DE2211528A1

DE2211528A1 - FISH LOCATION AND IDENTIFICATION METHODS

Info

Publication number: DE2211528A1
Application number: DE19722211528
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Ing Kaltschmidt; Hans-Eckhard Dipl Phys Sass
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-03-10
Filing date: 1972-03-10
Publication date: 1973-09-13

Description

Verfahren zur Ortung und Identifizierung von Fischen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung und Identifizierung von Fischen mit Echolotung, wobei Echolotsignale in einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage weiterverarbeitet werden.Method for locating and identifying fish The invention relates to a method for locating and identifying fish with echo sounding, where echo sounder signals are further processed in an electronic data processing system will.

Die künftige, weitgehend automatisierte Fischereitechnik erfordert von den Unterwasserschallgeräten nicht nur die Ortung eines Fischschwarmes, sondern auch die Identifizierung der Einzelfische nach Größe, Art und Dichte.The future, largely automated fishing technology requires not only the location of a school of fish, but also also the identification of the individual fish according to size, species and density.

Das Verfahren der hydroakustischen Ortung besteht bekanntlich darin, daß in einem Sektor, der durch die Bündelungseigenschaften der Sende- und Empfangsschwinger vorgegeben ist, periodisch hydroakustische, trägerfrequente Impulse ausgestrahlt werden. Diese werden an Objekten reflektiert und nach Eintreffen beim Empfänger sichtbar gemacht. Hierbei taucht die Frage nach der Unterscheidbarkeit von Echt-und Falschzielen auf. Als Falschziele sind dabei u.a. zu betrachten: Geräusche im Wasser, Reflektionen der Echolotimpulse an der Wasseroberfläche, am Meeresgrund oder an Schlammschichten, Luftblasen oder Plankton; solche störenden Reflektionen werden als Nachhall bezeichnet.The method of hydroacoustic location is known to exist in this, that in a sector that is affected by the bundling properties of the transmitting and receiving oscillators is specified, periodically emitted hydroacoustic, carrier-frequency pulses will. These are reflected on objects and after they reach the recipient made visible. This raises the question of the distinguishability of real and Aiming wrongly at. The following are to be considered as false targets: Noises in the water, Reflections of the echo sounder impulses on the water surface, on the sea bed or on Layers of mud, air bubbles, or plankton; such annoying reflections will be referred to as reverberation.

Zur Vermeidung der Einwirkung von störenden Geräuschen und des Nachhalls auf den Echolotempfänger ist durch die Deutsche Patentschrift 1 132 834 bekannt, Lotimpulse zu benutzen, bei denen die Frequenz am Anfang des Impulses eine andere, insbesondere eine höhere ist als am Ende des Impulses, d.h. die Energie der Lotimpulse ist zwischen einem oberen und einem unteren Frequenzwert gewobbelt.To avoid the effects of annoying noises and reverberation on the echo sounder receiver is known from German patent specification 1 132 834, To use plumbing pulses where the frequency at the beginning of the pulse is different, in particular is higher than at the end of the pulse, i.e. the energy of the solder pulses is swept between an upper and a lower frequency value.

Diese Anordnung hat den Nachteil 7 daß auf der als Anzeigegerät benutzten Kathodenstrahlröhre die Feinstrukturen der reflektierten Echolotimpulse nicht erfaßt werden können; beispielsweise werden auf jeder Bildröhre oder auch auf Frequenzschreibgeräten höherfrequente schnelle Einschwingvorgänge verzerrt oder überhaupt nicht erfaßt. Ebenso ist auf einem Bildschirm die Umsetzung der Momentanwerte der Impulse in Helligkeits- oder Schwärzungswerte nicht genügend signaltreu.This arrangement has the disadvantage 7 that it is used as a display device Cathode ray tube does not detect the fine structures of the reflected echo sounder pulses can be; for example, on every picture tube or on frequency recorders Higher-frequency, rapid transient processes distorted or not recorded at all. The conversion of the instantaneous values of the impulses into brightness levels is also shown on a screen. or blackening values are not sufficiently true to the signal.

