专利名称：物标探测装置及物标探测方法
技术领域：
本发明涉及向外发送探测脉冲，并根据返回来的接收信号进行物标的检测的物标探测装置及物标探测方法。
背景技术：
以往，已知为了进行水产资源量的调查等而进行鱼体的计量测定的计量鱼群探测机。在这种计量鱼群探测机中，求出从探头发送的超声波的声压电平与被鱼反射而返回来的回波的声压电平之比即反射强度TSCTarget Mrength)，利用反射强度TS与鱼体长L的关系，根据得到的反射强度TS来算出鱼的体长。鱼体的计量测定需要对单体鱼与鱼群进行识别并检测，例如专利文献1中提出了利用具有2种脉宽的超声波发送脉冲的单体鱼判别回路。即，专利文献1中记载了依次发送具有长短2种脉宽的超声波发送脉冲，对两接收信号进行矩形整形之后，根据对应的两接收信号的矩形宽度的比率来判定是否为单体鱼。其所利用的现象是在单体鱼的情况下，长短2种接收信号的矩形宽度的比率收敛于已知的规定范围，另一方面，在鱼群等的情况下， 接收信号的矩形宽度因超声波的行进方向上的鱼群的纵深而变长，比率与单体鱼的情况的比率不同。专利文献1日本特开平5-196733号公报在专利文献1中，由于使用长短2种脉宽的超声波发送脉冲，因此需要与其相应的回路结构，此外，由于长短脉宽的超声波发送脉冲的发送、即两次发送相当于一次探测动作，因此探测效率相应地下降。另外，已知从与单频超声波发送信号对应的接收信号中提取其上升及下降来检测单体鱼的方法。该检测方法例如是对接收信号高速采样、并从采样得到的信号中检测上升及下降的方法，或者是以比高速采样慢的速度求出各采样期间内的接收信号的平均值或提取最大值、并利用这些信号来检测上升及下降的方法。但是，因高速采样的数据的量庞大而成为高速处理的障碍。此外，在利用通过平均值处理或最大值处理进行加工的数据来检测上升及下降的情况下，由于数据的加工方法及加工数据的利用方法，单体鱼的检测精度存在一定的限度。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的是提供一种物标探测装置及物标探测方法，对于接收信号，按每规定期间提取该期间内的最大值及最小值，基于根据该最大值与最小值之差而得到的梯度，能够高精度地检测单体鱼等物标。技术方案1记载的发明是一种物标探测装置，向外发送探测脉冲，根据返回来的接收信号，进行物标的检测，其特征在于，具备第一峰值保持单元，对于上述接收信号，按每规定周期提取该周期内的最大值；第二峰值保持单元，对于上述接收信号，按每上述规定周期，提取该周期内的最小值；以及物标判定单元，利用在相互不同的峰值保持位置上提取到的上述最小值与上述最大值之间的梯度，判定表示上述物标的信号的上升及其下降。技术方案7记载的发明是一种物标探测方法，向外发送探测脉冲，根据返回来的接收信号，进行物标的检测，其特征在于，包括第一峰值保持步骤，对于上述接收信号，按每规定周期提取该周期内的最大值；第二峰值保持步骤，对于上述接收信号，按每上述规定周期，提取该周期内的最小值；以及物标判定步骤，利用在相互不同的峰值保持位置上提取到的上述最小值与上述最大值之间的梯度，判定表示上述物标的信号的上升及其下降。根据这些发明，若探测脉冲被向外发送，则若存在作为探测对象的物标，则接收到被该物标反射并返回来的信号，基于该接收信号进行物标的判定。即，对于接收信号，按每规定周期提取该周期内的最大值，此外，同样提取该周期内的最小值。然后，求出在相互不同的峰值保持位置、例如在相邻的位置或者相隔几个峰值保持位置的相离位置上提取的最小值与最大值之间的梯度。接着，判定求出的梯度是否是表示物标的信号的上升及其下降。 上升与下降所成的组检测为物标。