JP2009150662A - Method and device for detecting target signal and program - Google Patents
Method and device for detecting target signal and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009150662A JP2009150662A JP2007326456A JP2007326456A JP2009150662A JP 2009150662 A JP2009150662 A JP 2009150662A JP 2007326456 A JP2007326456 A JP 2007326456A JP 2007326456 A JP2007326456 A JP 2007326456A JP 2009150662 A JP2009150662 A JP 2009150662A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- azimuth
- vector
- addition
- target signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、目標信号検出方法、装置およびプログラムに関し、特に、受信した水中音響信号を解析して表示する技術に関する。 The present invention relates to a target signal detection method, apparatus, and program, and more particularly to a technique for analyzing and displaying a received underwater acoustic signal.
水中に存在する音源から発生する音響信号を受信して信号処理することにより、音響信号の到来方位を探知し、該到来方位情報を輝度レベルに変換して、方位軸と時間軸の平面上に表示する技術が特許文献1等で提案されている。 By receiving and processing an acoustic signal generated from a sound source existing in water, the arrival direction of the acoustic signal is detected, the arrival direction information is converted into a luminance level, and on the plane of the azimuth axis and the time axis A technique for displaying is proposed in Patent Document 1 and the like.
図4は、本発明に関連する受信音響信号の処理の例を示すブロック図であり、図5は、音響信号の到来方位算出方法の一例を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of processing of a received acoustic signal related to the present invention, and FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a method of calculating an arrival direction of an acoustic signal.
図4(a)に示す目標信号表示処理装置は、複数の指向性ビームにより受信した音響信号のレベルを計測するレベル計算部401と、各ビームの音響信号のレベルや位相情報により、方位を計測する方位計算処理部402と、レベル計算部401から出力されたレベル計測結果と方位計算処理部402から出力された方位計測結果により、方位軸と時間軸の平面上に目標信号を輝度で表示する表示処理部403により、構成されている。
The target signal display processing device shown in FIG. 4A measures a direction by using a
また、図4(b)に示す別の音響信号表示処理装置は、複数の指向性ビームにより受信した音響信号を周波数分析する周波数分析部410と、周波数ごとに音響信号のレベルを計測するレベル計算部411と、各ビームの音響信号のレベルや位相情報により、周波数ごとに方位を計算する方位計算処理部412と、レベル計算部411から出力された周波数ごとのレベル計測結果と方位計算処理部412から出力された周波数ごとの方位計測結果により、レベルの高いものを抽出し、方位軸と時間軸の平面上に目標信号を輝度で表示する表示処理部413により、構成されている。
Further, another acoustic signal display processing device shown in FIG. 4B includes a
音響信号の到来方位の算出は、図5に示すように、全方位に同一感度である(以降、無指向性と呼ぶ)OMNI信号と南北方向に8の字の指向性を形成するNS信号及び東西方向に8の字の指向性を形成するEW信号のレベル及び位相関係によってその方位を算出することができる。図5において、NS信号及びEW信号の破線による表示は、OMNI信号と比較した場合に位相が逆になっていることを示している。 As shown in FIG. 5, the calculation of the arrival direction of the acoustic signal includes the OMNI signal having the same sensitivity in all directions (hereinafter referred to as omnidirectionality) and the NS signal that forms the directivity of figure 8 in the north-south direction. The azimuth can be calculated from the level and phase relationship of the EW signal that forms the figure 8 directivity in the east-west direction. In FIG. 5, the NS signal and the EW signal indicated by broken lines indicate that the phase is reversed when compared with the OMNI signal.
例えば図5において、120度方向から音響信号が到来した場合には、NS信号のレベルは、OA[0.5]であり、EW信号のレベルは、OB[0.866]である。なお、[ ]内の数字は、OMNI信号のレベルを1としたときのNS信号及びEW信号のレベルの値を示している。また、この場合、位相関係は、OMNI信号を基準としNS信号は逆位相、EW信号は同位相となっている。 For example, in FIG. 5, when an acoustic signal arrives from the direction of 120 degrees, the NS signal level is OA [0.5] and the EW signal level is OB [0.866]. The numbers in [] indicate the level values of the NS signal and the EW signal when the level of the OMNI signal is 1. In this case, the phase relationship is based on the OMNI signal, the NS signal has an opposite phase, and the EW signal has the same phase.
