(57)【要約】【課題】干渉信号と探知信号のパルス幅の差異が小さい場合であっても、当該干渉を適切に除去することができる探知装置、探知方法、およびプログラムを提供する。【解決手段】探知装置は、放射状に送信された超音波の反射波を含む受信信号を受信する受信部と、複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の前記受信信号の振幅に基づいて代表値を算出する代表値算出部と、異なる複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値に基づいて代表閾値を算出する代表閾値算出部と、前記複数の受信タイミングのいずれかに近接する判定タイミングに対して算出された前記代表値が前記代表閾値を上回る場合に、前記判定タイミングで受信された受信信号の振幅を抑圧する振幅抑圧部と、を備える。【選択図】図８
2020180927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に送信された超音波の反射波を含む受信信号を受信する受信部と、
複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の前記受信信号の振幅に基づいて代表値を算出する代表値算出部と、
異なる複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値に基づいて代表閾値を算出する代表閾値算出部と、
前記複数の受信タイミングのいずれかに近接する判定タイミングに対して算出された前記代表値が前記代表閾値を上回る場合に、前記判定タイミングで受信された受信信号の振幅を抑圧する振幅抑圧部と、
を備えたことを特徴とする探知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の探知装置において、
前記代表値算出部は、複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の受信信号の振幅の平均値に基づいて前記代表値を算出することを特徴とする探知装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の探知装置において、
前記代表閾値算出部は、前記判定タイミングに近接する複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値の平均値に基づいて前記代表閾値を算出することを特徴する探知装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の探知装置において、
前記代表閾値算出部は、前記判定タイミングよりも時間的に前の複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値、または時間的に後の複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値に基づいて前記代表閾値を算出することを特徴とする探知装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の探知装置において、
前記代表閾値算出部は、前記判定タイミングに対して時間的に前後する複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値に基づいて前記代表閾値を算出することを特徴とする探知装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の探知装置において、
前記代表閾値算出部は、前記判定タイミングに近接する複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値を、連続する所定数の前記代表値を１グループとして、複数のグループに分け、
各グループにおける、所定数の前記代表値に基づいて前記代表閾値を算出することを特徴する探知装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の探知装置において、
同一の探知方向の、前記判定タイミングに近接する複数の受信タイミングの受信信号に基づいて方位別閾値を算出する方位別閾値算出部を備え、
前記振幅抑圧部は、前記判定タイミングに対して算出された前記代表値が前記代表閾値を上回り、かつ、前記判定タイミングの受信信号の振幅が前記方位別閾値を上回る場合に、前記受信信号の振幅を抑圧することを特徴とする探知装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の探知装置において、
複数の超音波振動子が受信した受信信号を合成することで、所定の探知方向に指向性を有する受信ビームを形成する受信ビーム形成部を備えることを特徴とする探知装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の探知装置において、
