專利名稱：探測裝置、探測方法以及探測程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雷達或魚群探測機等探測裝置、探測方法以及探測程序。
背景技術(shù)：
以往，在雷達等探測裝置中，如專利文獻1所示，為了改善分辨率、SN比而進行脈沖壓縮(例如參照專利文獻1)。在接收信號的脈沖壓縮中，為了抑制距離旁瓣，有時會通過對發(fā)送信號施加窗函數(shù)來進行包絡(luò)線加權(quán)。但是，當接收信號飽和時，包絡(luò)線的信息變得不正常，就會有不能適當?shù)剡M行脈沖壓縮的情況。為了不使接收信號飽和，例如有擴大信號接收的動態(tài)范圍的方法。專利文獻1 日本特開平9-68571公報但是，擴大信號接收的動態(tài)范圍需要提高硬件的性能，就會有成本和電路規(guī)模增大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種無需增大成本和電路規(guī)模地防止接收信號的飽和的探測裝置。本發(fā)明的探測裝置具有信號收發(fā)部、接收信號監(jiān)視部、發(fā)送條件設(shè)定部。信號收發(fā)部輸出與發(fā)送信號的回波強度對應(yīng)的接收信號。接收信號監(jiān)視部監(jiān)視相對于飽和電平的所述接收信號的強度。發(fā)送條件設(shè)定部根據(jù)接收信號監(jiān)視部所監(jiān)視的相對于飽和電平的所述接收信號的強度控制發(fā)送輸出。就是說，在接收信號達到飽和電平、或接近飽和電平的情況下，發(fā)送條件設(shè)定部進行減少發(fā)送輸出的設(shè)定，防止接收信號的飽和。不過，當減少發(fā)送輸出時，接收信號的強度也降低，在顯示上看起來是回波強度降低，因此，理想的是，根據(jù)發(fā)送條件設(shè)定部所設(shè)定的發(fā)送輸出進行回波數(shù)據(jù)的顯示補正(電平增大處理)。此外，在進行接收信號的脈沖壓縮的情況下，理想的是，根據(jù)發(fā)送條件設(shè)定部所設(shè)定的發(fā)送輸出設(shè)定脈沖寬度。例如，只要根據(jù)減少發(fā)送輸出的量來將脈沖寬度設(shè)長，就能夠抑制SN比的降低。此外，也可以在發(fā)送條件設(shè)定部所設(shè)定的發(fā)送輸出滿足指定條件的情況(例如為指定電平以上的發(fā)送輸出的情況)下停止脈沖壓縮。這種情況下，在發(fā)送條件設(shè)定部所設(shè)定的發(fā)送輸出滿足上述指定條件的情況下，發(fā)送脈沖寬度設(shè)定部將發(fā)送信號的脈沖寬度設(shè)成與脈沖壓縮部進行脈沖壓縮的情況下的脈沖壓縮后的接收信號的脈沖寬度相同的脈沖寬度。再者，理想的是，接收信號監(jiān)視部主要監(jiān)視與海底深度相對應(yīng)的接收信號的強度。海底的回波與魚群等相比反射強度大，特別是在深度淺的情況下多為飽和，所以理想的是，對海底深度附近的接收信號的飽和狀態(tài)進行監(jiān)視。
此外，也可以是下述方式，即當檢測出比飽和電平低指定差以上的強度時，反而使發(fā)送輸出增力Π。例如，在接收信號達到飽和電平，減少了發(fā)送輸出后，海底深度變化，沉積物變化，海底回波的強度變得非常低的情況下，增加發(fā)送輸出，提高SN比。再者，這種情況下，當增加發(fā)送輸出時，接收信號的強度也增加，在顯示上看起來是回波強度增大了，所以理想的是，根據(jù)發(fā)送條件設(shè)定部所設(shè)定的發(fā)送輸出，進行回波數(shù)據(jù)的顯示補正(電平減少處理)。根據(jù)本發(fā)明的探測裝置，能夠無需增大成本和電路規(guī)模地不使接收信號飽和。


