JP2002082161A - 振動子対応音響模擬装置 - Google Patents
振動子対応音響模擬装置Info
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- JP2002082161A JP2002082161A JP2000273716A JP2000273716A JP2002082161A JP 2002082161 A JP2002082161 A JP 2002082161A JP 2000273716 A JP2000273716 A JP 2000273716A JP 2000273716 A JP2000273716 A JP 2000273716A JP 2002082161 A JP2002082161 A JP 2002082161A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動子対応音響模擬装置において、振動子に
入力される水中音響に対して任意の指向性を持つ音響信
号を生成するアダプティブビームフォーミング（ＡＢ
Ｆ）の評価をすることができるようにする。 【解決手段】 振動子対応音響模擬装置は、振動子に対
応した体積残響を発生するために各振動子に入力される
ランダムな体積残響信号に対する統計的に平均のドップ
ラー周波数ごとの振幅を模擬計算する平均体積残響振幅
演算装置０５と、体積残響の各振動子間の相関特性を計
算する振動子相関演算装置０６と、当該振動子相関演算
装置の出力を受け各振動子間で体積残響と同じ相関性を
持つ乱数を発生させる乱数発生装置０７と、上記平均体
積残響振幅演算装置の出力と上記乱数発生装置の出力と
を合成して体積残響を模擬計算し体積残響模擬信号を発
生する残響発生装置０８とを備えている。
入力される水中音響に対して任意の指向性を持つ音響信
号を生成するアダプティブビームフォーミング（ＡＢ
Ｆ）の評価をすることができるようにする。 【解決手段】 振動子対応音響模擬装置は、振動子に対
応した体積残響を発生するために各振動子に入力される
ランダムな体積残響信号に対する統計的に平均のドップ
ラー周波数ごとの振幅を模擬計算する平均体積残響振幅
演算装置０５と、体積残響の各振動子間の相関特性を計
算する振動子相関演算装置０６と、当該振動子相関演算
装置の出力を受け各振動子間で体積残響と同じ相関性を
持つ乱数を発生させる乱数発生装置０７と、上記平均体
積残響振幅演算装置の出力と上記乱数発生装置の出力と
を合成して体積残響を模擬計算し体積残響模擬信号を発
生する残響発生装置０８とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ソーナーシステム
における水中音響の模擬信号を発生させることのできる
音響模擬装置に関する。
における水中音響の模擬信号を発生させることのできる
音響模擬装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の水中航走体のソーナーシス
テムの概略を示す要部概念図、図６は図５の水中航走体
のソーナーシステムにおける振動子の配列状態を説明す
るための要部平面図である。
テムの概略を示す要部概念図、図６は図５の水中航走体
のソーナーシステムにおける振動子の配列状態を説明す
るための要部平面図である。
【０００３】図５に示すように、水中音響は、受波器０
１に設けられた複数の振動子０２を介して、水中の圧力
波から電気信号へ変換される。振動子０２は、水中へ音
響信号を出力したり水中の音響信号を受け取って電気信
号に変換したりする電気音響変換器としての機能を果た
す。このような振動子０２は、例えば、図６に示すよう
に平面的に縦横に配列されている。
１に設けられた複数の振動子０２を介して、水中の圧力
波から電気信号へ変換される。振動子０２は、水中へ音
響信号を出力したり水中の音響信号を受け取って電気信
号に変換したりする電気音響変換器としての機能を果た
す。このような振動子０２は、例えば、図６に示すよう
に平面的に縦横に配列されている。
【０００４】振動子０２により電気信号に変換された水
中音響は、受信機０３により増幅され、ビーム合成され
る。ビーム合成とは、各振動子０２の出力に対し位相シ
フト及び重み付けを施すことにより、指向特性を持った
信号を形成することである。受信機０３によりビーム合
成された水中音響は、信号処理器０４に入力され、信号
処理器０４において、例えばフィルタリング等の様々な
信号処理が行われる。
中音響は、受信機０３により増幅され、ビーム合成され
る。ビーム合成とは、各振動子０２の出力に対し位相シ
フト及び重み付けを施すことにより、指向特性を持った
信号を形成することである。受信機０３によりビーム合
