(57)【要約】【課題】単体魚等の小さな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できる魚群探知機を提供すること。【解決手段】干渉除去対象とするデータの深度を含む第１深度範囲に属する今回のデータから求めた第１特徴値と、干渉除去対象とするデータの深度を含む第２深度範囲に属する前回のデータから求めた第２特徴値とを比較し、第１特徴値のほうが小さい場合は干渉除去対象とするデータをそのまま出力し、第２特徴値のほうが小さい場合は干渉除去対象とするデータと同じ深度の前回のデータを出力する干渉除去部を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中へ超音波信号を送信してエコー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、各深度のエコーデータに対して順次、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、今回の送受信で得られたエコーデータのうち、干渉除去対象エコーデータの深度を含む第１深度範囲に属する複数のエコーデータから第１特徴値を取得するとともに、
前回の送受信で得られたエコーデータのうち、前記干渉除去対象エコーデータの深度を含む第２深度範囲に属する複数のエコーデータから第２特徴値を取得し、
前記第１特徴値と前記第２特徴値とを比較して、
前記第１特徴値の方が小さい場合は前記干渉除去対象エコーデータをそのまま干渉除去済みエコーデータとして出力し、前記第２特徴値の方が小さい場合は前記干渉除去対象エコーデータと同じ深度の前回の送受信によるエコーデータを前記干渉除去対象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ことを特徴とする魚群探知機。
【請求項２】
請求項１に記載の魚群探知機において、
前記第１特徴値は、今回の送受信で得られた前記第１深度範囲に属する複数のエコーデータの平均値であり、
前記第２特徴値は、前回の送受信で得られた前記第２深度範囲に属する複数のエコーデータの平均値であることを特徴とする魚群探知機。
【請求項３】
請求項１に記載の魚群探知機において、
前記第１特徴値は、今回の送受信で得られた前記第１深度範囲に属する複数のエコーデータのうち、信号強度が所定順位のエコーデータの信号強度値であり、
前記第２特徴値は、前回の送受信で得られた前記第２深度範囲に属する複数のエコーデータのうち、信号強度が所定順位のエコーデータの信号強度値であることを特徴とする魚群探知機。
【請求項４】
請求項１に記載の魚群探知機において、
前記干渉除去部は、次回の超音波信号の送受信時に、既に取得済みの前記第１特徴値を前記第２特徴値として用いることを特徴とする魚群探知機。
【請求項５】
請求項１に記載の魚群探知機において、
前記干渉除去部は、前記第１特徴値及び前記第２特徴値に加え、過去の送受信（前回の送受信を除く）で得られたエコーデータから１つ以上の特徴値を取得し、
前記第１特徴値と前記第２特徴値と前記取得した１つ以上の特徴値とを比較し、
最も小さい特徴値の算出に用いたエコーデータのうち、前記干渉除去対象エコーデータと同じ深度のエコーデータを前記干渉除去対象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ことを特徴とする魚群探知機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
従来、この問題を解決するものとして、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送受信によるデータと、同深度の前回の送受信による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いる。
【０００４】
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、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、異なる深度位置に、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。
【０００５】
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。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３２２６７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、距離分解能が高い魚群探知機で、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、単体魚等、小さな物標からの有用なエコーも損なわれてしまうという問題が起こる。
【０００８】
図６を参照しながら、この問題を説明する。
図６（Ａ）は、干渉除去処理を行わない場合の魚群探知機の映像例である。深度方向に移動している単体魚の映像とともに、他船の超音波装置に起因するミシンの縫い目状の干渉映像が表示されている。
