JP2011033561A

JP2011033561A - 水中探知装置

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Publication number: JP2011033561A
Application number: JP2009182203A
Authority: JP
Inventors: Yuriko Onishi; 由利子大西; Tetsushi Misonoo; 哲史御園生
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-08-05
Also published as: JP5383374B2; US8300500B2; US20110032801A1

Abstract

【課題】干渉波か否かの判断をより高精度で行う。
【解決手段】受信信号を順次サンプリングして、深度区分毎の受信データとしてメモリ６に記憶する制御部１０と、メモリ６に記憶された受信データを用いて、各深度区分の受信データに対して順次、干渉除去処理を行う干渉処理部７とを備える。干渉処理部７は、対象となる距離区分を含む連続５つの距離区分列の各受信データを少なくとも用いて、対象となる受信データが干渉波によるものか否かを距離区分毎に判断する干渉波判断部８と、受信データが物標からの反射波によるものと判断された場合、該受信データを表示用データとし、受信データが干渉波によるものと判断された場合、該受信データに対して前回と前々回の受信データを用いて表示用データを作成する表示信号作成部９とを備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、他の探知装置から発せられる探知パルス信号に起因して起こる干渉を除去する干渉除去機能を備えた水中探知装置やレーダ装置等の探知装置に関する。

自船の近くで操業する他の漁船がいる場合、他船に搭載されている魚群探知機から送信され、海底で反射された比較的強い反射波が自船に搭載の魚群探知機で受信され、探知画像内に干渉波として現れる。特許文献１には、かかる干渉波を除去する技術が記載されている。この干渉除去技術は、今回の送信に基づいて受信される受信データと、前回の送信に基づいて受信された受信データのうちの同深度の受信データとを比較して、レベルが低い方のデータを今回の当該深度における表示用の受信データとして順次深度方向に選択設定するようにしたものである。

特許文献１では、同一の魚群等の物標からのエコー信号は、毎回ほぼ同じレベルの信号として受信されるため、今回の受信データと前回の同じ深度の受信データとを比較してレベルの低い方のデータを選択する場合、両方の受信データはほぼ同じレベルにあることから物標からのエコー信号はあまり損なわれない。一方、干渉信号は、前回と今回の受信で、異なる深度位置に、通常の魚群等からのエコー信号よりも強いレベルの信号として受信されることが多く、同じ深度に続けて受信されることは少ないため、今回の受信データと同じ深度の前回の受信データとを比較してレベルの低い方のデータを選択しても、干渉信号ではない方のデータが選択されることになり、干渉信号は表示されない。

特開２００３−２２６７８号公報

ところで、近年、単体魚等、小さな物標からのエコーが識別可能な高い距離分解能を備えた魚群探知機が開発されつつある。かかる距離分解能の高い魚群探知機に前記干渉除去機能を適用すると、干渉波の他、単体魚や小物標からのエコーが損なわれてしまうという問題が生じ得る。すなわち、深度方向の距離分解能が高くなることで、送信周期の間に単体魚が異なる深度へ移動して、前回と今回（経時方向）での受信により得られる同一深度の受信データ間に関連性がなくなることが考えられる。具体的には、単体魚の深度方向への移動によって、ある深度において、前回の受信データが所定レベルであって回の受信データがほぼゼロであった場合には、当該深度について今回の受信データが選択され、逆に、前回の受信データがほぼゼロであって今回の受信データが所定レベルであった場合には、前回の受信データが選択されることとなり、いずれもゼロレベルが選択されることとなる。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、干渉波か否かの判断をより高精度で行うことが可能な探知装置を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、周期的に空間に向けて探知パルス信号を送信し、物標からの反射波を受信信号として受信する送受信部と、受信した信号を表示する表示部とを備えた探知装置において、前記受信信号を順次サンプリングして得られた距離区分毎の受信データをメモリに記憶する信号取込手段と、前記メモリに記憶された前記距離区分毎の受信データを用いて、各距離区分の受信データに対して順次、干渉処理を施す干渉処理手段とを備え、前記干渉処理手段は、対象となる距離区分を含む連続する所定個数分の距離区分列の各受信データを少なくとも用いて、前記対象となる距離区分の受信データが干渉波によるものか否かを距離区分毎に判断する干渉波判断手段と、受信データが前記物標からの反射波によるものと判断された場合、当該受信データを表示用データとし、受信データが干渉波によるものと判断された場合、当該受信データに対して距離方向及び送信周期方向の少なくとも一方において近傍にある他の受信データを用いて表示用データを作成する信号作成手段とを備えたことを特徴とするものである。

