特許 6809861 探知装置、水中探知装置、レーダ装置、及び探知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6809861

(24)【登録日】2020年12月14日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】探知装置、水中探知装置、レーダ装置、及び探知方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/527 20060101AFI20201221BHJP

   G01S 15/96 20060101ALI20201221BHJP

   G01S 7/292 20060101ALI20201221BHJP

   G01S 13/937 20200101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   G01S7/527

   G01S15/96

   G01S7/292

   G01S13/937

【請求項の数】19

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2016-195377(P2016-195377)

(22)【出願日】2016年10月3日

(65)【公開番号】特開2017-72589(P2017-72589A)

(43)【公開日】2017年4月13日

【審査請求日】2019年8月26日

(31)【優先権主張番号】15188493.9

(32)【優先日】2015年10月6日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】000166247

【氏名又は名称】古野電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000682

【氏名又は名称】特許業務法人ワンディーＩＰパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】白木 里香

【審査官】 藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００８０３１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６１−０７０４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１９６７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−０５６５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３２２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２６８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４１８８６０８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 発明協会公開技報公技番号２００９−５００７３１

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００− ７／４２

Ｇ０１Ｓ ７／５２− ７／６４

Ｇ０１Ｓ １３／００−１３／９５

Ｇ０１Ｓ １５／００−１５／９６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反射対象で反射して帰来する受信波から生成される第１受信信号のエコー強度である第１エコー強度を算出する第１エコー強度算出部と、
前記反射対象で反射して帰来する受信波から生成され、前記第１受信信号よりも信号の長さが短い第２受信信号のエコー強度である第２エコー強度を算出する第２エコー強度算出部と、
前記第１エコー強度と前記第２エコー強度とを比較することにより物標を検出する物標検出部と
を備えていることを特徴とする、探知装置。

【請求項2】

請求項１に記載の探知装置において、
送信波を送波する送波部と、
前記送信波が前記反射対象で反射して帰来する前記受信波から得られる前記第１受信信号を圧縮して前記第２受信信号を生成する圧縮部と
を更に備え、
前記第２エコー強度算出部は、前記圧縮部によって圧縮されて生成された前記第２受信信号のエコー強度である前記第２エコー強度を算出することを特徴とする、探知装置。

【請求項3】

請求項１に記載の探知装置において、
第１送信波、及び、該第１送信波よりもパルス幅が短い第２送信波を送波する送波部を更に備え、
前記第１エコー強度算出部は、前記第１送信波が前記反射対象で反射して帰来する受信波に基づく前記第１エコー強度を算出し、
前記第２エコー強度算出部は、前記第２送信波が前記反射対象で反射して帰来する受信波に基づく前記第２エコー強度を算出することを特徴とする、探知装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の探知装置において、
前記物標検出部は、前記第２エコー強度が前記第１エコー強度よりも大きいことを条件として前記物標を検出することを特徴とする、探知装置。

【請求項5】

請求項４に記載の探知装置において、
前記物標検出部は、前記第２エコー強度が前記第１エコー強度よりも所定値以上大きいことを条件として前記物標を検出することを特徴とする、探知装置。

【請求項6】

請求項２に記載の探知装置において、
前記第１エコー強度算出部は、前記送信波が送波される前記送波部のビーム幅で補正された前記第１エコー強度を算出し、
前記第２エコー強度算出部は、前記ビーム幅で補正された前記第２エコー強度を算出することを特徴とする、探知装置。

【請求項7】

請求項３に記載の探知装置において、
前記第１エコー強度算出部は、前記第１送信波が送波される前記送波部のビーム幅で補正された前記第１エコー強度を算出し、
前記第２エコー強度算出部は、前記第２送信波が送波される前記送波部のビーム幅で補正された前記第２エコー強度を算出することを特徴とする、探知装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の探知装置において、
前記第１エコー強度算出部は、前記第１受信信号の長さで補正された前記第１エコー強度を算出し、
前記第２エコー強度算出部は、前記第２受信信号の長さで補正された前記第２エコー強度を算出することを特徴とする、探知装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の探知装置において、
前記第１エコー強度算出部は、前記第１受信信号の体積散乱強度を前記第１エコー強度として算出し、前記第２エコー強度算出部は、前記第２受信信号の体積散乱強度を前記第２エコー強度として算出することを特徴とする、探知装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の探知装置において、
前記第１エコー強度の高周波成分を低減する高周波成分低減部を更に備え、
前記物標検出部は、前記高周波成分低減部によって高周波成分が低減された前記第１エコー強度と前記第２エコー強度とを比較することを特徴とする、探知装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の探知装置において、
前記高周波成分低減部は、前記第１エコー強度に対して移動平均を行うことにより前記第１エコー強度の高周波成分を低減することを特徴とする、探知装置。

【請求項12】

請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の探知装置において、
前記第１エコー強度の高周波成分を低減する第１高周波成分低減部と、
前記第２エコー強度の高周波成分を低減する第２高周波成分低減部と、
第１高周波成分低減部によって高周波成分が低減された前記第１エコー強度と、第２高周波成分低減部によって高周波成分が低減された前記第２エコー強度との比に基づき、前記物標検出部の検出結果の妥当性を評価する妥当性評価部、を更に備えていることを特徴とする、探知装置。

【請求項13】

第１送信波、及び、該第１送信波よりもビーム幅が小さい第２送信波を送波する送波部と、
前記第１送信波が反射対象で反射して帰来する受信波から生成される第１受信信号の第１エコー強度を算出する第１エコー強度算出部と、
前記第２送信波が反射対象で反射して帰来する受信波から生成される第２受信信号の第２エコー強度を算出する第２エコー強度算出部と、
前記第１エコー強度と前記第２エコー強度とを比較することにより物標を検出する物標検出部と
を備え、
前記第１エコー強度算出部は、前記第１送信波のビーム幅で補正された前記第１エコー強度を算出し、
前記第２エコー強度算出部は、前記第２送信波のビーム幅で補正された前記第２エコー強度を算出することを特徴とする、探知装置。

【請求項14】

請求項１３に記載の探知装置において、
前記第１エコー強度算出部は、前記第１受信信号の長さで補正された前記第１エコー強度を算出し、
前記第２エコー強度算出部は、前記第２受信信号の長さで補正された前記第２エコー強度を算出することを特徴とする、探知装置。

【請求項15】

請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の探知装置としての水中探知装置であって、前記物標として、魚群、単体魚、及び単体水生種の少なくともいずれかを探知する、水中探知装置。

【請求項16】

請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の探知装置としてのレーダ装置。

【請求項17】

請求項１５に記載の水中探知装置において、
前記物標検出部は、単体物標としての前記単体魚又は前記単体水生種を検出する単体物標検出部として設けられ、
前記単体物標検出部によって検出された前記単体物標のサイズを算出する単体物標サイズ算出部を更に備えていることを特徴とする、水中探知装置。

【請求項18】

請求項１７に記載の水中探知装置において、
前記単体物標サイズ算出部は、前記単体物標のサイズを、該単体物標で反射して帰来する受信波から生成される受信信号のエコー強度に基づいて算出することを特徴とする、水中探知装置。

【請求項19】

反射対象で反射して帰来する受信波から生成される第１受信信号のエコー強度である第１エコー強度を算出するステップと、
前記反射対象で反射して帰来する受信波から生成され、前記第１受信信号よりも信号の長さが短い第２受信信号のエコー強度である第２エコー強度を算出するステップと、
前記第１エコー強度と前記第２エコー強度とを比較することにより物標を検出するステップと
を含むことを特徴とする、探知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、受波された受信波が探知対象となる物標に起因するものであるか否かを判定可能な探知装置、水中探知装置、レーダ装置、及び探知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から知られている探知装置（例えば特許文献１に開示される探知装置）では、受信波の波形の立ち上がり部分及び立ち下がり部分の特徴に基づいて、当該受信波が単体魚（物標）に起因するものであるか否かが判定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００８／００８０３１７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述のような手法では、例えば複数の物標が距離的に近接している場合、各物標に起因する波形の立ち上がり部分及び立ち下がり部分が重なってしまう。そうなると、波形の立ち上がり部分及び立ち下がり部分の特徴が変わってしまうため、各波形が探知対象となる物標に起因するものか否かの判定を正確に行うことができなくなってしまう。