このことから、位相関係により象限が決定され、次の式により方位が算出される。なお、象限は、平面を南北方向の軸及び東西方向の軸で4つに分割したもので、0度から90度にあたる平面を象限1、90度から180度にあたる平面を象限2、180度から270度にあたる平面を象限3、270度から360度にあたる平面を象限4とする。
From this, the quadrant is determined by the phase relationship, and the azimuth is calculated by the following equation. The quadrant is obtained by dividing the plane into four by the north-south axis and the east-west axis. A plane corresponding to 0 to 90 degrees is a quadrant 1, and a plane corresponding to 90 to 180 degrees is from
θ=|Tan−1(OA/OB)|+90(象限数−1)
象限1:NS信号(同位相)、EW信号(同位相)
象限2:NS信号(逆位相)、EW信号(同位相)
象限3:NS信号(逆位相)、EW信号(逆位相)
象限4:NS信号(同位相)、EW信号(逆位相)
θ = | Tan −1 (OA / OB) | +90 (quadrant number −1)
Quadrant 1: NS signal (same phase), EW signal (same phase)
Quadrant 2: NS signal (anti-phase), EW signal (in-phase)
Quadrant 3: NS signal (reverse phase), EW signal (reverse phase)
Quadrant 4: NS signal (in phase), EW signal (in reverse phase)
上記式に、それぞれの値を代入すると、θ≒120の結果が得られる。したがって、OMNI信号と南北方向に8の字の指向性を形成するNS信号及び東西方向に8の字の指向性を形成するEW信号のレベルと位相を計測することにより音響信号の到来方位を求めることができる。 Substituting each value into the above equation, a result of θ≈120 is obtained. Therefore, the arrival direction of the acoustic signal is obtained by measuring the level and phase of the OMNI signal, the NS signal that forms the 8-shaped directivity in the north-south direction, and the EW signal that forms the 8-shaped directivity in the east-west direction. be able to.
また図4(b)に示す、周波数分析を行い周波数ごとに方位を算出する方法の場合、狭帯域分析により広帯域にわたって分布する雑音のレベルを低下させているので、狭帯域の受信信号のときにはS/Nが改善されるが、受信信号が広帯域信号の場合には信号レベルも各帯域に分散して低下してしまうためにS/N改善の効果が得られない。このような広帯域性の水中音響信号に対して、S/Nを改善して検出を容易にする技術が特許文献2〜3等で提案されている。 In the method shown in FIG. 4B, in which the frequency analysis is performed and the direction is calculated for each frequency, the level of noise distributed over a wide band is reduced by the narrow band analysis. / N is improved, but when the received signal is a wideband signal, the signal level is also dispersed and lowered in each band, so the effect of improving the S / N cannot be obtained. For such broadband underwater acoustic signals, techniques for improving S / N and facilitating detection have been proposed in Patent Documents 2 to 3 and the like.
例えば特許文献2では、指向性ソノブイの受波信号から周波数毎の信号方位値とパワースペクトル値を生成し、これらの信号方位とパワースペクトル値により周波数毎の信号ベクトルを合成し、これらの信号ベクトルを全周波数で加算して全周波数の和信号ベクトルを求め、次にこの和信号ベクトルのスレッショルドレベルを越える信号を検出する構成とし、信号成分は、全周波数で信号成分方位が等しいから全周波数のベクトル加算によりレベルの総和が得られるとともに信号成分方位が保存され、雑音成分は、各周波数で雑音成分方位がランダムであるため、全周波数のベクトル加算によりレベルが0となることを利用して、S/Nの改善を図っている。 For example, in Patent Document 2, a signal azimuth value and a power spectrum value for each frequency are generated from a received signal of directivity sonobuoy, a signal vector for each frequency is synthesized based on these signal azimuth and power spectrum values, and these signal vectors Is added to all frequencies to obtain a sum signal vector of all frequencies, and then the signal exceeding the threshold level of this sum signal vector is detected. The sum of the levels is obtained by vector addition and the signal component direction is stored, and the noise component is random at each frequency, so that the level becomes 0 by vector addition of all frequencies, The S / N is improved.
また、特許文献3では、音響信号の周波数セル毎の信号エネルギーを算出するスペクトル分析手段と、該スペクトル分析手段にて算出された信号エネルギーに基づいて前記音響信号の周波数帯域を抽出し、抽出された周波数帯域における信号エネルギーのみを出力する周波数選択手段と、該周波数選択手段から出力された周波数セルの信号エネルギーをスカラー量として合成し、スカラーエネルギーとして出力する全エネルギー算出手段と、前記周波数選択手段から出力された周波数セルの信号エネルギーに基づいて、前記音響信号の到来方位を周波数セル毎に算出する方位算出手段と、前記方位算出手段にて算出された周波数セル毎の信号到来方位によって構成されるベクトルを合成し、ベクトルエネルギーとして出力するベクトル合成手段と、該ベクトル合成手段から出力されたベクトルエネルギーの大きさと前記全エネルギー算出手段から出力されたスカラーエネルギーの大きさとに基づいて、音響信号が発せられる音源の有無を判断する探知判定手段を備えることにより、同様の効果を得ている。
Further, in
水中の音響信号を解析する目標信号表示処理装置の中に、一定の周波数帯域幅の特性をもつ信号、特に短時間信号や過渡信号を検出して表示する目標信号表示処理装置があるが、短時間信号や一過性信号の場合、一般的に信号の特性として一定幅の周波数帯域内にエネルギーが分散しており、そのため、上記図4に示す目標信号表示処理装置を用いて、短時間信号や一過性信号の検出処理を行った場合には、方位誤差が大きくなるとともに、表示輝度範囲が小さくなって信号の方位が強調できなくなるという問題がある。 Among target signal display processing devices that analyze underwater acoustic signals, there are target signal display processing devices that detect and display signals with a certain frequency bandwidth characteristic, especially short-time signals and transient signals. In the case of a time signal or a transient signal, energy is generally dispersed in a frequency band of a certain width as a signal characteristic. Therefore, a short-time signal can be obtained using the target signal display processing device shown in FIG. When a transient signal detection process is performed, there are problems that an azimuth error increases and a display luminance range becomes small so that the azimuth of the signal cannot be emphasized.