請求項１記載の発明によれば、送受信部によって周期的に空間に向けて探知パルス信号が送信され、物標等からの反射波が受信信号として受信されて、表示部に導かれて受信信号が表示される。まず、信号取込手段によって、受信信号が順次サンプリングされ、得られた距離区分毎の受信データがメモリに記憶される。そして、メモリに記憶され受信データを用いて、干渉処理手段によって、各距離区分の受信データに対して順次、干渉処理が施される。すなわち、干渉波判断手段によって、対象となる距離区分を含む連続する所定個数分の距離区分列の各受信データが少なくとも用いられることで、前記対象となる距離区分の受信データが干渉波によるものか否かの判断が距離区分毎に行われる。受信データが前記物標からの反射波によるものと判断された場合、信号作成手段によって、当該受信データが表示用データとされる。一方、受信データが干渉波によるものと判断された場合、信号作成手段によって、当該受信データに対して距離方向及び送信周期方向の少なくとも一方において近傍にある他の受信データを用いて表示用データが作成される。作成された表示用データは表示部に導かれ、表示される。従って、所定個数分の距離区分の受信データを用いるため、干渉波か否かの判断がより高精度で行われる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の探知装置において、前記干渉波判断手段は、今回の送信において、前記対象となる距離区分を含む連続する所定個数分列の各受信データに基づいて第１特徴値を算出する第１特徴値算出手段と、前回の送信における、当該距離区分と同一の距離区分を含む連続する所定個数分列の各受信データに基づいて第２特徴値を算出する第２特徴値算出手段と、前記第１、第２特徴値との大小を比較する第１比較手段と、前記今回の送信における対象となる距離区分の受信データ及び前記第１特徴値のうちの予め定めた一方と所定の閾値との大小を比較する第２比較手段と、前記第１特徴値が前記第２特徴値より大きく、かつ前記予め定めた一方が前記所定の閾値を超えている場合、前記対象となる距離区分の受信データを干渉波によるものと判断する判断手段とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、特徴値同士の比較に加えて、第１特徴値及び対象となる受信データのうちの所定の一方と閾値との比較によって干渉波の有無を判断するので、精度の高い表示用データが作成可能となる。

請求項３記載の発明は、請求項１に記載の探知装置において、前記干渉波判断手段は、今回の送信において、前記対象となる距離区分を含む連続する所定個数分の距離区分列の各受信データに基づいて算出される第１特徴値を、順次１距離区分ずつずらした設定数の距離区分列毎に算出して第１特徴値群として得る第１特徴値算出手段と、今回の送信において算出された前記第１特徴値群の各第１特徴値に対応する前回の送信における第２特徴値を算出して第２特徴値群として得る第２特徴値算出手段と、互いに対応する前記第１特徴値と前記第２特徴値との大小を比較する比較手段と、各第１特徴値が実質的に全て対応する前記第２特徴値より大きい場合、前記対象となる距離区分の受信データを干渉波によるものと判断する判断手段とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、第１特徴値群と第２特徴値群と算出し、各第１特徴値が対応する第２特徴値より実質的に全て大きい場合に、干渉波として判断するので干渉波の特性を加味したものとなる。なお、本書において、実質的の全てとは全てを満たすという態様の他、満たさない部分がごく一部に存するものの、全体として、前記全てを満たす場合と違いがないような場合の態様を含む。

請求項４記載の発明は、請求項１に記載の探知装置において、前記干渉波判断手段は、今回の送信において、前記対象となる距離区分を含む連続する所定個数分の距離区分列の各受信データに基づいて算出される第１特徴値を、順次１距離区分ずつずらした設定数の距離区分列毎に算出して第１特徴値群として得る第１特徴値算出手段と、今回の送信において算出された前記第１特徴値群の各第１特徴値に対応する前回の送信における第２特徴値を算出して第２特徴値群として得る第２特徴値算出手段と、互いに対応する前記第１特徴値と前記第２特徴値との大小を比較する第１比較手段と、前記対象となる距離区分から連続して前記設定数分の距離区分における各受信データと所定の閾値との大小を比較する第２比較手段と、前記各受信データが実質的に全て前記所定の閾値を超えており、かつ前記各第１特徴値が実質的に全て対応する前記第２特徴値より大きい場合、前記対象となる距離区分の受信データを干渉波によるものと判断する判断手段とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、対象となる距離区分の受信データを含む設定数分の連続する受信データが実質的に全て所定の閾値を超えており、かつ各第１特徴値が実質的に全て対応する第２特徴値より大きい場合に、対象となる距離区分の受信データが干渉波と判断されるようにしたので、干渉波の特性を加味した判断が行われる。