圖1是表示魚群探測機構(gòu)成的框圖。
圖2是表示控制部構(gòu)成的框圖。
圖3是表示其他例中的控制部構(gòu)成的框圖。
圖4是表示接收信號的時間軸波形的圖。
圖5是表示控制部動作的流程圖。
圖6是表示又一其他例中的控制部構(gòu)成的框圖。
圖中
10操作部
11探頭
12收發(fā)切換部
13發(fā)送電路
14控制部
15接收電路
16A/D轉(zhuǎn)換器
17存儲器
18顯示部
20顯示部
141脈沖壓縮部
142接收信號監(jiān)視部
143繪圖處理部
144海底檢測部
145發(fā)送條件設(shè)定部
146電平補正計算部
147脈沖寬度設(shè)定部
具體實施例方式圖1是表示本發(fā)明的探測裝置的實施方式的魚群探測機的構(gòu)成的框圖。魚群探測機具有操作部10、探頭11、收發(fā)切換部12、發(fā)送電路13、控制部14、接收電路15、A/D轉(zhuǎn)換部16、存儲器17以及顯示部18。控制部14對魚群探測機進行總體控制，對來自操作部10的探測距離的設(shè)定等的指示輸入進行應(yīng)答，設(shè)定發(fā)送電路13的發(fā)送周期、探測距離等，向?qū)?yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器16進行取樣脈沖(sampling pulse)的周期設(shè)定，向存儲器17進行寫入，進行讀出時鐘或地址等的生成處理，并向顯示部18輸出顯示用的接收數(shù)據(jù)(回波數(shù)據(jù))。顯示部18將圖像的縱軸作為深度方向，將橫軸作為時間方向，進行回波數(shù)據(jù)的顯示。發(fā)送電路13通過內(nèi)藏有陷波電路的收發(fā)切換部12向作為信號收發(fā)部的探頭11輸入脈沖狀的信號。探頭11為裝配于船底等的振子，根據(jù)從發(fā)送電路13輸入的脈沖狀的信號向水中輸出超聲波(發(fā)送信號)。這里，發(fā)送信號為變頻信號，例如，是為了抑制多普勒頻移的影響而進行了余弦成分的振幅的加權(quán)的信號。不過，本發(fā)明中變頻和振幅加權(quán)并不是必須的。探頭11所輸出的發(fā)送信號在魚群或海底等的物標反射，作為回波被接收。探頭11將與接收到的回波的強度相對應(yīng)的接收信號介由收發(fā)切換部12輸出到接收電路15。接收電路15對所輸入的接收信號進行增幅并輸出到A/D轉(zhuǎn)換器16。A/D轉(zhuǎn)換器16將接收信號以指定的取樣率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，依次存儲于存儲器17。一次測定量{ 一個聲脈沖(PING)量}的接收信號全部存儲于存儲器17，每當一個聲脈沖的量的接收信號存儲于存儲器17時，控制部14進行如下所示的處理。圖2是表示控制部14的主要構(gòu)成的框圖。控制部14具有脈沖壓縮部141、接收信號監(jiān)視部142、繪圖處理部143、海底檢測部144、發(fā)送條件設(shè)定部145及電平補正計算部146。脈沖壓縮部141求出從存儲器17讀出的接收信號與指定的參考信號(例如發(fā)送信號)之間的相關(guān)性，對接收信號進行脈沖壓縮。脈沖壓縮后的接收信號被輸入到繪圖處理部143以及海底檢測部144。繪圖處理部143進行的處理是根據(jù)輸出發(fā)送信號后的經(jīng)過時間，將所輸入的接收信號作為與深度相對應(yīng)的回波數(shù)據(jù)顯示于顯示部18上。海底檢測部144對所輸入的接收信號進行解析，檢測海底深度。