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、物標の検出を正確に行うことである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る探知装置は、反射対象で反射して帰来する受信波から生成される第１受信信号のエコー強度である第１エコー強度を算出する第１エコー強度算出部と、前記反射対象で反射して帰来する受信波から生成され、前記第１受信信号よりも信号の長さが短い第２受信信号のエコー強度である第２エコー強度を算出する第２エコー強度算出部と、前記第１エコー強度と前記第２エコー強度とを比較することにより物標を検出する物標検出部とを備えている。

【0007】

（２）好ましくは、前記探知装置は、送信波を送波する送波部と、前記送信波が前記反射対象で反射して帰来する前記受信波から得られる前記第１受信信号を圧縮して前記第２受信信号を生成する圧縮部とを更に備え、前記第２エコー強度算出部は、前記圧縮部によって圧縮されて生成された前記第２受信信号のエコー強度である前記第２エコー強度を算出する。

【0008】

（３）好ましくは、前記探知装置は、第１送信波、及び、該第１送信波よりもパルス幅が短い第２送信波を送波する送波部を更に備え、前記第１エコー強度算出部は、前記第１送信波が前記反射対象で反射して帰来する受信波に基づく前記第１エコー強度を算出し、前記第２エコー強度算出部は、前記第２送信波が前記反射対象で反射して帰来する受信波に基づく前記第２エコー強度を算出する。

【0009】

（４）好ましくは、前記物標検出部は、前記第２エコー強度が前記第１エコー強度よりも大きいことを条件として前記物標を検出する。

【0010】

（５）更に好ましくは、前記物標検出部は、前記第２エコー強度が前記第１エコー強度よりも所定値以上大きいことを条件として前記物標を検出する。

【0011】

（６）好ましくは、前記第１エコー強度算出部は、前記送信波が送波される前記送波部のビーム幅で補正された前記第１エコー強度を算出し、前記第２エコー強度算出部は、前記ビーム幅で補正された前記第２エコー強度を算出する。

【0012】

（７）好ましくは、前記第１エコー強度算出部は、前記第１送信波が送波される前記送波部のビーム幅で補正された前記第１エコー強度を算出し、前記第２エコー強度算出部は、前記第２送信波が送波される前記送波部のビーム幅で補正された前記第２エコー強度を算出する。

【0013】

（８）更に好ましくは、前記第１エコー強度算出部は、前記第１受信信号の長さで補正された前記第１エコー強度を算出し、前記第２エコー強度算出部は、前記第２受信信号の長さで補正された前記第２エコー強度を算出する。

【0014】

（９）好ましくは、前記第１エコー強度算出部は、前記第１受信信号の体積散乱強度を前記第１エコー強度として算出し、前記第２エコー強度算出部は、前記第２受信信号の体積散乱強度を前記第２エコー強度として算出する。

【0015】

（１０）好ましくは、前記探知装置は、前記第１エコー強度の高周波成分を低減する高周波成分低減部を更に備え、前記物標検出部は、前記高周波成分低減部によって高周波成分が低減された前記第１エコー強度と前記第２エコー強度とを比較する。

【0016】

（１１）更に好ましくは、前記高周波成分低減部は、前記第１エコー強度に対して移動平均を行うことにより前記第１エコー強度の高周波成分を低減する。

【0017】

（１２）好ましくは、前記探知装置は、前記第１エコー強度の高周波成分を低減する第１高周波成分低減部と、前記第２エコー強度の高周波成分を低減する第２高周波成分低減部と、第１高周波成分低減部によって高周波成分が低減された前記第１エコー強度と、第２高周波成分低減部によって高周波成分が低減された前記第２エコー強度との比に基づき、前記物標検出部の検出結果の妥当性を評価する妥当性評価部、を更に備えている。

【0018】

（１３）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る探知装置は、第１送信波、及び、該第１送信波よりもビーム幅が小さい第２送信波を送波する送波部と、前記第１送信波が反射対象で反射して帰来する受信波から生成される第１受信信号の第１エコー強度を算出する第１エコー強度算出部と、前記第２送信波が反射対象で反射して帰来する受信波から生成される第２受信信号の第２エコー強度を算出する第２エコー強度算出部と、前記第１エコー強度と前記第２エコー強度とを比較することにより物標を検出する物標検出部とを備えている。

【0019】

（１４）好ましくは、前記第１エコー強度算出部は、前記第１送信波のビーム幅で補正された前記第１エコー強度を算出し、前記第２エコー強度算出部は、前記第２送信波のビーム幅で補正された前記第２エコー強度を算出する。

【0020】

（１５）更に好ましくは、前記第１エコー強度算出部は、前記第１受信信号の長さで補正された前記第１エコー強度を算出し、前記第２エコー強度算出部は、前記第２受信信号の長さで補正された前記第２エコー強度を算出する。

【0021】

（１６）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る水中探知装置は、上述したいずれかの探知装置としての水中探知装置であって、前記物標として、魚群、単体魚、及び単体水生種の少なくともいずれかを探知する。

【0022】

（１７）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係るレーダ装置は、上述したいずれかの探知装置としてのレーダ装置である。

【0023】

（１８）好ましくは、前記物標検出部は、単体物標としての前記単体魚又は前記単体水生種を検出する単体物標検出部として設けられ、前記単体物標検出部によって検出された前記単体物標のサイズを算出する単体物標サイズ算出部を更に備えている。

【0024】

（１９）更に好ましくは、前記単体物標サイズ算出部は、前記単体物標のサイズを、該単体物標で反射して帰来する受信波から生成される受信信号のエコー強度に基づいて算出する。

【0025】

（２０）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る探知方法は、反射対象で反射して帰来する受信波から生成される第１受信信号のエコー強度である第１エコー強度を算出するステップと、前記反射対象で反射して帰来する受信波から生成され、前記第１受信信号よりも信号の長さが短い第２受信信号のエコー強度である第２エコー強度を算出するステップと、前記第１エコー強度と前記第２エコー強度とを比較することにより物標を検出するステップとを含む。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、物標の検出を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態に係る魚群探知機の構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示す魚群探知機の操作・表示装置に表示される表示画面の一例を模式的に示す図である。

【図3】図１に示す魚群探知機の信号処理部の構成を示すブロック図である。

【図4】魚群探知機によって探知される複数の魚の海中における位置状態の一例を、送受波器によって形成されるビーム形状とともに示す模式図である。

【図5】第１ＳＶ値グラフ及び第２ＳＶ値グラフの一例を示す図であって、破線で示す波形が第１ＳＶ値グラフであり、実線で示す波形が第２ＳＶ値グラフである。

【図6】図１に示す魚群探知機の動作を示すフローチャートである。

【図7】図６に示すステップＳ１０の各工程を示すフローチャートである。

【図8】第２ＳＶ値グラフであって、（Ａ）は２匹の単体魚の深度方向における距離が比較的離れている場合のグラフ、（Ｂ）は２匹の単体魚の深度方向における距離が（Ａ）よりも近い場合のグラフ、である。

【図9】変形例に係る魚群探知機の信号処理部の構成を示すブロック図である。

【図10】第１ＳＶ値グラフであって、破線で示す波形が高周波成分低減処理を行う前のグラフ、実線で示す波形が高周波成分低減処理を行った後のグラフ、である。

【図11】変形例に係る魚群探知機の信号処理部の構成を示すブロック図である。

【図12】第１ＳＶ値グラフ及び第２ＳＶ値グラフを重ねて表示する図であって、複数の単体魚が深度方向に比較的離れて位置している状態を示す図であり、破線で示す波形が第１ＳＶ値グラフであり、実線で示す波形が第２ＳＶ値グラフである。また、（Ａ）は高周波低減処理前の波形、（Ｂ）は高周波低減処理後の波形、である。

【図13】第１ＳＶ値グラフ及び第２ＳＶ値グラフを重ねて表示する図であって、複数の単体魚が深度方向に比較的近接して位置している状態を示す図であり、破線で示す波形が第１ＳＶ値グラフであり、実線で示す波形が第２ＳＶ値グラフである。また、（Ａ）は高周波低減処理前の波形、（Ｂ）は高周波低減処理後の波形、である。