成された水中音響は、信号処理器０４に入力され、信号
処理器０４において、例えばフィルタリング等の様々な
信号処理が行われる。
【０００５】従来、このようなソーナーシステムに対
し、水中音響を模擬してソーナーシステムの応答性を評
価する場合、矢印１０４で示すように受信機０３による
ビーム合成に対応した模擬信号を信号処理器０４に入力
していた。
し、水中音響を模擬してソーナーシステムの応答性を評
価する場合、矢印１０４で示すように受信機０３による
ビーム合成に対応した模擬信号を信号処理器０４に入力
していた。
【０００６】従来の模擬信号を生成するための計算アル
ゴリズムは［数１］式のとおりである。
ゴリズムは［数１］式のとおりである。
【数１】 ここで、 Ｙ(ｔ) ：残響の模擬信号波形 Ａｉ ：水中の空間をＭ個の等時間、等ドップラーで
区切られたｉ番目のエリアに対する散乱の振幅、ビーム
パターン、音波伝搬の効果を含む残響の平均振幅 Ｍ ：水中をエリアで区切った時のエリアの数 Ｃｉ ：平均値０、単位標準偏差のガウス分布の複素
乱数 Ｘ(ｔ) ：ソーナー送信パルスの複素波形 γｉ ：ｉ番目のエリア中心から反射する音波のドッ
プラシフト τｉ ：ｉ番目のエリア中心から反射する音波の時間
遅れ Ｆ１ ：送信パルスの搬送波周波数 Ｆ２ ：受信残響の搬送波周波数
区切られたｉ番目のエリアに対する散乱の振幅、ビーム
パターン、音波伝搬の効果を含む残響の平均振幅 Ｍ ：水中をエリアで区切った時のエリアの数 Ｃｉ ：平均値０、単位標準偏差のガウス分布の複素
乱数 Ｘ(ｔ) ：ソーナー送信パルスの複素波形 γｉ ：ｉ番目のエリア中心から反射する音波のドッ
プラシフト τｉ ：ｉ番目のエリア中心から反射する音波の時間
遅れ Ｆ１ ：送信パルスの搬送波周波数 Ｆ２ ：受信残響の搬送波周波数
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】近年、ソーナーシステ
ムの新しい技術として、振動子に入力される水中音響に
対して任意の指向性を持つ音響信号を生成するアダプテ
ィブビームフォーミング（ＡＢＦと略される）が開発さ
れている。ＡＢＦとは、基盤目状に配置される各振動子
に入力する音響受信信号に対し、状況に応じて重み付
け、移相シフトを行い、その後各振動子の信号を互いに
加算することで、必要とする任意の指向性を有するビー
ムを形成することである。この処理は、信号処理装置の
ビーム形成回路で行われる。
ムの新しい技術として、振動子に入力される水中音響に
対して任意の指向性を持つ音響信号を生成するアダプテ
ィブビームフォーミング（ＡＢＦと略される）が開発さ
れている。ＡＢＦとは、基盤目状に配置される各振動子
に入力する音響受信信号に対し、状況に応じて重み付
け、移相シフトを行い、その後各振動子の信号を互いに
加算することで、必要とする任意の指向性を有するビー
ムを形成することである。この処理は、信号処理装置の
ビーム形成回路で行われる。
【０００８】しかし、図５に示したような従来の模擬装
置においては、ビームに対応した模擬信号を信号処理器
０４へ入力しているため、上述のような新しいソーナー
システムであるアダプティブビームフォーミングに対応
する水中音響を模擬することはできなかった。
置においては、ビームに対応した模擬信号を信号処理器
０４へ入力しているため、上述のような新しいソーナー
システムであるアダプティブビームフォーミングに対応
する水中音響を模擬することはできなかった。
【０００９】模擬できなかった理由は以下のとおりであ
る。すなわち、ＡＢＦの性能を評価するためには、各振
動子に入力される信号同士の相関性が重要となるが、従
来においては振動子間の相関性を模擬計算するアルゴリ
ズムはなく、ビーム形成が固定されていたため、予めビ
ーム特性を入れた模擬信号を入力するだけで十分であっ
た。その際、ビーム形成回路をバイパスしてビーム形成
回路の出力としての模擬音響を信号処理器０４に入力し
ていた。
る。すなわち、ＡＢＦの性能を評価するためには、各振
動子に入力される信号同士の相関性が重要となるが、従
来においては振動子間の相関性を模擬計算するアルゴリ
ズムはなく、ビーム形成が固定されていたため、予めビ
ーム特性を入れた模擬信号を入力するだけで十分であっ
た。その際、ビーム形成回路をバイパスしてビーム形成
回路の出力としての模擬音響を信号処理器０４に入力し
ていた。
【００１０】しかし、ＡＢＦを評価するためには、ビー
ム形成回路をバイパスすることはできず、図５に矢印１
０３で示すように振動子０２の出力に対応して、模擬信
号を受信機０３に入力することができるような、振動子
に対応したビーム形成回路の入力としての模擬音響が必
要となった。
ム形成回路をバイパスすることはできず、図５に矢印１
