeugt werden, in der die Umsetzerelemente positioniert sind, um koplanare Strahlenbündel mit Lücken dazwischen zu schaffen, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 10B eine Projektion auf einen im Wesentlichen flachen Meeresgrund des Strahlenbündelmusters einer beispielhaften Umsetzeranordnung, die Lücken zwischen den fächerförmigen Strahlenbündeln schafft, die durch die Umsetzeranordnung erzeugt werden, in der die Umsetzerelemente positioniert sind, um Lücken mit einer ebenen Trennung dazwischen zu schaffen, gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 11A ein Beispiel einer Ansicht der Strahlenbündelabdeckung, die der beispielhaften Ausführungsform nach 9A zugeordnet ist, in der die Strahlenbündelabdeckung zu dem Grund eines Gewässers mit flachem Grund verlängert ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 11B beispielhafte Seitensichtbilder, die basierend auf den Daten von den Seitensicht-Strahlenbündeln, die in 11A gezeigt sind, erzeugt werden, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 11C beispielhafte lineare Abwärtsabtastbilder, die basierend auf den Daten von den linearen Abwärtsabtast-Strahlenbündeln, die in 11A gezeigt sind, erzeugt werden können, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 12A beispielhafte Seitensichtbilder veranschaulicht, die basierend auf den Daten von den Seitensicht-Strahlenbündeln erzeugt werden können;
  • 12B einen Nebeneinandervergleich der durch ein lineares Abwärtsabtast-Umsetzerelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erzeugten Bilder und eines entsprechenden konischen Abwärtsabtastbildes veranschaulicht;
  • 12C einen weiteren Nebeneinandervergleich der durch ein lineares Abwärtsabtast-Umsetzerelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erzeugten Bilder und eines entsprechenden konischen Abwärtsabtastbildes veranschaulicht;
  • 12D noch einen weiteren Nebeneinandervergleich der durch ein lineares Abwärtsabtast-Umsetzerelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erzeugten Bilder und eines entsprechenden konischen Abwärtsabtastbildes veranschaulicht;
  • 12E noch einen weiteren Nebeneinandervergleich der durch ein lineares Abwärtsabtast-Umsetzerelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erzeugten Bilder und eines entsprechenden konischen Abwärtsabtastbildes veranschaulicht;
  • 12F noch einen weiteren Nebeneinandervergleich der durch ein lineares Abwärtsabtast-Umsetzerelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erzeugten Bilder und eines entsprechenden konischen Abwärtsabtastbildes veranschaulicht;
  • 13A eine graphische Darstellung ist, die ein Beispiel einer Meeresgrundstruktur veranschaulicht, die durch ein lineares Abwärtsabtast-Umsetzerelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform betrachtet wird;
  • 13B eine graphische Darstellung ist, die ein Beispiel eines fächerförmigen Strahlenbündels von einem linearen Abwärtsabtast-Umsetzer verglichen mit einem konischen Strahlenbündel von einem zylindrischen Umsetzer für die in 13A veranschaulichte Meeresgrundstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht;
  • 14 ein grundlegender Blockschaltplan ist, der ein Sonarsystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 15A ein Beispiel einer Draufsicht der Strahlenbündelüberschneidung veranschaulicht, die in Situationen auftreten kann, in denen ein linearer Abwärtsabtast-Umsetzer und ein kreisförmiger Abwärtsabtast-Umsetzer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
  • 15B Seitenansichten der in 15A gezeigten gleichen Strahlenbündelüberschneidung von der Steuerbordseite eines Wasserfahrzeugs und von vor dem Bug des Wasserfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 16A eine graphische Darstellung ist, die eine perspektivische Ansicht eines linearen Abwärtsabtast-Umsetzers und eines kreisförmigen Abwärtsabtast-Umsetzers innerhalb eines einzigen Gehäuses von einem Punkt über dem Gehäuse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 16B eine perspektivische Ansicht von einer Seite des Gehäuses nach 16A an einem Punkt im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Gehäuses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 16C eine perspektivische Ansicht von der Vorderseite des Gehäuses nach 16A an einem Punkt, der die Längsachse des Gehäuses gerade nach unten blickt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 17A eine graphische Darstellung ist, die eine perspektivische Ansicht eines linearen Abwärtsabtast-Umsetzers innerhalb eines einzigen Gehäuses von einem Punkt über dem Gehäuse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 17B eine perspektivische Ansicht von einer Seite des Gehäuses nach 17A an einem Punkt im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Gehäuses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 17C eine perspektivische Ansicht von der Vorderseite des Gehäuses nach 17A an einem Punkt, der die Längsachse des Gehäuses gerade nach unten blickt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nun werden im Folgenden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezüglich der beigefügten Zeichnungen vollständiger beschrieben, in denen einige, aber nicht alle Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. In der Tat kann die Erfindung in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein, wobei sie nicht als auf die hier dargelegten beispielhaften Ausführungsformen eingeschränkt ausgelegt werden sollte; stattdessen sind diese Ausführungsformen so vorgesehen, dass diese Offenbarung den anwendbaren gesetzlichen Anforderungen entspricht. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich überall auf gleiche Elemente
  • 5 ist ein grundlegender Blockschaltplan, der ein Sonarsystem 30 für die Verwendung mit mehreren beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie gezeigt ist, kann das Sonarsystem 30 eine Anzahl verschiedener Module oder Komponenten enthalten, von denen jedes bzw. jede irgendeine Vorrichtung oder Mittel umfassen kann, die entweder in Hardware, Software oder einer Kombination aus Hardware und Software verkörpert sind, die konfiguriert sind, um eine oder mehrere entsprechende Funktionen auszuführen. Das Sonarsystem 30 kann z. B. einen Sonarsignalprozessor 32, einen Sender/Empfänger 34 und eine Umsetzeranordnung 36 und/oder zahlreiche andere Peripherievorrichtungen, wie z. B. eine oder mehrere Anzeigen 38, enthalten. Eines oder mehrere der Module können konfiguriert sein, um mit einem oder mehreren der anderen Module zu kommunizieren, um Daten, Informationen oder dergleichen von einem oder mehreren der Module zu verarbeiten und/oder anzuzeigen. Die Module können außerdem konfiguriert sein, um in irgendeiner von einer Anzahl verschiedener Weisen, einschließlich z. B. über ein Netzwerk 40, miteinander zu kommunizieren. In dieser Hinsicht kann das Netzwerk 40 irgendeines von einer Anzahl verschiedener Kommunikations-Haupttrassen oder -Grundstrukturen, einschließlich z. B. Ethernet, der NMEA-2000-Grundstruktur oder anderer geeigneter Netzwerke, sein.
  • Die Anzeige 38 kann konfiguriert sein, um Bilder anzuzeigen, und kann eine Anwenderschnittstelle 39 enthalten oder anderweitig mit einer Anwenderschnittstelle 39 in Verbindung stehen, die konfiguriert ist, um eine Eingabe von einem Anwender zu empfangen. Die Anzeige 38 kann z. B. eine herkömmliche LCD (eine Flüssigkristallanzeige), eine Anzeige mit einem berührungsempfindlichen Bildschirm oder irgendeine andere geeignete Anzeige, die in der Technik bekannt ist, sein, auf der die Bilder wiedergegeben werden können. Obwohl gezeigt ist, dass jede Anzeige 38 nach 5 über das Netzwerk und/oder über einen Ethernet-Hub mit dem Sonarsignalprozessor 32 verbunden ist, könnte die Anzeige 38 in einigen Ausführungsformen alternativ direkt mit dem Sonarsignalprozessor 32 in Verbindung stehen oder könnten sich die Anzeige 38, der Sonarsignalprozessor 32 und die Anwenderschnittstelle 39 in einem einzigen Gehäuse befinden. Die Anwenderschnittstelle 39 kann z. B. eine Tastatur, ein Tastenfeld, Funktionstasten, eine Maus, eine Rollvorrichtung, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse, einen berührungsempfindlichen Bildschirm oder irgendeinen anderen Mechanismus, durch den der Anwender mit dem System eine Schnittstelle bilden kann, enthalten. Überdies kann in einigen Fällen die Anwenderschnittstelle 39 ein Teil eines oder mehrerer der Anzeigen 38 sein.
