JP2570385B2 - Simulated underwater reverberation signal generator - Google Patents

Simulated underwater reverberation signal generator

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JP2570385B2 JP63137754A JP13775488A JP2570385B2 JP 2570385 B2 JP2570385 B2 JP 2570385B2 JP 63137754 A JP63137754 A JP 63137754A JP 13775488 A JP13775488 A JP 13775488A JP 2570385 B2 JP2570385 B2 JP 2570385B2
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Japan
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underwater reverberation
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simulated underwater
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仲太 砂原
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NEC Corp
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は模擬水中反響信号発生装置に関し、特にソー
ナーの反響信号を模擬した模擬水中反響信号を簡易に発
生する模擬水中反響信号発生装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a simulated underwater reverberation signal generator, and more particularly to a simulated underwater reverberation signal generator that easily generates a simulated underwater reverberation signal simulating a sonar reverberation signal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の模擬水中反響信号発生装置は、アナロ
グデータをそのまま再生するもの(方式1)、模擬する
水中反響信号の周波数特性を予め規定し周波数領域デー
タとして作成したものをIFFT(高速フーリエ逆変換)し
て時間領域の実時間信号に変換し発生するもの(方式
2)、周波数特性を予め規定し、これをIFFTして、この
時間領域波形を記憶しておき、これを繰返し再生して発
生するもの(方式3)が主たる方式となっていた。
Conventionally, a simulated underwater reverberation signal generator of this type reproduces analog data as it is (method 1), and generates an IFFT (fast Fourier inverse) by predefining the frequency characteristics of the simulated underwater reverberation signal and creating it as frequency domain data. (Transformation) and converted into a real-time signal in the time domain (method 2). The frequency characteristics are defined in advance, and this is subjected to IFFT, and this time-domain waveform is stored and reproduced repeatedly. What occurred (method 3) was the main method.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来の模擬水中反響信号発生装置にはそれぞ
れ次のような欠点がある。
Each of the above-described conventional simulated underwater reverberation signal generators has the following disadvantages.

すなわち、(方式1)を利用するものにあっては、ア
ナログデータを再生するため、いつも同一データした発
生できず、この為、多様な信号を必要とする場合には対
応できない。また、対応が可能な場合にも大量のアナロ
グデータを必要とするという欠点がある。
That is, in the case of using (method 1), the same data cannot be always generated because analog data is reproduced, and therefore, it is not possible to cope with a case where various signals are required. In addition, there is a disadvantage that a large amount of analog data is required even when correspondence is possible.

また、(方式2)を利用するものにあっては、与えら
れた周波数特性にもとづき発生される信号は一様であ
り、また周期的である。この為、多様な信号を必要とす
る場合には対応できないという欠点がある。
In the case of using (method 2), a signal generated based on a given frequency characteristic is uniform and periodic. For this reason, there is a disadvantage that it cannot cope with a case where various signals are required.

さらに、(方式3)を利用するものにあっては、これ
は繰返し再生は得られるものの基本的には(方式2)と
同様であり、同じ欠点を有する。
Further, in the case of using (method 3), although this can be repeatedly reproduced, it is basically the same as (method 2) and has the same disadvantages.