０３で示すように振動子０２の出力に対応して、模擬信
号を受信機０３に入力することができるような、振動子
に対応したビーム形成回路の入力としての模擬音響が必
要となった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の振動子対応音響模擬装置は、振動子に対応
した体積残響を発生するために各振動子に入力されるラ
ンダムな体積残響信号に対する統計的に平均のドップラ
ー周波数ごとの振幅を模擬計算する平均体積残響振幅演
算装置と、体積残響の各振動子間の相関特性を計算する
振動子相関演算装置と、当該振動子相関演算装置の出力
を受け各振動子間で体積残響と同じ相関性を持つ乱数を
発生させる乱数発生装置と、上記平均体積残響振幅演算
装置の出力と上記乱数発生装置の出力とを合成して体積
残響を模擬計算し体積残響模擬信号を発生する残響発生
装置とを備えている。
め、本発明の振動子対応音響模擬装置は、振動子に対応
した体積残響を発生するために各振動子に入力されるラ
ンダムな体積残響信号に対する統計的に平均のドップラ
ー周波数ごとの振幅を模擬計算する平均体積残響振幅演
算装置と、体積残響の各振動子間の相関特性を計算する
振動子相関演算装置と、当該振動子相関演算装置の出力
を受け各振動子間で体積残響と同じ相関性を持つ乱数を
発生させる乱数発生装置と、上記平均体積残響振幅演算
装置の出力と上記乱数発生装置の出力とを合成して体積
残響を模擬計算し体積残響模擬信号を発生する残響発生
装置とを備えている。
【００１２】また、本発明の振動子対応音響模擬装置
は、振動子に対応した海面・海底残響を発生するために
各振動子に入力されるランダムな海面・海底残響信号に
対する統計的に平均のドップラー周波数ごとの振幅を模
擬計算する平均海面・海底残響振幅演算装置と、海面・
海底残響の各振動子間の相関特性を計算する振動子相関
演算装置と、当該振動子相関演算装置の出力を受け各振
動子間で海面・海底残響と同じ相関性を持つ乱数を発生
させる乱数発生装置と、上記平均海面・海底残響振幅演
算装置の出力と上記乱数発生装置の出力とを合成して海
面・海底残響を模擬計算し海面・海底残響模擬信号を発
生する残響発生装置とを備えている。
は、振動子に対応した海面・海底残響を発生するために
各振動子に入力されるランダムな海面・海底残響信号に
対する統計的に平均のドップラー周波数ごとの振幅を模
擬計算する平均海面・海底残響振幅演算装置と、海面・
海底残響の各振動子間の相関特性を計算する振動子相関
演算装置と、当該振動子相関演算装置の出力を受け各振
動子間で海面・海底残響と同じ相関性を持つ乱数を発生
させる乱数発生装置と、上記平均海面・海底残響振幅演
算装置の出力と上記乱数発生装置の出力とを合成して海
面・海底残響を模擬計算し海面・海底残響模擬信号を発
生する残響発生装置とを備えている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形
態に係る振動子対応音響模擬装置の全体構成を示す系統
図、図２は図１の実施の形態に係る振動子対応音響模擬
装置の振動子相関演算装置のアルゴリズムを説明するた
めの説明図、図３は本発明の第２の実施の形態に係る振
動子対応音響模擬装置の全体構成を示す系統図、図４は
図３の実施の形態に係る振動子対応音響模擬装置の振動
子相関演算装置のアルゴリズムを説明するための説明図
である。
形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形
態に係る振動子対応音響模擬装置の全体構成を示す系統
図、図２は図１の実施の形態に係る振動子対応音響模擬
装置の振動子相関演算装置のアルゴリズムを説明するた
めの説明図、図３は本発明の第２の実施の形態に係る振
動子対応音響模擬装置の全体構成を示す系統図、図４は
図３の実施の形態に係る振動子対応音響模擬装置の振動
子相関演算装置のアルゴリズムを説明するための説明図
である。
【００１４】まず図１及び図２において、振動子対応音
響模擬装置は、各振動子に入力されるランダムな体積残
響信号に対する統計的に平均のドップラー周波数ごとの
振幅を模擬計算する平均体積残響振幅演算装置０５と、
体積残響の各振動子間の相関特性を計算する振動子相関
演算装置０６と、振動子相関演算装置０６の出力を受け
各振動子間で体積残響と同じ相関性を持つ乱数を発生さ
せる乱数発生装置０７と、平均体積残響振幅演算装置０
５の出力と乱数発生装置０７の出力とを合成し体積残響
を模擬計算する残響発生装置０８とを備える。
響模擬装置は、各振動子に入力されるランダムな体積残
響信号に対する統計的に平均のドップラー周波数ごとの
振幅を模擬計算する平均体積残響振幅演算装置０５と、
体積残響の各振動子間の相関特性を計算する振動子相関
