JP2001141809A - ソーナーシステムおよびソーナー方法 - Google Patents
ソーナーシステムおよびソーナー方法Info
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- JP2001141809A JP2001141809A JP32374899A JP32374899A JP2001141809A JP 2001141809 A JP2001141809 A JP 2001141809A JP 32374899 A JP32374899 A JP 32374899A JP 32374899 A JP32374899 A JP 32374899A JP 2001141809 A JP2001141809 A JP 2001141809A
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、残響の周波数帯を遮断する残響遮
断フィルタを使用せずに、残響に埋もれたソーナー目標
の周波数成分を確実に抽出でき、残響を誤ってソーナー
目標であると誤認してしまうことなく確実にソーナー目
標を検出でき、残響の振幅変動が大きい場合にも、残響
を誤ってソーナー目標であると誤認することがないソー
ナーシステムおよびソーナー方法を提供することを課題
とする。 【解決手段】 周波数分析装置5から出力されるビンと
いう単位の複数の周波数セル毎の振幅値fに対して、計
算対象となるビンに隣接する複数のビンの振幅値fの平
均値を算出する平均処理と算出した平均値と計算対象と
なるビンの振幅値fの差を演算して演算結果を演算後振
幅値Fとして出力する演算処理とを行い、演算後振幅値
Fが最大のビンを選択して目標検出を行う。
断フィルタを使用せずに、残響に埋もれたソーナー目標
の周波数成分を確実に抽出でき、残響を誤ってソーナー
目標であると誤認してしまうことなく確実にソーナー目
標を検出でき、残響の振幅変動が大きい場合にも、残響
を誤ってソーナー目標であると誤認することがないソー
ナーシステムおよびソーナー方法を提供することを課題
とする。 【解決手段】 周波数分析装置5から出力されるビンと
いう単位の複数の周波数セル毎の振幅値fに対して、計
算対象となるビンに隣接する複数のビンの振幅値fの平
均値を算出する平均処理と算出した平均値と計算対象と
なるビンの振幅値fの差を演算して演算結果を演算後振
幅値Fとして出力する演算処理とを行い、演算後振幅値
Fが最大のビンを選択して目標検出を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中の音響信号を
送波してソーナー目標からの反射音波を受波するソーナ
ーシステムおよびソーナー方法に関し、特に残響の影響
を受けることなくソーナー目標からの反射音波を確実に
抽出するソーナーシステムおよびソーナー方法に関す
る。
送波してソーナー目標からの反射音波を受波するソーナ
ーシステムおよびソーナー方法に関し、特に残響の影響
を受けることなくソーナー目標からの反射音波を確実に
抽出するソーナーシステムおよびソーナー方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ソーナー目標からの反射音波を処
理するアクティブソーナーの場合、送信する送信音波に
対するソーナー目標からの反射音波であるエコーを受信
し、受信した受信信号を解析することによりソーナー目
標からの距離およびソーナー目標の方位情報を得る。し
かし、アクティブソーナーにより受信されるのはソーナ
ー目標からのエコーのみではなく、水中のゴミ等の浮遊
物からの反射音波である残響も受信することになり、残
響に埋もれたソーナー目標からのエコーを認識する必要
があり、残響に埋もれたソーナー目標からのエコーを認
識するために、残響の周波数帯を遮断する残響遮断フィ
ルタを使用する方法、また、特開平11−064495号公報に
開示されているように周波数成分毎に可変利得処理をす
る方法が存在する。
理するアクティブソーナーの場合、送信する送信音波に
対するソーナー目標からの反射音波であるエコーを受信
し、受信した受信信号を解析することによりソーナー目
標からの距離およびソーナー目標の方位情報を得る。し
かし、アクティブソーナーにより受信されるのはソーナ
ー目標からのエコーのみではなく、水中のゴミ等の浮遊
物からの反射音波である残響も受信することになり、残
響に埋もれたソーナー目標からのエコーを認識する必要
があり、残響に埋もれたソーナー目標からのエコーを認
識するために、残響の周波数帯を遮断する残響遮断フィ
ルタを使用する方法、また、特開平11−064495号公報に
開示されているように周波数成分毎に可変利得処理をす
る方法が存在する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、残響の
周波数帯を遮断する残響遮断フィルタを使用する従来技
術では、ソーナー目標の周波数成分が残響の周波数成分
の帯内に存在すると残響遮断フィルタによって残響成分
と同時にソーナー目標の周波数成分も除去されてしまう
ため、ソーナー目標を検出できない場合があるととも
に、残響の周波数成分と残響遮断フィルタの周波数特性
が一致しないと残響の一部を除去できないため、残響を
誤ってソーナー目標であると誤認してしまうという問題
点があった。
周波数帯を遮断する残響遮断フィルタを使用する従来技
術では、ソーナー目標の周波数成分が残響の周波数成分
の帯内に存在すると残響遮断フィルタによって残響成分
と同時にソーナー目標の周波数成分も除去されてしまう