本発明の目的は上述した欠点を除去し、ユーザ(use
r)が希望する多様な任意の模擬水中反響信号を簡易に
発生できる模擬水中反響信号発生装置を提供することに
ある。
It is an object of the present invention to obviate the disadvantages mentioned above,
An object of r) is to provide a simulated underwater reverberation signal generator capable of easily generating various desired simulated underwater reverberation signals.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の装置は、ソーナー送信信号に対する水中反響
信号を模擬した模擬水中反響信号を発生する模擬水中反
響信号発生装置において、模擬水中反響信号に付与すべ
きレンジおよびドプラ周波数をそれぞれ所定の分割刻み
の直交座座に設定し前記分割刻みに立てる直交線分によ
って形成されるドプラレンジセルごとに模擬水中反響信
号を特性にもとづいて設定した振幅ならびに位相データ
を付与したそれぞれの集合として模擬水中反響信号の特
性を作成し周波数領域のドプラレンジセル模擬水中反響
信号特性データとして出力するドプラレンジセル作成部
と、前記ドプラレンジセル作成部においてドプラレンジ
セルごとに付与する振幅ならびに位相データを設定し出
力する振幅・位相設定部と、前記ドプラレンジセル作成
部の出力するドプラレンジセル模擬水中反響信号特性デ
ータを時間領域データに変換したうえこれをドプラレン
ジセルごとに送信波形のドプラ周波数刻みとの乗算なら
びに各レンジ刻みごとの前記乗算結果の同一時間帯ごと
の加算を介してディジタル模擬水中反響信号を発生する
模擬水中反響信号発生部と、前記ディジタル模擬水中反
響信号をアナログ化し模擬水中反響信号を出力するD−
A変換器と、前記ドプラレンジセル作成部,振幅・位相
設定部,模擬水中反響信号発生部,D−A変換器の動作の
タイミング制御を行なう制御部とを備えて構成される。
An apparatus of the present invention is a simulated underwater reverberation signal generator that generates a simulated underwater reverberation signal simulating an underwater reverberation signal for a sonar transmission signal, wherein a range and a Doppler frequency to be added to the simulated underwater reverberation signal are each divided by a predetermined division. The simulated underwater reverberation signal is set as a set to which the amplitude and phase data set based on the characteristics of the simulated underwater reverberation signal for each Doppler range cell formed by the orthogonal line segment set in the orthogonal seat and divided in the above-mentioned division are given. A Doppler range cell creating unit for creating characteristics and outputting as frequency-domain Doppler range cell simulated underwater reverberation signal characteristic data; and an amplitude for setting and outputting amplitude and phase data to be assigned to each Doppler range cell in the doppler range cell creating unit. A phase setting unit and a Doppler output from the Doppler range cell creating unit After converting the simulated underwater reverberation signal characteristic data into time-domain data and multiplying it by the Doppler frequency step of the transmission waveform for each Doppler range cell and adding the multiplication result for each range step for the same time period A simulated underwater reverberation signal generator for generating a simulated underwater reverberation signal; and a D-converter for converting the digital simulated underwater reverberation signal into an analog signal and outputting a simulated underwater reverberation signal.
It comprises an A-converter, and a control unit for performing timing control of the operation of the Doppler range cell creating unit, the amplitude / phase setting unit, the simulated underwater reverberation signal generating unit, and the DA converter.

〔実施例〕〔Example〕

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例のブロック図であり、ドプ
ラレンジセル(Doppler Range Cell、以後DRCと略称
する)模擬水中反響信号特性データを発生するDRC作成
部,DRC作成部1の必要とするDRCごとの振幅ならびに位
相データを設定,出力する振幅・位相設定部2,DRC模擬
水中反響信号と特性データと送信波形を入力してディジ
タル形式の模擬水中反響信号を発生する模擬水中反響信
号発生部3,D−A変換器4,全体の動作タイミングを制御
する制御部5を備えて構成される。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, which requires a DRC generator and a DRC generator 1 for generating simulated underwater reverberation signal characteristic data of a Doppler range cell (hereinafter abbreviated as DRC). Amplitude / Phase setting unit 2, which sets and outputs the amplitude and phase data for each DRC, generates a simulated underwater reverberation signal that generates a digital simulated underwater reverberation signal by inputting the DRC simulated underwater reverberation signal, characteristic data, and transmission waveform It comprises a unit 3, a DA converter 4, and a control unit 5 for controlling the overall operation timing.

次に本実施例の動作について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.

DRC作成部1は、発生させたい所望の擬似水中反響信
号の特性を与える部分である。この場合、振幅特性なら
びに位相特性は、DRCごとに振幅・位相設定部2から提
供される。
The DRC creating section 1 is a section for giving characteristics of a desired pseudo underwater echo signal to be generated. In this case, the amplitude characteristic and the phase characteristic are provided from the amplitude / phase setting unit 2 for each DRC.

