JP2002131430A - Fish detector - Google Patents
Fish detectorInfo
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、魚群探知機に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fish finder.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、魚群探知機は、水中へパルス状の
超音波を発信して反射信号を受信・解析することによ
り、ターゲットたる魚群の有無を判断する手法が採られ
ている。2. Description of the Related Art Conventionally, a fish finder has employed a method of transmitting a pulsed ultrasonic wave into water and receiving and analyzing a reflected signal to determine the presence or absence of a target fish shoal.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の魚群探知機では超音波の特性上応答が遅い為に入手
できる情報が限られ、又、指向性が緩い為に、魚群を発
見したとしても魚群が船の真下に存在するのか、それと
も右舷側或いは左舷側に存在するのかが特定できず、ま
た、平面的な2次元画像としてしか魚群を認識できない
為、迅速に且つ正確に魚群の探知を行うことができなか
った。However, in the above-mentioned conventional fish finder, the available information is limited due to the slow response due to the characteristics of the ultrasonic waves, and even if a fish school is found due to the low directivity. It is not possible to specify whether the school of fish is directly below the ship or on the starboard or port side, and the school of fish can be recognized only as a planar two-dimensional image, so that the school of fish can be quickly and accurately detected. Could not do.
【0004】本発明は、上記実情に鑑みて成されたもの
であって、船に対する魚群の位置関係を比較的詳細に得
ることができる魚群探知機の提供を目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a fish finder capable of obtaining a relative position of a fish shoal relative to a ship in a relatively detailed manner.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明による魚群探知機は、海中へレーザー
光によるバースト信号を照射する発光部と、当該バース
ト信号の照射方向を一定軌道で変化させる照射方向変更
手段と、前記バースト信号の反射信号を受信する受光部
と、前記反射信号を処理する信号処理部とを備えること
を特徴とする。当該構成によって、前記反射信号の処理
結果を船の進行方向軸と、船の側方向軸と、水深軸のう
ち少なくとも2つの軸を用いてチャート化した表示、特
に、船の側方向軸を含む少なくとも2つの軸を用いてチ
ャート化した表示を採る表示手段を具備する構成も可能
となる。According to the present invention, there is provided a fish finder for irradiating a burst signal by laser light into the sea, and irradiating the burst signal with a fixed orbit. And a light receiving unit for receiving a reflection signal of the burst signal, and a signal processing unit for processing the reflection signal. With this configuration, the processing result of the reflection signal is displayed as a chart using at least two axes of the traveling direction axis of the ship, the lateral direction axis of the ship, and the depth axis, and particularly includes the lateral direction axis of the ship. It is also possible to provide a configuration including display means for displaying a chart using at least two axes.
【0006】前記バースト信号としては、波長:約35
0nm〜550nmの可視光線の青から近紫外線領域の
光線をバースト(パルス)波形としてバースト送出周期
の数パーセントから数十パーセントの間、間欠的に発生
させたものを使用するのが望ましい。照射方向と一定軌
道で変化させるとは、例えば、照射方向を船の側方向へ
直線的に往復或いは回転させたりする場合が挙げられ
る。前記表示手段による具体的な表示態様としては、船
の進行方向から見た断面映像、船の側方から見た断面映
像又は船の上下方向からみた断面映像といった二次元映
像や、船の下方近傍領域を斜めに透視した形の映像が挙
げられる。The burst signal has a wavelength of about 35.