複数の超音波振動子から超音波を送信して、対象物からの反射波を受信信号として受信する送受波器と、
各探知方向の受信信号の振幅に応じた諧調の映像信号に基づいてエコー画像を表示する表示器と、
を備えたことを特徴とする探知装置。
【請求項１０】
放射状に送信された超音波の反射波を含む受信信号を受信し、
複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の前記受信信号の振幅に基づいて代表値を算出し、
異なる複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値に基づいて代表閾値を算出し、
前記複数の受信タイミングのいずれかに近接する判定タイミングに対して算出された前記代表値が前記代表閾値を上回る場合に、前記判定タイミングで受信された受信信号の振幅を抑圧する、
ことを特徴とする探知方法。
【請求項１１】
放射状に送信された超音波の反射波を含む受信信号を受信する処理と、
複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の前記受信信号の振幅に基づいて代表値を算出する処理と、
異なる複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値に基づいて代表閾値を算出する処理と、
前記複数の受信タイミングのいずれかに近接する判定タイミングに対して算出された前記代表値が前記代表閾値を上回る場合に、前記判定タイミングで受信された受信信号の振幅を抑圧する処理と、
を探知装置に実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、探知信号を送信して、対象物からの反射波を受信する探知装置、探知方法、およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、探知装置としては、水中に超音波の探知信号を送信し、魚群等の対象物からの反射波を受信する超音波探知装置が知られている。このような超音波探知装置では、他の超音波探知装置から送信された超音波（干渉信号）が受信信号に含まれている場合がある。
【０００３】
そこで、従来の超音波探知装置では、一の探知方向毎のデータ列内で、対象データに近接する複数のデータの振幅に基づいて閾値を算出し、対象データの振幅が閾値を上回る場合に対象データを干渉と判定し、対象データの振幅を制限することが行われている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６３３９４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の手法では、干渉信号のパルス幅が探知信号のパルス幅に対して十分に小さいことを前提としていたため、干渉信号と探知信号のパルス幅の差異が小さい場合に、十分に干渉除去を行うことができなかった。
【０００６】
そこで、この発明は、干渉信号と探知信号のパルス幅の差異が小さい場合であっても、当該干渉を適切に除去することができる探知装置、探知方法、およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の探知装置は、放射状に送信された超音波の反射波を含む受信信号を受信する受信部と、複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の前記受信信号の振幅に基づいて代表値を算出する代表値算出部と、異なる複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値に基づいて代表閾値を算出する代表閾値算出部と、前記複数の受信タイミングのいずれかに近接する判定タイミングに対して算出された前記代表値が前記代表閾値を上回る場合に、前記判定タイミングで受信された受信信号の振幅を抑圧する振幅抑圧部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の受信信号の振幅に基づいて代表閾値を算出するため、表示器における映像上で同心円状に現れる干渉のみを適切に除去することができる。また、干渉信号と探知信号のパルス幅の差異が小さい場合であっても、当該干渉を適切に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の探知装置の一例であるスキャニングソナーによる水中探知動作を説明するための斜視図である。
【図２】送受波器の外観図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るスキャニングソナーの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るスキャニングソナーの受信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るスキャニングソナーの受信部の構成を示すブロック図である。
