JP2000221255A - Apparatus and method for passive sonar - Google Patents

Apparatus and method for passive sonar

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JP2000221255A
JP2000221255A JP11024418A JP2441899A JP2000221255A JP 2000221255 A JP2000221255 A JP 2000221255A JP 11024418 A JP11024418 A JP 11024418A JP 2441899 A JP2441899 A JP 2441899A JP 2000221255 A JP2000221255 A JP 2000221255A
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JP
Japan
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azimuth
noise level
data
noise
signal
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JP11024418A
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Koji Goto
光二 後藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an apparatus and a method for a passive sonar in which a noise can be removed optimally, even when the frequency characteristic of the noise generated by a passing ship or the like having a bed influence on the detection of a target signal is not uniform. SOLUTION: The frequency band of an acoustic signal from a receiving part is limited by a noise-level measuring part 1. The noise level in every direction of the acoustic signal in the limited frequency band is measured. Noise level data in every direction is outputted. On the basis of the noise level data and on the basis of reception level data which os calculated by a signal-level calculation part 2, a direction in which an S/N ratio becomes maximum is calculated by a direction calculation part 3 so as to be outputted as direction data. On the basis of the direction data, a directivity pattern is formed by directivity formation parts 5L, 5M, 5H in the direction in which the S/N ratio becomes maximum, and a target is searched.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、パッシブソーナ技
術に係り、特にソノブイを用いた水中音響による目標探
知の際に、雑音除去を図るパッシブソーナ装置およびパ
ッシブソーナ方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a passive sonar technique, and more particularly to a passive sonar apparatus and a passive sonar method for removing noise when a target is detected by underwater acoustics using a sonobuoy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ソノブイを用いた水中音響による
目標探知を行うパッシブソーナ技術における雑音除去
は、行合船の存在によりS/N比が悪化し、対象目標か
ら発生する音響信号の検出が難しい場合の検出改善(S
/N比改善)を目的として用いられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a passive sonar technique for detecting a target by using underwater acoustics using a sonobuoy, noise reduction is caused by the presence of a cruise ship, and the detection of an acoustic signal generated from a target is degraded. Improved detection when difficult (S
/ N ratio improvement).

【0003】例えば、特開平10−221434号公報
に開示されているように、指向性パターンを回転させて
得られる実雑音の方位特性と検出されるであろう信号の
方位特性から、S/N比が最大となる方位に指向性パタ
ーンを形成させる方式が提案されており、図5に従来の
パッシブソーナ装置の構成を示すブロック図を、図6に
受波器及び指向性形成過程の指向性のパターン図をそれ
ぞれ示す。
For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-222434, the S / N ratio is determined based on the azimuth characteristics of actual noise obtained by rotating a directivity pattern and the azimuth characteristics of a signal to be detected. A method of forming a directivity pattern in an azimuth at which the ratio becomes maximum has been proposed. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a conventional passive sonar device, and FIG. Are respectively shown.

【0004】図5において、受波部4は3種の受波器4
1,42及び43からなり、水中の音波を受波して音響
から電気信号に変換を行い、電気信号である音響信号を
出力する。3種の受波器41,42及び43のうち、受
波器41は図6(A)に示すような無指向性の指向性を
有し、受波器42は図6(B)に示すようなcosθで
表される指向性を有し、受波器43は図6(C)に示す
ようなsinθで表される指向性を有する。雑音レベル
計測部7は、受波部4からの音響信号を受け、指向性パ
ターンを形成し、受信した雑音レベルの方位特性を計測
(実測)する。信号レベル計算部2は、対象目標が方位
βに存在すると仮定して、指向性パターンを形成し受信
する信号レベルの方位特性を計算する。方位計算部8
は、雑音レベル計測部7で計測された雑音レベルの方位
特性と、信号レベル計算部2で計算された信号レベルの
方位特性とを入力信号として受け、S/N比の方位特性
を計算し、最大S/N比となる方位を指向性形成部5に
送出する。指向性形成部5は、入力された最大S/N比
となる方位に基づき、指向性パターンを回転させ、受波
部4からの音響信号を用いて回転された指向性パターン
で得られた音響信号を周波数分析部6に供給する。周波
数分析部6は、入力された音響信号について周波数分析
を行う。
[0005] In FIG. 5, a wave receiving section 4 includes three types of wave receivers 4.
1, 42 and 43, which receive an underwater sound wave, convert the sound into an electric signal, and output an acoustic signal as an electric signal. Of the three types of receivers 41, 42, and 43, receiver 41 has omnidirectional directivity as shown in FIG. 6A, and receiver 42 is shown in FIG. The receiver 43 has a directivity represented by sin θ as shown in FIG. 6C. The noise level measuring unit 7 receives the acoustic signal from the wave receiving unit 4, forms a directivity pattern, and measures (actually measures) the directional characteristics of the received noise level. The signal level calculation unit 2 calculates the azimuth characteristic of the signal level to be formed and received, assuming that the target exists in the azimuth β. Direction calculator 8
Receives the azimuth characteristics of the noise level measured by the noise level measurement unit 7 and the azimuth characteristics of the signal level calculated by the signal level calculation unit 2 as input signals, and calculates the azimuth characteristics of the S / N ratio; The azimuth that provides the maximum S / N ratio is sent to the directivity forming unit 5. The directivity forming unit 5 rotates the directivity pattern based on the input azimuth at which the maximum S / N ratio is obtained, and uses the acoustic signal from the wave receiving unit 4 to obtain a sound obtained by the rotated directivity pattern. The signal is supplied to the frequency analyzer 6. The frequency analysis unit 6 performs a frequency analysis on the input acoustic signal.

【0005】次に、この従来のパッシブソーナ装置の動
作について説明する。受波部4では、受波器41,42
及び43のそれぞれにおいて水中の音波を圧電素子(圧
力変化を電気信号に変換する素子)を用いて電気信号で
ある音響信号に変換し、雑音レベル計測部7及び指向性
形成部5にそれぞれ供給する。
Next, the operation of the conventional passive sonar device will be described. In the wave receiving unit 4, the wave receivers 41 and 42
And 43, the underwater sound wave is converted into an acoustic signal as an electric signal using a piezoelectric element (an element that converts a pressure change into an electric signal) and supplied to the noise level measuring unit 7 and the directivity forming unit 5, respectively. .

【0006】雑音レベル計測部7は、受波部4から入力
された音響信号を用い、雑音レベルの計測を行う。雑音
レベルの計測は、ナル方向(感度最低の方向、以下ナル
方向と称する)を基準とした指向性パターンを形成し、
そのナル方向の方位αを0〜360°までを等間隔の角
度で回転しながら行い、それぞれのナル方向での方位の
実際の雑音レベルから方位特性LN(α)を計測する。
雑音レベルの方位特性の計測結果は、方位計算部8へ出
力される。ここで、指向性パターンの形成については、
指向性形成部5と同等の方法で形成され、説明は指向性
形成部5の部分で行う。
[0006] The noise level measuring section 7 measures the noise level using the acoustic signal input from the wave receiving section 4. The measurement of the noise level forms a directivity pattern based on the null direction (the direction of lowest sensitivity, hereinafter referred to as null direction),
The azimuth α in the null direction is performed by rotating the azimuth α from 0 to 360 ° at equal intervals, and the azimuth characteristic LN (α) is measured from the actual noise level of the azimuth in each null direction.
The measurement result of the azimuth characteristic of the noise level is output to the azimuth calculation unit 8. Here, regarding the formation of the directivity pattern,
It is formed in the same manner as the directivity forming unit 5, and the description will be made in the part of the directivity forming unit 5.