  • Die Umsetzeranordnung 36 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann in einem oder mehreren Gehäusen vorgesehen sein, die für ein flexibles Anbringen bezüglich eines Rumpfs des Wasserfahrzeugs, an dem das Sonarsystem 30 verwendet wird, sorgen. In dieser Hinsicht kann das Gehäuse z. B. an dem Rumpf des Wasserfahrzeugs oder auf einer Vorrichtung oder einer Komponente, die an dem Rumpf befestigt sein kann, (z. B. einem Motor für das Schleppangelfischen oder einer anderen lenkbaren Vorrichtung oder einer anderen Komponente, die bezüglich des Rumpfs des Wasserfahrzeugs montierbar ist), einschließlich eines Trägers, der an mehreren Achsen einstellbar ist, der eine omnidirektionale Bewegung des Gehäuses erlaubt, angebracht sein. Die Umsetzeranordnung 36 kann ein oder mehrere Umsetzerelemente enthalten, die innerhalb des Gehäuses positioniert sind, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, wobei jedes der Umsetzerelemente konfiguriert sein kann, um ausgerichtet zu werden, um einen anderen Bereich abzudecken, so dass ein Umsetzerelement eine Seite des Wasserfahrzeugs mit einem fächerförmigen Strahlenbündel abdeckt, ein weiteres Umsetzerelement die gegenüberliegende Seite des Wasserfahrzeugs mit einem fächerförmigen Strahlenbündel abdeckt und das dritte fächerförmige Strahlenbündel einen Bereich zwischen den anderen Umsetzerelementen, der unter das Wasserfahrzeug gerichtet ist, abdeckt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann jedes der Umsetzerelemente der Umsetzeranordnung 36 hinsichtlich der Konstruktion im Wesentlichen völlig gleich sein, wobei es deshalb nur aufgrund der Orientierung der jeweiligen Umsetzerelemente verschieden sein kann. Die Umsetzeranordnung 36 kann konfiguriert sein, um Schalldruckwellen sowohl zu senden als auch zu empfangen. In einigen Fällen könnte jedoch die Umsetzeranordnung 36 separate Elemente für die Sendung und den Empfang enthalten. Die Umsetzeranordnung 36 wird im Folgenden bezüglich 6 ausführlicher beschrieben.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform bilden der Sonarsignalprozessor 32, der Sender/Empfänger 34 und ein Ethernet-Hub 42 oder ein anderer Netzwerk-Hub ein Sonarmodul 44. In einigen Fällen kann die Umsetzeranordnung 36 als solche z. B. einfach mit dem Sonarmodul 44 in Verbindung gesetzt werden, das selbst eine Mobilvorrichtung sein kann, die in dem Wasserfahrzeug angeordnet sein kann (aber nicht notwendigerweise in einer festen Anordnung angebracht ist), um eine leichte Installation einer oder mehrerer Anzeigen 38 zu erlauben, von denen sich jede entfernt voneinander befinden kann und unabhängig voneinander betreibbar sein kann. In dieser Hinsicht kann der Ethernet-Hub 42 z. B. einen oder mehrere entsprechende Schnittstellenanschlüsse enthalten, um das Netzwerk 40 in einer Plug-and-Play-Weise mit jeder Anzeige 38 in Verbindung zu setzen. Der Ethernet-Hub 42 als solcher kann z. B. nicht nur die Hardware enthalten, die notwendig ist, um es zu ermöglichen, dass die Anzeigen 38 über den Ethernet-Hub 42 in Verbindung mit dem Netzwerk 40 angeschlossen werden, sondern der Ethernet-Hub 42 kann außerdem Software-Module enthalten oder anderweitig mit Software-Modulen in Verbindung stehen, um Informationen bereitzustellen, um es dem Sonarmodul 44 zu ermöglichen, mit einer oder mehreren verschiedenen Instanzen der Anzeige 38 zu kommunizieren, die das gleiche Modell oder der gleiche Typ der Anzeige sein können oder nicht sein können und die die gleichen oder verschiedene Informationen anzeigen können. Mit anderen Worten, das Sonarmodul 44 kann Konfigurationseinstellungen speichern, die eine vorgegebene Menge von Anzeigetypen definieren, mit denen das Sonarmodul kompatibel ist, so dass, falls irgendeiner des vorgegebenen Satzes von Anzeigetypen mit dem Sonarmodul 44 in Verbindung gesetzt wird, das Sonarmodul 44 in einer Plug-and-Play-Weise mit den entsprechenden Anzeigetypen arbeiten kann. Entsprechend kann das Sonarmodul 44 einen Speicher enthalten, der Gerätetreiber speichert und der für den Ethernet-Hub 42 zugänglich ist, um es dem Ethernet-Hub 42 zu ermöglichen, mit den Anzeigen, mit denen das Sonarmodul 44 kompatibel ist, richtig zu arbeiten. Es kann außerdem ermöglicht sein, dass das Sonarmodul 44 mit zusätzlichen Gerätetreibern aufgerüstet wird, um die Erweiterung der Anzahl und der Typen der Vorrichtungen zu ermöglichen, mit denen das Sonarmodul 44 kompatibel sein kann. In einigen Fällen kann der Anwender einen Anzeigetyp auswählen, um zu prüfen, ob der Anzeigetyp unterstützt wird, wobei er, falls der Anzeigetyp nicht unterstützt wird, mit einer Netzwerkentität einen Kontakt herstellen kann, um die Software und/oder die Treiber anzufordern, um die Unterstützung des entsprechenden Anzeigetyps zu ermöglichen.
  • Der Sonarsignalprozessor 32 kann irgendein Mittel sein, wie z. B. eine Vorrichtung oder eine Schaltungsanordnung, die in Übereinstimmung mit Software arbeitet oder anderweitig in Hardware oder einer Kombination aus Hardware und Software verkörpert ist, (z. B. ein Prozessor, der unter einer Software-Steuerung arbeitet oder der Prozessor, der als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (FPGA), die spezifisch konfiguriert ist, um die hier beschriebenen Operationen auszuführen, verkörpert ist, oder eine Kombination daraus), und dadurch die Vorrichtung oder die Schaltungsanordnung konfiguriert, um die entsprechenden Funktionen des Sonarsignalprozessors 32 auszuführen, wie hier beschrieben ist. In dieser Hinsicht kann der Sonarsignalprozessor 32 konfiguriert sein, um die elektrischen Signale zu analysieren, die durch den Sender/Empfänger 34 zu ihm übertragen werden, um die Sonardaten zu bereitzustellen, die die Größe, den Ort, die Form usw. der durch das Sonarsystem 30 detektierten Objekte angeben. In einigen Fällen kann der Sonarsignalprozessor 32 einen Prozessor, ein Verarbeitungselement, einen Koprozessor, einen Controller oder verschiedene andere Verarbeitungsmittel oder -vorrichtungen einschließlich integrierter Schaltungen, wie z. B. einer ASIC, einer FPGA oder einem Hardware-Beschleuniger, enthalten, die konfiguriert sind, um verschiedene programmierte Operationen oder Anweisungen, die in einer Speichervorrichtung gespeichert sind, auszuführen. Der Sonarsignalprozessor kann ferner oder alternativ mehrere kompatible zusätzliche Hardware- oder Hardware- und Software-Elemente verkörpern, um die Signalverarbeitung oder die Verbesserungsmerkmale zu implementieren, um die Anzeigeeigenschaften oder die Daten oder die Bilder zu verbessern, zusätzliche Daten, wie z. B. die Zeit, die Temperatur, GPS-Informationen, Wegpunktbezeichnungen oder andere, zu sammeln und zu verarbeiten, oder kann unwesentliche Daten filtern, um die gesammelten Daten besser zu analysieren. Er kann ferner Mitteilungen und Alarme implementieren, wie z. B. jene, die durch einen Anwender bestimmt oder eingestellt werden, um die Tiefe, das Vorhandensein von Fisch, die Nähe eines anderen Wasserfahrzeugs usw. widerzuspiegeln. Noch weiter kann der Prozessor in Kombination mit einem geeigneten Speicher ankommende Umsetzerdaten oder Bildschirmbilder für die künftige Wiedergabe oder Übertragung speichern oder Bilder mit einer zusätzlichen Verarbeitung ändern, um einen Zoom oder eine seitliche Bewegung zu implementieren, oder Daten, wie z. B. Fisch oder Grundmerkmale, mit einer GPS-Position oder einer Temperatur korrelieren. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Sonarsignalprozessor 32 kommerziell verfügbare Software zum Steuern des Senders/Empfängers 34 und/oder der Umsetzeranordnung 36 oder zum Verarbeiten der davon empfangenen Daten ausführen. Weitere Fähigkeiten des Sonarsignalprozessors 32 und andere auf das Sonarmodul bezogene Aspekte sind in der US-Patentanmeldung, laufende Nr., mit dem Titel ”Linear and Circular Downscan Imaging Sonar”, zum gleichen Datum hiermit eingereicht, beschrieben, deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hier aufgenommen ist.
  • Der Sender/Empfänger 34 kann irgendein Mittel sein, wie z. B. eine Vorrichtung oder eine Schaltungsanordnung, die in Übereinstimmung mit Software arbeitet oder anderweitig in Hardware oder einer Kombination aus Hardware und Software verkörpert ist, (z. B. ein Prozessor, der unter einer Software-Steuerung arbeitet, oder ein Prozessor, der als eine ASIC oder eine FPGA verkörpert ist, die spezifisch konfiguriert ist, um die hier beschriebenen Operationen auszuführen, oder eine Kombination daraus), und dadurch die Vorrichtung oder die Schaltungsanordnung konfiguriert, um die entsprechenden Funktionen des Senders/Empfängers 34 auszuführen, wie hier beschrieben ist. In dieser Hinsicht kann der Sender/Empfänger 34 z. B. eine Schaltungsanordnung zum Schaffen der Übertragung elektrischer Signale zu der Umsetzeranordnung 36 für die Umsetzung in Schalldrucksignale basierend auf den bereitgestellten elektrischen Signalen, die als ein Sonarimpuls zu senden sind, enthalten. Der Sender/Empfänger 34 kann außerdem eine Schaltungsanordnung zum Empfangen der elektrischen Signale enthalten, die durch die Umsetzeranordnung 36 in Reaktion auf die Schalldrucksignale erzeugt werden, die an der Umsetzeranordnung 36 basierend auf dem Echo oder den anderen Rücksignalen empfangen werden, die in Reaktion auf die Sendung eines Sonarimpulses empfangen werden. Der Sender/Empfänger 34 kann mit dem Sonarsignalprozessor 32 in Verbindung stehen, um sowohl die Anweisungen hinsichtlich der Sendung der Sonarsignale zu empfangen als auch die Informationen über die Sonarrückleitungen dem Sonarsignalprozessor 32 für die Analyse und schließlich zum Ansteuern einer oder mehrerer der Anzeigen 38 basierend auf den Sonarrückleitungen bereitzustellen.
