专利名称：探测装置以及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种收发超声波或电磁波的装置中的检测回波或干渉的探測装置。
背景技术：
以往，在雷达装置或鱼群探測机等收发超声波或电磁波的装置中，为了除去与其他装置的干涉而进行各种处理。例如，在专利文献I中记载了如下作法，即在鱼群探測机中，基于本次測定的接收信号的振幅与上次測定的接收信号的振幅之比是否不足规定值来检测干渉。少有的是，干渉信号以相同电平、在相同深度连续多次地被检测出。因此，在专利文献I的作法中，若振幅之比为规定值以上(即，若接收信号的強度变化大)则判断为本次 接收信号是因干涉而生的信号，而采用上次接收信号进行画面显示。但是，专利文献I的作法是只要強度变化大就判断全都为干涉的作法，因而即便干渉之外的相当于通常回波(鱼群等物标)的接收信号也有可能被判断为干渉。另一方面，与专利文献I的作法相比，在干渉的检测敏感度低的作法中，即便原本是干涉的接收信号也有可能被判断为非干渉。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2003-322678号公报

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种不过度地进行干渉除去，并且与以往相比能够高精度地进行干渉的检测的探測装置。本发明的探測装置具有输出与发送信号的回波的強度相对应的接收信号的收发单元以及根据所述接收信号检测干渉信号的干渉检测单元。干渉检测单元根据判断为干涉信号的接收信号的个数，执行从第一干渉检测处理切换至干渉的检测敏感度高于所述第一干涉检测处理的第二干涉检测处理、或者从第二干渉检测处理切换至第一干涉检测处理的切换动作。如此，在本发明的探測装置中，根据干涉信号的检测个数切换检测灵敏度高的干涉检测处理与检测灵敏度地的干涉检测处理。在干涉少的状态中不过度地进行强的干涉检测，因而不会将干涉之外的相当于普通的回波的接收信号误判定为干涉，并且，在干渉多的状态中进行某种程度强的干涉检测，因而也很少将为干涉的接收信号误判定为非干渉。另外，对于检测灵敏度的切换，可为将干涉检测的方式本身切换至不同的方式的形态，还可为相同的干涉检测的方式而变更检测处理的反复次数。切换至不同的方式的情况下，检测敏感度低的第一干涉检测的方式是，例如，以
(I)相对于上次測定的接收信号的强度变化是规定的阈值以上的情况为条件，将该接收信号判定为干涉信号的方式。也就是说，将相同深度的強度变化大于规定的阈值th的部分视为干渉。为如下处理，该处理为输入干渉信号的情况下，很少在相同深度连续地检测出相同的強度，因而判断強度变化缓和的部分是来自干渉之外的物标等的回波。该情况下，只要适当地设定阈值th，将干涉之外的部分误判定为干涉的可能性会变得极低。另ー方面，检测灵敏度高的第二干涉检测的方式以(2)在多次測定中，具有高于过去的測定的強度的強度、(3)并且具有规定的阈值以上的强度为条件，并且附加(4)相对于过去的回波中的具有最低強度的接收信号的強度变化大于规定的阈值th的情况这一条件，与第一干涉检测的方式相比提高了干涉检测的灵敏度。另外，也可将只以所述(2)、(3)为条件的方式作为第二干涉检测的方式，而将追加所述(4)的条件的方式作为第一干涉检测的方式来进行切换动作。也就是说，判定为干涉信号的接收信号的个数非常少的情况下，以所述(I)为条件来进行干涉检测处理，判定为干涉信号的接收信号的个数非常多的情况下，以所述(2)以及(3)为条件来进行干涉检测处理，为这些的中间的个数的情况下，以所述(2)、(3)以及 (4)为条件来进行干涉检测处理。另外，作为是否切換的判断的对象的接收信号也可视为一次測定内(I生脉冲内)的干渉信号的个数为规定的阈值以上的情况，或者多次測定的干渉信号的个数为规定的阈值以上的情况。