サイドスキャンソナー

サイドスキャンソナー（サイドスキャンソナー、サイドスキャンソナー、サイドイメージングソナー、サイドイメージングソナー、海底分類ソナーとも呼ばれる）は、海底の広い範囲の 画像を効率的に作成するために使用されるソナーシステムの一種です。

サイドスキャンソナーは、海底の広い範囲を素早く撮影するために使用されます。用途には、海洋考古学、難破船の探索、捜索回収（SAR）、環境モニタリングなどの調査が含まれます。^[1]海底サンプルと組み合わせることで、海底の材質や質感の違いを理解することができます。サイドスキャンソナー画像は、船舶や石油・ガス産業の海底設備に危険を及ぼす可能性のある海底の破片やその他の障害物を検出するためによく使用されるツールです。さらに、サイドスキャンソナーを使用して、海底のパイプラインやケーブルの状態を調査できます。サイドスキャンデータは、水深測量や海底下プロファイラーデータとともに頻繁に取得されるため、海底の浅い構造を垣間見ることができます。サイドスキャンソナーは、漁業研究、浚渫作業、環境研究にも使用されます。また、機雷検出などの軍事用途もあります。

サイドスキャンは、海底に向けて円錐形または扇形のパルスを広い角度で放射するソナー装置を使用する。この装置は、水上艦艇または潜水艦（「トウフィッシュ」と呼ばれる）から曳航されるか、船体に取り付けられる。この扇形ビームの海底からの音響反射の強度は、一連のクロストラックスライスに記録される。これらのスライスを移動方向に沿ってつなぎ合わせると、ビームのスワス（カバー幅）内の海底の画像が形成される。^[2]サイドスキャンソナーで使用される音の周波数は通常100～500 kHzの範囲であり、周波数が高いほど解像度は向上するが、範囲は狭くなる。

最も初期のサイドスキャン ソナーは、単一の円錐ビームトランスデューサーを使用していました。次に、両側をカバーするために 2 つのトランスデューサーを備えたユニットが作られました。トランスデューサーは、船体に取り付けられた 1 つのパッケージに収められるか、船の両側に 2 つのパッケージが取り付けられました。次に、トランスデューサーは扇形のビームに進化し、より鮮明な「ソノグラム」またはソナー画像が生成されました。深海で底に近づくために、サイドスキャン トランスデューサーは「トウ フィッシュ」に配置され、トウ ケーブルで引っ張られました。

1980 年代半ばまで、市販のサイドスキャン画像は紙の記録で作成されていました。初期の紙の記録は、画像をスクロールする紙の記録に焼き付けるスウィーピングプロッタで作成されていました。後のプロッタでは、位置と船の動きの情報を紙の記録に同時にプロットできるようになりました。1980 年代後半には、より新しく安価なコンピュータシステムを使用する商用システムで、軍用システムで使用されているアナログスキャンコンバータをより安価に模倣して、スキャンのテレビやコンピュータ表示画像を作成し、ビデオテープに保存できるデジタルスキャンコンバータが開発されました。現在、データはコンピュータのハードドライブまたはソリッドステートメディアに保存されています。データは通常、サイドスキャンソノグラムと呼ばれるグレースケールまたはカラー画像で表示され、水中環境を視覚的に表現します。^[3]

サイドスキャンソナーの発明者の一人は、ドイツ人科学者のジュリアス・ハーゲマン博士です。ハーゲマン博士は第二次世界大戦後に米国に渡り、1947年から1964年に亡くなるまでフロリダ州パナマシティにある米国海軍機雷防衛研究所で勤務しました。ハーゲマン博士の研究は米国特許4,197,591 ^[4]に記録されています。この特許は1958年8月に初めて公開されましたが、1980年に最終的に発行されるまで米国海軍によって機密扱いされていました。実験的なサイドスキャンソナーシステムは、1950年代にスクリップス海洋研究所やハドソン研究所などの研究所や、 MITのハロルド・エドガートン博士によって作られました。