演算装置０６と、振動子相関演算装置０６の出力を受け
各振動子間で体積残響と同じ相関性を持つ乱数を発生さ
せる乱数発生装置０７と、平均体積残響振幅演算装置０
５の出力と乱数発生装置０７の出力とを合成し体積残響
を模擬計算する残響発生装置０８とを備える。
【００１５】平均体積残響振幅演算装置０５の計算アル
ゴリズムは、図２を参照して、［数２］式のとおりであ
る。
ゴリズムは、図２を参照して、［数２］式のとおりであ
る。
【数２】ＡＭＰJK＝｜ＢT(θ，φ)・ＢRL(θ，φ)｜・
ＰＬＯＳＳ・ＳV・ＶJK・ＳＬ ここで、 ＡＭＰJK：等時間Ｊ及び等ドップラーＫで区切られるエ
リア０９からの散乱振幅 ｜ＢT(θ，φ)・ＢRL(θ，φ)｜:エリア０９に対する振
動子Ｌ１０の送受信の平均指向性損失 ＰＬＯＳＳ ：エリア０９に対する音波の伝搬損失 ＳV：単位体積当たりの体積散乱強度 ＶJK：エリア０９の体積 ＳＬ：送受波器０１のソースレベル
ＰＬＯＳＳ・ＳV・ＶJK・ＳＬ ここで、 ＡＭＰJK：等時間Ｊ及び等ドップラーＫで区切られるエ
リア０９からの散乱振幅 ｜ＢT(θ，φ)・ＢRL(θ，φ)｜:エリア０９に対する振
動子Ｌ１０の送受信の平均指向性損失 ＰＬＯＳＳ ：エリア０９に対する音波の伝搬損失 ＳV：単位体積当たりの体積散乱強度 ＶJK：エリア０９の体積 ＳＬ：送受波器０１のソースレベル
【００１６】振動子相関演算装置０６のアルゴリズム
は、図２を参照して、以下のとおりである。エリア０９
からの反射波で、振動子Ｌ１０と振動子Ｍ１４に入力す
る信号の相互相関係数は、微小体積１１からの反射波Ｖ
L(ｔ)１２とＶM(ｔ)１３とから[数３］式で与えられ
る。
は、図２を参照して、以下のとおりである。エリア０９
からの反射波で、振動子Ｌ１０と振動子Ｍ１４に入力す
る信号の相互相関係数は、微小体積１１からの反射波Ｖ
L(ｔ)１２とＶM(ｔ)１３とから[数３］式で与えられ
る。
【数３】ＲLM＝｛＜ＶL(ｔ)・ＶM(ｔ)*＞｝／√｛＜ＶL
(ｔ)2＞＜ＶM(ｔ)2＞｝
(ｔ)2＞＜ＶM(ｔ)2＞｝
【００１７】振動子０２の相関係数は、［数４］式の相
関マトリックスとして定義される。
関マトリックスとして定義される。
【数４】 ここで、ＬＬは振動子の数である。
【００１８】乱数発生装置０７のアルゴリズムは、図２
を参照して、以下のとおりである。各振動子間の残響と
同じ相互相関性をもつ乱数発生を［数５］式で行う。
を参照して、以下のとおりである。各振動子間の残響と
同じ相互相関性をもつ乱数発生を［数５］式で行う。
【数５】ｄJK＝ＡJKｃ ここで、 ｄJK：各振動子間で残響と同じ相関特性を持つＬＬ次の
乱数（ベクトル） ｃ：ＬＬ次の独立な単位標準偏差のガウス乱数（ベクト
ル） ＡJK：［数６］式
乱数（ベクトル） ｃ：ＬＬ次の独立な単位標準偏差のガウス乱数（ベクト
ル） ＡJK：［数６］式
【数６】 ここで、 ｕ：ＥJK V の固有ベクトル λn：ＥJK V の固有値
【００１９】残響発生装置０８のアルゴリズムは、図２
を参照して、［数７］式のとおりである。
を参照して、［数７］式のとおりである。
【数７】 ここで、 ＹL(ｔ) ：振動子Ｌでの体積残響の模擬信号波形 ＡＭＰJK ：平均体積残響振幅演算装置０５の出力 Ｍ ：水中をエリアで区切った時のエリアの数 ｄJK(Ｌ) ：乱数発生装置０７の出力（ベクトル） Ｘ(ｔ) ：ソーナー送信パルスの複素波形 γｉ ：エリア０９の中心から反射する音波のドッ
プラシフト τｉ ：エリア０９の中心から反射する音波の時間
遅れ Ｆ１ ：送信パルスの搬送波周波数 Ｆ２ ：受信残響の搬送波周波数
プラシフト τｉ ：エリア０９の中心から反射する音波の時間
遅れ Ｆ１ ：送信パルスの搬送波周波数 Ｆ２ ：受信残響の搬送波周波数
【００２０】図１の振動子対応音響模擬信号によれば、
平均体積残響振幅演算装置０５において、残響の統計的
平均の振幅を計算し、振動子相関演算装置０６において
各振動子間の相関マトリックスを計算し、振動子相関演
算装置０６の出力を受け乱数発生装置０７において、体
積残響と同じ相関性を持つ乱数を計算し、平均体積残響
振幅演算装置０５の出力と乱数発生装置０７の出力とを
残響発生装置０８において合成することにより、各振動
子ごとの体積残響を発生することができ、従来の技術で
は評価できなかったアダプティブビームフォーミングの
機能を持つソーナーシステムに対する模擬信号を発生す
ることができる。
平均体積残響振幅演算装置０５において、残響の統計的
平均の振幅を計算し、振動子相関演算装置０６において
各振動子間の相関マトリックスを計算し、振動子相関演
算装置０６の出力を受け乱数発生装置０７において、体
積残響と同じ相関性を持つ乱数を計算し、平均体積残響