It is desirable to use a light beam in the blue to near-ultraviolet region of visible light of 0 nm to 550 nm, which is generated intermittently as a burst (pulse) waveform for several to several tens of percent of the burst transmission period. To change the irradiation direction in a fixed orbit includes, for example, a case where the irradiation direction is linearly reciprocated or rotated in the side direction of the ship. Specific display modes by the display means include a two-dimensional image such as a cross-sectional image viewed from the direction of travel of the ship, a cross-sectional image viewed from the side of the ship, or a cross-sectional image viewed from above and below the ship; An image in which the region is viewed obliquely is exemplified.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明による魚群探知機の
実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。ここで例示
する実施の形態は、図1のブロック図に示すように、海
中へレーザー光によるバースト信号を照射する発光部1
と、当該バースト信号の照射方向を一定軌道で変化させ
る照射方向変更手段2と、前記バースト信号の反射信号
を受信する受光部3と、前記反射信号を処理する信号処
理部4と、前記反射信号の処理結果を船の進行方向軸
と、船の側方向軸と、水深軸のうち少なくとも2つの軸
を用いてチャート化した表示を採る表示データ形成手段
5及び表示手段6と、船の進行方向及び進行方向に対す
る左右方向への傾きを検出する船体傾斜検出手段7と、
船体位置検出手段8より構成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a fish finder according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the embodiment exemplified here, as shown in the block diagram of FIG.
An irradiation direction changing means 2 for changing the irradiation direction of the burst signal in a fixed orbit, a light receiving unit 3 for receiving a reflection signal of the burst signal, a signal processing unit 4 for processing the reflection signal, A display data forming means 5 and a display means 6 for displaying the results of the processing in a chart using at least two axes of the ship's traveling direction axis, the ship's lateral axis, and the water depth axis; And a hull inclination detecting means 7 for detecting inclination in the left-right direction with respect to the traveling direction;
The hull position detecting means 8 is provided.
【0008】前記発光部1は、図1のごとく船底に下向
きで装着されるものであって、図2のごとく発光素子た
るレーザーダイオード9と、当該レーザーダイオード9
に対し波形と照射タイミングを与える信号発生器10と
で構成される。当該信号発生器10は、例えば、所定周
波数の正弦波等を発生する発振手段11と、照射タイミ
ングを形成するタイマー12を具備し、周期T1:約3
50nm〜550nm、速度ν:223,900,00
0m/sのバースト波形を、バースト幅t:0.1μs
〜数μs、バースト送出周期T2:数μs〜数十μsの
周期で送出し得るものである。The light emitting section 1 is mounted downward on the bottom of a ship as shown in FIG. 1, and comprises a laser diode 9 as a light emitting element and a laser diode 9 as shown in FIG.
And a signal generator 10 for giving a waveform and irradiation timing. The signal generator 10 includes, for example, an oscillating unit 11 that generates a sine wave of a predetermined frequency and the like, and a timer 12 that forms an irradiation timing.
50 nm to 550 nm, velocity ν: 223,900,00
0 m / s burst waveform, burst width t: 0.1 μs
To several μs, burst transmission cycle T2: can be transmitted in a period of several μs to several tens μs.
【0009】前記照射方向変更手段2は、当該レーザー
ダイオード9の照射方向を船の進行方向に対して左右に
変化させるものである。走査態様としては、船の進行方
向へ延びる中央線付近に固定された軸を中心として左右
下向きに15度程度ずつの範囲(距離にして約数十m
幅)を揺動し得る走査ベースを具備した構造、或いはよ
り高速な走査を可能とすべく、前記走査ベースを一方向
へ高速回転させる構造、或いはレーザーダイオード等の
光源の前方にプリズム19を配置し、当該プリズム19
を回転させることによりバースト信号を屈折させ、照射
方向を変化させるという構造等を採ったものである。い
ずれの態様を採るにして発光部1の走査量(走査点の位
置変化量)を検出する為の走査量検出センサー13を具
備する必要があり、例えば、発光部1やプリズム19を
回転(揺動)させる場合にはロータリーエンコーダ等用
いれば良い。The irradiation direction changing means 2 changes the irradiation direction of the laser diode 9 right and left with respect to the traveling direction of the ship. As a scanning mode, a range of about 15 degrees in the left and right directions about the axis fixed near the center line extending in the traveling direction of the ship (a distance of about several tens m
A structure having a scanning base capable of oscillating the width, or a structure for rotating the scanning base in one direction at a high speed to enable faster scanning, or a prism 19 disposed in front of a light source such as a laser diode. And the prism 19
Is rotated so that the burst signal is refracted and the irradiation direction is changed. In any case, it is necessary to provide a scanning amount detection sensor 13 for detecting the scanning amount (position change amount of the scanning point) of the light emitting unit 1. For example, the light emitting unit 1 and the prism 19 are rotated (oscillated). In this case, a rotary encoder or the like may be used.
