JP2001349940A - Pulse sound detecting system - Google Patents

Pulse sound detecting system

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JP2001349940A
JP2001349940A JP2000169349A JP2000169349A JP2001349940A JP 2001349940 A JP2001349940 A JP 2001349940A JP 2000169349 A JP2000169349 A JP 2000169349A JP 2000169349 A JP2000169349 A JP 2000169349A JP 2001349940 A JP2001349940 A JP 2001349940A
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JP
Japan
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background noise
noise level
pulse sound
level
instantaneous power
Prior art date
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JP2000169349A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Adachi
英之 足立
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make certainly detectable a pulse component. SOLUTION: This pulse sound detecting system is provided with a calculating means of an average level of a plurality of bins at a background noise level divided for every frequency bin, a means for detecting a narrow band signal in the background noise level by comparing the average level of the plurality of bins with the background noise level every frequency bin, a calculating means of an average level of a plurality of samples of time series data used for estimating the background noise level, a means for discriminating possibility of a pulse sound based on variation with time of the average level of the plurality of samples, and a means for replacing the background noise level of the frequency bin of which the narrow band signal is detected by the average value of the background noise levels of front and back frequency bins when the narrow band signal is detected and possibility of the pulse sound is high. The means for detecting the narrow band signal judges possibility that continuous sound in the narrow band and the pulse sound in the narrow band leak into the background noise level and discriminates the pulse sound in the narrow band based on the variation of the average level with time, thereby removing the pulse sound taken into the background noise level.

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、艦船等から放射さ
れたパルス音をセンサで受信し、このセンサで受信した
信号のうちパルス音の存在しない部分から背景雑音レベ
ルの推定を行い、前記背景雑音レベルの推定結果に基づ
き、パルス音の存在する部分の判定を行うパルス音探知
システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for receiving a pulse sound emitted from a ship or the like by a sensor, estimating a background noise level from a portion of the signal received by the sensor where no pulse sound exists, and The present invention relates to a pulse sound detection system that determines a portion where a pulse sound exists based on a noise level estimation result.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来のパルス音探知システムの一
構成例を示す機能ブロック図である。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a functional block diagram showing one configuration example of a conventional pulse sound detection system.

【0003】このパルス音探知システムは、入力端子
1、周波数分割処理部2、狭帯域瞬時パワー算出処理部
3、パルス成分検出処理部4、狭帯域背景雑音レベル推
定処理部5、閾値算出処理部6および出力端子7で構成
される。
This pulse sound detection system comprises an input terminal 1, a frequency division processing unit 2, a narrow band instantaneous power calculation processing unit 3, a pulse component detection processing unit 4, a narrow band background noise level estimation processing unit 5, a threshold calculation processing unit. 6 and an output terminal 7.

【0004】図3はセンサで受信するパルス音の波形例
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a waveform example of a pulse sound received by a sensor.

【0005】波形の下に記載されている矢印の範囲は、
後述する周波数分割処理部でのFFTを実施する範囲を
示し、矢印の範囲の下に記載されている数字は本処理を
実施する周期の番号である。
The range of arrows described below the waveforms is as follows:
A range in which FFT is performed in a frequency division processing unit described later is shown, and a number described below a range of an arrow is a cycle number in which the present process is performed.

【0006】次に、図2を用いて従来のパルス音探知シ
ステムの動作について説明する。
Next, the operation of the conventional pulse sound detection system will be described with reference to FIG.

【0007】入力端子1では、図3で示したようなパル
ス音および背景雑音をディジタル化した信号が入力さ
れ、その信号を周波数分割処理部2に出力する。
A signal obtained by digitizing the pulse sound and the background noise as shown in FIG. 3 is input to the input terminal 1, and the signal is output to the frequency division processing unit 2.

【0008】また、周波数分割処理部2では、入力端子
1から入力したその信号に対し、図3で示したように、
一定の時間幅でその信号をオーバーラップさせながら切
り出し、その切り出した信号に適当な窓関数をかけた
後、高速フーリエ変換(以下、FFTという)等の離散
フーリエ変換を行うことで入力信号をN個の周波数ビン
に分割し、この分割結果を狭帯域瞬時パワー算出処理部
3に出力する。
The frequency division processing unit 2 applies the signal input from the input terminal 1 to the signal as shown in FIG.
The signal is cut out while overlapping the signal with a certain time width, and an appropriate window function is applied to the cut out signal, and then the input signal is subjected to discrete Fourier transform such as fast Fourier transform (hereinafter, referred to as FFT). The frequency bin is divided into a plurality of frequency bins, and the division result is output to the narrow-band instantaneous power calculation processing unit 3.

【0009】狭帯域瞬時パワー算出処理部3では、周波
数分割処理部2の結果を入力し、各周波数ビン毎に式
(1)を用いて、その分割結果を自乗することにより、
短時間積分パワーである狭帯域瞬時パワーを算出し、こ
の瞬時パワーをパルス成分検出処理部4および狭帯域背
景雑音レベル推定処理部5に出力する。
In the narrow-band instantaneous power calculation processing unit 3, the result of the frequency division processing unit 2 is input, and the division result is squared using Equation (1) for each frequency bin, thereby obtaining
The narrow-band instantaneous power, which is short-time integrated power, is calculated, and the instantaneous power is output to the pulse component detection processing unit 4 and the narrow-band background noise level estimation processing unit 5.