这样，在物标的判断中，采用以往没有想到的最小值，并且，利用从该最小值到最大值的差分来进行表示物标的信号的上升的判断，利用从最大值到最小值的差分来进行表示物标的信号的下降的判断，从而能够以与以往那样利用由高速采样取得的庞大的接收数据来判断的情况同等的程度进行判断，此外，与使用在相当于上述规定周期的周期中得到的平均值的判定或使用最大值的判定相比，能够得到更高的判定精度。技术方案2记载的发明是，在技术方案1记载的物标探测装置中，其特征在于，上述物标判定单元根据相互距离预先设定的一个或多个上述规定周期量的峰值保持位置的最小值和最大值，算出上述梯度。根据该结构，利用最小值与最大值的差分，使差分更显著化，从而能够高精度地检测表示物标的信号的上升、下降。技术方案3记载的发明是，在技术方案1或2记载的物标探测装置中，其特征在于，上述物标判定单元将用于求出上述上升的梯度的从最小值到最大值的差分与上升判定用阈值进行比较，在上述差分超过上述上升判定用阈值的情况下，判定为表示物标的信号的上升。根据该结构，与上升判定用阈值进行比较来判定是否是上升，因此能够稳定且高精度地检测上升。技术方案4记载的发明是，在技术方案1 3的任一项记载的物标探测装置中，其特征在于，上述物标判定单元将用于求出上述下降的梯度的最大值和最小值的差分与下降判定用阈值进行比较，在上述差分超过上述下降判定用阈值的情况下，判定为表示物标的信号的下降。根据该结构，与下降判定用阈值进行比较来判定是否是下降，因此能够稳定且高精度地检测下降。技术方案5记载的发明是，在技术方案1 4的任一项记载的物标探测装置中，其特征在于，上述第一峰值保持单元、第二峰值保持单元与设定的探测距离对应地变更上述规定周期。根据该结构，在显示探测图像的情况下，应显示的信号的个数与显示部的显示像素(Pixel)数对应，因此显示处理相应地变容易。技术方案6、8记载的发明的特征在于，上述探测脉冲是向水中发送的超声波脉冲，上述物标是单体鱼，上述物标判定单元/步骤是单体鱼判定单元/步骤。根据该结构， 高精度地进行对水中的单体鱼的探测。发明效果
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根据本发明，能够高精度地检测作为探测对象的物标。
图1是表示适用本发明的物标探测装置的水中探测装置的一实施方式的框图。图2是表示图1所示的信号处理部的一实施方式的框图。图3是表示被采样的接收数据及最大峰值保持数据与最小峰值保持数据的关系的一例的数据图的一部分。图4是用于说明梯度算出方法的图，是图3的局部放大图。图5是表示探测图像的显示方式的一例的图。附图标记说明10水中探测装置16信号处理部18 显示部160 控制部161峰值保持处理部(第一、第二峰值保持单元)1611最大峰值保持部(第一峰值保持单元)1612最小峰值保持部(第二峰值保持单元)162单体鱼一次检测处理部(单体鱼判定单元)1621上升检测处理部(单体鱼判定单元的一部分)1622下降检测处理部(单体鱼判定单元的一部分)163单体鱼二次检测处理部164鱼体计量处理部165 显示处理部
具体实施例方式图1是表示适用本发明的物标探测装置的水中探测装置的一实施方式的框图。水中探测装置10具备搭载于船底等并配置有一个或规定数量的超声波振子的探头11。探头 (超声波传感器)11构成为发送如下超声波束，该超声波束是超声波的发送方向在规定的下方向、优选在正下方具备例如几° 约10° (度)的窄指向性的超声波束。发送回路12 生成驱动信号，该驱动信号具有用于激励构成探头11的超声波振子的规定的脉宽。另外， 在探头11由多个超声波振子构成的方式中，只要对各超声波振子的激励信号加权或实施相位控制来得到期望的指向宽度即可。收发切换器13将来自发送回路12的驱动信号导向探头11，并且将刚发送之后由探头11接收到的信号导向接收回路14。接收回路14是对于由探头11接收的、被水中物标反射而返回来的接收信号进行 TVG放大处理及滤波处理的回路，所述TVG放大处理是补偿随着水中传播而发生的超声波的吸收衰减的处理，所述滤波处理是将信号中的无用的噪声信号阻断的处理。接收回路14 对进行了 TVG放大处理及滤波处理而得到的信号实施检波处理并输出。AD变换器15对于从接收回路14输出的检波后的接收信号，以规定的采样周期(用频率而言，几十KHz 一百几十KHz，例如IOOKHz)变换为数字接收数据。