所檢測出的海底深度被輸入到接收信號監(jiān)視部142?？梢允褂靡韵露喾N方法作為海底深度的檢測方法以接收到指定電平以上的回波的定時作為基準的方法；以微分值最高的定時作為基準的方法；或者，將海底回波的代表波形作為參考信號，求出與接收信號的相關(guān)性，以相關(guān)值最高的定時作為基準的方法等。再者，海底檢測部144也可進行判定海底沉積物的處理。沉積物的辨別方法也是例如根據(jù)接收信號和參考信號的匹配度(類似度)進行辨別即可。接收信號監(jiān)視部142從存儲器17讀出與海底深度相對應(yīng)的接收信號(脈沖壓縮前的信號)，對飽和狀態(tài)進行監(jiān)視。例如，如圖4A所示，接收信號監(jiān)視部142從對應(yīng)于比海底深度淺數(shù)個樣本的程度的深度的接收信號起依次讀出指定樣本數(shù)的接收信號作為監(jiān)視樣本。然后，當這些樣本中最大值已達到飽和電平、或者接近飽和電平的情況下(超過如圖4A所示的上限閾值的情況下)判定為飽和狀態(tài)。此外，在檢測出連續(xù)數(shù)個樣本的各自的最大值是小于上限閾值且大于下限閾值的同一電平以上的情況下，也可判定為飽和。進行沉積物辨別時，也可以在為砂或泥等反射強度低的沉積物的情況下判定為非飽和狀態(tài)，在辨別出巖石等反射強度高的沉積物的時刻判定為飽和狀態(tài)。再者，接收信號監(jiān)視部142可以是讀出一個聲脈沖內(nèi)的所有的接收信號進行監(jiān)視的方式，但海底與魚群等相比反射強度大，特別是深度淺的情況下，接收信號多為飽和，因此，理想的是，監(jiān)視海底深度附近的接收信號的飽和狀態(tài)。
此外，在探測距離大而海底深度深的情況下，或者在探測距離內(nèi)未檢測到海底的情況下，接收信號飽和的可能性低，因此，在探測距離在指定距離以上或者未檢測到海底的情況下，接收信號監(jiān)視部142也可判定為非飽和狀態(tài)。在接收信號監(jiān)視部142判定接收信號為飽和狀態(tài)的情況下，發(fā)送條件設(shè)定部145變更發(fā)送信號的條件。即，對發(fā)送電路13進行從下一個聲脈沖開始減少發(fā)送信號的輸出的設(shè)定，防止接收信號的飽和。但是，當減少發(fā)送輸出時，接收信號的強度也降低，顯示于顯示部20的回波數(shù)據(jù)的電平僅在減少發(fā)送輸出的期間內(nèi)看起來是降低了。因此，電平補正計算部146根據(jù)在發(fā)送條件設(shè)定部145所設(shè)定的發(fā)送信號的輸出減少量進行回波數(shù)據(jù)的電平增大處理。由此，能夠防止僅一部分聲脈沖的顯示上的電平降低。不過，該電平補正處理并不是本發(fā)明中的必須要素。另一方面，如圖4B所示，在接收信號的最大值在下限閾值以下的情況下，S卩，在接收信號的最大值比飽和電平低指定差以上的情況下，接收信號監(jiān)視部142對發(fā)送條件設(shè)定部145發(fā)出內(nèi)容為“下限閾值以下”的通知?；蛘?，進行沉積物辨別時，發(fā)出內(nèi)容為“從巖石等反射強度高的沉積物變?yōu)樯盎蚰嗟确瓷鋸姸鹊诘某练e物”的通知。在接到接收信號的最大值為下限閾值以下的內(nèi)容的通知的情況下，或者接到變?yōu)榉瓷鋸姸鹊偷某练e物的內(nèi)容的通知的情況下，發(fā)送條件設(shè)定部145對發(fā)送電路13進行從下一個聲脈沖開始增大發(fā)送信號的輸出的設(shè)定。例如，在接收信號達到飽和電平并減少了發(fā)送輸出后，因海底深度變化或沉積物變化，海底回波的強度變得非常低的情況下，反而增加發(fā)送輸出，提高SN比。