すなわち、図4(a)に示す受信信号を直接用いて方位を算出する方法では、一般に受信周波数帯域幅が短時間信号や一過性信号の帯域幅よりも大きいために、雑音成分しかない帯域も受信してしまい、その結果、SN比が低下し方位誤差(偏差)が大きくなる。またSN比の低下により十分なレベルの輝度情報が得られないために、輝度変化が小さくなって信号の方位を強調できなくなる。 That is, in the method of calculating the azimuth by directly using the received signal shown in FIG. 4A, since the reception frequency bandwidth is generally larger than the bandwidth of a short-time signal or a transient signal, a band having only a noise component. As a result, the S / N ratio decreases and the azimuth error (deviation) increases. In addition, since a sufficient level of luminance information cannot be obtained due to a decrease in the SN ratio, the luminance change becomes small and the signal direction cannot be emphasized.
また、図4(b)に示す周波数分析を行い周波数ごとに方位を算出する方法では、信号エネルギーが各周波数に分散され、かつ、レベルの大きい周波数のみの方位(1サンプル)を採用して信号検出を行っているので、一定の周波数帯域幅の特性をもつ信号のエネルギーを十分に利用できず、結果として方位誤差(偏差)が大きくなる。また、周波数分析するために信号の溜め込みを行っているために時間的な平滑化が行われる結果、レベル変動が小さくなり輝度変化が小さくなってしまう。小さなレベル変動にて表示輝度を大きくする方法はあるが、その場合、雑音による変動も強調表示されてしまうために、目標からの信号と雑音との区別がつけ難くなる。 Further, in the method of calculating the azimuth for each frequency by performing the frequency analysis shown in FIG. 4B, the signal energy is distributed to each frequency, and the azimuth (one sample) of only the frequency having a large level is adopted to obtain the signal. Since detection is performed, the energy of a signal having a characteristic of a certain frequency bandwidth cannot be sufficiently used, and as a result, an azimuth error (deviation) increases. Further, since signal accumulation is performed for frequency analysis, temporal smoothing is performed. As a result, level fluctuation is reduced and luminance change is reduced. There is a method of increasing the display luminance with a small level fluctuation, but in this case, the fluctuation due to noise is also highlighted, so that it is difficult to distinguish the signal from the target from the noise.
また上記特許文献2〜3に記載の目標信号表示処理装置の場合、基本的に、周波数分析された全帯域を対象にしたベクトル加算を行う構成であるため、連続性のある(常時発生している)広帯域信号を検出する場合には、その効果が発揮されるが、一定の周波数帯域幅の特性をもつ信号、特に短時間信号や過渡信号を検出する場合であっても、信号が存在しない帯域(雑音成分のみの帯域)も含めて全て加算された信号として出力するので、結果としてS/Nの低下を招くことになる。 In addition, in the case of the target signal display processing devices described in Patent Documents 2 to 3, basically, the configuration is such that vector addition is performed for the entire frequency-analyzed band. This is effective when detecting broadband signals, but there is no signal even when detecting signals with certain frequency bandwidth characteristics, especially short-time signals and transient signals. Since the signal including all the bands (bands including only the noise component) is output, the S / N ratio is lowered as a result.
本発明の目的は、上述した課題を解決することが可能な、目標信号検出方法、装置およびプログラムを提供することにある。 The objective of this invention is providing the target signal detection method, apparatus, and program which can solve the subject mentioned above.
本発明の目標信号検出方法は、受信信号を周波数分析し、該周波数分析により分析された周波数ごとに方位ベクトルを算出し、該算出された周波数ごとの方位ベクトルから目標信号の到来方位を算出する目標信号検出方法であって、予め設定された下限周波数と上限周波数の間の前記方位ベクトルに対して、予め設定された周波数シフト幅だけシフトさせながら、各シフト位置において予め設定された周波数帯域幅内に含まれる前記方位ベクトルを加算して加算ベクトルを算出し、前記各シフト位置で算出された加算ベクトルの中から最大のベクトル値を示す加算ベクトルを選択し、該選択した加算ベクトルの方位及びベクトル値を目標の有意情報として出力することを特徴とする。 The target signal detection method of the present invention performs frequency analysis on a received signal, calculates a direction vector for each frequency analyzed by the frequency analysis, and calculates an arrival direction of the target signal from the calculated direction vector for each frequency. A target signal detection method, wherein a predetermined frequency bandwidth is set at each shift position while shifting a predetermined frequency shift width with respect to the azimuth vector between a predetermined lower limit frequency and an upper limit frequency. Adding the azimuth vectors included in the vector to calculate an addition vector, selecting an addition vector indicating the maximum vector value from the addition vectors calculated at the respective shift positions, and selecting the azimuth of the selected addition vector and A vector value is output as target significant information.
