JP2015117944A - 水中探知装置及び水中探知方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、航走体(1)に搭載されたソーナーシステム(12)の受波信号pから雑音成分nを除去して得られる探知対象信号sに基づいて水中探知を行う水中探知装置に関し、雑音源近傍に配置され、雑音源からの雑音を参照信号として検知する参照信号検知センサ(14)と、検知された参照信号を、参照信号検知センサとソーナーシステム間の距離及び雑音の水中伝播速度に応じた時定数で遅延処理した後に適応処理することで、探知対象信号を出力する適応フィルタ(18)とを備えることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
ε=g−n (1)
が適応プロセッサ44にフィードバックされる。適応プロセッサ44では、誤差εが自乗平均の意味で最小になるようにフィルタ係数が制御され、探知対象信号sに相当する出力εが得られる。この種の適応フィルタを用いた雑音除去技術は、例えば特許文献1に開示がなされている。
この態様によれば、航走体が複数の雑音源を有する場合には、参照信号検知部を雑音源毎に設けることにより、各雑音源からの雑音を受波信号からそれぞれリアルタイムで除去できる。
この態様によれば、航走体の前方に搭載されたソーナーシステムから離れた後方位置に設けられた推進用のプロペラからの雑音を参照信号として検知する。参照信号検知部は、雑音源である推進用のプロペラの近傍に配置されるため、前方に搭載されているソーナーシステムの探知対象信号の影響が少ない状況において参照信号を検知できるので、探知対象信号との分離を良好にすることができる。
この態様によれば、参照信号検知部をプロペラに対向する位置に設けることによって、ソーナーシステムの探知対象信号を含む外部の影響が少ない状況において参照信号を精度よく検知することができる。
この態様によれば、航走体の内部に搭載された機器が雑音源である場合には、参照信号検知部を当該機器類を航走体に固定するベース上に取り付けることによって、精度よく参照信号を検知することができる。
この態様によれば、雑音源が船舶の船首近傍に発生する膜波又は砕波である場合、前方に搭載されたソーナーシステムとの距離が近いため、水上に設置された空気音を参照信号として検知する。ソーナーシステムの探知対象信号は水中を良好に伝播する一方で、水中への漏れ出しは少ないため、空気音を検知することで、探知対象信号から良好に分離された参照信号を得ることができる。
この態様によれば、雑音源の状態に応じてフィルタ係数の数を増加するLMSアルゴリズムを含む適応フィルタを備えることにより、雑音源が過渡的に変動する場合においても、精度のよい雑音除去を行うことができる。
尚、LMSアルゴリズムに代えて、RLSアルゴリズム等の他の手法を含む適応フィルタに関しても、本発明の技術的思想を同様に適応してもよい。
また船舶1には、水中探知用のソーナーシステム12が搭載されている。ソーナーシステム12は、探知対象から発せられる音波信号を受波することにより、探知対象の有無及びその位置を特定するパッシブ方式のソーナーシステムであるが、能動的にソーナービームを照射することにより検知対象からの反射波を受波することで探知を行うアクティブ方式であってもよい。
図2は第1実施形態に係る水中探知装置10の基本構成を模式的に示す図である。第1実施形態では、自己放射雑音源であるプロペラ2から発せられる雑音を受波信号から除去する態様について説明する。
尚、参照信号検知センサ14は、例えば圧力センサ、振動センサ、歪センサなどの雑音を検知可能なセンサであればよく、雑音源の種類によって適宜選択するとよい。
適応フィルタ18には、参照信号検知センサ14で検知された参照信号vが入力され、適応プロセッサ20によって雑音信号nに変換される。雑音信号nは、減算器22によってソーナーシステム12の受波信号p(=s+n)から減算されることにより、探知対象信号d(=s)が出力される。このように求められた探知対象信号dは、適応プロセッサ20にフィードバックされる。
まず参照信号検知センサ14によって検知された参照信号v、及び、ソーナーシステム12の受波信号pを取得する(ステップS101)。参照信号vは適応フィルタ18によって適応処理が実施されることで、雑音信号nが求められる(ステップS102)。
適応プロセッサ20に入力された参照信号vは、遅延回路24によって時定数τに応じた遅延処理が実施されることにより、信号v´として出力される。ここで時定数τは、参照信号検知センサ14からソーナーシステム12までの音波伝搬時間に基づいて設定される。すなわち、参照信号検知センサ14で所定の雑音を検知するタイミングと、ソーナーシステム12にて当該雑音が検知されるタイミングとの間に生じるタイムラグに基づいて、時定数τが設定される。具体的には、水中における音波の伝搬速度と、参照信号検知センサ14とソーナーシステム12との間の距離に基づいて求められる音波伝搬時間として、時定数τを設定するとよい。
n=v´w0+v´w1+v´w0+v´w0+・・・ (2)
ここで係数w0、w1、・・・、wLは、LMSアルゴリズム28によって次式に基づいて、逐次算出される。
wi(t+1)=wi(t)+2μdv (3)
尚、(3)式のμはステップサイズパラメータである。
尚、本実施例ではLMSアルゴリズムに基づいた演算を行う場合について説明したが、RLSアルゴリズム等の他の手法を含む適応フィルタに関しても、上記思想を同様に適応してもよい。
第2実施形態では、雑音源が船舶1の内部に搭載された機器類4(図1を参照)である点において、上記実施形態と異なっている。図6は第2実施形態に係る水中探知装置10の基本構成を示す模式図である。