【0010】前記受光部3は、図1のごとく前記発光部
1と共に船底に下向きに装着され、例えば、図3のごと
く波長の面で受光選択性を持った光電子増倍管17を用
いて前記バースト信号の反射信号を受信し、その受信レ
ベル(電位)を増幅器18を以て適宜レベル変換し、魚
群の有無を判断する評価値を形成するものである。上記
のごとくバースト信号の照射は船体の左右方向へ一定の
幅に亘って行われるので、その範囲全体を照射方向に応
じて追尾することなく受信できる様に、比較的大口径で
広い角度で信号を捕らえることが可能な半球型光電子増
倍管を用いることが検出確率向上或いは製造コスト削減
の面で望ましい。The light receiving section 3 is mounted downward on the ship bottom together with the light emitting section 1 as shown in FIG. 1, and for example, as shown in FIG. 3, using a photomultiplier tube 17 having light receiving selectivity in terms of wavelength. The reflected signal of the burst signal is received, and the received level (potential) is level-converted appropriately by the amplifier 18 to form an evaluation value for judging the presence or absence of a school of fish. As described above, the burst signal is radiated over a fixed width in the horizontal direction of the hull, so that the signal can be received at a relatively large diameter and wide angle so that the entire range can be received without tracking according to the irradiation direction. It is desirable to use a hemispherical type photomultiplier tube capable of catching light from the viewpoint of improving the detection probability or reducing the manufacturing cost.
【0011】信号処理部4は、CPUやメモリー等をは
じめとするコンピュータシステムとして構築されたもの
で、図3のごとく前記評価値をデジタル化するA/Dコ
ンバータ14と、デジタル化された評価値を保存する記
憶手段15と、当該評価値を解析する演算手段16と、
当該解析結果を画像データ化する表示データ形成手段5
とを具備するものである。The signal processing section 4 is constructed as a computer system including a CPU, a memory, and the like. As shown in FIG. 3, an A / D converter 14 for digitizing the evaluation value, a digitized evaluation value A storage means 15 for storing the evaluation value; a calculation means 16 for analyzing the evaluation value;
Display data forming means 5 for converting the analysis result into image data
Is provided.
【0012】表示手段6は、前記信号処理部4で形成さ
れた画像データを受けて液晶或いはブラウン管のディス
プレイ上に表示するものであり、必要に応じてアラーム
発生手段(図示省略)を付設する場合もある。The display means 6 receives the image data formed by the signal processing section 4 and displays the image data on a display of a liquid crystal display or a CRT. If necessary, an alarm generating means (not shown) is provided. There is also.
【0013】船体傾斜検出手段7は、各種加速度センサ
ー等であり、船体位置検出手段8は、いわゆるGPS
(Global Positioning System)である。The hull inclination detecting means 7 includes various acceleration sensors and the like, and the hull position detecting means 8 includes a so-called GPS.
(Global Positioning System).
【0014】レーザー光によるバースト信号は、指向性
が鋭くピンポイントで照射先が定まる他、スピードが速
いという性質からその応答即ち海中情報を短時間で大量
に得ることが出来るという利点がある。しかも、そのう
ち前記発光部1によって照射される350nm〜550
nmの波長をもつものは、海水を通過することによる減
衰量がもっとも少なく、原理的には数100mの到達距
離を得ることも可能である。The burst signal by the laser beam has an advantage that the directivity is sharp, the irradiation destination is determined at a pinpoint, and the response, that is, a large amount of underwater information can be obtained in a short time due to its high speed. In addition, 350 nm to 550 irradiated by the light emitting unit 1
Those having a wavelength of nm have the least attenuation due to passing through seawater, and can reach a distance of several hundred meters in principle.