【図６】干渉除去を行わない場合の表示器に表示される画像（探知画像）の一例を示す図である。
【図７】干渉除去を行った場合の表示器に表示される画像（探知画像）の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るスキャニングソナーの干渉除去部の構成を示すブロック図である。
【図９】代表値の算出方法を説明するための図である。
【図１０】判定タイミングよりも時間的に前の代表値を用いて代表閾値を算出する手法を説明するための図である。
【図１１】判定タイミングよりも時間的に後の代表値を用いて代表閾値を算出する手法を説明するための図である。
【図１２】判定タイミングよりも時間的に前の複数の代表値と時間的に後の複数の代表値の両方を用いて代表閾値を算出する手法を説明するための図である。
【図１３】判定タイミングよりも時間的に前の代表値を用いて代表閾値を算出する手法の応用例を説明するための図である。
【図１４】判定タイミングよりも時間的に後の代表値を用いて代表閾値を算出する手法の応用例を説明するための図である。
【図１５】判定タイミングよりも時間的に前の複数の代表値と時間的に後の複数の代表値の両方を用いて代表閾値を算出する手法の応用例を説明するための図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係るスキャニングソナーの構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係るスキャニングソナーの受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係るスキャニングソナーの干渉除去部の構成を示すブロック図である。
【図１９】干渉除去を行わない場合の受信信号を示す図である。
【図２０】干渉除去を行った場合の受信信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１の実施形態に係る探知装置の一例であるスキャニングソナー１について、図を参照して説明する。
【００１１】
スキャニングソナー１は、図１に示すように、自船に搭載されている。スキャニングソナー１の送受波器１０は、船底等に設置される。スキャニングソナー１は、超音波を用いて水中を探知する装置である。超音波は、図２に示すような送受波器に配列された複数の超音波振動子１００により、図１に示すように、水平面に対して所定の角度θに指向性を有する傘型の送信ビーム３により水中に送信される。水中に送信された超音波は、魚群等の対象物に反射して、複数の超音波振動子１００に受信信号として受信される。
【００１２】
図１に示すように、スキャニングソナー１は、複数の超音波振動子１００の受信信号を合成することで、水平面に対して所定の角度θに指向性を有する受信ビーム４を形成する。スキャニングソナー１は、合成に用いる複数の超音波振動子１００を切り替えることで、複数の受信ビーム４を生成する。そして、スキャニングソナー１は、各受信ビーム４の振幅に基づく映像信号を生成し、表示器５０にエコー画像を表示する。
【００１３】
また、魚群探知機２が自船に搭載されている。自船の船底には、魚群探知機２の送受波器が設置されている。魚群探知機２も、探知装置の一例である。魚群探知機２は、自船の直下に超音波を送受信する。スキャニングソナー１および魚群探知機２は、互いに近接して配置されている。したがって、魚群探知機２から放射された超音波は、干渉信号としてスキャニングソナー１に受信される。そこで、スキャニングソナー１は、受信信号に含まれる干渉信号の除去処理を行う。
【００１４】
図３は、スキャニングソナー１の構成を示すブロック図である。スキャニングソナー１は、送受波器１０、送受切替器２０、送信装置３０、受信装置４０、および表示器５０を備えている。図４は、受信装置４０の構成を示すブロック図である。受信装置４０は、受信部４１、干渉除去部４２、フィルタ部４３、および映像信号生成部４４を備えている。図５は、受信部４１の構成を示すブロック図である。受信部４１は、Ａ／Ｄ変換部４１１、直交検波部４１２、ビーム形成部４１３を備えている。
【００１５】
送受波器１０は、例えば図２に示すような円筒形の筐体１５０を備えている。送受波器１０は、当該円筒形の筐体１５０の円周側面に、複数の超音波振動子１００が所定のパターンで配列されている。
【００１６】
送信装置３０は、パルス状の送信信号を出力する。送信信号は、送受切替器２０を介して送受波器１０に出力される。送受波器１０は、入力された送信信号を、探知信号である超音波パルスに変換し、当該超音波パルスを複数の超音波振動子１００から水中に放射する。複数の各超音波振動子１００は、それぞれ対象物からの反射波を受信信号として受信する。