ため、ソーナー目標を検出できない場合があるととも
に、残響の周波数成分と残響遮断フィルタの周波数特性
が一致しないと残響の一部を除去できないため、残響を
誤ってソーナー目標であると誤認してしまうという問題
点があった。
【0004】さらに周波数成分毎に可変利得処理をする
従来技術では、残響の振幅変動が激しいと変化に追随す
るのが難しく最適な利得制御ができないため、残響の振
幅変動が大きい場合に、残響を十分に減衰できず、残響
を誤ってソーナー目標であると誤認してしまうことがあ
るという問題点があった。
従来技術では、残響の振幅変動が激しいと変化に追随す
るのが難しく最適な利得制御ができないため、残響の振
幅変動が大きい場合に、残響を十分に減衰できず、残響
を誤ってソーナー目標であると誤認してしまうことがあ
るという問題点があった。
【0005】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、残響の周波数帯を
遮断する残響遮断フィルタを使用せずに、残響に埋もれ
たソーナー目標の周波数成分を確実に抽出でき、残響を
誤ってソーナー目標であると誤認してしまうことなく確
実にソーナー目標を検出でき、残響の振幅変動が大きい
場合にも、残響を誤ってソーナー目標であると誤認する
ことがないソーナーシステムおよびソーナー方法を提供
する点にある。
のであり、その目的とするところは、残響の周波数帯を
遮断する残響遮断フィルタを使用せずに、残響に埋もれ
たソーナー目標の周波数成分を確実に抽出でき、残響を
誤ってソーナー目標であると誤認してしまうことなく確
実にソーナー目標を検出でき、残響の振幅変動が大きい
場合にも、残響を誤ってソーナー目標であると誤認する
ことがないソーナーシステムおよびソーナー方法を提供
する点にある。
【0006】
【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、送信信号を生成する送信手段と、該送信手段
により生成された前記送信信号を音響信号に変換して水
中に送波する音響信号送波手段と、該音響信号送波手段
により送波された前記音響信号に対するソーナー目標か
らの反射音波を含む水中からの音波を受波して受信信号
を出力する反射音波受波手段と、該反射音波受波手段か
らの前記受信信号をデジタル信号に変換するA/D変換
手段と、該A/D変換手段により前記デジタル信号に変
換された前記受信信号を周波数分析して複数の連続した
周波数成分毎のn個の振幅値にそれぞれ分解して出力す
る周波数分析手段と、該周波数分析手段により出力され
る前記振幅値の内の計算対象の前記振幅値と前記計算対
象の前記振幅値の前記周波数成分に隣接する前後m個の
前記周波数成分の前記振幅値との差を算出して演算後振
幅値として出力する周波数演算手段とを具備することを
特徴とするソーナーシステムに存する。また請求項2記
載の発明の要旨は、前記周波数演算手段は、前記計算対
象の前記振幅値を除く、前記計算対象の前記振幅値の前
記周波数成分に隣接する前記前後m個の前記周波数成分
の前記振幅値の平均値を算出する平均値算出手段と、該
平均値算出手段により算出された前記平均値と、前記計
算対象の前記振幅値との差を算出する差分演算手段とか
らなることを特徴とする請求項1記載のソーナーシステ
ムに存する。また請求項3記載の発明の要旨は、前記平
均値算出手段は、前記計算対象の前記振幅値の前記周波
数成分に隣接する前記前後m個の前記周波数成分の前記
振幅値と前記計算対象の前記振幅値との平均値を算出さ
せることを特徴とする請求項1又は2記載のソーナーシ
ステムに存する。また請求項4記載の発明の要旨は、前
記周波数演算手段は、前記周波数分析手段により出力さ
れる前記n個の前記振幅値の内、n−2m個を前記計算
対象とさせることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
かに記載のソーナーシステムに存する。また請求項5記
載の発明の要旨は、前記周波数演算手段により出力され
る前記演算後振幅値が最大となる前記周波数成分を選択
する最大値選択手段と、該最大値選択手段により選択さ
れた前記演算後振幅値と閾値との比較を行い目標が存在
するか否かを判定する目標検出手段とを具備することを
特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のソーナー
システムに存する。また請求項6記載の発明の要旨は、
前記周波数演算手段において前記計算対象とされる前記
振幅値を指定する計算対象指定手段を具備することを特
徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のソーナーシ
ステムに存する。また請求項7記載の発明の要旨は、前
記平均値算出手段において前記平均値を算出する対象と
なる前記計算対象の前記振幅値の前記周波数成分に隣接
する前記周波数成分の前記振幅値の数を指定する信号数
指定手段を具備することを特徴とする請求項1乃至6の
いずれかに記載のソーナーシステムに存する。また請求
項8記載の発明の要旨は、前記送信手段は、前記周波数
分析手段により分析する前記複数の周波数成分の周波数
帯域よりも狭い前記周波数帯域の前記送信信号を生成さ
せることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載
のソーナーシステムに存する。また請求項9記載の発明
の要旨は、前記周波数演算手段から出力される前記演算
後振幅値を表示する表示手段を具備することを特徴とす
る請求項1乃至8のいずれかに記載のソーナーシステム