振幅演算装置０５の出力と乱数発生装置０７の出力とを
残響発生装置０８において合成することにより、各振動
子ごとの体積残響を発生することができ、従来の技術で
は評価できなかったアダプティブビームフォーミングの
機能を持つソーナーシステムに対する模擬信号を発生す
ることができる。
【００２１】図３及び図４において、振動子対応音響模
擬装置は、各振動子に入力されるランダムな海面・海底
残響信号に対する統計的に平均のドップラー周波数ごと
の振幅を模擬計算する平均海面・海底残響振幅演算装置
１５と、海面・海底残響の各振動子間の相関特性を計算
する振動子相関演算装置１６と、振動子相関演算装置１
６の出力を受け各振動子間で体積残響と同じ相関性を持
つ乱数を発生させる乱数発生装置０７と、平均海面・海
底残響振幅演算装置１５の出力と乱数発生装置０７の出
力とを合成し海面・海底残響を模擬計算する残響発生装
置０８とを備えている。
擬装置は、各振動子に入力されるランダムな海面・海底
残響信号に対する統計的に平均のドップラー周波数ごと
の振幅を模擬計算する平均海面・海底残響振幅演算装置
１５と、海面・海底残響の各振動子間の相関特性を計算
する振動子相関演算装置１６と、振動子相関演算装置１
６の出力を受け各振動子間で体積残響と同じ相関性を持
つ乱数を発生させる乱数発生装置０７と、平均海面・海
底残響振幅演算装置１５の出力と乱数発生装置０７の出
力とを合成し海面・海底残響を模擬計算する残響発生装
置０８とを備えている。
【００２２】平均海面・海底残響振幅演算装置１５のア
ルゴリズムは、図４を参照して、［数８］式のとおりで
ある。
ルゴリズムは、図４を参照して、［数８］式のとおりで
ある。
【数８】ＡＭＰJK＝｜ＢT(θ，φ)・ＢRL(θ，φ)｜・
ＰＬＯＳＳ・ＳS・ＡＢJK・ＳＬ ここで、 ＡＭＰJK：等時間Ｊ及び等ドップラーＫで区切られるエ
リア１７からの散乱振幅 ｜ＢT(θ，φ)・ＢRL(θ，φ)｜:エリア１７に対する振
動子Ｌ１８の送受信の平均指向性損失 ＰＬＯＳＳ：エリア１７に対する音波の伝搬損失 ＳS ：単位面積当たりの海面・海底散乱強度 ＡＢJK ：エリア１７の面積 ＳＬ ：送受波器０１のソースレベル
ＰＬＯＳＳ・ＳS・ＡＢJK・ＳＬ ここで、 ＡＭＰJK：等時間Ｊ及び等ドップラーＫで区切られるエ
リア１７からの散乱振幅 ｜ＢT(θ，φ)・ＢRL(θ，φ)｜:エリア１７に対する振
動子Ｌ１８の送受信の平均指向性損失 ＰＬＯＳＳ：エリア１７に対する音波の伝搬損失 ＳS ：単位面積当たりの海面・海底散乱強度 ＡＢJK ：エリア１７の面積 ＳＬ ：送受波器０１のソースレベル
【００２３】振動子相関演算装置１６のアルゴリズム
は、図４を参照して、以下のとおりである。エリア１７
からの反射波で、振動子Ｌ１８と振動子Ｍ２２に入力す
る信号の相互相関係数は、微小面積１９からの反射波Ｖ
L（ｔ）２０とＶM（ｔ）２１とから［数９］式で与えら
れる。
は、図４を参照して、以下のとおりである。エリア１７
からの反射波で、振動子Ｌ１８と振動子Ｍ２２に入力す
る信号の相互相関係数は、微小面積１９からの反射波Ｖ
L（ｔ）２０とＶM（ｔ）２１とから［数９］式で与えら
れる。
【数９】ＲLM＝｛＜ＶL(ｔ)・ＶM(ｔ)*＞｝／√｛＜ＶL
(ｔ)2＞＜ＶM(ｔ)2＞｝
(ｔ)2＞＜ＶM(ｔ)2＞｝
【００２４】振動子０２の相関係数は、［数１０］式の
相関マトリックスとして定義される。
相関マトリックスとして定義される。
【数１０】 ここで、ＬＬは振動子の数である。
【００２５】乱数発生装置０７のアルゴリズム、残響発
生装置０８のアルゴリズムは、それぞれ図１の場合にお
ける乱数発生装置０７のアルゴリズム、残響発生装置０
８のアルゴリズムと同じである。
生装置０８のアルゴリズムは、それぞれ図１の場合にお
ける乱数発生装置０７のアルゴリズム、残響発生装置０
８のアルゴリズムと同じである。
【００２６】図３の振動子対応音響模擬装置によれば、
平均海面・海底残響振幅演算装置１５において、海面・
海底残響の統計的平均の振幅を計算し、振動子相関演算
装置１６において、各振動子間の相関マトリックスを計
算し、振動子相関演算装置１６の出力を受け乱数発生装
置０７で、海面、海底残響と同じ相関性を持つ乱数を計
算し、平均海面・海底残響振幅演算装置１５の出力と乱
数発生装置０７の出力とを残響発生装置０８において合
成することにより、各振動子ごとの海面・海底残響を発
生することができ、従来の技術で評価できなかったアダ
プティブビームフォーミングの機能を持つソーナーシス
テムに対する模擬信号を発生することができる。
平均海面・海底残響振幅演算装置１５において、海面・
海底残響の統計的平均の振幅を計算し、振動子相関演算
装置１６において、各振動子間の相関マトリックスを計
算し、振動子相関演算装置１６の出力を受け乱数発生装