DRCの考え方は、第3図に示すように、X軸をレンジ
軸としてパルス幅Wの1/2以下で原波形を保存するよう
に刻み、一方Y軸はドプラ軸として、設定する最大ドプ
ラ周波数を利用目的に対応して決定する刻みで分割し、
XY軸の刻み線によって形成されるマス目、すなわちセル
をドプラレンジセルと呼んでいる。DRCで表現される値
は通常量子化値が利用される。このようなDRCの考え方
を利用すれば、目標に当ってドプラ周波数を帯びたいか
なる水中反響信号も、そのレンジ情報とドプラ情報のみ
はこのDRCのいずれかもしくはその複合で一部もしくは
全部を表現することができる。従って、このDCRのそれ
ぞれにレベルと位相情報を付与することにより、これら
DRCと送信波形とを利用して水中反響信号の生成が可能
であり、本発明もこの点に着目したものである。
The concept of DRC is as shown in Fig. 3, with the X axis as the range axis and the original waveform saved at 1/2 or less of the pulse width W, while the Y axis as the Doppler axis, the maximum Doppler frequency to be set. Is divided at intervals determined according to the purpose of use,
The cells formed by the XY axis score lines, that is, cells, are called Doppler range cells. Normally, a quantized value is used for the value represented by the DRC. Using such a DRC concept, any underwater reverberation signal with a Doppler frequency hitting the target, only its range information and Doppler information will be partially or wholly expressed by one or a combination of these DRCs be able to. Therefore, by adding level and phase information to each of these DCRs,
The underwater reverberation signal can be generated using the DRC and the transmission waveform, and the present invention also focuses on this point.

第2図は第1図の実施例におけるDRCに対するレベル
および位相付与の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the level and phase addition to the DRC in the embodiment of FIG.

DRC作成部1では、発生せんとする模擬水中反響信号
の特性に対応して設定したm個のレンジ刻みR1,R2……R
mを設定する。ここにR1=R2=…=Rm=Rである。
The DRC creation unit 1 sets m range increments R 1 , R 2 … R in accordance with the characteristics of the simulated underwater reverberation signal to be generated.
Set m . Here, R 1 = R 2 =... = R m = R.

また、同じn個のドプラ刻みD1,D2…Dn=Dを設定す
る。ここにD1=D2=…=Dnである。これらレンジ刻みと
ドプラ刻みによってm×n個のドプラレンジセルのDRC1
1〜DRCmnが作成される。こうして、これら各ドプラレン
ジセルには、それぞれ相異るレンジ情報とドプラ情報が
付与される。つまり、ドプラレンジセルDRC11が最小、
ドプラレンジセルDRCmnが最大のレンジ、ドプラ情報を
有することとなる。
Also, the same n Doppler increments D 1 , D 2 ... D n = D are set. Here, D 1 = D 2 =... = D n . DRC1 of m × n Doppler range cells by these range increments and Doppler increments
1 to DRCmn are created. Thus, different range information and Doppler information are assigned to these Doppler range cells. In other words, the Doppler range cell DRC11 is the minimum,
The Doppler range cell DRCmn has the maximum range and Doppler information.

このような各DRCのそれぞれに対して設定部2から量
子化された振幅A11〜Amn、位相φ11〜φmnが付与され、
ドプラレンジセルDRC11の からドプラレンジセルDRCmnの までの値が設定される。
Quantized amplitudes A 11 to A mn and phases φ 11 to φ mn are given from the setting unit 2 to each of such DRCs,
Doppler Range Cell DRC11 Doppler Range Cell from DRCmn The value up to is set.

こうして作成されたDRC模擬水中反響信号特性データ
は、次に模擬水中反響信号発生部3に供給され、IFETを
施されて周波数領域の値から時間領域の値に変換され
る。このIFFTされた結果は、さらに別途入力する送信波
形Sと乗算される。
The DRC simulated underwater reverberation signal characteristic data created in this way is then supplied to the simulated underwater reverberation signal generation unit 3 and subjected to IFET to be converted from a frequency domain value to a time domain value. The result of the IFFT is further multiplied by a separately input transmission waveform S.