【図14】変形例に係る魚群探知機の構成を示すブロック図である。

【図15】図１４に示す信号処理部の構成を示すブロック図である。

【図16】変形例に係る魚群探知機の動作を示すフローチャートである。

【図17】本発明の実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

【図18】変形例に係る魚群探知機の構成を示すブロック図である。

【図19】図１８に示す魚群探知機の信号処理部の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１は、本発明の実施形態に係る魚群探知機１（探知装置、水中探知装置）の構成を示すブロック図である。以下では、本発明の実施形態に係る魚群探知機１について、図を参照して説明する。図１に示す魚群探知機１は、水中における探知領域内の魚の数を推定可能に構成されている。魚群探知機１は、例えば漁船等の船舶に装備される。なお、以下では、魚群探知機１の探知対象として単体魚を例に挙げて説明するが、その他の単体水生種についても探知対象に含めることができる。

【0029】

［全体構成］
魚群探知機１は、図１に示すように、送受波器２と、送受信装置３と、信号処理部１０と、操作・表示装置４とを備えている。

【0030】

送受波器２は、電気信号を超音波に変換して、所定のタイミング毎に（すなわち、所定の周期で）水中へ超音波を送信するとともに、受波した超音波を電気信号に変換する。本実施形態の送受波器２からは、周波数が時間経過に応じて徐々に変化するチャープ波が、一定時間、所定のタイミング毎に送信される。

【0031】

送受信装置３は、送受切替部５と、送信部６と、受信部７とを備えている。送受切替部５は、送信時には、送信部６から送受波器２に送信信号が送られる接続に切り替える。また、送受切替部５は、受信時には、送受波器２によって超音波から変換された電気信号が送受波器２から受信部７に送られる接続に切り替える。

【0032】

送信部６は、操作・表示装置４において設定された条件に基づいて生成した送信信号を、送受切替部５を介して送受波器２に対して出力する。本実施形態の送信部６は、上述したようなチャープ波が送受波器２から送波されるように、該チャープ波の基となるチャープ信号を送受波器２に出力する。

【0033】

受信部７は、送受波器２から送られた電気信号を増幅し、増幅した受信信号をＡ／Ｄ変換する。その後、受信部７は、デジタル信号に変換された受信信号を、信号処理部１０に対して出力する。

【0034】

信号処理部１０は、受信部７から出力される受信信号を処理し、物標の映像信号を生成する処理を行う。また、信号処理部１０は、魚群探知機１が搭載された自船を基準とした海中の所定範囲内に存在する魚の数を魚の体長毎に区分した度数分布グラフを生成する。信号処理部１０の構成については、詳しくは後述する。

【0035】

図２は、図１に示す魚群探知機１の操作・表示装置４に表示される表示画面４ａの一例を模式的に示す図である。図２に示すように、操作・表示装置４は、信号処理部１０から出力された映像信号に応じた映像Ｐを表示画面４ａに表示する。ユーザは、当該表示画面４ａの映像Ｐを見て、自船下方における海中の状態（魚群の有無、自船に対する魚群の位置等）を推測することができる。また、操作・表示装置４は、種々の入力キー等の入力手段を備えており、超音波の送受信、信号処理、又は映像表示に必要な種々の設定又は種々のパラメータ等を入力できるように構成されている。なお、図２で表示される表示画面４ａの縦軸は深度方向に対応している。また、図２で表示される表示画面４ａの横軸の数値の単位はピング（ｐｉｎｇ）であり、１ピングは、あるタイミングで送波されたチャープ波１パルス分に対応している。

【0036】

そして、図２に示すように、操作・表示装置４の表示画面４ａには、信号処理部１０で生成された度数分布グラフＤが表示される。度数分布グラフＤでは、単体魚として検出された魚の匹数が、体長毎にパーセント表示される。また、図２に示す例では、度数分布グラフＤの右上の部分に、検出された魚の全数が表示されている。

【0037】

［信号処理部の構成］
図３は、図１に示す魚群探知機１の信号処理部１０の構成を示すブロック図である。信号処理部１０は、図３に示すように、パルス圧縮部１１（圧縮部）と、第１ＳＶ算出部１２（第１エコー強度算出部）と、第２ＳＶ算出部１３（第２エコー強度算出部）と、ＴＳ算出部１４と、単体魚検出部２０（物標検出部）と、魚体長算出部１５（単体物標サイズ算出部）と、度数分布生成部１６と、を有している。この信号処理部１０は、例えば図示しないプロセッサ（ＣＰＵ、ＦＰＧＡ等）及びメモリ等のデバイスで構成される。例えば、ＣＰＵがメモリからプログラムを読み出して実行することにより、信号処理部１０を、パルス圧縮部１１、第１ＳＶ算出部１２、第２ＳＶ算出部１３等として機能させることができる。

【0038】

パルス圧縮部１１は、受信部７から出力される受信信号（第１受信信号）に対して、パルス圧縮処理を行う。具体的には、パルス圧縮部１１は、例えばマッチドフィルタ（図示省略）を有している。マッチドフィルタは、送受波器２で受波された受信波から得られる受信信号と、送信波（チャープ波）に基づいて予め設定した基準信号との相関処理を行うことによって、受信信号をパルス圧縮する。これにより、受信信号の長さが深度方向に短くなり、第２受信信号が生成される。

【0039】

第１ＳＶ算出部１２は、受信部７から出力される受信信号（第１受信信号）に基づき、エコー強度（第１エコー強度）としての体積散乱強度（Volume Backscattering Strength、ＳＶ値）を算出する。ＳＶ値は、以下の（１）式で表すことができる。また、第１ＳＶ算出部１２は、深さ位置毎にＳＶ値を算出する。なお、以下では、第１ＳＶ算出部１２によって算出されるＳＶ値を、第１ＳＶ値と称する場合もある。

【0040】

［数１］
ＳＶ＝ＥＬ−ＳＬ−ＭＥ＋Ｃｂ＋Ｃｄ …（１）

【0041】

上述した（１）式において、ＥＬはエコー信号の受信電圧であり（ＥＬの単位：ｄＢ ｒｅｆ １Ｖ）、ＳＬは超音波送信波のソースレベルであり（ＳＬの単位：ｄＢ ｒｅｆ １μＰａ）、ＭＥは振動子の受波感度である（ＭＥの単位：ｄＢ ｒｅｆ １Ｖ／μＰａ）。

【0042】

また、Ｃｂ（＝−１０ｌｏｇ（ｃτ／２）−２０ｌｏｇθ＋３１．６）は超音波ビームの特性に基づく補正項であり、Ｃｄ（＝＋２０ｌｏｇｒ＋２αｒ／１０００）は距離方向（深度方向）の減衰に関する補正項である。ここで、ｃは音速（ｃの単位：ｍ／ｓ）、τは受信信号の長さ（τの単位：ｓ）（具体的には、第１受信信号の長さτ_１、又は第２受信信号の長さτ_２）、θは送信ビーム幅の半角（θの単位：ｄｅｇ）、ｒは物標までの距離（ｒの単位：ｍ）、αは水中での吸収損失係数である（αの単位：ｄＢ／ｋｍ）。具体的に、近似として、第１受信信号の長さτ_１は送信部６が生成する送信信号（例えば、チャープ信号）の長さに設定する。

【0043】

第２ＳＶ算出部１３は、パルス圧縮部１１によってパルス圧縮処理が行われた受信信号（第２受信信号）に基づき、上述した（１）式を用いて、エコー強度（第２エコー強度）としてのＳＶ値を算出する。また、第２ＳＶ算出部１３も、第１ＳＶ算出部１２の場合と同様、深さ位置毎にＳＶ値を算出する。なお、以下では、第２ＳＶ算出部１３によって算出されるＳＶ値を、第２ＳＶ値と称する場合もある。具体的に、近似として、（１）式の第２受信信号の長さτ_２は、送信部６が生成するチャープ信号がパルス圧縮部１１に圧縮された後の長さに設定する。その長さは理論的に計算することができる。

