CN107976680A - 基于Linux系统的触摸键探鱼仪及探鱼方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及探鱼测深技术领域，尤其涉及一种基于Linux系统的触摸键探鱼仪，包括主机和超声波换能器，主机与超声波换能器相连接，主机包括CPU板、液晶显示屏、PWR板、蜂鸣器控制板和触摸键控制板，液晶显示屏、PWR板、蜂鸣器控制板和触摸键控制板均与CPU板相连接，液晶显示屏用于显示海底的深度和鱼群的位置，PWR板包括发射电路，发射电路发射电脉冲信号给超声波换能器，蜂鸣器控制板用于控制蜂鸣器，触摸键控制板与触摸键相连。本发明处理速度快，性能稳定，液晶显示屏分辨率高，对鱼群、深度和水温等有提示机制。

Description

基于Linux系统的触摸键探鱼仪及探鱼方法

技术领域

本发明涉及探鱼测深技术领域，尤其涉及一种基于Linux系统的触摸键探鱼仪及探鱼方法。

背景技术

探鱼仪是一种专门用来探测水下鱼群分布情况的电子设备，通常用于渔船、捕鱼相关作业。在渔船航行的过程中，由安装在水下的超声波换能器不停地向海底发射超声波，并接收超声波在水中接触到物体后反馈回的信号，处理器对此信号进行处理和分析，从而来判断鱼群的有无、大小、位置和种类等信息，以便提高渔业捕捞的产量。

国内船用探鱼设备的研究和开发比较晚，现有的船用探鱼仪设计都比较传统，现有船用探鱼仪的界面和硅胶按键就显得太简单古板，跟不上时代，处理速度慢，性能不稳定，再加上所使用的液晶显示屏分辨率低，很大程度上影响了海底和鱼群的显示，另外，对鱼群、深度和水温等缺乏一些提示机制，这些问题严重制约了我国船用探鱼仪跟上现代技术的发展步伐。

目前探鱼仪因换能器差异，存在以下缺陷：

缺陷1:不同换能器的发射波强弱不一，余波也强弱不一，有的会在发射波结束后跟着一段余震波，这段余波具有浅海海底的特点，常会被误判为海底；

缺陷2:浅海海域(水深<10米)回波信号会很强，海底二次回波也会很强，甚至有时会强过海底一次回波，因此常会将二次回波误判为海底；

缺陷3:深海海域(水深>180米)海底回波信号会比较弱，甚至有时会比浅海鱼群信号还要弱，因此常会将这些浅海鱼群误判为海底；

缺陷4:有些鱼群活动很接近海底，因此也常将这些鱼群也当成海底。实际使用表明现有算法在特定情况下会出现这些判定失误。

发明内容

本发明提供一种基于Linux系统的触摸键探鱼仪及探鱼方法，具有性能稳定，对海底鱼群识别力强等优点。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：基于Linux系统的触摸键探鱼仪，包括主机和超声波换能器，主机与超声波换能器相连接，主机包括CPU板、液晶显示屏、PWR板、蜂鸣器控制板和触摸键控制板，液晶显示屏、PWR板、蜂鸣器控制板和触摸键控制板均与CPU板相连接，液晶显示屏用于显示海底的深度和鱼群的位置，PWR板包括发射电路，发射电路发射电脉冲信号给超声波换能器，蜂鸣器控制板用于控制蜂鸣器，触摸键控制板与触摸键相连。

作为本发明的优化方案，CPU板包含微处理器核心板、核心板接口电路、串口接口电路、液晶屏接口电路、电压转换电路、LDO稳压电路、触摸键接口电路、SD卡接口电路、回波信号放大和数字化电路和FPGA电路，核心板接口电路用于扩展微处理器核心板的接口，串口接口电路、电压转换电路、LDO稳压电路、触摸键接口电路和SD卡接口电路均与核心板接口电路相连，微处理器核心板通过液晶屏接口电路控制液晶显示屏，电压转换电路将微处理器核心板输出的显示信号转换为液晶屏接口电路所需电压的显示信号，触摸键接口电路与触摸键控制板相连，FPGA电路与串口接口电路相连，回波信号放大和数字化电路与FPGA电路相连，回波信号放大和数字化电路用于接收超声波换能器发送的回波信号，FPGA电路用于消除回波信号中的噪音干扰，FPGA电路产生A/D转换器所需要的时序，定时从A/D转换器读取回波电压数字信号，数据进入FIR滤波模块进行有限脉冲响应运算，从FIR滤波模块输出的信号送至数字检波模块提取出信号的包络，再送至TVG处理模块，TVG处理模块对回波传播过程的信号幅度衰减进行时变增益补偿，补偿后的信号进行峰值保持，输出稳定正确的数据。