尚、参照信号検知センサ14は雑音源からの信号を確実に検知可能な位置であれば船内外の任意の位置に取り付け可能であり、より好ましくは雑音源である機器類4自体に取り付けられてもよい。
尚、適応処理の内容に関しては上記第1実施形態と同様であるため、ここでは記載を省略する。
第3実施形態では、雑音源が船舶1の船首近傍で発生する膜波又は砕波(図1を参照)によって生じる音響又は振動である点において、上記実施形態と異なっている。図7は第3実施形態に係る水中探知装置10の基本構成を示す模式図である。
上記第1乃至第3実施形態では、それぞれ船舶1が単一の雑音源を有する場合について説明したが、実際には図1に示すように、複数の雑音源が存在する。本実施形態では、k(kは2以上の自然数)個の雑音源がある場合について説明する(図1の例では、プロペラ2、機器類4、船首6近傍に発生する膜波又は砕波の3種類の雑音源が存在するため、k=3の場合に相当する)。
尚、以下の説明では、上記実施形態と同様の箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。
本実施形態では、k個の雑音源の近傍にそれぞれ参照信号検知センサ14が設けられており、各センサで検知された参照信号をv1、v2、・・・、vkで示されている。各参照信号は、適応フィルタ18に入力されると、適応プロセッサ201、202、・・・20kにて適応処理されることにより、対応する雑音信号n1、n2、・・・、nkが求められる。適応プロセッサ201、202、・・・20kは、それぞれ上記実施形態における適応プロセッサ20と類似の構成を有しており、参照信号v1、v2、・・・、vkを、それぞれ遅延回路241、242、・・・24kで遅延処理して信号v1´、v2´、・・・、vk´とする。信号v1´、v2´、・・・、vk´は、それぞれLMSアルゴリズム281、282、・・・、28kによって係数wk iを乗算することにより、上記(2)式に基づいて、雑音信号n1、n2、・・・、nkが求められる。雑音信号n1、n2、・・・、nkはk個の雑音源に対応する雑音信号に相当しており、これらを加算することで全雑音信号nが得られる。このようにして得られた全雑音信号nは、ソーナーシステム12の受波信号pとの差分をとることによって、探知対象信号dが得られる。
2 プロペラ
4 機器類
5 ベース
6 船首
10 水中探知装置
12 ソーナーシステム
14 参照信号検知センサ
16 信号線
18 適応フィルタ
20 適応プロセッサ
22 減算器
24 遅延回路
28 LMSアルゴリズム
Claims (8)
- 水上又は水中を航走する航走体に搭載されたソーナーシステムの受波信号から雑音成分を除去して得られる探知対象信号に基づいて水中探知を行うように構成された水中探知装置であって、
前記ソーナーシステムより雑音源に近い位置に設けられ、前記雑音源からの雑音を参照信号として検知する参照信号検知部と、
前記参照信号検知部によって検知された参照信号を、前記ソーナーシステム及び前記雑音源間の距離及び雑音の水中伝播速度に応じた時定数で遅延処理した後に適応処理することで、前記探知対象信号を出力する適応フィルタと
を備えることを特徴とする水中探知装置。 - 前記航走体は前記雑音源を複数有しており、
前記参照信号検知部は、前記複数の雑音源毎に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の水中探知装置。 - 前記ソーナーシステムは前記航走体の前方に搭載されており、
前記雑音源は、前記航走体の後方に設けられた推進用のプロペラであることを特徴とする請求項1に記載の水中探知装置。 - 前記参照信号検知部は、前記プロペラに対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の水中探知装置。
- 前記雑音源は、前記航走体の内部に搭載された機器であり、
前記参照信号検知部は、前記機器を前記航走体に固定するためのベース上に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の水中探知装置。 - 前記航走体は前記ソーナーシステムを前方に搭載する船舶であり、
前記雑音源は船首に発生する膜波又は砕波であり、
前記参照信号検知部は、前記船首近傍の水上に設置され、空気音を前記参照信号として検知することを特徴とする請求項1に記載の水中探知装置。 - 前記適応フィルタはLMSアルゴリズムを含んでおり、
前記LMSアルゴリズムは、前記雑音源が過渡的に変動する場合には、前記雑音源が過渡的に変動しない場合に比べてフィルタ係数の数を増加するように設定されていることを特徴とする請求項1に記載の水中探知装置。 - 水上又は水中を航走する航走体に搭載されたソーナーシステムの受波信号から雑音成分を除去して得られる探知対象信号に基づいて水中探知を行う水中探知方法であって、
前記ソーナーシステムより雑音源に近い位置で、前記雑音源からの雑音を参照信号として検知する参照信号検知工程と、
前記検知された参照信号を、前記ソーナーシステム及び前記雑音源間の距離及び雑音の水中伝播速度に応じた時定数で遅延処理する遅延処理工程と、
該遅延処理された参照信号を用いて、前記受波信号を適応処理することで、前記探知対象信号を生成する適応処理工程と
を備えることを特徴とする水中探知方法。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112583495A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种水声通信唤醒信号低功耗实时分段检测方法 |