【0007】一方、信号レベル計算部2は、入力された
対象目標方位βに基づき、方位βに対象目標が存在する
と仮定して、指向性パターンを回転させたときに得られ
るであろう信号の受信レベルを計算する。信号の受信レ
ベルの計算は、ナル方向を基準とした指向性パターンを
形成し、そのナル方向の方位αを0〜360°までを等
間隔の角度で回転しながら行い、それぞれのナル方向で
の方位の信号の受信レベルから方位特性LS(α,β)
を計算する。信号レベルの方位特性の計算結果を方位計
算部8へ出力する。
On the other hand, based on the input target target azimuth β, the signal level calculator 2 assumes that the target target exists in the azimuth β, and calculates the signal of a signal that would be obtained when the directivity pattern is rotated. Calculate the reception level. The signal reception level is calculated by forming a directivity pattern based on the null direction and rotating the azimuth α in the null direction from 0 to 360 ° at evenly spaced angles. Azimuth characteristic LS (α, β) from the reception level of the azimuth signal
Is calculated. The calculation result of the azimuth characteristic of the signal level is output to the azimuth calculation unit 8.

【0008】方位計算部8は、雑音レベルの方位特性L
N(α)と信号レベルの方位特性LS(α,β)とによ
り、方位計算を行う。方位計算は、まず、ナル方向の方
位αを0〜360°までを等間隔の角度で回転しながら
行い、それぞれのナル方向の方位での信号レベルと雑音
レベルを除算し、それぞれの方位をナル方向とする指向
性パターンで得られるであろうS/N比の方位特性を求
める。
The azimuth calculating section 8 has an azimuth characteristic L of the noise level.
The azimuth calculation is performed based on N (α) and the azimuth characteristic LS (α, β) of the signal level. The azimuth calculation is performed first while rotating the null direction azimuth α from 0 to 360 ° at equal intervals, dividing the signal level and noise level in each null direction azimuth, and calculating each azimuth as null. The azimuth characteristic of the S / N ratio which will be obtained by the directivity pattern as the direction is obtained.

【0009】続いて、方位計算部8は、計算された方位
特性からS/N比が最大となる方位αβを検索する。こ
のS/N比最大となる方位αβが、最適に雑音を除去す
ることができるナル方向の方位であり、指向性形成部5
に方位αβを出力する。
Subsequently, the azimuth calculation unit 8 searches the azimuth αβ at which the S / N ratio becomes maximum from the calculated azimuth characteristics. The azimuth αβ at which the S / N ratio becomes the maximum is the null azimuth in which noise can be optimally removed.
Output the direction αβ.

【0010】指向性形成部5では、方位計算部8からの
入力データに基づき、受波器42から入力された音響信
号に乗算器51でcosαβを乗算した乗算結果と、受
波器43から入力された音響信号に乗算器52でsin
αβを乗算した乗算結果とを加算器53で加算する。こ
のときの指向性は次の(1)式で表され、指向性パター
ンは図6(D)に示すものになり、2つの受波器42及
び43で得られた音響信号は、乗算加算されることによ
り、αβだけ回転したcosθの指向性パターンを持つ
受波器で得られた音響信号と同じものとなる。 cosθcosαβ+sinθsinαβ=cos(θ−αβ) (1)
The directivity forming unit 5 multiplies the acoustic signal input from the receiver 42 by cos αβ in the multiplier 51 based on the input data from the azimuth calculating unit 8, and inputs the result from the receiver 43. The multiplier 52 adds sin to the
The result of multiplication by αβ is added by the adder 53. The directivity at this time is represented by the following expression (1), and the directivity pattern is as shown in FIG. 6D. The acoustic signals obtained by the two receivers 42 and 43 are multiplied and added. Thus, the sound signal becomes the same as the sound signal obtained by the receiver having the directivity pattern of cos θ rotated by αβ. cosθcosαβ + sinθsinαβ = cos (θ−αβ) (1)

【0011】更に、指向性形成部5は、加算器53より
得られた加算結果に乗算器54により“−1”を乗算し
た後加算器55に供給し、ここで受波器41からの音響
信号と加算させる。このときの指向性は次の(2)式で
表され、図6(E)に示すカージオイド(CARDIO
ID)と呼ばれる指向性パターンとなる。 1−cos(θ−αβ) (2)
Further, the directivity forming section 5 multiplies the addition result obtained by the adder 53 by “−1” by the multiplier 54 and supplies the result to the adder 55, where the sound is output from the receiver 41. Add to signal. The directivity at this time is expressed by the following equation (2), and the cardioid (CARDIO) shown in FIG.
ID). 1-cos (θ-αβ) (2)

【0012】このように指向性形成部5においては、受
波部4の3つの受波器41、42及び43の出力音響信
号から、入力方位αβを変化させることで、雑音除去を
目的とした任意の方位に指向性パターンを回転すること
ができるカージオイド指向性を得ることができる。指向
性形成部5で形成された指向性により得られた音響信号
は、周波数分析部6に供給されて周波数分析される。
As described above, the directivity forming section 5 aims at removing noise by changing the input direction αβ from the acoustic signals output from the three receivers 41, 42 and 43 of the receiving section 4. A cardioid directivity that can rotate the directivity pattern in any direction can be obtained. The acoustic signal obtained by the directivity formed by the directivity forming unit 5 is supplied to the frequency analyzing unit 6 and subjected to frequency analysis.