に存する。また請求項10記載の発明の要旨は、送信信
号を生成し、該生成した前記送信信号を音響信号に変換
して水中に送波し、該送波した前記音響信号に対するソ
ーナー目標からの反射音波を含む水中からの音波を受波
して受信信号を出力し、該前記受信信号をデジタル信号
に変換し、該デジタル信号に変換した前記受信信号を周
波数分析して複数の連続した周波数成分毎のn個の振幅
値にそれぞれ分解して出力し、該出力した前記振幅値の
内の計算対象の前記振幅値と前記計算対象の前記振幅値
の前記周波数成分に隣接する前後m個の前記周波数成分
の前記振幅値との差を算出して演算後振幅値として出力
することを特徴とするソーナー方法に存する。また請求
項11記載の発明の要旨は、前記計算対象の前記振幅値
を除く、前記計算対象の前記振幅値の前記周波数成分に
隣接する前記前後m個の前記周波数成分の前記振幅値の
平均値を算出し、該算出した前記平均値と、前記計算対
象の前記振幅値との差を算出して前記演算後振幅値とし
て出力することを特徴とする請求項10記載のソーナー
方法に存する。また請求項12記載の発明の要旨は、前
記計算対象の前記振幅値の前記周波数成分に隣接する前
記前後m個の前記周波数成分の前記振幅値と前記計算対
象の前記振幅値との平均値を算出することを特徴とする
請求項10又は11記載のソーナー方法に存する。また
請求項13記載の発明の要旨は、前記出力する前記n個
の前記振幅値の内、n−2m個を前記計算対象とするこ
とを特徴とする請求項10乃至12のいずれかに記載の
ソーナー方法に存する。また請求項14記載の発明の要
旨は、前記出力する前記演算後振幅値が最大となる前記
周波数成分を選択し、該選択した前記演算後振幅値と閾
値との比較を行い目標が存在するか否かを判定すること
を特徴とする請求項10乃至13のいずれかに記載のソ
ーナー方法に存する。また請求項15記載の発明の要旨
は、前記計算対象とされる前記振幅値を指定することを
特徴とする請求項10乃至14のいずれかに記載のソー
ナー方法に存する。また請求項16記載の発明の要旨
は、前記平均値を算出する対象となる前記計算対象の前
記振幅値の前記周波数成分に隣接する前記周波数成分の
前記振幅値の数を指定することを特徴とする請求項10
乃至15のいずれかに記載のソーナー方法に存する。ま
た請求項17記載の発明の要旨は、前記分析する前記複
数の周波数成分の周波数帯域よりも狭い前記周波数帯域
の前記送信信号を生成することを特徴とする請求項10
乃至16のいずれかに記載のソーナー方法に存する。ま
た請求項18記載の発明の要旨は、前記演算後振幅値を
表示することを特徴とする請求項10乃至17のいずれ
かに記載のソーナー方法に存する。
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、送信信号を生成する送信手段と、該送信手段
により生成された前記送信信号を音響信号に変換して水
中に送波する音響信号送波手段と、該音響信号送波手段
により送波された前記音響信号に対するソーナー目標か
らの反射音波を含む水中からの音波を受波して受信信号
を出力する反射音波受波手段と、該反射音波受波手段か
らの前記受信信号をデジタル信号に変換するA/D変換
手段と、該A/D変換手段により前記デジタル信号に変
換された前記受信信号を周波数分析して複数の連続した
周波数成分毎のn個の振幅値にそれぞれ分解して出力す
る周波数分析手段と、該周波数分析手段により出力され
る前記振幅値の内の計算対象の前記振幅値と前記計算対
象の前記振幅値の前記周波数成分に隣接する前後m個の
前記周波数成分の前記振幅値との差を算出して演算後振
幅値として出力する周波数演算手段とを具備することを
特徴とするソーナーシステムに存する。また請求項2記
載の発明の要旨は、前記周波数演算手段は、前記計算対
象の前記振幅値を除く、前記計算対象の前記振幅値の前
記周波数成分に隣接する前記前後m個の前記周波数成分
の前記振幅値の平均値を算出する平均値算出手段と、該
平均値算出手段により算出された前記平均値と、前記計
算対象の前記振幅値との差を算出する差分演算手段とか
らなることを特徴とする請求項1記載のソーナーシステ
ムに存する。また請求項3記載の発明の要旨は、前記平
均値算出手段は、前記計算対象の前記振幅値の前記周波
数成分に隣接する前記前後m個の前記周波数成分の前記
振幅値と前記計算対象の前記振幅値との平均値を算出さ
せることを特徴とする請求項1又は2記載のソーナーシ
ステムに存する。また請求項4記載の発明の要旨は、前
記周波数演算手段は、前記周波数分析手段により出力さ
れる前記n個の前記振幅値の内、n−2m個を前記計算
対象とさせることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
かに記載のソーナーシステムに存する。また請求項5記
載の発明の要旨は、前記周波数演算手段により出力され
る前記演算後振幅値が最大となる前記周波数成分を選択
する最大値選択手段と、該最大値選択手段により選択さ
れた前記演算後振幅値と閾値との比較を行い目標が存在
するか否かを判定する目標検出手段とを具備することを
特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のソーナー
システムに存する。また請求項6記載の発明の要旨は、
前記周波数演算手段において前記計算対象とされる前記
振幅値を指定する計算対象指定手段を具備することを特
徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のソーナーシ
