JP2652999B2 - アクティブソーナー装置 - Google Patents
アクティブソーナー装置Info
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- JP2652999B2 JP2652999B2 JP11005291A JP11005291A JP2652999B2 JP 2652999 B2 JP2652999 B2 JP 2652999B2 JP 11005291 A JP11005291 A JP 11005291A JP 11005291 A JP11005291 A JP 11005291A JP 2652999 B2 JP2652999 B2 JP 2652999B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアクティブソーナー装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】アクティブソーナー装置は、水中に音響
パルスを送波し、目標からの反射音波を受波して目標の
存在を検出することを目的としている。その信号処理方
式としては、種種あるが、目標信号と残響や海中ノイズ
等のいわゆる妨害信号との分離が最も重要の処理となっ
ている。これに関連する技術としては、目標信号の位相
の乱れと、妨害信号の位相の乱れとに着目したものがあ
り、代表的なものにレプリカ相関による位相誤差分散処
理方式およびビーム相関処理方式が知られている。
パルスを送波し、目標からの反射音波を受波して目標の
存在を検出することを目的としている。その信号処理方
式としては、種種あるが、目標信号と残響や海中ノイズ
等のいわゆる妨害信号との分離が最も重要の処理となっ
ている。これに関連する技術としては、目標信号の位相
の乱れと、妨害信号の位相の乱れとに着目したものがあ
り、代表的なものにレプリカ相関による位相誤差分散処
理方式およびビーム相関処理方式が知られている。
【０００３】レプリカ相関処理は、ＬＦＭ（直線周波数
変調）波形を送信し、受信した信号とＬＦＭ送信波形と
の相互相関を計算し、相関振幅および相関位相を求める
ものである。レプリカ相関処理について図面を参照して
説明する。
変調）波形を送信し、受信した信号とＬＦＭ送信波形と
の相互相関を計算し、相関振幅および相関位相を求める
ものである。レプリカ相関処理について図面を参照して
説明する。
【０００４】図３はレプリカ相関処理の原理を示す図
で、図３（ａ）はレプリカ相関処理回路の基本構成図、
図３（ｂ）は図３（ａ）の受信信号、図３（ｃ）は図３
（ａ）のレプリカ信号、また図３（ｄ）は図３（ａ）に
よる相関出力をそれぞれ示す。
で、図３（ａ）はレプリカ相関処理回路の基本構成図、
図３（ｂ）は図３（ａ）の受信信号、図３（ｃ）は図３
（ａ）のレプリカ信号、また図３（ｄ）は図３（ａ）に
よる相関出力をそれぞれ示す。
【０００５】レプリカ相関処理は、図３（ａ）に示すよ
うに、受信信号とレプリカ信号との乗算を乗算器１０１
によって行なって相関をとり、これを中心周波数２
ｆ0 ，帯域幅１／Ｔのフィルタ１０２に通すことによっ
て相関出力を得るものとみなすことができる。ここでｆ
0 はＬＦＭ信号の中心周波数，ＴはＬＦＭ信号のパルス
幅である。このレプリカ処理においては、受信信号とレ
プリカ信号の周波数対時間特性は、図３（ｂ），（ｃ）
に示す如く、互いに逆特性のものとして乗算されると等
価的に見なすことができる。
うに、受信信号とレプリカ信号との乗算を乗算器１０１
によって行なって相関をとり、これを中心周波数２
ｆ0 ，帯域幅１／Ｔのフィルタ１０２に通すことによっ
て相関出力を得るものとみなすことができる。ここでｆ
0 はＬＦＭ信号の中心周波数，ＴはＬＦＭ信号のパルス
幅である。このレプリカ処理においては、受信信号とレ
プリカ信号の周波数対時間特性は、図３（ｂ），（ｃ）
に示す如く、互いに逆特性のものとして乗算されると等
価的に見なすことができる。
