JPH0245833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超音波、電波などの波動パルスを送
波してその反射波を受波し、その受波信号をデジ
タル信号に変換してデジタル信号を表示器へ供給
するようにした反響探知装置に関する。

例えば従来の超音波探知機、特に魚群探知機に
おいては第１図に示すように送受信部１１より送
受波器１２を通じて超音波パルスを水中に放射
し、その反射波を受波し、送受信部１１にて増幅
検波してAD変換器１３によりデジタル信号に変
換し、そのデジタル信号を処号処理回路１４で処
号処理し、その処理信号をバツフアメモリ１５に
一時蓄え、このバツフアメモリ１５に得られた１
回の探知信号を主メモリ１６に転送し、主メモリ
１６は読出されて走査形の表示器、例えば陰極線
管表示器１７に供給される。

例えば第２図Ａに示すように送信パルス１８に
対して魚群などの反射信号１９、更に海底よりの
反射信号２１よりなる一連の探知信号を、第３図
に示すように表示器１７の表示画面２２上に１本
の表示線２３としてその表示線の長さ方向が探知
深さ方向となるように表示し、各探知信号ごとに
表示線２３を順次配列して表示する。従つてその
表示線２３に対して直角方向に送信パルス１８と
対応した発信線２４が表示され、海底反射パルス
２１と対応して海底表示２５がなされ、魚群反射
波１９と対応して魚群表示２７がされる。しかも
新しい探知信号が得られるごとにその表示線は順
次古い方に移動して、例えば最も新しい探知信号
に対する表示が第３図において右端の表示線に表
示されるようにされ、従つて表示が表示画面上を
順次左側に流れるようになる。

この従来の魚群探知機において、AD変換器１
３における変換は例えば100マイクロ秒のサンプ
ル周期で標本化してその標本値を８レベルに対応
した３ビツトのデジタル信号に変換しており、そ
の変換された信号は信号処理回路１４において表
示線２３上における１画素の長さに対応して一つ
のデジタル信号としてバツフアメモリに出力され
ている。その場合従来においては１画素に対応す
る期間におけるデジタル信号の最大値を信号処理
回路１４で得てバツフアメモリ１５に供給してい
た。例えば第２図Ｂに示すように探知信号はサン
プル周期TsごとにサンプルしてAD変換器１３に
よつてデジタル信号に変換され、各画素信号周期
Teのうちに得られる複数のデジタル信号値のう
ち最も大きな振幅の信号を取出してバツフアメモ
リ１５へ供給しており、従つて第２図Ｂに示すよ
うな魚群反射信号１９が得られている画素期間に
おいては、この例においては二つの期間Teにお
いてその各期間の振幅の最大値に対応した出力が
第２図Ｃ中の信号１９′がデジタル値としてバツ
フアメモリに供給される。探知信号中にパルス状
の雑音２６が存在すると、その雑音が含まれてい
る各画素期間Teにおいて雑音２６と対応した振
幅のデジタル変換値がバツフアメモリ１５に信号
２６′として供給される。

従つてこれらパルス状雑音２６も一つの画素と
して表示されるため、表示器の表示画面２２上に
かなりはつきり現われる。特に最近船舶が高速と
なり、船のプロペラから発生する雑音がかなり大
きくなり、かつ探知距離が深くなるとその１画素
の期間に対応する探知信号の期間Teが長くなる。
即ち表示線２３を構成する画素の数は例えば256
個として決められているが、探知の深さ、つまり
探知距離の長さを長くしてもこの画素数は一定で
あり、深さが深くなればなる程１画素に対応する
長さが長くなり、それだけ雑音を捕える可能性が
多くなり、しかもそのように探知距離の長さが長
くなると反射信号のレベルが小さくなるため受信
回路の感度を上げるため、より多くの雑音を捕え
ることになる。このような場合においては多くの
雑音が探知信号中に含まれているため表示画面２
２上の全面にわたつて多数の雑音が現われて探知
信号中の目的とする、例えば魚群の反射信号１９
に対する魚群像２７が雑音画像に埋もれて見出す
ことが困難になる。特に反射レベルに対応して異
なる色として表示する場合においては、つまり主
メモリ１６の出力をそのデジタル値に対応して例
えば０乃至７の八つのレベルをそれぞれ異なる色
として表示する場合、その表示色を適当に選ぶと
魚群像２７が目立つて表示され、つまり小さなレ
ベル差でもよりはつきり区別して表示することが
できるが、そのような場合雑音も非常に目立つて
表示され、カラー表示とした効果が得られなくな
る。