  • 6 ist eine graphische Darstellung, die eine ausführlichere Ansicht der Umsetzeranordnung 36 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 6 gezeigt ist, kann die Umsetzeranordnung 36 ein Gehäuse 50 enthalten, das Befestigungslöcher 52 enthalten kann, durch die Schrauben, Nieten, Bolzen oder andere Befestigungsvorrichtungen hindurchgehen können, um das Gehäuse 50 an einem Befestigungsträger, einer an einem Wasserfahrzeug befestigten Vorrichtung oder am Rumpf des Wasserfahrzeugs selbst zu befestigen. In einigen Fällen kann das Gehäuse 50 jedoch durch Schweißen, einen Klebstoff, eine Schnappverbindung oder andere Kopplungsmittel befestigt sein. Das Gehäuse 50 kann an einem Abschnitt des Wasserfahrzeugs oder an einer an dem Wasserfahrzeug befestigten Vorrichtung angebracht sein, die eine relativ ungehinderte Sicht auf beiden Seiten des Wasserfahrzeugs bietet. Folglich kann das Gehäuse 50 z. B. an dem oder in der Nähe des Kiels (oder der Mittellinie) des Wasserfahrzeugs an einem festen oder einstellbaren Befestigungsträger, der sich unter eine Tiefe des Kiels (oder der Mittellinie) des Wasserfahrzeugs erstreckt, oder an einer Befestigungsvorrichtung, die vom Bug oder Heck des Wasserfahrzeugs versetzt ist, angebracht sein. Das Gehäuse 50 kann einen ausgesparten Abschnitt enthalten, der ein Kapselungsvolumen 54 zum Halten von Umsetzerelementen 60 definiert. Der ausgesparte Abschnitt, der das Kapselungsvolumen definiert, kann sich von dem Rumpf des Wasserfahrzeugs, an dem das Gehäuse 50 angebracht ist, weg erstrecken und deshalb in das Wasser vorstehen, auf dem das Wasserfahrzeug arbeitet (oder in dem das Wasserfahrzeug in einem Fall arbeitet, in dem die Umsetzeranordnung 36 an einem Schleppfisch angebracht ist). Um die Kavitation oder die Erzeugung von Blasen aufgrund einer ungleichmäßigen Strömung über das Gehäuse 50 zu verhindern, kann das Gehäuse 50 (und insbesondere der Abschnitt des Kapselungsvolumens des Gehäuses) ein graduelles, abgerundetes oder anderweitig stromlinienförmiges Profil aufweisen, um eine laminare Strömung des Wassers über das Gehäuse 50 zu erlauben. In einigen Beispielen kann ein isoliertes Kabel 58 eine Leitung für eine Verdrahtung bereitstellen, um die Umsetzerelemente 60 kommunikativ an das Sonarmodul 44 zu koppeln.
  • Jedes der Umsetzerelemente 60 kann ein lineares Umsetzerelement sein. Folglich kann z. B. jedes der Umsetzerelemente 60 im Wesentlichen eine rechteckige Form aufweisen und aus einem piezoelektrischen Material, wie z. B. einem piezoelektrischen Keramikmaterial, hergestellt sein, wie in der Technik wohlbekannt ist, wobei es eine (nicht gezeigte) geeignete Abschirmung enthalten kann, wie in der Technik wohlbekannt ist. Das piezoelektrische Material, das in einer rechteckigen Anordnung angeordnet ist, sorgt für eine Approximation einer linearen Anordnung mit einer Strahlenbündelbreiten-Eigenschaft, die eine Funktion der Länge und der Breite der rechteckigen Stirnfläche der Umsetzerelemente und der Betriebsfrequenz ist. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Umsetzerelemente 60 konfiguriert sein, um in Übereinstimmung mit wenigstens zwei Betriebsfrequenzen zu arbeiten. In dieser Hinsicht kann z. B. eine Frequenzauswahlfähigkeit durch das Sonarmodul 44 bereitgestellt sein, um es dem Anwender zu ermöglichen, eine der wenigstens zwei Betriebsfrequenzen auszuwählen. In einem Beispiel kann eine Betriebsfrequenz auf etwa 800 kHz gesetzt sein, während eine weitere Betriebsfrequenz auf etwa 455 kHz gesetzt sein kann. Weiterhin kann die Länge der Umsetzerelemente auf etwa 120 mm gesetzt sein, während die Breite auf etwa 3 mm gesetzt ist, um dadurch Strahlenbündeleigenschaften zu erzeugen, die einem Ortungsfächer von etwa 0,8 Grad mal 32 Grad bei 800 kHz oder etwa 1,4 Grad mal etwa 56 Grad bei 455 kHz entsprechen. Im Allgemeinen können jedoch die Länge und die Breite der Umsetzerelemente 60 so festgelegt sein, dass die Strahlenbündelbreite des durch die Umsetzerelemente 60 erzeugten Sonarstrahlenbündels in einer Richtung parallel zur longitudinalen Länge (L) der Umsetzerelemente 60 kleiner als etwa fünf Prozent so groß wie die Strahlenbündelbreite des Sonarstrahlenbündels in einer Richtung (w) senkrecht zur longitudinalen Länge der Umsetzerelemente 60 ist. (Siehe im Allgemeinen die 7A, 7B, 9A, 9B.) Es sollte angegeben werden, dass, obwohl die Breiten der verschiedenen Strahlenbündel hier gezeigt und beschrieben sind, die Breiten, auf die verwiesen wird, nicht notwendigerweise tatsächlichen Rändern entsprechen, die Grenzen dafür definieren, wo die Energie im Wasser angeordnet ist. Obwohl die Strahlenbündelmuster und die Projektionen der Strahlenbündelmuster hier im Allgemeinen so gezeigt sind, dass sie feste und typisch geometrisch geformte Grenzen aufweisen, entsprechen diese Grenzen als solche lediglich den -3-dB-Punkten (oder den Punkten halber Leistung) für die gesendeten Strahlenbündel. Mit anderen Worten, die außerhalb der gezeigten Grenzen gemessene Energie ist kleiner als ein halb der gesendeten Energie. Folglich sind die gezeigten Grenzen lediglich theoretische Grenzen des Punktes halber Leistung.
  • Obwohl oben Doppelfrequenzoperationen, die einen spezifischen Strahlenbündelfächer für jedes jeweilige Element für gegebene Längen bereitstellen, beschrieben worden sind, sollte erkannt werden, dass andere Betriebsbereiche alternativ mit entsprechenden verschiedenen Umsetzerelementgrößen und entsprechenden verschiedenen Strahlenbündelbreiten-Eigenschaften bereitgestellt werden könnten. Überdies kann das Sonarmodul 44 in einigen Fällen eine variable Frequenzauswahleinrichtung enthalten, um es einer Bedienungsperson zu ermöglichen, eine spezielle Frequenz der Wahl für die aktuellen Betriebsbedingungen auszuwählen. In allen Fällen, in denen die longitudinale Länge der Umsetzerelemente 60 im Allgemeinen auf die Mittellinie des Wasserfahrzeugs ausgerichtet ist, schafft jedoch die rechteckige Form der Umsetzerelemente 60 eine schmale Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zur Mittellinie des Wasserfahrzeugs im Wesentlichen parallel ist, und eine breite Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zur Mittellinie des Wasserfahrzeugs im Wesentlichen senkrecht ist. Falls jedoch die Umsetzeranordnung 36 in einer anderen Weise oder an einem drehbaren Zubehör an dem Wasserfahrzeug (z. B. an einer Halterung eines Motors für das Schleppangelfischen) angebracht ist, weisen die erzeugten fächerförmigen Strahlenbündel die breite Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zur longitudinalen Länge der Umsetzerelemente 60 im Wesentlichen senkrecht ist, und eine schmale Strahlenbündelbreite in einer Richtung, zu der longitudinalen Länge der Umsetzerelemente 60 im Wesentlichen parallel ist, auf. Folglich könnte das Sonar außerdem orientiert sein, um längsschiffs orientierte fächerförmige Strahlenbündel oder irgendeine andere Orientierung bezüglich des Wasserfahrzeugs in den Fällen, in denen die Bewegung des Wasserfahrzeugs nicht notwendigerweise in einer Richtung geschieht, die auf die Mittellinie des Wasserfahrzeugs ausgerichtet ist, bereitzustellen.
  • Die 7A und 7B zeigen Seiten- bzw. Draufsichten, die die Strahlenbündeleigenschaften veranschaulichen, die durch eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt werden. In dieser Hinsicht veranschaulicht 7A eine Seitenansicht, die die Umsetzeranordnung 36 zeigt, die an einem Träger angebracht ist, der sich von dem Achterende der Mittellinie des Wasserfahrzeugs (z. B. des Bootes) erstreckt. Wie in 7A gezeigt ist, ist das durch die Umsetzeranordnung 36 erzeugte Strahlenbündel in der Richtung, die zur Mittellinie des Wasserfahrzeugs im Wesentlichen parallel ist, relativ schmal, falls die Umsetzerelemente für ein im Allgemeinen koplanares Strahlenbündel ausgerichtet sind. 7A enthält außerdem eine Schnittansicht der Umsetzeranordnung 36, um die Orientierung der Umsetzerelemente 60 im Kontext bezüglich des Wasserfahrzeugs gemäß diesem Beispiel zu zeigen. Unterdessen zeigt 7B eine Draufsicht des durch die Umsetzeranordnung 36 erzeugten Strahlenbündels, falls die Umsetzerelemente für ein im Allgemeinen koplanares Strahlenbündel ausgerichtet sind. Wie in 7B gezeigt ist, ist das durch die Umsetzeranordnung erzeugte Strahlenbündel in der Richtung, die zu der Mittellinie des Wasserfahrzeugs im Wesentlichen senkrecht ist, relativ breit, wobei dadurch ein fächerförmiges Strahlenbündelmuster erzeugt wird, das sich nach beiden Seiten auswärts erstreckt und außerdem die Wassersäule unter dem Wasserfahrzeug abdeckt, wie im Folgenden beschrieben wird. 7B enthält außerdem eine Schnittansicht der Umsetzeranordnung 36, um die Orientierung der Umsetzerelemente 60 im Kontext bezüglich des Wasserfahrzeugs gemäß diesem Beispiel zu zeigen.
