JP2009294119A - 魚群探知機 - Google Patents

Abstract

【課題】単体魚等の小さな物標や、深度方向に移動する物標からの有用なエコーを損なわずに、他の超音波装置からの干渉を除去する魚群探知機を提供すること。
【解決手段】干渉除去処理対象とする今回のエコーデータと、前回の送受信によって得られた当該エコーデータを含む深度範囲に属するエコーデータのうちで信号強度が最大のエコーデータと、を比較し、信号強度が小さいほうのエコーデータを、干渉除去処理対象とする今回のエコーデータに対する、干渉除去済みエコーデータとして出力するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、他の超音波機器に起因する干渉を除去する干渉除去機能を備えた魚群探知機に関する。

一般に漁船等に搭載される魚群探知機では、自船の近くの海域で操業している他船に搭載されている他の超音波装置が送信する超音波に起因する干渉が問題となる。

従来、この問題を解決する手段として、干渉除去機能を備えた魚群探知機が知られている。この干渉除去機能では、干渉除去対象とする今回のデータと、同深度の前回のデータとを比較して、小さい方の信号を選択して今回の信号に対する干渉除去済み信号として表示している。

この従来の干渉除去処理は概ね次のような原理に基づく。
今回と前回の送受信により、同一の魚群等の物標からのエコー信号は、同じ深度についてほぼ同じレベルの信号が受信される。このため、干渉除去対象とする今回のデータと、前回の同じ深度のデータとを比較してレベルの小さい方のデータを選択した場合、今回受信したデータそのものか、ほぼ同じレベルである前回のデータが出力されることになって、この物標からのエコー信号はあまり損なわれない。一方、干渉信号は、前回と今回の受信で、比較的離れた深度位置に、通常の魚群等からのエコー信号よりも強いレベルの信号として受信されることが多く、同じ深度に続けて受信されることは少ない。このため、干渉除去対象とする今回のデータと同深度の前回のデータとを比較してレベルの小さい方のデータを選択した場合、今回または前回のデータのいずれかが干渉によるデータであっても、より信号レベルの小さい、干渉信号ではない方のデータが出力されることになり、干渉によるデータが除去される。

このような従来の干渉除去処理を用いた水中探知装置は例えば特許文献１等に開示されている。

特開２００３−３２２６７８

ところで、距離分解能の高い魚群探知機で、上述した従来の干渉除去機能を使用すると、干渉信号ばかりでなく、魚群等に関する情報を含む有用なエコーも損なわれてしまうという問題が起こる。
これは、距離分解能の高い魚群探知機においては、同一の魚群等の物標からのエコー信号であっても、今回と前回の送受信により、同じ深度について大きく異なったレベルの信号が受信されることになるためである。

図７はこの問題点を説明する為に、魚群探知機の表示画面から単体魚の映っている箇所を拡大して、模式的に表したものである。
図７（Ａ）は、干渉除去処理を行わない場合の模式的な映像例である。三日月型の単体魚の映像とともに、ミシンの縫い目状に他船の超音波装置からの干渉映像が表示されている。
一方、図７（Ｂ）は図７（Ａ）と同じ受信データに対し従来の干渉除去処理を行った映像である。図７（Ａ）と比べたとき、干渉映像は除去されているが、単体魚の映像が小さくなり見辛くなっている。

図８もまた、上記問題点を説明する図であり、魚群探知機の表示画面から深度方向に移動している単体魚の映っている箇所を拡大して、模式的に表したものである。
図８（Ａ）は、干渉除去処理を行わない場合の模式的な映像例である。深度方向に移動する単体魚の映像とともに、ミシンの縫い目状に他船の超音波装置からの干渉映像が表示されている。
一方、図８（Ｂ）は図８（Ａ）と同じ受信データに対し上記と同じ従来の干渉除去処理を行った映像である。図８（Ａ）と比べたとき、干渉映像は除去されているが、深度方向に移動する単体魚の映像が小さくなり見辛くなっている。

本発明の目的は、距離分解能が高い場合でも、単体魚等の小さな物標や深度方向に移動している物標からの有用なエコーを損なわずに、他の超音波装置からの干渉を除去する魚群探知機を提供することにある。

距離分解能の高い魚群探知機で従来の干渉除去を行った場合に単体魚等の小さな物標や深度方向に移動している物標からのエコー信号が損なわれてしまった理由は、同一の物標からの今回のエコーと同程度のレベルを持つ前回のエコーが、今回のエコーとは少し離れた深度のデータとして受信されたためである。