【００１７】
送受切替器２０は、送受波器１０における複数の超音波振動子１００が受信した受信信号をそれぞれ受信装置４０の受信部４１のＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換部４１１は、入力されたアナログの受信信号をそれぞれ所定のサンプリング周期でデジタルの受信信号に変換し、直交検波部４１２に出力する。
【００１９】
直交検波部４１２は、複数の超音波振動子１００が受信した受信信号にそれぞれ直交検波処理を行い、複素信号に変換する。当該複素信号の絶対値は、複数の超音波振動子１００が受信した受信信号の振幅に相当し、当該複素信号の偏角は、位相に相当する。複素信号に変換された受信信号は、受信ビーム形成部４１３に出力される。
【００２０】
受信ビーム形成部４１３は、所定の探知方向について、複数の超音波振動子１００が受信した受信信号を合成することで、当該所定の探知方向に指向性を有する受信ビームを形成する。また、受信ビーム形成部４１３は、合成に用いる複数の超音波振動子１００を切り替えることで、複数の探知方向に受信ビームを形成することができる。
【００２１】
各探知方向の受信ビームの信号として合成された受信信号は、干渉除去部４２に入力される。干渉除去部４２は、入力された各探知方向の受信信号に含まれる干渉信号の除去処理を行う。干渉信号が除去された後の受信信号は、フィルタ部４３に入力される。
【００２２】
フィルタ部４３は、入力された受信信号に各種フィルタ処理を施す。例えば、フィルタ部４３は、基準となる信号（例えば送信信号）と受信信号との相関演算を行い、受信信号のパルス圧縮を行う。また、例えば、フィルタ部４３は、受信信号の帯域制限を行う。
【００２３】
映像信号生成部４４は、フィルタ処理が施された後の受信信号に基づいて映像信号を生成し、表示器５０に出力する。例えば、映像信号生成部４４は、各探知方向の受信信号の振幅に応じた階調の映像信号を生成し、表示器５０にエコー画像を表示させる。また、映像信号生成部４４は、受信信号のデータ数を表示器５０の表示画素数に合わせる処理を行う。
【００２４】
また、映像信号生成部４４は、直前の１回または複数回の送信で得られた映像信号を一時記憶するメモリ（不図示）を内蔵している。これにより、映像信号生成部４４は、過去の映像信号と今回の映像信号との相関処理を行うことができる。例えば、映像信号生成部４４は、連続する２回（今回と前回）の送信時に得られる映像信号を比較し、各画素についてレベルの低い方の映像信号を選択して出力する。これにより、エコー画像のレベルを低下させることなく、相対的に高レベルである干渉信号を除去することができる。ただし、映像信号生成部４４による画像相関処理は、本発明において必須の構成ではない。
【００２５】
以上のようにして、表示器５０には、図６および図７に示すような画像が表示される。図６および図７は、表示器５０に表示される画像（探知画像）の一例を示す図である。表示器５０には、自船の位置を中心として、方位および距離に対応したエコー画像が表示される。この例では、自船の周囲に海面反射に相当するノイズ画像が表示されている。また、自船の後方には、スクリューノイズに相当する画像が表示されている。また、画面右上側には、魚群のエコー画像が表示されている。
【００２６】
図６は、干渉除去部４２が干渉除去を行わない場合の探知画像であり、図７は、干渉除去部４２が干渉除去を行った場合の探知画像である。
【００２７】
スキャニングソナー１の送受波器１０に近接して魚群探知機２の送受波器が設置されている場合、スキャニングソナー１の送受波器１０は、当該魚群探知機２の送受波器から送信された超音波を、その送信周期に対応して周期的に干渉信号として受信する。この例では、スキャニングソナー１の送信周期が魚群探知機２の送信周期よりも長いため、図６に示すように、スキャニングソナー１の探知画像内において、一定距離毎に干渉信号に起因する高レベルの干渉画像が表示される。
【００２８】
魚群探知機２の送受波器から送信された超音波は、回折現象によって近接したスキャニングソナー１の送受波器１０の全ての超音波振動子１００において高い信号レベルで受信されるため、表示器における映像上では同心円状の干渉画像として表示される。干渉除去部４２は、当該一定距離毎に現れる干渉信号を除去する。
【００２９】
図８は、干渉除去部４２の構成を示すブロック図である。干渉除去部４２は、代表値算出部４２１、代表閾値算出部４３２、および振幅抑圧部４２３を備えている。
【００３０】