  • 8A ist eine graphische Darstellung, die einen Querschnitt der Komponenten in dem Kapselungsvolumen 54 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht. Insbesondere veranschaulicht 8A die Anordnung der linearen Umsetzerelemente 60 innerhalb des Kapselungsvolumens 54. Die Umsetzerelemente 60 können ein Backbordseitenelement 62, das positioniert ist, um im Wesentlichen die Backbordseite des Wasserfahrzeugs abzutasten, ein Steuerbordseitenelement 64, das positioniert ist, um im Wesentlichen die Steuerbordseite des Wasserfahrzeugs abzutasten, und ein Abwärtsabtastelement 66, das positioniert ist, um im Wesentlichen unter dem Wasserfahrzeug abzutasten, enthalten. Wie in 8A gezeigt ist, können in einer beispielhaften Ausführungsform sowohl das Backbordseitenelement 62 als auch das Steuerbordseitenelement 64 so orientiert sein, dass sie etwas unter eine Oberfläche des Wassers, auf dem sich das Wasserfahrzeug bewegt, gewandt sind. In einem Beispiel können sowohl das Backbordseitenelement 62 als auch das Steuerbordseitenelement 64 so orientiert sein, dass die breiteste Abmessung der Strahlenbündelbreite jedes jeweiligen Elements bei 30 Grad unter einer Ebene, die zur Oberfläche des Wassers im Wesentlichen parallel ist, zentriert ist. Unterdessen kann das linearer Abwärtsabtastelement 66 so positioniert sein, dass die breiteste Abmessung der Strahlenbündelbreite des Abwärtsabtastelements 66 bei 90 Grad unter der Ebene, die zur Oberfläche des Wassers im Wesentlichen parallel ist, zentriert ist. Mit anderen Worten, das Abwärtsabtastelement 66 weist einen zentralen Abschnitt seiner Fächerform auf, der gerade nach unten zielt. Das Kapselungsvolumen 54 kann (nicht gezeigte) elektrische Verbindungen, um mit dem Sender/Empfänger 34 zu kommunizieren, und Träger, Stützen, Stäbe oder andere Stützstrukturen, um jedes der linearen Umsetzerelemente 60 in seinen jeweiligen Orientierungen zu sichern, enthalten. Die Umsetzerelemente 60 können über einen Klebstoff oder irgendein anderes geeignetes Verbindungsmaterial an der Stelle gehalten werden oder anderweitig an den Stützstrukturen befestigt sein, wobei die Winkel, in denen die Umsetzerelemente 60 in Bezug aufeinander und bezüglich des Gehäuses 50 befestigt sind, variieren können, wie es erforderlich ist oder wie es gewünscht ist.
  • 8B ist eine graphische Darstellung, die einen Querschnitt der Komponenten in dem Kapselungsvolumen 54 gemäß einer alternativen beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht. In dieser Hinsicht veranschaulicht 8B die Anordnung eines linearen Umsetzerelements 60 innerhalb des Kapselungsvolumens 54. Das Umsetzerelement 60 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ist ein einziger linearer Umsetzer (z. B. ein Abwärtsabtastelement 66), der so positioniert ist, um im Wesentlichen unter dem Wasserfahrzeug abzutasten. Wie in 8B veranschaulicht ist, kann das Abwärtsabtastelement 66 so positioniert sein, dass die breiteste Abmessung der Strahlenbündelbreite des Abwärtsabtastelements 66 bei 90 Grad unter der Ebene, die zur Oberfläche des Wassers im Wesentlichen parallel ist, zentriert ist. Mit anderen Worten, das Abwärtsabtastelement 66 weist den zentralen Abschnitt seiner Fächerform auf, der im Wesentlichen gerade nach unten zielt. Wie oben erörtert worden ist, kann das Kapselungsvolumen 54 (nicht gezeigte) elektrische Verbindungen, um mit dem Sender/Empfänger 34 zu kommunizieren, und Träger, Streben, Stäbe oder andere Stützstrukturen, um das Abwärtsabtastelement 66 in seiner jeweiligen Orientierung zu sichern, enthalten. Das lineare Abwärtsabtastelement 66 kann über einen Klebstoff oder irgendein anderes geeignetes Verbindungsmaterial an der Stelle gehalten oder anderweitig an den Stützstrukturen befestigt sein, so dass die durch das Abwärtsabtastelement 66 erzeugten Sendungen das Gehäuse 50 im Wesentlichen in einem 90-Grad-Winkel bezüglich der Ebene der Stirnfläche des Abwärtsabtastelements 66, von dem die Sendungen ausgehen, verlassen.
  • 9A zeigt ein Beispiel einer Strahlenbündelabdeckung für eine 800-kHz-Betriebsfrequenz in einer beispielhaften Ausführungsform. Die Strahlbreite (z. B. die Breite zwischen den Punkten halber Leistung) als solche jedes der drei linearen Umsetzerelemente 60 beträgt etwa 32 Grad. 9B zeigt ein Beispiel einer Strahlenbündelabdeckung für eine 455-kHz-Betriebsfrequenz in einer beispielhaften Ausführungsform, wobei dadurch eine Strahlenbündelbreite von etwa 56 Grad für jedes der drei linearen Umsetzerelemente 60 geschaffen wird. Entsprechend erzeugen in jeder der beispielhaften Ausführungsformen nach den 9A und 9B die drei fächerförmigen Segmente zusammen ein diskontinuierliches fächerförmiges Strahlenbündel. Die Diskontinuität kann in einigen Fällen durch die Auswahl der Abmessungen der Umsetzerelemente und der Betriebsfrequenzen, die ausgewählt werden, um die Größe der Lücken (z. B. der Zonen mit einer Sonarstrahlenbündel-Abdeckung außerhalb des Strahlenbündel-Abdeckungsbereichs, der durch die Punkte halber Leistung der Strahlenbündel definiert ist) zwischen den Strahlenbündeln der Umsetzerelemente zu minimieren, minimiert werden. Alternativ könnte die physische Orientierung der Umsetzerelemente 60 in Bezug aufeinander geändert werden, um die Größe der Lücken zu minimieren. Es sollte jedoch angegeben werden, dass in den meisten Fällen eine Lücke aufrechterhalten werden sollte, um eine Störung zwischen den Strahlenbündelmustern, die von den linearen Umsetzerelementen 60 ausgehen, zu verhindern. Obwohl die fächerförmigen Segmente einer beispielhaften Ausführungsform alle in derselben Ebene liegen können, kann es erwünscht sein, die Orientierung eines oder mehrerer der Umsetzerelemente 60 zu ändern, so dass sich ein entsprechendes oder mehrere entsprechende der fächerförmigen Segmente außerhalb der Ebene der anderen fächerförmigen Segmente befinden. Die Lücke könnte deshalb über eine ebene Trennung der fächerförmigen Segmente anstatt durch das Schaffen einer Trennung zwischen den Segmenten innerhalb derselben Ebene geschaffen werden.
  • In dieser Hinsicht veranschaulicht 10A eine Projektion auf einen im Wesentlichen flachen Meeresboden des Strahlenbündelmusters einer beispielhaften Umsetzeranordnung, die Lücken zwischen den Grenzen der Projektionen schafft, die durch die Punkte halber Leistung definiert sind, die die fächerförmigen Strahlenbündel definieren, die durch eine Umsetzeranordnung erzeugt werden, in der die Umsetzerelemente 60 positioniert sind, um koplanare Strahlenbündel mit Lücken dazwischen zu schaffen, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Als solches ist gezeigt, dass die Strahlenbündelprojektion 100 eines ersten Umsetzerelements, die Strahlenbündelprojektion 102 eines zweiten Umsetzerelements und die Strahlenbündelprojektion 104 eines dritten Umsetzerelements alle in derselben Ebene in
  • 10A liegen. Unterdessen veranschaulicht 10B eine Projektion auf einen im Wesentlichen flachen Meeresboden des Strahlenbündelmusters einer beispielhaften Umsetzeranordnung, die Lücken zwischen den fächerförmigen Strahlenbündeln schafft, die durch eine Umsetzeranordnung erzeugt werden, in der die Umsetzerelemente 60 positioniert sind, um Lücken mit einer ebenen Trennung dazwischen zu schaffen, gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. Folglich ist gezeigt, dass die Strahlenbündelprojektion 100' des ersten Umsetzerelements, die Strahlenbündelprojektion 102' des zweiten Umsetzerelements und die Strahlenbündelprojektion 104' des dritten Umsetzerelements in verschiedenen Ebenen in 10B liegen. Insbesondere ist in jeder der 10A und 10B die Ansicht von oben nach unten auf den Meeresboden blickend gezeigt, wobei die Strahlenbündelprojektionen nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
  • 11A zeigt ein Beispiel einer Ansicht einer Strahlenbündelabdeckung, die der Ausführungsform des in 9A gezeigten Beispiels zugeordnet ist, in der die Strahlenbündelabdeckung bis zum Grund eines Gewässers mit flachem Grund erweitert ist. Die Veranschaulichung nach 11A zeigt eine Ansicht, die auf das Heck eines Wasserfahrzeugs 70 blickt, wenn das Wasserfahrzeug 70 vom Betrachter weg (z. B. in die Seite) führt. Gemäß diesem Beispiel erstreckt sich ein backbordseitiges Seitensicht-Strahlenbündel 72 (das z. B. durch das backbordseitige Seitensichtelement 62 erzeugt werden kann) auswärts zur Backbordseite des Wasserfahrzeugs 70, wobei es eine Abdeckung des Grunds vom Punkt A bis zum Punkt B bereitstellt. Unterdessen erstreckt sich ein steuerbordseitiges Seitensicht-Strahlenbündel 74 (das z. B. durch das steuerbordseitige Seitensichtelement 64 erzeugt werden kann) auswärts vom Punkt C bis zum Punkt D zur Steuerbordseite des Wasserfahrzeugs 70. Zusätzlich erstreckt sich ein Abwärtsabtast-Strahlenbündel 76 (das z. B. durch das Abwärtsabtastelement 66 erzeugt werden kann) vom Punkt E bis zum Punkt F direkt unter das Wasserfahrzeug 70. Wie in 11A gezeigt ist, sind die zwischen den Punkten A und B und den Punkten C und D definierten Abdeckungsbereiche beträchtlich größer als der zwischen den Punkten E und F definierte Abdeckungsbereich. Basierend auf der vergrößerten Grundabdeckung ist die in Reaktion auf die in den Seitensicht-Strahlenbündeln 72 und 74 empfangenen Daten geschaffene Anzeige anders als die in Reaktion auf die in dem Abwärtsabtast-Strahlenbündel 76 empfangenen Daten geschaffene Anzeige. Die 11B und 11C zeigen Beispiele der Bilder, die den in 11A gezeigten Bereichen der Strahlenbündelabdeckung entsprechen können. In dieser Hinsicht veranschaulicht z. B. 11B mögliche Bilder, die dem Bereich entsprechen könnten, der zwischen den Punkten A und B und den Punkten C und B definiert ist, (z. B. die Seitensichtbilder), während 11C ein mögliches Bild veranschaulicht, das mit dem Abdeckungsbereich zwischen den Punkten E und F korreliert sein kann, (z. B. ein lineares Abwärtsabtastbild).