根据多次測定的接收信号判断的情况下，可为干涉检测单元在相同深度连续地判断为干涉的接收信号的个数为规定的阈值以上时进行切换这一形态、或也可为干涉检测单元对判断为干涉信号的接收信号的个数在多次測定中进行平均化，并在进行该平均化所得到的接收信号的个数为规定的阈值以上时进行切换这一形态。另外，优选的，干渉检测单元在一次測定内存在连续基准深度以上地判定为干涉的接收信号时，換言之，干渉检测单元在一次測定内判断在深度方向连续的基准个数以上的接收信号为干渉，则将这些连续地判定为干涉的接收信号判断为干涉信号，并将非连续的接收信号判断为非干渉信号。因而，例如在本次与上次于彼此相离的深度检测出来自同一物标(在深度方向移动的鱼等)的回波的情况下，不会误判断为干渉。根据本发明，能够不过度地进行干渉除去，而比以往高精度地进行干渉的检测。


图I是表示鱼群探測机的结构的框图。图2是表示由存储器17记录的接收信号的图。图3A以及图3B是表示回波数据与图像存储器的图。图4是表示干涉检测、干渉除去、以及切换动作的流程图。图5是表示High (高敏感度)的干涉检测动作的流程图。图6是表示Medium(中敏感度)的干涉检测动作的流程图。图7是表示Low (低敏感度)的干涉检测动作的流程图。图8A至图8L是表示显示单元20的画面显示例的图。附图标记说明10、操作单元11、探头
12、收发切换单元13、发送电路14、控制单元15、接收电路16、A/D 变换器17、存储器18、信号处理单元19、显示处理单元20、显示单元
具体实施例方式图I是表示本发明的探測装置的实施方式所涉及的鱼群探測机的结构的框图。鱼群探測机具有操作単元10、探头11、收发切换单元12、发送电路13、控制单元14、接收电路15、A/D变换器16、存储器17、信号处理单元18、显示处理单元19、以及显示単元20。控制单元14整体地控制鱼群探测机，响应于来自操作单元10的探测距离的设定等的指示输入等，设定发送电路13的发送周期、探测距离等，进行如下的执行指示对所对应的A/D变换器16的采样脉冲的周期设定、对存储器17的写入、读取时钟或地址等的产生处理，对信号处理单元18、显示处理单元19的各种处理信号的产生、演算处理。显示单元20以画面的纵轴为深度方向、以横轴为时间方向，进行显示用的接收数据的显示。发送电路13通过内置陷波电路的收发切换单元12向收发单元即探头11输入脉冲状的信号。探头11是安装于船底等的振子，根据从发送电路13输入的脉冲状的信号向水中输出超声波(发送信号)。探头11输出的超声波经鱼群或海底等物标反射并作为回波被接收。探头11经收发切换单元12将对应于所接收的回波的强度的接收信号输出至接收电路15。接收电路15放大输入的接收信号并输出至A/D变换器16。A/D变换器16按照规定的采样率将接收信号变换成数字信号并依次记录至存储器17。图2是表示由存储器17记录的接收信号的图。在存储器17中，沿深度方向以规定分辨率(按照每次从超声波的发送起经过规定时间)依次记录通过一次测定而得的接收信号的数据，并记录对应于多次測定的数据列。例如在最新的(本次)測定中，从发送到接收的时间差最小(深度最浅)的数据记录为M(0，0)，并根据深度方向的分辨率依次记录为M(O, I) Μ(0，η)。同样地，对于上次測定，深度最浅的数据记录为M(1，0)，并根据深度方向的分辨率依次记录为M(l，I) M(l，n)。同样地，对于上上次測定，深度最浅的数据记录为M(2，0)，并根据深度方向的分辨率依次记录为M(2，l) Μ(2，η)。另外，在图2的例子中，示出了记录本次、上次、上上次的三次量的測定的数据列的例子，但所记录的数据列的数量可根据存储器的容量来依次设定。在进行了所记录的数据列的数量以上的测定时，从最早的数据列起依次舍弃并依次更新最新的数据列。接着，信号处理单元18进行如下处理，该处理为将由存储器17记录的接收信号变换成用于在显示単元20上显示的数据。