信号处理部16对采样得到的接收数据执行规定的处理。这里，规定的处理是指峰值保持处理、单体鱼判别处理、鱼体计量处理以及显示处理等，详细内容后述。水中探测装置10具备规定的壳体，在该壳体具备操作部17以及显示部18。操作部17具备各种键及按钮等各种操作部件，指示探测距离等探测条件的设定及有关显示的各种条件的设定。显示部18由具备画面181的高宽所需数量的像素(显示像素)的显示部件、例如液晶面板等构成，对接收信号以规定的显示方式进行图像显示。在显示部18的画面181上，由信号处理部16进行探测图像的显示。图5是表示探测图像的显示方式的一例的图。在画面181中，纵向(高方向)上设定深度方向，横向 (宽方向)上设定探测次数(时间方向)。1次探测图像描绘在具有规定的较窄宽度的纵向的例如由1列像素构成的1线(line)上。在能够显示黑白图像的情况下，接收信号被变换为与接收强度相应的亮度来显示，此外，在能够显示彩色图像的情况下，接收信号被变换为与接收强度相应的颜色来显示。画面181中，每次发送超声波发送脉冲时，沿时间方向(图 5的左方)滚动1线，最新的探测图像描绘在右端的1线。在画面181内，显示了海底图像 Si、单体鱼图像S2、干涉波等的无用图像S3及其他。图2是表示图1所示的信号处理部16的一实施方式的框图。信号处理部16具备由微计算机等构成的控制部160、以及与控制部160连接的R0M16a和RAM16b。R0M16a存储有用于信号处理的动作程序、用于信号处理的规定的数据或参数类等。RAM16b暂时保存处理过程中的数据。RAM16b具备视频RAM部160b，该视频RAM部160b具有与构成显示部18 的画面181的像素的个数对应的存储容量。控制部160通过执行R0M16a中保持的动作程序，作为如下各部发挥功能峰值保持处理部161，以规定的周期对通过AD变换取得的接收数据执行峰值保持处理；单体鱼一次检测处理部162，初次判定单体鱼的候选；单体鱼二次检测处理部163，根据其他条件，从一次候选中进行单体鱼的精选(再选)处理(narrowing processing)；鱼体计量处理部 164，根据反射强度TS (Target Mrength)，算出鱼体长L等；以及显示处理部165，进行将接收信号的图像以及处理后的信息等显示在显示部18上的处理。峰值保持处理部161具备最大峰值保持部1611，按规定的周期(以下称为峰值保持周期)提取该期间内的最大值(Max)；以及最小峰值保持部1612，按上述峰值保持周期，提取该期间内的最小值(Min)。在本实施方式中，峰值保持处理是利用由AD变换器15 采样的接收数据，生成用于后述的单体鱼判定的数据的处理。峰值保持周期相比于AD变换器15中设定的采样周期相同或较长，作为其设定方法可以考虑各种方法，但在本实施方式中，与探测距离等对应地变更。更具体而言，峰值保持周期以水中探测装置10中设定的例如最短的探测距离为基准，在探测距离相对于该基准设定为例如2倍的情况下，显示部18的画面181的纵向的1个像素所对应的单位距离成为2倍，结果，峰值保持周期变更为2倍。在该情况下，也可以使最短的探测距离下的、即作为基准的峰值保持周期与AD变换器15的采样周期一致。峰值保持处理部161按照由操作部17设定的探测距离的信息，设定峰值保持周期，并对来自AD变换器15的接收数据，进行以设定的峰值保持周期反复执行峰值保持处理的处理。