本発明の目標信号検出装置は、受信信号を周波数分析する周波数分析部と、該周波数分析部で分析された周波数ごとに方位算出を行って周波数ごとの方位ベクトルを出力する方位計算前処理部と、該方位計算前処理部で算出された周波数ごとの方位ベクトルを入力して目標信号の到来方位算出を行う方位計算後処理部とを備えた目標信号検出装置であって、前記方位計算後処理部は、下限周波数と上限周波数、周波数帯域幅、および周波数シフト幅をそれぞれ設定する目標信号処理周波数領域設定手段と、該目標信号処理周波数領域設定手段により設定された前記下限周波数と上限周波数の間で前記設定された周波数シフト幅だけシフトさせながら、各シフト位置において前記設定された周波数帯域幅内に含まれる前記方位ベクトルを加算するベクトル加算手段と、該ベクトル加算手段により前記各シフト位置で求められた加算ベクトルの中から最大のベクトル値を示す加算ベクトルを選択する最大加算ベクトル選択手段と、該最大加算ベクトル選択手段で選択された加算ベクトルの方位及び加算ベクトル値を目標の有意情報として出力する目標信号出力手段を備えていることを特徴とする。 A target signal detection apparatus according to the present invention includes a frequency analysis unit that performs frequency analysis on a received signal, an azimuth calculation preprocessing unit that performs azimuth calculation for each frequency analyzed by the frequency analysis unit, and outputs an azimuth vector for each frequency. A target signal detection apparatus comprising: an orientation calculation post-processing unit that inputs an orientation vector for each frequency calculated by the orientation calculation pre-processing unit and calculates an arrival direction of the target signal, the post-azimuth calculation post-processing A target signal processing frequency region setting means for setting a lower limit frequency, an upper limit frequency, a frequency bandwidth, and a frequency shift width, and between the lower limit frequency and the upper limit frequency set by the target signal processing frequency region setting means. The azimuth vector included in the set frequency bandwidth is added at each shift position while shifting by the set frequency shift width at A vector addition means, a maximum addition vector selection means for selecting an addition vector indicating the maximum vector value from the addition vectors obtained at the respective shift positions by the vector addition means, and a selection vector selected by the maximum addition vector selection means. And a target signal output means for outputting the direction of the addition vector and the addition vector value as target significant information.
本発明のプログラムは、周波数ごとの方位ベクトルに周波数分析された受信信号から目標信号の到来方位を算出する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、該コンピュータに、予め設定された下限周波数と上限周波数の間の前記方位ベクトルに対して、予め設定された周波数シフト幅だけシフトさせながら、各シフト位置において予め設定された周波数帯域幅内に含まれる前記方位ベクトルを加算して加算ベクトルを算出する処理と、前記各シフト位置で算出された加算ベクトルの中から最大のベクトル値を示す加算ベクトルを選択する処理と、該選択した加算ベクトルの方位及びベクトル値を目標の有意情報として出力する処理を実行させることを特徴とする。 The program of the present invention is a program for causing a computer to execute processing for calculating the arrival direction of a target signal from a received signal that has been frequency-analyzed into an azimuth vector for each frequency. The azimuth vector between the upper limit frequency and the upper limit frequency is shifted by a preset frequency shift width while adding the azimuth vector included in the preset frequency bandwidth at each shift position to obtain an addition vector. Processing to calculate, processing to select an addition vector indicating the maximum vector value from the addition vectors calculated at each shift position, and output the direction and vector value of the selected addition vector as target significant information Processing is executed.
第1の効果は、目標信号が短時間信号や一過性信号の場合の方位誤差が小さくなることである。その理由は、方位算出に関し、周波数分析の分解能単位で得られる方位算出結果のベクトル加算及びベクトル値(最大)方位の抽出により、目標信号の集中している方位が有意情報として得られるためである。 The first effect is that the azimuth error is small when the target signal is a short-time signal or a transient signal. The reason for this is that, regarding the azimuth calculation, the azimuth in which the target signal is concentrated is obtained as significant information by adding the vector of the azimuth calculation result obtained in the frequency analysis resolution unit and extracting the vector value (maximum) azimuth. .
第2の効果は、信号が強調され表示されることである。その理由は、方位算出に関し、周波数分析の分解能単位で得られる方位算出結果の信号帯域のベクトル加算及び方位集中度の算出結果を輝度として表示することにより、雑音に関しては、周波数ごとの方位算出結果がランダムな結果となるためにベクトル加算した場合にベクトルは小さく(ゼロに近づく)なり、信号に関しては、特定の方位に集中するためにベクトルは大きくなるためである。 The second effect is that the signal is highlighted and displayed. The reason for this is that, with regard to azimuth calculation, the vector addition of the signal band of the azimuth calculation result obtained in the resolution unit of frequency analysis and the calculation result of azimuth concentration are displayed as luminance, and for noise, the azimuth calculation result for each frequency This is because when the vectors are added, the vector becomes small (close to zero), and the signal becomes large because the signal is concentrated in a specific direction.
図1は、本発明の実施形態を示す目標信号表示処理装置の機能ブロック図である。 FIG. 1 is a functional block diagram of a target signal display processing apparatus showing an embodiment of the present invention.