置０７で、海面、海底残響と同じ相関性を持つ乱数を計
算し、平均海面・海底残響振幅演算装置１５の出力と乱
数発生装置０７の出力とを残響発生装置０８において合
成することにより、各振動子ごとの海面・海底残響を発
生することができ、従来の技術で評価できなかったアダ
プティブビームフォーミングの機能を持つソーナーシス
テムに対する模擬信号を発生することができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の振動子対応音響模擬装置によれ
ば以下のような効果が得られる。 （１）振動子に対応した体積残響を発生するために各振
動子に入力されるランダムな体積残響信号に対する統計
的に平均のドップラー周波数ごとの振幅を模擬計算する
平均体積残響振幅演算装置と、体積残響の各振動子間の
相関特性を計算する振動子相関演算装置と、当該振動子
相関演算装置の出力を受け各振動子間で体積残響と同じ
相関性を持つ乱数を発生させる乱数発生装置と、上記平
均体積残響振幅演算装置の出力と上記乱数発生装置の出
力とを合成して体積残響を模擬計算し体積残響模擬信号
を発生する残響発生装置とを備えているので、平均体積
残響振幅演算装置において、残響の統計的平均の振幅を
計算し、振動子相関演算装置において各振動子間の相関
マトリックスを計算し、振動子相関演算装置の出力を受
け乱数発生装置において、体積残響と同じ相関性を持つ
乱数を計算し、平均体積残響振幅演算装置の出力と乱数
発生装置の出力とを残響発生装置において合成すること
により、各振動子ごとの体積残響を発生することがで
き、従来の技術では評価できなかったアダプティブビー
ムフォーミングの機能を持つソーナーシステムに対する
模擬信号を発生することができる（請求項１）。 （２）振動子に対応した海面・海底残響を発生するため
に各振動子に入力されるランダムな海面・海底残響信号
に対する統計的に平均のドップラー周波数ごとの振幅を
模擬計算する平均海面・海底残響振幅演算装置と、海面
・海底残響の各振動子間の相関特性を計算する振動子相
関演算装置と、当該振動子相関演算装置の出力を受け各
振動子間で海面・海底残響と同じ相関性を持つ乱数を発
生させる乱数発生装置と、上記平均海面・海底残響振幅
演算装置の出力と上記乱数発生装置の出力とを合成して
海面・海底残響を模擬計算し海面・海底残響模擬信号を
発生する残響発生装置とを備えているので、平均海面・
海底残響振幅演算装置において、海面・海底残響の統計
的平均の振幅を計算し、振動子相関演算装置において、
各振動子間の相関マトリックスを計算し、振動子相関演
算装置の出力を受け乱数発生装置で、海面、海底残響と
同じ相関性を持つ乱数を計算し、平均海面・海底残響振
幅演算装置の出力と乱数発生装置の出力とを残響発生装
置において合成することにより、各振動子ごとの海面・
海底残響を発生することができ、従来の技術で評価でき
なかったアダプティブビームフォーミングの機能を持つ
ソーナーシステムに対する模擬信号を発生することがで
きる（請求項２）。
ば以下のような効果が得られる。 （１）振動子に対応した体積残響を発生するために各振
動子に入力されるランダムな体積残響信号に対する統計
的に平均のドップラー周波数ごとの振幅を模擬計算する
平均体積残響振幅演算装置と、体積残響の各振動子間の
相関特性を計算する振動子相関演算装置と、当該振動子
相関演算装置の出力を受け各振動子間で体積残響と同じ
相関性を持つ乱数を発生させる乱数発生装置と、上記平
均体積残響振幅演算装置の出力と上記乱数発生装置の出
力とを合成して体積残響を模擬計算し体積残響模擬信号
を発生する残響発生装置とを備えているので、平均体積
残響振幅演算装置において、残響の統計的平均の振幅を
計算し、振動子相関演算装置において各振動子間の相関
マトリックスを計算し、振動子相関演算装置の出力を受
け乱数発生装置において、体積残響と同じ相関性を持つ
乱数を計算し、平均体積残響振幅演算装置の出力と乱数
発生装置の出力とを残響発生装置において合成すること
により、各振動子ごとの体積残響を発生することがで
き、従来の技術では評価できなかったアダプティブビー
ムフォーミングの機能を持つソーナーシステムに対する
模擬信号を発生することができる（請求項１）。 （２）振動子に対応した海面・海底残響を発生するため
に各振動子に入力されるランダムな海面・海底残響信号
に対する統計的に平均のドップラー周波数ごとの振幅を
模擬計算する平均海面・海底残響振幅演算装置と、海面
・海底残響の各振動子間の相関特性を計算する振動子相
関演算装置と、当該振動子相関演算装置の出力を受け各
振動子間で海面・海底残響と同じ相関性を持つ乱数を発
生させる乱数発生装置と、上記平均海面・海底残響振幅