更具体而言，最大峰值保持部1611在峰值保持周期内进行以下处理将由AD变换器15得到的接收数据按照采样的顺序取入，并对紧前的取入数据与此次的取入数据的大小进行比较，将较大的数据依次保存，由此，能够提取对应于1峰值保持周期的最大峰值数据。每1峰值保持周期提取的最大峰值数据依次保存在RAM16b中。同样，由最小峰值保持部1612提取每1峰值保持周期的最小峰值数据，将提取的最小峰值数据与同一峰值保持位置的最大峰值数据对应起来依次保存在RAM16b中。图3是表示采样得到的接收数据及最大峰值保持数据与最小峰值保持数据的关系的一例的数据图的一部分。在图3中，纵轴表示信号强度，横轴表示深度方向(AD变换器 15进行的采样的计数值)。横轴的点(dot)值是表示AD变换器15的采样次数的计数值， 在图3中是计数值“2200”至“2500”的数据。例如，在设AD变换器15的采样频率为ΙΟΟΚΗζ、水中音速为1500m/s时，每“1”个计数值的探测距离是“0.75cm”。于是，与图3所示的计数值“2200”至“2500”对应的探测距离相当于“16. 5m”至“18. 75m”。此外，图3所示的信号SO表示由AD变换器15采样而得到的接收数据，信号Smax 表示由最大峰值保持部1611提取的最大峰值保持数据，信号Smin表示由最小峰值保持部 1612提取的最小峰值保持数据。在该例中，对横轴(深度方向)的每8个计数值、即每8个采样数据，设定1个最大峰值保持数据(最小峰值保持数据也相同)。因此，在图3所示的探测距离下，通过峰值保持处理，接收数据被筛选(thin-out)，结果只接收数据的1/8被保持。接着，对单体鱼的检测进行说明。单体鱼检测处理由单体鱼一次检测处理部162 和单体鱼二次检测处理部163进行。单体鱼一次检测处理部162根据峰值保持数据检测单体鱼的一次候选。单体鱼一次检测处理部162具备对单体鱼的上升进行检测的上升检测处理部1621、以及对单体鱼的下降进行检测的下降检测处理部1622。上升检测处理部1621利用通过峰值保持处理得到的最大峰值保持数据和最小峰值保持数据，算出接收数据的上升，并将算出结果与阈值进行比较，从而判定是否为单体鱼候选。更具体而言，算出某峰值保持位置(设为第一峰值保持位置)内的最小峰值保持数据与相当于比该第一峰值保持位置深规定深度侧的第二峰值保持位置(例如与第一峰值保持位置相邻的峰值保持位置)内的最大峰值保持数据的差分，并算出与深度方向对应的梯度。然后，将算出的梯度的大小与上升判定用阈值的大小进行比较，在算出的梯度的大小超过上升判定用阈值的大小的情况下，判定为单体鱼的上升。上升检测处理部1621从第一峰值保持位置为初次的峰值保持位置(最浅部)的时刻开始依次向深度方向反复执行所述梯度算出处理，检测满足条件的单体鱼的上升信号及其位置。此外，为了更高精度地检测上升，上升检测处理部1621不仅可以利用第一、第二峰值保持位置彼此相邻的情况的梯度，也可以是以下方式采用第一、第二峰值保持位置相隔一个峰值保持位置的情况、相隔两个峰值保持位置的情况那样到希望的相离位置的梯度。上升判定用阈值只要根据第一、第二峰值保持位置相隔几个峰值保持位置来分别准备即可。下降检测处理部1622利用通过峰值保持处理得到的最大峰值保持数据和最小峰值保持数据，算出接收数据的下降，并将算出结果与阈值进行比较，从而判定是否为单体鱼候选。更具体而言，算出某峰值保持位置(设为第一峰值保持位置)内的最大峰值保持值与相当于比该第一峰值保持位置深规定深度侧的第二峰值保持位置(例如与第一峰值保持位置相邻的峰值保持位置)的最小峰值保持值的差分，并算出与深度方向对应的梯度。然后，将算出的梯度的大小和下降判定用阈值的大小进行比较，在算出的梯度的大小超过下降判定用阈值的大小的情况下，判定为单体鱼的下降。