即，信号处理单元18进行如下处理，该处理为根据自输出超声波起的经过时间，将由存储器17依次记录的各接收信号作为对应于深度的回波数据输出至显示处理单元19。图3A是表示回波数据的图。首先，信号处理单元18进行如下处理，该处理为根据显示单元20的像素数(纵方向的画面解析度)挤堆(丸め込み)从存储器17读出的各接收信号。该挤堆的数据作为一次測定(lping，l生脉冲)量的回波数据。例如，如图3A所示，对最新測定的接收信号M(0，O) Μ(0，η)中的M(0，0)以及M(0，1)进行平均化，并作为对应于深度最浅的位置的像素的回波数据f(0，0)。信号处理单元18依次对多个接收信号进行平均化，并产生各像素的回波数据f(0，0) f(0，m)。如此产生的回波数据作为最新的I生脉冲(Ping)量的回 波数据。另外，挤堆的数据的个数不限于同图的例子，另外，作为挤堆的方式不限于进行平均化的例子，例如可以根据深度进行加权等，还可以通过峰值保持(最大值提取)来进行。信号处理单元18在利用上述那样地挤堆而成的最新的回波数据来进行后述的干涉除去处理后，输出至显示处理单元19并更新该显示处理单元19的图像存储器(RAM :未图示)的内容。显示处理单元19将由更新的干渉除去处理后的图像存储器记录的回波数据输出至显示单元20。其结果是，由显示单元20显示多次量的生脉冲的回波数据。另外，上述挤堆的处理并非必须，例如显示单元20的纵方向的画面清晰度接近于接收信号的分辨率或相同时，也可将接收信号直接作为对应于各像素的回波数据。图3B是表示对应于画面整体的回波数据的图。在显示处理单元19的图像存储器中，事先记录显示単元20的全像素量的回波数据，并由信号处理单元18按照每I生脉冲来依次更新。右端的数据为最新的回波数据，用f(0，0) f(0，j) f(0，m)来记录。依次地，上次生脉冲的回波数据用f (1，0) f (1，j) f (1，m)来记录，i次前的生脉冲的回波数据用f(i，0) f(i，j) f(i，m)来记录，根据显示単元20的像素数(横方向的画面清晰度)，记录到f(l，0) f(l，j) f(l，m)为止。另外，初始动作时(启动吋)为在图像存储器中并不记录各回波数据的状态，在画面上显示背景色(例如黒色)，随着时间经过从
I= O依次更新直到i = I为止。回波数据被更新至横方向的最大像素数以上时，从最早的回波数据起依次舍弃。其中，信号处理单元18具有干渉检测单元181以及显示信号作成単元182，可进行干涉检测处理以及干渉除去处理。在本实施方式的干渉检测单元181中，根据检测的干渉个数切换干涉检测灵敏度不同的三种方式(High :高、Medium :中、Low :低)来进行干涉检测处理。图4是表示干涉检测、干渉除去、以及切换动作的流程图。该动作按照每个生脉冲(在I生脉冲量的数据蓄积于图像存储器吋)来进行。最初，干渉检测单元181利用上述任一的方式来进行干涉检测处理(sll)。例如，在启动时的最初的处理中，利用Low的方式来进行干渉检测，除此以外继承在上次生脉冲动作时所设定的方式。关于各方式的处理内容，之后会详细地陈述。并且，显示信号作成単元182进行除去干渉检测单元181检测出的干渉信号的处理(sl2)。之后，干渉检测单元181根据检测出的干渉信号的个数(除去的干渉信号的个数)，进行方式切換判定(sl3)。例如，干渉信号的个数为O或干渉信号的个数相对于I生脉冲内的全体接收信号的个数非常少(例如不足1%)的情况下，选择干涉检测敏感度最低的方式(Low)，而在干渉信号的个数相对于I生脉冲内的全体接收信号的个数非常多(例如50%以上)的情况下，则选择干涉检测敏感度最高的方式(High)。干渉信号的个数为O的情况下等、干渉信号的个数非常少的情况下，也可关闭干涉检测处理，但由于在后述的Low的方式中几乎不会将干渉之外的分量误判定为干涉，因此优选总是进行干涉检测处理。