演算装置の出力と上記乱数発生装置の出力とを合成して
海面・海底残響を模擬計算し海面・海底残響模擬信号を
発生する残響発生装置とを備えているので、平均海面・
海底残響振幅演算装置において、海面・海底残響の統計
的平均の振幅を計算し、振動子相関演算装置において、
各振動子間の相関マトリックスを計算し、振動子相関演
算装置の出力を受け乱数発生装置で、海面、海底残響と
同じ相関性を持つ乱数を計算し、平均海面・海底残響振
幅演算装置の出力と乱数発生装置の出力とを残響発生装
置において合成することにより、各振動子ごとの海面・
海底残響を発生することができ、従来の技術で評価でき
なかったアダプティブビームフォーミングの機能を持つ
ソーナーシステムに対する模擬信号を発生することがで
きる（請求項２）。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る振動子対応音
響模擬装置の全体構成を示す系統図である。
響模擬装置の全体構成を示す系統図である。
【図２】図１の実施の形態に係る振動子対応音響模擬装
置の振動子相関演算装置のアルゴリズムを説明するため
の説明図である。
置の振動子相関演算装置のアルゴリズムを説明するため
の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る振動子対応音
響模擬装置の全体構成を示す系統図である。
響模擬装置の全体構成を示す系統図である。
【図４】図３の実施の形態に係る振動子対応音響模擬装
置の振動子相関演算装置のアルゴリズムを説明するため
の説明図である。
置の振動子相関演算装置のアルゴリズムを説明するため
の説明図である。
【図５】従来の水中航走体のソーナーシステムの概略を
示す要部概念図である。
示す要部概念図である。
【図６】図５の水中航走体のソーナーシステムにおける
振動子の配列状態を説明するための要部平面図である。
振動子の配列状態を説明するための要部平面図である。
０１ 受波器 ０２ 振動子 ０３ 受信器 ０４ 信号処理器 ０５ 平均体積残響振幅演算装置 ０６ 振動子相関演算装置 ０７ 乱数発生装置 ０８ 残響発生装置 ０９ エリア １０ 振動子Ｌ １１ 微小体積 １２ 振動子Ｌでの体積残響の模擬信号波ＶL（ｔ）
を示す矢印 １３ 振動子Ｍでの体積残響の模擬信号波ＶM（ｔ）
を示す矢印 １４ 振動子Ｍ １５ 平均海面・海底残響振幅演算装置 １６ 振動子相関演算装置 １７ エリア １８ 振動子Ｌ １９ 微小面積 ２０ 微小面積１９からの反射波ＶL（ｔ）を示す矢
印 ２１ 微小面積１９からの反射波ＶM（ｔ）を示す矢
印 ２２ 振動子Ｍ １０３ 模擬信号の入力を示す矢印 １０４ 模擬信号の入力を示す矢印
を示す矢印 １３ 振動子Ｍでの体積残響の模擬信号波ＶM（ｔ）
を示す矢印 １４ 振動子Ｍ １５ 平均海面・海底残響振幅演算装置 １６ 振動子相関演算装置 １７ エリア １８ 振動子Ｌ １９ 微小面積 ２０ 微小面積１９からの反射波ＶL（ｔ）を示す矢
印 ２１ 微小面積１９からの反射波ＶM（ｔ）を示す矢
印 ２２ 振動子Ｍ １０３ 模擬信号の入力を示す矢印 １０４ 模擬信号の入力を示す矢印
Claims (2)
- 【請求項１】 振動子に対応した体積残響を発生するた
めに各振動子に入力されるランダムな体積残響信号に対
する統計的に平均のドップラー周波数ごとの振幅を模擬
計算する平均体積残響振幅演算装置と、体積残響の各振
動子間の相関特性を計算する振動子相関演算装置と、当
該振動子相関演算装置の出力を受け各振動子間で体積残
響と同じ相関性を持つ乱数を発生させる乱数発生装置
と、上記平均体積残響振幅演算装置の出力と上記乱数発
生装置の出力とを合成して体積残響を模擬計算し体積残
響模擬信号を発生する残響発生装置とを備えたことを特
徴とする、振動子対応音響模擬装置。 - 【請求項２】 振動子に対応した海面・海底残響を発生
するために各振動子に入力されるランダムな海面・海底
残響信号に対する統計的に平均のドップラー周波数ごと
の振幅を模擬計算する平均海面・海底残響振幅演算装置
と、海面・海底残響の各振動子間の相関特性を計算する
振動子相関演算装置と、当該振動子相関演算装置の出力
を受け各振動子間で海面・海底残響と同じ相関性を持つ
乱数を発生させる乱数発生装置と、上記平均海面・海底
残響振幅演算装置の出力と上記乱数発生装置の出力とを
合成して海面・海底残響を模擬計算し海面・海底残響模
擬信号を発生する残響発生装置とを備えたことを特徴と
