JP2021038945A - 距離推定装置、距離推定方法、および距離推定プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】距離推定装置は、受波器とノーマルモード分解部とウェーブガイド不変量算出部と距離算出部とを備える。受波器は、音源から発せられて水中を伝搬してきた音波を受信する。ノーマルモード分解部は、ノーマルモード法に基づいて、複数の成分の和で表される音波の強さを示す情報における当該成分に含まれる、鉛直方向における深度関数、および、該成分に対応する音波の水平方向における波数を算出する。ウェーブガイド不変量算出部は、2以上の成分の各々に対応する音波の波数を用いて、当該2以上の成分の各々に対応する音波の相互の干渉に対応するウェーブガイド不変量を算出し、さらに重み付きウェーブガイド不変量を算出する。距離算出部は、重み付きウェーブガイド不変量を用いて音源との間の距離を算出する。
【選択図】図5
Description
以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、実施の形態に係る距離推定装置の機能ブロックを例示する図である。距離推定装置1は、受波器10、フーリエ変換部11、スペクトログラム生成部12、傾き算出部13、時間距離変換部14、距離算出部15、ノーマルモード分解部16、およびウェーブガイド不変量算出部17等を備える。
上記実施の形態においては、距離推定装置1における受波器10が1つの場合を説明したが、複数の受波器10をアレイ状とし、音波に対してビームフォーミングを行った後における、各受波器10からの出力結果に対しても、上記処理を行うことができる。以下、具体的に説明する。
Claims (5)
- 音源から発せられて水中を伝搬してきた音波を受信する受波器と、
水中における環境を示す情報を用いて、ノーマルモード法に基づいて、複数の成分の和で表される前記音波の強さを示す情報における該成分に含まれる、鉛直方向における深度関数、および、該成分に対応する音波の水平方向における波数を算出するノーマルモード分解部と、
2以上の前記成分の各々に対応する音波の前記波数を用いて、該2以上の成分の各々に対応する音波の相互の干渉に対応するウェーブガイド不変量を算出し、算出された該ウェーブガイド不変量に対して、該2以上の成分の各々に対応する音波における振幅であって、該2以上の成分の各々における前記深度関数および前記波数を用いて算出される該振幅を重み付け、重み付けされた前記ウェーブガイド不変量の平均値である、重み付きウェーブガイド不変量を算出するウェーブガイド不変量算出部と、
前記重み付きウェーブガイド不変量を用いて、前記音源との間の距離を算出する距離算出部と、
を備える、距離推定装置。 - 前記環境を示す情報は、音速プロファイル、水深、音源深度、音源周波数、海水密度、海水振幅減衰量、海底における物質に伝搬する音の速度、該物質の密度、該物質における海水振幅減衰量、および音源周波数のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の距離推定装置。
- 前記受波器が受信した前記音波の強さを示す情報に基づいて、該音波の強さを示す情報を時間領域と周波数領域とにおいて示すスペクトログラムを生成するスペクトログラム生成部と、
前記スペクトログラム生成部が生成した前記スペクトログラムにおいて示される干渉縞であって、前記水中を複数の伝搬経路で伝搬してきた複数の前記音波の干渉の結果生じた該干渉縞の、前記時間領域と前記周波数領域とにおける傾きを算出する傾き算出部と、
を更に備え、
前記距離算出部は、
前記重み付きウェーブガイド不変量と、前記干渉縞の傾きとを用いて、前記距離を算出する、請求項1または請求項2に記載の距離推定装置。 - 水中を伝搬する音波を受信する受波器を備え、該音波の音源との間の距離を推定する距離推定装置により実行される距離推定方法であって、
水中における環境を示す情報を用いて、ノーマルモード法に基づいて、複数の成分の和で表される前記音波の強さを示す情報における該成分に含まれる、鉛直方向における深度関数、および、該成分に対応する音波の水平方向における波数を算出するステップと、
2以上の前記成分の各々に対応する音波の前記波数を用いて、該2以上の成分の各々に対応する音波の相互の干渉に対応するウェーブガイド不変量を算出し、算出された該ウェーブガイド不変量に対して、該2以上の成分の各々に対応する音波における振幅であって、該2以上の成分の各々における前記深度関数および前記波数を用いて算出される該振幅を重み付け、重み付けされた前記ウェーブガイド不変量の平均値である、重み付きウェーブガイド不変量を算出するステップと、
前記重み付きウェーブガイド不変量を用いて、前記距離を算出するステップと、
を含む、距離推定方法。 - コンピュータに、音源との間の距離の推定機能を実現させるための距離推定プログラムであって、
前記音源から発せられて水中を伝搬してきた音波を、受波器を介して受信する機能と、
水中における環境を示す情報を用いて、ノーマルモード法に基づいて、複数の成分の和で表される前記音波の強さを示す情報における該成分に含まれる、鉛直方向における深度関数、および、該成分に対応する音波の水平方向における波数を算出する機能と、
2以上の前記成分の各々に対応する音波の前記波数を用いて、該2以上の成分の各々に対応する音波の相互の干渉に対応するウェーブガイド不変量を算出し、算出された該ウェーブガイド不変量に対して、該2以上の成分の各々に対応する音波における振幅であって、該2以上の成分の各々における前記深度関数および前記波数を用いて算出される該振幅を重み付け、重み付けされた前記ウェーブガイド不変量の平均値である、重み付きウェーブガイド不変量を算出する機能と、
前記重み付きウェーブガイド不変量を用いて、前記距離を算出する機能と、
を実現させるための、距離推定プログラム。
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Cited By (1)
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CN113093195A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-09 | 中国人民解放军海军大连舰艇学院 | 基于时频分布相关的水下瞬态声源深度距离估计方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63250576A (ja) * | 1987-04-07 | 1988-10-18 | Nec Corp | 距離算出回路付パツシブ受波器 |
JP2005083932A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Oki Electric Ind Co Ltd | 伝搬シミュレーション装置、伝搬シミュレーション方法、および伝搬シミュレーションプログラム |
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JPS63250576A (ja) * | 1987-04-07 | 1988-10-18 | Nec Corp | 距離算出回路付パツシブ受波器 |
JP2005083932A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Oki Electric Ind Co Ltd | 伝搬シミュレーション装置、伝搬シミュレーション方法、および伝搬シミュレーションプログラム |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ANDREW H. YOUNG,ほか: "Waveguide-Invariant-Based Ranging and Receiver Localization Using Tonal Sources of Opportunity", IEEE JOURNAL OF OCEANIC ENGINEERING, vol. 45, no. 2, JPN7023000529, 31 January 2019 (2019-01-31), US, pages 631 - 644, XP011783361, ISSN: 0004982443, DOI: 10.1109/JOE.2018.2883855 * |
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CN113093195A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-09 | 中国人民解放军海军大连舰艇学院 | 基于时频分布相关的水下瞬态声源深度距离估计方法 |
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