また途中に存在する魚群の層が薄く、かつ探知
深さが深い場合においてもつまり１画素表示に対
応する長さと比較して魚群の層が相当に小さい場
合でも、従来においてはその魚群は例えば一つの
画素として表示され、かつその魚群像２７を含む
附近を長さ方向に拡大して表示する場合も一つの
画素として表示され、つまり、拡大しても拡大し
なくても同じ１画素として表示されるため実情に
そぐわないことになる。

この発明の目的はパルス状の雑音が存在してい
てもこれに影響されることなく常に見易い表示が
得られ、つまり雑音が目立たないように抑圧され
た表示が得られる反響探知装置を提供することに
ある。

この発明によれば探知信号をデジタル信号に変
換し、その１画素期間のような所定間隔ごとにお
いてその複数のデジタル信号値のうちで最も多い
値を選び出し、その最も多い値を所定期間におけ
る代表デジタル信号として表示器へ供給するよう
にする。このようにすることによつてパルス的に
発生した雑音は所定期間、例えば１画素期間にお
ける代表デジタル信号とされることなくそのよう
な雑音は抑圧されて表示されるおそれはない。

第４図はこの発明による反響探知装置の要部で
ある信号処理回路、即ち第１図中の信号処理回路
１４に対応した部分の一例を示す。この第４図は
信号処理回路をマイクロコンピユータを使用して
構成した場合であつて、CPU３１はプログラム
メモリ３２のプログラムを読出して解読実行する
ことによつて所定の処理を行う。その処理は第５
図に流れ図として示すように、開始されるとステ
ツプS₁においてAD変換器１３よりの変換デジタ
ル値をCPU３１に取込み、その取込んだデジタ
ル値をアドレスとして読み書き可能なメモリ３３
内の占有率メモリ部３４（第６図参照）の内容を
プラス１する。（ステツプS₂）例えばその取込ん
だデータがレベル０乃至７のうちの２のレベルで
ある場合は占有率メモリ部３４内のアドレス２の
内容をプラス１する。このようにしてステツプS₂
を終了し、次のステツプS₃においてメモリ３３内
に設けた判定メモリ部３５中のデータ部３５ａの
内容とステツプS₂で占有率メモリ部３４に書込ん
だプラス１した内容と比較して新たに書込んだ値
の方が大きい場合はその値を判定メモリ部のデー
タ部３５ａに書込み、かつそのアドレスであるの
でそのレベルを示す値、例えば２をアドレス部３
５ｂの書込む（ステツプS₄）。ステツプS₄におい
て判定メモリ部３５のデータの方が今占有率メモ
リ部３４へ書込んだデータよりも大きければその
判定メモリ部３５に対する書替えは行うことな
く、ステツプS₅に移る。ステツプS₅においてはデ
ータの取込み回数を数えて例えばサンプル数カウ
ンタ３７がプラス１され、そのサンプル数カウン
タ３７の内容が１画素期間の終了であるか否か
が、つまり１画素期間Teにおけるサンプル数と
なつたか否かがチエツクされる。例えばサンプル
周期Tsは100マイクロ秒であり、探知距離を2560
ｍとすると１画素当り10ｍとなり、サンプル数は
133回で１画素分となる。従つてこの例において
はサンプル数カウンタ３７が133になつたか否か
がステツプS₅でチエツクされる。このサンプル数
が１画素期間に対応した値となつていない場合は
ステツプS₁に戻つて次のサンプルデータをAD変
換器１３から取込んで前述と同様な処理を行う。