  • Die 12A bis 12F zeigen Beispiele der Bilder, die durch die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzeugt werden können, um die Unterschiede zwischen der durch ein lineares Abwärtsabtastelement einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und entweder ein Seitensicht- oder ein herkömmliches kreisförmiges Abwärtsabtast-Umsetzerelement erzeugten Anzeige zu veranschaulichen. In dieser Hinsicht veranschaulicht 12A ein beispielhaftes Bild, das basierend auf den Daten von den Seitensicht-Strahlenbündeln 72 und 74 erzeugt werden kann. Für dieses Beispiel wird angenommen, dass der obere Teil der Anzeige (der durch den Pfeil 80 identifiziert ist) die neuesten Daten (die z. B. der aktuellen Position des Wasserfahrzeugs entsprechen) zeigt, während der untere Teil der Anzeige (der durch den Pfeil 82 identifiziert ist) die ältesten Daten zeigt. Zusätzlich kann die rechte Seite der Anzeige 84 dem steuerbordseitigen Seitensicht-Strahlenbündel 74 entsprechen, während die linke Seite der Anzeige 86 dem backbordseitigen Seitensicht-Strahlenbündel 72 entspricht. Die in 12A veranschaulichten helleren Bildpunkte entsprechen den in den entsprechenden Seitensicht-Strahlenbündeln empfangenen Rückdaten. Während des Zeitraums von der Position des Pfeils 82 bis zu der Position des Pfeils 80 entsprechen in dieser Hinsicht die Daten am nächsten an der gestrichelte Linie 88 den in der Nähe des Punktes B (für die linke Seite der Anzeige 86) und in der Nähe des Punktes D (für die rechte Seite der Anzeige 84) gesammelten Daten, wobei die Daten am linken Rand der Anzeige den in der Nähe des Punktes A gesammelten Daten entsprechen, während die Daten am rechten Rand der Anzeige den in der Nähe des Punktes C gesammelten Daten entsprechen. Folglich werden gut über 50% der Anzeige nach 12A (und in vielen Fällen 100%) verwendet, um die Daten zu zeigen, die den Grundmerkmalen, z. B. der Topographie des Grunds und den mit dem Grund verbundenen Strukturen, entsprechen, die die Rückdaten von den Seitensicht-Strahlenbündeln 72 und 74 geschaffen haben. Im Vergleich zeigt nur ein kleiner Anteil (z. B. weniger als 20% der Anzeige) irgendwelche Wassersäulenmerkmale, z. B. Daten von der Wassersäule zwischen dem Wasserfahrzeug 70 und den Abschnitten des Grunds, die durch jedes jeweilige Seitensicht-Strahlenbündel abgedeckt sind. Die Seitensicht-Strahlenbündel 72 und 74 scheitern außerdem daran Tiefendaten bereitzustellen. Noch weiter scheitern die Seitensicht-Strahlenbündel daran, Tiefendaten oder Grundmerkmalsdaten oder Wassersäulendaten für den Abschnitt des Grunds unter dem Wasserfahrzeug, z. B. dem Abschnitt zwischen den Bezugspunkten B und D und dem Wasserfahrzeug 70 in 11, bereitzustellen.
  • Die 12B bis 12F zeigen auf der rechten Seite (z. B. der rechten Anzeige 90) jeder Figur beispielhafte Bildschirmabbilder eines Bildes eines herkömmlichen kreisförmigen Abwärtsabtast-Umsetzers, das der Anzeige (z. B. der linken Seite jeder Figur (der linken Anzeige 92)) entspricht, die durch das lineare Abwärtsabtastelement einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (z. B. das Abwärtsabtastelement 66) erzeugt wird. In dieser Hinsicht zeigt die linke Anzeige nach 12B einen Felsblock auf der linken Seite, zwei Baumstämme, die in der Nähe der Mitte der Anzeige vom Grund aufragen, und möglicherweise mehrere Fische (die weißen Flecken) in der Nähe der unteren rechten Seite. Die entsprechenden gleichen Merkmale können aus der rechten Anzeige 90 (d. h., der kreisförmigen Abwärtsabtastanzeige) undeutlich bestimmt werden, wobei aber die Bilder viel weniger klar sind. Ähnlich zeigen die 12C, 12D und 12E in der linken Anzeige 92 sehr detaillierte Bilder von Bäumen, die vertikal vom Grund aufragen, deutlich, während derartige Merkmale auf der rechten Anzeige 90 sehr schwierig zu unterscheiden sind. 12F zeigt in der linken Anzeige 92 deutlich einen am Boden liegenden Baum und wenigstens zwei vertikale Bäume in der Nähe, wohingegen die gleichen Merkmale in der rechten Anzeige 90 schwierig zu unterscheiden sind.
  • Das beispielhafte lineare Abwärtsabtastbild auf der linken Seite der 12B enthält auf der rechten Seite eine numerische Tiefenskala 0–40, wobei die Sonarreflexionsdaten auf dem Anzeigeschirm bei der zeitabhängigen Tiefe unter Verwendung bekannter Sonar-Bildgebungspraktiken dargestellt sind. Die Bootsposition ist für die jüngsten Sonarimpulse durch das Bezugszeichen 0 oder irgendein anderes erwünschtes Piktogramm dargestellt, während die ältesten Sonarimpulse durch die linke Seite des Schirmes dargestellt sind, was ein rollendes Bild darstellt, wenn sich das Boot (und der Umsetzer) im Lauf der Zeit über die Wasseroberfläche bewegen. Die Spalte rechts außen spiegelt die Intensität des zurückkehrenden Echos wieder, das an dem kreisförmigen Abwärtsabtastumsetzer empfangen wird, die der Tiefenskala 0–40 benachbart graphisch dargestellt ist.
  • Entsprechend wird durch das Anordnen eines linearen Umsetzers in einer abwärts orientierten Position eine sehr verbesserte Bildqualität für die Grunddaten und die mit dem Grund verbundenen oder über ihn herausragenden Strukturen bezüglich des herkömmlichen kreisförmigen Abwärtsabtast-Sonars erreicht. Während die Seitensichtbilder wegen ihrer Fähigkeit geschätzt werden, detaillierte Bilder seitlich entfernter Grundmerkmale bereitzustellen, sind sie untauglich, um Tiefendaten oder Grunddaten oder Wassersäulendaten unter dem Wasserfahrzeug bereitzustellen. Ein lineares Abwärtsabtastelement schafft den unerwarteten Vorteil des Bereitstellens sowohl detaillierter Bilder der Wassersäule unter dem Wasserfahrzeug (z. B. von sich nach oben erstreckenden überschwemmten Bäumen, Fisch usw.) als auch der Einzelheiten der Merkmale des Grundes oder der auf dem Grund ruhenden Strukturen oder der über den Grund herausragenden Strukturen (z. B. der Felsen, der Erdspalten, der überschwemmten Bäume, der gesunkenen Objekte usw.) und einer Tiefenangabe, die registriert werden kann (z. B. Fuß oder Meter). Abermals bezüglich des linken Bildes der 12B repräsentiert z. B. die Masse der hellen Bildpunkte bei etwa 30 Fuß (wie durch die Anzahl von Inkrementen von fünf Fuß, die sich am rechten Rand der linken Anzeige 90 nach unten erstrecken, angegeben ist) die Grundmerkmalsdaten, wobei sie die Tiefe angeben, in der dem Grund begegnet wird. Die Grundmerkmalsdaten können außerdem in einigen Fällen den Typ des Grunds (z. B. felsig, schlammig, hart, weich, flach, geneigt, glatt, rau usw.) angeben. Folglich geben die dem Grund in einer linearen Abwärtsabtastanzeige zugeordneten Sonarrückleitungen nicht nur die Grundmerkmale an, sondern sie geben außerdem Tiefen- und Wassersäulendaten an. Die Grundmerkmalsdaten repräsentieren jedoch einen relativ kleinen Prozentsatz des gesamten Anzeigebereichs. Aufgrund des relativ kleinen Prozentsatzes des Anzeigebereichs, der den Grundmerkmalsdaten gewidmet ist, kann ein relativ großer Prozentsatz des Anzeigebereichs anderen Daten gewidmet sein, z. B. den Daten, die die Wassersäule über dem Grund repräsentieren). Folglich werden z. B. die Wassersäulenmerkmale durch die Daten repräsentiert, die einen Felsblock und Bäume, die sich von dem Grund erstrecken, zusammen mit irgendwelchen schwebenden Objekten (z. B. Schwärmen von Köderfischen, einem einzelnen großen Fisch usw.) enthalten, wobei Thermokline und andere Merkmale zusammen mit der Angabe der Grundtiefe ausführlicher angezeigt werden können, wie in 12B gezeigt ist. Unterdessen sind sogar in den Situationen, in dem das Zoom-Niveau der Anzeige nicht so festgelegt ist, dass der Seeboden oder der Meeresgrund sich in der Nähe des untersten Abschnitts der Anzeige (wie z. B. in 12C) befindet, die Grundmerkmale nur für einen kleinen Prozentsatz des Anzeigebereichs verantwortlich, während die Wassersäulenmerkmale für mehr als 50% verantwortlich sind, wobei der Bereich unter dem Seeboden oder dem Meeresgrund im Wesentlichen merkmalslos ist.
