CN112180379A - 一种鱼类数据统计分析系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种鱼类数据统计分析系统，涉及声呐技术领域。包括无人艇，无人艇作为系统设备的水面平台，可以运载探测声呐以定点或走航的方式适应不同的使用环境，所述无人艇上安装有探测声呐和无线收发器，所述无线收发器的信号输入端口通过无线电信号连接有无线遥控器，所述无线遥控器的遥控距离为200‑2000米，所述无线收发器的信号输出端口通过无线电信号连接有终端机。本发明是对内陆鱼塘、湖泊，近海围网养殖的有鳔鱼类进行探测计数的一种新方法、新技术，采用区别于多波束的高频单波束声呐技术，采用区别于图像识别的鱼鳔声呐技术，利用鱼鳔中的空气与水体内其他物体的声呐特性的显著区别来识别目标对象。

Description

一种鱼类数据统计分析系统
技术领域
本发明涉及声呐技术领域，具体为一种鱼类数据统计分析系统。
背景技术
声呐是一种利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测和通讯任务的电子设备。它有主动式和被动式两种类型，属于声学定位的范畴。声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备，是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。由于电磁波在水中衰减的速率非常的高，无法作为侦测的讯号来源，以声波探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段。在水中进行观察和测量，具有得天独厚条件的只有声波。在水中进行测量和观察，至今还没有发现比声波更有效的手段。现有技术采用三维声学成像和图像识别技术来实现对鱼群中鱼的数目的算。声呐系统以一定的俯仰角和扇面向水域发射声波，声波碰到水底及水中物体会产生回波，声呐系统接收回波，根据回波的强度产生声呐图像。多波束三维声学成像声呐使用的波束形成器可以看成一个空间滤波器，它可以滤去空间某些方向的信号，只让指定方向的信号通过。系统利用多个平面阵接收水下物体反射回的声学信号并做波束形成运算，形成多个波束，求出开角范围内的波束形成能量值，再根据不同的能量值进行立体绘图，从而得到一幅三维图像。通过收集大量的声呐图像数据，由经过训练的人员来搜索图像中目标区域，通过人工的方式，对目标进行标记。通过对已标记的图像，采用机器学习的方式建立图像识别模型，用学习得到的模型对采集的声呐图像进行处理，得到鱼群的个体鱼的数量、大小。但是目前还存在以下不足：
1、现有技术中，多波束渔探仪系统主要是采用多个换能器，组成换能器阵列，多个波束共同作用，探测目标。这种技术方案，产品体积大，质量大，成本高，目前最先进的两波束设备就超过25Kg，使用不方便。；
2、现有技术中，图像分析渔探仪系统是通过声呐或者水下光学摄影获取鱼群的图像，然后通过图像识别技术来获得鱼群数量，这种技术方案对设备要求高，成本发高，操作使用不方便，由于不同种类的鱼体型特征差异大，识别率低。
3、现有技术中，目前的渔探仪系统，都是以“鱼群”为目标，进行探测分析，而不是以单体“鱼”为目标进行探测分析，这样误差较大。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种鱼类数据统计分析系统，具备实现计数、获取体型大小及重量等目标等优点，解决了目前的鱼类数据获取效率低成本高的问题。
(二)技术方案
为实现上述实现计数、获取体型大小及重量等目标的目的，本发明提供如下技术方案：一种鱼类数据统计分析系统，包括无人艇，所述无人艇上安装有探测声呐和无线收发器，所述无线收发器的信号输入端口通过无线电信号连接有无线遥控器，所述无线收发器的信号输出端口通过无线电信号连接有终端机；
所述探测声呐包括模拟信号处理模块和数字信号处理模块，所述模拟信号处理模块包括信号发射模块、信号接收模块、信号滤波模块和信号放大模块，所述数字信号处理模块包括数字采集模块、带通滤波模块、积分模块和目标判决模块。
作为本发明的一种优选技术方案，所述数字信号处理模块还包括图像压缩模块。
作为本发明的一种优选技术方案，所述无线收发器水下部分和终端机的无线通讯部分，可实现人工手动控制、实时规划线和目标点自动控制以及无链接自主测量控制三种模式。
作为本发明的一种优选技术方案，所述无线遥控器的遥控距离为200-2000米。
作为本发明的一种优选技术方案，所述终端机为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和智能手机其中的一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述无线收发器上固定连接有用于增强信号的信号加强天线。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种鱼类数据统计分析系统，具备以下有益效果：本发明是对内陆鱼塘、湖泊，近海围网养殖的有鳔鱼类进行探测计数的一种新方法、新技术，采用区别于多波束的高频单波束声呐技术，采用区别于图像识别的鱼鳔声呐技术，利用鱼鳔中的空气与水体内其他物体的声呐特性的显著区别来识别目标对象，同时兼顾鱼的体型、体积、质量等因素对声呐特性的影响，根据声呐回波能强度实现计数、获取体型大小及重量等目标。
