JP2016197775A - Signal processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号処理装置、信号処理方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a signal processing device, a signal processing method, and a program.
所望の信号と雑音とが混合された信号から、雑音の一部または全部を抑圧し、所望の信号を強調した信号を出力する信号処理技術が、各種提案ないし実用化されている。 Various proposals or practical use have been made of signal processing techniques for suppressing a part or all of noise from a signal in which a desired signal and noise are mixed and outputting a signal in which the desired signal is emphasized.
例えば、入力信号から雑音を推定し、推定した雑音を入力信号から減算することが、本発明に関連する第1の関連技術として提案されている(例えば特許文献1参照)。また、入力信号を分析し、抑圧対象となる雑音に関する雑音情報を、入力信号の分析結果に応じて混合して混合雑音情報を生成し、この混合雑音情報を用いて入力信号から雑音を抑圧することが、本発明に関連する第2の関連技術として提案されている(例えば特許文献2参照)。 For example, it has been proposed as a first related technique related to the present invention to estimate noise from an input signal and subtract the estimated noise from the input signal (see, for example, Patent Document 1). Also, the input signal is analyzed, noise information about the noise to be suppressed is mixed according to the analysis result of the input signal to generate mixed noise information, and noise is suppressed from the input signal using this mixed noise information Has been proposed as a second related technique related to the present invention (see, for example, Patent Document 2).
他方、パッシブソーナー装置において、トランジェント信号の周波数帯域外に大きなパワーの雑音源が存在する場合でもトランジェント信号を検出できる信号処理方法が、本発明に関連する第3の関連技術として提案されている(例えば特許文献3参照)。しかし、この第3の関連技術は、音響センサから入力した信号から所望のトランジェント信号を抽出する技術であり、入力信号から雑音を抑圧する技術とは異なる。即ち、第3の関連技術では雑音を抑圧した入力信号は生成していない。このため、入力信号に含まれるトランジェント信号以外の所望信号、例えばエンジン等を発生源とする長時間継続する定常的な音は信号処理の過程で捨てられる。また、音響信号の到来方位の算出が可能な音響センサを必要としている。 On the other hand, in the passive sonar device, a signal processing method capable of detecting a transient signal even when a noise source having a large power is present outside the frequency band of the transient signal has been proposed as a third related technique related to the present invention ( For example, see Patent Document 3). However, this third related technique is a technique for extracting a desired transient signal from a signal input from an acoustic sensor, and is different from a technique for suppressing noise from an input signal. That is, the third related technique does not generate an input signal in which noise is suppressed. For this reason, a desired signal other than the transient signal included in the input signal, for example, a stationary sound that continues for a long time using an engine or the like as a source, is discarded in the process of signal processing. Moreover, an acoustic sensor capable of calculating the arrival direction of the acoustic signal is required.
ところで、音響センサなどのセンサで検出された信号が有線や無線による伝送路を通じて信号処理装置に入力される場合、伝送路上で新たな信号が雑音として混入することがある。具体的には、空電ノイズ等のパルス性雑音が混入することがある。センサで検出された信号を正しく処理するためには、伝送路上で混入したパルス性雑音を抑圧しなければならない。しかし、本発明に関連する第1および第2の関連技術では、入力信号のどの信号成分が伝送路上で混入した信号成分か否かを決定することはできないため、入力信号から伝送路上で混入したパルス性雑音だけを抑圧するのは困難であった。 By the way, when a signal detected by a sensor such as an acoustic sensor is input to the signal processing device through a wired or wireless transmission path, a new signal may be mixed as noise on the transmission path. Specifically, pulse noise such as static noise may be mixed. In order to correctly process the signal detected by the sensor, it is necessary to suppress pulse noise mixed on the transmission path. However, in the first and second related techniques related to the present invention, since it is impossible to determine which signal component of the input signal is a signal component mixed on the transmission line, the input signal mixed on the transmission line. It was difficult to suppress only the pulse noise.
本発明の目的は、上述した課題、すなわち、伝送路を通じてセンサから入力した信号から伝送路上で混入したパルス性雑音だけを抑圧するのは困難である、という課題を解決する信号処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a signal processing apparatus that solves the above-described problem, that is, it is difficult to suppress only pulse noise mixed on a transmission line from a signal input from a sensor through the transmission line. There is.