Die Echolotimpulse sind durch die Einflüsse Meeresrauschen und Nachhall statistisch gestört. Beim Nachhall unterscheidet man Volumen- und Grenzflächennachhall und letztere in Oberflächen- und Grundflächennachhall. Das Echo von einem Fischschwarm besteht aus einer Summe vieler statistisch verteilter Einzelreflektionen, deren Geschwindigkeitsvektor meistens nach Größe und Richtung schwankt, während z. B. das Echo eines Felsens einen ständigen Charakter hat.The echo sounder pulses are due to the influences of sea noise and reverberation statistically disturbed. When it comes to reverberation, a distinction is made between volume and interface reverberation and the latter in surface and base reverberation. The echo of a school of fish consists of a sum of many statistically distributed individual reflections, whose speed vector mostly fluctuates according to size and direction, while z. B. the echo of a rock has a permanent character.

Die Eigenschaften der verschiedenen Echolotimpulse,die sich in den Anstiegsflanken, im Frequenzinhalt und in der Fluktuation der Maximalwerte sowohl im einzelnen Echo für sich als auch in der Gesamtheit aller betrachteten Echos untereinander äußern, sind nur mit dem Rechner einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage genügend genau erfaßbar und auszuwerten.The characteristics of the various sonar pulses that are in the Rising edges, in the frequency content and in the fluctuation of the maximum values both in the individual echo for itself as well as in the totality of all echoes considered with one another express, are only sufficient with the computer of an electronic data processing system can be precisely recorded and evaluated.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, mit Hilfe eines Rechners die von einem elektroakustischen Wandler ausgestrahlten und von Objekten wieder zurückgeworfenen Echolotsignale nach Echt- und Falschzielen zu unterscheiden und die Echtziele zu identifizieren.The invention has set itself the task with the help of a computer those emitted by an electroacoustic transducer and again by objects to distinguish reflected echo sounder signals according to real and false targets and identify the real goals.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem externen Speicher der Datenverarbeitungsanlage Signale von im Meer auftretenden natürlichen und künstlichen Störungen sowie von Einzelmerkmalen und Merkmalskombinationen über Größe und Vorkommen von Fischen und Fischschwärmen eingespeichert sind, daß in einer Echolotstation von einem akustischen Wandler Echolotsignale ausgestrahlt, empfangen und in einem Verstärker verstärkt werden, daß in einer Meßstation Meßwerte über den Seegang und die spezifischen Daten des Meerwassers ermittelt werden, und daß Signalgruppen aus dem externen Speicher und aus der Meßstation in einem Rechner aufbereitet und zum Vergleich zusammen mit den empfangenen und verstärkten Echolot signalen einem Vergleichsspeicher zur Eliminierung der Störsignale und Identifizierung der tatsächlichen Fische und Fischschwärme sowie einem synthetischen und/oder alphanumerischen Bildschirm zugeleitet werden, mit deren Hilfe die Fischschwärme auf- oder angezeigt werden.This is based on a method of the type mentioned at the beginning The object is achieved in that in an external memory of the data processing system Signals from natural and man-made disturbances occurring in the sea as well as from Individual characteristics and combinations of characteristics about the size and occurrence of fish and Schools of fish are stored that in an echo sounder station by an acoustic Transducer echo sounder signals transmitted, received and amplified in an amplifier that in a measuring station measured values about the sea state and the specific data of the sea water can be determined, and that signal groups from the external memory and processed from the measuring station in a computer and for comparison together with the received and amplified echo sounder signals to a comparison memory for elimination the clutter and identification of the actual fish and schools of fish as well fed to a synthetic and / or alphanumeric screen will, with the help of which the schools of fish are displayed or displayed.

Nach weiterer Ausbildung der Erfindung werden die in der Echolotstation empfangenen und verstärkten Echolotsignale von im Meer auftretenden natürlichen und künstlichen Störungen und von bereits identifizierten Fischschwärmen in den Rechner eingegeben, mit Ordnungsmerkmalen versehen und zum Abruf in den externen Speicher aufgenommen.According to a further embodiment of the invention, those in the echo sounder station received and amplified echo sounder signals from natural occurring in the sea and artificial disturbances and schools of fish already identified in the Computer entered, provided with classification features and for retrieval in the external Memory added.

Das Verfahren gestattet, die bisher nur auf der Erfahrung des Kapitäns beruhende und vielen Zufällen unterworfene Ortung und Identifizierung von Fischschwärmen wissenschaftlich zu betreiben. Durch Auswertung der bei früheren Fangreisen gewonnenen und aufgezeichneten Signale und Daten von allen mit dem Fischfang zusammenhängenden Parametern wird es ermöglicht, eine elektronische Datenbank mit nach bestimmten Kriterien geordneten Echolotsignalen für alle möglichen Anwendungsfälle bereitzuhalten. Der Rechner kann mit Hilfe von Programmen, die z.B. mit Lochstreifen eingelesen werden, schnell die gewünschten Signale aus dem Speicher abrufen.The procedure permitted so far only on the experience of the captain localization and identification of schools of fish based on and subject to many coincidences to operate scientifically. By evaluating those gained from previous fishing trips and recorded signals and data from all fishing-related It is made possible to use an electronic database according to certain parameters To keep echo sounder signals according to criteria ready for all possible applications. The computer can read in with the help of programs, e.g. with punched tape quickly retrieve the desired signals from memory.