【0010】[0010]

【数1】 (Equation 1)

【0011】但し、 X(k;n):周期kにおけるn番目の周波数ビンの周
波数分割出力 P(k;n):周期kにおけるn番目の周波数ビンの瞬
時パワー である。
Where X (k; n) is the frequency-divided output of the n-th frequency bin in cycle k. P (k; n) is the instantaneous power of the n-th frequency bin in cycle k.

【0012】パルス成分検出処理部4では、狭帯域瞬時
パワー算出処理部3から瞬時パワーを入力すると共に、
閾値算出処理部6からはパルス成分検出のための閾値を
入力し、各周波数ビン毎にその瞬時パワーとその閾値を
比較し、その閾値を越えた瞬時パワーに関してはパルス
成分(パルス音部の一部分のFFT結果であることか
ら、以下パルス成分と称する)として検出し、検出した
その瞬時パワーとその周波数ビンの周波数情報を出力端
子7に出力する。
The pulse component detection processing unit 4 receives the instantaneous power from the narrow band instantaneous power calculation processing unit 3 and
A threshold value for pulse component detection is input from the threshold value calculation unit 6, and the instantaneous power is compared with the threshold value for each frequency bin. For instantaneous power exceeding the threshold value, the pulse component (part of the pulse sound portion) (Hereinafter referred to as a pulse component), and outputs the detected instantaneous power and the frequency information of the frequency bin to the output terminal 7.

【0013】例えば、図3に示す周期4の瞬時パワー算
出結果は、パルス成分として検出される。さらに、パル
ス成分検出処理部4ではパルス成分が検出されなかった
場合に、背景雑音レベルの推定値の更新を意味する制御
信号を、パルス成分が検出された場合に背景雑音レベル
の推定値の更新停止を意味する制御信号を狭帯域背景雑
音レベル推定処理部5に出力する。
For example, the result of calculating the instantaneous power in period 4 shown in FIG. 3 is detected as a pulse component. Further, the pulse component detection processing unit 4 outputs a control signal indicating that the estimated value of the background noise level is updated when the pulse component is not detected, and updates the estimated value of the background noise level when the pulse component is detected. A control signal indicating stop is output to the narrow-band background noise level estimation processing unit 5.

【0014】狭帯域背景雑音レベル推定処理部5では、
狭帯域瞬時パワー算出処理部3から瞬時パワーを入力す
ると共に、パルス成分検出処理部4から制御信号を入力
する。この制御信号がn番目の周波数ビンの背景雑音レ
ベルの推定値の更新を意味する信号だった場合には、そ
の瞬時パワーを用いて式(2)により、各周波数ビン毎
に積分処理を実施することで背景雑音レベルの推定値を
更新し、その結果を閾値算出処理部6に出力する。ま
た、その制御信号がn番目の周波数ビンの背景雑音レベ
ルの推定値の更新停止を意味する信号だった場合には、
式(3)に示すように、前回までの背景雑音レベルの推
定値を閾値算出処理部6に出力する。
In the narrow-band background noise level estimation processing section 5,
The instantaneous power is input from the narrow-band instantaneous power calculation processing unit 3 and the control signal is input from the pulse component detection processing unit 4. If this control signal is a signal indicating an update of the estimated value of the background noise level of the nth frequency bin, an integration process is performed for each frequency bin using the instantaneous power according to Expression (2). Thus, the estimated value of the background noise level is updated, and the result is output to the threshold value calculation processing unit 6. Further, when the control signal is a signal indicating that the update of the estimated value of the background noise level of the nth frequency bin is stopped,
As shown in Expression (3), the estimated value of the background noise level up to the previous time is output to the threshold value calculation processing unit 6.

【0015】[0015]

【数2】 (Equation 2)

【0016】但し、 α、β :積分定数 H(k;n):周期kにおけるn番目の周波数ビンの背
景雑音レベルの推定値 である。
Here, α, β: integration constant H (k; n): an estimated value of the background noise level of the nth frequency bin in the period k.

【0017】[0017]

【数3】 (Equation 3)

【0018】閾値算出処理部6では、狭帯域背景雑音レ
ベル推定処理部5から入力した背景雑音レベルの推定値
から誤警報確率等を考慮して周波数ビン毎に閾値を算出
し、その閾値を次回のパルス成分検出処理部で使用する
閾値として、パルス成分検出処理部4に出力する。
The threshold value calculation processing unit 6 calculates a threshold value for each frequency bin from the estimated value of the background noise level input from the narrow band background noise level estimation processing unit 5 in consideration of a false alarm probability and the like. Is output to the pulse component detection processing unit 4 as a threshold value used in the pulse component detection processing unit 4.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のパルス音探知システムでは、次のような課題が
あった。
However, the above-mentioned conventional pulse sound detection system has the following problems.

【0020】従来のパルス音探知システムでは、例えば
遠方から艦船等がパルス音を出し続けながら徐々に近接
してきた場合、パルス音は背景雑音と一緒に背景雑音レ
ベルとして計算され、背景雑音レベルも徐々にあがるこ
とにより、近接してきてもパルス音として検出できない
という問題があった。
In the conventional pulse sound detection system, for example, when a ship or the like gradually comes close from a distance while continuously emitting the pulse sound, the pulse sound is calculated as the background noise level together with the background noise, and the background noise level is gradually increased. As a result, there is a problem that a pulse sound cannot be detected even when approaching.