する、振動子対応音響模擬装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000273716A JP4568413B2 (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 振動子対応音響模擬装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000273716A JP4568413B2 (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 振動子対応音響模擬装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002082161A true JP2002082161A (ja) | 2002-03-22 |
| JP4568413B2 JP4568413B2 (ja) | 2010-10-27 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP4568413B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015190058A1 (ja) * | 2014-06-09 | 2015-12-17 | 日本電気株式会社 | 目標検出装置 |
| JP2017227489A (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | Ｎｅｃネットワーク・センサ株式会社 | 試験システム、波形シミュレータ装置、試験方法およびプログラム |
| CN111427029A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-17 | 哈尔滨工程大学 | 一种多功能测试分析声模拟器的设计与实现方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58141869U (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-24 | 日本電気株式会社 | ビ−ムフオ−ミング装置 |
| JPH03140887A (ja) * | 1989-10-26 | 1991-06-14 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 水中残響模擬方式 |
| JPH03140888A (ja) * | 1989-10-26 | 1991-06-14 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 残響模擬方式 |
| JPH05346462A (ja) * | 1992-06-15 | 1993-12-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水中音響模擬装置 |
| JPH10282221A (ja) * | 1997-04-03 | 1998-10-23 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 水中残響の高速模擬方式 |
-
2000
- 2000-09-08 JP JP2000273716A patent/JP4568413B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPWO2015190058A1 (ja) * | 2014-06-09 | 2017-04-20 | 日本電気株式会社 | 目標検出装置 |
| US10495742B2 (en) | 2014-06-09 | 2019-12-03 | Nec Corporation | Target detection device |
| JP2017227489A (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | Ｎｅｃネットワーク・センサ株式会社 | 試験システム、波形シミュレータ装置、試験方法およびプログラム |
| CN111427029A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-17 | 哈尔滨工程大学 | 一种多功能测试分析声模拟器的设计与实现方法 |
| CN111427029B (zh) * | 2020-04-24 | 2022-05-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种多功能测试分析声模拟器的设计与实现方法 |
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|---|---|
| JP4568413B2 (ja) | 2010-10-27 |
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