【0015】前記発光部1から海中へ照射された上記バ
ースト信号は、海中の障害物で反射し、その反射信号
は、前記バースト送出周期T2毎に前記受光部3で検出
され、前記評価値として信号処理部4のA/Dコンバー
タ14でデジタル化されて記憶手段15に保存される。
その際、当該バースト送出周期T2に同期して、前記船
体傾斜検出手段7、船体位置検出手段8及び前記走査量
検出センサー13から検出した船体傾斜データ、船体位
置データ及び走査量データが前記反射信号の評価値と共
に保存される。The burst signal emitted from the light emitting unit 1 into the sea is reflected by an obstacle in the sea, and the reflected signal is detected by the light receiving unit 3 at each burst transmission cycle T2, and is used as the evaluation value. The data is digitized by the A / D converter 14 of the signal processing unit 4 and stored in the storage unit 15.
At this time, in synchronization with the burst transmission cycle T2, the hull inclination data, the hull position data and the scanning amount data detected from the hull inclination detecting means 7, the hull position detecting means 8 and the scanning amount detecting sensor 13 are converted into the reflection signal. Is stored together with the evaluation value of.
【0016】この様な海中の探知にあたり、単位走査あ
たりに要する時間が0.5ms以内となり得る様に設計
することによって、船が一秒間に進む距離を2000回
以上走査することができ、当該走査周期を調整しつつ、
進行方向のレベル変位ΔV/Δs(ΔV:受信した反射
信号のレベル変化量、Δs:船の進行方向への位置変化
量)を精査することによって、魚群の有無及びその種類
を推定することが可能となる。In such underwater detection, by designing the time required per unit scan to be within 0.5 ms, it is possible to scan the distance that the ship advances in one second more than 2,000 times. While adjusting the cycle,
By examining the level displacement ΔV / Δs (ΔV: amount of level change of the reflected signal received, Δs: amount of position change of the ship in the direction of travel) in the traveling direction, it is possible to estimate the presence and type of fish school Becomes
【0017】又、前記バースト送出周期T2での送出を
可能とする仕様を満足することによって、その一周期中
においてバースト信号の照射と当該照射されたバースト
信号の実用水深における反射信号の受信が確実に可能と
なり、単位走査の間に数十箇所から数百箇所の探知が可
能となる。この場合は、船の側方への走査により船の側
方向のレベル変位ΔV/Δθ(ΔV:受信した反射信号
のレベル変化量、Δθ:走査方向の変化量)を精査する
ことによって、魚群の有無及びその種類を比較的高い精
度で推定することが可能となる。Further, by satisfying the specification enabling transmission in the burst transmission period T2, irradiation of a burst signal and reception of a reflected signal of the irradiated burst signal at a practical water depth can be ensured during one period. And several tens to several hundreds of locations can be detected during a unit scan. In this case, by scanning the ship sideways, the level displacement ΔV / Δθ (ΔV: the amount of change in the level of the received reflected signal, Δθ: the amount of change in the scanning direction) in the sideways direction of the ship is examined, so that the fish school The presence / absence and its type can be estimated with relatively high accuracy.
【0018】前記反射信号を検出する際、当該走査方向
を検出する走査量検出センサー13の出力から船体に対
する左右方向の座標を取得し、前記評価値と共に前記信
号処理部4の記憶手段15に保存することで、当該座標
に対する反射信号のレベル分布から、船体に対する魚群
の平面的な位置関係が把握でき、更に当該反射信号のレ
ベル強度から当該魚群が存在する水深を把握することが
できる。魚群が存在する水深を把握する際にもレーザー
光によるバースト信号を利用すれば、水深の測定誤差が
1mにつき約10mm以下という音速(水温が1℃変化
すると2〜5m増減する)とは比較にならない小さな値
となる。When detecting the reflection signal, the coordinates of the horizontal direction with respect to the hull are obtained from the output of the scanning amount detection sensor 13 for detecting the scanning direction, and stored in the storage means 15 of the signal processing unit 4 together with the evaluation values. By doing so, the planar distribution of the school of fish with respect to the hull can be ascertained from the level distribution of the reflected signal with respect to the coordinates, and the water depth at which the fish school exists can be ascertained from the level intensity of the reflected signal. When using a burst signal by laser light to determine the water depth at which a school of fish exists, the sound velocity can be compared with a sound velocity of about 10 mm or less per meter (2 m to 5 m when the water temperature changes by 1 ° C). It will be a small value that does not have to be.