【0021】上記問題であるパルス音レベルが徐々に上
昇した場合について、従来のパルス音探知システムの問
題点を具体的に説明する。ただし、入力端子1、周波数
分割処理部2、狭帯域瞬時パワー算出処理部3について
は、処理内容に変化がないので説明は省略する。
The problem of the conventional pulse sound detection system when the pulse sound level gradually rises, which is the above problem, will be specifically described. However, the description of the input terminal 1, the frequency division processing unit 2, and the narrow-band instantaneous power calculation processing unit 3 is omitted because the processing contents do not change.

【0022】パルス成分検出処理部4では、各周波数ビ
ン毎に瞬時パワーと閾値を比較するが、音源が十分遠方
であれば、瞬時パワーにパルス音が含まれていたとして
もレベルが小さく、閾値を越えることができず、パルス
成分として検出されない。そこで、狭帯域背景雑音レベ
ル推定処理部5ではパルス音も含めた瞬時パワーで、積
分処理を実施し、その結果を閾値算出処理部6に出力す
る。
The pulse component detection processing unit 4 compares the instantaneous power and the threshold value for each frequency bin. If the sound source is sufficiently distant, the level is small even if the instantaneous power includes a pulse sound. And cannot be detected as a pulse component. Therefore, the narrow-band background noise level estimation processing section 5 performs integration processing with the instantaneous power including the pulse sound, and outputs the result to the threshold calculation processing section 6.

【0023】したがって、閾値はパルス音も含めたレベ
ルから算出される。
Therefore, the threshold value is calculated from the level including the pulse sound.

【0024】これらの処理がこのまま連続して続けられ
ると、パルス音が近づいて狭帯域瞬時パワーのレベルが
上がるに従って、狭帯域背景雑音レベル推定処理部5で
の該背景雑音レベルと閾値算出処理部6の閾値のレベル
も同時に徐々に上がっていくことになり、パルス成分に
より瞬時パワーが上がっても閾値も上がり、結局パルス
成分として検出できないことになる。
If these processes are continuously continued as they are, as the pulse sound approaches and the level of the narrow-band instantaneous power increases, the background noise level and the threshold value calculation processing unit in the narrow-band background noise level estimation processing unit 5 will be described. At the same time, the level of the threshold value of 6 also gradually increases. Even if the instantaneous power increases due to the pulse component, the threshold value also increases, and as a result, it cannot be detected as a pulse component.

【0025】本発明は、上記問題点を除去し、パルス成
分を確実に検出することができるパルス音探知システム
を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a pulse sound detection system which can eliminate the above-mentioned problems and can reliably detect a pulse component.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕パルス音探知システムにおいて、艦船等から放出
されたパルス音をセンサで受信し、このセンサで受信し
た信号をフーリエ変換等の手法で周波数ビンに分割し、
前記周波数ビンに分割した結果から各周波数ビン毎の瞬
時パワーを算出し、前記周波数ビンに分割した瞬時パワ
ーのうちパルス音の存在しない部分から各周波数ビン毎
に背景雑音のレベルの推定を行い、この背景雑音レベル
の推定結果に基づき、前記周波数ビンに分割した瞬時パ
ワーにおいてパルス音の存在する部分の判定を行うパル
ス音探知方法において、前記各周波数ビンごとに分割し
た背景雑音レベルを周波数方向にオーバーラップさせな
がら複数ビンの平均レベルを算出する手段と、前記複数
ビンの平均レベルと前記各周波数ビン毎に分割した背景
雑音レベルを比較することにより、背景雑音レベル内に
取り込まれた狭帯域信号を検知する手段と、前記背景雑
音レベルの推定に使用した時系列データを時間方向にオ
ーバーラップさせながら複数サンプルの平均レベルを算
出する手段と、前記複数サンプルの平均レベルの時間的
な変化によりパルス音の可能性を判定する手段と、狭帯
域信号が検知され、この狭帯域信号がパルス音の可能性
が高いと判定された場合に、この狭帯域信号が検知され
た周波数ビンの背景雑音レベルをその前後の周波数ビン
の背景雑音レベルの平均値に置き換える手段と、を具備
し、前記狭帯域信号を検知する手段により背景雑音レベ
ル内に狭帯域の連続音ないしは狭帯域のパルス音が漏れ
込んでいる可能性を判定し、前記平均レベルの時間的変
化により狭帯域のパルス音であると判定することで、前
記背景雑音レベル内に取り込まれたパルス音を除去する
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides: [1] In a pulse sound detection system, a pulse sound emitted from a ship or the like is received by a sensor, and a signal received by the sensor is received. Is divided into frequency bins by a method such as Fourier transform,
The instantaneous power of each frequency bin is calculated from the result of the division into the frequency bins, and the level of the background noise is estimated for each frequency bin from the portion where the pulse sound does not exist in the instantaneous power divided into the frequency bins, Based on the background noise level estimation result, in the pulse sound detection method for determining a portion where a pulse sound is present in the instantaneous power divided into the frequency bins, the background noise level divided for each frequency bin is calculated in the frequency direction. Means for calculating the average level of the plurality of bins while overlapping, and comparing the average level of the plurality of bins with the background noise level divided for each of the frequency bins, thereby obtaining a narrowband signal captured in the background noise level. And time-series data used for estimating the background noise level are overlapped in the time direction. Means for calculating the average level of a plurality of samples, means for determining the possibility of a pulse sound based on a temporal change in the average level of the plurality of samples, a narrow band signal is detected, and the narrow band signal is Means for replacing the background noise level of the frequency bin in which the narrowband signal is detected with an average value of the background noise levels of the frequency bins before and after the narrowband signal when it is determined that the possibility is high. The possibility of a narrow-band continuous sound or a narrow-band pulse sound leaking into the background noise level by means of detecting a signal is determined, and a narrow-band pulse sound is determined based on a temporal change in the average level. By doing so, the pulse sound captured in the background noise level is removed.