下降检测处理部1622从第一峰值保持位置为初次的峰值保持位置(最浅部)的时刻开始依次向深度方向反复执行上述梯度算出处理，检测满足条件的单体鱼的下降信号及其位置。此外，为了更高精度地检测下降，下降检测处理部1622不仅可以利用第一、第二峰值保持位置相邻的情况的梯度，还可以是以下方式采用第一、第二峰值保持位置相隔一个峰值保持位置的情况、相隔两个峰值保持位置的情况那样到希望的相离位置的梯度。下降判定用阈值只要根据第一、第二峰值保持位置相隔几个峰值保持位置来分别准备即可。每次设定了用于算出梯度的第一、第二峰值保持位置时，单体鱼一次检测处理部 162使上升检测处理部1621和下降检测处理部1622同时并行地执行，检测单体鱼的上升和下降。图4是用于说明梯度算出方法的图，是图3的局部放大图。横轴相当于图3的采样位置Dl D2。图4示出第一、第二峰值保持位置相邻的情况。即，在算出上升梯度时，算出以下差分，该差分表示相对于峰值保持位置i的最小峰值保持数据、在深度方向上相邻的峰值保持位置(i+Ι)的最大峰值保持数据增大了多少，然后，利用该算出的差分和深度方向的位置差来算出梯度。深度方向的位置差，在这里为1{= (i+l)_i}。此外，在相邻位置的情况的上升判定用阈值设定为15(dB 分贝)的情况下，根据图4，差分为约35dB{=约50dB(位置(i+Ι)的最大峰值保持数据)_约15dB(位置i的最小峰值保持数据)}，判定为单体鱼候选。此外，在算出下降梯度时，算出相对于峰值保持位置i’的最大峰值保持数据，在深度方向上相邻的峰值保持位置(i’ +1)的最小峰值保持数据减小了多少的差分，然后， 利用该算出的差分和深度方向的位置差来算出梯度。深度方向的位置差在这里为1{=
(i，+l)-i' } ο此外，在将相邻位置的情况的下降判定用阈值设定为12dB的情况下，根据图4，差分为约=约63dB(位置i，的最大峰值保持数据)-约35dB(位置(i，+1)的最小峰值保持数据)}，判定为单体鱼候选。峰值保持位置i按照1、2、3、…的顺序依次设定，最后成为相当于探测距离的峰值保持位置。另外，在同时并行地进行上升判定处理以及下降判定处理的方式中，与峰值保持位置i和(i+Ι)的上升判定处理同时，求出从峰值保持位置i的最大峰值保持数据到峰值保持位置(i+Ι)的最小峰值保持数据的差分，执行下降判定处理。在该情况下，在图4的例中是8dB(=约36dB-约^dB),小于下降判定用阈值12dB，判定为不是单体鱼的下降。同样，在与峰值保持位置i’和(i’+l)的下降判定处理同时还执行上升判定处理的方式中，在图4的例中是_3dB(=约57dB(峰值保持位置(i，+1)的最大值)-约60dB (峰值保持位置i’的最小值))，小于上升判定用阈值15dB，判定为不是单体鱼的上升。此外，在同一位置上，上升和下降原则上不会并存，因此也可以在通过一方的处理判定为单体鱼候选的情况下，中止另一方的处理。此外，为了提高检测精度，作为上升、下降判定用的其他条件，也可以在上升检测时设定对最小峰值保持数据的值的限制，在下降检测时设定对最大峰值保持数据的值的限制。在此，所谓限制，是指峰值保持数据本身是超过对应的阈值的值。
此外，使用了相隔一个峰值保持位置的峰值保持位置的情况的梯度算出处理如图 4所示，只要使用峰值保持位置i与(i+2)的数据的差分(或者i’与(i’+2)的数据的差分)即可，该情况的梯度是差分/2。然后，通过单体鱼一次检测处理判定为单体鱼的上升以及下降的相邻的数据作为一组信息、即一次候选的单体鱼信号，按每个组依次保存在RAMieb中。单体鱼二次检测处理部163从由单体鱼一次检测处理部162检测到的、保存在 RAM16b中的一次候选的单体鱼信号中，根据其他条件进行单体鱼的选定处理，具备鱼体高判定部1631、波束中心判定部1632以及追尾处理部1633。