本実施形態の目標信号表示処理装置100は、周波数分析部101、方位計算前処理部102、方位計算後処理部103、及び表示処理部104にて構成される。周波数分析部101及び方位計算前処理部102は、図4(b)における周波数分析部410及び方位計算処理部412と同様の回路である。
A target signal
周波数分析部101は、受信した音響信号を入力し、周波数分析を行い方位計算前処理部102に周波数分析結果を出力する。方位計算前処理部102は、入力した周波数分析結果から、図5で示した各ビームのレベル及び位相関係から周波数ごとに方位計算を行い方位計算後処理部103に周波数ごとの方位計算結果を出力する。
The
方位計算後処理部103は、入力した周波数ごとの方位算出結果から、対象とする目標信号の周波数帯域幅ごとの方位とその集中度を計算して求め、その中から集中度が最大となる方位及びその集中度を対象信号の有意情報として抽出し、表示処理部104に抽出した方位と集中度を出力する。表示処理部104は、入力した方位と集中度をもとに方位軸と時間軸の平面上に集中度を輝度情報に変換して表示させる。
The azimuth
この目標信号表示処理装置100は、例えば図2に示すように、データバス110、受信音響信号をデジタルデータに変換してデータバスへ接続するA/D変換器111、CPU112、ROMおよびRAMを有する記憶部113、表示部200及び入力部300とデータバス間を接続する入出力インタフェース部114を含む構成として実現することができる。
For example, as shown in FIG. 2, the target signal
この場合、デジタルデータに変換された受信音響信号は記憶部113のRAMに一旦格納される。記憶部113のROMには、本実施形態の目標信号表示処理を実行するためのプログラムが格納されており、CPU112は、このROMに格納されたプログラムを読み込み、このプログラムに従って、RAMに格納されているデジタル受信音響信号に対して本実施形態の目標信号表示処理を実行する。したがって、CPU112および記憶部113は、本実施形態の目標信号表示処理プログラムを実行するためのコンピュータとしての機能を有している。
In this case, the received acoustic signal converted into digital data is temporarily stored in the RAM of the
図3は、本実施形態の方位計算後処理部103の処理概要を示す図である。以下、図1〜図3を参照して本実施形態の動作について説明する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an outline of processing of the azimuth
周波数分析部101は、受信した音響信号を入力し、周波数分析を行い方位計算前処理部102に周波数分析結果を出力する。OMNI信号、NS信号及びEW信号から方位を算出する際には3つの信号それぞれを周波数分析して結果を出力することになる。また、全周に複数の指向性ビームを形成し方位を算出するようなシステムである場合には、全てのビームについて周波数分析を行う。
The
方位計算前処理部102は、周波数分析部101から入力された周波数分析結果を元にして、各ビームのレベル及び位相関係から周波数ごとに方位計算を行って、方位計算後処理部103に周波数ごとの方位計算結果(周波数ごとの方位ベクトル)を出力する。全周に複数の指向性ビームを形成し方位を算出する場合には、レベルのみで方位を算出する方法を用いる。簡単に説明すると、レベルの高いビームを抽出しその両側の信号レベルの関係から二次曲線近似等によりピークレベルをもとめることで周波数ごとの方位ベクトルを算出する方法等を採用することができる。
The azimuth
方位計算後処理部103は、方位計算前処理部102から入力した周波数ごとの方位ベクトルを用いて、一定の周波数帯域幅ごとの方位とその集中度を計算し、集中度が最大となる方位及びその集中度を対象信号の有意情報として抽出し、表示処理部104に、抽出した方位と集中度を出力する。方位計算後処理部103の動作を、図3を用いて具体的に説明する。
The azimuth
受信した信号から対象信号(過渡信号)にあわせた周波数帯域のみを処理させるために対象信号(過渡信号)の入力が想定される下限周波数と上限周波数を設定する(例えば下限周波数を200Hz、上限周波数を2000Hzなど)。また、対象信号(過渡信号)の周波数帯域幅を設定する(例えば周波数帯域幅200Hzなど)。さらに上下限周波数範囲内の帯域周波数間をシフトさせながら方位ベクトル加算処理を行うために周波数シフト幅を設定する(例えば周波数シフト幅100Hzなど)(S1)。 In order to process only the frequency band that matches the target signal (transient signal) from the received signal, the lower limit frequency and upper limit frequency that are assumed to be input of the target signal (transient signal) are set (for example, the lower limit frequency is 200 Hz, the upper limit frequency) For example, 2000 Hz). Further, the frequency bandwidth of the target signal (transient signal) is set (for example, the frequency bandwidth is 200 Hz). Further, a frequency shift width is set in order to perform the azimuth vector addition process while shifting between the band frequencies within the upper and lower limit frequency ranges (for example, a frequency shift width of 100 Hz) (S1).