本発明の一実施形態に係る信号処理装置は、
伝送路を通じてセンサから入力した信号を分析し、前記センサの出力周波数帯域外に現れるパルス性雑音を検出する検出部と、
前記検出されたパルス性雑音を前記信号から抑圧する抑圧部と、
を有する。
A signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes:
Analyzing a signal input from a sensor through a transmission path, detecting a pulse noise appearing outside the output frequency band of the sensor; and
A suppressor that suppresses the detected pulse noise from the signal;
Have
本発明の他の実施形態に係る信号処理方法は、
伝送路を通じてセンサから入力した信号を分析し、前記センサの出力周波数帯域外に現れるパルス性雑音を検出し、
前記検出されたパルス性雑音を前記信号から抑圧する。
A signal processing method according to another embodiment of the present invention includes:
Analyzing the signal input from the sensor through the transmission path, detecting pulse noise appearing outside the output frequency band of the sensor,
The detected pulse noise is suppressed from the signal.
本発明の他の実施形態に係るプログラムは、
コンピュータを、
伝送路を通じてセンサから入力した信号を分析し、前記センサの出力周波数帯域外に現れるパルス性雑音を検出する検出部と、
前記検出されたパルス性雑音を前記信号から抑圧する抑圧部と、
して機能させる。
A program according to another embodiment of the present invention is:
Computer
Analyzing a signal input from a sensor through a transmission path, detecting a pulse noise appearing outside the output frequency band of the sensor; and
A suppressor that suppresses the detected pulse noise from the signal;
And make it work.
本発明は上述した構成を有するため、伝送路を通じてセンサから入力した信号から伝送路上で混入したパルス性雑音だけを抑圧することができる。 Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to suppress only the pulse noise mixed on the transmission path from the signal input from the sensor through the transmission path.
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1を参照すると、本発明の第1の実施形態に係る信号処理装置100は、伝送路101を通じてセンサ102に接続されている。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment]
Referring to FIG. 1, a
センサ102は、例えば、信号処理装置100がパッシブソーナー装置に適用される場合、音響センサである。但し、信号処理装置100はパッシブソーナー装置のみに適用を限定されない。このため、センサ102は音響センサに限定されない。例えば、振動を検出する振動センサ、光信号を検出する光センサ、人の会話や音楽等を検出するマイクロフォン等であってもよい。センサ102は、検知した信号103を、伝送路101を通じて信号処理装置100へ送信する。
The
信号処理装置100は、伝送路101を通じてセンサ102から信号103を入力し、信号103から伝送路101上で混入したパルス性雑音だけを抑圧する機能を有する。そのために信号処理装置100は、検出部110と抑圧部120とを有する。
The
検出部110は、信号103を分析し、センサ102の出力周波数帯域外に現れるパルス性雑音を検出する機能を有する。センサ102の出力周波数帯域とは、センサ102が出力可能な周波数の帯域のことである。検出部110は、センサ102の出力周波数帯域が例えば0.1kHz〜90kHzであるとき、90kHz以上、上限閾値以下の周波数帯の一部または全部に現れるパルス性雑音を検出する。ここで、上限閾値は、パルス性雑音の周波数帯域の上限である。検出部110は、パルス性雑音を検出すると、検出情報111を抑圧部120に出力する。検出情報111は、例えば、パルス性雑音が存在するか否かを示す情報(雑音存在情報)であってよい。例えば、検出情報111は、パルス性雑音が存在しない期間は所定の値(例えば論理値0)を示し、パルス性雑音が存在する期間は所定の他の値(例えば論理値1)を示す情報であってよい。
The