請求項５記載の発明は、請求項１に記載の探知装置において、前記干渉波判断手段は、今回の送信において、前記対象となる距離区分を含む連続する所定個数分の距離区分列の各受信データに基づいて算出される第１特徴値を、順次１距離区分ずつずらした設定数の距離区分列毎に算出して第１特徴値群として得る第１特徴値算出手段と、今回の送信において算出された前記第１特徴値群の各第１特徴値に対応する前回の送信における第２特徴値を算出して第２特徴値群として得る第２特徴値算出手段と、互いに対応する前記第１特徴値と前記第２特徴値との大小を比較する第１比較手段と、前記第１特徴値群の各第１特徴値と所定の閾値との大小を比較する第２比較手段と、前記各第１特徴値が実質的に全て前記所定の閾値を超えており、かつ前記各第１特徴値が実質的に全て対応する前記第２特徴値より大きい場合、前記対象となる距離区分の受信データを干渉波によるものと判断する判断手段とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、各第１特徴値が実質的に全て所定の閾値を超えており、かつ各第１特徴値が実質的に全て対応する第２特徴値より大きい場合に、対象となる距離区分の受信データが干渉波と判断されるようにしたので、干渉波の特性を加味した判断が行われる。

本発明によれば、干渉波か否かの判断をより高精度で行うことが可能な探知装置を提供することができる。

本発明を水中探知装置に適用した場合の一実施形態を示す回路ブロック図である。送信信号、受信信号及び相関処理出力信号の各波形図の一例である。マッチドフィルタを用いた相関処理の原理を説明する図である。干渉除去部の処理手順の一例を説明する構成図である。第２信号作成部の処理手順を説明する構成図である。干渉除去の効果を説明するための画面図で、深度方向が高分解能であることを解り易くするべく、ある深度範囲が拡大して表示された、干渉除去機能が動作していない場合の画像例である。干渉除去の効果を説明するための画面図で、深度方向が高分解能であることを解り易くするべく、ある深度範囲が拡大して表示された、特許文献１に記載の干渉除去機能が動作している場合の画像例である。干渉除去の効果を説明するための画面図で、深度方向が高分解能であることを解り易くするべく、ある深度範囲が拡大して表示された、本発明に係る干渉除去機能が動作している場合の画像例である。他の判断方法を実現するための、図４に対応するブロック図である。

図１は、本発明を水中探知装置に適用した場合の一実施形態を示す回路ブロック図である。図１において、送受波器１は、船底等に装備され、電気機械変換素子である所要数の超音波振動子がその送波面を一方に向けた状態で結束されて構成されている。送受波器１は、水中に向けて超音波を送波し、魚や海底からの反射波を受波するものである。送信部２は、所定の送信周期毎に超音波振動子を励振する所定パワーの高周波駆動信号を生成するもので、生成された駆動信号は送受切換回路３を経て送受波器１に出力される。送受切換回路３は、送信部２からの駆動信号を送受波器１に導き、一方、送受波器１からの受信信号を受信部４に導くというように、信号経路の切り換えを行うものである。

受信部４は、送受波器１で受波された反射波を受信し、深度に対するゲイン調整等の所定の信号処理を施した後、ＡＤ変換部５に出力するものである。ＡＤ変換部５は、受信部４から入力される受信信号を所定のサンプリング周期でレベル方向にサンプリングし、受信データとしてデジタル値に変換するものである。サンプリング動作は、送波時点から開始され、設定された探知レンジに対応した深度位置への超音波の往復時間だけ繰り返し実行される。サンプリング周期は、深度方向の分解能を決定するものである。送信毎の受信データは、深度方向に、例えば、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…として、各深度区分毎に順次得られる。メモリ６は、受信データを記憶するものである。メモリ６は、後述するように、送信の所定回数分の受信データを記憶する記憶容量を有するものが用いられる。例えば、メモリ６は、表示部１２の表示範囲（深度及び距離分解能、送信周期方向）を考慮して、最大表示範囲の受信データを記憶する容量を有する。

なお、深度方向に高分解能の水中探知を実現する態様として、送受波器から送信される超音波信号を短幅のパルスで送波する方法その他が知られているが、ここではマッチドフィルタを用いた方法を採用している。

ここで、マッチドフィルタ動作について、図２、図３を用いて簡単に説明する。送受波器１は、送信信号Ｔｘとして、周波数変調された正弦波バースト信号からなる時間幅Ｔ１のパルスで、時間幅Ｔ１の間で周波数が所定周波数からある範囲内で連続的に変化する、例えば１３０ＫＨｚから７０ＫＨｚまで連続的に変化する（時間とともに周波数が漸減する）信号を生成する。送受波器１の各超音波振動子はこの信号により励振され、図２（ａ）と同じ波形の超音波信号を水中に送信する。水中に送信された超音波信号のパルスが魚で反射し、エコーとして帰って来ると、このエコーは送受波器１で受信される。このときの受信信号Ｒｘの波形は、図２（ｂ）のように、基本的に図２（ａ）に示した送信信号Ｔｘと同じ波形である。但し、実際には水中の浮遊物からのエコーやプロペラノイズ等の影響により、受信信号には多くのノイズが含まれ、図２（ｂ）のような理想的な波形にはならないが、ここでは便宜上、受信信号と送信信号とを同じ波形として扱う。