再者，當增大發(fā)送輸出時，接收信號的強度也增大，因此，顯示于顯示部20的回波數(shù)據(jù)的電平僅在增大發(fā)送輸出的期間看起來是增大了。所以，電平補正計算部146根據(jù)在發(fā)送條件設(shè)定部145所設(shè)定的發(fā)送信號的輸出增大量進行回波數(shù)據(jù)的電平減少處理。由此，能夠防止僅一部分聲脈沖的顯示上的電平增大。不過，這種補正處理并不是本發(fā)明的必須要素。再者，在回波強度短時間內(nèi)急劇上升且接收信號達到飽和電平的情況下，一時不能進行適當?shù)拿}沖壓縮，不能顯示正確的回波數(shù)據(jù)。但在本實施方式中，發(fā)送輸出從下一個聲脈沖開始減少，回波數(shù)據(jù)不適當?shù)钠陂g僅為一個聲脈沖，對探測的影響極小。接著，圖3是表示控制部14的其他例子的圖。同圖所示的例子中的控制部14除了圖2所示的控制部14的構(gòu)成之外，還具備脈沖寬度設(shè)定部147。其他的構(gòu)成以及功能與圖2所示的例子相同，省略詳細說明。脈沖寬度設(shè)定部147根據(jù)發(fā)送條件設(shè)定部145所設(shè)定的發(fā)送輸出的減少量或增大量設(shè)定發(fā)送信號的脈沖寬度。即，脈沖寬度設(shè)定部147根據(jù)發(fā)送輸出減少的量來拉伸脈沖寬度，抑制SN比的降低。此外，脈沖寬度設(shè)定部147根據(jù)發(fā)送輸出增大的量來縮短脈沖寬度。當脈沖寬度過長時，相位偏移變大，依船速或魚群的移動速度的不同，壓縮后的接收信號的峰值電平也可能降低。因此，在能夠通過增大發(fā)送輸出提高SN比的情況下，理想的是將脈沖長度設(shè)短。這樣，在圖3所示例子的控制部14中，通過發(fā)送輸出來變更脈沖寬度，由此，能夠確保一定的SN比。
再有，圖6是表示控制部14的其他例子的圖。同圖所示的例子中的控制部14與圖3所示的構(gòu)成相同，但脈沖壓縮處理部141、發(fā)送條件設(shè)定部145以及脈沖寬度設(shè)定部147的動作不同。圖6中，對脈沖壓縮處理部141、發(fā)送條件設(shè)定部145以及脈沖寬度設(shè)定部147的動作進行說明，省略對其他構(gòu)成的說明。圖6所示的發(fā)送條件設(shè)定部145將所確定的發(fā)送條件輸出到脈沖壓縮處理部141。脈沖壓縮處理部141根據(jù)發(fā)送條件設(shè)定部145所設(shè)定(確定)的發(fā)送輸出的減少量或增大量進行脈沖壓縮的開關(guān)。即，圖6的例子中的脈沖壓縮處理部141在發(fā)送輸出增大到指定電平以上的情況下停止脈沖壓縮，將接收信號直接轉(zhuǎn)送到繪圖處理部143。再有，脈沖寬度設(shè)定部147，與圖3的例子一樣，根據(jù)發(fā)送條件設(shè)定部145所設(shè)定(確定)的發(fā)送輸出的減少量或增大量設(shè)定發(fā)送信號的脈沖寬度，而在發(fā)送輸出增大到指定電平以上的情況下，脈沖壓縮處理部141的脈沖壓縮停止，因此，將脈沖寬度設(shè)得非常短。就是說，脈沖寬度設(shè)定部147將發(fā)送信號的脈沖寬度設(shè)定成與脈沖壓縮處理部141進行脈沖壓縮的情況下的脈沖壓縮后的接收信號的脈沖寬度相同的脈沖寬度。由此，分辨率不會因為脈沖壓縮的開關(guān)而變化。這樣，在發(fā)送輸出變得非常大的情況下，SN比變高，因此，即使不進行脈沖壓縮也能夠確保高SN比。接下來，參照圖5的流程圖，對以上的控制部14的動作進行說明。如圖5所示，首先，控制部14的接收信號監(jiān)視部142對相對于飽和電平的接收信號的強度進行監(jiān)視(sll)。