  • Die 12B bis 12F zeigen jede weit weniger als 50% (und typischerweise weniger als 20%) der Anzeige, die verwendet wird, um die den Grundmerkmalen entsprechenden Daten zu zeigen, und tun dies auch für die Wassersäule unter dem Wasserfahrzeug. Wie gezeigt ist, kann ein linearer Umsetzer, der als ein Abwärtsabtastelement (z. B. das Abwärtsabtastelement 66) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform positioniert ist, weit mehr Informationen hinsichtlich der Wassersäule selbst anstatt lediglich der Grundmerkmale oder der Tiefe bereitstellen. Folglich können die Wassersäulendaten empfangen und angezeigt werden, die Fischschwärme, einen einzelnen Fisch und bestimmte Strukturmerkmale in der Wassersäule direkt unter dem Wasserfahrzeug 70 repräsentieren. Zusätzlich kann ein linearer Umsetzer, der als ein Abwärtsabtastelement positioniert ist, außerdem Tiefendaten erzeugen, wie in den 12B bis 12F gezeigt ist. Während ein Seitensichtbild in dieser Hinsicht Bilder von den Grundmerkmalen in relativ hoher Qualität erzeugt (siehe z. B. 12A), ist es außerstande, nützliche Tiefendaten oder Wassersäulendaten zu erzeugen. Ein durch einen linearen Umsetzer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugtes Abwärtsabtastbild erzeugt Tiefendaten zusammen mit den Grundmerkmalsdaten und den Wassersäulendaten.
  • 13A stellt ein Beispiel einer Anzeige einer Grundstruktur bereit, wie sie durch die Verwendung eines linearen Abwärtsabtast-Sonarelements (z. B. des Abwärtsabtastelements 66) einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesehen wird. 13B zeigt das Wasserfahrzeug 70 und die verschiedenen Grundmerkmale von oben betrachtet. Die Bodenmerkmale enthalten einen Felsblock 120, einen vertikalen Baum 122, einen Steinhaufen 124, einen Fischschwarm 126 und einen umgefallenen horizontalen Baum 128. 13B zeigt außerdem ein fächerförmiges Abwärtsabtast-Sonarstrahlenbündel 130 eines linearen Umsetzers, das auf den Grund projiziert ist, im Vergleich zu einem konischen Abwärtsabtast-Strahlenbündel 132 eines kreisförmigen Umsetzers, das auf den Grund projiziert ist. Wie aus der in 13A bereitgestellten entsprechenden beispielhaften Anzeige erkannt werden kann, ist, weil das lineare Abwärtsabtast-Strahlenbündel 130 einen schmalen Aspekt in einer Richtung und einen breiten Aspekt in der anderen aufweist, die Datenmenge, die empfangen und deshalb für die Anzeige verarbeitet wird, bezüglich jedes Merkmals, für das eine Rückleitung empfangen wird, kleiner als für das konische Strahlenbündel 132. Es gibt in dem linearen Abwärtsabtast-Strahlenbündel 130 typischerweise keine Überschneidung der Abdeckung von jeder abgehenden Schallwelle bis zur nächsten (von Sonarimpuls zu Sonarimpuls), wohingegen es in dem konischen Strahlenbündel 132 eine derartige Überschneidung gibt. Während die dem konischen Strahlenbündel 132 entsprechenden Daten verarbeitet werden, erzeugen sie aufgrund der zusätzlichen empfangenen Rückdaten folglich unscharfe Bilder. Das lineare Abwärtsabtast-Strahlenbündel 130 kann ”sauberere” Bilder erzeugen, die die Merkmalsdaten genauer veranschaulichen, die widerspiegeln, welche Objekte sich in der Wassersäule und auf dem Grund unter dem Wasserfahrzeug befinden. Es wird jedoch angegeben, dass es wenigstens eine teilweise Überschneidung in der Grundtopographie geben kann, die durch den linearen und kreisförmigen Umsetzer sonifiziert wird, wie in 13B gezeigt ist.
  • Durch das Vorsehen des Abwärtsabtastelements 66 als ein lineares Umsetzerelement desselben Typs und derselben Bauform wie das backbordseitige lineare Element 62 und/oder das steuerbordseitige lineare Element 64 schaffen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusätzlich zum Schaffen lebhafter Bilder der Wassersäule auf beiden Seiten des Wasserfahrzeugs, die durch herkömmliche Seitensicht-Sonarsysteme geschaffen werden, die entweder die Wassersäule unter dem Wasserfahrzeug vernachlässigen oder nur einen derartigen Bereich mit einem konischen Strahlenbündel von einem Umsetzerelement mit einer zylindrischen Form, das das durch die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geschaffene Niveau der Details nicht bereitstellen kann, abtasten, lebhafte Bilder der Wassersäule, über die das Wasserfahrzeug fährt. Überdies schaffen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bilder in hoher Qualität der Wassersäule, über die das Wasserfahrzeug fährt, ohne den hohen Grad der Komplexität und der Kosten, die einem Mehrstrahlsystem zugeordnet sind.
  • 14 veranschaulicht ein beispielhaftes Sonarsystem, das lineare und kreisförmige Abwärtsabtast-Umsetzer 140, 142 enthält. Die beiden Umsetzer können sich in demselben oder in getrennten Gehäusen befinden. Sie verwenden typischerweise verschiedene Betriebsfrequenzen. Solches kann außerdem das Minimieren von Störungen unterstützen. Ähnlich zu dem in 5 veranschaulichten System sind die Umsetzer mit den Sendern/Empfängern 144, 146 betriebstechnisch verbunden, die die Umsetzerausgaben für den Empfang durch den Sonarsignalprozessor 148 konfigurieren. Der Sonarsignalprozessor führt verschiedene Programme aus, die gespeichert sind oder wie sie durch die Anwenderschnittstelle 150 ausgewählt werden können. Der Ethernet-Hub 152, das Netz 154, die Anzeigen 156 und die Anwenderschnittstelle 150 arbeiten, wie für die entsprechenden Komponenten nach 5 beschrieben worden ist. Der Bildprozessor 158 kann verschiedene Funktionen ausführen, um die Anzeigebilder zu optimieren oder kundenspezifisch anzupassen, einschließlich derartiger Merkmale wie ein geteilter Bildschirm, um mehrere verschiedene Sonarbilder oder -daten zu zeigen. Beispiele enthalten einzelne und getrennte Bilder von GPS, Wegpunkten, Kartierung, Seekarten, GPS-Verfolgung, Radar usw., die typischerweise nebeneinander oder übereinander angeordnet gezeigt werden. Zusätzliche Beispiele enthalten einzelne Datenkästen, wie z. B. die Geschwindigkeit, die Tiefe, das Wasser, der Temperatur, Reichweiten- oder Abstandsskalen, den Ort oder einen Wegpunkt, den Breitengrad, den Längengrad, die Zeit usw. Noch weitere Beispiele enthalten zusammengesetzte Bilder, die die Informationen von einer oder mehreren dieser Quellen kombinieren, wie z. B. die Bilder von linearen nachgeschalteten und kreisförmigen nachgeschalteten Umsetzern, um die Bilder zu überlagern. Das traditionelle ”Fischbogen”-Bild, das einen möglichen Fisch unter Verwendung eines kreisförmigen Abwärtsabtast-Sonars repräsentiert, kann z. B. über einen kleinen weißen Kreis oder ein kleines weißes Oval, der bzw. das einen möglichen Fisch unter Verwendung eines linearen Abwärtsabtast-Sonars repräsentiert, gelegt werden. Noch weiter kann ein Bild eingefärbt werden, um es sichtbar von den Daten, die ein anderes Bild repräsentieren, zu unterscheiden. Die Bilder als solche können z. B. unter Verwendung der Bildmischungs- oder -überlagerungstechniken kombiniert werden. Alternativ können einzelne Bilder oder verschiedene Bilder gleichzeitig auf verschiedenen Anzeigen ohne eine Überlagerung dargestellt werden. Die Bilddatenpakete oder -ströme können außerdem ihnen zugeordnete zusätzliche Daten aufweisen, wie z. B. eine Tageszeit, einen Ort, eine Temperatur, eine Geschwindigkeit, ein GPS usw.