【０００６】このレプリカ相関処理によって、図３
（ｄ）に示す如く、相関演算時間に比例した尖鋭なパル
スの相関出力が得られ、これ故にパルス圧縮法とも呼ば
れる。
（ｄ）に示す如く、相関演算時間に比例した尖鋭なパル
スの相関出力が得られ、これ故にパルス圧縮法とも呼ば
れる。
【０００７】ところで、目標物体が長くなっていくと、
アクティブソーナー装置との相対位置に対応して受信信
号のパルス幅が長くなる。たとえば、図４に示す如く、
目標のＡ点からの反射波とＢ点からの反射波を重畳した
受信信号が伸長し、これに対応して図示しないレプリカ
信号とのレプリカ相関出力（位相）も伸長する。図４に
おいて、Ｐ１は伸長された受信信号に対応するレプリカ
相関出力を示し、この部分では相関性が高いので、相関
位相が安定している。図４には、レプリカ相関出力（位
相）の位相誤差分散値を分散値計算窓ｔ３を時間的にシ
フトさせながら求めた位相誤差分散値も示している。
アクティブソーナー装置との相対位置に対応して受信信
号のパルス幅が長くなる。たとえば、図４に示す如く、
目標のＡ点からの反射波とＢ点からの反射波を重畳した
受信信号が伸長し、これに対応して図示しないレプリカ
信号とのレプリカ相関出力（位相）も伸長する。図４に
おいて、Ｐ１は伸長された受信信号に対応するレプリカ
相関出力を示し、この部分では相関性が高いので、相関
位相が安定している。図４には、レプリカ相関出力（位
相）の位相誤差分散値を分散値計算窓ｔ３を時間的にシ
フトさせながら求めた位相誤差分散値も示している。
【０００８】レプリカ相関を用いた位相誤差分散処理方
式は、前述した如く、目標物体長に比例して受信パルス
幅が伸長し、レプリカ相関出力も伸長することに着目
し、レプリカ相関出力がでている場合は、レプリカ相関
出力がでていない場合に比較し相関位相が安定している
ことを計算して、目標を検出しようとするものである。
式は、前述した如く、目標物体長に比例して受信パルス
幅が伸長し、レプリカ相関出力も伸長することに着目
し、レプリカ相関出力がでている場合は、レプリカ相関
出力がでていない場合に比較し相関位相が安定している
ことを計算して、目標を検出しようとするものである。
【０００９】また、ビーム相関処理方式では、２つの受
波器の受信信号間の相関位相を求めて前述した内容に準
じて目標を検出する。
波器の受信信号間の相関位相を求めて前述した内容に準
じて目標を検出する。
【００１０】図５は、従来のレプリカ相関を用いた位相
誤差分散処理方式の一例を示す構成図である。
誤差分散処理方式の一例を示す構成図である。
【００１１】送信信号発生器２はＬＦＭ信号の送信用電
気信号を発生し、送波器１により水中に音波を送出す
る。
気信号を発生し、送波器１により水中に音波を送出す
る。
【００１２】受波器３は水中の音響信号を電気信号に変
換するもので、受波器３の出力は増幅器４で増幅され
る。
換するもので、受波器３の出力は増幅器４で増幅され
る。
【００１３】増幅器４の出力をフーリエ変換回路９によ
り周波数領域信号に変換し、乗算器１１でレプリカ群１
０との相関処理を行なう。
り周波数領域信号に変換し、乗算器１１でレプリカ群１
０との相関処理を行なう。
【００１４】逆フーリエ変換回路１２は、乗算器１１の
出力を逆フーリエ変換し、時間領域信号としての受信信
号の相関位相を得る。ここで得られた相関出力は、図４
のレプリカ相関出力（位相）に示すような位相出力波形
となっている。
出力を逆フーリエ変換し、時間領域信号としての受信信
号の相関位相を得る。ここで得られた相関出力は、図４
のレプリカ相関出力（位相）に示すような位相出力波形
となっている。
【００１５】分散値計算回路７は、相関位相の分散値を
計算し、さらに域値検出回路８により分散値計算回路６
の出力値が所定の判定しきい値としての域値以下である
ことを検出し、域値を超えなければ目標であるとして、
目標を検出を行なう。
計算し、さらに域値検出回路８により分散値計算回路６
の出力値が所定の判定しきい値としての域値以下である