【0044】

図４は、魚群探知機１によって探知される複数の魚の海中における位置状態の一例を、送受波器２によって形成されるビーム形状とともに示す模式図である。図４では、深度方向における互いの距離が比較的近接している２匹の魚を図示している。また、図５は、第１ＳＶ値グラフ及び第２ＳＶ値グラフの一例を示す図であって、破線で示す波形が第１ＳＶ値グラフ、実線で示す波形が第２ＳＶ値グラフである。なお、第１ＳＶ値グラフとは、深度方向に対する第１ＳＶ値の変化を示すグラフであり、第２ＳＶ値グラフとは、深度方向に対する第２ＳＶ値の変化を示すグラフである。

【0045】

上述したように、図４では、２匹の魚が深度方向において比較的近接している状態が例示されている。第２ＳＶ値グラフは、パルス圧縮された受信信号（第２受信信号）に基づいて生成されるため、深度方向の分解能が比較的高い。しかし、その分解能には限界があり、例えば２匹の魚が深度方向において近接している場合には、各魚に起因するピーク波形の一部が互いに重なり合った状態となる。具体的には、図５に示す例では、左側のピーク波形の立ち下がり部分と、右側のピーク波形の立ち上がり部分とが、互いに重なった状態となっている。そうなると、２つのピーク波形が十分に離間している場合と比べると、波形の立ち上がり部分及び立ち下がり部分の特徴が変わってしまうため、従来の方法（例えば上述した特許文献１に開示される方法）では、２匹の魚を区別することができなくなる。その結果、単体魚の数を正確に推定することができなくなってしまう。これに対して、本実施形態に係る魚群探知機１によれば、以下で詳しく説明する単体魚検出部２０によって、互いに近接する複数の魚のそれぞれを、単体魚として検出することができる。

【0046】

ＴＳ算出部１４は、各ピングにおける各深さ位置から帰来するエコーの強度として、例えば一例としてターゲットストレングス値（以下、ＴＳ値と称する場合もある）を算出する。

【0047】

単体魚検出部２０は、第１ＳＶ算出部１２で算出された第１ＳＶ値と、第２ＳＶ算出部１３で算出された第２ＳＶ値とを比較し、その比較結果に応じて、単体魚（単体の物標）を検出する。図３に示すように、単体魚検出部２０は、ΔＳＶ算出部２１と、比較判定部２２とを有している。

【0048】

ΔＳＶ算出部２１は、深さ位置毎に、第１ＳＶ値と第２ＳＶ値との差（ΔＳＶ値）を算出する。具体的には、ΔＳＶ算出部２１は、深さ位置毎に、第２ＳＶ値から第１ＳＶ値を減算した値をΔＳＶとして算出する。なお、本実施形態では、第１ＳＶ値及び第２ＳＶ値がログスケールで表される場合について説明する。第１ＳＶ値及び第２ＳＶ値がリニアスケールで表される場合には、ΔＳＶ算出部２１は、深さ位置毎に、第１ＳＶ値と第２ＳＶ値との比を算出する。

【0049】

比較判定部２２は、ΔＳＶ算出部２１で算出されたΔＳＶ値と所定の閾値Ｔｈｒ１とを比較し、ΔＳＶ値が閾値Ｔｈｒ１以上であるか否かを判定する。また、比較判定部２２は、閾値Ｔｈｒ１以上となったΔＳＶ値が深度方向に連続する個数をカウント値Ｎとして記憶するカウンタ２２ａを有している。そして、比較判定部２２は、カウンタ２２ａで記憶されるカウント値Ｎが下限値Ｎ_ｍｉｎ以上且つ上限値Ｎ_ｍａｘ以下であるか否かを判定する。比較判定部２２は、カウント値Ｎが下限値Ｎ_ｍｉｎ以上且つ上限値Ｎ_ｍａｘ以下である場合、そのピーク波形が単体魚に起因する波形であると判定し、単体魚を検出する。

【0050】

魚体長算出部１５は、単体魚検出部２０によって検出された単体魚のＴＳ値に基づき、当該単体魚の魚体長（単体物標のサイズ）を算出する。ＴＳ値に基づいて単体魚の魚体長を算出する手法については、公知の技術であるため、詳細については省略する。

【0051】

度数分布生成部１６は、単体魚検出部２０によって検出された各単体魚を、魚体長算出部１５によって算出された魚体長毎に区分し、度数分布グラフＤを生成する（図２参照）。

【0052】

［魚群探知機１の動作］
図６は、魚群探知機１の動作を示すフローチャートである。以下では、図６を参照して、魚群探知機１の動作について説明する。

【0053】

まず、ステップＳ１では、送受波器２からチャープ波が送波される。そして、ステップＳ２では、そのチャープ波が物標に反射して帰来する反射波が、送受波器２によって受波される。

【0054】

次に、ステップＳ３では、送受波器２によって受波された反射波（チャープ波）から生成された受信信号がパルス圧縮処理される。これにより、受信信号の長さが深度方向に短くなる。

【0055】

一方、ステップＳ４では、ステップＳ３の前若しくは後、又はステップＳ３と並行して、（１）式に基づいて第１ＳＶ値の算出が行われる。

【0056】

ステップＳ３におけるパルス圧縮処理が行われた後、ステップＳ５及びステップＳ６で示すステップが行われる。ステップＳ５では、（１）式に基づいて第２ＳＶ値の算出が行われる。また、ステップＳ６では、パルス圧縮処理が行われた信号のＴＳ値が、ピング毎及び深度位置毎に算出される。

【0057】

次に、ステップＳ１０では、ステップＳ４で算出された第１ＳＶ値、及びステップＳ５で算出された第２ＳＶ値に基づき、単体魚を検出する処理が行われる。

【0058】

図７は、ステップＳ１０（単体魚検出処理）で行われる各ステップを示すフローチャートである。ステップＳ１０では、以下で説明するステップが行われることにより、従来の魚群探知機よりも正確に単体魚を検出することができる。

【0059】

まず、ステップＳ１１では、ΔＳＶ値が算出される。具体的には、ステップＳ１１では、ΔＳＶ算出部２１が、ステップＳ５で算出された第２ＳＶ値から、ステップＳ４で算出された第１ＳＶ値を減算した値を、ΔＳＶ値として算出する。ΔＳＶ算出部２１は、深さ位置毎にΔＳＶ値を算出する。

【0060】

次に、ステップＳ１２では、ΔＳＶ値が閾値Ｔｈｒ１以上であるか否かが判定される。

【0061】

ΔＳＶ値が閾値Ｔｈｒ１以上である場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、その時点でカウンタ２２ａに記憶されているカウント値Ｎに１が加算される（ステップＳ１３）。そして、直近で閾値Ｔｈｒ１との比較が行われたΔＳＶ値よりも深度方向に１サンプル分深い位置のΔＳＶ値が次にＴｈｒ１と比較される対象とされ（ステップＳ１６）、このΔＳＶ値とＴｈｒ１とが再び比較される（ステップＳ１２）。

【0062】

一方、ΔＳＶ値が閾値Ｔｈｒ１未満である場合（ステップＳ１２のＮｏ）、その時点でカウンタ２２ａに記憶されているカウント値Ｎが、下限値Ｎ_ｍｉｎ以上且つ上限値Ｎ_ｍａｘ以下であるか否かが判断される。測定開始時点では、カウント値Ｎがゼロに設定されているため、カウント値Ｎが下限値Ｎ_ｍｉｎ未満となり（ステップＳ１４のＮｏ）、カウント値Ｎがリセットされる（ステップＳ１５）。そして、直近で閾値Ｔｈｒ１との比較が行われたΔＳＶ値よりも深度方向に１サンプル分深い位置のΔＳＶ値が次にＴｈｒ１と比較される対象とされ（ステップＳ１６）、このΔＳＶ値とＴｈｒ１とが再び比較される（ステップＳ１２）。

【0063】

そして、閾値Ｔｈｒ１以上となるΔＳＶ値が深度方向にある程度連続した後（すなわち、ステップＳ１２、ステップＳ１３及びステップＳ１６のループがある程度繰り返された後）、ステップＳ１２においてΔＳＶ値が閾値Ｔｈｒ１未満となり、ステップＳ１４においてカウント値Ｎが、下限値Ｎ_ｍｉｎ以上且つ上限値Ｎ_ｍａｘ以下であると判定された場合（ステップＳ１４のＹｅｓ）、比較判定部２２は、そのピーク波形が単体魚に起因する波形であると判定し、単体魚として検出する。そして、上述したステップＳ１１からステップＳ１７を含む単体魚検出処理（ステップＳ１０）では、魚群探知機１の探知範囲に含まれる全てのエコー信号に対して上述のような処理が行われることにより、探知範囲内における全ての単体魚を検出する。

