鱼探设备回波信号的处理方法、鱼探设备及存储介质与流程

本发明涉及鱼探设备信号处理，特别是涉及一种鱼探设备回波信号的处理方法、鱼探设备及存储介质。

背景技术：

1、鱼探设备如数字鱼探仪是作为探测水生物资源的一种重要手段，广泛应用于渔业资源开发中。鱼探设备如超声波探鱼器由显示主机、超声波传感器及其他组件组成。工作时主要是利用超声波发射、反射和接收的原理。目前国际上应用声纳技术进行鱼类资源评估的应用研究己经比较普遍。以超声波作为探测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器。探鱼器工作时首先由超声波传感器发射信号，信号在水域里传播。当发射信号碰到不同于水的介质如固体、气体等时一部分信号会反射回来，反射信号经过滤后输入至显示主机里进行分析处理。

2、目前，针对鱼探设备发出的声波回波即反射信号通常使用各种滤波技术进行滤波，以便在图像上清晰地展示出水下物体的位置和形状，上述滤波技术例如包括：

3、fpga芯片滤波技术：fpga芯片滤波是目前最常用的声呐滤波方法，它通过接收机接收声呐信号，并加以滤波处理，输出滤波后的声呐信号；但fpga芯片会增加一定成本；

4、iir滤波：可以降低底噪值，提高信噪比，但由于声呐接收的回波数据的起始值很大，会导致图形形变严重；

5、fir滤波：滤波后的图形的稳定性比较好，也能提高信噪比；但由于声呐接收的回波数据的起始值很大，如果fir滤波阶级不多，则fir提高的信噪比不大；如果fir滤波阶级比较多，则fir会导致信号形变；且fir滤波器的延迟取决于滤波器的长度，较长的fir滤波器会引入较长的延迟，这可能对某些实时应用造成不可接受的延迟。

6、综上，目前使用的上述滤波技术都无法在不增加硬件成本的情况下，较好地识别出鱼探设备探头即通过超声波传感器发出的声波经物体反射回来的弱信号或小信号，导致鱼探设备的灵敏度较低，无法适用于各种较高灵敏度需求的场景。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供了一种鱼探设备回波信号的处理方法、鱼探设备及存储介质，以能识别出鱼探探头发出的声波经物体反射回来的弱信号，提高鱼探设备的灵敏度。

2、为了实现上述目的，一方面，提供一种鱼探设备回波信号的处理方法，所述鱼探设备包括超声波传感器，其特征在于，包括：

3、s1，从所述超声波传感器接收回波信号；

4、s2，对所述回波信号进行包络处理，获得所述回波信号的包络信号；

5、s3，根据选定的滑动窗口大小，对所述包络信号中滑动窗口内数据的方差值进行计算，直到找到方差值小于预定方差阈值的信号段；

6、s4，根据找到的所述信号段信号幅值的平均值来确定所述包络信号的底噪值；

7、s5，根据信号幅值小于所述底噪值的信号点出现的位置来确定弱信号数据段的起始位置，所述起始位置之后的信号属于所述弱信号数据段；

8、s6，对所述包络信号进行部分滤波，获得要显示的图像信号，其中，所述部分滤波包括：对所述包络信号中的所述弱信号数据段进行iir滤波或fir滤波；及对所述包络信号中除所述弱信号数据段之外的信号段保持原值。

9、优选地，所述的处理方法，步骤s4包括：

10、将找到的所述信号段中所有信号点的信号幅值平均值的预定倍数设置为底噪值。

11、优选地，所述的处理方法，其中，所述预定倍数为3到5倍。

12、优选地，所述的处理方法，其中，所述步骤s5包括：

13、确定信号幅值小于所述底噪值的第一信号点，如果所述第一信号点之后连续出现预定数目的、信号幅值小于所述底噪值的信号点，则将所述第一信号点出现的位置确定为所述弱信号数据段的起始位置。