受信部４は、マッチドフィルタ（Matched Filter）を備えている。図３は、マッチドフィルタを用いた相関処理の原理を説明する図である。図３（ａ）の基準信号Ｔｘは、ここでは時間とともに周波数が低くなるチャープ信号となっている。この基準信号Ｔｘの波形データは、あらかじめメモリ（図示省略）に記憶されている。図３（ｂ）は基準信号Ｔｘと比較される信号であって、具体的には受信信号Ｒｘ、すなわち受信部４の入力信号である。

相関処理においては、基準信号Ｔｘと受信信号Ｒｘとの位相を少しずつずらしながら、各時点での受信信号Ｒｘのレベルと基準信号Ｔｘのレベルとの乗算とその積の和算の演算（積和演算）を行う。図３（ａ）は、ある時点での積和演算の様子を示しており、所定のサンプリング間隔で受信信号Ｒｘのレベル値と基準信号Ｔｘのレベル値との乗算を行い、その積Ｘ１，Ｘ２，…Ｘｎをサンプリング区間にわたって加算する。そして、この加算値Ｘ１＋Ｘ２＋…＋Ｘｎの値を相関出力とする。図３（ｂ）は、別の時点における積和演算の様子を示しており、この場合も、所定のサンプリング間隔で受信信号Ｒｘのレベル値と基準信号Ｔｘのレベル値との乗算を行い、その積Ｙ１，Ｙ２，…Ｙｎをサンプリング区間にわたって加算する。そして、この加算値Ｙ１＋Ｙ２＋…＋Ｙｎの値を相関出力とする。

受信部４は、受信信号Ｒｘと基準信号Ｔｘとの一致度に応じたレベルの信号を出力する。一致度が大きくなるほど受信部４から出力される信号のレベルは大きくなり、一致度が小さくなるほど受信部４から出力される信号のレベルは小さくなる。図３（ａ）の場合は、基準信号Ｔｘと受信信号Ｒｘとの位相の一致度が低いため、相関出力の値は小さくなるが、図３（ｂ）の場合は、基準信号Ｔｘと受信信号Ｒｘとの位相が一致しているため、相関出力の値は最大となる。こうして、相関処理によれば、積和演算によって信号のレベル情報だけでなく位相情報も取り込んで信号の検出を行うため、レベルのみに基づいて信号検出を行う場合に比べて、信号の検出精度を高めることができる。

以上のような相関処理を行うことにより、マッチドフィルタからは、図２（ｃ）に示したような、基準信号Ｔｘに対応した受信信号Ｒｘｏが取り出される。この受信信号Ｒｘｏは、送信信号Ｔｘと同様のバースト信号であるが、基準信号Ｔｘと同じ帯域（例えば１００ＫＨｚ近傍）の信号のみからなり、それ以外の帯域の信号はカットされている。すなわち、受信信号Ｒｘｏのパルス幅Ｔ２は、送信信号Ｔｘのパルス幅Ｔ１よりも短い。こうして、マッチドフィルタによる相関処理の結果、受信部４から出力される受信信号Ｒｘｏはパルス圧縮されているため、エコーの分解能が向上し、単体魚等を精度良く分離することが可能となる。従って、ＡＤ変換部５に関連するサンプリング周期は、受信信号Ｒｘｏの時間幅に対応する間隔で設定されればよい。

干渉処理部７は、干渉波判断部８と表示信号作成部９とを備える。干渉波判断部８は、メモリ６から、本実施形態では今回及び前回の送信に起因する受信データを順次読み出して、両方のデータを利用して今回の送信に起因する受信データ中の注目受信データが干渉波による受信データか否かを判断するものである。なお、注目受信データとは、干渉処理を施す対象となる深度区分の受信データであって、メモリ６に一旦記憶された今回の受信データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…が干渉波による受信データか否かを受信データＤ１から順番に判断していく際における、干渉判断処理時点の受信データＤをいう。表示信号作成部９は、干渉波判断部８による結果に応じて注目受信データの最終的な値を所定の処理によって設定するものである。