【0064】

一方、閾値Ｔｈｒ１以上となるΔＳＶ値が深度方向に連続する数が多くなりすぎた場合（すなわち、ステップＳ１２、ステップＳ１３及びステップＳ１６のループが繰り返される数が多くなりすぎた場合）であって、その後、ステップＳ１２においてΔＳＶ値が閾値Ｔｈｒ１未満となった場合、ステップＳ１４においてカウント値Ｎが上限値Ｎ_ｍａｘを超えていると判定される（ステップＳ１４のＮｏ）。そうなると、ステップＳ１５においてカウント値Ｎがリセットされ（ステップＳ１５）、その後、直近で閾値Ｔｈｒ１との比較が行われたΔＳＶ値よりも深度方向に１サンプル分深い位置のΔＳＶ値が次にＴｈｒ１と比較される対象とされ（ステップＳ１６）、このΔＳＶ値とＴｈｒ１とが再び比較される（ステップＳ１２）。

【0065】

また、閾値Ｔｈｒ１以上となるΔＳＶ値が深度方向に連続する数が少ない場合（すなわち、ステップＳ１２、ステップＳ１３及びステップＳ１６のループが繰り返される数が少ない場合）であって、その後、ステップＳ１２においてΔＳＶ値が閾値Ｔｈｒ１未満となった場合、ステップＳ１４においてカウント値Ｎが下限値Ｎ_ｍｉｎ未満であると判定される（ステップＳ１４のＮｏ）。そうなると、上述した場合と同様、ステップＳ１５においてカウント値Ｎがリセットされ（ステップＳ１５）、その後、直近で閾値Ｔｈｒ１との比較が行われたΔＳＶ値よりも深度方向に１サンプル分深い位置のΔＳＶ値が次にＴｈｒ１と比較される対象とされ（ステップＳ１６）、このΔＳＶ値とＴｈｒ１とが再び比較される（ステップＳ１２）。

【0066】

次に、ステップＳ７では、ステップＳ１０によって検出された全ての単体魚の魚体長が、ステップＳ６によって算出されたＴＳ値に基づいて算出される。

【0067】

そして、ステップＳ８では、ステップＳ１０で検出された全ての単体魚が、ステップＳ７によって算出された魚体長毎に区分される。これにより、探知範囲内における単体魚が魚体長毎に区分された度数分布グラフＤが生成される。このように生成された度数分布グラフＤは、海中におけるエコーの映像Ｐとともに、操作・表示装置４の表示画面４ａに表示される（図２参照）。

【0068】

［単体魚検出について］
本実施形態に係る魚群探知機１では、上述のように単体魚検出を行うことにより、従来の場合よりも正確に単体魚を検出することができる。以下では、その理由について説明する。

【0069】

図８は、第２ＳＶ値グラフであって、（Ａ）は２匹の単体魚の深度方向における距離が比較的離れている場合のグラフ、（Ｂ）は２匹の単体魚の深度方向における距離が（Ａ）よりも近い場合のグラフ、である。

【0070】

従来の魚群探知機では、単体魚に起因する波形の立ち上がり部分及び立ち下がり部分の特徴に基づいて、単体魚の検出が行われる。具体的には、従来の魚群探知機では、波形の立ち上がり部分及び立ち下がり部分の傾斜度合が急峻であることを条件として当該波形が単体魚に起因するものであると判定し、単体魚の検出を行っている。これにより、例えば図８（Ａ）に示すように、２匹の単体魚のそれぞれに起因する各波形が互いに干渉していない場合には、２つの波形のそれぞれが単体魚に起因する波形であると判定される。しかし、２匹の単体魚が深度方向において近接している場合には、図８（Ｂ）に示すように、各単体魚に起因する波形の立ち上がり部分及び立ち下がり部分が重なり合ってしまう。そうすると、立ち上がり部分及び立ち下がり部分の特徴が変わってしまうため、正確な単体魚検出を行うことができなくなってしまう。

【0071】

これに対して、本実施形態に係る魚群探知機１では、上述のように、第１受信信号に基づいて生成された第１エコー強度としての第１体積散乱強度（第１ＳＶ値）と、第２受信信号に基づいて生成された第２エコー強度としての第２体積散乱強度（第２ＳＶ値）とを比較することにより、物標（単体魚）を検出している。

【0072】

図５に示すように、第２ＳＶ値グラフは、パルス圧縮された受信信号（第２受信信号）に基づいて生成されるため、深度方向の分解能が比較的高い。よって、第２ＳＶ値グラフは、第１ＳＶ値グラフと比べて各単体魚に起因するピーク波形の幅が小さく、且つそのピーク値が大きくなる。よって、上述のように、第１ＳＶ値グラフの深度方向の値と第２ＳＶ値グラフの深度方向の値とを比較することで、結果的に、第２ＳＶ値グラフのピーク部分付近の特徴により、単体魚を検出できる。すなわち、従来のように、各単体魚に起因するピーク波形の立ち上がり部分及び立ち下がり部分の特徴に基づいて単体魚を検出する必要がなくなる。これにより、各単体魚が互いに密集して各単体魚に起因するピーク波形の立ち上がり部分及び立ち下がり部分が互いに重なるような状況であっても、当該立ち上がり部分及び立ち下がり部分の状態に関係なく、各単体魚を正確に検出することができる。

【0073】

［効果］
以上のように、本実施形態に係る魚群探知機１では、互いに長さが異なる２つの受信信号（第１受信信号及び第２受信信号）のそれぞれから得られる２つの値（第１エコー強度としての第１ＳＶ値、及び第２エコー強度としての第２ＳＶ値）の比較に基づき、単体魚を検出している。こうすると、従来のように、各単体魚に起因するピーク波形の立ち上がり部分及び立ち下がり部分の特徴に基づいて単体魚検出を行う必要がなくなるため、各単体魚が深度方向において互いに近接して位置している場合であっても、各単体魚を正確に検出することができる。

【0074】

従って、魚群探知機１では、物標の検出を正確に行うことができる。

【0075】

また、魚群探知機１では、２つの受信信号のうちの一方の受信信号（本実施形態では、第２受信信号）の長さを第１受信信号の長さよりも短くするために、パルス圧縮処理を行っている。こうすると、例えば第２受信信号の長さを第１受信信号の長さよりも短くするために、互いに異なるパルス幅を有する２種類の送信波を生成する必要がなくなる。すなわち、魚群探知機１によれば、複数種類の送信波を生成する必要がなくなるため、送信部６等の構成を簡略化できる。

【0076】

また、魚群探知機１では、単体魚検出部２０は、第２ＳＶ値が第１ＳＶ値よりも大きいことを条件として単体魚を検出している。これにより、単体魚を適切に検出することができる。

【0077】

また、魚群探知機１では、単体魚検出部２０は、第２ＳＶ値が第１ＳＶ値よりも閾値Ｔｈｒ１以上大きいことを条件として単体魚を検出している。これにより、ノイズの影響を加味して単体魚を検出できるため、より正確に単体魚を検出することができる。

【0078】

また、魚群探知機１では、各受信信号のエコー強度を各受信信号の長さによって補正した値を各エコー強度として算出している。これにより、適切に第１エコー強度及び第２エコー強度を算出することができる。

【0079】

また、魚群探知機１では、各受信信号のエコー強度を送信波が送波される送波部のビーム幅で補正した値を各エコー強度として算出している。これにより、より適切に第１エコー強度及び第２エコー強度を算出することができる。

【0080】

また、魚群探知機１では、第１エコー強度及び第２エコー強度として、体積散乱強度を算出している。これにより、一般的に知られている体積散乱強度を用いて、第１エコー強度及び第２エコー強度を算出することができる。