抑圧部120は、検出部110で検出されたパルス性雑音だけを信号103から抑圧する機能を有する。例えば、抑圧部120は、信号103と検出情報111とを入力し、検出情報111によって示される、パルス性雑音が存在している期間に限定して、信号103からパルス性雑音を抑圧する。抑圧部120は、パルス性雑音を抑圧した信号103を信号121として出力する。信号121は、信号処理装置100の使用目的に応じて、その後処理される。
The
次に本実施形態に係る信号処理装置100の動作を説明する。
Next, the operation of the
信号処理装置100の検出部110は、伝送路101を通じてセンサ102から入力した信号103を分析し、センサ102の出力周波数帯域外に現れるパルス性雑音を検出し、パルス性雑音が存在するか否かを示す検出情報111を抑圧部120へ通知する。
The
抑圧部120は、信号103と検出情報111とを入力し、検出部110によって検出されたパルス性雑音だけを信号103から抑圧し、パルス性雑音を抑圧した信号103を信号121として出力する。
The
このように本実施形態によれば、伝送路101を通じてセンサ102から入力した信号103から伝送路101上で混入したパルス性雑音だけを抑圧することができる。その理由は、伝送路101を通じてセンサ102から入力した信号を分析し、センサ102の出力周波数帯域外に現れるパルス性雑音を検出する検出部110と、検出されたパルス性雑音を信号103から抑圧する抑圧部120を有するためである。
Thus, according to the present embodiment, it is possible to suppress only the pulse noise mixed on the
次に、検出部110の具体例について説明する。なお、検出部110の構成は、以下に例示する構成に限定されない。
Next, a specific example of the
図2を参照すると、検出部110の一例は、ハイパスフィルタ201とコンパレータ202とから構成される。ハイパスフィルタ201は、信号103を入力し、センサ102の出力周波数帯域の上限より高い周波数成分の信号を抽出してコンパレータ202の+入力端子に入力する。コンパレータ202の−入力端子には、所定の閾値が入力されている。コンパレータ202は、+入力端子の入力レベルが−入力端子の入力レベルより高ければ、出力である検出情報111を論理値1とし、そうでなければ論理値0とする。
Referring to FIG. 2, an example of the
次に、抑圧部120の具体例について説明する。なお、抑圧部120の構成は、以下に例示する構成に限定されない。
Next, a specific example of the
図3を参照すると、抑圧部120の一例は、入力端子301、変換部302、雑音抑圧部303、逆変換部304、出力端子305、分析部306、混合部307、雑音情報記憶部308、入力端子309を有する。この抑圧部120は、本発明に関連する第2の関連技術を利用している。即ち、抑圧部120は、入力した信号103を分析し、予め記憶された雑音情報を用いて、分析結果に応じて混合方法によって混合雑音情報を生成し、更に、その混合雑音情報を用いて雑音の抑圧を行う。
Referring to FIG. 3, an example of the
入力端子301には、信号103が入力される。入力端子301に入力された信号103は、変換部302においてフーリエ変換などの変換を施されて複数の周波数成分に分割される。複数の周波数成分の振幅スペクトルは雑音抑圧部303へ供給され、位相スペクトルは、逆変換部304に伝達される。ここでは、雑音抑圧部303に振幅スペクトルが供給されているが、その二乗に相当するパワースペクトルが雑音抑圧部303に供給されてもよい。
The
雑音情報記憶部308は、半導体メモリなどの記憶素子を含み、抑圧対象としての既知の雑音の特性に関する情報(雑音情報)を記憶している。抑圧対象として記憶される既知の雑音は、例えば、空電などによって生じるパルス性雑音などである。
The noise
一方、分析部306は、変換部302で生成された振幅スペクトルを入力し、分析を行う。分析部306は、振幅スペクトルを分析することによって、信号103に含まれる雑音の特性を決定し、その特性に応じた雑音情報の混合方法を決定する。そして、分析部306は、決定した混合方法を混合部307に渡す。混合部307は、分析部306から受け取った混合方法に応じて、雑音情報記憶部308に記憶された雑音情報から混合雑音情報を生成する。
On the other hand, the
雑音抑圧部303には、入力端子309から検出情報111が供給される。雑音抑圧部303は、検出情報111によって示される雑音が存在している期間に限定して、変換部302から供給された振幅スペクトルと混合部207から供給された混合雑音情報とを用いて、各周波数で雑音を抑圧し、雑音抑圧結果としての振幅スペクトルを逆変換部204に伝達する。雑音抑圧部303は、検出情報111によって示される雑音が存在していない期間は、変換部302から供給された振幅スペクトルをそのまま逆変換部204に伝達する。逆変換部304は、雑音抑圧部303から供給された振幅スペクトルと変換部302から供給された信号103の位相スペクトルとを合わせて逆変換を行い、信号121として、出力端子305に供給する。
変換部302、雑音抑圧部303、逆変換部304、分析部306、混合部307、雑音情報記憶部308の詳細は、特許文献2に記載されているので、その説明は省力する。
Details of the
本実施形態は、上記の構成を基本としつつ、各種の付加変更が可能である。 In the present embodiment, various additions and changes can be made based on the above-described configuration.