このため、本発明では、干渉除去対象とする今回のデータと同じ深度位置の前回のデータだけに着目するのではなく、若干深度に幅を持たせ、干渉除去対象とする今回のデータと同じ深度位置を含む所定の深度範囲のデータから、最大の信号レベルのデータを選択し、このデータと、干渉除去処理対象とする今回のデータとを比較して小さいほうのデータを、干渉除去済みデータとして出力するようにする。このようにすれば、干渉除去処理の対象とする今回のエコーが単体魚等の小さい物標や深度方向に移動する物標からのエコーである場合でも、比較対象とする前回のエコーとして、同じ単体魚からのほぼ同じレベルのエコーが選ばれることになるため、干渉除去によって殆どエコーが損なわれない。一方、干渉信号は、今回と前回の受信の際、上記の所定深度範囲よりも離れた深度のデータとして受信されることが多いから、この処理によって除去できることになる。本発明は、このような原理に基づいている。

本発明の魚群探知機は、水中へ超音波の送信信号を送信し、エコー信号を受信する送受信部と、上記送受信部で受信した受信信号を、送受信毎に、深度に対応したエコーデータとして記憶するメモリと、上記メモリに記憶されたエコーデータを用いて、干渉除去処理を行う干渉除去部とを備え、上記干渉除去部は、今回の送受信によって得られた干渉除去処理対象とする探知点のエコーデータと、前回の送受信によって得られた前記干渉除去処理対象とする探知点の深度を含む所定の深度範囲に属する探知点のエコーデータのうち信号強度が最大のエコーデータと、を比較し、信号強度が小さいほうのエコーデータを上記干渉除去処理対象とする探知点の干渉除去済みエコーデータとして出力することを特徴とする。

また、本発明の魚群探知機は、水中へ超音波の送信信号を送信し、エコー信号を受信する送受信部と、上記送受信部で受信した受信信号を、送受信毎に、深度に対応したエコーデータとして記憶するメモリと、上記メモリに記憶されたエコーデータを用いて、干渉除去処理を行う干渉除去部とを備え、上記干渉除去部は、今回の送受信によって得られた干渉除去処理対象とする探知点のエコーデータと、前回までの複数回の送受信によって得られた前記干渉除去処理対象とする探知点の深度を含む所定の深度範囲に属する探知点のエコーデータのうち、各回の送受信ごとの信号強度が最大のエコーデータと、を比較し、信号強度が最も小さいエコーデータを上記干渉除去処理対象とする探知点の干渉除去済みエコーデータとして出力することを特徴とする。

より望ましくは、上記干渉除去部は、過去の送受信によって得られたエコーデータほど、上記所定の深度範囲を広くとるようにする。

本発明により、距離分解能が高い場合でも、単体魚等の小さな物標や深度方向に移動している物標からの有用なエコーを損なわずに、他の超音波装置からの干渉を除去する魚群探知機を実現できる。

本発明を実施する為の最良の形態について図１を参照しながら説明する。
図１において、船底等に装備される送受波器１は、送信部３からトラップ回路２を介して供給される電気信号によって駆動されて水中へ超音波パルス信号を送信するとともに、水中の物標により反射されて戻ってくるエコーを受信し、トラップ回路２を介してアンプ４に対し受信信号を出力する。アンプ４は受信信号を増幅し、ＡＤ変換部５は増幅された信号をデジタル信号に変換する。メモリ６は、デジタル信号に変換された受信信号を、順次記憶する。干渉除去部７はメモリ６から受信信号を読み出して干渉除去処理を行う。表示処理部８は干渉除去済みの受信信号から表示用信号を生成して、ディスプレイに探知映像を表示する。

ここで、図２を参照しながら、メモリ６の構造を説明する。
メモリ６は、１送信で得られる受信信号のデータ列を深度の順に格納するラインメモリを複数個備えており、数送信にわたる受信信号のデータ列を記憶する。図２のメモリ６は３列のラインメモリ６ａ、６ｂ、６ｃを備えており３回の送受信にわたる受信信号を記憶することができる。メモリ６において、ラインメモリ６ｃ（Ｄ[０；０]〜Ｄ[０；Ｎ]）は今回の受信信号を記憶し、ラインメモリ６ｂ（Ｄ[１；０]〜Ｄ[１；Ｎ]）は前回の受信信号を記憶し、ラインメモリ６ａ（Ｄ[２；０]〜Ｄ[２；Ｎ]）は前々回の受信データを記憶する。新たに送受信動作が行なわれた場合、最新の送信によって得られる受信信号のデータ列は最も右側のラインメモリ６ｃに書き込まれ、同時に、前回以前の送信によって得られた受信信号のデータ列は一つずつ左のラインメモリにシフトして書き直され、最も左のラインメモリ６ａに記憶されている古いデータ列は消去される。