【0081】

また、魚群探知機１では、探知対象となる単体物標として単体魚又は単体水生種を探知し、これらの数量を推定することができる。

【0082】

また、魚群探知機１では、単体魚の魚体長を、該単体魚のＴＳ値に基づいて算出している。これにより、単体魚の魚体長を適切に算出することができる。

【0083】

また、魚群探知機１では、閾値Ｔｈｒ１以上のΔＳＶ値が所定数（下限値Ｎ_ｍｉｎ）以上、深度方向に連続することを条件として単体魚を検出している。これにより、単体魚のエコーとは関係ないΔＳＶ値が突発的に大きくなった値を、単体魚として誤検出してしまうことを防止できる。

【0084】

また、魚群探知機１では、閾値Ｔｈｒ１以上のΔＳＶ値が所定数（上限値Ｎ_ｍａｘ）以下、深度方向に連続することを条件として単体魚を検出している。これにより、単体魚のエコーとは関係ない深度方向になだらかな波形を、単体魚として誤検出してしまうことを防止できる。

【0085】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【0086】

（１）図９は、変形例に係る魚群探知機の信号処理部１０ａの構成を示すブロック図である。本変形例に係る魚群探知機は、高周波成分低減部１７を有している点において、上記実施形態に係る魚群探知機１と異なっている。以下では、上記実施形態に係る魚群探知機１と異なる点について主に説明し、それ以外の部分については説明を省略する。

【0087】

図１０は、第１ＳＶ値の深度方向に対する変化の一例を示すグラフであって、破線で示す波形が高周波成分低減部１７で高周波成分の低減を行う前のグラフ、実線で示す波形が高周波成分の低減を行った後のグラフ、である。図１０で例示されるグラフは、２匹の単体魚が深度方向に近接している場合のグラフであり、２つのグラフの立ち上がり部分及び立ち下がり部分が互いに重なっている状態を示している。そして、このように２つのグラフ（波形）が重なると、各波形同士が互いに干渉するため、図１０の破線で示すように、その重なり部分の第１ＳＶ値が大きく変動してしまう。そうなると、当該第１ＳＶ値と第２ＳＶ値との比較結果が本来の比較結果と異なるため正確な比較判定を行うことができず、単体魚を正確に検出することができなくなってしまう場合がある。

【0088】

これに対して、本変形例に係る魚群探知機の信号処理部１０ａでは、高周波成分低減部１７によって、第１ＳＶ値の深度方向における高周波成分を低減する処理を行っている。こうすると、上述したような第１ＳＶ値の大きな変動が平滑化され、図１０の実線で示すようなグラフを得ることができる。これにより、大きな脈動が除去された適切な第１ＳＶ値のグラフを得ることができるため、単体魚をより正確に検出することができる。

【0089】

更に、本変形例の信号処理部１０ａによれば、高周波成分低減部１７によって、第１ＳＶ値のグラフのノイズも低減することができるため、より正確に単体魚を検出することができる。

【0090】

また、本変形例の信号処理部１０ａによれば、第１ＳＶ値の高周波成分を低減する処理として、移動平均処理を行っている。これにより、第１ＳＶ値の高周波成分を適切に低減することができる。

【0091】

（２）図１１は、変形例に係る魚群探知機の信号処理部１０ｂの構成を示すブロック図である。本変形例に係る魚群探知機は、詳しくは後述するが、単体魚検出部２０で検出された各単体魚の検出結果の妥当性を判断し、検出結果が妥当であると判断された単体魚のみで度数分布グラフを生成するように構成されている。すなわち、本変形例に係る魚群探知機は、検出結果が妥当でないと判断された単体魚を度数分布グラフから除外する。これにより、単体魚としての確度が高いデータのみで度数分布グラフを生成することができる。

【0092】

本変形例に係る魚群探知機は、第１高周波成分低減部１８、第２高周波成分低減部１９、及び妥当性評価部２５を有する点において、上記実施形態に係る魚群探知機１と異なっている。また、本変形例の魚体長算出部１５ａは、上記実施形態の魚体長算出部１５とやや動作が異なっている。以下では、上記実施形態に係る魚群探知機１と異なる点について主に説明し、それ以外の部分については説明を省略する。

【0093】

第１高周波成分低減部１８は、図９に示す魚群探知機の高周波成分低減部１７の場合と同様、第１ＳＶ値の深度方向における高周波成分を低減する処理を行う。具体的には、第１高周波成分低減部１８は、図９の高周波成分低減部１７の場合と同様、移動平均処理を行うことにより、第１ＳＶ値の高周波成分を低減している。なお、本変形例の第１高周波成分低減部１８で低減可能な周波数の下限値は、図９の高周波成分低減部１７で低減可能な周波数の下限値よりも小さくなるように設定されている。

【0094】

第２高周波成分低減部１９は、第２ＳＶ値の深度方向における高周波成分を低減する処理を行う。具体的には、第２高周波成分低減部１９は、第１高周波成分低減部１８の場合と同様、移動平均処理を行う。

【0095】

妥当性評価部２５は、単体魚検出部２０による単体魚の検出結果の妥当性を評価するように構成されている。具体的には、妥当性評価部２５は、第１高周波成分低減部１８において移動平均処理が行われた第１ＳＶ値グラフと、第２高周波成分低減部１９において移動平均処理が行われた第２ＳＶ値グラフとの比較結果に基づいて、単体魚検出部２０の検出結果の妥当性の評価を行う。

【0096】

図１２は、第１ＳＶ値グラフ及び第２ＳＶ値グラフを重ねて表示する図であって、複数の単体魚が深度方向に比較的離れて位置している状態を示す図であり、破線で示す波形が第１ＳＶ値グラフであり、実線で示す波形が第２ＳＶ値グラフである。また、（Ａ）は高周波低減処理前の波形、（Ｂ）は高周波低減処理後の波形、である。また、図１３は、第１ＳＶ値グラフ及び第２ＳＶ値グラフを重ねて表示する図であって、複数の単体魚が深度方向に比較的近接して位置している状態を示す図であり、破線で示す波形が第１ＳＶ値グラフであり、実線で示す波形が第２ＳＶ値グラフである。また、（Ａ）は高周波低減処理前の波形、（Ｂ）は高周波低減処理後の波形、である。

【0097】

図１２を用いて説明すると、妥当性評価部２５は、単体魚検出部２０によって検出された単体魚の波形と推測されたピーク値Ｐ１〜Ｐ３の各深さ位置Ｚ１〜Ｚ３において、移動平均後の第１ＳＶ値と、移動平均後の第２ＳＶ値とを比較する。具体的には、妥当性評価部２５は、移動平均後の第１ＳＶ値のうち単体魚の波形のピーク値Ｐ１〜Ｐ３に対応する深さ位置Ｚ１〜Ｚ３での第１ＳＶ値から、移動平均後の第２ＳＶ値のうち対応する深さ位置Ｚ１〜Ｚ３での第２ＳＶ値を減算する。そして、妥当性評価部２５は、その減算値ΔＳＶ_１〜ΔＳＶ_３のそれぞれが所定の閾値Ｔｈｒ２以上であるか否かを判定する。減算値がＴｈｒ２以上である場合、妥当性評価部２５は、その深さ位置Ｚ１〜Ｚ３において検出された単体魚の検出結果が妥当であると判定し、その旨の評価結果を魚体長算出部１５ａに通知する。一方、減算値がＴｈｒ２未満である場合、妥当性評価部２５は、その深さ位置Ｚ１〜Ｚ３において検出された単体魚の検出結果が妥当でないと判定し、その旨の評価結果を魚体長算出部１５ａに通知する。

【0098】

魚体長算出部１５ａは、単体魚検出部２０で検出された単体魚のうち、妥当性評価部２５によってその検出結果が妥当であると判定された単体魚の魚体長のみを算出する。すなわち、魚体長算出部１５ａは、妥当性評価部２５によってその検出結果が妥当でないと判定された単体魚の魚体長については、算出しない。

【0099】

度数分布生成部１６は、魚体長算出部１５ａによって魚体長が算出された各単体魚を魚体長毎に区分し、度数分布グラフを生成する。すなわち、度数分布生成部１６は、単体魚検出部２０による検出結果が妥当であると判断された単体魚のみを対象として、度数分布グラフを生成する。

【0100】

［妥当性評価部について］
上述のように、妥当性評価部２５では、高周波低減処理（本変形例の場合、移動平均処理）が行われた第１ＳＶ値及び第２ＳＶ値に基づいて、単体魚検出部２０での検出結果の妥当性を評価している。以下では、このような手法で評価される妥当性について、図１２及び図１３を用いて説明する。

【0101】

図１２（Ａ）に示すように、複数の単体魚が深度方向に比較的離れて位置している場合、各波形同士の干渉が比較的少ないため、単体魚検出部２０による単体魚検出を比較的正確に行うことができる。そして、このように複数の単体魚が深度方向に比較的離れて位置している場合の第１グラフ及び第２グラフの特徴として、各グラフの深度方向に対する大きな脈動が比較的少なくなっていることが挙げられる。この場合、移動平均後の第１ＳＶ値と、移動平均後の第２ＳＶ値との差ΔＳＶ_１〜ΔＳＶ_３が、比較的大きくなる。

【0102】

一方、図１３（Ａ）に示すように、複数の単体魚が深度方向に比較的近接して位置している場合、各波形同士の干渉が大きくなるため、単体魚検出部２０による単体魚検出を正確に行うことができない場合がある。そして、このように複数の単体魚が深度方向に比較的近接して位置している場合の第１グラフ及び第２グラフの特徴として、各グラフの深度方向に対する大きな脈動が比較的大きくなっていることが挙げられる。この場合、移動平均後の第１ＳＶ値と、移動平均後の第２ＳＶ値との差ΔＳＶ_４〜ΔＳＶ_８が、比較的小さくなる。

【0103】

すなわち、本変形例に係る妥当性評価部２５のように、単体魚のピーク波形毎にΔＳＶ_１〜ΔＳＶ_８を算出し、その値と閾値Ｔｈｒ２とを比較することにより、単体魚検出部２０による検出結果の妥当性を適切に評価することができる。

【0104】

なお、本変形例では、妥当性評価部２５によって検出結果が妥当であると判断された単体魚のデータのみで度数分布グラフを生成したが、これに限らない。具体的には、例えば一例として、検出された全ての単体魚のデータで生成した度数分布グラフ（総数度数分布グラフ）と、検出結果が妥当であると判断された単体魚のデータのみで生成した度数分布グラフ（妥当性評価後度数分布グラフ）とを、切り替えて表示するようにしてもよい。また、上述した総数度数分布グラフ及び妥当性評価後度数分布グラフを同時に表示してもよい。

【0105】

（３）上記実施形態に係る魚群探知機１では、閾値Ｔｈｒ１を固定値としているが、これに限らない。具体的には、例えば一例として、図１１に示す変形例に係る魚群探知機の妥当性評価部２５での結果から魚群の密集度の指標値を算出し、当該指標値に基づいて閾値Ｔｈｒ１を設定してもよい。これにより、単体魚の密集度合に応じた適切な閾値Ｔｈｒ１を設定することができる。

【0106】

（４）図１４は、変形例に係る魚群探知機１ｃの構成を示すブロック図である。本変形例に係る魚群探知機１ｃは、上記実施形態に係る魚群探知機１と比べて、送信部６ｃ、受信部７ｃ及び信号処理部１０ｃの構成が異なっている。以下では、上記実施形態に係る魚群探知機１と異なる点について主に説明し、それ以外の部分については説明を省略する。

【0107】

本変形例の送信部６ｃは、互いにパルス幅が異なる２つのパルス波（第１超音波及び第２超音波）が送受波器２から送波されるように、互いにパルス幅が異なる２つの送信信号を、送受波器２に対して交互に出力する。これにより、送受波器２からは、パルス幅が異なる第１超音波及び第２超音波が、交互に送波される。本変形例では、第２超音波のパルス幅は、第１超音波のパルス幅よりも短くなるように設定されている。送受波器２は、第１超音波の送波及び受波と、第２超音波の送波及び受波とを、交互に繰り返す。なお、第１超音波及び第２超音波の周波数は、同じであってもよく、又は互いに異なっていてもよい。

【0108】

受信部７ｃは、上記実施形態の場合と同様、送受波器２が受波した受信波から得られる信号を増幅し、増幅した受信信号をＡ／Ｄ変換し、その後、デジタル信号に変換された受信信号を信号処理部１０ｃに対して出力する。また、本変形例の受信部７ｃは、第１超音波の反射波から得られる受信信号（第１受信信号）を第１ＳＶ算出部１２に出力するとともに、第２超音波の反射波から得られる受信信号（第２受信信号）を、第２ＳＶ算出部１３及びＴＳ算出部１４に出力する。

【0109】

図１５は、変形例に係る魚群探知機１ｃの信号処理部１０ｃの構成を示すブロック図である。本変形例の信号処理部１０ｃは、上記実施形態の信号処理部１０と比べて、パルス圧縮部が省略された構成となっている。そして、本変形例の信号処理部１０ｃでは、第１ＳＶ算出部１２が、比較的長さが長い第１受信信号に基づいて第１ＳＶ値を算出する一方、第２ＳＶ算出部１３が、第１受信信号よりも長さが短い第２受信信号に基づいて第２ＳＶ値を算出する。また、ＴＳ算出部１４は、第２受信信号に基づいて、各深さ位置から帰来する反射波から得られるＴＳ値を算出する。

【0110】

以上のように、本変形例に係る魚群探知機１ｃでも、上記実施形態に係る魚群探知機１の場合と同様、第１ＳＶ算出部１２及び第２ＳＶ算出部１３のそれぞれに、互いに異なる長さを有する受信信号を入力することができる。これにより、本変形例に係る魚群探知機１ｃでも、上記実施形態に係る魚群探知機１の場合と同様、単体の物標の検出を正確に行うことができる。

【0111】

なお、本変形例において、第１超音波及び第２超音波を同時に送波可能なように送信部及び送受波器を構成してもよい。この場合、互いに分離可能なように、第１超音波及び第２超音波の周波数を互いに異なる値に設定する必要がある。

【0112】

（５）上記実施形態に係る魚群探知機１では、受信信号の長さを短くするためにパルス圧縮部１１を設けたが、これに限らない。具体的には、逆フィルタ或いは適応ビームフォーミング法等、他の手法を用いて受信信号の長さを圧縮してもよい。

【0113】

（６）図９に示す変形例に係る魚群探知機では、高周波成分低減部１７で行われる高周波成分低減処理として移動平均を例に挙げて説明したが、これに限らず、その他の処理、例えばローパスフィルタを用いた高周波成分低減処理を行ってもよい。同様に、図１１に示す変形例に係る魚群探知機では、第１高周波成分低減部１８及び第２高周波成分低減部１９で行われる高周波成分低減処理として移動平均を例に挙げて説明したが、これに限らず、その他の高周波成分低減処理、例えば、上述した場合と同様、ローパスフィルタを用いた高周波成分低減処理を行ってもよい。

【0114】

（７）上記実施形態及び変形例に係る魚群探知機の信号処理部の構成要素として、例えば、異常値検出部（図示省略）を設けてもよい。この異常値検出部は、ΔＳＶ値と所定の閾値とを比較して、当該ΔＳＶ値が閾値以上となる場合、そのΔＳＶ値については、単体魚検出を行う際に考慮されない。この場合、当該閾値としては、ΔＳＶ値としての値として適切でない異常値を取り除くことが可能な値が設定される。これにより、ΔＳＶ値として異常な値を考慮にいれずに単体魚の検出を行うことができるため、より正確に単体魚を検出することができる。

【0115】

（８）図１６は、変形例に係る魚群探知機の動作を示すフローチャートである。上記実施形態では、図７のステップＳ１４に示すように、閾値Ｔｈｒ１以上となるΔＳＶ値が、深度方向において連続して所定数（下限値Ｎ_ｍｉｎ）以上且つ所定数（上限値Ｎ_ｍａｘ）以下存在する場合には、その波形に基づいて単体魚を検出しているが、これに限らない。具体的には、図１６のステップＳ１４ａに示すように、閾値Ｔｈｒ１以上となるΔＳＶ値が、深度方向において連続して所定数（下限値Ｎ_ｍｉｎ）以上存在する場合に、その波形に基づいて単体魚を検出してもよい。