即，所進行的處理是從存儲器17讀出與海底深度相對應(yīng)的接收信號(脈沖壓縮前的信號)，求出最大值的強度，與上限閾值及下限閾值進行比較。然后，接收信號監(jiān)視部142在判斷出接收信號的最大值為上限閾值以上的情況下(sl2)判定為飽和狀態(tài)。當接收信號監(jiān)視部142判定出為飽和狀態(tài)的情況下，發(fā)送條件設(shè)定部145進行減少發(fā)送信號輸出的設(shè)定(si:3)。電平補正計算部146根據(jù)發(fā)送信號的輸出減少量進行增大回波數(shù)據(jù)電平的補正(sl4)。此外，在如圖3所示的控制部14的構(gòu)成的情況下，脈沖寬度設(shè)定部147根據(jù)發(fā)送信號的輸出減少量拉伸脈沖寬度(sl5)。另一方面，接收信號監(jiān)視部142，在判斷出接收信號的最大值為下限閾值以下的情況下(sl6)，發(fā)送條件設(shè)定部145進行增大發(fā)送信號的輸出的設(shè)定(sl7)。電平補正計算部146根據(jù)發(fā)送信號的輸出增大量進行減少回波數(shù)據(jù)電平的補正(sl8)。再有，在如圖3所示的控制部14的構(gòu)成的情況下，脈沖寬度設(shè)定部147根據(jù)發(fā)送信號的輸出減少量縮短脈沖寬度(sl9)。此外，對于sl9，在如圖6所示的控制部14的構(gòu)成的情況下，當滿足指定條件時(如上所述，在發(fā)送信號的輸出為指定電平以上的情況或從接收信號求出的SN比為指定值以上的情況等)，停止脈沖壓縮，并將發(fā)送信號的脈沖寬度設(shè)定成與進行了脈沖壓縮的情況下的接收信號的脈沖寬度相等的脈沖寬度。如上所述，在本實施方式所示的魚群探測機中，在接收信號達到飽和電平，或者接近飽和電平的情況下，能夠進行減少發(fā)送輸出的設(shè)定并防止接收信號的飽和。此外，即使在變更發(fā)送信號的輸出的情況下，根據(jù)所設(shè)定的發(fā)送輸出進行回波數(shù)據(jù)的顯示補正，因此也能夠防止僅一部分聲脈沖的顯示上的電平降低或增大。而且，在進行接收信號的脈沖壓縮的情況下，根據(jù)所設(shè)定的發(fā)送輸出來設(shè)定脈沖寬度，因此，能夠確保一定值以上的SN比。再者，在本實施方式中示出了在控制部14進行脈沖壓縮或繪圖處理的例子，但也可以另外準備專用的硬件。
此外，在本實施方式中，對魚群探測機進行了說明，但本發(fā)明也可適用于雷達裝置等其他的探測裝置。
權(quán)利要求
1.一種探測裝置，其特征在于，具有信號收發(fā)部，輸出與發(fā)送信號的回波強度對應(yīng)的接收信號；接收信號監(jiān)視部，監(jiān)視相對于飽和電平的所述接收信號的強度；發(fā)送條件設(shè)定部，根據(jù)所述接收信號監(jiān)視部所監(jiān)視的相對于飽和電平的所述接收信號的強度控制發(fā)送輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測裝置，其特征在于，具有顯示部，基于所述接收信號的強度顯示回波數(shù)據(jù)；補正處理部，根據(jù)所述發(fā)送條件設(shè)定部所設(shè)定的發(fā)送輸出，進行所述回波數(shù)據(jù)的顯示補正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的探測裝置，其特征在于，具有脈沖壓縮部，進行所述接收信號的脈沖壓縮；發(fā)送脈沖寬度設(shè)定部，設(shè)定所述發(fā)送信號的脈沖寬度；所述發(fā