作为本发明的优化方案，微处理器核心板为Tiny4412核心板，Tiny4412核心板内置ARM Mali-400双核CPU，植入Linux内核。

作为本发明的优化方案，超声波换能器包括发射换能器和接收换能器，发射换能器将电脉冲信号转换为机械振动信号，接收换能器将从海底反射回来的声波信号转换为电脉冲信号，接收换能器通过换能器接收接口与回波信号放大和数字化电路相连。

作为本发明的优化方案，PWR板还包括电源控制电路，发射电路发射的电脉冲信号通过换能器发射接口去推动发射换能器工作，电源控制电路用于给CPU板和发射电路进行供电。

作为本发明的优化方案，基于Linux系统的触摸键探鱼仪还包括外部供电系统，外部供电系统用于为主机供电。

作为本发明的优化方案，基于Linux系统的触摸键探鱼仪还包括复显仪，复显仪与主机相连。

作为本发明的优化方案，液晶显示屏为15寸彩色液晶显示屏，液晶显示屏的分辨率为1024*768。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：利用基于Linux系统的触摸键探鱼仪进行探鱼的方法，包括如下步骤：

步骤1：在一个回波周期内根据量程和采样率不同，设置所需要的相应参数：采样点数、宽度比较值、放大倍数、幅度比较值；

步骤2：根据深度不同，将信号层层放大，目的是将远处的信号放大，避免远处信号衰减过大；

步骤3：从发射波信号开始找幅值的上升沿，如果找到上升沿，说明有回波信号，记录上升沿的位置为RiseEdge，如果没有找到，则表明没有回波信号；

步骤4：将RiseEdge之前的回波幅值全部清除为0，记录一组幅值Vi，目的是将前面没有用的发射波信号清除；

步骤5：从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，找出幅值的最大值Vmax；

步骤6：归一化，从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，对每个点的幅值Vi做简单的运算，即Vi/Vmax*1000，得出一组新的幅值Vn，目的是将所有信号幅值都调整为1000以内的数值，便于做幅度比较；

步骤7：幅度判断，从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，将每个点的新幅值Vn与步骤1中设置的幅度比较值参数相比较，当Vn<幅度比较值时，将该点的Vn值清除为0，得到一组新的幅值Vn1，目的是去除一些杂波干扰小信号；

步骤8：判断上升沿的位置RiseEdge，若RiseEdge小于0.6m，则进入步骤9，若RiseEdge在0.6m到2m之间，则进入步骤11，若RiseEdge大于2m，则进入步骤12；

步骤9：从上升沿的位置RiseEdge开始向后再找上升沿，如果找到上升沿，记录该点的位置为EchoDot，进入步骤10，如果没有找到上升沿，则说明RiseEdge就是海底所在的位置，进入步骤15；

步骤10：判断EchoDot是否是RiseEdge的2倍，如果是，则表明RiseEdge是海底所在位置，而EchoDot是二次回波，进入步骤15，如果不是，则表明RiseEdge是余震波，绕过余震波，在余震波结束的位置重新标记RiseEdge，进入步骤12；

步骤11：可基本忽略鱼群因素，判定RiseEdge为海底所在位置，进入步骤15；

步骤12：宽度判断，从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，将连续Vn1>0的点的个数与步骤1中设定的宽度比较值相比较，如果比宽度比较值小，则将这些点的幅值都清为0，得到一组新的幅值Vn2，目的是清除一些信号较强但宽度较窄的杂物鱼群植物等信号，进入步骤13；

步骤13：从RiseEdge开始，在新的幅值数组Vn2中找出最大值Vmax2的位置Vmax2Add，进入步骤14；

步骤14：在Vmax2Add的一半处，查找是否有Vn2>0的点，如果有，则判定Vmax2Add的一半处(Vmax2Add/2)为海底所在的位置，而Vmax2Add是二次回波，进入步骤15，如果没有，则判定Vmax2Add为海底所在的位置，进入步骤15；