この周波数シフト幅は、大きすぎる場合、対象信号を適切に捕らえられない可能性があり、また小さすぎる場合には、処理負荷が大きくなるので、処理負荷と対象信号捕捉効果のバランスにより決定する必要がある。これらの設定値は、操作者が入力部300から設定することが可能であり、設定データは記憶部113のRAM等に格納される。CPU112は本実施形態の処理プログラムを実行する際にこの設定値をRAMから読み出して参照する。
If this frequency shift width is too large, there is a possibility that the target signal cannot be properly captured. If it is too small, the processing load becomes large. There is. These setting values can be set by the operator from the
パラメータ設定完了後、方位計算前処理部102から入力した周波数ごとの方位ベクトルの中から、200Hz〜400Hzの範囲(最初の周波数帯域幅200Hz)に含まれる周波数ごとの方位ベクトルの加算処理を実施して、加算ベクトルの方向(信号方位)と加算ベクトルの大きさ(方位集中度)を求める(S2)。方位が、特定方位に集中している場合は、方向は平均的な方位を示し、ベクトルの大きさは方位の集中度を示すことになる。一方、方位が雑音などで一様に分布している場合には、加算ベクトルは中心部に近づき、ベクトルの大きさ(方位集中度)が小さくなる。
After the parameter setting is completed, the azimuth vector for each frequency included in the range of 200 Hz to 400 Hz (the
なお、本実施例の方位ベクトル加算処理では、周波数ごとに持つ方位計算結果(方位ベクトル)について、ベクトルの大きさを全て「1」に正規化して、方位方向に加算していく処理を行っている。これは、加算される周波数帯域内の特定の周波数に大きな信号(狭帯域信号)が存在した場合、受信対象信号(過渡信号)の方位がこの狭帯域信号の方位に依存してしまう可能性を防ぐためであるが、そのような影響が少ない場合には、周波数ごとに持つ方位計算結果(方位ベクトル)をそのまま加算してもよい。 In the azimuth vector addition process of this embodiment, the azimuth calculation result (azimuth vector) for each frequency is normalized to all “1” and added in the azimuth direction. Yes. This means that if there is a large signal (narrowband signal) at a specific frequency within the frequency band to be added, the direction of the signal to be received (transient signal) may depend on the direction of this narrowband signal. In order to prevent this, if such influence is small, the direction calculation result (direction vector) for each frequency may be added as it is.
続いて、設定パラメータに基づき、周波数を100Hzシフトして(S3)、方位計算前処理部102から入力した周波数ごとの方位ベクトルの中から、300Hz〜500Hzの範囲(次の周波数帯域幅200Hz)に含まれる周波数ごとの方位ベクトルの加算処理を実施して、加算ベクトルの方向(信号方位)と加算ベクトルの大きさ(方位集中度)を求める(S2)。
Subsequently, based on the setting parameter, the frequency is shifted by 100 Hz (S3), and the direction vector for each frequency input from the direction
以下同様にして、方位計算前処理部102から入力した周波数ごとの方位ベクトルの中から、周波数を100Hzシフトしながら周波数帯域幅200Hzの範囲に含まれる周波数ごとの方位ベクトルの加算処理を、1800Hz〜2000Hzの範囲に含まれる周波数ごとの方位ベクトルの加算処理が終了するまで、合計16回の方位ベクトル加算処理を繰り返す(S2〜S4)。
In the same manner, addition processing of azimuth vectors for each frequency included in the range of the
設定された上限周波数(2000Hz)までの方位ベクトル加算処理が終了した(S4,YES)後、求められた16個の加算ベクトル値の中で、ベクトルの大きさが最大となる加算ベクトルの値及び加算ベクトルの方向を有意情報として選択するとともに、最大加算ベクトル値が求められた周波数帯域を抽出する(S5)。 After the azimuth vector addition process up to the set upper limit frequency (2000 Hz) is completed (S4, YES), among the obtained 16 addition vector values, the value of the addition vector that maximizes the vector size and The direction of the addition vector is selected as significant information, and the frequency band for which the maximum addition vector value is obtained is extracted (S5).
有意情報として選択された加算ベクトルの方向および加算ベクトルの値は、目標の方位および集中度として表示処理部104に出力される(S6)。表示処理部104は、入力した方位と集中度をもとに方位軸と時間軸の平面上に集中度を輝度として表示するためのデータを生成して表示部200へ出力する。表示部200は、表示処理部104からのデータを入力して、方位軸と時間軸の平面上に前記集中度を輝度レベルに変換して表示する。
The direction of the addition vector selected as the significant information and the value of the addition vector are output to the
なお、本実施例において( )内に示された設定パラメータは一例であってこれに限定されるものではなく、下限周波数と上限周波数、周波数帯域幅、および周波数シフト幅は、受信対象信号(過渡信号)の予想される周波数範囲、周波数帯域特性、および処理能力等に合わせて、適宜変更して設定することができる。 In the present embodiment, the setting parameters shown in parentheses are merely examples, and the present invention is not limited to them. The lower limit frequency, the upper limit frequency, the frequency bandwidth, and the frequency shift width are the reception target signals (transient Signal) can be appropriately changed and set in accordance with the expected frequency range, frequency band characteristics, processing capability, and the like.