軍用サイドスキャンソナーは、1950年代にウェスティングハウス社によって製造されました。その後、高度なシステムが開発され、海上で失われた水素爆弾や行方不明のロシア潜水艦の発見など、特別な軍事目的のために、1990年代までアナポリスのウェスティングハウス社施設で製造されました。このグループは、車両の下を覗きながら物体を追跡できる、最初で唯一の実用的なアングルルックソナーも製造しました 。

最初の商用サイドスキャン システムは、 1960 年頃に導入された、単一チャネルのポールマウント型ファンビーム トランスデューサーを備えた改造されたエコーサウンダーであるケルビン ヒューズの「トランジット ソナー」でした。1963 年、ハロルド エッジトン博士、エドワード カーリー、ジョン ユールズは、円錐ビーム 12 kHz サイドスキャン ソナーを使用して、マサチューセッツ州バザーズ ベイで沈没したヴィンヤード灯台船を発見しました。1963 年から 1966 年にかけて、エッジトン、ゲルメスハウゼン & グリア (後の EG & G., Inc.) のマーティン クライン率いるチームは、最初の成功した曳航式デュアル チャネル商用サイドスキャン ソナー システムを開発しました。マーティン クラインは、一般に商用サイドスキャン ソナーの「父」と見なされています。1967 年、エッジトンはクラインのソナーを使用して、アレクサンダー マッキーがヘンリー 8 世の旗艦メアリー ローズを発見するのを支援しました。同年、クライン氏はこのソナーを使用して、考古学者ジョージ・バス氏がトルコ沖で発見した2000年前の船の発見に協力しました。1968年、クライン氏はKlein Associates（現KLEIN - A MIND Technology Business）を設立し、初の商用高周波（500kHz）システム、初のデュアル周波数サイドスキャンソナー、初の複合サイドスキャン・サブボトムプロファイリングソナーなど、改良に取り組み続けました。1985年、Klein Associates（現Klein Marine Systems, Inc.）のチャールズ・マゼル氏が初の商用サイドスキャンソナートレーニングビデオと初のサイドスキャンソナートレーニングマニュアルを制作し、2人の海洋学者がRMSタイタニック号の残骸を発見しました。

広い海域を調査するため、GLORIAサイドスキャンソナーは、Marconi Underwater Systemsと海洋科学研究所（IOS）によってNERC向けに開発されました。GLORIAはGeological Long Range Inclined Asdicの略です。^[5]これは、米国地質調査所と英国のIOSによって、世界中の大陸棚の画像を取得するために使用されました。長距離を取得するために、比較的低い周波数で動作しました。ほとんどのサイドスキャンソナーと同様に、GLORIA機器は船の後ろに牽引されます。GLORIAは1分間に2回のpingレートを持ち、ソナーフィッシュの両側最大22 kmの範囲からのリターンを検出します。

• 開口合成 – 多数の望遠鏡からの信号を混合して、高い角度分解能の画像を生成する
• ビームフォーミング – 指向性信号の送信または受信のためのセンサーアレイで使用される信号処理技術
• フェーズドアレイ – 操作可能なビームを作成するアンテナのアレイ
• ソナー 2087  – 曳航アレイソナー
• 合成開口ソナー – ソナーデータの後処理を使用するソナーの形式リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ

ウィキメディア・コモンズには、サイドスキャンソナーに関連するメディアがあります。

• マリンソニック HDS ソナーシステム
• サイドスキャンソナー
• 溺れた犠牲者を救助するためのサイドスキャンソナーの使用 2008-02-26 にWayback Machineでアーカイブ
• USGS Benthos SIS-1000 サイドスキャン ソナー牽引車の写真と説明。
• NOAA はサイドスキャンとマルチビームソナーを使用して、米国の公式海図を作成しています。
• ジオコーディングされたサイドスキャン画像の例
• サイドスキャンソナーの取得と処理のガイド 2013-05-01にWayback Machineでアーカイブされ、画像ギャラリーも掲載されています 2013-05-01にWayback Machineでアーカイブされました
• Tritech ナレッジベース – サイドスキャンソナー
• 米国地質調査所 GLORIA マッピング プログラム 2008-07-04 にWayback Machineでアーカイブ