【0019】前記信号処理部4は、前記船の進行方向及
び側方向のレベル変位を以て魚群の有無及びその種類を
推定することができるが、推定の手法としては、前記の
ごとく走査周期を調整すると共に、当該走査周期の半分
(若しくはその正数倍)単位でバースト送出周期T2を
段階的に増減し、それらのバースト送出周期T2の中か
らもっとも前記レベル変位の顕著なものをみつけ、当該
バースト送出周期T2と魚群を構成する魚の種類との対
応関係により推定する。この推定結果を、更に魚群の存
在する水深と結びつけてより確実性の高いものとするこ
とも考えられる。The signal processing section 4 can estimate the presence or absence and the type of fish school based on the level displacement in the traveling direction and the side direction of the ship. As an estimation method, the scanning cycle is adjusted as described above. At the same time, the burst transmission period T2 is increased or decreased stepwise in units of half (or a positive multiple thereof) the scanning period, and the burst transmission period T2 that has the most remarkable level displacement is found. It is estimated from the correspondence between the cycle T2 and the types of fish constituting the fish school. It is also conceivable that this estimation result is further linked to the water depth at which the school of fish exists to make it more reliable.
【0020】表示手段6に画像を映す表示データは、反
射信号のレベルデータである評価値と共に、船体位置検
出手段8の出力から導出した船の進行方向軸座標と、走
査量検出センサー13の出力から導出した側方向軸座標
から成る2次元座標を持ち、更に前記評価値から導出さ
れた水深軸座標を具備するものであって、これらに、船
体傾斜検出手段7の出力から導出した傾斜成分を加味し
て上記座標を補正し、3次元座標系による評価値分布を
データ化したベースデータを映像化可能な形に編集した
ものである。例えば、この様に導かれた評価値分布を、
3次元座標系を模して1フレーム毎にページ化したメモ
リー空間へ当該評価値に相当するシンボルを以て記録
し、信号処理部4への入力作業によるリクエストに応
じ、その空間を3軸のいずれかに沿って或いは斜めに切
った断面上の評価値分布(2次元画像(図4乃至図6参
照))或いは透し空間の評価値分布(3次元画像)を1
フレームの見易くデザインした平面的な画像データとし
て編集し表示手段6へ出力する。The display data for displaying an image on the display means 6 includes the evaluation value which is the level data of the reflection signal, the coordinates of the axis in the traveling direction of the ship derived from the output of the hull position detection means 8, and the output of the scanning amount detection sensor 13. Which has two-dimensional coordinates consisting of lateral axis coordinates derived from the above, and further comprises water depth axis coordinates derived from the evaluation value, and further includes a tilt component derived from the output of the hull tilt detection means 7. The coordinates are corrected in consideration of the above, and the base data obtained by converting the evaluation value distribution in the three-dimensional coordinate system into data is edited into a form that can be visualized. For example, the evaluation value distribution thus derived is
A symbol corresponding to the evaluation value is recorded in a memory space paged for each frame by imitating a three-dimensional coordinate system, and in response to a request by an input operation to the signal processing unit 4, the space is set to one of three axes. The evaluation value distribution (two-dimensional image (see FIGS. 4 to 6)) on the cross section cut along or obliquely or the evaluation value distribution (three-dimensional image)
The image is edited as flat image data designed to make the frame easy to see and output to the display means 6.