【0013】このように、対象目標方位βの値を入力す
ることにより、指向性パターンを回転させ雑音レベルの
方位特性を計測し、また、検出されるであろう信号の計
算された信号レベルの方位特性から最大S/N比となる
方位αβを求め、その方位に指向性パターンを回転さ
せ、行合船の雑音を受波感度の低いところで受信し、ま
た対象目標の信号を受波感度の高いところで受信するこ
とで行合船の雑音の受信レベルを低下させて、雑音除去
を行っている。
As described above, by inputting the value of the target target azimuth β, the directivity pattern is rotated to measure the azimuth characteristic of the noise level, and the calculated signal level of the signal to be detected is calculated. The azimuth αβ that gives the maximum S / N ratio is obtained from the azimuth characteristics, the directional pattern is rotated in that azimuth, the noise of the rowing ship is received at a low reception sensitivity, and the signal of the target target is received at the reception sensitivity. Reception is performed at a high location to reduce the noise reception level of the cruise ship to remove noise.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来技術
のパッシブソーナ装置においては、以下のような問題点
があった。従来のパッシブソーナ装置では、雑音計測を
目標の信号検出を全体的(平均的)に改善するために、
全帯域(オーバーオール)で計測しており、行合船等が
発する雑音の周波数特性が均一ではない場合には最適な
雑音除去が行われないという問題点があった。例えば、
図7(A)及び(B)は行合船aまたは行合船bが発生
する雑音の周波数特性及び全帯域の雑音レベルである
が、これを用いて説明すると、行合船が2隻存在し、1
隻の行合船が高い周波数帯域で強いレベルの雑音を発し
(図7(B):行合船b)、他方の行合船(図7
(A):行合船a)が低い周波数帯域で強いレベルの雑
音を発した場合(但し、全帯域の雑音レベルは、ともに
同等とする)、対象目標の信号の高い周波数を対象とし
て雑音低減を行いたいときには、前者の行合船bの雑音
に重点を置いて除去する方が有効であるにもかかわら
ず、全帯域で実行しているため、雑音レベルが同レベル
であり、行合船a、bが同じ重み付けで計算され、最適
な雑音除去が行われない。
However, the conventional passive sonar device has the following problems. In a conventional passive sonar device, to improve the noise measurement to the overall (average) signal detection of the target,
Measurement is performed in the entire band (overall), and there is a problem that optimal noise elimination cannot be performed when the frequency characteristics of noise generated by a cruise ship or the like are not uniform. For example,
7 (A) and 7 (B) show the frequency characteristics and noise level of the noise generated by the cruise ship a or the cruise ship b. And 1
One of the two ships (Fig. 7 (B): a ship b) emits a strong level of noise in a high frequency band.
(A): When a rowing ship a) emits a strong level of noise in a low frequency band (however, the noise level in all bands is the same), noise reduction is performed on the high frequency of the target signal. When it is desired to remove the noise, it is more effective to remove the noise of the former ship b, but the noise level is the same since the noise is the same level because the noise is the same level. a and b are calculated with the same weight, and optimal noise removal is not performed.

【0015】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、目標信号の検出に
悪影響する行合船等が発生する雑音の周波数特性が均一
ではない場合にも、最適な雑音除去ができるパッシプソ
ーナ装置およびパッシブソーナ方法を提供する点にあ
る。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to solve the problem that the frequency characteristics of noise generated by a cruise ship or the like adversely affecting the detection of a target signal are not uniform. Another object of the present invention is to provide a passive sonar device and a passive sonar method capable of optimally removing noise.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべく、以下に掲げる構成とした。請求項1記載の発明
の要旨は、音響信号から各方位の感度が異なる指向性パ
ターンを形成して目標探知を行うパッシブソーナ装置で
あって、前記音響信号の周波数帯域を制限するフィルタ
手段と、前記制限された周波数帯域における前記音響信
号の各方位の雑音レベルを計測して各方位の雑音レベル
データを出力する雑音レベル計測手段と、指定された方
位に目標が存在する場合の各方位の受信レベルを計算し
て各方位の受信レベルデータを出力する受信レベル計算
手段と、前記受信レベルデータと前記雑音レベルデータ
とから各方位のS/N比を求め、S/N比が最大となる
方位を計算して方位データとして出力する方位計算手段
と、前記方位データによりS/N比が最大となる方位に
指向性パターンを形成する指向性形成手段とを有するこ
とを特徴とするパッシブソーナ装置に存する。また請求
項2記載の発明の要旨は、前記フィルタ手段は、前記音
響信号を複数の周波数帯域に制限し、前記指向性形成手
段を前記複数の周波数帯域毎に設けたことを特徴とする
請求項1記載のパッシブソーナ装置に存する。また請求
項3記載の発明の要旨は、前記雑音レベル計測手段およ
び前記方位計算手段は、前記複数の周波数帯域毎に雑音
レベルの計測および方位の計算を時系列で処理すること
を特徴とする請求項1又は2記載のパッシブソーナ装置
に存する。また請求項4記載の発明の要旨は、音響信号
から各方位の感度が異なる指向性パターンを形成して目
標探知を行うパッシブソーナ方法であって、前記音響信
号の周波数帯域を制限し、前記制限された周波数帯域に
おける前記音響信号の各方位の雑音レベルを計測して各
方位の雑音レベルデータを出力し、指定された方位に目
標が存在する場合の各方位の受信レベルを計算して各方
位の受信レベルデータを出力し、前記受信レベルデータ
と前記雑音レベルデータとから各方位のS/N比を求
め、S/N比が最大となる方位を計算して方位データと
して出力し、前記方位データによりS/N比が最大とな
る方位に前記指向性パターンを形成することを特徴とす
るパッシブソーナ方法に存する。また請求項5記載の発
明の要旨は、前記音響信号を複数の周波数帯域に制限
し、前記複数の周波数帯域毎に前記指向性パターンを形
成することを特徴とする請求項4記載のパッシブソーナ
方法に存する。請求項6記載の発明の要旨は、前記複数
の周波数帯域毎に雑音レベルの計測および方位の計算を
時系列で処理することを特徴とする請求項4又は5記載
のパッシブソーナ方法に存する。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention has the following constitution. The gist of the invention according to claim 1 is a passive sonar device that performs a target detection by forming a directivity pattern having different sensitivities in respective directions from an audio signal, and a filter unit that limits a frequency band of the audio signal, Noise level measuring means for measuring a noise level in each direction of the acoustic signal in the limited frequency band and outputting noise level data in each direction, and receiving each direction when a target exists in a specified direction. Receiving level calculating means for calculating a level and outputting received level data in each direction; and obtaining an S / N ratio in each direction from the received level data and the noise level data, and a direction in which the S / N ratio is maximized. Azimuth calculating means for calculating azimuth data and outputting the result as azimuth data; Consists in Passhibusona apparatus characterized and. The gist of the invention described in claim 2 is that the filter means limits the acoustic signal to a plurality of frequency bands, and the directivity forming means is provided for each of the plurality of frequency bands. 1 is a passive sonar device. The gist of the invention according to claim 3 is that the noise level measuring means and the azimuth calculating means process the measurement of the noise level and the calculation of the azimuth in time series for each of the plurality of frequency bands. Item 1. The passive sonar device according to item 1 or 2. The gist of the invention according to claim 4 is a passive sonar method for detecting a target by forming a directional pattern having different sensitivities in respective directions from an audio signal, wherein a frequency band of the audio signal is limited. Measure the noise level in each direction of the sound signal in the specified frequency band, output noise level data in each direction, calculate the reception level in each direction when the target is present in the specified direction, and calculate each direction. The S / N ratio of each azimuth is calculated from the reception level data and the noise level data, and the azimuth at which the S / N ratio becomes maximum is calculated and output as azimuth data. The passive sonar method is characterized in that the directivity pattern is formed in an azimuth at which the S / N ratio becomes maximum according to data. The gist of the invention according to claim 5 is that the acoustic signal is limited to a plurality of frequency bands and the directivity pattern is formed for each of the plurality of frequency bands. Exists. The gist of the invention according to claim 6 resides in the passive sonar method according to claim 4 or 5, wherein the measurement of the noise level and the calculation of the direction are processed in time series for each of the plurality of frequency bands.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明にかかかる
パッシブソーナ装置およびパッシブソーナ方法の実施形
態の全体の構成を示すブロック図であり、図2は、図1
のブロック図の動作の流れを示すフローチャート図であ
り、図3は、対象目標と行合船の位置関係を示す図であ
り、図4は、各方位特性の出力グラフを示す図であり、
図7は、行合船の雑音の周波数特性と低域(L)、中域
(M)、高域(H)の周波数帯域における雑音レベルを
示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an entire configuration of an embodiment of a passive sonar device and a passive sonar method according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of operation of the block diagram of FIG. 3, FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between a target target and a ship, and FIG. 4 is a diagram showing an output graph of each azimuth characteristic.
FIG. 7 is a diagram showing the frequency characteristics of noise and the noise level in the low band (L), the middle band (M), and the high band (H) of the cruise ship.