)送脈沖寬度設(shè)定部根據(jù)所述發(fā)送條件設(shè)定部所設(shè)定的發(fā)送輸出設(shè)定所述脈沖寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的探測裝置，其特征在于，所述脈沖壓縮部在所述發(fā)送條件設(shè)定部所設(shè)定的發(fā)送輸出滿足指定條件的情況下停止所述脈沖壓縮，在所述發(fā)送條件設(shè)定部所設(shè)定的發(fā)送輸出滿足所述指定條件的情況下，所述發(fā)送脈沖寬度設(shè)定部將所述脈沖寬度設(shè)定成與所述脈沖壓縮部進行脈沖壓縮的情況下的脈沖壓縮后的接收信號的脈沖寬度相同的脈沖寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的探測裝置，其特征在于，具有海底檢測部，檢測海底深度；所述接收信號監(jiān)視部監(jiān)視與所述海底深度相對應(yīng)的接收信號的強度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的探測裝置，其特征在于，在所述接收信號監(jiān)視部檢測出與所述飽和電平相當?shù)膹姸葧r，所述發(fā)送條件設(shè)定部減少所述發(fā)送輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的探測裝置，其特征在于，在所述接收信號監(jiān)視部檢測出比所述飽和電平低指定差以上的強度時，所述發(fā)送條件設(shè)定部增加所述發(fā)送輸出。
8.一種探測方法，其特征在于，具有信號收發(fā)步驟，輸出與發(fā)送信號的回波強度對應(yīng)的接收信號；接收信號監(jiān)視步驟，監(jiān)視相對于飽和電平的所述接收信號的強度；發(fā)送條件設(shè)定步驟，根據(jù)所述接收信號監(jiān)視步驟所監(jiān)視的相對于飽和電平的所述接收信號的強度控制發(fā)送輸出。
9.一種由計算機執(zhí)行的探測程序，具有信號收發(fā)步驟，輸出與發(fā)送信號的回波強度對應(yīng)的接收信號；接收信號監(jiān)視步驟，監(jiān)視相對于飽和電平的所述接收信號的強度；發(fā)送條件設(shè)定步驟，根據(jù)所述接收信號監(jiān)視步驟所監(jiān)視的相對于飽和電平的所述接收信號的強度控制發(fā)送輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在抑制成本和電路規(guī)模增大的同時不使接收信號飽和的探測裝置、探測方法以及探測程序。接收信號監(jiān)視部(142)從存儲器(17)讀出與海底深度相對應(yīng)的接收信號，監(jiān)視飽和狀態(tài)。例如，從對應(yīng)于比海底深度淺數(shù)個樣本的程度的深度的接收信號起依次讀出指定樣本數(shù)的接收信號，當這些樣本的最大值已達到飽和電平、或者接近飽和電平的情況下判定為飽和狀態(tài)。在通過接收信號監(jiān)視部(142)判定出接收信號為飽和狀態(tài)的情況下，發(fā)送條件設(shè)定部(145)變更發(fā)送信號的條件。即，對發(fā)送電路(13)進行從下一個聲脈沖開始減少發(fā)送信號的輸出的設(shè)定，防止接收信號的飽和。
文檔編號G01S7/484GK102565800SQ20111041096
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者御園生哲史, 淺田泰暢 申請人:古野電氣株式會社