鱼体高判定部1631在被检测为一次候选的单体鱼的从上升的峰值保持位置到下降的峰值保持位置的深度方向的距离超过预先设定的值、例如超过相当于一般的鱼体尺寸的几倍、例如3倍程度的距离的情况下， 从单体鱼中排除。此外，通过上述判定处理，结果(或有效地)使干涉信号等宽度比较宽的无用信号不被误判定为单体鱼。波束中心判定部1632根据需要被采用，在具备如下低频用探头的方式中执行，该低频用探头用于得到用来进行峰值保持处理以及单体鱼一次检测处理的接收信号，与收发比较高频的超声波信号的探头11不同，收发相比较而言在低频具有宽指向性(例如20° 程度)的超声波信号。高频的超声波信号和低频的超声波信号例如由对应的各探头交替发送，其反射信号交替被接收。波束中心判定部1632判断单体鱼的接收强度的精度适当与否。波束中心判定部1632判断单体鱼是否位于探头11的指向范围内，更具体而言，判断是否在单体鱼位于从探头11发送的超声波信号的发送方向的大致中央的状态下接收到反射信号、即判断基于反射强度是否能够以高精度算出单体鱼的大小。波束中心判定部1632算出通过高频的超声波信号接收到的相当于单体鱼候选的峰值保持数据与通过低频的超声波信号接收到的被采样的同一深度位置的接收数据之一 (或也可以是平均值)的比率，并将比率与规定的阈值进行比较，若在规定的范围内，则判定为在适当位置探测到的单体鱼，若不是则从单体鱼中排除。比率不在规定的范围内的情况是指，以低频超声波信号的宽指向性探测到了单体鱼，另一方面，以高频超声波信号的窄指向性探测不到，或者从中心偏移而探测到的情况，结果，高频侧的峰值保持数据与正常探测到的情况相比较小，因此是比率在适当范围外的情况。追尾处理部1633除了通过基于连续的发送触发器的接收而连续规定次数、例如连续2次在同一深度位置上检测到单体鱼的存在的(同一单体鱼的)情况以外，将其他情况排除为不是单体鱼。这是因为虽然也依赖于发送触发器的周期(探测周期)，但从鱼的一般的游泳速度和探测周期、超声波信号的指向宽度来看，对于仅一次的单发接收，不是单体鱼、而例如是干涉信号和其他无用信号的可能性较高。单体鱼二次检测处理部163从由单体鱼一次检测处理部162检测、且保存在RAM16b中的一次候选的单体鱼的数据中，删除与被排除的单体鱼有关的数据。鱼体计量处理部164利用由单体鱼一次检测处理部162以及单体鱼二次检测处理部163最终检测到的所有单体鱼的深度位置所对应的峰值保持位置的最大峰值保持数据， 算出鱼体长。鱼体计量处理部164进行以下处理根据相应的最大峰值保持数据的电平，首先算出反射强度TS，接着根据反射强度TS运算鱼体长L。已知反射强度TS可通过(1)式来算出。
TS = 201og10 (SIG)-G+TVG-SL-Me-kD ...(1)在此，SIG是单体鱼的接收信号的电平，G是接收增益，TVG是根据距目标的距离而变化的可变时间增益，SL是发送信号的电平，Me是接收声压灵敏度。若求出反射强度TS， 则根据公知的(2)式所示的反射强度TS与鱼体长L之间的关系式，来算出鱼体长L。TS = 201ogL+201ogA ... (2)这里，A是由信号频率和鱼种决定的系数。鱼种的系数A既可以统一，也可以例如利用海域、深度、时期、水温及其他条件中的所需的信息，从预先存储了对应的值(按每个鱼种，或者按几个鱼种)的存储部中读出并设定至( 式。将针对通过多次探测来检测到的同一单体鱼算出的各鱼体长L之中的例如最大值决定为该单体鱼的鱼体长L，并保存在RAM16b的适当区域。显示处理部165将从接收信号得到的探测图像以及处理后的信息等显示在显示部18上。画面181上显示的探测图像例如是将在峰值保持周期中取得的最大峰值保持数据变换为与电平对应的形式等而生成的图像。