図４は、干渉除去部７の処理手順の一例を説明する構成図である。図４において、今回の受信データＤ0,ｋ（ｋ＝１〜Ｋ；サンプル位置）と、前回の受信データＤ1,ｋ（ｋ＝１〜Ｋ；サンプル位置）とがk方向に同期して読み出される。ここに、文字Ｄの最初の添え字０，１は、今回を基準にして過去の方向に対する送信回数を示す数値で、添え字０は今回を示し、添え字１は前回を示している。また、文字Ｄの２番目の添え字ｋは、サンプル位置（深度に対応）を示している。ｋ＝０は送信直後の最初のサンプリングであり、ｋ＝Ｋは探知レンジの最終のサンプリングである。

今、注目受信データをＤ0,i（ｉ＝１〜Ｋ）とすると、注目受信データＤ0,iの前後所定数、ここでは２個ずつの受信データＤ0,i-2，Ｄ0,i-1，Ｄ0,i+1，Ｄ0,i+2の合計５個のデータが読出回路８１によって同時に取り出される。読出回路としては、シフトレジスタ等の遅延回路を４個直列接続し、出力を同期してパラレルに取り出すものが知られている。あるいは、メモリ６がラインメモリではなく、ランダムアクセス可能なメモリの場合には、順次連続する５個のアドレスを高速で指定することで受信データを読み出す態様としてもよい。読出回路８２は、前回の受信データを読み出すものである。なお、読出回路８３は、前々回の受信データのうち、注目受信データＤ0,iと同一深度区分の受信データＤ2,iを読み出すためのものである。

読み出された今回及び前回の５個の受信データは特徴値算出回路８４，８５にそれぞれ入力される。特徴値算出回路８４は、入力された今回の５個の受信データのレベル値を、例えば加算し、平均化（Ａ0,i）するものである。特徴値算出回路８５は、入力された前回の５個の受信データのレベル値を、例えば加算し、平均化（Ａ1,i）するものである。特徴値算出回路８４，８５で得られた各特徴値Ａ0,i，Ａ1,iは、第１比較部８６に導かれて大小比較される。比較結果は、注目受信データＤ0,iが干渉波によるものか否かの判断に供される。後述するように、Ａ0,i＜Ａ1,iの場合、注目受信データＤ0,iは物標からの反射波によるものと判断され、Ａ0,i＞Ａ1,iの場合、注目受信データＤ0,iは干渉波によるものと判断される。

第２比較部８７は、読出回路８１によって取り出される受信データＤ0,iが、干渉波か否かを判断する閾値Ｄsを超えているか否かの大小比較を行うものである。第１、第２比較部８６，８７からの比較結果は、表示信号作成部９に出力される。

表示信号作成部９は、第１比較部８６がＡ0,i＞Ａ1,iを示す結果信号を出力し、かつ第２比較部８７がＤ0,i＞Ｄsを示す結果信号を出力した場合を除いて、第１信号作成部９１によって当該注目受信データＤ0,iを表示用データとして出力する。一方、表示信号作成部９は、前述のＡ0,i＞Ａ1,i、かつＤ0,i＞Ｄs、すなわち今回のサンプリング信号が干渉波によるものと判断された場合、第２信号作成部９２によって同一の深度における過去の複数の受信データを用いて、例えば読出回路８２，８３からの同一の深度における前回と前々回の２回分前の受信データＤ2,iとＤ1,iとを平均することで、注目受信データＤ0,iを置換する。

表示信号作成部９で作成された表示用データは表示処理部１１に導かれ、表示処理部１１内の図略の表示用ＲＡＭに展開される。表示用ＲＡＭの記憶内容は、画像を表示する表示部１２に繰り返し読み出されて表示される。また、制御部１０は、操作部１３からの探知レンジの設定等の指示入力等に応答して、送信部２の送信周期、探知レンジ等に対応するＡＤ変換部５へのサンプリングパルスの周期設定、メモリ６への書込、読出クロックやアドレス等の生成処理、干渉除去部７、表示処理部１１への各種処理信号の生成、演算処理の実行指示を行わせるものである。表示部１２は、画面の縦軸を深度方向とし、横軸を経時方向（送信回数方向）として、表示用の受信データの表示を行うものである（図６〜図８参照：但し、本発明による表示画像は図８）。なお、表示画像は周知のように、送信毎に画面の右端から所定寸法ずつ左方へスクロールされることで、最新の所定送信回数分の探知画像が表示部１２に表示される。

図５は、第２信号作成部９２の処理手順を説明する構成図である。図５において、判断部８５によって注目受信データＤ0,iが干渉波によるものと判断された場合、制御部１０からの指示信号に応じて、注目受信データＤ0,iと同一深度における、経時方向に過去所定回数分の、本実施形態では前回と前々回分の受信データＤ1,i，Ｄ2,iが、メモリ６から読出回路８２，８３を介して一時記憶部９２１に読み出される。