代表値算出部４２１には、受信部４１の受信ビーム形成部４１３から出力された各探知方向の受信信号が入力される。代表値算出部４２１は、複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の受信信号の振幅の平均値に基づいて、代表値を算出する。図９は、代表値の算出方法を説明するための図である。図９に示すグラフの横軸は受信タイミングを表し、縦軸は振幅を表す。代表値算出部４２１は、受信信号が、Ｋ個の探知方向毎にＮ個の受信タイミングのデータを有する配列（ｓ［０，０］，ｓ［０，１］，・・・，ｓ［Ｋ−１，Ｎ−１］）からなる場合、受信タイミング毎に、Ｋ個の受信信号の振幅の平均値を求めることにより、代表値のデータ列（ｒ［０］，ｒ［１］，・・・，ｒ［Ｎ−１］）を算出する。代表値の算出方法は、平均値に限らず、例えば、中央値または最頻値等に基づいて算出する態様としてもよい。
【００３１】
代表閾値算出部４２２には、代表値算出部４２１から出力された代表値が入力される。代表閾値算出部４２２は、干渉であるか否かを判定する判定タイミングに近接する複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された代表値に基づいて、干渉であるか否かを判定するための代表閾値Ｔｈ１を算出する。
【００３２】
図１０は、代表閾値Ｔｈ１の算出手法を説明するための図である。図１０に示すグラフの横軸は受信タイミングを表し、縦軸は振幅を表す。代表閾値算出部４２２は、代表値がＮ個のデータ列（ｒ［０］，ｒ［１］，・・・，ｒ［Ｎ−１］）からなる場合、各判定タイミングの直前の複数（Ｍ個：Ｍ＜Ｎ）の受信タイミングの代表値に基づいて代表閾値Ｔｈ１を算出する。すなわち、ｎ＋Ｍ番目の判定タイミングについて、データ列（ｒ［ｎ］，ｒ［ｎ＋１］，・・・，ｒ［ｎ＋Ｍ−１］）を構成するＭ個の代表値の平均値を求める。代表閾値Ｔｈ１は、当該平均値をそのまま用いてもよいし、当該平均値に所定の係数Ｃ（例えばＣ＝３）を乗算した値としてもよい。あるいは、平均値に所定の定数を加算する態様としてもよいし、平均値と所定の係数を乗算した値に所定の定数を加算する態様としてもよい。また、代表閾値Ｔｈ１の算出手法は、平均値に限らず、例えば、中央値または最頻値等に基づいて算出する態様としてもよい。
【００３３】
代表閾値算出部４２２は、このような代表閾値Ｔｈ１の算出処理を、ｎの値を０からＮ−Ｍ−１まで変えながら繰り返す。すなわち、Ｍ番目からＮ−１番目までの各判定タイミングについて代表閾値Ｔｈ１を算出する。０からＭ−１番目までの各判定タイミングに対しては、所定の定数を代表閾値Ｔｈ１として出力する。
【００３４】
振幅抑圧部４２３は、受信部４１の受信ビーム形成部４１３から出力された各探知方向の受信信号と、代表値算出部４２１から出力された代表値と、代表閾値算出部４２２から出力された代表閾値Ｔｈ１と、を入力する。そして、振幅抑圧部４２３は、各判定タイミングについて順に、代表閾値Ｔｈ１と、代表値と、を比較する。振幅抑圧部４２３は、各判定タイミングの代表値が、代表閾値Ｔｈ１を上回る場合、当該判定タイミングの受信信号の振幅（絶対値）を代表閾値Ｔｈ１以下に制限する。
【００３５】
干渉除去部４２は、フィルタ部４３の後段に配置されていてもよい。ただし、干渉信号のパルス幅が探知信号のパルス幅よりも短い場合においてフィルタ部４３がパルス圧縮を行うと、当該干渉信号が時間方向に伸張されるため、干渉除去の効果が低下する可能性がある。したがって、干渉除去部４２は、フィルタ部４３の前段に配置されることが好ましい。また、干渉除去部４２は、受信部４１の受信ビーム形成部４１３の前段に配置されていてもよい。ただし、一般的には、受信ビーム形成後の受信信号の数（探知方向の数）は、受信ビーム形成前の受信信号の数（超音波振動子１００の数）より少ない。したがって、干渉除去部４２は、受信部４１の受信ビーム形成部４１３の後段に配置されることが好ましい。これにより、演算量を低減することができる。
【００３６】
なお、この例では、代表閾値算出部４２２は、各判定タイミングの直前のＭ個の代表値から代表閾値Ｔｈ１を算出したが、例えば直前の代表値を除くＭ個のデータ列（ｒ［ｎ−１］，ｒ［ｎ］，・・・，ｒ［ｎ＋Ｍ−２］）から代表閾値Ｔｈ１を算出してもよい。また、代表閾値Ｔｈ１の算出は、Ｍ個の代表値全てを用いる必要はない。例えば、８個のデータ列（ｒ［ｎ］，ｒ［ｎ＋１］，・・・，ｒ［ｎ＋７］）のうち、２個に１個の割合で間引きしたデータ列（ｒ［ｎ］，ｒ［ｎ＋２］，・・・，ｒ［ｎ＋６］）、すなわち４個の代表値を用いて代表閾値Ｔｈ１を算出してもよい。
【００３７】
また、代表閾値Ｔｈ１の算出は、例えば図１１に示すように、判定タイミングよりも時間的に後（自装置から遠い側）のＭ個の代表値を用いてもよい。あるいは、図１２に示すように、判定タイミングよりも時間的に前の複数の代表値と後の複数の代表値とを両方用いてもよい。ただし、図１２の例では、第２グループのデータ列のうち、判定タイミングの代表値ｒ［ｎ＋ｋ］を代表閾値Ｔｈ１算出の対象から除く態様としている。なお、判定タイミングよりも時間的に後の代表値を用いるためには、１回の送受信動作における代表値を保持するメモリを設け、代表値が保持された状態で代表閾値Ｔｈ１を算出する。
