(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の各構成を有することを特徴とする計量魚群探知機。
（イ）パルス幅切換制御信号が指定するパルス幅の送信信号を、予め定められた時間間隔で発生する送信部
（ロ）前記送信部が発生する送信信号のパルス幅を、予め定められた短いパルス幅と長いパルス幅に予め定められた順序で指定する、前記パルス幅切換制御信号を発生するパルス幅切換制御部
（ハ）前記送信部からの送信信号に基づく送波パルスを水中に放射し、その反射波を受波して受信信号を出力する送受波器
（ニ）前記送受波器からの受信信号を増幅検波して出力する受信部
（ホ）前記パルス幅切換制御部からのパルス幅切換制御信号に基づいて、前記受信部の出力信号を短パルス幅信号成分と長パルス幅信号成分とに分離する信号分離部
（ヘ）前記信号分離部からの短パルス幅信号成分に基づいて、単体魚のターゲットストレングスと、魚群中の単体平均ターゲットストレングスとを含む単体魚データを生成し出力する単体エコー処理部
（ト）前記信号分離部からの長パルス幅信号成分に基づいて、魚群の単位体積当りの体積散乱強度を算出し、この体積散乱強度を前記単体平均ターゲットストレングスで除算した魚群の分布密度を含む魚群データを生成し出力する群体エコー処理部
（チ）前記単体エコー処理部からの単体魚データと、前記群体エコー処理部からの魚群データとを、予め定められた表示形式で表示する表示部
【請求項２】
パルス幅切換制御部が、予め定められた短いパルス幅と長いパルス幅に交互に指定するパルス幅切換制御信号を発生する請求項１記載の計量魚群探知機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は計量魚群探知機に関し、特に単体魚の大きさやその数、魚群の分布密度などを把握することができて、水産資源調査に必要不可欠な計量魚群探知機に属する。
【０００２】
【従来の技術】
水産資源を調査するには、魚一匹一匹の大きさやその数、魚群の大きさやその魚群に含まれる魚の大きさ、密度などを把握する必要がある。このような諸データは、魚に関する数多くの音響的特性等の研究成果に基づいて設計、製作された計量魚群探知機により、得ることができる。
このような計量魚群探知機の代表的な第１の例のブロック図を図２に示す。
この計量魚群探知機は、予め定められたパルス幅の送信信号ＳＳを予め定められた時間間隔で発生し出力する送信部１ｘと、この送信部１ｘからの送信信号ＳＳに基づく送波パルスを海中に放射してその反射波を受波し、受信信号ＲＳとして出力する送受切換部２及び送受波器３と、受信信号ＲＳを増幅、検波して出力する受信部４と、この受信部４の出力信号から、単体エコー部分を抽出して単体魚のターゲットストレングス（ＴＳ）や数、平均ターゲットストレングス（Ｔｓ）等から成る単体魚データＥＥＤを出力する一方、単体エコーを含む画像信号ＥＥＶを出力する単体エコー処理部６と、受信部４の出力信号を積分処理して魚群の１立方メートル当りの平均体積散乱強度（Ｓｖ）を含む群体推定信号ＧＥＳを生成するエコー積分・信号処理部１１、及び平均体積散乱強度（Ｓｖ）を平均ターゲットストレングス（Ｔｓ）で除算して得られた魚群の分布密度（ｎ）を含む群体データＧＤを算出して出力する群体データ演算処理部７２ｘを備えた群体推定処理部１０と、単体エコー処理部６からの画像信号ＥＥＶ及び単体魚データＥＥＤ、並びに群体推定処理部１０からの群体推定信号ＧＥＳ及び群体データＧＤに基づいて、予め定められた表示形式の魚探画像を表示する表示部８ｘを有する構成となっている。
【０００３】
単体魚のターゲットストレングスＴＳは、送信信号レベル、送波感度、受波感度、指向角、深度等の諸元や、受信信号レベル等に基づいて算出することができ、受信部４の出力信号を積分処理してその信号レベルや、単体魚のターゲットストレングス算出諸元と同様の諸元に基づいて、単位体積当りの平均体積散乱強度Ｓｖを求めることができる。また、魚体長換算に関する諸元に基づいて、ターゲットストレングスから魚体長を算出することができる。
【０００４】