【0116】

（９）上記実施形態及び上記変形例では、探知装置の一例として魚群探知機を挙げて説明したが、これに限らず、レーダ装置に適用することもできる。

【0117】

図１７は、本発明の実施形態に係るレーダ装置１ｄの構成を示すブロック図である。レーダ装置１ｄは、海上の物標（例えば他船）を探知するために用いられる。レーダ装置１ｄは、例えば漁船等の船舶に装備される。

【0118】

以下、レーダ装置１ｄについて、上記実施形態に係る魚群探知機１と異なる点について主に説明し、魚群探知機１と同様の構成の説明については、図面において同一の符号を付すことで又は同一の符号を引用して説明することで、省略する。

【0119】

［構成］
図１７に示すように、レーダ装置１ｄは、アンテナ２ａと、送受信装置３と、信号処理部１０と、操作・表示装置４を、を備えている。

【0120】

アンテナ２ａは、電磁波の送受信を行うため、例えば船上に装備されている。本実施形態におけるアンテナ２ａは、送信素子アレイ及び受信素子アレイの双方として動作する。アンテナ２ａは、送信素子及び受信素子の双方として動作するアンテナ素子（図示省略）を複数有している。これらのアンテナ素子は、例えば、直線状に配列されている。しかし、複数のアンテナ素子の配置については、これに限らず、例えば、２次元状又は３次元状に配置されていてもよい。

【0121】

そして、レーダ装置１ｄの送受信装置３、信号処理部１０、及び操作・表示装置４は、送信波及び受信波として電磁波を取り扱う点と、単体の物標として他船又は航空機等を検出する点を除き、上記実施形態に係る魚群探知機１の場合と同様に動作する。

【0122】

例えば、雨が降っている状況において従来のレーダ装置によって他船等の物標を探知する場合、雨の影響によって単体の物標を正確に検出できないことがある。これに対して、本実施形態に係るレーダ装置１ｄによれば、雨の影響を受けずに単体の物標を検出することができる。従って、レーダ装置１ｄによれば、上記実施形態に係る魚群探知機１の場合と同様、単体の物標の検出を正確に行うことができる。

【0123】

（１０）上記実施形態では、送受波器２からチャープ波を送波しているが、これに限らず、その他の波形であってもよい。

【0124】

（１１）上記実施形態では、第１エコー強度及び第２エコー強度として体積散乱強度を用いているが、これに限らない。具体的には、エコー強度を受信信号の長さで補正した値、又は、エコー強度を、送信波が送波される送波部のビーム幅で補正した値、等であってもよい。

【0125】

（１２）図１８は、変形例に係る魚群探知機１ｅの構成を示すブロック図である。また、図１９は、図１８に示す魚群探知機１ｅの信号処理部１０ｅの構成を示すブロック図である。本変形例に係る魚群探知機１ｅは、図１４に示す変形例に係る魚群探知機１ｃと比べて、送信部６ｅ、受信部７ｅ及び信号処理部１０ｅの構成が異なっている。以下では、図１４に示す魚群探知機１ｃと異なる点について主に説明し、それ以外の部分については説明を省略する。

【0126】

送信部６ｅは、互いにビーム幅が異なる２つのパルス波（第１送信波及び第２送信波）が送受波器２から送波されるように、互いに周波数が異なる２つの送信信号を、送受波器２に対して交互に出力する。これにより、送受波器２からは、ビーム幅が異なる第１超音波（第１送信波）及び第２超音波（第２送信波）が、交互に送波される。本変形例では、第２超音波のビーム幅は、第１超音波のビーム幅よりも小さくなるように設定されている。送受波器２は、第１超音波の送波及び受波と、第２超音波の送波及び受波とを、交互に繰り返す。

【0127】

受信部７ｅは、上記実施形態の場合と同様、送受波器２が受波した受信波から得られる信号を増幅し、増幅した受信信号をＡ／Ｄ変換し、その後、デジタル信号に変換された受信信号を信号処理部１０ｅに対して出力する。また、本変形例の受信部７ｅは、第１超音波の反射波から得られる受信信号（第１受信信号）を、信号処理部１０ｅの第１エコー強度算出部１２ｅに出力するとともに、第２超音波の反射波から得られる受信信号（第２受信信号）を、信号処理部１０ｅの第２エコー強度算出部１３ｅに出力する。

【0128】

信号処理部１０ｅは、図１５に示す信号処理部１０ｃの第１ＳＶ算出部１２の代わりに第１エコー強度算出部１２ｅが設けられ、第２ＳＶ算出部１３の代わりに第２エコー強度算出部１３ｅが設けられ、ΔＳＶ算出部２１の代わりに強度差算出部２１ｅが設けられた構成となっている。第１エコー強度算出部１２ｅは、第１受信信号のエコー強度を第１超音波のビーム幅で補正した値を、第１エコー強度として算出している。また、第２エコー強度算出部１３ｅは、第２受信信号のエコー強度を第２超音波のビーム幅で補正した値を、第２エコー強度として算出している。強度差算出部２１ｅは、深さ位置毎に、第１エコー強度と第２エコー強度との差（強度差）を算出する。具体的には、強度差算出部２１ｅは、深さ位置毎に、第２エコー強度から第１エコー強度を減算した値を強度差として算出する。

【0129】

そして、本変形例の信号処理部１０ｅでは、比較判定部２２が、強度差算出部２１ｅで算出された強度差と所定の閾値との比較結果と、該比較判定部２２のカウンタ２２ａでカウントされたカウント値とに基づき、上記実施形態の場合と同様にして単体魚を検出する。信号処理部１０ｅにおけるその後の処理については、上記実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【0130】

以上のように、本変形例に係る魚群探知機１ｅでも、上記実施形態に係る魚群探知機１の場合と同様、単体魚（物標）の検出を正確に行うことができる。

【0131】

また、魚群探知機１ｅでは、各受信信号のエコー強度を各送信ビームの幅によって補正した値を、各エコー強度として算出している。これにより、適切に第１エコー強度及び第２エコー強度を算出することができる。

【0132】

なお、本変形例では、第１受信信号のエコー強度を第１超音波のビーム幅で補正した値を、第１エコー強度として算出し、第２受信信号のエコー強度を第２超音波のビーム幅で補正した値を、第２エコー強度として算出している。しかし、これに限らず、第１受信信号のエコー強度を第１受信信号の長さで補正した値を、第１エコー強度として算出し、第２受信信号のエコー強度を第２受信信号の長さで補正した値を、第２エコー強度として算出してもよい。また、これに限らず、第１エコー強度及び第２エコー強度として体積散乱強度を用いてもよい。

【0133】

また、本変形例では、互いにビーム幅が異なる２つの送信波を形成するために、互いに異なる周波数を有する送信波を形成したが、これに限らず、ビーム幅が異なる２つの送信波を形成できれば、どのような手法が用いられてもよい。具体的には、例えば一例として、互いに形状、超音波素子の数、超音波素子のサイズ等が異なる２つの送波部を設けることにより、各送受波部から送波される送信波のビーム幅を調整してもよい。

【0134】

また、本変形例では、送受波器２が、第１超音波の送波と第２超音波の送波とを交互に繰り返す例を挙げて説明したが、これに限らず、第１超音波の送波と第２超音波の送波とを同時に行ってもよい。この場合、第１超音波の周波数と第２超音波の周波数とを互いに異なる周波数に設定する必要がある。

【0135】

（１３）上記実施形態では、上述した（１）式を用いてエコー強度を算出する際、近似として、第１受信信号の長さを、送信部が生成する送信信号（例えば、チャープ信号）の長さに設定し、第２受信信号の長さを、送信部が生成するチャープ信号がパルス圧縮部に圧縮された後の長さに設定する例を挙げて説明したが、これに限らない。上述した近似をせずに、各受信信号の実際の長さを測定してもよい。例えば一例として、受信信号の立ち上がりと立ち下りを検出して、立ち上がりと立ち下りの時間差で該受信信号の長さを測定してもよい。

【符号の説明】

【0136】

１，１ｃ，１ｅ 魚群探知機（探知装置）
１ｄ レーダ装置（探知装置）
１２ 第１ＳＶ算出部（第１エコー強度算出部）
１３ 第２ＳＶ算出部（第２エコー強度算出部）
２０ 単体魚検出部（物標検出部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】