【0027】〔2〕上記〔1〕記載のパルス音探知シス
テムにおいて、前記背景雑音レベルの推定に使用した時
系列データを時間方向にオーバーラップさせながら複数
サンプルの平均レベルを算出する手段と、前記複数サン
プルの平均レベルの時間的な変化によりパルス音の可能
性を判定する手段と、の代わりに、前記背景雑音レベル
の推定に使用した周波数ビン毎の瞬時パワーにおいて、
前記狭帯域信号を検知した周波数ビンを含む複数ビンの
平均レベルを算出する手段と、前記瞬時パワーの平均レ
ベルの時間的な変化によりパルス音の可能性を判定する
手段と、を設けたことを特徴とする。
[2] In the pulse sound detection system according to the above [1], means for calculating an average level of a plurality of samples while overlapping the time series data used for estimating the background noise level in the time direction; Means for determining the possibility of a pulse sound based on a temporal change in an average level of a plurality of samples, instead of the instantaneous power for each frequency bin used for estimating the background noise level,
Means for calculating an average level of a plurality of bins including the frequency bin in which the narrowband signal is detected, and means for determining the possibility of a pulse sound based on a temporal change in the average level of the instantaneous power. Features.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】図1は本発明の第1実施例を示すパルス音
探知システムの機能ブロック図であり、従来技術と同じ
要素である入力端子1、周波数分割処理部2、狭帯域瞬
時パワー算出処理部3、パルス成分検出処理部4、閾値
算出処理部6、および出力端子7に、新たに広帯域背景
雑音レベル推定処理部11、背景雑音レベル比較処理部
12、瞬時パワー算出処理部13、瞬時パワー加算処理
部14、加算レベル比較処理部15、背景雑音レベル置
換指示処理部16および狭帯域背景雑音レベル推定処理
部17を追加したものである。
FIG. 1 is a functional block diagram of a pulse sound detection system according to a first embodiment of the present invention. The input terminal 1, frequency division processing unit 2, and narrow-band instantaneous power calculation processing unit are the same as those of the prior art. 3, a pulse component detection processing unit 4, a threshold calculation processing unit 6, and an output terminal 7 are newly provided with a wideband background noise level estimation processing unit 11, a background noise level comparison processing unit 12, an instantaneous power calculation processing unit 13, an instantaneous power addition. A processing unit 14, an addition level comparison processing unit 15, a background noise level replacement instruction processing unit 16, and a narrow band background noise level estimation processing unit 17 are added.

【0030】広帯域背景雑音レベル推定処理部11は、
狭帯域背景雑音レベル推定処理部17で算出した各周波
数ビン毎の積分結果を入力し、式(4)に示すように数
ビン毎の平均値(以降この結果を前記狭帯域背景雑音レ
ベルで算出された各周波数ビン毎の積分結果に比べ帯域
幅が広いことより、広帯域背景雑音レベルと称する)を
算出し、その結果および各周波数ビン毎の積分結果を背
景雑音レベル比較処理部12に出力する。
The broadband background noise level estimation processing unit 11
The integration result for each frequency bin calculated by the narrowband background noise level estimation processing unit 17 is input, and an average value for several bins is calculated as shown in Expression (4) (hereinafter, this result is calculated using the narrowband background noise level). (Referred to as a broadband background noise level because the bandwidth is wider than the integration result for each frequency bin), and outputs the result and the integration result for each frequency bin to the background noise level comparison processing unit 12. .

【0031】[0031]

【数4】 (Equation 4)

【0032】但し、 L:1つの広帯域背景雑音レベル加算に使用する狭帯域
背景雑音レベルの周波数ビン数、m=1,…,N/L J(k;m):周期kにおけるm番目の広帯域の瞬時パ
ワー である。
Where: L: the number of frequency bins of the narrow-band background noise level used for adding one wide-band background noise level, m = 1,..., N / L J (k; m): the m-th wide band in period k The instantaneous power of

【0033】背景雑音レベル比較処理部12では、広帯
域背景雑音レベルの推定値から誤警報確率等を考慮して
広帯域背景雑音レベル毎に閾値(他の閾値と区別するた
め以下閾値Aとする)を算出し、各周波数ビン毎の積分
結果である狭帯域背景雑音レベルを、その狭帯域ビンも
含まれる帯域から算出した閾値Aと比較し、この閾値A
を越えた狭帯域背景雑音レベルが存在した場合は、制御
信号を瞬時パワー算出処理部13に出力するとともに、
この閾値Aを越えた狭帯域背景雑音レベルの周波数ビン
番号および狭帯域背景雑音レベルを含んだ帯域の広帯域
背景雑音レベルを背景雑音レベル置換指示処理部16に
出力する。
The background noise level comparison processing unit 12 sets a threshold value (hereinafter referred to as threshold value A for discrimination from other threshold values) for each broadband background noise level in consideration of a false alarm probability and the like from the estimated value of the broadband background noise level. The calculated narrowband background noise level, which is the result of integration for each frequency bin, is compared with a threshold A calculated from a band that also includes the narrowband bin.
If there is a narrowband background noise level exceeding the control signal, the control signal is output to the instantaneous power calculation processing unit 13 and
The frequency bin number of the narrowband background noise level exceeding the threshold A and the wideband background noise level of the band including the narrowband background noise level are output to the background noise level replacement instruction processing unit 16.