另外，例如，当前选择Low而在干涉信号的个数为5%以上时则切换至Medium,当前选择Medium而在干涉信号的个数不足I %时则切换至Low等,从Low切换至Medium和从Medium切換至Low的两种情况下，也可将成为对象的干渉信号的个数设定为不同。同样地，也可设定如下条件，该条件为例如当前选择High而在干渉信号的个数为不足20%时则切换至Medium,当前选择Medium而在干涉信号的个数为50%以上时则切换至High等。另外，干渉信号的个数可以是判断为干涉的像素的总数，还可以是以将连续的干涉的位置作为整体并视为一个干涉(群)来计算群数的形态。此时，关于非常低的电平的信号(例如显示动态范围下限值以下的信号)优选不包含于干涉信号的个数。例如，有时在电平非常低的干渉信号大量存在时，看起来画面上几乎没有干渉。此时，优选不切换干渉除去的方式，因而可视为电平非常低的干渉信号不包含于干涉信号的个数，而并不切換方式的形态。
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在sl3中，干渉检测单元181判断满足方式切換的条件时，进行方式切换处理(sl4)，之后，判断是否适用于当前生脉冲(sl5)。适用于当前生脉冲的情况下，再次从sll的处理起反复地再次进行干涉检测处理以及干渉除去处理。适用于当前生脉冲的情况下，按照新切換的方式再次进行干涉检测、干渉除去，因而在干涉较多时是有用的。适用于下次生脉冲的情况下，能够迅速地显示回波数据。接着，对照图5、图6以及图7说明各干涉检测的方式。首先，图5是表示High的干渉检测动作的流程图。首先，干渉检测单元181读取并输入由图像存储器所存储的回波数据(s21)。其中，读出当前生脉冲以及过去三次生脉冲量的回波数据。并且，干渉检测单元181判断在相同深度的多次生脉冲的回波数据中，当前生脉冲是否为最小(s22)。在输入的回波数据中，就当前生脉冲的各像素的回波数据而言，当前生脉冲的强度并非最小，换言之，当前生脉冲的强度至少比过去生脉冲中的ー个大的情况下，干涉检测单元181进而判断当前生脉冲的强度是否为阈值NLlevel以上(s23)。Nllevel预先设定为用于与噪声等低电平分量相区别的值。当前生脉冲并非最小且具有NLlevel以上的強度的情况下则判定为干涉(s24)，为最小的情况下或为不足NLlevel的情况下则判定为非干涉(s25)。也就是，如下述数式I所示，f(i，j)具有f(i_l，j)、f(i_2，j)或f(i-3，j)以上的强度且为阈值NL level以上的情况下，判定为干涉并产生g(i，j) = I的回波数据，其他情况下，判定为并非干涉并产生g(i，j) = O的回波数据。(数式I)f(i, j)-{f(i_l, j), f(i_2, j),或 f(i_3, j)}彡 0且f(i,j) ^ NL level g(i, j)=I…数式I另外，在各像素进行比较的数据也可分别采用沿深度方向对多个样本(例如j_2，j_l，j这3点)进行平均化而得到的值。另外，比较对象的数据不限于过去三次生脉冲的回波数据，也可以与更早过去的生脉冲相比较，还可以只是更少的(例如当前生脉冲与上次生脉冲的)比较。
干渉检测单元181对全像素进行以上的判定(s26)，最后判断深度方向的连续性(s27)。也就是，对判定为干涉的像素在深度方向连续的个数进行计数。具体而言，干涉检测单元181进行下面的数式2的运算，并计算出作为基准的深度方向的长度以内的干涉的个数。(数式2)
width-权利要求
1.一种探测装置，其特征在于，包括 收发单元，输出与发送信号的回波的强度相对应的接收信号；以及 干涉检测单元，根据所述接收信号检测干涉信号， 所述干涉检测单元根据判断为干涉信号的接收信号的个数，执行从第一干涉检测处理切换至干涉的检测敏感度高于所述第一干涉检测处理的第二干涉检测处理、或者从第二干涉检测处理切换至第一干涉检测处理的切换动作。