平均処理部９２２は、２個の受信データＤ1,i，Ｄ2,iのレベルの加算平均を計算して表示用の受信データを作成し、表示処理部１１に出力する。なお、干渉波は、他船搭載の水中探知装置から送波された超音波信号が海底で反射して混入してくるものであるが、他船搭載の水中探知装置と自船搭載の水中探知装置との送信周期が全く同一であることはまれであるから、連続して同一深度に干渉波が混入する可能性は低い。

図６〜図８は、本発明に係る干渉除去の効果を説明するための画面図で、深度方向が高分解能であることを解り易くするべく、ある深度範囲が拡大して表示されている。図６は、干渉除去機能が動作していない場合の画像例、図７は、特許文献１に記載の干渉除去機能が動作している場合の画像例、図８は、本発明に係る干渉除去機能が動作している場合の画像例である。

図６において、右端には最新画像が縦（深度）方向の１ライン分として表示され、左方に向けて漸次経時方向の過去の画像となる。各ラインには、水中の単体魚等からの反射波（例えば領域Ａ１内や領域Ａ２内参照）及び他船からの干渉波（例えば画像Ｓ１）が表示されている。なお、海底からの反射波は画面内には表れていない。受信データのレベルはカラー画像が表示可能な表示部１２においては色違いで表現されているが、図６では、説明の便宜上、濃度差として表現されている。縦方向に比較的長目で、濃い目のラインは干渉波による画像である。図６のように、干渉除去対策が採られていない場合、干渉波による画像である縦線が単発的に多数出現しており、画面が全体的に見づらく、しかも干渉波の画像が水中物標からの反射波の受信画像に重畳し、これを実質的に消去している。

図７では、前回と今回の同一深度における受信データのうち、レベルの低い方の受信データが表示されることになるため、干渉波による画像Ｓ１は画面からは殆ど消去されている。一方、深度方向に高分解能である場合は、前回と今回とで単体魚等が深度方向に移動すると、同一深度での受信データのレベルの変化が検出できるが、このレベル変化の検出によって、同一深度では受信データのレベルの低い方の受信データが選択され、全体とし単体魚等の濃度は薄くなり、乃至は単体魚等が他の深度に移行した場合では、単体魚等の濃度は画面上の移動前の深度及び移動後の深度の双方において視認困難なレベルにまで低下して表示されることとなる（領域Ａ１，Ａ２参照）。

図８では、注目受信データが干渉波によるものである場合、同一深度の経時方向における前回と今回の受信データを用いて平均化処理を施して今回の表示用の受信データを作成するので、干渉波を除いた状態の、図６に示す生の画像に近いものとなっている。

なお、本発明は、以下の態様も採用可能である。

（１）本実施形態では、干渉波か否かの判断を第１特徴値と第２特徴値との大小比較、及び注目受信データと閾値との大小比較の双方の結果で判断するようにしたが、これに限定されず、他の方法であってもよい。例えば、第１特徴値と第２特徴値との大小判断を深度方向に所定深度区分数（深度区分列）だけ行ったり、注目受信データと閾値との大小判断を所定の深度区分数（深度区分列）だけ行ったりするようにして、注目受信データが干渉波によるものか否かを判断するようにする。

図９は、かかる他の判断方法を実現するための、図４に対応するブロック図である。図９において、読出回路８１，８２は所定数、例えば（ｎ＋１）個分のサブ読出回路を備えている。読出回路８１は、サブ読出回路８１０，８１１，…８１ｎを備えている。サブ読出回路８１０は、図４の読出回路８１と同様、注目受信データＤ0,i及び受信データＤ0,i-2，Ｄ0,i-1，Ｄ0,i+1，Ｄ0,i+2を読み出すものであり、サブ読出回路８１１は、サブ読出回路８１０に対して深度区分が１だけ深い方へずらされた受信データである。そしてサブ読出回路８１ｎは、サブ読出回路８１０に対して深度区分がｎ個だけ深い方へずらされた受信データ、すなわち受信データＤ0,i-2-ｎ，Ｄ0,i-1-ｎ，Ｄ0,i-ｎ，Ｄ0,i+1-ｎ，Ｄ0,i+2-ｎである。読出回路８２は、サブ読出回路８２０，８２１，…８２ｎを備えている。サブ読出回路８２０〜８２ｎは、サブ読出回路８１０〜８１ｎと同一構成を有する。

特徴値算出回路８４，８５は、同一構造で、それぞれ（ｎ＋１）個のサブ算出回路８４０〜８４ｎ、８５０〜８５ｎを備え、対応するサブ読出回路８１０〜８１ｎ、８２０〜８２ｎから読み出された受信データに基づいて各特徴値（特徴値群）を算出する。具体的には、サブ算出回路８４０は、サブ読出回路８１０に対する特徴値を算出し、そして、サブ算出回路８４ｎは、サブ読出回路８１ｎに対する特徴値を算出する。サブ算出回路８５０は、サブ読出回路８２０に対する特徴値を算出し、そして、サブ算出回路８５ｎは、サブ読出回路８２ｎに対する特徴値を算出する。