Beispiele für in den Rechner einzugebende Signalgruppen sind: Daten von großen oder kleinen Schwärmen mit großen oder kleinen Fischen; Anzahl der Fische pro Volumeneinheit (Schwarmdichte), Geschwindigkeit und Richtung des Schwarmes, Art der Flossenbewegung (Schlagfrequenz); biologische Voraussetzungen und Umweltfaktoren für das Vorkommen bestimmter Fischsorten; schallharte oder schallweiche Grenzflächen; ve ieden starke Seegänge.Examples of signal groups to be entered in the computer are: Data of large or small schools of large or small fish; Number of fish per unit volume (swarm density), speed and direction of the swarm, Type of fin movement (flapping frequency); biological conditions and environmental factors for the occurrence of certain types of fish; reverberant or reverberant interfaces; very strong swell.

Durch Vergleich der bei einer Fangreise empfangenen Echolotsignale mit den angeführten Signalgruppen im Vergleichsspeicher und aufgrund wahrscheinlichkeitstheoretischer Berechnungen in dem Rechner können Aussagen über die Art der georteten Objekte treffsicher vorgenommen werden. Es ist weiterhin möglich, mit dem Rechner bestimmte Befehle an das hydroakustische System zu geben - beispielsweise die Änderung der Frequenzen nach einem bestimmten Rhythmus -, um damit die Schätzsicherheit des Verfahrens zu erhöhen.By comparing the echo sounder signals received during a fishing trip with the specified signal groups in the comparison memory and based on probabilistic theory Calculations in the computer can make accurate statements about the type of objects located be made. It is still possible to use the calculator to issue certain commands to the hydroacoustic system to give - for example the change of the frequencies according to a certain rhythm - in order to be able to estimate the reliability of the Increase procedure.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden von mehreren Echolotstationen die Echolotsignale empfangen, verstärkt und dem Vergleichsspeicher sowie den Bildschirmen zum Vergleich und zur Identifizierung weitergeleitet.According to an advantageous development of the invention, several Echo sounder stations receive the echo sounder signals, amplified and the comparison memory as well as the screens for comparison and identification.

Auf diese Weise wird die teure Datenverarbeitungsanlage besser ausgenutzt und somit der Wirkungsgrad des Verfahrens erhöht. Die einzelnen Echolotstationen können entweder auf demselben Schiff wie die Datenverarbeitungsanlage installiert sein oder sie werden auf kleineren Fang schiffen untergebracht, wobei sich die Datenverarbeitungsanlage auf einem größeren Mutterschiff befindet.In this way, the expensive data processing system is better used and thus the efficiency of the process is increased. The individual echo sounder stations can either be installed on the same ship as the data processing system his or her will be housed on smaller fishing vessels, with the data processing system located on a larger mothership.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der. Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing is an embodiment of the. Invention schematically shown.

In einem Schiff, dessen Boden 1 durch Doppelstriche angedeutet ist, befindet sich eine Echolotstation 2, deren wesentliche Bauteile ein elektroakustischer Wandler 3 zum Senden und Empfangen von Echolot signalen, ein Verstärker 4 und ein Lautsprecher 5 sind. Weiterhin ist im Schiff eine Datenverarbeitungsanlage lo installiert, die einen Rechner 11, externe Speichermittel 12, einen Vergleichsspeicher 13, einen synthetischen Bildschirm 14, einen alphanumerischen Bildschirm 15 und einen Drucker 16 aufweist. Die Einrichtungen im Schiff werden vervollständigt durch eine Meßstation 17 und einen Kommandostand 18. Das Schiff fährt im Meer über einen Fischschwarm 20, der über einen den Meeresgrund bildenden Felsen 21 hinwegschwimmt.In a ship whose bottom 1 is indicated by double lines, there is an echo sounder station 2, the main components of which are electroacoustic Converter 3 for sending and receiving echo sounder signals, an amplifier 4 and a Speakers 5 are. Furthermore, a data processing system lo is installed in the ship, a computer 11, external storage means 12, a comparison memory 13, a synthetic screen 14, an alphanumeric screen 15 and a printer 16 has. The facilities in the ship are completed by a measuring station 17 and a command post 18. The ship drives in the sea over a school of fish 20, which swims over a rock 21 forming the sea bed.