次に、図３を参照しながら干渉除去部７における干渉除去処理を説明する。
図３に示すように、干渉除去部７はメモリ６から干渉除去処理の対象とする今回の受信データＤ[０；Ｍ]を読み出す。また、あわせて、干渉除去部７は、前回の受信データのうち、Ｄ[０；Ｍ]と同じ深度のデータＤ[１；Ｍ]を中心とする上下Ｓ個（図３の例ではＳ＝２）、すなわちＤ[１；Ｍ−Ｓ] からＤ[１；Ｍ＋Ｓ]までの計（２Ｓ＋１）個のデータを読み出し、これら（２Ｓ＋１）個のデータのうちで、強度が最大の信号を選択する。この選択した強度が最大のデータと、干渉除去処理の対象とする今回の受信データＤ[０；Ｍ]とを比較し、強度が小さいほうのデータを今回の受信データＤ[０；Ｍ]に対する干渉除去済みデータとして、表示処理部８に対して出力する。同様の処理を干渉除去対象とする今回のデータに対して順次実行する。

これにより、干渉除去処理の対象とする今回のエコーが単体魚等の小さい物標や深度方向に移動する物標からのエコーである場合でも、比較対象とする前回のエコーとして、同じ単体魚からのほぼ同じレベルのエコーが選ばれることになるため、干渉除去によって殆どエコーが損なわれない。一方、干渉信号は、今回と前回の受信の際、上記の所定深度範囲よりも離れた深度のデータとして受信されることが多いから、この処理によって除去できることになる。

次に、図５及び図６を参照しながら、本発明の干渉処理を行った場合の映像例を説明する。

図５（Ａ）は、干渉除去処理を行わない場合の映像を模式的に表したものであり、従来技術の説明に用いた図７（Ａ）と同じ映像である。図５（Ｂ）は本発明の干渉除去処理を行った場合の映像である。図５（Ｂ）では干渉映像は除去されており、図７（Ｂ）の従来の干渉除去を行った映像とは異なり、単体魚の魚影については、損なわれること無く表示されていることが分かる。

図６（Ａ）は、干渉除去処理を行わない場合の映像を模式的に表したものであり、従来技術の説明に用いた図８（Ａ）と同じ映像である。図６（Ｂ）は本発明の干渉除去処理を行った場合の映像である。図６（Ｂ）では干渉映像は除去されており、図８（Ｂ）の従来の干渉除去を行った映像とは異なり、深度方向に移動する単体魚の魚影については、損なわれること無く表示されていることが分かる。

次に図４を参照しながら干渉除去部７における干渉除去処理の、別の実施例を説明する。
メモリ６に記憶されている干渉除去処理の対象とする今回の受信データをＤ[０；Ｍ]とする。今回のデータＤ[０；Ｍ]に対する干渉除去処理を実行するに当たって、干渉除去部７は、前回の受信データのうち、Ｄ[０；Ｍ]と同じ深度のデータＤ[１；Ｍ]を中心とする上下Ｓ個（図４の例ではＳ＝２）、すなわちＤ[１；Ｍ−Ｓ] からＤ[１；Ｍ＋Ｓ]までの計（２Ｓ＋１）個のデータを読み出し、これら（２Ｓ＋１）個のデータのうちで、強度が最大の信号Ｕ１を選択する。更に、干渉除去部７は、前々回の受信データから、Ｄ[０；Ｍ]と同じ深度のデータＤ[２；Ｍ]を中心とする上下Ｔ個（図４の例ではＴ＝４）、すなわちＤ[２；Ｍ−Ｔ] からＤ[２；Ｍ＋Ｔ]までの計（２Ｔ＋１）個のデータを読み出し、これら（２Ｔ＋１）個のデータのうちで、強度が最大の信号Ｕ２を選択する。この選択した２つのデータＵ１、Ｕ２と、干渉除去処理の対象とする今回の受信データＤ[０；Ｍ]とを比較し、もっとも信号強度が小さいデータを今回の受信データＤ[０；Ｍ]に対する干渉除去済みデータとして、表示処理部８に対して出力する。同様の処理を干渉除去対象とする今回のデータに対して順次実行する。なお、この場合、Ｓ<Ｔとすることが望ましい。これは、時間が経過するほど、着目する探知物標と送受波器との距離の変化量が大きくなることが多いためである。