【0034】瞬時パワー算出処理部13では、制御信号
がきた場合、入力端子1より入力された該当処理周期の
ディジタル化された各サンプル信号を式(5)を用いて
自乗することにより、瞬時パワーを算出し、瞬時パワー
加算処理部14に出力する。
When the control signal arrives, the instantaneous power calculation processing unit 13 squares each digitized sample signal of the corresponding processing cycle inputted from the input terminal 1 using the equation (5), thereby obtaining the instantaneous power. Is calculated and output to the instantaneous power addition processing unit 14.

【0035】[0035]

【数5】 (Equation 5)

【0036】但し、 Y(k;t):周期kにおけるt番目のサンプル信号 Q(k;t):周期kにおけるt番目のサンプル信号の
瞬時パワー である。
Here, Y (k; t) is the t-th sample signal in cycle k. Q (k; t) is the instantaneous power of the t-th sample signal in cycle k.

【0037】瞬時パワー加算処理部14では、瞬時パワ
ー算出処理部13から入力されたサンプル毎の瞬時パワ
ーを式(6)で示すように、数サンプル毎に加算し、加
算パワーを加算レベル比較処理部15に出力する。
The instantaneous power addition processing section 14 adds the instantaneous power of each sample input from the instantaneous power calculation processing section 13 for every several samples as shown in Expression (6), and adds the added power to an addition level comparison processing. Output to the unit 15.

【0038】[0038]

【数6】 (Equation 6)

【0039】但し、 V:1つの加算結果に使用するサンプル数 R(k;u):周期kにおけるu番目の加算結果 である。Where V: the number of samples used for one addition result R (k; u): the u-th addition result in period k.

【0040】加算レベル比較処理部15では、加算パワ
ーを式(7)で示すように、加算パワーのレベル変化を
計算し、このレベル変化が、連続音とパルス音との識別
用に設定した閾値(他の閾値と区別するため以下閾値B
とする)を越えていた場合、制御信号を背景雑音レベル
置換指示処理部16に出力する。
The addition level comparison processing section 15 calculates the addition power as shown in equation (7), and calculates a change in the addition power level. The change in the addition power is determined by the threshold set for discriminating between the continuous sound and the pulse sound. (Below threshold B to distinguish it from other thresholds
), The control signal is output to the background noise level replacement instruction processing unit 16.

【0041】 C(k;u)=R(k;u)/R(k;u−1) …(7) 但し、 C(k;u):周期kにおけるu番目のレベル変化 である。C (k; u) = R (k; u) / R (k; u−1) (7) where C (k; u) is the u-th level change in period k.

【0042】背景雑音レベル置換指示処理部16では制
御信号が来た場合、前記閾値Aを越えた狭帯域背景雑音
レベルの周波数ビン番号および狭帯域背景雑音レベルを
含んだ帯域の広帯域背景雑音レベルを狭帯域背景雑音レ
ベル推定処理部17に出力する。
When a control signal is received, the background noise level replacement instruction processor 16 determines the frequency bin number of the narrow band background noise level exceeding the threshold value A and the wide band background noise level of the band including the narrow band background noise level. Output to the narrowband background noise level estimation processing unit 17.

【0043】狭帯域背景雑音レベル推定処理部17では
前記背景雑音レベル置換指示処理部16より狭帯域背景
雑音レベルの周波数ビン番号および狭帯域背景雑音レベ
ルを含んだ帯域の広帯域背景雑音レベルが送出されてき
た場合、狭帯域周波数ビンの狭帯域背景雑音レベルを狭
帯域背景雑音レベルを含んだ帯域の広帯域背景雑音レベ
ルに置き換え、置換された狭帯域背景雑音レベルを閾値
算出処理部6に出力する。
In the narrow-band background noise level estimation processing section 17, the frequency bin number of the narrow-band background noise level and the wide-band background noise level of the band including the narrow-band background noise level are transmitted from the background noise level replacement instruction processing section 16. In this case, the narrow-band background noise level of the narrow-band frequency bin is replaced with the wide-band background noise level of the band including the narrow-band background noise level, and the replaced narrow-band background noise level is output to the threshold value calculation processing unit 6.

【0044】閾値算出処理部6では、狭帯域背景雑音レ
ベル推定処理部17から入力された前記条件で置換され
た狭帯域背景雑音レベルから閾値を算出する。
The threshold value calculation processing section 6 calculates a threshold value from the narrow band background noise level replaced by the above conditions input from the narrow band background noise level estimation processing section 17.

【0045】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0046】図4は本発明の第2実施例を示すパルス音
探知システムの機能ブロック図である。第1実施例と異
なる点は、瞬時パワーレベル比較処理部22に入力する
データを、狭帯域瞬時パワー算出処理部3の出力である
各周波数ビン毎の狭帯域瞬時パワーに変更したことであ
る。
FIG. 4 is a functional block diagram of a pulse sound detecting system according to a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the data input to the instantaneous power level comparison processing unit 22 is changed to the narrow band instant power for each frequency bin, which is the output of the narrow band instant power calculation processing unit 3.