ステムに存する。また請求項7記載の発明の要旨は、前
記平均値算出手段において前記平均値を算出する対象と
なる前記計算対象の前記振幅値の前記周波数成分に隣接
する前記周波数成分の前記振幅値の数を指定する信号数
指定手段を具備することを特徴とする請求項1乃至6の
いずれかに記載のソーナーシステムに存する。また請求
項8記載の発明の要旨は、前記送信手段は、前記周波数
分析手段により分析する前記複数の周波数成分の周波数
帯域よりも狭い前記周波数帯域の前記送信信号を生成さ
せることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載
のソーナーシステムに存する。また請求項9記載の発明
の要旨は、前記周波数演算手段から出力される前記演算
後振幅値を表示する表示手段を具備することを特徴とす
る請求項1乃至8のいずれかに記載のソーナーシステム
に存する。また請求項10記載の発明の要旨は、送信信
号を生成し、該生成した前記送信信号を音響信号に変換
して水中に送波し、該送波した前記音響信号に対するソ
ーナー目標からの反射音波を含む水中からの音波を受波
して受信信号を出力し、該前記受信信号をデジタル信号
に変換し、該デジタル信号に変換した前記受信信号を周
波数分析して複数の連続した周波数成分毎のn個の振幅
値にそれぞれ分解して出力し、該出力した前記振幅値の
内の計算対象の前記振幅値と前記計算対象の前記振幅値
の前記周波数成分に隣接する前後m個の前記周波数成分
の前記振幅値との差を算出して演算後振幅値として出力
することを特徴とするソーナー方法に存する。また請求
項11記載の発明の要旨は、前記計算対象の前記振幅値
を除く、前記計算対象の前記振幅値の前記周波数成分に
隣接する前記前後m個の前記周波数成分の前記振幅値の
平均値を算出し、該算出した前記平均値と、前記計算対
象の前記振幅値との差を算出して前記演算後振幅値とし
て出力することを特徴とする請求項10記載のソーナー
方法に存する。また請求項12記載の発明の要旨は、前
記計算対象の前記振幅値の前記周波数成分に隣接する前
記前後m個の前記周波数成分の前記振幅値と前記計算対
象の前記振幅値との平均値を算出することを特徴とする
請求項10又は11記載のソーナー方法に存する。また
請求項13記載の発明の要旨は、前記出力する前記n個
の前記振幅値の内、n−2m個を前記計算対象とするこ
とを特徴とする請求項10乃至12のいずれかに記載の
ソーナー方法に存する。また請求項14記載の発明の要
旨は、前記出力する前記演算後振幅値が最大となる前記
周波数成分を選択し、該選択した前記演算後振幅値と閾
値との比較を行い目標が存在するか否かを判定すること
を特徴とする請求項10乃至13のいずれかに記載のソ
ーナー方法に存する。また請求項15記載の発明の要旨
は、前記計算対象とされる前記振幅値を指定することを
特徴とする請求項10乃至14のいずれかに記載のソー
ナー方法に存する。また請求項16記載の発明の要旨
は、前記平均値を算出する対象となる前記計算対象の前
記振幅値の前記周波数成分に隣接する前記周波数成分の
前記振幅値の数を指定することを特徴とする請求項10
乃至15のいずれかに記載のソーナー方法に存する。ま
た請求項17記載の発明の要旨は、前記分析する前記複
数の周波数成分の周波数帯域よりも狭い前記周波数帯域
の前記送信信号を生成することを特徴とする請求項10
乃至16のいずれかに記載のソーナー方法に存する。ま
た請求項18記載の発明の要旨は、前記演算後振幅値を
表示することを特徴とする請求項10乃至17のいずれ
かに記載のソーナー方法に存する。
【0007】
【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。
に基づいて詳細に説明する。
【0008】(第1実施形態)図1は、本発明に係るソ
ーナーシステムの第1実施形態の構成を示すブロック図
である。
ーナーシステムの第1実施形態の構成を示すブロック図
である。
【0009】第1実施形態のソーナーシステムは、送信
信号を生成する送信器1と、送信器1により生成された
送信信号を音響信号に変換して水中に送信音波として送
波するとともに、ソーナー目標からの反射音波であるエ
コーを受波して受信信号を出力する送受波器2と、送受
波器2からの受信信号の受信処理を行う受信処理部3
と、受信処理部3からの受信信号をデジタル信号に変換
するA/D変換器4と、A/D変換器4からの受信信号
の周波数分析を行い、ビンという単位の複数の周波数セ
ル毎の振幅値fにそれぞれ分解するFFT(Fast Fouri
er Transform)等の周波数分析装置5と、計算対象とな
るビンに隣接する複数のビンの振幅値fの平均値を算出
する平均処理と算出した平均値と計算対象となるビンの
振幅値fの差を演算して演算結果を演算後振幅値Fとし
て出力する演算処理とを行う演算器6と、演算器6から
の演算後振幅値Fが最大のビンを選択して目標検出を行
う目標検出部7とからなる。
信号を生成する送信器1と、送信器1により生成された
送信信号を音響信号に変換して水中に送信音波として送
波するとともに、ソーナー目標からの反射音波であるエ
コーを受波して受信信号を出力する送受波器2と、送受
波器2からの受信信号の受信処理を行う受信処理部3
と、受信処理部3からの受信信号をデジタル信号に変換
するA/D変換器4と、A/D変換器4からの受信信号
の周波数分析を行い、ビンという単位の複数の周波数セ
ル毎の振幅値fにそれぞれ分解するFFT(Fast Fouri
er Transform)等の周波数分析装置5と、計算対象とな
るビンに隣接する複数のビンの振幅値fの平均値を算出