【0018】図1の受波部4は無指向性の受波器41と
指向性がcosθである受波器42と指向性がsinθ
である受波器43とからなり、それぞれ水中の音波を受
波し、それを電気信号である音響信号に変換して、雑音
レベル計測部1及び指向性形成部5L、5M、5Hへそ
れぞれ出力する。なお、本実施形態では受波部4はソノ
ブイとして海中に設置されており、得られた音響信号は
無線送信され、雑音レベル計測部1、信号レベル計算部
2、方位計算部3、指向性形成部5L、5M、5H及び
周波数分析部6L、6M、6Hをそれぞれ搭載した例え
ば航空機がこれを受信するように構成されている。
The receiving unit 4 shown in FIG. 1 has a non-directional receiver 41, a receiver 42 having directivity cos θ, and a directivity sin θ
, Respectively, receives underwater sound waves, converts them into acoustic signals as electric signals, and outputs them to the noise level measuring unit 1 and the directivity forming units 5L, 5M, and 5H, respectively. I do. In this embodiment, the wave receiving unit 4 is installed in the sea as a sonobuoy, and the obtained acoustic signal is transmitted by radio, and the noise level measuring unit 1, the signal level calculating unit 2, the azimuth calculating unit 3, the directivity forming For example, an aircraft equipped with the units 5L, 5M, 5H and the frequency analysis units 6L, 6M, 6H is configured to receive them.

【0019】雑音レベル計測部1は、受波部4からの音
響信号を受け、指向性パターンを形成し、受信した雑音
に対し指定された低域(L)、中域(M)、高域(H)
の3帯域の周波数ごとに雑音レベルの方位特性を計測
(実測)し、低域(L)の周波数に対応する雑音レベル
データLNL(α)、中域(M)の周波数に対応する雑
音レベルデータLNM(α)、高域(H)の周波数に対
応する雑音レベルデータLNH(α)をそれぞれ送出す
る。ここで、「方位特性」とは指向性パターンのナル方
向(感度最低の方向、以下ナル方向と称する)を基準と
し、その方位を0〜360度まで変化させたときに得ら
れる特性のことである。
The noise level measuring unit 1 receives an acoustic signal from the wave receiving unit 4, forms a directional pattern, and specifies a low band (L), a medium band (M), and a high band specified for the received noise. (H)
The noise level data LNL (α) corresponding to the low band (L) frequency and the noise level data corresponding to the middle band (M) frequency are measured (actually measured) for the azimuth characteristic of the noise level for each of the three bands of frequencies. The noise level data LNH (α) corresponding to the LNM (α) and high frequency (H) frequencies is transmitted. Here, the "azimuth characteristic" refers to a characteristic obtained when the azimuth is changed from 0 to 360 degrees with respect to the null direction of the directivity pattern (the direction of lowest sensitivity, hereinafter referred to as null direction). is there.

【0020】信号レベル計算部2は、対象目標が方位β
に存在すると仮定して、受信する信号レベルの方位特性
を計算し、信号レベルデータLS(α,β)を送出す
る。
The signal level calculator 2 determines that the target is the azimuth β
, The azimuth characteristic of the received signal level is calculated, and the signal level data LS (α, β) is transmitted.

【0021】方位計算部3は、雑音レベル計測部1から
の雑音レベルデータLNL(α)、雑音レベルデータL
NM(α)、雑音レベルデータLNH(α)と、信号レ
ベル計算部2で計算された方位特性LS(α,β)とを
入力信号として受け、低域(L)、中域(M)、高域
(H)の3帯域の周波数ごとにS/N比の方位特性を計
算し、低域(L)の周波数帯域で最大S/N比となる方
位データαβLと、中域(M)の周波数帯域で最大S/
N比となる方位データαβMと、高域(H)の周波数帯
域で最大S/N比となる方位データαβHとを形成し、
方位データαβL、方位データαβM、方位データαβ
Hを指向性形成部5L、5M、5Hにそれぞれ送出す
る。
The azimuth calculation unit 3 includes the noise level data LNL (α) and the noise level data L
NM (α), the noise level data LNH (α), and the azimuth characteristic LS (α, β) calculated by the signal level calculation unit 2 are received as input signals, and the low band (L), the middle band (M), The azimuth characteristic of the S / N ratio is calculated for each of the three frequency bands of the high band (H), and the azimuth data αβL that provides the maximum S / N ratio in the low band (L) frequency band and the mid band (M) Maximum S / in frequency band
Forming azimuth data αβM as the N ratio and azimuth data αβH as the maximum S / N ratio in the high frequency band (H),
Direction data αβL, direction data αβM, direction data αβ
H is sent to the directivity forming units 5L, 5M, and 5H, respectively.

【0022】指向性形成部5L、5M、5Hは、受波部
4からの音響信号と方位計算部3からの方位データαβ
L、αβM、αβHにそれぞれ基づいて、回転された指
向性パターンをそれぞれ形成し、それぞれ形成された指
向性により得られた音響信号を周波数分析部6L、6
M、6Hにそれぞれ供給し、周波数分析部6L、6M、
6Hは、入力された音響信号について周波数分析を行
う。
The directivity forming units 5L, 5M, and 5H receive the acoustic signal from the wave receiving unit 4 and the azimuth data αβ from the azimuth calculating unit 3.
L, αβM, and αβH, respectively, to form rotated directional patterns, and to convert the acoustic signals obtained by the formed directivities into frequency analysis units 6L, 6L.
M, 6H, respectively, and the frequency analysis units 6L, 6M,
6H performs frequency analysis on the input acoustic signal.

【0023】次に、この実施の形態の動作について説明
する。対象目標や行合船等から放出された音波は、水中
を伝搬して受波部4に至り、受波部4の受波器41、4
2及び43のそれぞれより電気信号である音響信号に変
換され、雑音レベル計測部1及び指向性形成部5L、5
M、5Hにそれぞれ供給される。
Next, the operation of this embodiment will be described. The sound waves emitted from the target, the ship, etc. propagate through the water and reach the wave receiving unit 4, where the wave receivers 41, 4 of the wave receiving unit 4
2 and 43 are converted into an acoustic signal which is an electric signal, and the noise level measuring unit 1 and the directivity forming units 5L, 5L
M, 5H.