ステツプS₅において１画素期間Teが終了し、
つまりサンプル数カウンタ３７が例えば前記のよ
うに133になると、ステツプS₆に移り、その時の
判定メモリ部３５中のアドレス部３５ｂに記憶さ
れた番地、つまりその１画素期間Teにおける133
回のサンプル中の最も多いレベル値を示す。デー
タ例においては占有率メモリ部３４中の最も大き
なデータが記憶されたアドレスがバツフアメモリ
１５に移される。次にステツプS₇においてメモリ
直接アクセス方式、いわゆるDMA方式において
占有率メモリ部３４のすべてのアドレスに対して
０を書込み、又判定メモリ部３５の内容も同様に
ゼロにする。その後再びステツプS₁に戻つてデー
タの取込みを行う。

図に示していないがバツフアメモリ１５への書
込み終了はメモリ３３中の画素数カウンタ３８を
計数し、例えば256となつたことによつて１表示
線分、つまり１探知信号に対応したデータの取込
みを終了したことを検出することができる。なお
画素数は１表示線について例えば256と固定であ
るが、画素期間Teは探知距離いわゆるレンジに
よつて異なり、従つてレンジ設定手段３９よりそ
の探知レンジを設定するとこれに対応したレンジ
がCPU３７内の汎用レジスタ４１にレンジ数と
して格納され、このレンジ数に対応してサンプル
数カウンタ３７の最大値が決定される。

ステツプS₅において１画素期間の終了を、占有
率メモリ部３４への書込みごとにサンプル数カウ
ンタ３７を歩進し、カウンタ３７の計数値が設定
レンジに対応した値になつたか否かをチエツクす
ることによつて検出したが、この代りにステツプ
S₄からステツプS₁に戻り、一方で画素期間検出カ
ウンタを常時動作させ、これが所定値になると割
込みによつてその時の判定メモリ部３４の内容を
バツフアメモリに書込むようにしてもよい。また
この例においては判定メモリ部３５を設けて１サ
ンプルを取込むごとにそれまでに得られている占
有率メモリ部３４中の最も多い数とその対応アド
レスとをそれぞれデータ部３５ａ、アドレス部３
５ｂに記憶したがこのようなことをすることなく
１画素周期のサンプルデータの取込みを終了した
後に占有率メモリ部３４を読出してそのうちの最
も大きに数を決定してもよい。

このように信号処理部をマイクロコンピユータ
を用いて構成する場合のみならず例えば第７図に
示すようにAD変換器１３においてサンプルが得
られるごとにそのデジタル変換値をアドレスとし
て占有率メモリ部３４を読出し、その読出しレジ
スタ３５に得られた内容をプラス１回路４２にお
いてプラス１してそのデータを今読出したアドレ
ス位置に再び書込むようにする。このようにして
１画素周期Te中に得られた各サンプル値中に、
各レベルについて同一レベルのものがいくつある
かが占有率メモリ３４内に得られ、１画素周期
Teが終るごとに占有率メモリ３４を読出し、そ
の際にその読出しレジスタ３５の内容とプラス１
回路４２中のレジスタの内容とを比較回路４３で
比較し、レジスタ３５の内容が大きい場合はその
データ及びアドレスをプラス１回路４２内のレジ
スタに格納し、小さい場合は次のアドレスを読出
し、このようにして占有率メモリ３４内をすべて
読出したとき最も大きなデータがプラス１回路４
２内のレジスタに得られ、かつそのアドレス、つ
まり最も多いレベルが得られる。