【0021】尚、上記バースト送出周期T2や走査周期
は、現在の技術水準においてリアルタイムの画面表示を
実現し且つ信号処理時間との兼ね合いも考慮して実用的
なバースト送出周期を選択したものであるが、技術の進
歩に伴って更に短いバースト送出周期T2とすることも
可能である。The burst transmission period T2 and the scanning period are selected from practical burst transmission periods in consideration of the realization of a real-time screen display and the signal processing time in the current technical level. However, it is also possible to make the burst transmission period T2 shorter with the advance of technology.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上のごとく本発明による魚群探知機を
使用すれば、レーザー光線の特徴である指向性の鋭さと
応答スピードの速さによって短時間で大量の海中情報を
入手できることとなり、従来の魚群探知機では判断が困
難であった魚群の詳細な位置関係、大きさ並びに魚群を
構成する魚の種類が比較的迅速に且つ正確に判断するこ
とが可能となる。また、それらのデータから2次元座表
系から成る平面的な映像や3次元座標系からなる立体的
な映像を認識しやすい映像として得ることができること
となり、魚群が船の真下に存在するのか、それとも右舷
側或いは左舷側に存在するのか、どの程度の水深領域に
存在するのかが、たとえ慣れない者であっても容易に認
識できることとなる。As described above, when the fish finder according to the present invention is used, a large amount of underwater information can be obtained in a short time due to the sharpness of the directivity and the speed of response, which are the characteristics of the laser beam. It is possible to relatively quickly and accurately determine the detailed positional relationship and size of the school of fish, which has been difficult to determine with a detector, and the type of fish that make up the school of fish. In addition, it is possible to obtain a planar image composed of a two-dimensional coordinate system or a three-dimensional image composed of a three-dimensional coordinate system as an easily recognizable image from the data, and whether the fish school exists directly below the ship. Or, it can be easily recognized whether it exists on the starboard side or the port side, or in what depth area it exists, even if the person is unfamiliar.
【図1】本発明による魚群探知機の一例を示すブロック
図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a fish finder according to the present invention.
【図2】本発明による魚群探知機の発光部及び照射方向
変更手段の一例をしめすブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a light emitting unit and an irradiation direction changing unit of the fish finder according to the present invention.
【図3】本発明による魚群探知機の受光部及び信号処理
部の一例をしめすブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a light receiving unit and a signal processing unit of the fish finder according to the present invention.
【図4】本発明による魚群探知機の画面表示の一例をし
めすブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of a screen display of a fish finder according to the present invention.
【図5】本発明による魚群探知機の画面表示の一例をし
めすブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of a screen display of a fish finder according to the present invention.
【図6】本発明による魚群探知機の画面表示の一例をし
めすブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an example of a screen display of a fish finder according to the present invention.
1 発光部 2 照射方向変更手段 3 受光部 4 信号処理部 5 表示データ形成手段 REFERENCE SIGNS LIST 1 light emitting unit 2 irradiation direction changing unit 3 light receiving unit 4 signal processing unit 5 display data forming unit
Claims (2)
照射する発光部(1)と、当該バースト信号の照射方向
を一定軌道で変化させる照射方向変更手段(2)と、前
記バースト信号の反射信号を受信する受光部(3)と、
前記反射信号を処理する信号処理部(4)とを備える魚
群探知機。A light emitting unit for irradiating a burst signal by a laser beam into the sea; an irradiation direction changing means for changing an irradiation direction of the burst signal in a constant orbit; and a reflection signal of the burst signal. A light receiving unit (3) for receiving;
A fish finder comprising: a signal processing unit (4) for processing the reflected signal.
の処理結果を船の進行方向軸と、船の側方向軸と、水深
軸のうち少なくとも2つの軸を用いてチャート化した表
示を採る表示データ形成手段(5)を具備する前記請求
項1に記載の魚群探知機。2. The signal processing unit (4) displays a result of processing the reflected signal in a chart using at least two axes of a ship traveling direction axis, a ship lateral direction axis, and a water depth axis. The fish finder according to claim 1, further comprising a display data forming means (5) adopting the following formula.
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2000
- 2000-10-20 JP JP2000321443A patent/JP2002131430A/en active Pending
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