例えば、検出部110は、センサ102の出力周波数帯域情報を記憶する記憶部を有し、この記憶部に記憶されたセンサの出力周波数帯域情報に基づいて、センサ102の出力周波数帯域外に現れるパルス性雑音を検出するように構成されていてよい。例えば、センサの出力周波数帯域情報が、0.1kHz〜90kHzであるとき、90kHz+α以上、90kHz+α+β未満の帯域に現れるパルス性雑音を検出するように構成されていてよい。ここで、αはセンサの出力周波数帯域の上限との距離を規定する定数、βはパルス性雑音を検出する帯域幅を規定する定数である。
For example, the
また検出部110は、センサ102の出力周波数帯域情報の学習機能を備えていてよい。例えば、検出部110は、信号103の出力周波数帯域を一定期間ごとに複数回にわたって観測し、それらの平均を算出し、この算出した平均主力周波数帯域を上記記憶部に保存するように構成されていてよい。
The
また検出部110および抑圧部120は、信号処理装置100を構成するコンピュータとプログラムとによって実現することができる。プログラムは、半導体メモリ等の記録媒体に記録され、コンピュータの立ち上げ時にコンピュータに読み取られ、コンピュータの動作を制御することにより、コンピュータ上に検出部110および抑圧部120を実現する。
The
[第2の実施形態]
次に本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、本発明における信号処理装置の一例として、ソーナー装置における応用について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, an application in a sonar device will be described as an example of a signal processing device in the present invention.
ソーナー装置は、パッシブソーナー装置とアクティブソーナー装置に大別される。パッシブソーナー装置とは、水中(水面含む)に存在する目標(たとえば、潜水艦や水中機雷等)が発生する音波を捉え、目標の存在と目標位置(方位)を算出する装置である。これに対し、アクティブソーナー装置とは、海中に音波を放射し、目標物からの反射音を検出し、放射音と反射音との時間差や反射音の検出方位から目標物の位置や距離を測定する装置を指す。 The sonar device is roughly classified into a passive sonar device and an active sonar device. A passive sonar device is a device that captures sound waves generated by a target (for example, a submarine or an underwater mine) existing in water (including the water surface) and calculates the presence and target position (orientation) of the target. In contrast, an active sonar device radiates sound waves into the sea, detects the reflected sound from the target, and measures the position and distance of the target from the time difference between the emitted sound and the reflected sound and the detection direction of the reflected sound. Refers to the device to be used.
目標が発する音の中には、エンジン等を発生源とする長時間継続する定常的な音と、船の操舵時等に発生する時間的に連続しない、又は、短い時間だけ継続する過渡音がある。以下、受信音波による信号を受信信号、過渡音による信号をトランジェント信号と記載する。 Among the sounds emitted by the target, there are stationary sounds that are generated for a long time from the engine, etc., and transient sounds that are not continuous in time or that last only for a short time, such as when steering a ship. is there. Hereinafter, a signal based on a received sound wave is referred to as a received signal, and a signal based on a transient sound is referred to as a transient signal.
これらの受信信号をソーナー装置で処理し、オペレータは聴音やソーナー装置で処理した信号分析結果の画面表示を目視し、これらの情報を統合して信号の有無を判断する。信号の分析手法には、2つの代表的な手法が知られている。1つの手法は、フーリエ変換(FFT)等の手法により周波数分析する方法である。信号の継続時間に合わせて時間分解能を設定し、分析区間をずらしながら周期的に演算を繰り返す短時間FFTと呼ばれる方法が一般的に用いられる。他の一つは、受信信号を検波してパワー分析する方法であり、トランジェント信号の抽出手段として用いられることが多い。 These received signals are processed by the sonar device, and the operator visually observes the sound and the screen display of the signal analysis result processed by the sonar device, and integrates the information to determine the presence or absence of the signal. Two typical techniques are known for signal analysis. One method is a method of performing frequency analysis by a method such as Fourier transform (FFT). A method called short-time FFT is generally used in which time resolution is set in accordance with the duration of a signal and calculation is periodically repeated while shifting an analysis interval. The other one is a method of detecting the received signal and analyzing the power, and is often used as a means for extracting a transient signal.