步骤15：连续性判断，将本周期找到的海底位置Echo与上一个周期的深度EchoSave进行比较，如果Echo在EchoSave的±20％范围内，说明本周期测深成功，并保存Echo，以供下一周期测深做对比，如果不在范围内，放弃本周期测深，等待下一周期测深再做比较。

本发明具有积极的效果：(1)本发明采用15英寸高精度高分辨率彩色液晶显示屏，分辨率达1024*768，屏幕大且清晰，增大视觉范围，方便用户在距离主机较远的位置依然能够看清楚屏幕上显示的内容；

(2)本发明采用Tiny4412核心板作为中央处理器，Tiny4412是高性能的Cortex-A9核心板，四核处理器，配置1G DDR3内存和4GB高速eMMC闪存，运行主频为1.5GHz，内置ARMMali-400双核GPU，植入Linux内核，即可在其中开发需要的功能和精美的界面，大大提高了数据分析处理的速度，使得画面流畅，避免画面卡钝、按键反应迟钝等问题；

(3)本发明采用高集成电路，结构紧凑，故障率低，功耗低，便于安装；

(4)本发明采用触摸键操作，一改以往传统的硅胶按键和薄膜按键，全新设计触摸键人机交互操作面板，可通过手势上下滑动来设置数值的增大减小，操作更加简单方便，也更加人性化，跟上时代发展，通过蜂鸣器对鱼群、深度和水温等信息进行提示，同时，选用更加先进的换能器，更专业更精确，大大增加了探鱼的性能；

(5)本发明的FPGA电路采用FPGA现场可编程门阵列实现对回波数字信号进行FIR滤波、数字检波、TVG(时变增益)处理、峰值保持、可编程增益放大处理功能，没有谐振元器件，电路简单，性能稳定，体积小且故障率低，对回波信号起到很好的控制和调节作用，放大有效信号，减小噪音干扰信号，大大提高了灵敏度和准确性，降低了噪音干扰；FPGA电路相对于传统的带通滤波器，在这里既可以预先对信号的中心频率、带宽、滤波器阶数、窗函数等参数进行设定，也可以在工作过程中随时通过FPGA编程而重新设定。从FIR滤波模块输出的信号送至数字检波模块提取出信号的包络，再送至TVG处理模块，TVG处理模块对回波传播过程的信号幅度衰减进行时变增益补偿，补偿后的信号需要进行峰值保持，以使数据输出模块输出稳定正确的数据，FPGA电路还提供可编程增益放大器驱动模块，用来为可编程增益放大器设置增益，并且可以在运行时改变增益；

(6)本发明的探鱼方法解决了不同换能器被误判为海底的问题；

(7)本发明的探鱼方法不会将二次回波误判为海底；

(8)本发明的探鱼方法不会将浅海鱼群误判为海底；

(9)本发明的探鱼方法不会将很接近海底的鱼群活动当成海底，实际使用表明现有方法在特定情况下会出现这些判定失误，本发明所述的算法成功解决了这些问题，并经过各种情况实践证明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的整体框图；

图2为主机的结构框图；

图3为主机的电路原理框图；

图4为液晶显示屏的显示图；

图5为本发明探鱼方法的流程图。

其中：1、主机，2、超声波换能器，3、蜂鸣器，4、触摸键，5、换能器接收接口，6、换能器发射接口，7、外部供电系统，8、复显仪，11、CPU板，12、液晶显示屏，13、PWR板，14、蜂鸣器控制板，15、触摸键控制板，112、核心板接口电路，113、串口接口电路，114、液晶屏接口电路，115、电压转换电路，116、LDO稳压电路，117、触摸键接口电路，118、SD卡接口电路，119、回波信号放大和数字化电路，1110、FPGA电路，21、发射换能器，22、接收换能器，131、发射电路，132、电源控制电路。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明公开了一种基于Linux系统的触摸键探鱼仪，包括主机1和超声波换能器2，主机1与超声波换能器2相连接，主机1包括CPU板11、液晶显示屏12、PWR板13、蜂鸣器控制板14和触摸键控制板15，液晶显示屏12、PWR板13、蜂鸣器控制板14和触摸键控制板15均与CPU板11相连接，液晶显示屏12用于显示海底的深度和鱼群的位置，PWR板13包括发射电路131，发射电路131发射电脉冲信号给超声波换能器2，蜂鸣器控制板14用于控制蜂鸣器3，触摸键控制板15与触摸键4相连。其中，主机1通过电缆连接超声波换能器2，超声波换能器2为先进的换能器，增加了基于Linux系统的触摸键探鱼仪的性能。超声波换能器2安装在渔船的底部。触摸键控制板15接收触摸键4发出的指令。