いま、レンジ刻みRのn個のDRCのIFFTの結果をそれ
ぞれD11,D12,D13,…D1nとし、これらと乗算されるべき
送信波形Sのドプラ周波数刻みと同じ刻みのnサンプル
をS1,S2,…Snとすると、乗算結果は次の(1)式の如く
なる。
Now, let D 11 , D 12 , D 13 ,... D 1n be the results of the IFFT of the n DRCs in the range interval R, and calculate n samples in the same interval as the Doppler frequency interval of the transmission waveform S to be multiplied by D 11 , D 12 , D 13 ,. S 1, S 2, ... When S n, the multiplication result is as the following equation (1).

(1)式から得られるD11S1が最初、D1nSnが最後にな
るように次次に出力され、これらは、所望の模擬水中反
響信号の特性を付与した、レンジR1におけるn個のディ
ジタル模擬水中反響信号となる。
(1) The first D 11 S 1 derived from formula, D 1n S n is output to the next following so Finally, they conferred the characteristics of desired simulated water echo signal, n in the range R 1 Digital simulated underwater reverberation signals.

同様にして、レンジ刻みR2におけるn個のDRCのIFFT
の結果をそれぞれD21,D22,…D2nとして、送信波形Sと
乗算すると、その結果は次の(2)式で示される。
Similarly, the IFFT of n DRCs in range increment R 2
D 21 results respectively, D 22, as ... D 2n, when multiplied with the transmit waveform S, the result is expressed by the following equation (2).

レンジ刻みR2における(2)式の乗算結果D21S1…D2n
Snは、レンジ刻みR1における(1)式の乗算結果よりも
Rだけ大きい方にシフトしたレンジ軸での乗算結果であ
り、模擬水中反響信号形成においては、(2)式の乗算
結果をRだけシフトした状態で同じ時間領域にあるもの
を(1)式の乗算結果にディジタル加算し、以下レンジ
刻みRmの乗算に到るすべての乗算結果を時間対応でレン
ジシフトしつつ加算することにより、距離Rmまでの反響
信号を模擬した信号が距離刻みRごとに得られる。
In the range increments R 2 (2) expression of the multiplication result D 21 S 1 ... D 2n
S n is a multiplication result on the range axis shifted by a value larger by R than the multiplication result of the expression (1) in the range increment R 1. In the formation of the simulated underwater reverberation signal, the multiplication result of the expression (2) is By digitally adding the values in the same time domain shifted by R to the multiplication result of the equation (1), and adding all the multiplication results up to the multiplication of the range increment Rm while shifting the range in time correspondence, , A signal simulating the echo signal up to the distance Rm is obtained for each distance step R.

レンジ刻みR1とR2のDRCに対する乗算結果を例として
加算内容を示すと次の(3)式のとおりである。
When a multiplication result for DRC range increments R 1 and R 2 indicating the added content as an example it is as following equation (3).

以下、同様にして、レンジ刻みR3からRmまでの乗算結
果を次次に加算してディジタル模擬水中反響信号とし、
これをD−A変換器4に供給し、これによってアナログ
変換して模擬水中反響信号6として出力する。
In the same manner, a digital simulation underwater echo signal a multiplication result from the range increments R 3 to R m by adding the following next,
This is supplied to a DA converter 4, which converts it into an analog signal and outputs it as a simulated underwater reverberation signal 6.

制御部5は、上述した動作をサンプリング定理を満足
するクロックで制御する。
The control unit 5 controls the above operation with a clock that satisfies the sampling theorem.

こうして任意の模擬水中反響信号を合成することがで
きる。
Thus, an arbitrary simulated underwater reverberation signal can be synthesized.