【００３８】
なお、Ｍ個のデータの時間長は、どのような長さであってもよいが、干渉信号のパルス幅よりも長いことが好ましい。すなわち、Ｍ個のデータの時間長は、魚群探知機２の送信信号のパルス幅よりも長いことが好ましい。Ｍ個のデータの時間長が魚群探知機２の送信信号のパルス幅より短い場合には、干渉信号を除去することができない場合がある。したがって、Ｍ個のデータの時間長は、魚群探知機２の送信信号のパルス幅よりも長いことで、干渉を適切に除去することができる。
【００３９】
以上のように、スキャニングソナー１は、複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の受信信号の振幅に基づいて代表閾値Ｔｈ１を算出するため、映像上で同心円状に現れる干渉のみを適切に除去することができる。また、干渉信号と探知信号のパルス幅の差異が小さい場合であっても、当該干渉を適切に除去することができる。
【００４０】
次に、図１３は、代表閾値Ｔｈ１の算出手法の応用例を説明するための図である。応用例に係る代表閾値算出部４２２は、判定タイミングの直前のＭ個の代表値を、連続する所定数の代表値を１グループとして、複数のグループに分け、分けた各グループにおける代表値に基づいて代表閾値Ｔｈ１を算出する。この例では、代表閾値算出部４２２は、ｎ＋１２番目の判定タイミングについて、それぞれ４個の代表値からなる第１グループのデータ列（ｒ［ｎ］，ｒ［ｎ＋１］，・・・，ｒ［ｎ＋３］）、第２グループのデータ列（ｒ［ｎ＋４］，ｒ［ｎ＋５］，・・・，ｒ［ｎ＋７］）、および第３グループのデータ列（ｒ［ｎ＋８］，ｒ［ｎ＋９］，・・・，ｒ［ｎ＋１１］）に分ける。
【００４１】
そして、代表閾値算出部４２２は、第１グループのデータ列の平均値、第２グループのデータ列の平均値、および第３グループのデータ列の平均値をそれぞれ求める。代表閾値算出部４２２は、これらグループ毎に求めた平均値の最小値を選択する。最後に、代表閾値算出部４２２は、選出した最小値に所定の係数Ｃ（例えばＣ＝３）を乗算した値を代表閾値Ｔｈ１とする。ただし、最小値は、そのまま代表閾値Ｔｈ１として採用してもよいし、最小値に所定の定数を加算する態様としてもよいし、最小値と所定の係数を乗算した値に所定の定数を加算する態様としてもよい。また、各グループにおいては、平均値に限らず、例えば、中央値または最頻値等に基づいて算出する態様としてもよい。
【００４２】
これにより、干渉除去部４２は、複数の探知方向において干渉信号が非常に大きい振幅で入力された場合であっても、代表閾値Ｔｈ１が大きくなり過ぎることがなく、干渉を適切に除去することができる。例えば、判定タイミングが干渉信号の受信タイミングの一部である場合には、これに最も近い第３グループにも干渉信号が含まれてその平均値が大きくなる場合がある。この場合であっても、他のグループにおける平均値が大きくなりすぎることがないため、最終的に算出される代表閾値Ｔｈ１が大きくなりすぎることがない。
【００４３】
なお、複数のグループに分ける場合においても、例えば図１４に示すように、判定タイミングよりも時間的に後（自装置から遠い側）のＭ個の代表値を複数のグループに分けてもよい。あるいは、図１５に示すように、判定タイミングよりも時間的に前の複数の代表値と後の複数の代表値とを両方用いて、複数のグループに分けてもよい。ただし、図１５の例では、第２グループのデータ列のうち、判定タイミングの代表値ｒ［ｎ＋６］を代表閾値Ｔｈ１算出の対象から除く態様としている。
【００４４】
また、上記の例では、代表閾値算出部４２２は、代表閾値Ｔｈ１算出のために用いる代表値を１２個として、それぞれ４個の代表値からなる３つのグループに分ける例を示したが、代表閾値Ｔｈ１算出のために用いる代表値の数はこの例に限るものではないし、各グループを構成する代表値の数も４個に限るものではない。例えば、２４個の代表値をそれぞれ８個の代表値からなる３つのグループに分けてもよい。また、グループの数も３つに限らず、２つのグループに分けてもよいし、さらに多数（例えば５つ）のグループに分けてもよい。さらに、各グループの平均値から一つを選択するための基準は、最小値に限るものではない。例えば、各グループの平均値のうち中央値を選択してもよいし、各グループの平均値のうち２番目に大きい値を選択してもよい。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る探知装置の一例であるスキャニングソナー１Ａについて、スキャニングソナー１との相違点に関して図を参照して説明する。
【００４６】