第１比較部８６は、同一構造のサブ比較回路８６０〜８６ｎを備えている。サブ比較回路８６０は、サブ算出回路８４０からの特徴値とサブ算出回路８５０からの特徴値の大小を比較し、サブ比較回路８６ｎは、サブ算出回路８４ｎからの特徴値とサブ算出回路８５ｎからの特徴値の大小を比較するものである。各サブ比較回路８６０〜８６ｎからの比較結果は、表示信号作成部９へ出力される。すなわち、サブ比較回路８６０〜８６ｎでの比較の結果において、サブ算出回路８４０〜８４ｎからの特徴値がサブ算出回路８５０〜８５ｎからの特徴値より、実質的に全てで大きい場合、注目受信データは干渉波によるものと判断している。この場合、注目受信データＤ0,iが閾値Ｄsを超えているかどうかは判断要素としていない。このように、深度区分方向の所定範囲まで含めて特徴値の大小比較を行うことで、単発的な異常信号等による誤判断を防止するようにしている。

（２）前記（１）の方法に加えて、以下の判断要素を付加した方法を採用してもよい。すなわち、図９において、第２比較部８７は、サブ比較回路８７１，８７２の一方を備えている。サブ比較回路８７１は、今回の受信データのうちの、注目受信データＤ0,i及びその深い方の所定数、例えばｎ個の受信データＤ0,i-1，…Ｄ0,i-ｎと、これらの受信データとの大小比較用として設定された閾値Ｄsとの大小を比較するものである。サブ比較回路８７２は、読出回路８１のサブ読出回路８１０，８１１，…８１ｎから出力される（ｎ＋１）個の特徴値と、これらの特徴値との大小比較用として設定された閾値Ｄsとの大小を比較するものである。サブ比較回路８７１，８７２からの比較結果は、表示信号作成部９へ出力される。すなわち、サブ比較回路８７１での比較において、実質的に全ての受信データの方が閾値を超えている場合、注目受信データは干渉波によるものと判断している。また、サブ比較回路８７２での比較において、実質的に全ての特徴値の方が閾値を超えている場合、注目受信データは干渉波によるものと判断している。

そして、サブ比較回路８７１によって受信データが閾値を超え、かつ、サブ比較回路８６０〜８６ｎによって特徴値算出回路８４の方からの特徴値が大きいとされた場合、注目受信データが干渉波によるものと判断され、それ以外の場合は、反射波によるものと判断される。

同様に、サブ比較回路８７２により特徴値群が閾値を超え、かつ、サブ比較回路８６０〜８６ｎにより特徴値算出回路８４からの特徴値の方が大きいとされた場合、注目受信データが干渉波によるものと判断され、それ以外の場合は、反射波によるものと判断される。

このように、深度区分方向の所定範囲までの受信データあるいは特徴値を閾値との大小比較を行うことで、干渉波による誤判断を防止し得るようにしている。

（３）特徴値としては平均値の他、中央値や頻度値等であってもよく、特徴を表わし得る情報であればよい。

（４）干渉波と判断された受信信号の表示用データへの置換方法として、平均処理方法に代えて、補間処理、例えば線形補間処理を行うようにしてもよい。すなわち、表示用データを過去複数回分の受信データを用いて補間処理して得ることで、実際に近い探知画像を表示することが可能となる。この場合、補間データと元の受信データとを比較し、小さい方のデータを最終的な表示用データとすることが好ましい。また、補間処理に干渉波による受信データを使用しないようにすることで、より実際のデータに近い表示用データを作成することが可能となる。

（５）深度方向に高分解能の探知を実現する方法としては、マッチドフィルタ方式の他に、単純に探知パルスを短くしてもよい。また、本発明は、高分解能式の探知装置に限定されず、既存の水中探知装置やレーダ装置にも適用可能である。

１送受信器（送受信部）
２送信部（送受信部）
４受信部（送受信部）
６メモリ
７干渉処理部（干渉除去手段）
８干渉波判断部（干渉波判断手段）
８１，８２，８３読出回路
８１０，８１１，…８１ｎ，８２０，８２１，…８２ｎサブ読出回路
８４，８５特徴値算出回路（第１特徴値算出手段、第２特徴値算出手段）
８４０〜８４ｎ、８５０〜８５ｎサブ算出回路
８６第１比較部（比較手段、第２比較手段）
８６０〜８６ｎサブ比較回路
８７第２比較部（第１比較手段）
８７１，８７２サブ比較回路
９表示信号作成部（信号作成手段）
９１第１信号作成部
９２第２信号作成部
９２１一時記憶部
９２２平均処理部
１０制御部（信号取込手段）
１１表示処理部
１２表示部