する平均処理と算出した平均値と計算対象となるビンの
振幅値fの差を演算して演算結果を演算後振幅値Fとし
て出力する演算処理とを行う演算器6と、演算器6から
の演算後振幅値Fが最大のビンを選択して目標検出を行
う目標検出部7とからなる。
【0010】周波数分析装置5におけるビンは、低周波
数成分の周波数セルから高周波数成分の周波数セルにか
けての連続した異なる周波数成分の周波数セルであり、
周波数分析装置5は、各周波数セル、すなわち各ビン毎
の周波数成分の振幅値をそれぞれ出力する。
数成分の周波数セルから高周波数成分の周波数セルにか
けての連続した異なる周波数成分の周波数セルであり、
周波数分析装置5は、各周波数セル、すなわち各ビン毎
の周波数成分の振幅値をそれぞれ出力する。
【0011】演算器6における平均処理は、周波数分析
装置5からの複数のビンの振幅値fの内、計算対象とな
るビンに隣接する前後m個のビンの振幅値fの平均値を
算出させる処理で、計算対象となるビンの振幅値fを除
いた2m個の振幅値fの平均値が算出される。
装置5からの複数のビンの振幅値fの内、計算対象とな
るビンに隣接する前後m個のビンの振幅値fの平均値を
算出させる処理で、計算対象となるビンの振幅値fを除
いた2m個の振幅値fの平均値が算出される。
【0012】次に、第1実施形態の動作を図3を参照し
て詳細に説明する。図3は、図1に示す周波数分析装置
からの振幅値fと演算器からの演算後振幅値Fとの信号
例を示す説明図である。
て詳細に説明する。図3は、図1に示す周波数分析装置
からの振幅値fと演算器からの演算後振幅値Fとの信号
例を示す説明図である。
【0013】まず送信器1は、送信信号を生成し、送受
波器2は、送信器1で生成した送信信号を水中に音響信
号として送波するとともに、送波した音響信号に対する
ソーナー目標からの反射音波であるエコーを含む水中か
らの音波を受波して受信信号を出力する。なお、送信器
1で生成する送信信号の周波数帯域は、周波数分析装置
5により分析する周波数帯域よりも狭い周波数帯域であ
り、1つのビン分の周波数帯域よりも狭いか、2から3
ビン分の周波数帯域であることが好ましく、また、演算
器6における平均処理の対象となるビン分の周波数帯域
よりも狭いことが好ましい。
波器2は、送信器1で生成した送信信号を水中に音響信
号として送波するとともに、送波した音響信号に対する
ソーナー目標からの反射音波であるエコーを含む水中か
らの音波を受波して受信信号を出力する。なお、送信器
1で生成する送信信号の周波数帯域は、周波数分析装置
5により分析する周波数帯域よりも狭い周波数帯域であ
り、1つのビン分の周波数帯域よりも狭いか、2から3
ビン分の周波数帯域であることが好ましく、また、演算
器6における平均処理の対象となるビン分の周波数帯域
よりも狭いことが好ましい。
【0014】送受波器2からの受信信号は、受信処理部
3により受信処理を行った後、A/D変換器4によりア
ナログ信号からデジタル信号に変換し、FFT(Fast F
ourier Transform)等の周波数分析装置5によりデジタ
ル信号に変換された受信信号の周波数分析を行い、ビン
単位の振幅値fにそれぞれ分解される。ビンは、低周波
数成分の周波数セルから高周波数成分の周波数セルにか
けての連続した異なる周波数成分の周波数セルであり、
ビン1〜ビンnのn個のビンから振幅値f1〜振幅値f
nをそれぞれ出力する。なお、図3ではn=30の場合
を示しており、ビン1〜ビン30の30個のビンからそ
れぞれ出力された振幅値f1〜振幅値f30のそれぞれ
の振幅レベルを表している。
3により受信処理を行った後、A/D変換器4によりア
ナログ信号からデジタル信号に変換し、FFT(Fast F
ourier Transform)等の周波数分析装置5によりデジタ
ル信号に変換された受信信号の周波数分析を行い、ビン
単位の振幅値fにそれぞれ分解される。ビンは、低周波
数成分の周波数セルから高周波数成分の周波数セルにか
けての連続した異なる周波数成分の周波数セルであり、
ビン1〜ビンnのn個のビンから振幅値f1〜振幅値f
nをそれぞれ出力する。なお、図3ではn=30の場合
を示しており、ビン1〜ビン30の30個のビンからそ
れぞれ出力された振幅値f1〜振幅値f30のそれぞれ
の振幅レベルを表している。
【0015】次に演算器6は、周波数分析装置5からの
振幅値fの中で計算対象となるk番目のビンkの振幅値
fkについて、計算対象となるk番目のビンの振幅値f
kを除き、計算対象となるk番目のビンkを中心に前後
のそれぞれm個で合計2m個の振幅値fk−m〜振幅値
fk−1と振幅値fk+1〜振幅値fk+mとの平均値
を算出する平均処理を行い、算出した平均値と計算対象
となるk番目のビンkの振幅値fkとの差を演算し、演
算結果を演算後振幅値Fkとして目標検出部7に出力す
る。なお、計算対象となるビンkの振幅値fkの範囲
は、もっとも周波数成分の低いビンからm個のビンとも
っとも周波数成分の高いビンからm個のビンとを除いた
ビンm+1〜ビンn−mのn−2m個のビンからそれぞ
れ出力される振幅値fm+1〜振幅値fn−mであり、
n−2m個の演算後振幅値Fm+1〜演算後振幅値Fn
−mが演算器6から出力される。なお、図3ではm=4
の場合を示しており、ビン5〜ビン26の22個のビン
からそれぞれ出力される振幅値f5〜振幅値f22が計
算対象とされ、算後振幅値F5〜演算後振幅値F26の
それぞれの振幅レベルを表している。
振幅値fの中で計算対象となるk番目のビンkの振幅値
fkについて、計算対象となるk番目のビンの振幅値f