このような構成によれば第２図Ｂに示したよう
に多くの雑音２６を含む場合においてもパルス雑
音は１画素周期Te内においてはそれ程多く発生
していないため、このパルス雑音は各画素期間
Te内の代表レベルとなることはできない。しか
し魚群反射信号１９はその画素期間において多く
のサンプルが大きなレベルとなつているためその
代表レベルも大きな値となり、例えば第２図Ｄに
示すようにバツフアメモリに移されるデータは雑
音成分は抑圧され、反射データが代表レベル１
９″としてバツフアメモリに移される。

また探知レンジが大きく選定され、しかも反射
物体、例えば魚群の層が薄いため１画素期間Te
内における反射信号が第８図Ａに示すようにその
期間内の短かい期間しか得られない場合において
は、この発明の反響探知装置によると、そのよう
な信号は表示されない。つまりその画素期間の代
表レベルは０となつてしまう。しかし拡大表示に
よりこの反射信号が得られた附近が例えば３倍に
拡大され、第８図Ｂに示すように反射信号も拡大
され、画素期間Te内の大部において得られ、サ
ンプル数が大きなレベルとなる部分が多くなり、
従つて代表値が０にならない画素期間が存在し、
この画素期間は反射信号が表示されることにな
る。このような拡大前では表示が現われないが、
拡大によつて表示が現われる場合、その表示に対
応する反射物の層は探知方向において薄いもので
あることが理解される。

以上述べたようにこの発明の反響探知装置によ
ればAD変換器の出力を統計処理することによつ
てその多いレベル数のものを代表として１画素期
間のような一定の期間の代表値として表示器へ供
給するためパルス状の雑音は表示器に表示される
ことなく、従つてそのような雑音が探知信号に多
く含まれていてもこれを抑圧して目的とする反射
物体を表示面画上に見易く表示することができ
る。また探知レンジを替えた場合においてもその
反射物体の層の厚さも知ることが可能となる。

更に従来において雑音を除去するために１画素
期間Teにおける平均値を表示器へ供給すること
も行われているが、そのような場合においては例
えば１画素期間Teにおいて一半部が海底、他半
部が海中の場合において海底による大きな反射と
海中における無反射との平均されたものが表示画
面上に現れ、例えば第３図の表示画面上の海底表
示２５は例えば海底の本来の色、例えば赤と海中
の色青との間に帯状の異つた色が表示されて不自
然になる。しかしこの発明においてはこのような
表示となることはなく、海底と海中との区別がは
つきり現れて帯状の線が生じるおそれはない。

上述においてはこの発明を魚群探知機に適用し
たが、電波を使う探知装置、いわゆるレーダーに
おいてもこの発明を適用して雑音に影響されるこ
となく表示することが可能であり、また何れの場
合においても特に探知レベルを各異なる色に対応
させて表示するカラー表示の場合に特に有効であ
るが、白黒表示の場合においてもこの発明は有効
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一般的反響探知装置の構成を示
すブロツク図、第２図は反響探知装置の動作の説
明に供するための波形図、第３図は探知装置の表
示画面の一例を示す図、第４図はこの発明による
反響探知装置の要部である信号処理部の一例を示
すブロツク図、第５図はその動作の一例を示す流
れ図、第６図は第４図中のメモリ３３の使用例を
示す図、第７図は信号処理部の他の例を示す図、
第８図はこの説明に供するための波形図である。 １１：送受信部、１２：送受波器、１３：AD
変換器、１４：信号処理部、１５：バツフアメモ
リ、１６：主メモリ、１７：表示器、３４：占有
率メモリ、３５：判定メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 波動パルスを送波し、その反射波を受波し、
   その受波信号をAD変換器でデジタル信号に変換
   し、そのデジタル信号を表示器へ供給して反射波
   を表示する反響探知装置において、上記AD変換
   器の出力デジタル信号を所定間隔ごとに、その期
   間に発生したデジタル信号値の最も多いものを検
   出する手段と、その検出したデジタル値を上記表
   示器へ供給する手段とを具備する反響探知装置。