RU2006200C1

RU2006200C1 - Method of gaging hydroacoustic measuring equipment when estimating fish resources with the aid of tv apparatuses and device for its realization

Info

Publication number: RU2006200C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Ермольчев; М.Л. Заферман
Original assignee: Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им.Н.М.Книповича
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: industrial fishing. SUBSTANCE: TV method of gaging hydroacoustic equipment system involves getting strictly synchronic information from one and the same volume of water by proper positioning video camera and acoustic antenna. Novelty is positioning hydroacoustic antenna between stereopair of stereo TV camera on common carrier and introduction of unit for synchronization of measuring of parameters of echosignals and density of fish mass on video image. Device has fathometer, echo indicator, stereo TV camera, video signal receiver, device of registration and processing acoustic and video information and measurement synchronization unit. EFFECT: enhanced searching efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к промышленному рыболовству, позволяет определять плотность скоплений рыб и других объектов промысла и выполнять исследования акустических характеристик скоплений рыб в зависимости от их вида, размера, плотности и пространственной ориентации в естественной среде обитания. The invention relates to industrial fisheries, allows you to determine the density of the accumulations of fish and other objects of fishing and to study the acoustic characteristics of the accumulations of fish depending on their type, size, density and spatial orientation in the natural habitat.

Применяемые гидроакустические измерительные системы (ГИС) для количественной оценки рыбных скоплений измеряют энергию эхосигналов и калибруются в единицах плотности скопления рыб гидроакустическим способом или при помощи подводных средств наблюдения (визуальные наблюдения, фотографирование, телевидение). Существующие способы калибровки обладают следующими недостатками. The applied hydroacoustic measuring systems (GIS) for the quantitative assessment of fish clusters measure the energy of echo signals and are calibrated in units of the density of fish clusters by sonar or using underwater observation tools (visual observations, photographing, television). Existing calibration methods have the following disadvantages.

При гидроакустическом способе калибровки показаний ГИС за основу берется средняя сила цели единичных рыб, предварительно измеренная на разреженных скоплениях и затем распространяемая на все виды скоплений в предположении, что пространственная ориентация рыб в скоплении сохраняется постоянной и не зависит от сезона и времени суток. Исследованиями установлено, что ориентация рыб меняется и в зависимости от ориентации меняется сила цели рыб и энергия эхосигналов от скопления рыб одной и той же плотности (в 2-3 раза), что приводит к грубым ошибкам при определении запасов рыб. In the hydroacoustic method of calibrating well readings, the average target force of single fish is taken as a basis, previously measured on rarefied clusters and then distributed to all types of clusters under the assumption that the spatial orientation of the fish in the cluster remains constant and does not depend on the season and time of day. Studies have established that the orientation of the fish changes and depending on the orientation, the target strength of the fish and the energy of the echo signals from the accumulation of fish of the same density (2-3 times) change, which leads to gross errors in determining fish stocks.

Способ калибровки показаний ГИС с помощью буксируемых за судном подводных средств наблюдения, позволяющих определять вид, размер, ориентацию и плотность скопления рыб, также не эффективен, так как акустическое зондирование выполняется непосредственно под судном, а подводное наблюдение - на значительном расстоянии от судна ( более 100 м), т. е. акустическое зондирование и наблюдение производится не одного и того же объема скопления во времени и пространстве, что также может привести к грубым ошибкам. The method of calibrating GIS readings using underwater towing means towed behind a vessel to determine the type, size, orientation and density of fish congestion is also not effective, since acoustic sounding is performed directly under the vessel and underwater observation is at a considerable distance from the vessel (more than 100 l), i.e., acoustic sounding and observation are performed not at the same volume of the cluster in time and space, which can also lead to gross errors.