【０００９】
一方、図６（Ｂ）は図６（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６（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しまっている。特に図６のように、深度方向に移動している単体魚の映像の場合に、この問題は顕著となる。
【００１０】
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からの有用なエコーを損なわずに、他の超音波装置に起因する干渉を除去する魚群探知機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、同一の物標からの前回のエコーが、今回のエコーとは若干離れた深度のデータとして受信されたためである。  
【００１２】
そこで、本発明の魚群探知機では、干渉除去対象とする今回のデータに対する干渉除去済みデータとして当該今回のデータそのものを出力するか、それとも、当該今回のデータと同じ深度位置の前回のデータを出力するか、について判断するにあたって、従来のように、これらの値同士の比較に基づいて判断するのではなく、前回と今回の送受信それぞれについて、干渉除去対象とするデータの深度を含む所定幅の深度範囲に属するデータの平均値等を、当該深度範囲に属するデータの信号強度を反映する特徴値として求め、これらの特徴値同士の比較に基づいて判断するようにする。具体的には、今回のデータから求めた特徴値の方が小さければ、干渉除去対象である今回のデータをそのまま干渉除去済みデータとして出力し、前回のデータから求めた特徴値のほうが小さければ干渉除去対象である今回のデータと同じ深度位置の前回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。
【００１３】
こうすることで、受信信号が単体魚からのエコーである場合には、干渉除去対象とするエコーデータ近傍の、前回と今回の深度範囲のエコーデータから求める平均値等の特徴値はいずれも当該単体魚からのエコーの存在を反映した値となり、これらのいずれの値が小さい場合でも、前回または今回の同じ単体魚によるエコーデータが干渉除去済みデータとして出力されることになるため、干渉除去処理によりほとんどエコーが損なわれない。
一方、干渉信号は、今回と前回の受信において、上記特徴値の算出に用いる深度範囲の深度幅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。このため、干渉除去対象とする今回の信号が干渉信号である場合、前回の送受信データから求める特徴値は干渉信号の影響を受けない値となって、干渉信号を含む今回のデータから求めた特徴値よりも小さな値となる可能性が高い。その結果、干渉信号である今回のデータに代えて、干渉信号で無い前回のデータが出力されることになり、干渉信号が除去されることになる。
本発明は、上記のような原理に基づいている。
【００１４】
本発明に係る魚群探知機は、水中へ超音波信号を送信してエコーを受信する送受信部と、この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、このメモリに記憶されたエコーデータを用いて、各深度のエコーデータに対して順次、干渉除去処理を行う干渉除去部とを備えたものであって、上記干渉除去部は、今回の送受信で得られたエコーデータのうち、干渉除去対象エコーデータの深度を含む第１深度範囲に属する複数のエコーデータから第１特徴値を取得するとともに、前回の送受信で得られたエコーデータのうち、干渉除去対象エコーデータの深度を含む第２深度範囲に属する複数のエコーデータから第２特徴値を取得し、取得した第１特徴値と前記第２特徴値とを比較して、第１特徴値の方が小さい場合は干渉除去対象エコーデータをそのまま干渉除去済みエコーデータとして出力し、第２特徴値の方が小さい場合は干渉除去対象エコーデータと同じ深度の前回の送受信によるエコーデータを干渉除去対象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ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の魚群探知機の実施形態において、第１特徴値は、今回の送受信で得られた第１深度範囲に属する複数のエコーデータの平均値であり、第２特徴値は、前回の送受信で得られた第２深度範囲に属する複数のエコーデータの平均値であることを特徴とする。
【００１６】
なお、ここで平均値は、エコーデータの総和をデータ数で除して得られる単純平均値に限らず、データに適宜重み付けして求める重み付け平均値等でもよい。
【００１７】
また、本発明の魚群探知機の実施形態において、第１特徴値は、今回の送受信で得られた第１深度範囲に属する複数のエコーデータのうち、信号強度が所定順位のエコーデータの信号強度値であり、第２特徴値は、前回の送受信で得られた第２深度範囲に属する複数のエコーデータのうち、信号強度が所定順位のエコーデータの信号強度値であることを特徴とする。
【００１８】