【0024】雑音レベル計測部1は、まず、受波部4か
ら入力された音響信号を一時記憶する。一時的に音響信
号を記憶することにより、全方位において同じ音響信号
を計測に使用することになり、雑音レベルの方位特性の
計測を正確に行うことがきる。
First, the noise level measuring section 1 temporarily stores the acoustic signal input from the wave receiving section 4. By temporarily storing the acoustic signal, the same acoustic signal is used for measurement in all directions, and the measurement of the directional characteristics of the noise level can be accurately performed.

【0025】雑音レベル計測部1は、一時的に記憶した
音響信号を用いて図2(A)のフローチャートに従って
雑音レベルの計測を行い、低域(L)の周波数に対応す
る雑音レベルデータLNL(α)、中域(M)の周波数
に対応する雑音レベルデータLNM(α)、高域(H)
の周波数に対応する雑音レベルデータLNH(α)を送
出する。まず、ナル方向の方位αを0°とし(ステップ
101)、ナル方向の方位αを0°とした指向性パター
ンを形成し(ステップ102)、低域(L)の周波数帯
域を通過させるフィルタを掛け(ステップ103)(中
域(M)もしくは高域(H)の周波数に対応する雑音レ
ベルデータを得るためには、それぞれ中域(M)もしく
は高域(H)の周波数帯域を通過させるフィルタを掛け
る)、ナル方向の方位αを0°とした指向性パターン及
び低域(L)の周波数帯域で得られる雑音レベルを計測
する(ステップ104)。なお、実環境の雑音レベルは
変動し易すいため、雑音レベルの計測は、安定した計測
を行うために数回の計測値の平均とする。なお、指向性
パターンの形成については、図5に示した従来のパッシ
ブソーナ装置の指向性形成部5と同じ方法で形成され
る。
The noise level measuring unit 1 measures the noise level using the temporarily stored acoustic signal in accordance with the flowchart of FIG. 2A, and obtains the noise level data LNL (LNL) corresponding to the low band (L) frequency. α), noise level data LNM (α) corresponding to the frequency of the middle band (M), high band (H)
Of the noise level data LNH (α) corresponding to the frequency First, the directional α in the null direction is set to 0 ° (Step 101), a directivity pattern in which the directional α in the null direction is set to 0 ° (Step 102), and a filter that passes the low frequency band (L) is formed. Multiplication (step 103) (In order to obtain noise level data corresponding to the frequency of the middle band (M) or the high band (H), a filter that passes the frequency band of the middle band (M) or the high band (H) is used. ), And the directivity pattern with the null direction azimuth α being 0 ° and the noise level obtained in the low frequency band (L) are measured (step 104). Since the noise level in the real environment is likely to fluctuate, the noise level is measured by averaging several measurements in order to perform stable measurement. The directivity pattern is formed by the same method as the directivity forming section 5 of the conventional passive sonar device shown in FIG.

【0026】また、フィルタと指向性パターンの形成の
順序が反転しても同様の結果を得ることができるが、反
転した場合にはそれぞれの受波器の音響信号にフィルタ
を掛ける構成にする必要がある。
Although the same result can be obtained even if the order of forming the filter and the directivity pattern is reversed, it is necessary to apply a filter to the acoustic signal of each receiver when the order is reversed. There is.

【0027】次に、雑音レベル計測部1は、計測された
雑音レベルデータLNL(α)(α=0°)を方位計算
部3へ送出する(ステップ105)。続いて、方位αの
値を一定角度dだけシフトし(ステップ106)、方位
αが360°以上であるかどうか判定し(ステップ10
7)、360°未満であるときはナル方向の方位αをd
°とした場合の指向性パターンを同様に形成し(ステッ
プ102)、低域(L)の周波数帯域を通過させるフィ
ルタを掛け(ステップ103)、ナル方向の方位αをd
°とした指向性パターン及び低域(L)の周波数帯域で
得られる雑音レベルを計測し(ステップ104)、その
雑音レベルデータLNL(α)(α=d°)を送出する
(ステップ105)。
Next, the noise level measurement section 1 sends the measured noise level data LNL (α) (α = 0 °) to the azimuth calculation section 3 (step 105). Subsequently, the value of the azimuth α is shifted by a certain angle d (step 106), and it is determined whether or not the azimuth α is 360 ° or more (step 10).
7) When the angle is less than 360 °, the azimuth α in the null direction is d.
Is formed in the same manner (step 102), a filter for passing the low frequency band (L) is applied (step 103), and the azimuth α in the null direction is set to d.
The noise level obtained in the directivity pattern and the low frequency band (L) is measured (step 104), and the noise level data LNL (α) (α = d °) is transmitted (step 105).

【0028】ここで、方位αのシフト量の角度dの値で
あるが、これはオペレータが求めたい方位精度と同じに
するのが最適である。例えば、オペレータが10度の精
度で求めたいのであれば、角度dは10°とする。この
雑音計測の工程は、ナル方向の方位αを角度dずつ順次
増加させていき、それぞれの方位での雑音レベルの計測
と送出を、ナル方向の方位αが0〜360°の範囲で繰
り返す(ステップ102〜107)。
Here, the value of the angle d of the shift amount of the azimuth α is optimally the same as the azimuth accuracy desired by the operator. For example, if the operator wants to obtain with an accuracy of 10 degrees, the angle d is set to 10 degrees. In the noise measurement process, the null direction azimuth α is sequentially increased by an angle d, and the measurement and transmission of the noise level in each direction are repeated in the null direction azimuth α of 0 to 360 ° ( Steps 102 to 107).

【0029】参考として、図3に示すように、パッシブ
ソーナ装置の受波部4(ソノブイ)が20で示す位置に
存在し、また、行合船a、bが受波部4(20)に対し
北の方向から時計方向に70°、310°それぞれ回転
した方位に存在し、更に対象目標30が北の方向から時
計方向に170°(=β)回転した方位に存在するもの
とする。この場合、図4(A)で示されるような雑音レ
ベルの方位特性を計測により得ることができる。ここ
で、感度最低の方向(ナル方向)を行合船a、b間(方
位30°)に向けることで最低の雑音レベルとなってい
ることがわかる。
For reference, as shown in FIG. 3, the wave receiving section 4 (Sonobuoy) of the passive sonar device is located at the position indicated by 20, and the ships a and b are connected to the wave receiving section 4 (20). On the other hand, it is assumed that the target target 30 exists in the azimuth rotated by 70 ° and 310 ° clockwise from the north direction, and that the target 30 exists in the azimuth rotated 170 ° (= β) clockwise from the north direction. In this case, the azimuth characteristic of the noise level as shown in FIG. 4A can be obtained by measurement. Here, it can be seen that the lowest noise level is obtained by directing the direction of the lowest sensitivity (null direction) between the rowing ships a and b (azimuth 30 °).