kを除き、計算対象となるk番目のビンkを中心に前後
のそれぞれm個で合計2m個の振幅値fk−m〜振幅値
fk−1と振幅値fk+1〜振幅値fk+mとの平均値
を算出する平均処理を行い、算出した平均値と計算対象
となるk番目のビンkの振幅値fkとの差を演算し、演
算結果を演算後振幅値Fkとして目標検出部7に出力す
る。なお、計算対象となるビンkの振幅値fkの範囲
は、もっとも周波数成分の低いビンからm個のビンとも
っとも周波数成分の高いビンからm個のビンとを除いた
ビンm+1〜ビンn−mのn−2m個のビンからそれぞ
れ出力される振幅値fm+1〜振幅値fn−mであり、
n−2m個の演算後振幅値Fm+1〜演算後振幅値Fn
−mが演算器6から出力される。なお、図3ではm=4
の場合を示しており、ビン5〜ビン26の22個のビン
からそれぞれ出力される振幅値f5〜振幅値f22が計
算対象とされ、算後振幅値F5〜演算後振幅値F26の
それぞれの振幅レベルを表している。
【0016】次に目標検出部7は、n−2m個の演算後
振幅値Fの中から演算後振幅値Fが最大となるビンを選
択し、選択したビンの演算後振幅値Fと予め定められた
閾値とを比較して演算後振幅値Fの最大値が閾値を越え
た場合にソーナー目標であると検出する。残響成分の周
波数はソーナーシステムの移動速度、送波と受波指向性
の影響により水中の無数の浮遊物からの反射であるため
周波数成分が拡がりを持つのに対し、送波の周波数を狭
帯域送信とすれば目標の周波数成分は一点からの反射で
あるため拡がりを持たないので、受信信号の周波数の拡
がりの差を検出した結果である演算後振幅値Fの最大値
によってソーナー目標を検出する。図3では、ビン1
9、すなわち演算後振幅値F19が最大となる例を示し
ている。
振幅値Fの中から演算後振幅値Fが最大となるビンを選
択し、選択したビンの演算後振幅値Fと予め定められた
閾値とを比較して演算後振幅値Fの最大値が閾値を越え
た場合にソーナー目標であると検出する。残響成分の周
波数はソーナーシステムの移動速度、送波と受波指向性
の影響により水中の無数の浮遊物からの反射であるため
周波数成分が拡がりを持つのに対し、送波の周波数を狭
帯域送信とすれば目標の周波数成分は一点からの反射で
あるため拡がりを持たないので、受信信号の周波数の拡
がりの差を検出した結果である演算後振幅値Fの最大値
によってソーナー目標を検出する。図3では、ビン1
9、すなわち演算後振幅値F19が最大となる例を示し
ている。
【0017】なお第1実施形態では、目標検出部7によ
りソーナー目標の検出を行ったが、演算器6からの演算
後振幅値FをCRT等の表示装置に表示して、目視によ
りソーナー目標を検出するようにしてもよい。さらに表
示装置に表示する演算後振幅値Fの内、閾値を越えたも
ののみを表示すれば、目視によるソーナー目標の検出が
簡単になる。
りソーナー目標の検出を行ったが、演算器6からの演算
後振幅値FをCRT等の表示装置に表示して、目視によ
りソーナー目標を検出するようにしてもよい。さらに表
示装置に表示する演算後振幅値Fの内、閾値を越えたも
ののみを表示すれば、目視によるソーナー目標の検出が
簡単になる。
【0018】また第1実施形態では、目標検出部7で選
択したビンの演算後振幅値Fと比較する閾値を予め定め
られた値としたが、閾値入力部を設けて閾値を可変にす
ることもできる。
択したビンの演算後振幅値Fと比較する閾値を予め定め
られた値としたが、閾値入力部を設けて閾値を可変にす
ることもできる。
【0019】さらに平均処理ビン数指定部を設けて、演
算器6において平均処理を行うビンの数2mの個数を可
変にすることもでき、この場合、演算器6からの演算後
振幅値Fの最大値が最大となるように平均処理を行うビ
ン数2mを随時選択することでソーナー目標からの信号
が引き立ち、残響周波数の周波数の拡がりに対して最大
の効果が得られる。
算器6において平均処理を行うビンの数2mの個数を可
変にすることもでき、この場合、演算器6からの演算後
振幅値Fの最大値が最大となるように平均処理を行うビ
ン数2mを随時選択することでソーナー目標からの信号
が引き立ち、残響周波数の周波数の拡がりに対して最大
の効果が得られる。
【0020】さらに第1実施形態では、n−2m個のビ
ンに対して演算を行い、n−2m個の演算後振幅値Fを
得たが、ソーナー目標からの反射音波(エコー)の周波
数が既知の場合には、全てのビンに対して演算を行う必
要がないため、演算を行うビンを指定するビン指定部を
設けて、演算を行うビンを指定することにより効率よく
ソーナー目標の検出ができる。
ンに対して演算を行い、n−2m個の演算後振幅値Fを
得たが、ソーナー目標からの反射音波(エコー)の周波
数が既知の場合には、全てのビンに対して演算を行う必
要がないため、演算を行うビンを指定するビン指定部を
設けて、演算を行うビンを指定することにより効率よく
ソーナー目標の検出ができる。
【0021】以上説明したように、第1実施形態によれ
ば、受信信号の周波数の拡がりの差を検出することによ
り、残響の周波数帯を遮断する残響遮断フィルタを使用
せずに、残響に埋もれたソーナー目標の周波数成分を確
実に抽出でき、残響を誤ってソーナー目標であると誤認
してしまうことなく確実にソーナー目標を検出でき、残
響の振幅変動が大きい場合にも、残響を誤ってソーナー
目標であると誤認することがないという効果を奏する。
ば、受信信号の周波数の拡がりの差を検出することによ
り、残響の周波数帯を遮断する残響遮断フィルタを使用
せずに、残響に埋もれたソーナー目標の周波数成分を確
実に抽出でき、残響を誤ってソーナー目標であると誤認