このように、前回の受信信号だけでなく、前々回の受信信号をも用いて干渉除去処理を行った場合は、ほぼ同じ深度に続けて干渉信号が受信される場合等、より強い干渉が発生した場合でも、干渉除去を行うことができる。また、ここでは前回、前々回の受信信号を用いて干渉除去処理を行う例について説明したが、更に以前のデータを使った干渉除去処理を行うことも可能である。

なお、上記の説明では、前回、前々回のデータを読み出すにあたって、干渉除去処理の対象とするデータを基準として上下方向に等しい数のデータを用いたが、上下で異なる個数のデータを用いることも可能である。

また、メモリ７の上下端付近については、干渉除去処理に用いる前回、前々回のデータの一部が存在しないが、存在しているデータのみを用いて処理を行っても良いし、これら上下端付近については干渉除去処理の対象から除くことにしても良い。

また、今回のエコーデータについては、メモリ６を介さずに、直接干渉除去部７に入力するようにし、前回や前々回のエコーデータを随時読み出して、当該今回のエコーデータに対して干渉除去済み信号を作成し、表示処理部８に出力するようにしても良い。このようにすれば、最新のエコーデータに対してリアルタイムに干渉除去済みのエコーデータを生成して表示することができる。

本発明の実施形態のブロック図である。 メモリ６の構造を説明するための図である。 干渉除去部７での干渉除去処理の実施例を説明するための図である。 干渉除去部７での干渉除去処理の他の実施例を説明するための図である。 （Ａ）は、干渉除去処理を行う前の映像例であり、（Ｂ）は（Ａ）の映像例と同じ受信データに対し本発明の干渉除去処理を行った場合の映像例である。 （Ａ）は干渉除去処理を行う前の他の映像例であり、（Ｂ）は（Ａ）の映像例と同じ受信データに対し本発明の干渉除去処理を行った場合の映像例である。 （Ａ）は、干渉除去処理を行う前の映像例であり、（Ｂ）は（Ａ）の映像例と同じ受信データに対し従来の干渉除去処理を行った場合の映像例である。 （Ａ）は干渉除去処理を行う前の他の映像例であり、（Ｂ）は（Ａ）の映像例と同じ受信データに対し従来の干渉除去処理を行った場合の映像例である。

符号の説明

１ 送受波器
２ トラップ回路
３ 送信部
４ アンプ
５ ＡＤ変換部
６ メモリ
７ 干渉除去部
８ 表示処理部

Claims (3)

1. 水中へ超音波の送信信号を送信し、エコー信号を受信する送受信部と、
   前記送受信部で受信した受信信号を、送受信毎に、深度に対応したエコーデータとして記憶するメモリと、
   前記メモリに記憶されたエコーデータを用いて、干渉除去処理を行う干渉除去部とを備え、
   前記干渉除去部は、今回の送受信によって得られた干渉除去処理対象とする探知点のエコーデータと、前回の送受信によって得られた前記干渉除去処理対象とする探知点の深度を含む所定の深度範囲に属する探知点のエコーデータのうち信号強度が最大のエコーデータとを検出し、
   前記干渉除去処理対象とする探知点のエコーデータと前回の送受信の前記信号強度が最大のエコーデータとを比較して、信号強度が小さいほうのエコーデータを前記干渉除去処理対象とする探知点の干渉除去済みエコーデータとして出力することを特徴とする魚群探知機。
2. 水中へ超音波の送信信号を送信し、エコー信号を受信する送受信部と、
   前記送受信部で受信した受信信号を、送受信毎に、深度に対応したエコーデータとして記憶するメモリと、
   前記メモリに記憶されたエコーデータを用いて、干渉除去処理を行う干渉除去部とを備え、
   前記干渉除去部は、今回の送受信によって得られた干渉除去処理対象とする探知点のエコーデータと、前回までの複数回の送受信によって得られた前記干渉除去処理対象とする探知点の深度を含む所定の深度範囲に属する探知点のエコーデータのうち、各回の送受信ごとの信号強度が最大のエコーデータとを検出し、
   前記干渉除去処理対象とする探知点のエコーデータと前記各回の送受信ごとの信号強度が最大のエコーデータとを比較して、信号強度が最も小さいエコーデータを前記干渉除去処理対象とする探知点の干渉除去済みエコーデータとして出力することを特徴とする魚群探知機。
3. 請求項２に記載の魚群探知機において、
   前記干渉除去部は、時間的に過去の送受信によって得られたエコーデータであるほど、前記干渉除去処理対象とする探知点の深度を含む所定の深度範囲を広くとることを特徴とする魚群探知機。

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