14、优选地，所述的处理方法，其中，所述预定数目大于或等于19。

15、优选地，所述的处理方法，其中，所述步骤s2中对所述回波信号进行包络处理的步骤包括：

16、s21，遍历所述回波信号的所有信号点，判断所处理的当前信号点的第一信号幅值是否大于或等于前一信号点的第二信号幅值；如是，则令所述当前信号点的信号幅值取值为所述第一信号幅值；否则，执行步骤s22；

17、s22，判断所述第一信号幅值是否大于或等于所述回波信号起始波峰值的预定百分比；如是，则令所述当前信号点的信号幅值取值为将所述第二信号幅值乘以第一比例系数；否则，令所述当前信号点的信号幅值取值为所述第二信号幅值乘以第二比例系数；其中，所述第一比例系数和所述第二比例系数都小于1，且所述第一比例系数大于所述第二比例系数。

18、优选地，所述的处理方法，其中，所述预定百分比为20％，所述第一比例系数19/20，所述第二比例系数为1/2。

19、优选地，所述的处理方法，还包括在所述鱼探设备的调试阶段检测所述鱼探设备估计底噪值的步骤，包括：

20、在不使用超声波传感器的情况下，将调整到预定量程的鱼探设备接收的回波信号等分成4个信号段，计算第3个信号段的信号幅值平均值；

21、根据所述第3个信号段的信号幅值平均值的预定倍数来确定所述估计底噪值。

22、另一方面，提供了一种鱼探设备，包括超声传感器，还包括存储器和处理器，所述存储器存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器执行以实现如上文所述的任一处理方法。

23、又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由处理器执行以实现如上文任一所述的处理方法。

24、上述技术方案具有如下技术效果：

25、本发明实施例的技术方案通过识别出弱信号数据段即小信号数据段，且只对原始回波信号的包络信号中的弱信号数据段进行iir滤波或fir滤波，而弱信号数据段之外的数据段不参与iir滤波或fir滤波，而保持原值，这样滤波后的弱信号数据段和未滤波的弱信号数据段之外的数据段或信号段原值构成了部分滤波后的、用来显示的图像信号；从而对于弱信号数据段的滤波降低了弱信号数据段部分的底噪值，使得弱信号能够从弱信号与底噪信号的混合信号中突显出来，便于识别，同时也保持了非弱信号数据段的有源信号的信号值，提高了鱼探设备的灵敏度。本发明实施例的方案可以充分利用在声呐系统，其降低fpga芯片的依赖，简化了实施过程并降低了成本。

技术特征：

1.一种鱼探设备回波信号的处理方法，所述鱼探设备包括超声波传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤s4包括：

3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述预定倍数为3到5倍。

4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤s5包括：

5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述预定数目大于或等于19。

6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤s2中对所述回波信号进行包络处理的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述预定百分比根据鱼探设备的量程来预先设定，所述预定百分比的取值范围为5％到20％；所述第一比例系数的取值范围为1/2到99/100，所述第二比例系数的取值范围为1/100到1/2。

8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，还包括在所述鱼探设备的调试阶段检测所述鱼探设备估计底噪值的步骤，包括：

9.一种鱼探设备，包括超声传感器，其特征在于，还包括存储器和处理器，所述存储器存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器执行以实现如权利要求1至8任一所述的处理方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由处理器执行以实现如权利要求1至8任一所述的处理方法。

技术总结
本发明提供了一种鱼探设备回波信号的处理方法、鱼探设备及存储介质，包括：S1，接收回波信号；S2，对回波信号进行包络处理，获得包络信号；S3，根据选定的滑动窗口大小，对滑动窗口内数据的方差值进行计算，直到找到方差值小于预定方差阈值的信号段；S4，根据找到的信号段信号幅值的平均值来确定包络信号的底噪值；S5，根据信号幅值小于底噪值的信号点出现的位置来确定弱信号数据段的起始位置；S6，对包络信号进行部分滤波，获得要显示的图像信号，对弱信号数据段进行IIR滤波或FIR滤波；除所述弱信号数据段之外的信号段保持原值。利用上述技术方案，可识别回波信号中的弱信号，从而提高鱼探设备的灵敏度。

技术研发人员：何晓鑫,李海博,叶承欢,郭苏强,李晓静
受保护的技术使用者：厦门新诺电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16