してしまうことなく確実にソーナー目標を検出でき、残
響の振幅変動が大きい場合にも、残響を誤ってソーナー
目標であると誤認することがないという効果を奏する。
【0022】(第2実施形態)図2は、本発明に係るソ
ーナーシステムの第2実施形態の構成を示すブロック図
である。
ーナーシステムの第2実施形態の構成を示すブロック図
である。
【0023】第2実施形態は、周波数分析装置5からの
振幅値fの中で計算対象となるk番目のビンkの振幅値
fkについて、計算対象となるk番目のビンの振幅値f
kを含む、計算対象となるk番目のビンkを中心に前後
のそれぞれm個で合計2m+1個の振幅値fk−m〜振
幅値fk+mと平均値を算出する平均処理を行う点で第
1実施形態と異なり、その他の構成は、第1実施形態と
同様である。
振幅値fの中で計算対象となるk番目のビンkの振幅値
fkについて、計算対象となるk番目のビンの振幅値f
kを含む、計算対象となるk番目のビンkを中心に前後
のそれぞれm個で合計2m+1個の振幅値fk−m〜振
幅値fk+mと平均値を算出する平均処理を行う点で第
1実施形態と異なり、その他の構成は、第1実施形態と
同様である。
【0024】なお、本発明が上記各実施形態に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は
適宜変更され得ることは明らかである。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。なお、各図において、同一構成要素に
は同一符号を付している。
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は
適宜変更され得ることは明らかである。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。なお、各図において、同一構成要素に
は同一符号を付している。
【0025】
【発明の効果】本発明のソーナーシステムおよびソーナ
ー方法は、受信信号の周波数の拡がりの差を検出するこ
とにより、残響の周波数帯を遮断する残響遮断フィルタ
を使用せずに、残響に埋もれたソーナー目標の周波数成
分を確実に抽出でき、残響を誤ってソーナー目標である
と誤認してしまうことなく確実にソーナー目標を検出で
き、残響の振幅変動が大きい場合にも、残響を誤ってソ
ーナー目標であると誤認することがないという効果を奏
する。
ー方法は、受信信号の周波数の拡がりの差を検出するこ
とにより、残響の周波数帯を遮断する残響遮断フィルタ
を使用せずに、残響に埋もれたソーナー目標の周波数成
分を確実に抽出でき、残響を誤ってソーナー目標である
と誤認してしまうことなく確実にソーナー目標を検出で
き、残響の振幅変動が大きい場合にも、残響を誤ってソ
ーナー目標であると誤認することがないという効果を奏
する。
【図1】本発明に係るソーナーシステムの第1実施形態
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明に係るソーナーシステムの第2実施形態
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図3】図1に示す周波数分析装置からの振幅値fと演
算器からの演算後振幅値Fとの信号例を示す説明図であ
る。
算器からの演算後振幅値Fとの信号例を示す説明図であ
る。
1 送信器 2 送受波器 3 受信処理部 4 A/D変換器 5 周波数分析装置 6 演算器 7 目標検出部
Claims (18)
- 【請求項1】 送信信号を生成する送信手段と、 該送信手段により生成された前記送信信号を音響信号に
変換して水中に送波する音響信号送波手段と、 該音響信号送波手段により送波された前記音響信号に対
するソーナー目標からの反射音波を含む水中からの音波
を受波して受信信号を出力する反射音波受波手段と、 該反射音波受波手段からの前記受信信号をデジタル信号
に変換するA/D変換手段と、 該A/D変換手段により前記デジタル信号に変換された
前記受信信号を周波数分析して複数の連続した周波数成
分毎のn個の振幅値にそれぞれ分解して出力する周波数
分析手段と、 該周波数分析手段により出力される前記振幅値の内の計
算対象の前記振幅値と前記計算対象の前記振幅値の前記
周波数成分に隣接する前後m個の前記周波数成分の前記
振幅値との差を算出して演算後振幅値として出力する周
波数演算手段とを具備することを特徴とするソーナーシ
ステム。 - 【請求項2】 前記周波数演算手段は、前記計算対象の
前記振幅値を除く、前記計算対象の前記振幅値の前記周
波数成分に隣接する前記前後m個の前記周波数成分の前
記振幅値の平均値を算出する平均値算出手段と、 該平均値算出手段により算出された前記平均値と、前記
計算対象の前記振幅値との差を算出する差分演算手段と
からなることを特徴とする請求項1記載のソーナーシス
テム。 - 【請求項3】 前記平均値算出手段は、前記計算対象の
前記振幅値の前記周波数成分に隣接する前記前後m個の
前記周波数成分の前記振幅値と前記計算対象の前記振幅
値との平均値を算出させることを特徴とする請求項1又
は2記載のソーナーシステム。 - 【請求項4】 前記周波数演算手段は、前記周波数分析
手段により出力される前記n個の前記振幅値の内、n−
2m個を前記計算対象とさせることを特徴とする請求項
1乃至3のいずれかに記載のソーナーシステム。 - 【請求項5】 前記周波数演算手段により出力される前
記演算後振幅値が最大となる前記周波数成分を選択する
最大値選択手段と、 該最大値選択手段により選択された前記演算後振幅値と