CPU板11包含微处理器核心板、核心板接口电路112、串口接口电路113、液晶屏接口电路114、电压转换电路115、LDO稳压电路116、触摸键接口电路117、SD卡接口电路118、回波信号放大和数字化电路119和FPGA电路1110，核心板接口电路112用于扩展微处理器核心板的接口，串口接口电路113、电压转换电路115、LDO稳压电路116、触摸键接口电路117和SD卡接口电路118均与核心板接口电路112相连，微处理器核心板通过液晶屏接口电路114控制液晶显示屏，电压转换电路115将微处理器核心板输出的显示信号转换为液晶屏接口电路114所需电压的显示信号，触摸键接口电路117与触摸键控制板15相连，FPGA电路1110与串口接口电路113相连，回波信号放大和数字化电路119与FPGA电路1110相连，回波信号放大和数字化电路119用于接收超声波换能器2发送的回波信号，FPGA电路1110用于消除回波信号中的噪音干扰。

微处理器核心板为Tiny4412核心板，Tiny4412核心板内置ARMMali-400双核CPU，植入Linux内核。Tiny4412是高性能的Cortex-A9核心板，四核处理器，配置1G DDR3内存和4GB高速eMMC闪存，运行主频为1.5GHz，内置ARM Mali-400双核GPU，可接1080p的高分辨率显示屏，植入Linux内核，即可在其中开发需要的功能和精美的界面，大大提高了数据分析处理的速度，使得画面流畅，避免画面卡钝、按键反应迟钝等问题；核心板接口电路112用于将微处理器核心板提供的接口扩展出来，使其可以连接串口接口电路113、电压转换电路115、触摸键接口电路117、SD卡接口电路118，实现收发信号、控制液晶显示屏12显示、接收触摸键控制信号、读写SD卡等功能；串口接口电路113用于整合所有的串行接口，主要包括50k信号和200k信号的发射和接收、NMEA数据的输入和输出；液晶屏接口电路114用于连接液晶显示屏12，微处理器核心板通过此电路控制液晶显示屏12上显示的内容、颜色、位置，以及液晶显示屏12的亮度；电压转换电路115用于将微处理器核心板输出的1.8V的显示信号转换为3.3V的显示信号，供给液晶屏接口电路114；LDO稳压电路116是稳压电路，用于当输入电压、负载、环境温度、电路参数发生变化时仍能保持输出恒定的电压；触摸键接口电路117用于连接触摸键控制板15，接收触摸键4发出的信号；SD卡接口电路118提供SD卡接口，可插入SD卡，主要用于读取程序和存储数据，FPGA电路1110采用了先进的数字滤波器技术，主要用于超声波前端数字信号处理，即对回波数字信号进行FIR滤波、数字检波、TVG(时变增益)处理、峰值保持、可编程增益放大处理，对回波信号起到很好的控制调节作用，大大提高了灵敏度且有效地降低了噪音干扰；回波信号放大和数字化电路119用于将接收到的回波模拟信号进行放大处理，并对其进行A/D处理，将其数字化。其中，FPGA电路1110和回波信号放大和数字化电路119均可以通过相应的硬件电路进行搭建，完成对应的功能。FPGA电路1110采用FPGA现场可编程门阵列实现对回波数字信号进行FIR滤波、数字检波、TVG(时变增益)处理、峰值保持、可编程增益放大处理功能，没有谐振元器件，电路简单，性能稳定，体积小且故障率低，对回波信号起到很好的控制和调节作用，放大有效信号，减小噪音干扰信号，大大提高了灵敏度和准确性，降低了噪音干扰。