なお、上述した実施例では、R1からRmまでのレンジに
わたる模擬水中反響信号を、R刻みですべて合成,出力
する場合を例としているが、所望の任意の距離のみを対
象とする模擬水中反響信号を合成,出力することも勿論
可能であり、この場合は対象とするレンジ以外のレンジ
刻みに対応するDRCに付与すべき振幅情報を零として処
理すればよい。
In the embodiment described above, the range over simulated water echo signals from R 1 to R m, synthesized all in increments R, but as an example the case of outputting, the simulated water intended for only a desired arbitrary distance Of course, it is also possible to combine and output the reverberation signal. In this case, the amplitude information to be added to the DRC corresponding to the range increment other than the target range may be processed as zero.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、模擬水中反響信
号発生装置において、ドプラレンジセルを利用して水中
反響信号を模擬的に合成することにより、任意の特性の
水中反響信号を発生できるという効果がある。
As described above, according to the present invention, in a simulated underwater reverberation signal generator, an underwater reverberation signal having an arbitrary characteristic can be generated by simulating the underwater reverberation signal using a Doppler range cell. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図は第1図の実施例におけるドプラレンジセルに対す
るレベルおよび位相付与の説明図、第3図はドプラレン
ジセルの説明図である。 1……DRC作成部、2……レンジ・位相設定部、3……
模擬水中反響信号発生部、4……D−A変換器、5……
制御部。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the level and phase assignment to the Doppler range cell in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the Doppler range cell. It is. 1. DRC creation unit 2. Range / phase setting unit 3.
Simulated underwater reverberation signal generator, 4 ... DA converter, 5 ...
Control unit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ソーナー送信信号に対する水中反響信号を
模擬した模擬水中反響信号を発生する模擬水中反響信号
発生装置において、 模擬水中反響信号に付与すべきレンジおよびドプラ周波
数をそれぞれ所定の分割刻みの直交座座に設定し前記分
割刻みに立てる直交線分によって形成されるドプラレン
ジセルごとに模擬水中反響信号の特性にもとづいて設定
した振幅ならびに位相データを付与したそれぞれの集合
として模擬水中反響信号の特性を作成し周波数領域のド
プラレンジセル模擬水中反響信号特性データとして出力
するドプラレンジセル作成部と、 前記ドプラレンジセル作成部においてドプラレンジセル
ごとに付与する振幅ならびに位相データを設定し出力す
る振幅・位相設定部と、 前記ドプラレンジセル作成部の出力するドプラレンジセ
ル模擬水中反響信号特性データを時間領域データに変換
したうえこれをドプラレンジセルごとに送信波形のドプ
ラ周波数刻みとの乗算ならびに各レンジ刻みごとの前記
乗算結果の同一時間帯ごとの加算を介してディジタル模
擬水中反響信号を発生する模擬水中反響信号発生部と、 前記ディジタル模擬水中反響信号をアナログ化し模擬水
中反響信号を出力するD−A変換器と、 前記ドプラレンジセル作成部,振幅・位相設定部,模擬
水中反響信号発生部,D−A変換器の動作のタイミング制
御を行なう制御部と、 を備えて成ることを特徴とする模擬水中反響信号発生装
置。
1. A simulated underwater reverberation signal generator for generating a simulated underwater reverberation signal simulating an underwater reverberation signal with respect to a sonar transmission signal, wherein a range and a Doppler frequency to be added to the simulated underwater reverberation signal are each set to be orthogonal at predetermined intervals. The characteristics of the simulated underwater reverberation signal as a set obtained by adding amplitude and phase data set based on the characteristics of the simulated underwater reverberation signal for each Doppler range cell formed by the orthogonal line segment set at the seat and divided at the division intervals A Doppler range cell creating unit that creates and outputs as frequency-domain Doppler range cell simulated underwater reverberation signal characteristic data, and an amplitude / phase setting and outputting amplitude and phase data to be given to each Doppler range cell in the Doppler range cell creating unit. A phase setting unit, and a Doppler output from the Doppler range cell creating unit. The dicel simulated underwater reverberation signal characteristic data is converted into time domain data, and this is multiplied by the Doppler frequency step of the transmission waveform for each Doppler range cell, and the addition of the multiplication result for each range step is performed for each same time zone. A simulated underwater reverberation signal generator for generating a digital simulated underwater reverberation signal; a DA converter for converting the digital simulated underwater reverberation signal into an analog signal and outputting a simulated underwater reverberation signal; A simulated underwater reverberation signal generator, comprising: a control unit for controlling the timing of the operation of the DA converter.
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