図１６は、スキャニングソナー１Ａの構成を示すブロック図である。スキャニングソナー１Ａは、送受波器１０、送受切替器２０、送信装置３０、受信装置４０Ａ、および表示器５０を備えている。図１７は、受信装置４０Ａの構成を示すブロック図である。受信装置４０Ａは、受信部４１、干渉除去部４２Ａ、フィルタ部４３、および映像信号生成部４４を備えている。
【００４７】
図１８は、干渉除去部４２Ａの構成を示すブロック図である。干渉除去部４２Ａは、代表値算出部４２１、代表閾値算出部４２２、方位別閾値算出部４２２Ａ、および振幅抑圧部４２３Ａを備えている。
【００４８】
方位別閾値算出部４２２Ａには、受信部４１の受信ビーム形成部４１３から出力された各探知方向の受信信号が入力される。方位別閾値算出部４２２Ａは、同一の探知方向の、干渉であるか否かを判定する判定タイミングに近接する複数の受信タイミングの受信信号に基づいて、干渉であるか否かを判定するための方位別閾値Ｔｈ２を算出する。
【００４９】
振幅抑圧部４２３Ａは、受信部４１の受信ビーム形成部４１３から出力された各探知方向の受信信号と、代表値算出部４２１から出力された代表値と、代表閾値算出部４２２から出力された代表閾値Ｔｈ１と、方位別閾値算出部４２２Ａから出力された方位別閾値Ｔｈ２を入力する。そして、振幅抑圧部４２３Ａは、各判定タイミングについて順に、代表閾値Ｔｈ１と、代表値と、を比較し、方位別閾値Ｔｈ２と、受信信号の振幅と、を比較する。振幅抑圧部４２３Ａは、各判定タイミングの代表値が、代表閾値Ｔｈ１を上回り、かつ、各判定タイミングの受信信号の振幅が方位別閾値Ｔｈ２を上回る場合、当該判定タイミングの受信信号の振幅（絶対値）を方位別閾値Ｔｈ２以下に制限する。
【００５０】
以上のように、スキャニングソナー１Ａは、各判定タイミングの代表値が代表閾値Ｔｈ１を上回るか否かの判定に加えて、各判定タイミングの受信信号の振幅が方位別閾値Ｔｈ２を上回るか否かの判定を行うことによって干渉の有無を判定するため、受信信号の振幅を抑圧しすぎて不自然な映像になることを防止することができる。
【００５１】
図１９は、干渉除去処理を行わない場合の受信信号を示すグラフであり、図２０は、干渉除去部４２Ａにより干渉除去処理を行った場合の受信信号を示すグラフである。いずれのグラフも、横軸は距離を表し、縦軸は振幅（絶対値）を表す。
【００５２】
図１９および図２０に示すように、干渉除去部４２Ａの干渉除去処理は、魚群のエコーに対応するデータのレベルは低下させずに、干渉に対応するデータのレベルだけ低減させることができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、探知装置として、自船周囲３６０°の傘型領域を略同一のタイミングで探知する全周型のスキャニングソナー１、１Ａを示した。しかし、干渉除去部４２、４２Ａは、全周型のスキャニングソナー１、１Ａに設けられる例に限るものではない。例えば、自船周囲１８０°の扇形領域を略同一のタイミングで探知する半周型のスキャニングソナーにおいても、本実施形態で示した干渉除去部４２、４２Ａの干渉除去処理を適用することができる。また、電磁波の探知信号を送信するレーダにおいても、本実施形態で示した干渉除去部４２、４２Ａの干渉除去処理を適用することで、他のレーダからの干渉信号を適切に除去することができる。
【００５４】
なお、本実施形態で示した干渉除去部４２、４２Ａの構成は、探知信号を送信して、対象物からの反射波を受信信号として受信する探知装置において、当該探知装置に実行されるソフトウェア（プログラム）により実現することも可能である。
【００５５】
また、代表値算出部は、複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の受信信号の振幅の平均値に基づいて代表値を算出することが好ましい。これにより、簡易な構成で代表値を算出することができる。
【００５６】
また、代表閾値算出部は、判定タイミングに近接する複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された代表値の平均値に基づいて代表閾値を算出することが好ましい。これにより、簡易な構成で代表閾値を算出することができる。
【００５７】
また、代表閾値算出部は、判定タイミングよりも時間的に前の複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された代表値に基づいて代表閾値を算出してもよいし、時間的に後の複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された代表値に基づいて代表閾値を算出してもよい。これにより、使用状況に応じた適切な干渉除去を行うことができる。
【００５８】
また、代表閾値算出部は、判定タイミングに対して時間的に前後する複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された代表値に基づいて代表閾値を算出してもよい。これにより、使用状況に応じたさらに適切な干渉除去を行うことができる。