2.根据权利要求I所述的探测装置，其特征在于 所述第一干涉检测处理与所述第二干涉检测处理采用不同的干涉检测的方式。
3.根据权利要求I所述的探测装置，其特征在于 所述第一干涉检测处理与所述第二干涉检测处理为相同的干涉检测的方式，但干涉检测处理的反复次数不同。
4.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于 所述第一干涉检测处理为如下处理，即本次测定的本次接收信号相对于上次测定的上次接收信号的强度变化为规定的阈值以上时，判定所述本次接收信号为干涉信号， 所述第二干涉检测处理为如下处理，即在多次测定中，所述本次接收信号的强度高于过去的测定的强度且为规定的阈值以上、并且所述本次接收信号相对于在过去的测定中具有最低的强度的过去的接收信号的强度变化为规定的阈值以上时，将所述本次接收信号判定为干涉信号。
5.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于 所述第一干涉检测处理为如下处理，即在多次测定中，所述本次接收信号的强度高于过去的测定的强度且为规定的阈值以上、并且所述本次接收信号相对于在过去的测定中具有最低的强度的过去的接收信号的强度变化是规定的阈值以上时，将所述本次接收信号判定为干涉信号， 所述第二干涉检测处理在所述多次测定中，所述本次接收信号的强度高于过去的测定的强度且为规定的阈值以上时，将所述本次接收信号判定为干涉信号。
6.根据权利要求I至5任一项所述的探测装置，其特征在于 所述干涉检测单元在一次测定内判断为干涉信号的接收信号的个数为规定的阈值以上时，执行所述切换动作。
7.根据权利要求I至5任一项所述的探测装置，其特征在于 所述干涉检测单元在多次测定中判断为干涉信号的接收信号的个数为规定的阈值以上时，执行所述切换动作。
8.根据权利要求7所述的探测装置，其特征在于 所述干涉检测单元在相同深度连续地判断为干涉的接收信号的个数为规定的阈值以上时，执行所述切换动作。
9.根据权利要求7所述的探测装置，其特征在于 所述干涉检测单元对判断为干涉信号的接收信号的个数在所述多次测定中进行平均化，并在进行了该平均化而得到的接收信号的个数为规定的阈值以上时，执行所述切换动作。
10.根据权利要求I至9任一项所述的探测装置，其特征在于所述干涉检测单元在一次测定内存在连续基准深度以上地判定为干涉的接收信号时，将这些连续地判定为干涉的接收信号判断为干涉信号，并将非连续的接收信号判断为非干涉信号。
11.一种程序，其特征在于，包括 使探测装置执行输出与发送信号的回波的强度相对应的接收信号的收发处理与根据所述接收信号检测干涉信号的干涉检测处理，所述干涉检测处理根据判断为干涉信号的接收信号的个数，执行从第一干涉检测处理切换至干涉的检测敏感度高于所述第一干涉检测处理的第二干涉检测处理、或者从第二干涉检测处理切换至第一干涉检测处理的切换动作。
全文摘要
提供一种不过度地进行干涉除去，并且与以往相比能够高精度地进行干涉的检测的探测装置以及程序。干涉检测单元(181)利用例如低敏感度的方式来进行干涉检测处理(s11)，接着，显示信号作成单元(182)进行除去干涉检测单元(181)检测出的干涉信号的处理(s12)，之后，干涉检测单元(181)根据检测出的干涉信号的个数(除去的干涉信号的个数)，进行方式切换判定(s13)。例如，干涉信号的个数相对于1生脉冲内的全体接收信号的个数非常多(例如50％以上)的情况下，则选择从低敏感度的方式切换至干涉检测敏感度最高的方式。
文档编号G01S7/292GK102736065SQ20121010911
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月13日 优先权日2011年4月14日
发明者大西由利子, 岩本诚, 御园生哲史 申请人:古野电气株式会社