Наиболее близким к заявляемому по своей сущности является способ калибровки ГИС при помощи подводной телевизионной станции (ПТС), буксируемой за судном. Недостатки этого способа, отмеченные выше, поясняет фиг. 1, на которой изображены судно 1 с бортовой гидроакустической системой 2 и буксируемой телевизионной станцией 3. Рабочий объем 4, облучаемый гидроакустической системой, не совпадает во времени и пространстве с рабочим объектом 5 телевизионной станции. Closest to the claimed in essence is a method of calibrating a GIS using an underwater television station (PTS), towed behind a vessel. The disadvantages of this method noted above are illustrated in FIG. 1, which shows a vessel 1 with an onboard sonar system 2 and a towed television station 3. The working volume 4 irradiated by the hydroacoustic system does not coincide in time and space with the working object 5 of the television station.

Целью изобретения является повышение точности учета объектов промысла. The aim of the invention is to improve the accuracy of accounting of objects of fishing.

Цель достигается тем, что одновременно с измерением акустических характеристик рыбного скопления с помощью ГИС производится определение его плотности с помощью ПТС, причем обе системы по сравнению с прототипом получают информацию из одного и того же объема воды и строго синхронно. Это гарантирует получение как гидроакустических характеристик, так и данных о плотности от одних и тех же экземпляров рыб при одном и том же их положении относительно гидроакустической антенны, и, следовательно, позволяет существенно повысить точность калибровки - определения зависимости акустических характеристик от плотности. The goal is achieved in that at the same time as measuring the acoustic characteristics of the fish cluster using a GIS, its density is determined using a TCP, and both systems, in comparison with the prototype, receive information from the same volume of water and strictly synchronously. This ensures that both hydroacoustic characteristics and density data are obtained from the same fish specimens at the same position relative to the hydroacoustic antenna, and, therefore, it can significantly increase the calibration accuracy - determining the dependence of acoustic characteristics on density.

Известны подводные телевизионные системы в рыбном хозяйстве, которые можно использовать совместно с гидроакустическими измерительными системами для калибровки показаний ГИС. Но совместное использование известных ПТС и ГИС обладает двумя существенными недостатками: первый - рабочие объемы, облучаемые соответственно ГИС и ПТС, могут существенно отличаться между собой; второй - ни в ГИС, ни в ПТС нет синхронизации их совместной работы. В результате определение плотности скопления рыб и гидроакустические измерения выполняются не от одних и тех же экземпляров рыб и калибровка показаний ГИС является некорректной. Known underwater television systems in fisheries, which can be used in conjunction with sonar measuring systems for calibrating GIS readings. But the joint use of the well-known PTS and GIS has two significant drawbacks: first, the working volumes irradiated by the GIS and PTS, respectively, can differ significantly from each other; the second - neither in the GIS, nor in the TCP there is no synchronization of their joint work. As a result, the determination of the density of fish accumulation and hydroacoustic measurements are not performed from the same fish specimens and the calibration of the GIS readings is incorrect.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности комплексного видеоакустического устройства. The aim of the invention is to remedy these disadvantages and increase the efficiency of the integrated video-acoustic device.

Цель достигается тем, что в известных телевизионной и гидроакустической системах, объединяемых в одно видеоакустическое устройство, согласно изобретению, во-первых, гидроакустическая (ГА) антенна и стереотелевизионная (СТВ) камера размещаются на общем буксируемом носителе, их параметры и расположение выбираются так, что рабочие объемы ГА-антенны и СТВ-камеры максимально перекрываются друг с другом, и, во-вторых, введен блок синхронизации измерений параметров эхосигналов в гидроакустической измерительной системе и плотности скоплений на видеоизображении в телевизионной измерительной системе. The goal is achieved in that in the known television and hydroacoustic systems, combined into one video acoustic device according to the invention, firstly, the hydroacoustic (GA) antenna and stereo television (STV) camera are placed on a common towed medium, their parameters and location are selected so that the working volumes of the GA antenna and STV camera overlap with each other as much as possible, and, secondly, a synchronization unit for measuring the parameters of echo signals in a hydroacoustic measuring system and cluster density n in a video image in a television measurement system.