このように、特徴値としては、平均値に代えて、第１深度範囲及び第２深度範囲に属する複数のエコーデータのうち、信号強度が所定順位のエコーデータの信号強度値を用いてもよい。
【００１９】
また、本発明の魚群探知機の実施形態において、上記干渉除去部は、次回の超音波信号の送受信時に、既に取得済みの前記第１特徴値を前記第２特徴値として用いるようにしても良い。
【００２０】
この実施形態は、第１特徴値、第２特徴値を取得する際の算出方法が前回と今回とで共通の場合に、今回の干渉除去に用いた第１特徴値を、次回の干渉除去において、そのまま第２特徴値として用いることができることに基づく。
【００２１】
また、本発明の魚群探知機の実施形態において、上記干渉除去部は、第１特徴値及び第２特徴値に加え、過去の送受信（前回の送受信を除く）で得られたエコーデータから１つ以上の特徴値を取得し、前記第１特徴値と前記第２特徴値と前記取得した１つ以上の特徴値とを比較し、最も小さい特徴値の算出に用いたエコーデータのうち、干渉除去対象エコーデータと同じ深度のエコーデータを当該干渉除去対象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ことを特徴とする。
【００２２】
この構成により、強い干渉が発生した場合でも、より的確に干渉を取り除くことができる。
【発明の効果】
【００２３】
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信号の影響を除去できる魚群探知機が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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、一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。
【００２６】
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]を中心とする上下Ｓ個（図３の例ではＳ＝２）、すなわちＤ[０；Ｍ−Ｓ] からＤ[０；Ｍ＋Ｓ]までの深度範囲（第１深度範囲）に属する計（２Ｓ＋１）個のデータを読み出し、これらの（２Ｓ＋１）個のデータの平均値を求める。これを第１特徴値Ａ［０；Ｍ］とする。同様に、干渉除去部７は、前回の受信データのうち、干渉除去処理の対象とする今回の受信データ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、すなわちＤ[１；Ｍ−Ｓ] からＤ[１；Ｍ＋Ｓ]までの深度範囲（第２深度範囲）に属する計（２Ｓ＋１）個のデータを読み出し、これら（２Ｓ＋１）個のデータの平均値を求める。これを第２特徴値Ａ［１；Ｍ］とする。
次に、干渉除去部７は、第１特徴値Ａ［０；Ｍ］と第２特徴値Ａ［１；Ｍ］とを比較し、第１特徴値Ａ［０；Ｍ］のほうが小さい場合は、干渉除去処理の対象とする今回の受信データＤ[０；Ｍ]をそのまま当該受信データに対する干渉除去済みデータとして表示処理部８に対して出力し、第２特徴値Ａ［１；Ｍ］のほうが小さい場合は、前回の受信データのうち、干渉除去処理の対象とする今回の受信データＤ[０；Ｍ]と同じ深度のデータＤ[１；Ｍ]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。
上記の処理を干渉除去対象とする今回のエコーデータに対して順次実行する。
【００２７】
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からのエコーである場合でも、前回の送受信による同じ単体魚からのほぼ同じレベルのエコーの存在を反映した特徴値の比較に基づいた干渉除去が行われるため、従来の干渉除去のように単体魚等からの有用なエコーを干渉信号として除去してしまう恐れが低くなる。一方、干渉除去対象のデータが干渉信号の場合、干渉信号は今回と前回の受信で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、前回のデータに基づく第１特徴値は強い信号強度を持った干渉信号の影響を受けずに今回のデータに基づく第２特徴値よりも小さい値となって、前回の送受信による干渉除去対象データと同じ深度の、干渉信号でないデータが、今回受信した干渉信号に代えて出力されることになり、この処理で干渉信号が除去できることになる。
【００２８】
図５により、本発明の干渉処理を行った場合の映像を説明する。
【００２９】
図５（Ａ）は、干渉除去処理を行わない場合の映像であり、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、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。
【００３０】
なお、干渉除去部７において、今回の送受信によるデータから求めた第１特徴値Ａ［０；Ｍ］は、次回の送受信によるデータに対する干渉除去処理を行うに際して、そのまま第２特徴値Ａ［１；Ｍ］として利用することが可能である。したがって、干渉除去部７に第１特徴値Ａ［０；Ｍ］を記憶する為のメモリを別途設け、このメモリのデータを、次回の送受信によるデータに対する干渉除去を実行する際に、第２特徴値Ａ［１；Ｍ］として読み出して用いるような構成としてもよい。この構成によると、干渉除去処理に要する演算量を減らして処理の高速化を図ることができる。