Claims

周期的に空間に向けて探知パルス信号を送信し、物標からの反射波を受信信号として受信する送受信部と、受信した信号を表示する表示部とを備えた探知装置において、
前記受信信号を順次サンプリングして得られた距離区分毎の受信データをメモリに記憶する信号取込手段と、
前記メモリに記憶された前記距離区分毎の受信データを用いて、各距離区分の受信データに対して順次、干渉除去処理を行う干渉処理手段とを備え、
前記干渉処理手段は、
対象となる距離区分を含む連続する所定個数分の距離区分列の各受信データを少なくとも用いて、前記対象となる距離区分の受信データが干渉波によるものか否かを距離区分毎に判断する干渉波判断手段と、
受信データが前記物標からの反射波によるものと判断された場合、当該受信データを表示用データとし、受信データが干渉波によるものと判断された場合、当該受信データに対して距離方向及び送信周期方向の少なくとも一方において近傍にある他の受信データを用いて表示用データを作成する信号作成手段とを備えたことを特徴とする探知装置。
前記干渉波判断手段は、今回の送信において、前記対象となる距離区分を含む連続する所定個数分列の各受信データに基づいて第１特徴値を算出する第１特徴値算出手段と、前回の送信における、当該距離区分と同一の距離区分を含む連続する所定個数分列の各受信データに基づいて第２特徴値を算出する第２特徴値算出手段と、前記第１、第２特徴値との大小を比較する第１比較手段と、前記今回の送信における対象となる距離区分の受信データ及び前記第１特徴値のうちの予め定めた一方と所定の閾値との大小を比較する第２比較手段と、前記第１特徴値が前記第２特徴値より大きく、かつ前記予め定めた一方が前記所定の閾値を超えている場合、前記対象となる距離区分の受信データを干渉波によるものと判断する判断手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の探知装置。
前記干渉波判断手段は、今回の送信において、前記対象となる距離区分を含む連続する所定個数分の距離区分列の各受信データに基づいて算出される第１特徴値を、順次１距離区分ずつずらした設定数の距離区分列毎に算出して第１特徴値群として得る第１特徴値算出手段と、今回の送信において算出された前記第１特徴値群の各第１特徴値に対応する前回の送信における第２特徴値を算出して第２特徴値群として得る第２特徴値算出手段と、互いに対応する前記第１特徴値と前記第２特徴値との大小を比較する比較手段と、各第１特徴値が実質的に全て対応する前記第２特徴値より大きい場合、前記対象となる距離区分の受信データを干渉波によるものと判断する判断手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の探知装置。
前記干渉波判断手段は、今回の送信において、前記対象となる距離区分を含む連続する所定個数分の距離区分列の各受信データに基づいて算出される第１特徴値を、順次１距離区分ずつずらした設定数の距離区分列毎に算出して第１特徴値群として得る第１特徴値算出手段と、今回の送信において算出された前記第１特徴値群の各第１特徴値に対応する前回の送信における第２特徴値を算出して第２特徴値群として得る第２特徴値算出手段と、互いに対応する前記第１特徴値と前記第２特徴値との大小を比較する第１比較手段と、前記対象となる距離区分から連続して前記設定数分の距離区分における各受信データと所定の閾値との大小を比較する第２比較手段と、前記各受信データが実質的に全て前記所定の閾値を超えており、かつ前記各第１特徴値が実質的に全て対応する前記第２特徴値より大きい場合、前記対象となる距離区分の受信データを干渉波によるものと判断する判断手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の探知装置。
前記干渉波判断手段は、今回の送信において、前記対象となる距離区分を含む連続する所定個数分の距離区分列の各受信データに基づいて算出される第１特徴値を、順次１距離区分ずつずらした設定数の距離区分列毎に算出して第１特徴値群として得る第１特徴値算出手段と、今回の送信において算出された前記第１特徴値群の各第１特徴値に対応する前回の送信における第２特徴値を算出して第２特徴値群として得る第２特徴値算出手段と、互いに対応する前記第１特徴値と前記第２特徴値との大小を比較する第１比較手段と、前記第１特徴値群の各第１特徴値と所定の閾値との大小を比較する第２比較手段と、前記各第１特徴値が実質的に全て前記所定の閾値を超えており、かつ前記各第１特徴値が実質的に全て対応する前記第２特徴値より大きい場合、前記対象となる距離区分の受信データを干渉波によるものと判断する判断手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の探知装置。