  • Insbesondere kann das Beispiel nach 14 in einigen Ausführungsformen vereinfacht werden. In dieser Hinsicht können das Radar, die Karte und die GPS-Module nach 14 zusammen mit dem Ethernet-Hub 152 in einigen Ausführungsformen nicht enthalten sein. Überdies kann in einem Beispiel eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen nur die Verarbeitungsschaltungsanordnung, um die Eingaben von einer linearen und einer kreisförmigen Umsetzeranordnung handzuhaben, zusammen mit einer Anzeige in einer einzigen Vorrichtung enthalten. Es kann z. B. alle Elektronik zum Handhaben der Eingaben des linearen und des kreisförmigen Umsetzers als solche zusammen mit einer Anzeige innerhalb eines einzigen Kastens ohne irgendeine Ethernet-Verbindung oder andere Peripherievorrichtungen enthalten sein.
  • 15A veranschaulicht ein Beispiel einer Draufsicht der Strahlenbündelüberschneidung, die in Situationen auftreten kann, in denen ein linearer Abwärtsabtastumsetzer und ein kreisförmige Abwärtsabtastumsetzer gleichzeitig verwendet werden. 15B zeigt die Seitenansichten derselben Strahlenbündelüberschneidung, die in 15A gezeigt ist, von der Steuerbordseite eines Wasserfahrzeugs (auf der linken Seite der Seite) und von vor dem Bug des Wasserfahrzeugs (auf der rechten Seite der Seite). Wie in 15A gezeigt ist, gibt es eine Überschneidung zwischen der Projektion 180 des konischen Strahlenbündels, die einen beispielhaften Abdeckungsbereich eines Strahlenbündels zeigt, das durch den kreisförmigen Abwärtsabtastumsetzer erzeugt wird, und einer Projektion 182 eines Abwärtsabtast-Strahlenbündels, die einen beispielhaften Abdeckungsbereich eines durch den linearen Abwärtsabtastumsetzer erzeugten Strahlenbündels zeigt. Die Unterschiede zwischen den Strahlenbündelmustern des linearen und des kreisförmigen Abwärtsabtastumsetzers sind in 15B weiter veranschaulicht, in der gesehen werden kann, dass die Strahlenbündelbreite 184 des durch den kreisförmigen Abwärtsabtastumsetzer erzeugten Strahlenbündels ungeachtet der Seite, von der das Strahlenbündel betrachtet wird, im Wesentlichen die gleiche ist. Die von der Steuerbordseite des Wasserfahrzeugs betrachtete Strahlenbündelbreite 186 des durch den linearen Abwärtsabtastumsetzer erzeugten Strahlenbündels ist jedoch beträchtlich kleiner als die von vor dem Bug des Wasserfahrzeugs betrachtete Strahlenbündelbreite 188 des durch den linearen Abwärtsabtastumsetzer erzeugten Strahlenbündels. Überdies ist die Strahlenbündelbreite 188 breiter als die Strahlenbündelbreite 184, während die Strahlenbündelbreite 186 schmaler als die Strahlenbündelbreite 184 ist.
  • 16A bis 16C veranschaulichen graphische Darstellungen eines linearen Abwärtsabtastumsetzers 190 und eines kreisförmigen Abwärtsabtastumsetzers 192 innerhalb eines einzigen stromlinienförmigen Gehäuses 194 aus verschiedenen unterschiedlichen Perspektiven. In dieser Hinsicht ist 16A eine perspektivische Ansicht von oberhalb des Gehäuses 194. Unterdessen ist 16B eine perspektivische Ansicht von einer Seite des Gehäuses 194 an einem Punkt im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Gehäuses 194, während 16C eine perspektivische Ansicht von der Vorderseite des Gehäuses 194 an einem Punkt ist, der die Längsachse des Gehäuses 194 gerade nach unten blickt. Wie in den 16A–16C gezeigt ist, können sowohl der lineare Abwärtsabtastumsetzer 190 als auch der kreisförmige Abwärtsabtastumsetzer 192 so angeordnet sein, dass sie sich in Ebenen befinden, die im Wesentlichen zueinander und zu einer Ebene, in der die Längsachse des Gehäuses 194 liegt, parallel sind. Allgemein gesprochen können der lineare Abwärtsabtastumsetzer 190 und der kreisförmige Abwärtsabtastumsetzer 192 außerdem auf die Längsachse des Gehäuses 194 ausgerichtet angeordnet sein. Obwohl der lineare Abwärtsabtastumsetzer 190 und der kreisförmige Abwärtsabtastumsetzer 192 in den 16A–16C in einer speziellen Reihenfolge gezeigt sind, kann ihre Ordnung der Anordnung innerhalb des Gehäuses 194 in einigen Beispielen umgekehrt sein. Weiterhin können sich der lineare Abwärtsabtastumsetzer 190 und der kreisförmige Abwärtsabtastumsetzer 192 in einigen Fällen jeder in seinem eigenen jeweiligen separaten Gehäuse befinden, anstatt dass sich beide innerhalb eines einzigen Gehäuses befinden. Die 16A–16C veranschaulichen außerdem ein Beispiel einer Montagevorrichtung 196 zum Anbringen des Gehäuses 194 an einem Wasserfahrzeug.
  • Durch Vergleich veranschaulichen die 17A bis 17C graphische Darstellungen eines einzigen linearen Abwärtsabtastumsetzers 190 und eines Gehäuses 198 aus verschiedenen unterschiedlichen Perspektiven. In dieser Hinsicht ist 17A eine perspektivische Ansicht von oberhalb des Gehäuses 198. Unterdessen ist 17B eine perspektivische Ansicht von einer Seite des Gehäuses 198 an einem Punkt im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Gehäuses 198, während 17C eine perspektivische Ansicht von der Vorderseite des Gehäuses 198 an einem Punkt ist, der die Längsachse des Gehäuses 198 gerade nach unten blickt. Wie in den 17A–17C gezeigt ist, kann durch das Verwenden nur des linearen Abwärtsabtastumsetzers 190 die Größe des Gehäuses 198 verringert werden. In dieser Hinsicht zeigt z. B. insbesondere 17C eine Verringerung der Querschnittsgröße des Gehäuses 198 im Vergleich zu der Querschnittsgröße des Gehäuses 194 nach 16C. Folglich kann das Gehäuse 198 z. B. weniger Strömungswiderstand als das Gehäuse 194 einführen.
  • Einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Ausführungsformen gehören, der den Vorteil der in den vorhergehenden Beschreibungen und den zugeordneten Zeichnungen dargestellten Lehren hat, werden viele Modifikationen und andere Ausführungsformen der hier dargelegten Erfindungen einfallen. Deshalb ist es selbstverständlich, dass die Erfindungen nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen einzuschränken sind und dass vorgesehen ist, dass die Modifikationen und anderen Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche enthalten sind. Obwohl hier spezifische Begriffe verwendet werden, werden sie nur in einem generischen und beschreibenden Sinn und nicht für die Zwecke der Einschränkung verwendet.

Claims (32)

  1. Sonarsystem zum Abbilden einer Wassersäule und von Bodenmerkmalen unter einem Wasserfahrzeug, das eine Oberfläche eines Gewässers überquert, wobei das Sonarsystem umfasst: ein einziges lineares Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66), das innerhalb eines Gehäuses (50) positioniert ist, wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) aufweist: eine im Wesentlichen rechteckige Form, die konfiguriert ist, um ein fächerförmiges Sonarstrahlenbündel zu erzeugen, das eine erste Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zu einer longitudinalen Länge des linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelements (66) parallel ist, und eine zweite Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zu der longitudinalen Länge des linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelements (66) senkrecht ist, aufweist, wobei die erste Strahlenbündelbreite bezüglich der zweiten Strahlenbündelbreite schmal ist, das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) so positioniert ist, dass sich dessen longitudinale Länge in einer vorne-hinten-Richtung des Gehäuses erstreckt; wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) innerhalb des Gehäuses (50) positioniert ist und konfiguriert ist, um fächerförmige Sonarstrahlenbündel in einer Richtung, die zu einer Ebene, die der Oberfläche des Gewässers entspricht, im Wesentlichen senkrecht ist, zu projizieren.
  2. Sonarsystem nach Anspruch 1, das ferner ein kreisförmiges Umsetzerelement umfasst, das positioniert ist, um konische Sonarstrahlenbündel in einer Richtung, die zu der Ebene, die der Oberfläche des Gewässers entspricht, im Wesentlichen senkrecht ist, zu projizieren.
  3. Sonarsystem nach Anspruch 2, wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) und das kreisförmige Umsetzerelement innerhalb des Gehäuses (50) positioniert sind.
  4. Sonarsystem nach Anspruch 2, wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) und das kreisförmige Umsetzerelement in derselben Ebene innerhalb des Gehäuses (50) angeordnet sind.
  5. Sonarsystem nach Anspruch 4, wobei sich die Ebene in einer Richtung erstreckt, die zu der der vorne-hinten-Richtung des Gehäuses (50) parallel ist.
  6. Sonarsystem nach einem der Ansprüche 3–5, wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) konfiguriert ist, um fächerförmige Sonarstrahlenbündel zu projizieren, die sich mit den von dem kreisförmigen Umsetzerelement projizierten konischen Sonarstrahlenbündeln wenigstens teilweise überschneiden.
  7. Sonarsystem nach einem der Ansprüche 2–6, das ferner Folgendes umfasst: ein Sonarmodul, das konfiguriert ist, um eine betriebsfähige Kommunikation mit dem linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) und dem kreisförmigen Umsetzerelement zu ermöglichen, wobei das Sonarmodul einen Sonarsignalprozessor (32) umfasst, der konfiguriert ist, um Sonarrücksignale von dem linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) und dem kreisförmigen Umsetzerelement zu verarbeiten; und eine visuelle Anzeige (38), die Bilder darstellt, die die verarbeiteten Sonarrücksignale von dem linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) und dem kreisförmigen Umsetzerelement repräsentieren.