【0030】図1に示した信号レベル計算部2は、入力
された対象目標方位βに基づき、方位βに対象目標が存
在すると仮定して、指向性パターンを回転させたときに
得られるであろう信号の受信レベルを、図2(B)に示
すフローチャートに従って計算し、信号レベルデータL
S(α,β)を送出する。
The signal level calculator 2 shown in FIG. 1 is obtained when the directivity pattern is rotated, based on the input target target direction β, assuming that the target is present in the direction β. The reception level of the brazing signal is calculated according to the flowchart shown in FIG.
Send S (α, β).

【0031】信号レベル計算部2は、まず、ナル方向の
方位αを0°とし(ステップ201)、この場合の指向
性パターンで得られるであろう信号レベルLS(α,
β)を次式に基づき計算する(ステップ202)。 LS(α,β)=1−cos(β−α) (3) よって、ナル方向の方位α=0の場合の信号レベルLS
(0,β)は、(3)式にα=0を代入することにより
(4)式より得られる。 LS(0,β)=1−cos(β−0) (4)
First, the signal level calculation unit 2 sets the azimuth α in the null direction to 0 ° (step 201), and obtains the signal level LS (α, α,
β) is calculated based on the following equation (step 202). LS (α, β) = 1−cos (β−α) (3) Therefore, the signal level LS when the null direction azimuth α = 0
(0, β) is obtained from equation (4) by substituting α = 0 into equation (3). LS (0, β) = 1−cos (β−0) (4)

【0032】信号レベル計算部2は、(4)式により計
算した信号レベルLS(0,β)のデータを方位計算部
3へ出力した後(ステップ203)、方位αの値を一定
角度dだけシフトし(ステップ204)、シフト後の方
位αが360°以上であるかどうか判定し(ステップ2
05)、360°未満であるときは再びステップ202
〜204の処理を実行する。以下、上記と同様にして、
信号レベル計算部2は、ナル方向の方位αを角度dずつ
順次増加させていき、それぞれの方位をナル方向とする
指向性パターンで得られるであろう信号レベルの計算
と、その計算結果の送出を、ナル方向の方位αが0〜3
60°の範囲で繰り返す。また、信号レベルは仮定した
レベルであり、本計算において周波数帯域には無関係で
ある。
After outputting the data of the signal level LS (0, β) calculated by the equation (4) to the azimuth calculating section 3 (step 203), the signal level calculating section 2 changes the value of the azimuth α by a certain angle d. Shift (step 204), and it is determined whether the azimuth α after the shift is equal to or greater than 360 ° (step 2).
05) If the angle is less than 360 °, step 202 is performed again.
To 204 are executed. Hereinafter, in the same manner as above,
The signal level calculation section 2 sequentially increases the azimuth α in the null direction by an angle d, calculates a signal level that would be obtained in a directivity pattern having each azimuth as a null direction, and sends out the calculation result. , The orientation α in the null direction is 0 to 3
Repeat in the range of 60 °. The signal level is an assumed level, and is not related to the frequency band in this calculation.

【0033】従って、信号レベル計算部2は、図3に示
したように、対象目標30が北の方向から時計方向に1
70°(=β)回転した方向に存在する場合、(3)式
中のβに170°を代入することにより、図4(B)に
示すような信号レベルの特性を得る。図4(B)におい
て、方位170°、すなわち対象目標30の方向にナル
方向を向けると、対象目標30の信号を受信しないこと
が分かる。
Therefore, as shown in FIG. 3, the signal level calculator 2 determines that the target 30 is 1 clockwise from the north direction.
If the signal exists in a direction rotated by 70 ° (= β), 170 ° is substituted for β in the equation (3) to obtain a signal level characteristic as shown in FIG. In FIG. 4B, when the null direction is directed to the azimuth of 170 °, that is, the direction of the target 30, the signal of the target 30 is not received.

【0034】方位計算部3は、雑音レベル計測部1から
送出された雑音レベルLNL(α)と信号レベル計算部
2から送出された信号レベルLS(α,β)とにより、
図2(C)に示すフローチャート従って方位計算を行
う。すなわち、方位計算部3は、まず、ナル方向の方位
αを0°とし(ステップ301)、この場合の指向性パ
ターンで得られるであろうS/N比SN(α,β)を次
式に基づき計算する(ステップ302)。 SNL(α,β)=LS(α,β)/LNL(α) (5) よって、ナル方向の方位α=0の場合のSN(0,β)
は、(5)式にα=0を代入することにより(6)式よ
り得られる。 SNL(0,β)=LS(0,β)/LNL(0) (6)
The azimuth calculator 3 calculates the noise level LNL (α) sent from the noise level measuring unit 1 and the signal level LS (α, β) sent from the signal level calculator 2.
The azimuth calculation is performed according to the flowchart shown in FIG. That is, the azimuth calculation unit 3 first sets the null azimuth α to 0 ° (step 301), and calculates the S / N ratio SN (α, β) that would be obtained by the directivity pattern in this case by the following equation. Calculation is performed based on the calculation (step 302). SNL (α, β) = LS (α, β) / LNL (α) (5) Therefore, SN (0, β) when the azimuth α = 0 in the null direction
Is obtained from equation (6) by substituting α = 0 into equation (5). SNL (0, β) = LS (0, β) / LNL (0) (6)

【0035】方位計算部3は、(6)式により計算した
SNL(0,β)のデータを一時的に記憶した後、方位
αの値を一定角度dだけシフトし(ステップ303)、
シフト後の方位αが360°以上であるかどうか判定し
(ステップ304)、360°未満であるときは再びス
テップ302〜303の処理を実行する。
After temporarily storing the data of SNL (0, β) calculated by the equation (6), the azimuth calculation unit 3 shifts the value of the azimuth α by a certain angle d (step 303).
It is determined whether or not the azimuth α after the shift is equal to or greater than 360 ° (step 304), and if it is less than 360 °, the processing of steps 302 to 303 is executed again.

【0036】以下、上記と同様にして方位計算部3は、
ナル方向の方位αを角度dずつ順次増加させていき、そ
れぞれの方位をナル方向とする指向性パターンで得られ
るであろうS/N比の計算を、ナル方向の方位αが0〜
360°の範囲で繰り返す。これにより、方位計算部3
は、図3に示したような位置に、行合船a及びbと対象
目標30が存在する場合、図4(A),(B)の結果か
ら図4(C)に示すような方位特性を得る。
Hereinafter, in the same manner as described above, the azimuth calculating unit 3
The directional α in the null direction is sequentially increased by the angle d, and the calculation of the S / N ratio that can be obtained by the directivity pattern in which each directional is the null direction is performed.
Repeat within 360 °. Thereby, the azimuth calculation unit 3
4A shows the azimuth characteristics as shown in FIG. 4 (C) from the results of FIGS. 4 (A) and 4 (B) in the case where the ships A and B and the target 30 exist at the positions as shown in FIG. Get.