CN114023055A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-02-08 | 成都千嘉科技有限公司 | 一种基于无线抄表集中器的干扰探测方法 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57124267A (en) * | 1981-01-26 | 1982-08-03 | Oki Electric Ind Co Ltd | Elimination system for noise of sonar |
JPH02147978A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-06 | Nec Corp | ソーナー装置 |
JPH0317583A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-25 | Furuno Electric Co Ltd | 水中探知装置 |
JPH0411293A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-16 | Isuzu Motors Ltd | 車室内騒音の低減装置 |
JPH05142335A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-06-08 | Nec Corp | ソーナー装置 |
JPH0672159A (ja) * | 1992-07-10 | 1994-03-15 | Mazda Motor Corp | 車両の振動低減装置 |
JPH06266376A (ja) * | 1993-03-16 | 1994-09-22 | Honda Motor Co Ltd | 振動騒音制御装置 |
JPH06276595A (ja) * | 1993-03-17 | 1994-09-30 | Sony Corp | 適応型雑音低減システム |
JP2000241534A (ja) * | 1999-02-18 | 2000-09-08 | Nec Corp | 雑音除去装置及び雑音除去方法 |
JP2012044534A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Fujitsu Ltd | 受信回路 |
-
2013
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57124267A (en) * | 1981-01-26 | 1982-08-03 | Oki Electric Ind Co Ltd | Elimination system for noise of sonar |
JPH02147978A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-06 | Nec Corp | ソーナー装置 |
JPH0317583A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-25 | Furuno Electric Co Ltd | 水中探知装置 |
JPH0411293A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-16 | Isuzu Motors Ltd | 車室内騒音の低減装置 |
JPH05142335A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-06-08 | Nec Corp | ソーナー装置 |
JPH0672159A (ja) * | 1992-07-10 | 1994-03-15 | Mazda Motor Corp | 車両の振動低減装置 |
JPH06266376A (ja) * | 1993-03-16 | 1994-09-22 | Honda Motor Co Ltd | 振動騒音制御装置 |
JPH06276595A (ja) * | 1993-03-17 | 1994-09-30 | Sony Corp | 適応型雑音低減システム |
JP2000241534A (ja) * | 1999-02-18 | 2000-09-08 | Nec Corp | 雑音除去装置及び雑音除去方法 |
JP2012044534A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Fujitsu Ltd | 受信回路 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
宇佐川毅、外2名: ""有色雑音駆動時の収束特性を重視した適応アルゴリズム"", 日本音響学会平成3年度秋季研究発表会講演論文集, vol. −I−, JPN6017014865, 2 October 1991 (1991-10-02), pages 495 - 496, ISSN: 0003551847 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112583495A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种水声通信唤醒信号低功耗实时分段检测方法 |
CN112583495B (zh) * | 2020-12-15 | 2022-05-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种水声通信唤醒信号低功耗实时分段检测方法 |
CN114023055A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-02-08 | 成都千嘉科技有限公司 | 一种基于无线抄表集中器的干扰探测方法 |
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