Фиг. 2 и фиг. 3 поясняют предлагаемые способ и устройство. На фиг. 2 на общем буксируемом носителе 1 размещаются СТВ-камера 2 и ГА-антенна 3, соединенные с бортовой аппаратурой кабель-тросом 4, ГА-антенна размещается между стереопарой СТВ-камеры. АВСD - сечение рабочего объема СТВ-камеры, АВС^l D^l - сечение рабочего объема ГА-антенны. Параметры СТВ-камеры и ГА-антенны выбираются такими, чтобы рабочий объем, облучаемый ГА-антенной, максимально приближался к рабочему объему СТВ-камеры, но не выходил за пределы этого объема. Плотность объектов на видеоизображении определяется только в рабочем объеме, облучаемом ГА-антенной.FIG. 2 and FIG. 3 explain the proposed method and device. In FIG. 2, the STV camera 2 and the HA antenna 3, connected to the on-board equipment by a cable cable 4, are placed on a common towed carrier 1, and the HA antenna is placed between the stereo pair of the STV camera. ABCD - cross section of the working volume of the STV camera, ABC ^l D ^l - cross section of the working volume of the HA antenna. The parameters of the STV camera and the HA antenna are selected so that the working volume irradiated by the HA antenna is as close as possible to the working volume of the STV camera, but does not go beyond this volume. The density of objects in the video image is determined only in the working volume irradiated by the HA antenna.

На фиг. 3 видеоакустическое устройство состоит из гидроакустической аппаратуры, включающей в себя последовательно соединенные антенну 5, эхолот 6 и эхоинтегратор 7; стереотелевизионной аппаратуры, включающей в себя последовательно соединенные стереотелекамеру 8 и приемник 9 видеосигналов; устройства 10 регистрации и обработки акустической и видеоинформации, сигнальные входы которого соединены с сигнальными выходами эхоинтегратора 7 и приемника 9 видеосигналов; и вновь введенного блока 11 синхронизации измерений, два управляющих выхода которого соединены один с управляющим входом эхоинтегратора 7, другой - с управляющим входом устройства 10. В состав устройства 10 входят видеоконтрольное устройство (ВКУ), персональный компьютер (ПК), система ввода и обработки телевизионных изображений (СВОТИ), может входить и видеомагнитофон (ВМ). Антенна 5 и телекамера 8 размещены на общем носителе. In FIG. 3, the video-acoustic device consists of hydro-acoustic equipment, including a series-connected antenna 5, an echo sounder 6 and an echo integrator 7; stereo television equipment, including a series-connected stereo camera 8 and a receiver 9 of video signals; devices 10 for recording and processing acoustic and video information, the signal inputs of which are connected to the signal outputs of the echo integrator 7 and the receiver 9 of the video signals; and a newly introduced measurement synchronization unit 11, two control outputs of which are connected one to the control input of the echo integrator 7, the other to the control input of device 10. The device 10 includes a video monitoring device (VKU), a personal computer (PC), a television input and processing system images (SWOT), a VCR (VCR) may also be included. The antenna 5 and the camera 8 are placed on a common medium.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

В исходном состоянии работает эхолот 6, телевизионная аппаратура 8 и 9 и ведется видеонаблюдение на ВКУ устройства 10. При появлении рыбных скоплений оператор устанавливает в блоке 11 синхронизации режим, при котором задается определенный интервал измерений энергий эхосигналов эхоинтегратором 7 и средней плотности скопления рыб в исследуемом слое видеограмметрическим методом при помощи устройства 10. В конце интервала измерений измеренная за ряд посылок энергия эхосигналов и количество посылок эхолота регистрируются в эхоинтеграторе 7 на видеомагнитофоне устройства 10. В этом же временном интервале выполняется обработка видеоизображений в устройстве 10 видеограмметрическим методом, определяется количество объектов в каждом кадре, объем осмотренного пространства и средняя плотность скопления, величина которой вводится в ПК и сопоставляется с энергией эхосигналов. Такая обработка выполняется в режиме реального времени в устройстве 10 системой ввода и обработки телевизионных изображений СВОТИ и ПК. При отсутствии СВОТИ и ПК используется видеомагнитофон, записанные в интервале измерений видеоизображения воспроизводятся, видеограмметрическая обработка производится вручную и не в режиме реального времени. In the initial state, the echo sounder 6, television equipment 8 and 9 operate and video surveillance is conducted on the VCU of device 10. When fish clusters appear, the operator sets the synchronization block 11 in a mode in which a certain measurement interval is set for the energy of the echo signals by the echo integrator 7 and the average density of fish congestion in the studied layer by the videogrammetric method using device 10. At the end of the measurement interval, the energy of the echo signals measured for a number of packages and the number of units of the echo sounder are recorded in the echo integrator 7 on video recorder of device 10. In the same time interval, video images are processed in device 10 by the videogrammetric method, the number of objects in each frame, the volume of the examined space and the average cluster density are determined, the value of which is entered into the PC and compared with the energy of the echo signals. Such processing is performed in real time in the device 10 input system and processing of television images SWOT and PC. In the absence of SWOT and a PC, a VCR is used, video images recorded in the measurement interval are reproduced, video-grammetric processing is performed manually and not in real time.