附图说明
图1为本发明的系统图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种鱼类数据统计分析系统，包括无人艇，无人艇作为系统设备的水面平台，可以运载探测声呐以定点或走航的方式适应不同的使用环境，所述无人艇上安装有探测声呐和无线收发器，所述无线收发器的信号输入端口通过无线电信号连接有无线遥控器，所述无线遥控器的遥控距离为200-2000米，所述无线收发器的信号输出端口通过无线电信号连接有终端机；
所述探测声呐包括模拟信号处理模块和数字信号处理模块，所述模拟信号处理模块包括信号发射模块、信号接收模块、信号滤波模块和信号放大模块，所述数字信号处理模块包括数字采集模块、带通滤波模块、积分模块和目标判决模块，探测声呐对水下目标发射声信号，然后将鱼类目标与环境地貌反射的声信号波进行滤波、放大等模拟信号处理和数字采集、带通滤波、积分、目标判决、图像压缩等数字信号处理。
作为本实施例的一种具体技术方案，所述数字信号处理模块还包括图像压缩模块。
本实施方案中，图像压缩模块可以将数据压缩方便进行传输。
作为本实施例的一种具体技术方案，所述无线收发器水下部分和终端机的无线通讯部分，可实现人工手动控制、实时规划线和目标点自动控制以及无链接自主测量控制三种模式。
本实施方案中，三种模式相互切换，可以适应不同的环境。
作为本实施例的一种具体技术方案，所述终端机为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和智能手机其中的一种。
本实施方案中，终端机负责系统设备的工作控制、目标图像的显示及存贮和管理等，通过人机接口接收操作人员的控制指令信息，并且按指令要求完成相应的数据处理和显示控制。
作为本实施例的一种具体技术方案，所述无线收发器上固定连接有用于增强信号的信号加强天线。
本实施方案中，信号加强天线可以增加无线收发器信号的强度。
本发明的工作原理及使用流程：在使用时，将无人艇置入水中，人站在陆地上对其进行遥控，探测声呐对水下目标发射声信号，然后将鱼类目标与环境地貌反射的声信号波进行滤波、放大等模拟信号处理和数字采集、带通滤波、积分、目标判决、图像压缩等数字信号处理，利用鱼鳔中的空气与水体内其他物体的声呐特性的显著区别来识别目标对象，同时兼顾鱼的体型、体积和质量等因素对声呐特性的影响，数据通过无线收发器传输到终端机上，在终端机上根据声呐回波能强度实现计数、获取体型大小及重量等目标，并在终端机的显示屏上显示，方便观察。
综上所述，该鱼类数据统计分析系统，是对内陆鱼塘、湖泊，近海围网养殖的有鳔鱼类进行探测计数的一种新方法、新技术，采用区别于多波束的高频单波束声呐技术，采用区别于图像识别的鱼鳔声呐技术，利用鱼鳔中的空气与水体内其他物体的声呐特性的显著区别来识别目标对象，同时兼顾鱼的体型、体积、质量等因素对声呐特性的影响，根据声呐回波能强度实现计数、获取体型大小及重量等目标。
本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种鱼类数据统计分析系统，包括无人艇，其特征在于：所述无人艇上安装有探测声呐和无线收发器，所述无线收发器的信号输入端口通过无线电信号连接有无线遥控器，所述无线收发器的信号输出端口通过无线电信号连接有终端机；
所述探测声呐包括模拟信号处理模块和数字信号处理模块，所述模拟信号处理模块包括信号发射模块、信号接收模块、信号滤波模块和信号放大模块，所述数字信号处理模块包括数字采集模块、带通滤波模块、积分模块和目标判决模块。
2.根据权利要求1所述的一种鱼类数据统计分析系统，其特征在于：所述数字信号处理模块还包括图像压缩模块。
3.根据权利要求1所述的一种鱼类数据统计分析系统，其特征在于：所述无线收发器水下部分和终端机的无线通讯部分，可实现人工手动控制、实时规划线和目标点自动控制以及无链接自主测量控制三种模式。
4.根据权利要求1所述的一种鱼类数据统计分析系统，其特征在于：所述无线遥控器的遥控距离为200-2000米。
5.根据权利要求1所述的一种鱼类数据统计分析系统，其特征在于：所述终端机为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和智能手机其中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种鱼类数据统计分析系统，其特征在于：所述无线收发器上固定连接有用于增强信号的信号加强天线。
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