【0047】識別するパルス音のパルス幅、パルス繰り
返し周期が、FFT等の離散フーリエ変換1回分の実施
範囲に比べ十分長い場合に有効で、背景雑音レベル比較
処理部21にて閾値Aを越えた狭帯域背景雑音レベルが
存在した場合は、制御信号および閾値Aを越えた狭帯域
背景雑音レベルの周波数ビン番号(以下、該当周波数ビ
ン番号と称する)を瞬時パワーレベル比較処理部22に
出力するとともに、該当周波数ビン番号および狭帯域背
景雑音レベルを含んだ帯域の広帯域背景雑音レベルを背
景雑音レベル置換指示処理部16に出力する。
This is effective when the pulse width and pulse repetition period of the pulse sound to be identified are sufficiently longer than the execution range of one discrete Fourier transform such as FFT, and the background noise level comparison processing unit 21 exceeds the threshold A. When the narrow-band background noise level exists, the control signal and the frequency bin number of the narrow-band background noise level exceeding the threshold value A (hereinafter, referred to as the corresponding frequency bin number) are output to the instantaneous power level comparison processing unit 22. , And outputs the wideband background noise level of the band including the corresponding frequency bin number and the narrowband background noise level to the background noise level replacement instruction processing unit 16.

【0048】瞬時パワーレベル比較処理部22では、制
御信号および該当周波数ビン番号が来た場合、全帯域を
含んだ瞬時パワーではなく、該当周波数ビンの狭帯域瞬
時パワーを式(8)で示すような、以前の周期の該当周
波数ビンの狭帯域瞬時パワーと比較を行い、比較結果で
あるレベル変化が閾値Bを越えていた場合、制御信号を
背景雑音レベル置換指示処理部16に出力する。
When the control signal and the corresponding frequency bin number arrive, the instantaneous power level comparison processing unit 22 calculates not the instantaneous power including the entire band but the narrow-band instantaneous power of the corresponding frequency bin as shown in equation (8). A comparison is made with the narrow-band instantaneous power of the corresponding frequency bin in the previous cycle, and when the level change as the comparison result exceeds the threshold B, a control signal is output to the background noise level replacement instruction processing unit 16.

【0049】 D(k;n)=P(k;n)/P(k−1;n) …(8) 但し、 D(k;n):周期kにおけるn番目の周波数ビンのレ
ベル変化 である。
D (k; n) = P (k; n) / P (k−1; n) (8) where D (k; n) is the level change of the n-th frequency bin in period k. is there.

【0050】入力端子1、周波数分割処理部2、狭帯域
瞬時パワー算出処理部3、パルス成分検出処理部4、閾
値算出処理部6、出力端子7、広帯域背景雑音レベル推
定処理部11、背景雑音レベル置換指示処理部16、狭
帯域背景雑音レベル推定処理部17は第1実施例と同様
の処理を行う。
Input terminal 1, frequency division processing unit 2, narrow-band instantaneous power calculation processing unit 3, pulse component detection processing unit 4, threshold calculation processing unit 6, output terminal 7, wide-band background noise level estimation processing unit 11, background noise The level replacement instruction processing unit 16 and the narrow band background noise level estimation processing unit 17 perform the same processing as in the first embodiment.

【0051】なお、本発明は、以下のような利用形態を
有する。
The present invention has the following utilization modes.

【0052】第1実施例および第2実施例では、広帯域
背景雑音レベル推定処理部11で算出する広帯域背景雑
音レベルは、加算する各帯域毎に狭帯域背景雑音レベル
を分けて、狭帯域ビンのオーバーラップ無しで算出した
例を示しているが、加算する狭帯域背景雑音レベルをオ
ーバーラップさせて広帯域背景雑音レベルを算出しても
構わない。
In the first and second embodiments, the wideband background noise level calculated by the wideband background noise level estimation processing section 11 is obtained by dividing the narrowband background noise level for each band to be added, Although an example in which calculation is performed without overlap is shown, a narrowband background noise level to be added may be overlapped to calculate a wideband background noise level.

【0053】第1実施例では、瞬時パワー加算処理部1
4で算出する加算パワーを、加算する数サンプル毎に分
け、サンプル毎の瞬時パワーのオーバーラップ無しで算
出した例を示しているが、加算する瞬時パワーをオーバ
ーラップさせて加算パワーを算出しても構わない。
In the first embodiment, the instantaneous power addition processor 1
4 shows an example in which the added power calculated in step 4 is divided into several samples to be added and calculated without overlapping the instantaneous power of each sample. However, the added power is calculated by overlapping the added instantaneous power. No problem.