FPGA电路1110产生A/D转换器所需要的时序，定时从A/D转换器读取回波电压数字信号，数据进入FIR滤波模块进行有限脉冲响应(FIR)运算，相对于传统的带通滤波器，在这里既可以预先对信号的中心频率、带宽、滤波器阶数、窗函数等参数进行设定，也可以在工作过程中随时通过FPGA编程而重新设定。从FIR滤波模块输出的信号送至数字检波模块提取出信号的包络，再送至TVG处理模块，TVG处理模块对回波传播过程的信号幅度衰减进行时变增益补偿，补偿后的信号需要进行峰值保持，以使数据输出模块输出稳定正确的数据。FPGA电路1110还提供可编程增益放大器驱动模块，用来为可编程增益放大器设置增益，并且可以在运行时改变增益。其中，FPGA电路1110可以用相应的硬件电路搭建，包括FIR滤波电路、数字检波电路、TVG处理电路、峰值保持电路和接口电路，FIR滤波电路使用通用数字滤波器集成电路进行有限脉冲响应运算，从而增加精度；数字检波电路提取出信号的包络，可以用包络检波器来实现；TVG处理电路包括可编程增益控制放大器和时间增益补偿芯片实现对回波传播过程中的信号幅度衰减进行时变增益补偿；峰值保持电路和接口电路可以使用对应的硬件电路实现。

超声波换能器2包括发射换能器21和接收换能器22，发射换能器21将电脉冲信号转换为机械振动信号，即将电能转换为声能，接收换能器22将从海底反射回来的声波信号转换为电脉冲信号，即将声能转换为电能，接收换能器22通过换能器接收接口5与回波信号放大和数字化电路119相连。

PWR板13还包括电源控制电路132，发射电路131发射的电脉冲信号通过换能器发射接口6去推动发射换能器21工作，电源控制电路132用于给CPU板11和发射电路131进行供电。发射电路131是发射具有一定频率、功率和宽度的电脉冲信号去推动发射换能器21工作。电源控制电路132是对外部供进的电源进行宽压、限流、低压保护、高压保护等处理，处理后给CPU板11和发射电路131进行供电，保证电源供电稳定。

蜂鸣器控制板14用于控制蜂鸣器3，实现深度报警、鱼群报警、水温报警功能。

基于Linux系统的触摸键探鱼仪还包括外部供电系统7外部供电系统7用于为主机1供电。其中，外部供电系统7通过电缆连接主机1，供电范围是直流19V-36V。

基于Linux系统的触摸键探鱼仪还包括复显仪8，复显仪8与主机1相连。复显仪8方便用户多点观察探测信息。

液晶显示屏12为15寸彩色液晶显示屏，液晶显示屏12的分辨率为1024*768。提高分辨率，使得画面更加清晰，增大视角范围，并有多级亮度调节功能。

主机1的原理如下：

外部供电系统7通过外部供电接口接入PWR板13，经过PWR板13上的电源控制电路进行宽压、限流、低压保护、高压保护等处理，处理后的电压分两路，一路供给PWR板13上的发射电路131，另一路供给CPU板11，经过CPU板111上的LDO稳压电路116，进行低压差线性稳压处理，这样输出的电压在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时都可以保持恒定，LDO稳压电路116过后将恒定的电压送入核心板接口电路112，核心板接口电路112再给其它电路供电；核心板接口电路112输出1.8V的显示信号，经过电压转换电路115，将1.8V的显示信号转换为3.3V的显示信号，供给液晶屏接口电路114，液晶屏接口电路114将显示信号送到液晶显示屏12进行显示；用户通过触动触摸键4对主机1的各参数进行设置，触摸键4将用户触键信号发送给触摸键控制板15，再由触摸键控制板15经过触摸键接口电路117送到核心板接口电路112，核心板接口电路112收到用户触键信号后进行分析并给出相应反馈，在液晶显示屏12上显示新的设置；核心板接口电路112连接SD卡接口电路118，可插入SD卡，主要用于读取程序和存储数据；核心板接口电路112在需要发射超声波信号时向串口接口电路113发出换能器发射信号，串口接口电路113将发射信号传送给PWR板13上的发射电路131，经发射电路131处理后形成具有一定频率、功率和宽度的电脉冲信号，电脉冲信号被传送到换能器发射接口6，换能器发射接口6通过电缆将电脉冲信号传送给超声波换能器2的发射换能器21，发射换能器21将电脉冲信号转化为超声波向海中发射，超声波在海中传播，遇到海中的物质和海底时会反馈回超声波信号，超声波换能器2的接收换能器22接收反馈回的超声波信号，并转换为电脉冲信号，通过电缆传回换能器接收接口，进入CPU板11，回波电脉冲信号经过CPU板11上的回波信号放大和数字化电路119，被进行放大处理和模数转换处理，变成数字信号，数字信号进入FPGA处理电路1110，FPGA电路1110对其进行FIR滤波、数字检波、TVG(时变增益)处理、峰值保持、可编程增益放大处理，处理后的回波信号通过串口接口电路113传送给核心板接口电路112进入微处理器核心板，微处理器核心板再对其进行相应的分析处理，计算出海底深度，并查找出鱼群信息，将其显示在液晶显示屏12上。串口接口电路113还提供NMEA数据输入/输出接口，可以连接复显仪8、GPS等其它设备。