閾値との比較を行い目標が存在するか否かを判定する目
標検出手段とを具備することを特徴とする請求項1乃至
4のいずれかに記載のソーナーシステム。 - 【請求項6】 前記周波数演算手段において前記計算対
象とされる前記振幅値を指定する計算対象指定手段を具
備することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記
載のソーナーシステム。 - 【請求項7】 前記平均値算出手段において前記平均値
を算出する対象となる前記計算対象の前記振幅値の前記
周波数成分に隣接する前記周波数成分の前記振幅値の数
を指定する信号数指定手段を具備することを特徴とする
請求項1乃至6のいずれかに記載のソーナーシステム。 - 【請求項8】 前記送信手段は、前記周波数分析手段に
より分析する前記複数の周波数成分の周波数帯域よりも
狭い前記周波数帯域の前記送信信号を生成させることを
特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のソーナー
システム。 - 【請求項9】 前記周波数演算手段から出力される前記
演算後振幅値を表示する表示手段を具備することを特徴
とする請求項1乃至8のいずれかに記載のソーナーシス
テム。 - 【請求項10】 送信信号を生成し、 該生成した前記送信信号を音響信号に変換して水中に送
波し、 該送波した前記音響信号に対するソーナー目標からの反
射音波を含む水中からの音波を受波して受信信号を出力
し、 該前記受信信号をデジタル信号に変換し、 該デジタル信号に変換した前記受信信号を周波数分析し
て複数の連続した周波数成分毎のn個の振幅値にそれぞ
れ分解して出力し、 該出力した前記振幅値の内の計算対象の前記振幅値と前
記計算対象の前記振幅値の前記周波数成分に隣接する前
後m個の前記周波数成分の前記振幅値との差を算出して
演算後振幅値として出力することを特徴とするソーナー
方法。 - 【請求項11】 前記計算対象の前記振幅値を除く、前
記計算対象の前記振幅値の前記周波数成分に隣接する前
記前後m個の前記周波数成分の前記振幅値の平均値を算
出し、 該算出した前記平均値と、前記計算対象の前記振幅値と
の差を算出して前記演算後振幅値として出力することを
特徴とする請求項10記載のソーナー方法。 - 【請求項12】 前記計算対象の前記振幅値の前記周波
数成分に隣接する前記前後m個の前記周波数成分の前記
振幅値と前記計算対象の前記振幅値との平均値を算出す
ることを特徴とする請求項10又は11記載のソーナー
方法。 - 【請求項13】 前記出力する前記n個の前記振幅値の
内、n−2m個を前記計算対象とすることを特徴とする
請求項10乃至12のいずれかに記載のソーナー方法。 - 【請求項14】 前記出力する前記演算後振幅値が最大
となる前記周波数成分を選択し、 該選択した前記演算後振幅値と閾値との比較を行い目標
が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項1
0乃至13のいずれかに記載のソーナー方法。 - 【請求項15】 前記計算対象とされる前記振幅値を指
定することを特徴とする請求項10乃至14のいずれか
に記載のソーナー方法。 - 【請求項16】 前記平均値を算出する対象となる前記
計算対象の前記振幅値の前記周波数成分に隣接する前記
周波数成分の前記振幅値の数を指定することを特徴とす
る請求項10乃至15のいずれかに記載のソーナー方
法。 - 【請求項17】 前記分析する前記複数の周波数成分の
周波数帯域よりも狭い前記周波数帯域の前記送信信号を
生成することを特徴とする請求項10乃至16のいずれ
かに記載のソーナー方法。 - 【請求項18】 前記演算後振幅値を表示することを特
徴とする請求項10乃至17のいずれかに記載のソーナ
ー方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32374899A JP2001141809A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | ソーナーシステムおよびソーナー方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32374899A JP2001141809A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | ソーナーシステムおよびソーナー方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001141809A true JP2001141809A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=18158190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32374899A Pending JP2001141809A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | ソーナーシステムおよびソーナー方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001141809A (ja) |
-
1999
- 1999-11-15 JP JP32374899A patent/JP2001141809A/ja active Pending
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