【0054】第1実施例および第2実施例では、背景雑
音レベル比較処理部12(第2実施例では背景雑音レベ
ル比較処理部21)が制御信号を出力したとき瞬時パワ
ー算出処理部13、瞬時パワー加算処理部14および加
算レベル比較処理部15(第2実施例では瞬時パワーレ
ベル比較処理部22)を行うような例を示しているが、
瞬時パワー算出処理部13、瞬時パワー加算処理部14
および加算レベル比較処理部15も同時にパラレルで処
理を行い、背景雑音レベル比較処理部12(21)と加
算レベル比較処理部15の両方から制御信号が背景雑音
レベル置換指示処理部16に出力されたときに狭帯域背
景雑音レベルと広帯域背景雑音レベルの置換指示を行う
という形式でも構わない。
In the first and second embodiments, when the background noise level comparison processing section 12 (in the second embodiment, the background noise level comparison processing section 21) outputs a control signal, the instantaneous power calculation processing section 13, Although an example is shown in which the power addition processing unit 14 and the addition level comparison processing unit 15 (in the second embodiment, the instantaneous power level comparison processing unit 22) are performed,
Instantaneous power calculation processing unit 13, instantaneous power addition processing unit 14
The addition level comparison processing unit 15 also performs processing in parallel at the same time, and the control signal is output from both the background noise level comparison processing unit 12 (21) and the addition level comparison processing unit 15 to the background noise level replacement instruction processing unit 16. In some cases, a replacement instruction of the narrowband background noise level and the wideband background noise level may be issued.

【0055】第2実施例では、瞬時パワーレベル比較処
理部22で比較する周波数ビンを単独の周波数ビンで説
明したが、周波数方向に加算された複数の周波数ビンで
比較処理を行うこともできる。
In the second embodiment, the frequency bins to be compared by the instantaneous power level comparison processing unit 22 have been described as a single frequency bin. However, the comparison process may be performed using a plurality of frequency bins added in the frequency direction.

【0056】第1実施例では加算レベル比較処理部15
において加算結果R(k;u)を1つ前のR(k;u−
1)と比較したが、R(k;u−2)又はR(k;u−
x)としてパルスが出現する過渡的な部分をはずして比
較できる形にすることもできる。
In the first embodiment, the addition level comparison processing section 15
, The addition result R (k; u) is replaced by the immediately preceding R (k; u−
1), but R (k; u-2) or R (k; u-
As x), a transitional portion where a pulse appears can be removed to make a comparison.

【0057】同様に第2実施例では瞬時パワーレベル比
較処理部22において瞬時パワーP(k;n)を1つ前
の周期のP(k−1;n)と比較したが、P(k−2;
n)またはP(k−x;n)としてパルスが出現する過
渡的な部分をはずして比較できる形にすることもでき
る。
Similarly, in the second embodiment, the instantaneous power level comparison processing section 22 compares the instantaneous power P (k; n) with P (k-1; n) in the immediately preceding cycle. 2;
n) or P (k−x; n) can be compared to remove the transient part where the pulse appears.

【0058】上記した実施例の装置は、集積回路を用い
た個別回路で構成しても構わないし、或いはディジタル
・シグナル・プロセッサ(DSP)等でソフト的に構成
してもよい。
The device of the above embodiment may be constituted by an individual circuit using an integrated circuit, or may be constituted by software using a digital signal processor (DSP) or the like.

【0059】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the gist of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0061】(1)狭帯域背景雑音レベルと広帯域背景
雑音レベルを比較することにより、特定の狭帯域ビンの
レベルが周囲のビンのレベルより高くなれば、連続音ま
たはパルス音が存在する可能性があるとし、加算レベル
を比較することにより、レベル変化を調べ、急激なレベ
ル変化があれば、存在する可能性があるのはパルス音で
あるとして、前記狭帯域背景雑音レベルを広帯域背景雑
音レベルに置き換えることにより、閾値を下げることが
でき、徐々に狭帯域背景雑音レベルが上がってきた場合
でも、パルス音のレベルが一定以上になればパルス音と
して探知できる。
(1) By comparing the narrow-band background noise level and the wide-band background noise level, if the level of a specific narrow-band bin becomes higher than the level of surrounding bins, there is a possibility that a continuous sound or a pulse sound exists. , The level change is examined by comparing the addition levels, and if there is a sudden level change, it is assumed that a pulse sound may exist, and the narrow-band background noise level is changed to the wide-band background noise level. , The threshold value can be lowered, and even if the narrow-band background noise level gradually rises, it can be detected as a pulse sound if the level of the pulse sound exceeds a certain level.

【0062】(2)連続音とパルス音の区別を行う加算
レベル比較処理を周波数ビン単位の狭帯域瞬時パワーを
用いることにより、余分な帯域成分がカットされ、レベ
ル比較時のS/Nが向上し、よりパルス音が探知しやす
くなる。
(2) By using the narrow-band instantaneous power in units of frequency bins for the addition level comparison processing for distinguishing between continuous sounds and pulse sounds, extra band components are cut off and the S / N at the time of level comparison is improved. This makes it easier to detect the pulse sound.

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

【図1】本発明の第1実施例を示すパルス音探知システ
ムの機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram of a pulse sound detection system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来のパルス音探知システムの一構成例を示す
機能ブロック図である。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration example of a conventional pulse sound detection system.

【図3】センサで受信するパルス音の波形例を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram illustrating a waveform example of a pulse sound received by a sensor.