特許文献4には、パワー分析を用いてトランジェント信号を検出する技術が開示されている。パワー分析では、トランジェント信号の帯域外に大きなパワーの雑音が存在する場合、信号を認識できないとう欠点がある。 Patent Document 4 discloses a technique for detecting a transient signal using power analysis. In the power analysis, there is a drawback that the signal cannot be recognized when there is a large power noise outside the band of the transient signal.
また本発明に関連する第3の関連技術によれば、周波数毎の正規化レベルの合算値を利用することにより、レベルの変化量を表した帯域特性に依存しないトランジェント信号の表示が可能となる。しかし、本発明に関連する第3の関連技術では、雑音を抑圧した入力信号は生成しないため、入力信号に含まれるトランジェント信号以外の所望信号、例えばエンジン等を発生源とする長時間継続する定常的な音は信号処理の過程で捨てられる。また、音響信号の到来方位の算出が可能な音響センサを必要としている。 According to the third related technique related to the present invention, it is possible to display a transient signal that does not depend on the band characteristics representing the amount of change in the level by using the sum value of the normalized levels for each frequency. . However, in the third related technique related to the present invention, since an input signal with suppressed noise is not generated, a desired signal other than the transient signal included in the input signal, for example, a steady state that continues for a long time using an engine or the like as a generation source. Sounds are thrown away in the process of signal processing. Moreover, an acoustic sensor capable of calculating the arrival direction of the acoustic signal is required.
<本実施形態が解決しようとする課題>
オペレータは、水中の目標以外の音源が発する雑音や、ソーナー装置、ソーナー装置の伝送路で混入する電気的雑音など、無数の雑音の中から目標が発生する音響信号を発見しなければならない。これらの雑音は、信号を聴音した際の聴感上の音質の悪化や、信号分析結果の表示における目標信号の視認性の悪化、自動検出処理における探知確率の低下、誤警報確率の増加など、目標信号を発見する際の大きな妨げとなっている。特に、トランジェント信号と同様に非定常的である空電ノイズ等の雑音は、パワー分析を用いるトランジェント信号の検出において誤警報確率増加の大きな要因となる。
<Problem to be solved by this embodiment>
The operator must find an acoustic signal generated by the target from a myriad of noises such as noise generated by a sound source other than the target in water and electrical noise mixed in the transmission line of the sonar device and the sonar device. These noises may cause target sound quality deterioration when listening to the signal, deterioration of target signal visibility in the display of signal analysis results, decrease in detection probability in automatic detection processing, increase in false alarm probability, etc. This is a major hindrance when finding signals. In particular, noise such as static noise, which is non-stationary like the transient signal, is a major factor in increasing the false alarm probability in detecting the transient signal using power analysis.
本発明に関連する第2の関連技術を利用して空電ノイズ等のインパルス性の雑音を除去することはできるが、パッシブソーナー装置においては目標が発生するトランジェント音まで空電ノイズと共に除去してしまい、探知確率が低下する可能性がある。ラジオ等においても、音声以外のパルス性の所望音(打楽器など)を抑圧してしまう可能性がある。 Although the impulsive noise such as the static noise can be removed by using the second related technique related to the present invention, the passive sonar device removes the transient noise generated by the target together with the static noise. Therefore, the detection probability may be reduced. Even in a radio or the like, there is a possibility that a desired pulsed sound (such as a percussion instrument) other than sound may be suppressed.
本実施形態の主目的は、音響信号及び周波数分析結果から、所望音を抑圧することなく空電ノイズ等の非定常的なパルス性の雑音を除去し、信号処理結果における目標信号の目視・聴音による探知認識と自動検出における誤警報確率を改善させた信号処理装置、信号処理方法、及び、その信号処理プログラムを提供することである。 The main purpose of the present embodiment is to remove non-stationary pulse noise such as static noise from the acoustic signal and frequency analysis result without suppressing the desired sound, and to visually and audibly hear the target signal in the signal processing result. It is to provide a signal processing device, a signal processing method, and a signal processing program thereof that improve the false alarm probability in detection recognition and automatic detection by the computer.