本実施形態によれば、予め受信対象信号(過渡信号)の周波数帯域特性および周波数範囲を予想して方位ベクトル加算処理を行っているので、対象信号検出効率を高めることができ、かつ方位ベクトル加算処理によりS/Nも改善されるので、表示輝度範囲を大きくすることができ信号の方位を強調して表示することができる。 According to the present embodiment, since the direction vector addition processing is performed in advance by predicting the frequency band characteristics and frequency range of the reception target signal (transient signal), the target signal detection efficiency can be improved and the direction vector addition is performed. Since the S / N is also improved by the processing, the display luminance range can be enlarged and the signal orientation can be emphasized and displayed.
なお、上記実施形態は、受信信号として水中に存在する音源から発生する音響信号をその対象として適用したが、本発明は、空中に存在する音源から発生する音響信号、あるいはレーダ信号等の電波信号に対しても適用することができる。 In the above-described embodiment, an acoustic signal generated from a sound source existing in water is applied as a reception signal, but the present invention is an acoustic signal generated from a sound source existing in the air or a radio signal such as a radar signal. It can also be applied to.
100 目標信号表示処理装置
101、410 周波数分析部
102 方位計算前処理部
103 方位計算後処理部
104,403,413 表示処理部
401,411 レベル計算部
402,412 方位計算処理部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
予め設定された下限周波数と上限周波数の間の前記方位ベクトルに対して、予め設定された周波数シフト幅だけシフトさせながら、各シフト位置において予め設定された周波数帯域幅内に含まれる前記方位ベクトルを加算して加算ベクトルを算出し、前記各シフト位置で算出された加算ベクトルの中から最大のベクトル値を示す加算ベクトルを選択し、該選択した加算ベクトルの方位及びベクトル値を目標の有意情報として出力することを特徴とする目標信号検出方法。 A target signal detection method for performing frequency analysis on a received signal, calculating a direction vector for each frequency analyzed by the frequency analysis, and calculating an arrival direction of the target signal from the calculated direction vector for each frequency,
The azimuth vector included in the preset frequency bandwidth at each shift position is shifted with respect to the azimuth vector between the preset lower limit frequency and the upper limit frequency by a preset frequency shift width. Addition is performed to calculate an addition vector, an addition vector indicating the maximum vector value is selected from the addition vectors calculated at the respective shift positions, and the direction and vector value of the selected addition vector are used as target significant information. A target signal detection method comprising: outputting a target signal.
前記方位計算後処理部は、
下限周波数と上限周波数、周波数帯域幅、および周波数シフト幅をそれぞれ設定する目標信号処理周波数領域設定手段と、
該目標信号処理周波数領域設定手段により設定された前記下限周波数と上限周波数の間で前記設定された周波数シフト幅だけシフトさせながら、各シフト位置において前記設定された周波数帯域幅内に含まれる前記方位ベクトルを加算するベクトル加算手段と、
該ベクトル加算手段により前記各シフト位置で求められた加算ベクトルの中から最大のベクトル値を示す加算ベクトルを選択する最大加算ベクトル選択手段と、
該最大加算ベクトル選択手段で選択された加算ベクトルの方位及び加算ベクトル値を目標の有意情報として出力する目標信号出力手段を備えていることを特徴とする目標信号検出装置。 A frequency analysis unit that performs frequency analysis on the received signal, a direction calculation preprocessing unit that calculates a direction for each frequency analyzed by the frequency analysis unit and outputs a direction vector for each frequency, and a calculation by the direction calculation preprocessing unit A target signal detection device comprising an orientation calculation post-processing unit that inputs an orientation vector for each frequency and calculates an arrival direction of the target signal,
The azimuth calculation post-processing unit is
Target signal processing frequency region setting means for setting a lower limit frequency and an upper limit frequency, a frequency bandwidth, and a frequency shift width, and
The azimuth included in the set frequency bandwidth at each shift position while shifting by the set frequency shift width between the lower limit frequency and the upper limit frequency set by the target signal processing frequency region setting means Vector addition means for adding vectors;
Maximum addition vector selection means for selecting an addition vector indicating the maximum vector value from the addition vectors obtained at the respective shift positions by the vector addition means;
A target signal detection device comprising target signal output means for outputting the direction of the addition vector selected by the maximum addition vector selection means and the addition vector value as target significant information.
該コンピュータに、予め設定された下限周波数と上限周波数の間の前記方位ベクトルに対して、予め設定された周波数シフト幅だけシフトさせながら、各シフト位置において予め設定された周波数帯域幅内に含まれる前記方位ベクトルを加算して加算ベクトルを算出する処理と、前記各シフト位置で算出された加算ベクトルの中から最大のベクトル値を示す加算ベクトルを選択する処理と、該選択した加算ベクトルの方位及びベクトル値を目標の有意情報として出力する処理を実行させることを特徴とするプログラム。 A program for causing a computer to execute processing for calculating an arrival direction of a target signal from a reception signal subjected to frequency analysis into an orientation vector for each frequency,
The computer shifts the azimuth vector between a preset lower limit frequency and an upper limit frequency by a preset frequency shift width, and is included within a preset frequency bandwidth at each shift position. A process of calculating the addition vector by adding the azimuth vectors, a process of selecting an addition vector indicating the maximum vector value from the addition vectors calculated at the respective shift positions, an azimuth of the selected addition vector, and A program for executing a process of outputting a vector value as target significant information.