ことを検出し、域値を超えなければ目標であるとして、
目標を検出を行なう。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレプリ
カ相関による位相誤差分散処理方式では、受信信号とレ
プリカ信号との相関出力のパルス幅が目標物体とアクテ
ィブソーナー装置との相対位置関係によって決定される
ので、位相誤差分散値の計算における分散値計算窓の窓
長をあらかじめ固定としておくとこが困難であるという
欠点がある。
カ相関による位相誤差分散処理方式では、受信信号とレ
プリカ信号との相関出力のパルス幅が目標物体とアクテ
ィブソーナー装置との相対位置関係によって決定される
ので、位相誤差分散値の計算における分散値計算窓の窓
長をあらかじめ固定としておくとこが困難であるという
欠点がある。
【００１７】また、ビーム相関処理方式では、相関をと
るべき受信信号が同一時刻の信号であるため、残響や海
中ノイズ等の妨害信号の位相誤差分散との顕著な差がな
く、分離が困難であるという欠点がある。
るべき受信信号が同一時刻の信号であるため、残響や海
中ノイズ等の妨害信号の位相誤差分散との顕著な差がな
く、分離が困難であるという欠点がある。
【００１８】本発明の目的は上述した欠点を除去し、分
散値計算窓の窓長をあらかじめ固定することができ、か
つ妨害信号の位相誤差分散との顕著な差を確保しうるア
クティブソーナー装置を提供することにある。
散値計算窓の窓長をあらかじめ固定することができ、か
つ妨害信号の位相誤差分散との顕著な差を確保しうるア
クティブソーナー装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明のアクティブソー
ナー装置は、所定のパルス幅かつ繰返し周期の送信パル
ス信号を水中に送信し、目標から反射した受信パルス信
号および前記受信パルス信号を前記繰返し周期遅延させ
た遅延受信パルス信号を出力する送受信手段と、前記受
信パルス信号と遅延受信パルス信号との位相差を検出す
る位相差検出手段と、前記位相差の分散値を求める分散
値計算手段と、前記分散値が目標を判定する所定の域値
を超えない場合には目標による分散値と判定して目標を
検出する域値検出手段とを備えて構成される。
ナー装置は、所定のパルス幅かつ繰返し周期の送信パル
ス信号を水中に送信し、目標から反射した受信パルス信
号および前記受信パルス信号を前記繰返し周期遅延させ
た遅延受信パルス信号を出力する送受信手段と、前記受
信パルス信号と遅延受信パルス信号との位相差を検出す
る位相差検出手段と、前記位相差の分散値を求める分散
値計算手段と、前記分散値が目標を判定する所定の域値
を超えない場合には目標による分散値と判定して目標を
検出する域値検出手段とを備えて構成される。
【００２０】また本発明のアクティブソーナー装置は、
前記域値検出手段による目標の検出結果を、前記分散値
の時系列データと前記域値との相続く零クロス点をそれ
ぞれ立上りおよび立下り点とするパルスで表現する構成
を有する。
前記域値検出手段による目標の検出結果を、前記分散値
の時系列データと前記域値との相続く零クロス点をそれ
ぞれ立上りおよび立下り点とするパルスで表現する構成
を有する。
【００２１】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００２２】図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図１に示す実施例の構成は、送受信手段
を構成する送波器１，送信信号発生器２，受波器３，増
幅器４および遅延回路５と、位相差検出手段としての位
相差検出回路６と、分散値計算手段としての分散値計算
回路７と、域値検出手段としての域値検出回路８とを備
えて成る。
ック図である。図１に示す実施例の構成は、送受信手段
を構成する送波器１，送信信号発生器２，受波器３，増
幅器４および遅延回路５と、位相差検出手段としての位
相差検出回路６と、分散値計算手段としての分散値計算