显示处理部165在视频RAM部160b中按每探测周期反复展开1画面量的图像信息，并以规定周期反复读出至显示部18，从而在画面 181上描绘例如图5所示的静止图像。此外，显示处理部165为了在每次使发送触发器动作时执行1线(line)的滚动显示，将视频RAM160b的内容移动对应于1线的地址来进行更新写入，并且将最新的接收信息写入由于滚动而空出的地址位置。进而，显示处理部165根据需要在与单体鱼图像S2(对照图5)的显示位置对应的位置、例如就在旁边，例如对该单体鱼的鱼体长L进行数值显示。显示处理部165此外根据设定的探测距离下的最大峰值保持数据的个数和深度方向的像素的个数，根据最大峰值保持数据求出在1个像素上显示的数据。例如，在探测距离越大则使峰值保持周期成比例地变长的方式中，只要将最大峰值保持数据总是以一定的比率缩放并写入视频RAM160b中即可。此外，也可以是在单体鱼被检测出的深度位置上绘制规定的单体鱼图像的方式， 在该情况下，也可以进一步读出鱼体长信息，根据鱼体长信息改变显示图像的大小，或者改变亮度、或在能够进行彩色显示的显示部18中改变显示色等。在该情况下，接收数据或最大峰值保持数据也可以不用作显示用的图像，显示中使用另处理后的数据即可。另外，本发明能够采用以下的方式。(1)在本实施方式中，利用AD变换器15采样而生成接收数据，并对该接收数据实施峰值保持处理，但也可以不经由基于AD变换器15的采样，而直接以与探测距离关联的所需的周期进行峰值保持处理。另外，若事先通过AD变换器15取得接收数据，则能够将接收数据用于其他处理，或在切换了探测距离时，将画面181内的含时间方向的全体图像整体进行更新并显示，以使能对应于切换后的探测距离。(2)在本实施方式中，与探测距离的大小成比例地变更峰值保持周期的长短，并使峰值保持数据的个数与深度方向的像素的个数对应(个数一致，或者比率一定)，例如，若探测距离成为2倍，则使峰值保持周期也成为2倍，以使峰值保持数据的个数与深度方向的像素的个数对应。但是，峰值保持周期并不一定要与探测距离的切换对应。例如，峰值保持周期预先设定为规定的周期，利用得到的峰值保持数据执行峰值保持处理、单体鱼检测处理以及鱼体计量处理，另一方面，关于显示，显示处理部165根据取得的峰值保持数据的个数与画面181的深度方向的像素的个数的比率，算出与1个像素对应的峰值保持数据数，若比率为1以上，则对与比率相应的个数的峰值保持数据，例如取平均而生成为与1个像素对应的显示用的数据，反之，若比率小于1，则将同一数据显示与比率相应的数量即可。例如， 进行以下处理即可若峰值保持数据数为像素个数的2倍，则求出深度方向的每2个的峰值保持数据的平均值，显示在一个像素上，相反，若峰值保持数据数为像素个数的1/2倍，则将一个峰值保持数据显示在深度方向的2个像素上。(3)在本实施方式中，由鱼体计量处理部164算出了鱼体长L，但不限于此，也可以是不仅执行鱼体长L的计量还执行各种计量的方式。(4)在本实施方式中，以通过收发一般的超声波束来进行水中探测的例子进行了说明，但也可以采用本申请人在日本特开2005-249398号公报中提出的超声波束。S卩，作为发送信号，使用频率在时间上变化(chirp:线性调频)的FM信号，通过接收时的相关处理从返回信号中仅取出规定的信号。通过这样，在发送时，能够使发送信号的时间宽度(脉宽)变长而使探测距离变长，并且在接收时，能够取出短时间宽度(脉宽)的接收信号，因此能够通过脉冲压缩来提高回波的分辨率，能够提高单体鱼的检测精度。更具体而言，相关处理典型地通过匹配滤波器(Matched Filter)执行。匹配滤波器对于由探头接收到的接收信号与基准信号的一致度，一边使基准信号与接收信号的相位一点一点错开，一边进行各时刻的接收信号电平与基准信号电平的积和运算，并根据其算出结果，提取相关输出高的短时间宽度的接收信号。