また、第１特徴値、第２特徴値については、通常の単純平均（データの総和をデータ数で除するもの）でなく、各データに重みを持たせて算出する重み付け平均とすることも可能である。
【００３１】
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、今回の受信データのうち、Ｄ[０；Ｍ]を中心とする上下Ｓ個（図４の例ではＳ＝２）、すなわちＤ[０；Ｍ−Ｓ] からＤ[０；Ｍ＋Ｓ]までの深度範囲（第１深度範囲）に属する計（２Ｓ＋１）個のデータを読み出し、これら（２Ｓ＋１）個のデータの平均値Ａ［０；Ｍ］を求める（第１特徴値）。同様に、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、すなわちＤ[１；Ｍ−Ｓ] からＤ[１；Ｍ＋Ｓ]までの深度範囲（第２深度範囲）に属する計（２Ｓ＋１）個のデータを読み出し、これら（２Ｓ＋１）個のデータの平均値Ａ［１；Ｍ］を求める（第２特徴値）。さらに、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]までの深度範囲（第３深度範囲）に属する計（２Ｔ＋１）個のデータを読み出し、これら（２Ｔ＋１）個のデータの平均値Ａ［２；Ｍ］を求める（第３特徴値）。干渉除去部７は、こうして求めた３つの特徴値Ａ［０；Ｍ］、Ａ［１；Ｍ］、Ａ［２；Ｍ］を比較し、もっとも小さい特徴値を算出する際に用いたエコーデータのうち、干渉除去対象のデータＤ[０；Ｍ]と同じ深度のデータを、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。すなわち、Ａ［０；Ｍ］が最小ならＤ［０；Ｍ］を、Ａ［１；Ｍ］が最小ならＤ［１；Ｍ］を、Ａ［２；Ｍ］が最小ならＤ［２；Ｍ］を、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。
【００３２】
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うことにより、ほぼ同じ深度に２度続けて干渉信号を受信する場合等、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、ここでは今回、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。
【００３３】
なお、この実施例においてＳ＝Ｔとした場合、第１特徴値Ａ［０；Ｍ］、第２特徴値Ａ［１；Ｍ］は、次回の送受信によるデータに対する干渉除去処理を行うに際して、それぞれ第２特徴値Ａ［１；Ｍ］、第３特徴値Ａ［２；Ｍ］として利用することが可能である。したがって、干渉除去部７に第１特徴値Ａ［０；Ｍ］、第２特徴値Ａ［１；Ｍ］を記憶する為のメモリを別途設け、このメモリのデータを、次回の送受信によるデータに対する干渉除去を実行する際に、第２特徴値Ａ［１；Ｍ］、第３特徴値Ａ［２；Ｍ］として読み出して用いるような構成としてもよい。この構成によると、干渉除去処理に要する演算量を減らして処理の高速化を図ることができる。
【００３４】
上記いずれの実施例においても、特徴値としては、通常の単純平均（データの総和をデータ数で除するもの）に代えて、各データに重みを持たせて算出する重み付け平均を用いることも可能である。  
【００３５】
その他、特徴値としては、今回と前回と所定の深度範囲に属するデータのメディアン値や、信号強度が所定順位のエコーデータを用いることが可能である。このように、特徴値は、着目する深度範囲に存在する複数のデータの信号強度を反映する指標となるものであればよい。
【００３６】
なお、上記の実施例では、今回、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の深度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、今回、前回の深度範囲の幅を必ずしも同じにする必要はない。
【００３７】
また、メモリ６の上下端付近については、干渉除去処理に用いる今回、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。
【００３８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態のブロック図である。
【図２】メモリ６の構造を説明するための図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】（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。
【図６】（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。
【符号の説明】
【００４０】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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