<課題を解決するための手段>
上記課題を解決するため、本実施形態ではパルス雑音抑圧処理の前段に、センサの感度情報を基にした目標信号と雑音の判定手段を設ける(図4のセンサ特性情報3、及び、インパルス雑音判定処理部4)。また、あらかじめセンサ特性情報3を得られない場合、インパルス雑音判定処理部4は、受信処理部2から出力される信号を一定時間蓄積し、平均処理を施すなどして、センサ特性情報3を自ら生成しても良い。
<Means for solving the problem>
In order to solve the above-described problem, in this embodiment, a target signal and noise determination unit based on sensor sensitivity information is provided before the pulse noise suppression process (sensor characteristic information 3 in FIG. 4 and impulse noise determination). Processing unit 4). In addition, when the sensor characteristic information 3 cannot be obtained in advance, the impulse noise determination processing unit 4 accumulates the signal output from the
通常、音響センサは、入力される音響信号の周波数に対して感度特性を有している(図5の丸付きの1、2。以下、丸付きの数字は明細書では(1)のように括弧付きの数字で表記する)。そのため、音響センサで受信した音響信号は、音響センサの感度特性が畳み込まれた状態で処理部へ伝送され(図5の(3))、FFT等による周波数分析処理が行われる。一方、音響センサ後段の有線や無線による伝送経路や信号処理部内部等で混入した雑音は、音響センサの信号の感度特性が畳み込まれることなく信号処理部へ伝送され、周波数分析処理が行われる。そのため周波数分析結果において、伝送経路で混入した空電ノイズなどの広帯域に広がる雑音は、本来音響センサの感度が低い帯域においてもその周波数成分が現れる(図5の(4))。
Usually, an acoustic sensor has a sensitivity characteristic with respect to the frequency of an input acoustic signal (
本実施形態では、この音響センサの有する感度特性と異なる帯域に現れるパルス性の雑音の検出、判定を行い、音響センサの受信帯域内におけるパルス性の雑音を抑圧する。 In the present embodiment, pulse noise that appears in a band different from the sensitivity characteristic of the acoustic sensor is detected and determined, and the pulse noise in the reception band of the acoustic sensor is suppressed.
<本実施形態の効果>
本実施形態により、パルス性の所望音を抑圧することなく、空電ノイズ等の音響センサ外から入力されるパルス性の雑音が抑圧できる。ソーナー装置においては雑音を抑圧することにより誤検出を低減し、誤警報確率を低減することができる。
<Effect of this embodiment>
According to the present embodiment, it is possible to suppress pulsating noise input from outside the acoustic sensor, such as static noise, without suppressing pulsating desired sound. In the sonar device, by suppressing noise, false detection can be reduced and the false alarm probability can be reduced.
本実施形態による処理結果のイメージを図6に示す。本実施形態による手法では、方位算出用のセンサを有する音響処理装置だけでなく、方位算出用のセンサを持たない単一のセンサでも所望音を抑圧することなくパルス性の雑音の抑圧が可能である。また、本実施形態は、ソーナー装置の他、ラジオやトランシーバ等の音響センサを有する音響処理装置、音響通信機器に適用可能であり、打楽器等のパルス性の所望音を誤って抑圧することなく、伝送経路で混入したパルス性の雑音を抑圧することにより、音質の向上が可能である。 FIG. 6 shows an image of the processing result according to this embodiment. In the method according to the present embodiment, not only the acoustic processing device having the azimuth calculation sensor but also a single sensor without the azimuth calculation sensor can suppress the pulse noise without suppressing the desired sound. is there. In addition to the sonar device, this embodiment can be applied to an acoustic processing device having an acoustic sensor such as a radio and a transceiver, and an acoustic communication device, without erroneously suppressing a desired pulse-like sound such as a percussion instrument. The sound quality can be improved by suppressing the pulsating noise mixed in the transmission path.