(5)在本实施方式中，利用最小峰值保持数据和最大峰值保持数据来判定是否为表示单体鱼的信号的上升及其下降，但不限于此，例如也可以是，关于上升以及下降的一方，优选关于上升，如本实施方式那样进行判定，另一方面，关于下降，采用其他判定方法、 优选比上升判定中的处理更简单的方法。例如根据最大(或者最小)峰值保持数据是否下降到被判定为没有信号的设定电平为止、或者最大(或者最小)峰值保持数据是否下降到与上升判定中使用的最小值同等的电平为止来判定。(6)在本实施方式中，以将超声波脉冲使用为探测脉冲来检测水中的单体鱼的处理为例进行了说明，但本发明不限于单体鱼的检测，也可以适用于以水中的其他物标为探测对象的情况。此外，也可以适用于使用从雷达天线放射(发送)的雷达(微波)脉冲作为探测脉冲，检测海上的船舶等的情况。
1权利要求
1.一种物标探测装置，向外发送探测脉冲，根据返回来的接收信号，进行物标的检测， 其特征在于，具备第一峰值保持单元，对于上述接收信号，按每规定周期，提取该周期内的最大值； 第二峰值保持单元，对于上述接收信号，按每上述规定周期，提取该周期内的最小值；以及物标判定单元，利用在相互不同的峰值保持位置上提取到的上述最小值与上述最大值之间的梯度，判定表示上述物标的信号的上升及其下降。
2.如权利要求1记载的物标探测装置，其特征在于，上述物标判定单元根据相互距离预先设定的一个或多个上述规定周期量的峰值保持位置的最小值和最大值，算出上述梯度。
3.如权利要求1或2记载的物标探测装置，其特征在于，上述物标判定单元将用于求出上述上升的梯度的从最小值到最大值的差分与上升判定用阈值进行比较，在上述差分超过上述上升判定用阈值的情况下，判定为表示物标的信号的上升。
4.如权利要求1 3中任一项记载的物标探测装置，其特征在于，上述物标判定单元将用于求出上述下降的梯度的最大值与最小值的差分与下降判定用阈值进行比较，在上述差分超过上述下降判定用阈值的情况下，判定为表示物标的信号的下降。
5.如权利要求1 4中任一项记载的物标探测装置，其特征在于，上述第一峰值保持单元、第二峰值保持单元与设定的探测距离对应地变更上述规定周期。
6.如权利要求1 5中任一项记载的物标探测装置，其特征在于，上述探测脉冲是向水中发送的超声波脉冲，上述物标是单体鱼，上述物标判定单元是单体鱼判定单元。
7.一种物标探测方法，向外发送探测脉冲，根据返回来的接收信号，进行物标的检测， 其特征在于，包括第一峰值保持步骤，对于上述接收信号，按每规定周期，提取该周期内的最大值； 第二峰值保持步骤，对于上述接收信号，按每上述规定周期，提取该周期内的最小值；以及物标判定步骤，利用在相互不同的峰值保持位置上提取到的上述最小值与上述最大值之间的梯度，判定表示上述物标的信号的上升及其下降。
8.如权利要求7记载的物标探测方法，其特征在于，上述探测脉冲是向水中发送的超声波脉冲，上述物标是单体鱼，上述物标判定步骤是单体鱼判定步骤。
全文摘要
本发明提供一种物标探测装置及物标探测方法，高精度地检测单体鱼等物标。进行单体鱼的检测的水中探测装置(10)具备最大峰值保持部(1611)，对于接收信号，每规定期间提取该期间内的最大值；最小峰值保持部(1612)，对于接收信号，每规定期间提取该期间内的最小值；以及单体鱼一次检测处理部(162)，利用在相互不同的峰值保持位置上提取的最小值与最大值之间的梯度，判定表示单体鱼的信号的上升及下降。
文档编号G01S15/96GK102540192SQ20111039688
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月2日 优先权日2010年12月6日
发明者大西由利子, 御园生哲史 申请人:古野电气株式会社