  8. Sonarsystem nach Anspruch 7, wobei das Sonarmodul ferner einen Sender/Empfänger (34) umfasst, der konfiguriert ist, um eine Kommunikation zwischen dem linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) und dem Sonarsignalprozessor (32) zu schaffen und um eine Kommunikation zwischen dem kreisförmigen Umsetzerelement und dem Sonarsignalprozessor (32) zu schaffen.
  9. Sonarsystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die visuelle Anzeige (38) befähigt ist, verschiedene Bilder, die verschiedene Informationen von den verarbeiteten Sonarrücksignalen repräsentieren, gleichzeitig bereitzustellen.
  10. Sonarsystem nach Anspruch 9, wobei die visuelle Anzeige (38) befähigt ist, wenigstens ein Bild, das die Informationen von den verarbeiteten Sonarrücksignalen repräsentiert, und Kartierungsbilder gleichzeitig bereitzustellen.
  11. Sonarsystem nach Anspruch 9, wobei die visuelle Anzeige (38) befähigt ist, ein erstes Bild, das die Informationen von den verarbeiteten Sonarrücksignalen von dem linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) repräsentiert, und ein zweites Bild, das die Informationen von den verarbeiteten Sonarrücksignalen von dem kreisförmigen Umsetzerelement repräsentiert, gleichzeitig bereitzustellen.
  12. Sonarsystem nach einem der Ansprüche 7–11, das ferner einen Speicher umfasst, wobei der Sonarsignalprozessor (32) ferner konfiguriert ist, um zu verursachen, dass Sonardaten, die den ankommenden Sonarrücksignalen entsprechen, oder die Bildschirmbilder in dem Speicher gespeichert werden.
  13. Sonarsystem nach Anspruch 1, das ferner wenigstens ein lineares Seitensicht-Umsetzerelement (62, 64) umfasst, das positioniert ist, um fächerförmige Sonarstrahlenbündel von einer ersten Seite des Gehäuses in einer Richtung, die zu einer Mittellinie des Gehäuses im Wesentlichen senkrecht ist, zu projizieren.
  14. Sonarsystem nach Anspruch 13, wobei sich das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) und das wenigstens eine lineare Seitensicht-Umsetzerelement (62, 64) in dem Gehäuse (50) befinden.
  15. Sonarsystem nach Anspruch 14, das ferner ein kreisförmiges Umsetzerelement in dem Gehäuse (50) umfasst.
  16. Sonarsystem nach einem der Ansprüche 13 oder 14, das ferner umfasst: ein Sonarmodul, das konfiguriert ist, um eine Kommunikation mit dem linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) und dem wenigstens einen linearen Seitensicht-Umsetzerelement zu ermöglichen, wobei das Sonarmodul einen Sonarsignalprozessor (32) umfasst, der konfiguriert ist, um die Sonarrücksignale von dem linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) und dem wenigstens einen linearen Seitensicht-Umsetzerelement zu verarbeiten; und eine visuelle Anzeige (38), die ein Bild darstellt, das die verarbeiteten Sonarrücksignale repräsentiert.
  17. Sonarsystem nach Anspruch 16, das ferner ein kreisförmiges Umsetzerelement in dem Gehäuse (50) umfasst und wobei das Sonarmodul ferner konfiguriert ist, um eine betriebsfähige Kommunikation mit dem kreisförmigen Umsetzerelement zu ermöglichen, und wobei der Sonarsignalprozessor (32) ferner konfiguriert ist, um die Sonarrücksignale von dem kreisförmigen Umsetzerelement zu verarbeiten.
  18. Sonarsystem nach Anspruch 16, wobei das Sonarmodul ferner einen Sender/Empfänger (34) umfasst, der konfiguriert ist, um eine Kommunikation zwischen dem linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) und dem Sonarsignalprozessor (32) zu schaffen und um eine Kommunikation zwischen dem wenigstens einen linearen Seitensicht-Umsetzerelement und dem Sonarsignalprozessor (32) zu schaffen.
  19. Sonarsystem nach einem der Ansprüche 16–18, wobei die visuelle Anzeige (38) befähigt ist, verschiedene Bilder, die verschiedene Informationen von den verarbeiteten Sonarrücksignalen repräsentieren, gleichzeitig bereitzustellen.
  20. Sonarsystem nach Anspruch 19, wobei die visuelle Anzeige (38) befähigt ist, wenigstens ein Bild, das die Informationen von den verarbeiteten Sonarrücksignalen repräsentiert, und Kartierungsbilder gleichzeitig bereitzustellen.
  21. Sonarsystem nach Anspruch 20, wobei die visuelle Anzeige (38) befähigt ist, ein erstes Bild, das Informationen von verarbeiteten Sonarrücksignalen von dem linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) repräsentiert, und ein zweites Bild, das Informationen von verarbeiteten Sonarrücksignalen von dem wenigstens einen linearen Seitensicht-Umsetzerelement repräsentiert, gleichzeitig bereitzustellen.
  22. Sonarsystem nach einem der Ansprüche 16–21, das ferner einen Speicher umfasst, wobei der Sonarsignalprozessor (32) ferner konfiguriert ist, um zu bewirken, dass Sensordaten, die ankommenden Sensorrücksignalen entsprechen, oder die Bildschirmbilder in dem Speicher gespeichert werden.
  23. Sonarsystem nach einem der Ansprüche 1–22, wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) konfiguriert ist, um bei einer ausgewählten Betriebsfrequenz von wenigstens zwei auswählbaren Betriebsfrequenzen zu arbeiten.
  24. Sonarsystem nach Anspruch 23, wobei die auswählbaren Betriebsfrequenzen etwa 455 kHz und etwa 800 kHz enthalten.
  25. Sonarumsetzeranordnung zum Abbilden einer Wassersäule und von Bodenmerkmalen unter einem Wasserfahrzeug, das eine Oberfläche eines Gewässers überquert, wobei die Sonarumsetzeranordnung umfasst: ein Gehäuse (50), das an dem Wasserfahrzeug anbringbar ist; ein einziges lineares Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66), das innerhalb des Gehäuses (50) positioniert ist, wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist, die konfiguriert ist, um ein fächerförmiges Sonarstrahlenbündel zu erzeugen, das eine erste Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zu einer longitudinalen Länge des linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelements (66) parallel ist, und eine zweite Strahlenbündelbreite in einer Richtung, die zu der longitudinalen Länge des linearen Abwärtsabtast-Umsetzerelements (66) senkrecht ist, aufweist, wobei die erste Strahlenbündelbreite bezüglich der zweiten Strahlenbündelbreite schmal ist, das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) so positioniert ist, dass sich dessen longitudinale Länge in einer vorne-hinten-Richtung des Gehäuses erstreckt, wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) innerhalb des Gehäuses (50) positioniert ist, um fächerförmige Sonarstrahlenbündel in einer Richtung, die zu einer Ebene, die der Oberfläche des Gewässers entspricht, im Wesentlichen senkrecht ist, zu projizieren; und wobei ein anderes Umsetzerelement innerhalb des Gehäuses (50) positioniert ist, wobei das andere Umsetzerelement wenigstens ein lineares Seitensicht-Umsetzerelement (62, 64) oder ein kreisförmiges Umsetzerelement ist.
  26. Sonarumsetzeranordnung nach Anspruch 25, wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) konfiguriert ist, um Daten bereitzustellen, die als Sonardatenbilder anzeigbar sind, die Tiefendaten, Wassersäulendaten und Bodendaten angeben.
  27. Sonarumsetzeranordnung nach Anspruch 25, wobei die Daten, die als Sonardatenbilder anzeigbar sind, außerdem mit Kartierungsdaten angezeigt werden.
  28. Sonarumsetzeranordnung nach einem der Ansprüche 26 oder 27, wobei die Daten, die als die Sonardatenbilder anzeigbar sind, gespeichert sind.
  29. Sonarumsetzeranordnung nach einem der Ansprüche 25–28, wobei das andere Umsetzerelement ein kreisförmiges Umsetzerelement ist und wobei das lineare Abwärtsabtast-Umsetzerelement (66) konfiguriert ist, um fächerförmige Sonarstrahlenbündel zu projizieren, die sich mit den von dem kreisförmigen Umsetzerelement projizierten Sonarstrahlenbündeln wenigstens teilweise überschneiden.
  30. Sonarumsetzeranordnung nach einem der Ansprüche 25–29, wobei das wenigstens eine andere Umsetzerelement ein kreisförmiges Umsetzerelement ist, das positioniert ist, um konische Sonarstrahlenbündel in einer Richtung, die zu der Ebene, die der Oberfläche des Gewässers entspricht, im Wesentlichen senkrecht ist, zu projizieren.
  31. Sonarumsetzeranordnung nach einem der Ansprüche 25–28, wobei das wenigstens eine andere Umsetzerelement wenigstens ein lineares Seitensicht-Umsetzerelement (62, 64) ist, das positioniert ist, um fächerförmige Sonarstrahlenbündel von einer ersten Seite des Gehäuses in einer Richtung, die zu einer Mittellinie des Gehäuses im Wesentlichen senkrecht ist, zu projizieren.
  32. Sonarumsetzeranordnung nach einem der Ansprüche 25–31, wobei das wenigstens eine andere Umsetzerelement das kreisförmige Umsetzerelement und das wenigstens eine lineare Seitensicht-Umsetzerelement (62, 64) enthält.
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