【0037】方位計算部3は、計算された方位特性から
S/N比が最大となる方位αβLを検索する(ステップ
305)。このS/N比最大となる方位αβLが、低域
(L)の周波数帯域で最適に雑音を除去することができ
るナル方向の方位である。なぜならば、S/N比が最大
ということは、雑音レベルに対する信号レベルの割合が
最大ということであり、S/N比が最大となる方位αβ
Lの方向に指向性パターンを回転し、音響信号を得るこ
とができれば、雑音が低減されることとなる。求められ
たS/N比が最大となる方位αβLは、指向性形成部5
Lへ出力される(ステップ306)。
The azimuth calculation unit 3 searches the azimuth αβL at which the S / N ratio becomes maximum from the calculated azimuth characteristics (step 305). The azimuth αβL at which the S / N ratio becomes maximum is the null azimuth in which noise can be optimally removed in the low frequency band (L). Because the maximum S / N ratio means that the ratio of the signal level to the noise level is maximum, and the azimuth αβ at which the S / N ratio is maximum.
If the directivity pattern is rotated in the direction of L and an acoustic signal can be obtained, noise will be reduced. The azimuth αβL at which the obtained S / N ratio becomes the maximum is determined by the directivity forming unit 5.
L (step 306).

【0038】指向性形成部5Lは、入力されたS/N比
が最大となる方位αβLに基づき、ナル方向を方位αβ
Lとする指向性パターンを形成し、その指向性パターン
で得られた音響信号を周波数分析部6Lに出力する。周
波数分析部6Lは入力された音響信号を周波数分析す
る。ここで、周波数分析部6Lは設定された周波数帯域
(低域(L))についてのみ分析を行えば良い。なぜな
らば、他の周波数帯域は最適な雑音除去が行われていな
いからである。また、行合船等は時間経過に伴い移動
し、雑音レベルの状況が変化していくので、一定時間毎
に雑音レベル計測部1、信号レベル計算部2及び方位計
算部3における全行程を繰り返す。すなわち、一定時間
にナル方向を見直し指向性パターンを回転させる。
The directivity forming unit 5L changes the null direction to the azimuth αβ based on the azimuth αβL at which the input S / N ratio becomes the maximum.
A directivity pattern is set to L, and an acoustic signal obtained by the directivity pattern is output to the frequency analysis unit 6L. The frequency analysis unit 6L analyzes the frequency of the input acoustic signal. Here, the frequency analysis unit 6L only needs to analyze the set frequency band (low band (L)). This is because other frequency bands are not optimally denoised. Further, since the ship-going ship and the like move with the lapse of time and the state of the noise level changes, the entire process in the noise level measuring unit 1, the signal level calculating unit 2, and the azimuth calculating unit 3 is repeated at regular time intervals. . That is, the null direction is reviewed at a fixed time, and the directivity pattern is rotated.

【0039】ここまでが低域(L)の周波数帯域におけ
るナル方向の方位αβLに指向性パターンを形成し周波
数分析を行う動作である。同様に、図2の(ステップ1
03)のフィルタを中域(M)もしくは高域(H)の周
波数帯域を通過させるフィルタに変更することにより中
域(M)及び高域(H)について実施する。
Up to this point, the operation of forming a directional pattern in the null direction αβL in the low frequency band (L) and performing frequency analysis has been described. Similarly, in FIG.
03) is changed for the middle band (M) and the high band (H) by changing the filter to pass the middle band (M) or the high band (H).

【0040】図1で、雑音レベル計測部1及び方位計算
部3の構成が1つであるのは、方位計算を一定時間毎に
行っているために、低域(L)の計算を実行していない
ときに、中域(M)及び高域(H)の計算を行えるため
である。
In FIG. 1, the configuration of the noise level measuring unit 1 and the azimuth calculating unit 3 is one because the azimuth calculation is performed at fixed time intervals, so that the calculation of the low band (L) is executed. This is because the calculation of the middle range (M) and the high range (H) can be performed when not performed.

【0041】本実施例では、周波数帯域を3分割で行っ
たが、2分割でも4分割以上でも同様の効果を得ること
ができる。この周波数帯域の分割数を幾つにするかはハ
ードウエア規模と期待する効果によって決定される。分
割数を多くすれば効果は上がるが、指向性形成部5L、
5M、5H及び周波数分析部6L、6M、6Hを分割数
分だけ必要とし、ハードウエア規模が大きくなる。
In this embodiment, the frequency band is divided into three parts. However, the same effect can be obtained by dividing the frequency band into two parts or four or more parts. The number of divisions of the frequency band is determined by the hardware scale and the expected effect. The effect is increased by increasing the number of divisions, but the directivity forming unit 5L,
5M and 5H and the frequency analysis units 6L, 6M and 6H are required by the number of divisions, and the hardware scale becomes large.

【0042】また、目標信号の周波数が既知である場合
は、その周波数を含む帯域のみ処理を実施すればよいの
で、多分割して処理を実施する必要はなくハードウエア
規模は小さくすることが可能である。
If the frequency of the target signal is known, only the band containing that frequency needs to be processed, so that it is not necessary to perform the processing in multiple divisions and the hardware scale can be reduced. It is.

【0043】この実施の形態によれば、一定方位に待ち
受けての雑音低減が実現できる。その理由は、一度対象
目標の方位を設定することにより、行合船が移動し雑音
レベルの状況が変化しても、常に最適な雑音除去ができ
るからである。これは、目標探知の運用において、対象
目標の存在方位が確定又は推定される場合に有効な雑音
低減の方法である。
According to this embodiment, noise reduction while waiting in a fixed direction can be realized. The reason is that once the azimuth of the target target is set, the optimum noise removal can always be performed even if the cruise ship moves and the situation of the noise level changes. This is a noise reduction method that is effective when the direction of existence of the target target is determined or estimated in the operation of target detection.

【0044】実施の形態に係るパッシブソーナ装置およ
びパッシブソーナ方法は上記の如く構成されているの
で、行合船等が発する雑音の周波数特性が均一ではない
場合にも、対象目標の信号に対し最適な雑音除去ができ
るという効果を奏する。
Since the passive sonar apparatus and the passive sonar method according to the embodiment are configured as described above, even when the frequency characteristics of noise generated by a ship-going ship or the like are not uniform, the passive sonar apparatus and the passive sonar method are optimal for the target signal. This has the effect of making it possible to effectively remove noise.

【0045】なお、本実施の形態においては、本発明は
それに限定されず、本発明を適用する上で好適なパッシ
ブソーナ装置およびパッシブソーナ方法に適用すること
ができる。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上
記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適
な数、位置、形状等にすることができる。また、各図に
おいて、同一構成要素には同一符号を付している。
In the present embodiment, the present invention is not limited to this, and can be applied to a passive sonar device and a passive sonar method suitable for applying the present invention. Further, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above-described embodiment, but can be set to numbers, positions, shapes, and the like suitable for carrying out the present invention. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、周波数帯域を分割し、
それぞれの周波数帯域で対象目標の信号のS/N比が最
大となる方向に指向性パターンを回転させ、音波を受信
するようにしため、行合船等が発する雑音の周波数特性
が均一ではない場合にも、対象目標の信号に対し最適な
雑音除去ができるという効果を奏する。
According to the present invention, the frequency band is divided,
When the frequency characteristics of the noise generated by the cruise ship are not uniform because the directivity pattern is rotated in the direction that maximizes the S / N ratio of the target signal in each frequency band and the sound waves are received. In addition, there is an effect that optimal noise removal can be performed on the target signal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかかるパッシブソーナ装置およびパ
ッシブソーナ方法の実施形態の全体の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a passive sonar device and a passive sonar method according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のブロック図の動作の流れを示すフローチ
ャート図である。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation flow of the block diagram of FIG. 1;

【図3】対象目標と行合船の位置関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between a target target and a cruise ship.