整个工作原理如下：

PWR板13上的发射电路131发射具有一定频率、功率和宽度的电脉冲信号到发射换能器21，发射换能器21将电脉冲转换为超声波脉冲信号并不停地向海底发射，超声波信号遇到海中的鱼群、水草、石头、海底等物体后会反射回超声波换能器2，此时超声波换能器2实时接收海洋中的各种反射信号，接收换能器22将所接收到的回波信号转换为电信号传送到CPU板11。在接收电路中，将回波信号进行放大、A/D转换，并运用先进的数字滤波器技术，对信号进行滤波、检波等处理，不需人工操作，所有调整自动完成，具有高灵敏性、高精度、高可靠性、高稳定性。经数字滤波器处理后的信息将全部被送到主机中的CPU板11中，CPU板11将接收到的信息进行分析处理，将水中的情况根据信号的强弱用不同颜色表示在液晶显示屏12上，并根据回波信号的强弱确定是否有鱼，根据发射脉冲与回波脉冲的时间间隔测定海底深度和鱼群距海平面的距离。图4是液晶显示屏的显示结果。

如图5所示，利用基于Linux系统的触摸键探鱼仪进行探鱼的方法，以下步骤均为对一个回波周期内信号的分析处理：

步骤1：根据量程和采样率不同，设置算法中所需要的相应参数：采样点数、宽度比较值、放大倍数、幅度比较值；

步骤2：根据深度不同，将信号层层放大，目的是将远处的信号放大，避免远处信号衰减过大；(解决缺陷3)

步骤3：从发射波信号开始找幅值的上升沿，如果找到上升沿，说明有回波信号，记录上升沿的位置为RiseEdge，如果没有找到，则表明没有回波信号；

步骤4：将RiseEdge之前的回波幅值全部清除为0，记录一组幅值Vi，目的是将前面没有用的发射波信号清除；

步骤5：从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，找出幅值的最大值Vmax；

步骤6：归一化，从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，对每个点的幅值Vi做简单的运算，即Vi/Vmax*1000，得出一组新的幅值Vn，目的是将所有信号幅值都调整为1000以内的数值，便于做幅度比较；

步骤7：幅度判断，从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，将每个点的新幅值Vn与步骤1中设置的幅度比较值参数相比较，当Vn<幅度比较值时，将该点的Vn值清除为0，得到一组新的幅值Vn1，目的是去除一些杂波干扰小信号；

步骤8：判断上升沿的位置RiseEdge，若RiseEdge小于0.6m，则进入步骤9，若RiseEdge在0.6m到2m之间，则进入步骤11，若RiseEdge大于2m，则进入步骤12；

步骤9：从上升沿的位置RiseEdge开始向后再找上升沿，如果找到上升沿，记录该点的位置为EchoDot，进入步骤10，如果没有找到上升沿，则说明RiseEdge就是海底所在的位置，进入步骤15；

步骤10：判断EchoDot是否是RiseEdge的2倍，如果是，则表明RiseEdge是海底所在位置，而EchoDot是二次回波，进入步骤15，如果不是，则表明RiseEdge是余震波，绕过余震波，在余震波结束的位置重新标记RiseEdge，进入步骤12；(步骤9和步骤10是解决上述缺陷1)