図３は、パルス幅τの送波パルスを、指向角θで海中に放射したときの、時刻ｔ１における探知範囲を示す図である。
時刻ｔ１における探知範囲ＥＦＧＨ内に魚が一匹のみ存在する場合に、単体エコーとして抽出することができ、単体魚のターゲットストレングスＴＳを求めことができる。
また、魚がＡＢＣＤの範囲に分布しいる場合（魚群の場合）、分布が疎で一様ランダムと見なせないときには、探知範囲ＥＦＧＨ内に入る魚の数は変化し、個々の魚からの反射による基本成分の他に、他の魚による干渉成分が現れて、これら基本成分及び干渉成分共大きく変化し（あばれが大）、かつ干渉成分が無視できなくなって、正確な単体魚データ（ＴＳ等）が得られなくなる。
従って、単体魚データの取得には、送波パルス（送信信号ＴＸ）のパルス幅が短い方（例えば0.6ｍｓ程度）が有利である。
【０００５】
魚群の分布が密の場合には、一様ランダムと見なすことができ、干渉成分を無視することができ、また、基本成分もならされて、あばれも小さくなる。すなわち、群体エコーのデータ取得には送波パルスのパルス幅が長い方（例えば1.2〜1.4ｍｓ程度）が有利である。
しかし、魚群の場合の、短いパルス幅によるときでも、多数回の送受信を行ってその平均処理を行うことにより、一様ランダムと見なすことができ、干渉成分が無視できるようになって基本成分のみとなり、正確な群体エコーのデータを取得できるようになる。これがエコー積分の原理であり、この計量魚群探知機の群体推定処理部１０に相当する。短いパルス幅の送波パルスを用いて群体エコーデータを得るには、多数回の送受信を行う必要があるため、時間が長くなる。そこで、群体エコーデータを取得する場合には、長いパルス幅の送波パルスを用いるようにした例がある。このような例（従来の第２の例）の計量魚群探知機のブロック図を図４に示す。
【０００６】
この計量魚群探知機は、単体魚データＥＥＤを取得する期間には短いパルス幅を指定し、群体データを取得するときには長いパルス幅を指定するパルス幅切換信号ＰＷＳを発生するパルス幅切換部２１と、パルス幅切換信号ＰＷＳが指定するパルス幅の送信信号ＳＳを発生する送信部１ｙと、前述の第１の例と同様の送受切換部２、送受波器３及び受信部４と、パルス幅切換信号ＰＷＳが短いパルス幅を指定する期間に活性化し第１の例６と同様の動作をする単体エコー処理部６と、平均ターゲットストレングスＴｓを記憶しておきパルス幅切換信号ＰＷＳが長パルス指定時に読出すＴｓメモリ２２と、パルス幅切換信号ＰＷＳが長パルス指定時に活性化し、受信部４の出力信号に基づいて、魚群の１平方メートル当りの体積散乱強度（ＳＶ）を含む群体エコー処理信号ＧＥＰを生成する群体エコー信号処理部７１、及び体積散乱強度ＳＶをＴｓメモリ２２からの平均ターゲットストレングスＴｓで除算して得られた魚群の分布密度（ｎ）を含む群体データＧＤを算出する群体データ演算処理部７２ｙを備えた群体エコー処理部７ｙと、第１の例と同様の表示部８ｙとを有する構成となっている。
この第２の例では、群体データＧＤを、長いパルス幅の送波パルスを用いて取得しているので、そのための送受信回数を第１の例より少なくし、かつあばれの少ない、より正確な体積散乱強度ＳＶを得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の計量魚群探知機は、第１の例では、単体魚データＥＥＤ及び群体データＧＤの両方を、単体魚データＥＥＤを取得に有利な短いパルス幅の信号を用い、この場合、魚群の分布状態によって受信信号のあばれが大きく、かつ干渉成分が無視できなくなるため、魚群の体積散乱強度を求める際に多数回の送受信を行ってそれを積分処理し、あばれや干渉成分の影響を除去する必要があり、群体データＧＤの取得に要する時間が長くなる、という問題点があり、また、第２の例では、単体魚データＥＥＤは短パルスを用い、群体データＧＤは長パルスを用いて取得するようにしているので、短パルス及び長パルスそれぞれの特長を生かし、かつ、魚群の体積散乱強度を短時間に正確に得ることができるものの、単体魚データＥＥＤの取得と、群体データＧＤの取得とは別々に行われるため、パルス幅の切換えなどの操作上の繁雑さがある上、魚群の分布密度を求める際の、平均ターゲットストレングス及び体積散乱強度それぞれを取得する際の時間的空間的なずれが大きく、刻々変化する魚群に対する、その分布密度の精度が低下するという問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、短時間に、精度の高い単体魚データ及び群体データを容易に取得することができる計量魚群探知機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の計量魚群探知機は、上記の目的を達成するために次の各構成を有することを特徴とする。
（イ）パルス幅切換制御信号が指定するパルス幅の送信信号を、予め定められた時間間隔で発生する送信部
（ロ）前記送信部が発生する送信信号のパルス幅を、予め定められた短いパルス幅と長いパルス幅に予め定められた順序で指定する、前記パルス幅切換制御信号を発生するパルス幅切換制御部
（ハ）前記送信部からの送信信号に基づく送波パルスを水中に放射し、その反射波を受波して受信信号を出力する送受波器
（ニ）前記送受波器からの受信信号を増幅検波して出力する受信部
（ホ）前記パルス幅切換制御部からのパルス幅切換制御信号に基づいて、前記受信部の出力信号を短パルス幅信号成分と長パルス幅信号成分とに分離する信号分離部
（ヘ）前記信号分離部からの短パルス幅信号成分に基づいて、単体魚のターゲットストレングスと、魚群中の単体平均ターゲットストレングスとを含む単体魚データを生成し出力する単体エコー処理部
（ト）前記信号分離部からの長パルス幅信号成分に基づいて、魚群の単位体積当りの体積散乱強度を算出し、この体積散乱強度を前記単体平均ターゲットストレングスで除算した魚群の分布密度を含む魚群データを生成し出力する群体エコー処理部
（チ）前記単体エコー処理部からの単体魚データと、前記群体エコー処理部からの魚群データとを、予め定められた表示形式で表示する表示部
【００１０】
また、前記パルス幅切換制御部が、予め定められた短いパルス幅と長いパルス幅に交互に指定するパルス幅切換制御信号を発生するようにして構成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態は、まず、送信部から、パルス幅を、短いパルス幅と長いパルス幅に交互に、または予め定められた順序で自動的に切換えた送信信号を発生して送受波器から水中に放射し、その反射波による受信信号を、短いパルス幅の信号と長いパルス幅の信号に分離する。
そして、短いパルス幅の信号により、魚群中の単体魚の平均ターゲットストレングス等を求め、長いパルス幅の信号により魚群の単位体積当りの体積散乱強度等を求め、この体積散乱強度を上記の平均ターゲットストレングスで除算して、魚群の分布密度等を算出する構成となっている。
従って、単体魚に対するデータは短いパルス幅により、魚群の体積散乱強度等は長いパルス幅により取得することができるのでこれらを短時間にかつ精度よく取得することができ、かつこれらは同時に平行して行われるので、時々刻々変化する魚群に対し、その分布密度等のデータを、高い精度で取得することができる。また、パルス幅の切換えは自動的に行われるので、操作も単純で容易となる。
【００１２】
【実施例】
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例を示すブロック図である。この実施例は、パルス幅切換制御信号ＰＷＳＣが指定するパルス幅の送信信号ＳＳを、予め定められた時間間隔で発生する送信部１と、この送信部１が発生する送信信号ＳＳのパルス幅を、予め定められた短いパルス幅τ１と長いパルス幅τ２に自動的に交互に指定するためのパルス幅切換制御信号ＰＷＳＣを発生するパルス幅切換制御部９と、従来の計量魚群探知機（以下、従来例という）と同様の（図２、図４）機能をはたす送受切換部２、送受波器３、及び受信部４と、パルス幅切換制御信号ＰＷＳＣに基づいて受信部４の出力信号を短いパルス幅τ１の信号成分（以下、短パルス幅信号成分という）と長いパルス幅τ２の信号