12. The program according to claim 10, further comprising a process of converting the output significant information of the target into a luminance level and displaying it on a plane of time axis and azimuth axis.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007326456A JP4900229B2 (en) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Target signal detection method, apparatus and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007326456A JP4900229B2 (en) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Target signal detection method, apparatus and program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009150662A true JP2009150662A (en) | 2009-07-09 |
JP4900229B2 JP4900229B2 (en) | 2012-03-21 |
Family
ID=40919954
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007326456A Active JP4900229B2 (en) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Target signal detection method, apparatus and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4900229B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101104200B1 (en) | 2010-07-21 | 2012-01-09 | 국방과학연구소 | Apparatus and method of amalgamating multi frequencies for target motion analysis |
JP2012208062A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Nec Corp | Active sonar device and signal processing method for the same |
WO2015177990A1 (en) * | 2014-05-19 | 2015-11-26 | 日本電気株式会社 | Sonar device, signal processing method, and recording medium |
JP2020134484A (en) * | 2019-02-26 | 2020-08-31 | 沖電気工業株式会社 | Azimuth estimation device, azimuth estimation system, azimuth estimation method and program |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08152465A (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-11 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Method and apparatus for detection of signal |
JPH1152038A (en) * | 1997-08-05 | 1999-02-26 | Nec Corp | System for detecting signal |
JPH11230785A (en) * | 1998-02-17 | 1999-08-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | Data display apparatus |
-
2007
- 2007-12-18 JP JP2007326456A patent/JP4900229B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08152465A (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-11 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Method and apparatus for detection of signal |
JPH1152038A (en) * | 1997-08-05 | 1999-02-26 | Nec Corp | System for detecting signal |
JPH11230785A (en) * | 1998-02-17 | 1999-08-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | Data display apparatus |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101104200B1 (en) | 2010-07-21 | 2012-01-09 | 국방과학연구소 | Apparatus and method of amalgamating multi frequencies for target motion analysis |
JP2012208062A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Nec Corp | Active sonar device and signal processing method for the same |
WO2015177990A1 (en) * | 2014-05-19 | 2015-11-26 | 日本電気株式会社 | Sonar device, signal processing method, and recording medium |
JPWO2015177990A1 (en) * | 2014-05-19 | 2017-04-20 | 日本電気株式会社 | SONER DEVICE, SIGNAL PROCESSING METHOD, AND PROGRAM |
US10274576B2 (en) | 2014-05-19 | 2019-04-30 | Nec Corporation | Sonar device, signal processing method, and recording medium |
JP2020134484A (en) * | 2019-02-26 | 2020-08-31 | 沖電気工業株式会社 | Azimuth estimation device, azimuth estimation system, azimuth estimation method and program |
JP7180447B2 (en) | 2019-02-26 | 2022-11-30 | 沖電気工業株式会社 | Azimuth Estimation Device, Azimuth Estimation System, Azimuth Estimation Method and Program |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4900229B2 (en) | 2012-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4709117B2 (en) | Radar device and angle measuring device | |
JP5093616B2 (en) | Target signal detection apparatus, method and program | |
CN102540160B (en) | Method and device for processing signals, and radar apparatus | |
JP4900229B2 (en) | Target signal detection method, apparatus and program | |
JP5390264B2 (en) | Target tracking device and target tracking method | |
US9820043B2 (en) | Sound source detection apparatus, method for detecting sound source, and program | |
EP3232219A1 (en) | Sound source detection apparatus, method for detecting sound source, and program | |
JP2018091647A (en) | Signal processing apparatus, orientation calculation method and orientation calculation program | |
JP6837379B2 (en) | Partial discharge detection device and partial discharge detection method | |
JP6236755B2 (en) | Passive sonar device, transient signal processing method and signal processing program thereof | |
JP2005181168A (en) | Wave number estimation device and method | |
JP4250522B2 (en) | Antenna device | |
KR101828918B1 (en) | Method for analyzing spectrum adaptively and apparatus thereof | |
JP6834577B2 (en) | Signal information display, detection system and program | |
JP2016121970A (en) | Echo signal processing device, radar device, echo signal processing method, and program | |
JP2008309522A (en) | Broadband signal processing system, method, and program | |
JP4867190B2 (en) | Radar apparatus and angle measuring method | |
JP2001051039A (en) | Signal processing system | |
JP5691753B2 (en) | Wideband signal processing system | |
JP2008032537A (en) | Sonobuoy signal processing system | |
JP7309814B2 (en) | Radio wave interference monitor device and radio wave interference monitor method | |
JP2012215444A (en) | Direction measurement device; and direction measurement method and direction measurement program used for direction measurement device | |
JPH08184660A (en) | Orientation detector | |
JP6422456B2 (en) | Signal processing apparatus and array antenna apparatus | |
JP2008191052A (en) | Direction measuring device and direction measuring method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20090701 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110427 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110510 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20110705 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110706 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110809 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110919 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111206 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111219 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4900229 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150113 Year of fee payment: 3 |