<本実施形態の構成>
図4は本実施形態に係るパッシブソーナー装置のブロック図である。パッシブソーナー装置は、音響センサ部1と、表示部9と、処理部10とを備える。また処理部10は、受信処理部2、センサ特性情報3、インパルス雑音判定処理部4、インパルス雑音抑圧処理部5、周波数分析処理部6、パワー分析処理部7、及び、信号検出処理部8を有する。
<Configuration of this embodiment>
FIG. 4 is a block diagram of the passive sonar device according to the present embodiment. The passive sonar device includes an acoustic sensor unit 1, a
音響センサ部1は、水中に設置され、水中の音響信号を受信する。音響信号には、目標からの定常的な信号やトランジェント音、雑音源からの定常的及び非定常的な雑音が含まれる。音響センサ部1からの出力信号は、音響センサの感度特性が畳み込まれた状態となる(図5の(1)、(2)、(3))。音響センサ部1は、自らの感度特性が畳み込まれた音響信号を必要に応じて変調し、有線あるいは無線による伝送路にて送信する。この際、信号は伝送路において空電ノイズ等の雑音が加算された状態となる(図5の(4))。受信処理部2は、送信されてきた信号を受信し、必要に応じて復調処理を行い、音響情報を取り出してインパルス雑音判定処理部4へと出力する。
The acoustic sensor unit 1 is installed in water and receives an underwater acoustic signal. Acoustic signals include stationary signals from the target, transient sounds, and stationary and non-stationary noise from noise sources. The output signal from the acoustic sensor unit 1 is in a state where the sensitivity characteristic of the acoustic sensor is convoluted ((1), (2), (3) in FIG. 5). The acoustic sensor unit 1 modulates an acoustic signal in which its own sensitivity characteristic is convoluted as necessary, and transmits it through a wired or wireless transmission path. At this time, the signal is in a state where noise such as static noise is added in the transmission line ((4) in FIG. 5). The
インパルス雑音判定処理部4は、受信した信号に対し、センサ特性情報3を基に、センサ出力信号帯域外の伝送雑音帯域内においてパルス性の雑音の検出を行う。あらかじめセンサ特性情報3を有さない場合、インパルス雑音判定処理部4は一定時間の入力信号の情報を蓄積し、平均化処理を行う等して伝送雑音帯域の判定に用いるセンサ特性情報3を生成してもよい。インパルス雑音判定処理部4は、入力された音響信号と、伝送雑音帯域における広帯域信号の検出結果を雑音抑圧処理部5へと出力する。 The impulse noise determination processing unit 4 detects pulsed noise in the transmission noise band outside the sensor output signal band based on the sensor characteristic information 3 with respect to the received signal. When the sensor characteristic information 3 is not provided in advance, the impulse noise determination processing unit 4 accumulates input signal information for a predetermined time and generates sensor characteristic information 3 used for transmission noise band determination by performing an averaging process or the like. May be. The impulse noise determination processing unit 4 outputs the input acoustic signal and the detection result of the wideband signal in the transmission noise band to the noise suppression processing unit 5.
インパルス雑音抑圧処理部5は、受信した伝送雑音帯域における広帯域信号の検出結果に基づき、検出が上がった信号に対してのみインパルス雑音抑圧処理を行う。伝送雑音帯域における広帯域信号の検出結果に基づきインパルス雑音抑圧処理を行うことにより、目標からのトランジェント音を抑圧することなく、信号の伝送経路で混入した雑音を抑圧することが可能となる。インパルス雑音抑圧処理部5は、検出が上がった信号に対してのみインパルス雑音抑圧処理を施した音響信号を周波数分析処理部6及びパワー分析処理部7へ出力する。インパルス雑音抑圧処理部5には、特許文献2に記載されるパルス雑音抑圧技術を適用することができる。
The impulse noise suppression processing unit 5 performs an impulse noise suppression process only on a signal that has been detected based on the detection result of the wideband signal in the received transmission noise band. By performing the impulse noise suppression process based on the detection result of the broadband signal in the transmission noise band, it is possible to suppress the noise mixed in the signal transmission path without suppressing the transient sound from the target. The impulse noise suppression processing unit 5 outputs to the frequency
周波数分析処理部6では、FFT、あるいはウェーブレット変換等の周波数分析処理を行い、信号検出処理部8へ出力する。また、パワー分析処理部7では信号のパワーを算出し、信号検出処理部8へ出力する。信号検出処理部8は、入力された周波数分析結果およびパワー分析処理結果に対して閾値判定を行い、結果を表示部9へ出力する。表示部9は受信した信号を基に、信号の周波数分析結果、パワー分析結果、検出結果等の情報を画面に表示する。
The frequency
以上説明したように、本実施形態により、目標からのトランジェント音を抑圧することなく、信号の伝送経路で混入した雑音を抑制し、誤警報を低減した状態の検出結果を提示することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to suppress the noise mixed in the signal transmission path without suppressing the transient sound from the target and present the detection result of the state in which the false alarm is reduced. Become.