Nach Eintreffen des Schiffes 1 im Fanggebiet wird der elektromechanische Wandler 3 in Tätigkeit gesetzt, der Ultraschallenergie in einen Sektor, der beispielsweise von den Linien 6 begrenzt ist, abstrahlt und wieder empfängt. Dabei wird der Fischschwarm 20 geortet. Die vom Wandler 3 empfangenen Echolotimpulse werden in dem Verstärker 4 verstärkt und dem synthetischen Bildschirm 14 zugeleitet, wo sie ein Bild mit den Umrissen 20a des Fischschwarmes 20 und 21a des Felsens 21 erzeugen. Zur Identifizierung des nur in den Umrissen 20a auf dem Bildschirm 14 zu erkennenden Fischschwarms werden die Echolotsignale gleichzeitig in den Vergleichsspeicher 13 gegeben. Der Kapitän am Kommandostand entscheidet, welche der in dem externen Speichermittel 12 gespeicherten Signal gruppen von Fischschwärmen in den Rechner 11 eingegeben werden sollen, wozu er die den Signalgruppen zugeordneten Programme mit geeigneten, nicht dargestellten Datenträgern, wie Lochkarten oder Lochstreifen, in die Datenverarbeitungsanlage 1o einführt. Weiterhin werden aus der Meßstation 17 die für die Fische wichtigen Umweltdaten wie Wassertemperatur, Meerestiefe und Salzgehalt in den Rechner 11 eingegeben. Weitere Signal gruppen zur Eliminierung der Störgeräusche und des Nachhalls der empfangenen Echolotsignale wurden bereits bei Beginn der Echolotung aus dem externen Speicher 12 in den Rechner 11 eingegeben. Der Rechner verarbeitet und kombiniert alle aus seinem eigenen Speicher, aus dem externen Speicher 12 und aus der Meßstation 17 eingegebenen Daten zu den gewünschten Merkmalskombinationen und gibt diese in den Vergleichsspeicher 13, wo sie mit den empfangenen Echolotsignalen analog verglichen werden. Die Vergleichsdaten können aus dem Vergleichs speicher abgerufen und auf dem alphanumerischen Bildschirm 15 sichtbar gemacht werden. Zur besseren Beurteilung der verschiedenen Vergleichsdaten ist es möglich, auf dem angeschlossenen Drucker 15 die interessierenden Daten auszudrucken.After ship 1 arrives in the fishing area, the electromechanical Transducer 3 put into action, the ultrasonic energy in a Sector that is limited, for example, by the lines 6, emits and receives again. The school of fish 20 is located in the process. The echo sounder pulses received from transducer 3 are amplified in the amplifier 4 and fed to the synthetic screen 14, where they have a picture with the outlines 20a of the school of fish 20 and 21a of the rock 21 produce. To identify the only in the outlines 20a on the screen 14 school of fish to be recognized, the echo sounder signals are simultaneously stored in the comparison memory 13 given. The captain at the command post decides which of the external ones Storage means 12 stored signal groups of schools of fish in the computer 11 should be entered, for which purpose the programs assigned to the signal groups with suitable data carriers, not shown, such as punch cards or punched strips, introduces into the data processing system 1o. Furthermore, from the measuring station 17 the important environmental data for the fish such as water temperature, sea depth and Salinity entered into the computer 11. Other signal groups for elimination the noise and reverberation of the received echo sounder signals have already been entered from the external memory 12 into the computer 11 at the beginning of the echo sounding. The computer processes and combines all of them from its own memory, from the external memory 12 and from the measuring station 17 entered data to the desired Combinations of features and gives them to the comparison memory 13, where they are with the received echo sounder signals are compared analogously. The comparison data can retrieved from the comparison memory and displayed on the alphanumeric screen 15 be made visible. For a better assessment of the various comparative data it is possible to print out the data of interest on the connected printer 15.

Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrensweges kann der Kapitän schnell sein Urteil über die Fangwürdigkeit des georteten Fischschwarmes treffen. Eine bessere Ausnutzung der Datenverarbeitungsanlage lo wird erreicht, wenn gleichzeitig zwei oder mehrere Echolotstationen 2 vorhanden sind, welche die gesamte Umgebung des Schiffes systematisch absuchen.With the help of the procedure described, the captain can quickly his judgment about the catchworthiness of the located School of fish meet. A better utilization of the data processing system lo is achieved, if two or more echo sounder stations 2 are present at the same time, which the Systematically search the entire area around the ship.

Werden dabei mehrere Fischschwärme geortet, kann mit der Datenverarbeitungsanlage schnell und zutreffend die Fangwürdigkeit der einzelnen Schwärme beurteilt werden.If several schools of fish are located, the data processing system the catchworthiness of the individual swarms can be assessed quickly and accurately.

Eine andere Möglichkeit zur Ausnutzung der beschriebenen Einrichtungen besteht darin, daß der Rechner 11, aufgrund der gespeicherten Signale, insbesondere der biologischen Daten der Fische und den z.Zt. herrschenden Umweltbedingungen, die für bestimmte Fischarten günstigsten Fanggebiete errechnet und danach Empfehlungen für den Schiffskurs und die Suchgebiete auswirft.Another way to use the facilities described is that the computer 11, based on the stored signals, in particular the biological data of the fish and the currently prevailing environmental conditions, the most favorable fishing areas for certain fish species are calculated and recommendations are then made for the ship's course and search areas.

Zur Aufbereitung der Vergleichssignale werden die Echolotsignale der fangwürdigen Fischschwärme gespeichert und, nachdem die Fangergebnisse vorliegen, klassifiziert und in den externen Speicher 12 eingegeben Ebenso werden die Störsignale des Meeresrauschens und des Nachhalls durch Messungen für die Speicherung gewonnen.The echo sounder signals are used to prepare the comparison signals schools of fish worth catching are stored and, after the catch results are available, classified and inputted into the external memory 12. Likewise, the interference signals the sound of the sea and the reverberation obtained by measurements for storage.

Es besteht+die Möglichkeit, die Vergleichssignale für den externen Speicher 12 mit Hilfe von Echolotsignalen der einzelnen Vergleichsparameter mathematisch zu berechnen. Es läßt sich auf diese Weise das Ortungs- und Identifizierungsverfahren stark vereinfachen und verbilligen. Die Untersuchung empfangener Echolotsignale hat gezeigt, daß diese im allgemeinen eine definierte Kurvenform aufweisen, die mit mathematischen Gleichungen auszudrücken sind. Diese Kurvenformen werden im Rechner durch ihre Grundgleichungen simuliert, durch Änderung der Parameter variiert und in der gewünschten Form in den externen Speicher eingegeben.There is + the possibility to use the comparison signals for the external Memory 12 using echo sounder signals of the individual comparison parameters mathematically to calculate. It can be used in this way the location and identification process greatly simplify and cheaper. The investigation of received echo sounder signals has shown that these generally have a defined curve shape, the are to be expressed with mathematical equations. These waveforms are in the computer simulated by their basic equations, varied by changing the parameters and entered in the desired form in the external memory.

Besonders zugänglich für die Simulation im Rechner sind das Meeresrauschen und Nachhallstörungen.The sound of the sea is particularly accessible for simulation in the computer and reverberation disturbances.

+) auch Patentansprüche:+) also patent claims:

Claims

Claims 0 Method for locating and identifying fish with echo sounding, with echo sounding signals in an electronic data processing system can be further processed, thereby noting that in an external Memory (12) of the data processing system (lo) signals from occurring in the sea natural and artificial disturbances as well as individual features and combinations of features the size and occurrence of fish and schools of fish (20) are stored, that in an echo sounder station (2) from an acoustic transducer (3) echo sounder signals broadcast, received and amplified in an amplifier (4) that in one Measuring station (17) measured values about the sea state and the specific data of the sea water be determined and that signal groups from the external memory and from the measuring station processed in a computer (11) and for comparison together with the received and amplified echo sounder signals to a comparison memory (13) zur'Eliminierung the clutter and identification of the actual fish and schools of fish as well a synthetic (14) and / or alphanumeric screen (15) are fed, with the help of which the schools of fish are displayed or displayed.

2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the in the echo sounder station (2) received and amplified Echosounder signals of natural and man-made disturbances occurring in the sea and entered into the computer (11) from the schools of fish (20) already identified, provided with classification features and recorded in the external memory (12) for retrieval will.

3. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the echo sounder signals received from several echo sounder stations (2), amplified and the comparison memory (13) and the screens (14,15) for comparison and forwarded for identification.

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