步骤11：可基本忽略鱼群因素，判定RiseEdge为海底所在位置，进入步骤15；

步骤12：宽度判断，从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，将连续Vn1>0的点的个数与步骤1中设定的宽度比较值相比较，如果比宽度比较值小，则将这些点的幅值都清为0，得到一组新的幅值Vn2，目的是清除一些信号较强但宽度较窄的杂物鱼群植物等信号，进入步骤13；(步骤7和步骤12解决上述缺陷4)

步骤13：从RiseEdge开始，在新的幅值数组Vn2中找出最大值Vmax2的位置Vmax2Add，进入步骤14；

步骤14：在Vmax2Add的一半处，查找是否有Vn2>0的点，如果有，则判定Vmax2Add的一半处(Vmax2Add/2)为海底所在的位置，而Vmax2Add是二次回波，进入步骤15，如果没有，则判定Vmax2Add为海底所在的位置，进入步骤15；(解决上述缺陷2)

步骤15：连续性判断，将本周期找到的海底位置Echo与上一个周期的深度EchoSave进行比较，如果Echo在EchoSave的±20％范围内，说明本周期测深成功，并保存Echo，以供下一周期测深做对比，如果不在范围内，放弃本周期测深，等待下一周期测深再做比较。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于Linux系统的触摸键探鱼仪，包括主机(1)和超声波换能器(2)，主机(1)与超声波换能器(2)相连接，其特征在于：所述的主机(1)包括CPU板(11)、液晶显示屏(12)、PWR板(13)、蜂鸣器控制板(14)和触摸键控制板(15)，所述的液晶显示屏(12)、PWR板(13)、蜂鸣器控制板(14)和触摸键控制板(15)均与CPU板(11)相连接，所述的液晶显示屏(12)用于显示海底的深度和鱼群的位置，所述的PWR板(13)包括发射电路(131)，发射电路(131)发射电脉冲信号给超声波换能器(2)，所述的蜂鸣器控制板(14)用于控制蜂鸣器(3)，所述的触摸键控制板(15)与触摸键(4)相连。

2.根据权利要求1所述的基于Linux系统的触摸键探鱼仪，其特征在于：所述的CPU板(11)包含微处理器核心板、核心板接口电路(112)、串口接口电路(113)、液晶屏接口电路(114)、电压转换电路(115)、LDO稳压电路(116)、触摸键接口电路(117)、SD卡接口电路(118)、回波信号放大和数字化电路(119)和FPGA电路(1110)，所述的核心板接口电路(112)用于扩展微处理器核心板的接口，所述的串口接口电路(113)、电压转换电路(115)、LDO稳压电路(116)、触摸键接口电路(117)和SD卡接口电路(118)均与核心板接口电路(112)相连，微处理器核心板通过液晶屏接口电路(114)控制液晶显示屏(12)，所述的电压转换电路(115)将微处理器核心板输出的显示信号转换为液晶屏接口电路(114)所需电压的显示信号，所述的触摸键接口电路(117)与触摸键控制板(15)相连，所述的FPGA电路(1110)与串口接口电路(113)相连，所述的回波信号放大和数字化电路(119)与FPGA电路(1110)相连，所述的回波信号放大和数字化电路(119)用于接收超声波换能器(2)发送的回波信号，所述的FPGA电路(1110)用于消除回波信号中的噪音干扰，FPGA电路(1110)产生A/D转换器所需要的时序，定时从A/D转换器读取回波电压数字信号，数据进入FIR滤波模块进行有限脉冲响应运算，从FIR滤波模块输出的信号送至数字检波模块提取出信号的包络，再送至TVG处理模块，TVG处理模块对回波传播过程的信号幅度衰减进行时变增益补偿，补偿后的信号进行峰值保持，输出稳定正确的数据。

3.根据权利要求2所述的基于Linux系统的触摸键探鱼仪，其特征在于：所述的微处理器核心板为Tiny4412核心板，所述的Tiny4412核心板内置ARM Mali-400双核CPU，植入Linux内核。

4.根据权利要求2所述的基于Linux系统的触摸键探鱼仪，其特征在于：超声波换能器(2)包括发射换能器(21)和接收换能器(22)，所述的发射换能器(21)将电脉冲信号转换为机械振动信号，接收换能器(22)将从海底反射回来的声波信号转换为电脉冲信号，所述的接收换能器(22)通过换能器接收接口(5)与回波信号放大和数字化电路(119)相连。

5.根据权利要求4所述的基于Linux系统的触摸键探鱼仪，其特征在于：所述的PWR板(13)还包括电源控制电路(132)，发射电路(131)发射的电脉冲信号通过换能器发射接口(6)去推动发射换能器(21)工作，所述的电源控制电路(132)用于给CPU板(11)和发射电路(131)进行供电。

6.根据权利要求1所述的基于Linux系统的触摸键探鱼仪，其特征在于：所述基于Linux系统的触摸键探鱼仪还包括外部供电系统(7)，所述的外部供电系统(7)用于为主机(1)供电。

7.根据权利要求1所述的基于Linux系统的触摸键探鱼仪，其特征在于：所述基于Linux系统的触摸键探鱼仪还包括复显仪(8)，所述的复显仪(8)与主机(1)相连。

8.根据权利要求1所述的基于Linux系统的触摸键探鱼仪，其特征在于：所述的液晶显示屏(12)为15寸彩色液晶显示屏，液晶显示屏(12)的分辨率为1024*768。

9.利用权利要求1所述基于Linux系统的触摸键探鱼仪进行探鱼的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：在一个回波周期内根据量程和采样率不同，设置所需要的相应参数：采样点数、宽度比较值、放大倍数、幅度比较值；

步骤2：根据深度不同，将信号层层放大，目的是将远处的信号放大，避免远处信号衰减过大；

步骤3：从发射波信号开始找幅值的上升沿，如果找到上升沿，说明有回波信号，记录上升沿的位置为RiseEdge，如果没有找到，则表明没有回波信号；

步骤4：将RiseEdge之前的回波幅值全部清除为0，记录一组幅值Vi，目的是将前面没有用的发射波信号清除；

步骤5：从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，找出幅值的最大值Vmax；

步骤6：归一化，从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，对每个点的幅值Vi做简单的运算，即Vi/Vmax*1000，得出一组新的幅值Vn，目的是将所有信号幅值都调整为1000以内的数值，便于做幅度比较；

步骤7：幅度判断，从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，将每个点的新幅值Vn与步骤1中设置的幅度比较值参数相比较，当Vn<幅度比较值时，将该点的Vn值清除为0，得到一组新的幅值Vn1，目的是去除一些杂波干扰小信号；

步骤8：判断上升沿的位置RiseEdge，若RiseEdge小于0.6m，则进入步骤9，若RiseEdge在0.6m到2m之间，则进入步骤11，若RiseEdge大于2m，则进入步骤12；

步骤9：从上升沿的位置RiseEdge开始向后再找上升沿，如果找到上升沿，记录该点的位置为EchoDot，进入步骤10，如果没有找到上升沿，则说明RiseEdge就是海底所在的位置，进入步骤15；

步骤10：判断EchoDot是否是RiseEdge的2倍，如果是，则表明RiseEdge是海底所在位置，而EchoDot是二次回波，进入步骤15，如果不是，则表明RiseEdge是余震波，绕过余震波，在余震波结束的位置重新标记RiseEdge，进入步骤12；

步骤11：可基本忽略鱼群因素，判定RiseEdge为海底所在位置，进入步骤15；

步骤12：宽度判断，从上升沿的位置RiseEdge开始遍历所有采样点，将连续Vn1>0的点的个数与步骤1中设定的宽度比较值相比较，如果比宽度比较值小，则将这些点的幅值都清为0，得到一组新的幅值Vn2，目的是清除一些信号较强但宽度较窄的杂物鱼群植物等信号，进入步骤13；

步骤13：从RiseEdge开始，在新的幅值数组Vn2中找出最大值Vmax2的位置Vmax2Add，进入步骤14；

步骤14：在Vmax2Add的一半处，查找是否有Vn2>0的点，如果有，则判定Vmax2Add的一半处(Vmax2Add/2)为海底所在的位置，而Vmax2Add是二次回波，进入步骤15，如果没有，则判定Vmax2Add为海底所在的位置，进入步骤15；

步骤15：连续性判断，将本周期找到的海底位置Echo与上一个周期的深度EchoSave进行比较，如果Echo在EchoSave的±20％范围内，说明本周期测深成功，并保存Echo，以供下一周期测深做对比，如果不在范围内，放弃本周期测深，等待下一周期测深再做比较。