【００５９】
また、代表閾値算出部は、判定タイミングに近接する複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された代表値を、連続する所定数の前記代表値を１グループとして、複数のグループに分け、各グループにおける、所定数の前記代表値に基づいて代表閾値を算出することが好ましい。これにより、複数の探知方向において干渉信号が非常に大きい振幅で入力された場合であっても、代表閾値Ｔｈ１が大きくなり過ぎることがなく、干渉を適切に除去することができる。
【００６０】
また、探知装置は、同一の探知方向の、判定タイミングに近接する複数の受信タイミングの受信信号に基づいて方位別閾値を算出する方位別閾値算出部を備え、振幅抑圧部は、前記判定タイミングに対して算出された代表値が代表閾値を上回り、かつ、前記判定タイミングの受信信号の振幅が前記方位別閾値を上回る場合に、前記受信信号の振幅を抑圧することが好ましい。これにより、受信信号の振幅を抑圧しすぎて不自然な映像になることを防止することができる。
【００６１】
また、探知装置は、複数の超音波振動子が受信した受信信号を合成することで、所定の探知方向に指向性を有する受信ビームを形成する受信ビーム形成部を備えることが好ましい。これにより、複数の探知方向から略同一のタイミングで複数の受信信号を受信することができる。
【００６２】
また、探知装置は、複数の超音波振動子から超音波を送信して、対象物からの反射波を受信信号として受信する送受波器と、各探知方向の受信信号の振幅に応じた諧調の映像信号に基づいてエコー画像を表示する表示器と、を備えることが好ましい。これにより、各探知方向の対象物の特徴を詳細に表現することができる。
【００６３】
また、本発明の探知方法は、放射状に送信された超音波の反射波を含む受信信号を受信し、複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の前記受信信号の振幅に基づいて代表値を算出し、異なる複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値に基づいて代表閾値を算出し、前記複数の受信タイミングのいずれかに近接する判定タイミングに対して算出された前記代表値が前記代表閾値を上回る場合に、前記判定タイミングで受信された受信信号の振幅を抑圧する、ことを特徴とする。
【００６４】
また、本発明のプログラムは、放射状に送信された超音波の反射波を含む受信信号を受信する処理と、複数の探知方向から略同一の受信タイミングで受信された複数の前記受信信号の振幅に基づいて代表値を算出する処理と、異なる複数の受信タイミングに対してそれぞれ算出された前記代表値に基づいて代表閾値を算出する処理と、前記複数の受信タイミングのいずれかに近接する判定タイミングに対して算出された前記代表値が前記代表閾値を上回る場合に、前記判定タイミングで受信された受信信号の振幅を抑圧する処理と、を探知装置に実行させることを特徴とする。
【符号の説明】
【００６５】
１、１Ａ…スキャニングソナー
２…魚群探知機
３…送信ビーム
４…受信ビーム
１０…送受波器
２０…送受切替器
３０…送信装置
４０、４０Ａ…受信装置
４１…受信部
４２、４２Ａ…干渉除去部
４３…フィルタ部
４４…映像信号生成部
５０…表示器
１００…超音波振動子
１５０…筐体
４１１…Ａ／Ｄ変換部
４１２…直交検波部
４１３…受信ビーム形成部
４２１…代表値算出部
４２２…代表閾値算出部
４２２Ａ…方位別閾値算出部
４２３、４２３Ａ…振幅抑圧部
【図１】
2020180927.tif 000003
【図２】
2020180927.tif 000004
【図３】
2020180927.tif 000005
【図４】
2020180927.tif 000006
【図５】
2020180927.tif 000007
【図６】
2020180927.tif 000008
【図７】
2020180927.tif 000009
【図８】
2020180927.tif 000010
【図９】
2020180927.tif 000011
【図１０】
2020180927.tif 000012
【図１１】
2020180927.tif 000013
【図１２】
2020180927.tif 000014
【図１３】
2020180927.tif 000015
【図１４】
2020180927.tif 000016
【図１５】
2020180927.tif 000017
【図１６】
2020180927.tif 000018
【図１７】
2020180927.tif 000019
【図１８】
2020180927.tif 000020
【図１９】
2020180927.tif 000021
【図２０】
2020180927.tif 000022