成分（以下、長パルス幅信号成分という）とに分離する信号分離部５と、信号分離部５からの短パルス幅信号成分に基づいて、従来例と同様に単体魚のターゲットストレングスＴＳやその数、及び平均ターゲットストレングスＴｓを含む単体魚データＥＥＤ、単体魚を含む画像信号ＥＥＶを生成し出力する単体エコー処理部６と、信号分離部５からの長パルス幅信号成分に基づいて、魚群の１立方メートル当りの体積散乱強度ＳＶを含む群体エコー処理信号ＧＥＰを生成する群体エコー信号処理部７１、及び体積散乱強度ＳＶを平均ターゲットストレングスＴｓで除算して得られた魚群の分布密度ｎを含む群体データＧＤを算出する群体データ演算処理部７２を備えた群体エコー処理部７と、従来例と同様の表示部８とを有する構成となっている。
【００１３】
この実施例においては、単体魚の個々のターゲットストレングスＴＳや平均ターゲットストレングスＴｓを含む単体魚に関するデータ（ＥＥＤ）は、短パルス幅信号成分より取得し、魚群の１立方メートル当りの体積散乱強度ＳＶを含む魚群に関するデータ（ＧＥＰ等）は長パルス幅信号成分より取得する。従って、それぞれのデータは精度が高く、また、体積散乱強度ＳＶ等の取得も短時間で済ませることができる。しかも、単体魚に関するデータの取得と、魚群に関するデータの取得とが同時に平行して行われるので、時々刻々分布状態等が変化する魚群に対し、平均ターゲットストレングスＴｓ取得時と体積散乱強度ＳＶ取得時との間の時間的、空間的なずれが極めて少なく、魚群の分布密度ｎに対する精度を上げることができる。また、パルス幅の切換えはパルス幅切換制御部９により自動的に行われるので、従来の第２の例のような繁雑なパルス幅の切換え操作を行う必要がない。
なお、短いパルス幅と長いパルス幅の切換えは、交互でなく、短い期間内で、予め定められた順序で切換えるようにしてもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、送信部から、短いパルス幅と長いパルス幅に、又は予め定められた順序で交互に自動的に切換えられた送信信号を発生して送受波器に供給し、送受波器からの受信信号を受信機で処理した後、短いパルス幅の信号成分と長いパルス幅の信号成分とに分けて、短いパルス幅の信号成分から、ターゲットストレングスを含む単体魚に関するデータを取得し、長いパルス幅の信号成分から、魚群の単位体積当りの体積散乱強度を含む、魚群に関するデータを取得する構成としたので、短いパルス幅、長いパルス幅の特徴を生かして、短時間に精度の高いデータを得ることができ、中でも、これらは同時に平行して行われるので、時々刻々その分布状態が変化する魚群に対しても、平均ターゲットストレングス取得時と体積散乱強度取得時の間の時間的、空間的なずれが極めて少なく、これらから算出する魚群の分布密度に対し、高精度を保つことができ、しかも、パルス幅の切換えは自動的に行われるので、操作も単純、容易である、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】従来の計量魚群探知機の第１の例を示すブロック図である。
【図３】従来の計量魚群探知機で使用される信号のパルス幅に対する単体魚に関するデータ及び魚群に関するデータの取得時の特徴を説明するための図である。
【図４】従来の計量魚群探知機の第２の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，１ｘ，１ｙ  送信部
２  送受切換部
３  送受波器
４  受信部
５  信号分離部
６  単体エコー処理部
７  群体エコー処理部
８，８ｘ，８ｙ  表示部
９  パルス幅切換制御部
１０  群体推定処理部
１１  エコー積分・信号処理部
２１  パルス幅切換部
２２  Ｔｓメモリ
７１，７１ｙ  群体エコー信号処理部
７２，７２ｘ，７２ｙ  群体データ演算処理部
【図１】
0003930166.tif 000002
【図２】
0003930166.tif 000003
【図３】
0003930166.tif 000004
【図４】
0003930166.tif 000005