【図4】行合船の雑音の周波数特性と各帯域における雑
音レベルを示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating frequency characteristics of noise of a rowing ship and a noise level in each band.

【図5】従来のパッシブソーナ装置の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional passive sonar device.

【図6】受波器及び指向性形成過程の指向性のパターン
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a pattern of directivity in a receiver and a directivity forming process.

【図7】行合船の雑音の周波数特性と低域(L)、中域
(M)、高域(H)の周波数帯域における雑音レベルを
示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating frequency characteristics of noise of a rowing ship and noise levels in a low band (L), a middle band (M), and a high band (H).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 雑音レベル計測部 2 信号レベル計算部 3 方位計算部 4 受波部 5,5L,5M,5H 指向性形成部 6,6L,6M,6H 周波数分析部 7 雑音レベル計測部 8 方位計算部 30 対象目標 41 無指向性の指向性を有する受波器 42 cosθで表される指向性を有する受波器 43 sinθで表される指向性を有する受波器 51 乗算器 52 乗算器 53 加算器 54 乗算器 55 加算器 Reference Signs List 1 noise level measuring unit 2 signal level calculating unit 3 direction calculating unit 4 receiving unit 5, 5L, 5M, 5H directivity forming unit 6, 6L, 6M, 6H frequency analyzing unit 7 noise level measuring unit 8 direction calculating unit 30 target Target 41 Receiver having non-directional directivity 42 Receiver having directivity represented by cos θ 43 Receiver having directivity represented by sin θ 51 Multiplier 52 Multiplier 53 Adder 54 Multiplication Container 55 Adder

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 音響信号から各方位の感度が異なる指向
性パターンを形成して目標探知を行うパッシブソーナ装
置であって、 前記音響信号の周波数帯域を制限するフィルタ手段と、 前記制限された周波数帯域における前記音響信号の各方
位の雑音レベルを計測して各方位の雑音レベルデータを
出力する雑音レベル計測手段と、 指定された方位に目標が存在する場合の各方位の受信レ
ベルを計算して各方位の受信レベルデータを出力する受
信レベル計算手段と、 前記受信レベルデータと前記雑音レベルデータとから各
方位のS/N比を求め、S/N比が最大となる方位を計
算して方位データとして出力する方位計算手段と、 前記方位データによりS/N比が最大となる方位に指向
性パターンを形成する指向性形成手段とを有することを
特徴とするパッシブソーナ装置。
1. A passive sonar device for detecting a target by forming a directional pattern having different sensitivities in respective directions from an acoustic signal, wherein: a filter means for limiting a frequency band of the acoustic signal; A noise level measuring means for measuring a noise level in each direction of the sound signal in a band and outputting noise level data in each direction; and calculating a reception level in each direction when a target exists in a specified direction. Receiving level calculating means for outputting receiving level data in each direction; calculating an S / N ratio in each direction from the receiving level data and the noise level data; calculating a direction in which the S / N ratio is maximum; Azimuth calculating means for outputting data as data, and directivity forming means for forming a directional pattern in an azimuth at which the S / N ratio is maximized based on the azimuth data. That Passhibusona apparatus.
【請求項2】 前記フィルタ手段は、前記音響信号を複
数の周波数帯域に制限し、 前記指向性形成手段を前記複数の周波数帯域毎に設けた
ことを特徴とする請求項1記載のパッシブソーナ装置。
2. The passive sonar device according to claim 1, wherein said filter means limits said acoustic signal to a plurality of frequency bands, and said directivity forming means is provided for each of said plurality of frequency bands. .
【請求項3】 前記雑音レベル計測手段および前記方位
計算手段は、前記複数の周波数帯域毎に雑音レベルの計
測および方位の計算を時系列で処理することを特徴とす
る請求項1又は2記載のパッシブソーナ装置。
3. The noise level measuring means and the azimuth calculating means process the measurement of the noise level and the calculation of the azimuth for each of the plurality of frequency bands in a time series. Passive sonar device.
【請求項4】 音響信号から各方位の感度が異なる指向
性パターンを形成して目標探知を行うパッシブソーナ方
法であって、 前記音響信号の周波数帯域を制限し、 前記制限された周波数帯域における前記音響信号の各方
位の雑音レベルを計測して各方位の雑音レベルデータを
出力し、 指定された方位に目標が存在する場合の各方位の受信レ
ベルを計算して各方位の受信レベルデータを出力し、 前記受信レベルデータと前記雑音レベルデータとから各
方位のS/N比を求め、S/N比が最大となる方位を計
算して方位データとして出力し、 前記方位データによりS/N比が最大となる方位に前記
指向性パターンを形成することを特徴とするパッシブソ
ーナ方法。
4. A passive sonar method for detecting a target by forming a directional pattern having different sensitivities in respective directions from an acoustic signal, wherein the frequency band of the acoustic signal is limited. Measures the noise level in each direction of the audio signal, outputs noise level data in each direction, calculates the reception level in each direction when the target exists in the specified direction, and outputs the reception level data in each direction The S / N ratio of each direction is obtained from the reception level data and the noise level data, the direction at which the S / N ratio becomes maximum is calculated and output as direction data, and the S / N ratio is calculated based on the direction data. A passive sonar method, wherein the directional pattern is formed in an orientation in which is maximum.
【請求項5】 前記音響信号を複数の周波数帯域に制限
し、 前記複数の周波数帯域毎に前記指向性パターンを形成す
ることを特徴とする請求項4記載のパッシブソーナ方
法。
5. The passive sonar method according to claim 4, wherein the acoustic signal is limited to a plurality of frequency bands, and the directivity pattern is formed for each of the plurality of frequency bands.
【請求項6】 前記複数の周波数帯域毎に雑音レベルの
計測および方位の計算を時系列で処理することを特徴と
する請求項4又は5記載のパッシブソーナ方法。
6. The passive sonar method according to claim 4, wherein the measurement of the noise level and the calculation of the azimuth are processed in time series for each of the plurality of frequency bands.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030046177A (en) * 2001-12-05 2003-06-12 엘지이노텍 주식회사 System detection for target sign
JP2012202837A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Nec Corp Passive sonar signal processing device, passive sonar signal processing method and passive sonar signal processing program
JP2013160564A (en) * 2012-02-02 2013-08-19 Nec Network & Sensor Systems Ltd Underwater vessel detector and method for detecting underwater vessel

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