本発明は、伝送路を通じてセンサから信号を入力し、当該信号から伝送路上で混入したパルス性雑音だけを抑圧する信号処理装置に適用可能である。 The present invention can be applied to a signal processing apparatus that inputs a signal from a sensor through a transmission line and suppresses only the pulse noise mixed on the transmission line from the signal.
1…音響センサ部
2…受信処理部
3…センサ特性情報
4…インパルス雑音判定処理部
5…インパルス雑音抑圧処理部
6…周波数分析処理部
7…パワー分析処理部
8…信号検出処理部
9…表示部
10…処理部
100…信号処理装置
101…伝送路
102…センサ
103…信号
104…信号
110…検出部
111…検出情報
120…抑圧部
121…信号
201…ハイパスフィルタ
202…コンパレータ
301…入力端子
302…変換部
303…雑音抑圧部
304…逆変換部
305…出力端子
306…分析部
307…混合部
308…雑音情報記憶部
309…入力端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (7)
前記検出されたパルス性雑音を前記信号から抑圧する抑圧部と、
を有する信号処理装置。 Analyzing a signal input from a sensor through a transmission path, detecting a pulse noise appearing outside the output frequency band of the sensor; and
A suppressor that suppresses the detected pulse noise from the signal;
A signal processing apparatus.
前記検出部は、前記記憶部に記憶された前記センサの出力周波数帯域情報に基づいて、前記センサの出力周波数帯域外に現れるパルス性雑音を検出する、
請求項1に記載の信号処理装置。 A storage unit for storing output frequency band information of the sensor;
The detection unit detects pulse noise that appears outside the output frequency band of the sensor based on the output frequency band information of the sensor stored in the storage unit.
The signal processing apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の信号処理装置。 The detection unit learns output frequency band information of the sensor from the signal and stores it in the storage unit.
The signal processing apparatus according to claim 2.
請求項1乃至3の何れかに記載の信号処理装置。 The suppression unit analyzes the signal, generates noise information by mixing noise information related to noise to be suppressed according to the analysis result of the signal, and detects the noise using the mixed noise information. To suppress pulse noise,
The signal processing apparatus according to claim 1.
前記抑圧部は、前記検出情報に基づいて、前記検出部によって検出されたパルス性雑音だけを前記信号から抑圧する、
請求項1乃至4の何れかに記載の信号処理装置。 The detection unit notifies the suppression unit of detection information indicating whether or not the pulse noise is present,
The suppression unit suppresses only the pulse noise detected by the detection unit from the signal based on the detection information.
The signal processing device according to claim 1.
前記検出されたパルス性雑音を前記信号から抑圧する、
信号処理方法。 Analyzing the signal input from the sensor through the transmission path, detecting pulse noise appearing outside the output frequency band of the sensor,
Suppressing the detected pulse noise from the signal;
Signal processing method.
伝送路を通じてセンサから入力した信号を分析し、前記センサの出力周波数帯域外に現れるパルス性雑音を検出する検出部と、
前記検出されたパルス性雑音を前記信号から抑圧する抑圧部と、
して機能させるためのプログラム。 Computer
Analyzing a signal input from a sensor through a transmission path, detecting a pulse noise appearing outside the output frequency band of the sensor; and
A suppressor that suppresses the detected pulse noise from the signal;
Program to make it function.
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- 2015-04-02 JP JP2015075909A patent/JP6541179B2/en active Active
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