На видеоизображениях видеограмметрическим методом определяется плотность скопления рыб, их видовая и размерная идентификация и пространственная ориентация относительно ГА-антенны. Эти синхронные измерения обеими системами повторяются несколько раз, сопоставляются результаты измерений, определяется коэффициент калибровки показаний ГИС. Такое сопоставление выполняется всякий раз, когда изменяется характер скопления рыб (их вид, размер, ориентация, например, в зависимости от времени года или суток) и определяются соответствующие коррективы для коэффициента калибровки показаний ГИС. Таким образом, предлагаемый телевизионный способ и устройство калибровки показаний гидроакустической измерительной системы эффективнее по сравнению с известными прототипами. (56) Аверкаев В. П. Судовые рыбопоисковые и электронавигационные приборы. Л. : Судостроение, 1975, с. 33-35. On video images, the density of fish accumulation, their species and size identification, and spatial orientation with respect to the HA antenna are determined by the videogrammetric method. These synchronous measurements by both systems are repeated several times, the measurement results are compared, the calibration coefficient of the GIS readings is determined. Such a comparison is performed whenever the character of the fish accumulation changes (their type, size, orientation, for example, depending on the time of the year or day) and the corresponding adjustments for the calibration coefficient of the GIS readings are determined. Thus, the proposed television method and device for calibrating the readings of the hydroacoustic measuring system is more effective than the known prototypes. (56) Averkaev V.P. Ship fishing and electronic navigation devices. L.: Shipbuilding, 1975, p. 33-35.

Шимянский С. Л. Телевидение в рыбном хозяйстве М. : Легкая и пищевая промышленность, 1983, с. 136. Shimyansky S. L. Television in fisheries M.: Light and food industry, 1983, p. 136.

Claims

1. A method for calibrating hydroacoustic measuring equipment when assessing fish stocks using television equipment, which provides for measuring the energy of echo signals from a fish cluster with hydroacoustic measuring equipment, independent determination of the number of fish and the volume of space examined by the television camera using video signals from stereo television measuring equipment, and comparing the obtained density with the measured energy of echo signals, characterized in that, in order to improve the accuracy of accounting of industrial objects For example, the energy of the echo signals and the density of accumulation are measured from the same volume of water at the same time intervals, for which the viewing sector of the hydroacoustic equipment is chosen equal to the viewing sector of the stereo television equipment, the depth of hydroacoustic viewing is set equal to the viewing depth of the camera, hydroacoustic irradiation and video inspection of the same volume of water is carried out simultaneously from one point.

2. A device for calibrating hydroacoustic measuring equipment when assessing fish stocks using television equipment, comprising a hydroacoustic measuring equipment consisting of a series-connected antenna, echo sounder and echo integrator, a stereo television measuring equipment, consisting of a series-connected stereo television camera and television signal receiver, a recording device and processing of acoustic and video information, the signal inputs of which are connected to the signal outputs of the echo integrator and the receiver of video signals, characterized in that a synchronization unit for measuring the energy of the echo signals and the density of clusters on the video images is inserted into it, while the control outputs of the synchronization unit are connected to the control inputs of the echo integrator and the device for recording and processing acoustic and video information, and the acoustic antenna is located between a stereo pair of a camera on a common medium.