【図4】本発明の第2実施例を示すパルス音探知システ
ムの機能ブロック図である。
FIG. 4 is a functional block diagram of a pulse sound detection system according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力端子 2 周波数分割処理部 3 狭帯域瞬時パワー算出処理部 4 パルス成分検出処理部 6 閾値算出処理部 7 出力端子 11 広帯域背景雑音レベル推定処理部 12,21 背景雑音レベル比較処理部 13 瞬時パワー算出処理部 14 瞬時パワー加算処理部 15 加算レベル比較処理部 16 背景雑音レベル置換指示処理部 17 狭帯域背景雑音レベル推定処理部 22 瞬時パワーレベル比較処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input terminal 2 Frequency division processing part 3 Narrow band instantaneous power calculation processing part 4 Pulse component detection processing part 6 Threshold calculation processing part 7 Output terminal 11 Broadband background noise level estimation processing part 12, 21 Background noise level comparison processing part 13 Instantaneous power Calculation processing unit 14 Instantaneous power addition processing unit 15 Addition level comparison processing unit 16 Background noise level replacement instruction processing unit 17 Narrow band background noise level estimation processing unit 22 Instantaneous power level comparison processing unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 艦船等から放出されたパルス音をセンサ
で受信し、該センサで受信した信号をフーリエ変換等の
手法で周波数ビンに分割し、前記周波数ビンに分割した
結果から各周波数ビン毎の瞬時パワーを算出し、前記周
波数ビンに分割した瞬時パワーのうちパルス音の存在し
ない部分から各周波数ビン毎に背景雑音のレベルの推定
を行い、該背景雑音レベルの推定結果に基づき、前記周
波数ビンに分割した瞬時パワーにおいてパルス音の存在
する部分の判定を行うパルス音探知システムにおいて、 前記各周波数ビンごとに分割した背景雑音レベルを周波
数方向にオーバーラップさせながら複数ビンの平均レベ
ルを算出する手段と、 前記複数ビンの平均レベルと前記各周波数ビン毎に分割
した背景雑音レベルを比較することにより、背景雑音レ
ベル内に取り込まれた狭帯域信号を検知する手段と、 前記背景雑音レベルの推定に使用した時系列データを時
間方向にオーバーラップさせながら複数サンプルの平均
レベルを算出する手段と、 前記複数サンプルの平均レベルの時間的な変化によりパ
ルス音の可能性を判定する手段と、 狭帯域信号が検知され、該狭帯域信号がパルス音の可能
性が高いと判定された場合に、前記狭帯域信号が検知さ
れた周波数ビンの背景雑音レベルをその前後の周波数ビ
ンの背景雑音レベルの平均値に置き換える手段と、 を具備し、前記狭帯域信号を検知する手段により背景雑
音レベル内に狭帯域の連続音ないしは狭帯域のパルス音
が漏れ込んでいる可能性を判定し、前記平均レベルの時
間的変化により狭帯域のパルス音であると判定すること
で、前記背景雑音レベル内に取り込まれたパルス音を除
去することを特徴とするパルス音探知システム。
1. A pulse sound emitted from a ship or the like is received by a sensor, a signal received by the sensor is divided into frequency bins by a method such as Fourier transform, and the frequency bin is divided into frequency bins. The instantaneous power of the frequency bins is calculated, the level of the background noise is estimated for each frequency bin from the portion where the pulse sound does not exist in the instantaneous power divided into the frequency bins, and based on the estimation result of the background noise level, In a pulse sound detection system that determines a portion where a pulse sound exists in instantaneous power divided into bins, an average level of a plurality of bins is calculated while overlapping background noise levels divided for each frequency bin in a frequency direction. Means for comparing the average level of the plurality of bins with the background noise level divided for each of the frequency bins. Means for detecting a narrowband signal captured in a level, means for calculating an average level of a plurality of samples while overlapping time-series data used for estimating the background noise level in a time direction, and Means for determining the possibility of a pulse sound based on a temporal change in an average level; and a narrow band signal is detected. When the narrow band signal is determined to have a high possibility of a pulse sound, the narrow band signal is Means for replacing the background noise level of the detected frequency bin with the average value of the background noise levels of the frequency bins before and after the detected frequency bin, wherein the means for detecting the narrowband signal has a narrow-band continuous sound within the background noise level. Or the possibility that the narrow-band pulse sound has leaked is determined, and the temporal change in the average level is determined to be the narrow-band pulse sound. Pulse sound detection system and removing the captured pulse sound noise levels.
【請求項2】 請求項1記載のパルス音探知システムに
おいて、前記背景雑音レベルの推定に使用した時系列デ
ータを時間方向にオーバーラップさせながら複数サンプ
ルの平均レベルを算出する手段と前記複数サンプルの平
均レベルの時間的な変化によりパルス音の可能性を判定
する手段との代わりに、前記背景雑音レベルの推定に使
用した周波数ビン毎の瞬時パワーにおいて、前記狭帯域
信号を検知した周波数ビンを含む複数ビンの平均レベル
を算出する手段と、前記瞬時パワーの平均レベルの時間
的な変化によりパルス音の可能性を判定する手段とを設
けたことを特徴とするパルス音探知システム。
2. The pulse sound detection system according to claim 1, wherein said means for calculating an average level of a plurality of samples while overlapping time-series data used for estimating said background noise level in a time direction, and said plurality of samples. Instead of the means for determining the possibility of a pulse sound based on a temporal change in the average level, the instantaneous power of each frequency bin used for estimating the background noise level includes a frequency bin in which the narrowband signal is detected. A pulse sound detection system comprising: means for calculating an average level of a plurality of bins; and means for determining the possibility of a pulse sound based on a temporal change in the average level of the instantaneous power.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013527641A (en) * 2010-03-15 2013-06-27 ゼットティーイー コーポレーション Method and system for measuring background noise of equipment
JP2017227480A (en) * 2016-06-21 2017-12-28 ジェイ・アール・シー特機株式会社 Acoustic wave monitoring device and vehicle

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