回路７と、域値検出手段としての域値検出回路８とを備
えて成る。
【００２３】次に、本実施例の動作について説明する。
【００２４】送波器１は、電気信号を音響信号に変換す
るもので、送信信号発生器２は、所定のパルス幅の送信
パルス信号を所定の繰返し周期で発生し、送波器１から
水中に音波として送出する。
るもので、送信信号発生器２は、所定のパルス幅の送信
パルス信号を所定の繰返し周期で発生し、送波器１から
水中に音波として送出する。
【００２５】受波器３は、水中の音響を電気信号に変換
・出力するもので、受波器３の出力する受波信号は増幅
器４で増幅されたのち遅延回路５と位相差検出回路６に
供給される。
・出力するもので、受波器３の出力する受波信号は増幅
器４で増幅されたのち遅延回路５と位相差検出回路６に
供給される。
【００２６】遅延回路５は、受信信号を繰返し周期の時
間だけ遅延させる。
間だけ遅延させる。
【００２７】位相差検出回路６は、遅延回路５の出力と
増幅器３の出力との位相差を検出する。
増幅器３の出力との位相差を検出する。
【００２８】分散値計算回路７は、位相差検出回路６の
出力する位相差の分散値を計算する。
出力する位相差の分散値を計算する。
【００２９】域値検出回路８は、分散値計算回路７の出
力する分散値が所定の域値以下であるか否かを検出し、
域値以下であれば、その分散値が目標によるものとして
目標を検出する。
力する分散値が所定の域値以下であるか否かを検出し、
域値以下であれば、その分散値が目標によるものとして
目標を検出する。
【００３０】図２は、本実施例のアクティブソーナー装
置の各部波形図である。図２においては、説明の簡単化
のため、送信繰返しは２回であるとしている。図２
（ａ）は送波器１の出力、図２（ｂ）は受波器３の出
力、図２（ｃ）は遅延回路５の出力、図２（ｄ）は位相
差検出回路６の出力、図２（ｅ）は分散値計算回路７の
出力、図２（ｆ）は域値検出回路８の出力である。
置の各部波形図である。図２においては、説明の簡単化
のため、送信繰返しは２回であるとしている。図２
（ａ）は送波器１の出力、図２（ｂ）は受波器３の出
力、図２（ｃ）は遅延回路５の出力、図２（ｄ）は位相
差検出回路６の出力、図２（ｅ）は分散値計算回路７の
出力、図２（ｆ）は域値検出回路８の出力である。
【００３１】図２で、送信繰返し周期ｔ１と遅延回路５
の遅延時間は等しく、また送波器１の出力波形の一番目
と二番目の波形は同一であるから、受波器３の出力の信
号波形が変形したとしても、送信繰返し周期ｔ１だけ遅
延した信号とその時点での受波器３の出力信号とは同一
であるため、位相が揃っており位相誤差（位相差）分散
値は小さくなる。
の遅延時間は等しく、また送波器１の出力波形の一番目
と二番目の波形は同一であるから、受波器３の出力の信
号波形が変形したとしても、送信繰返し周期ｔ１だけ遅
延した信号とその時点での受波器３の出力信号とは同一
であるため、位相が揃っており位相誤差（位相差）分散
値は小さくなる。
【００３２】一方、残響や海中ノイズ等の妨害信号はラ
ンダムに散乱されているので、時間ｔ１だけ遅延した信
号とその時点での受波器３の出力信号とは位相差がラン
ダムとなり位相誤差分散値は大きくなる。図２（ｄ）の
位相差検出回路６出力は、図２（ｂ）と図２（ｃ）に示
す２つの受信パルス信号が時間的に合致している区間の
位相差は零で、その他の区間での位相差は図２（ｂ）と
図２（ｃ）のそれぞれの位相に相関性がないため分散を
示していることを示す。
ンダムに散乱されているので、時間ｔ１だけ遅延した信
号とその時点での受波器３の出力信号とは位相差がラン
ダムとなり位相誤差分散値は大きくなる。図２（ｄ）の
位相差検出回路６出力は、図２（ｂ）と図２（ｃ）に示
す２つの受信パルス信号が時間的に合致している区間の
位相差は零で、その他の区間での位相差は図２（ｂ）と
図２（ｃ）のそれぞれの位相に相関性がないため分散を
示していることを示す。
【００３３】分散値計算回路２は、図２（ｄ）に示す位
相差の分散を分散値計算窓ｔ４を時間的にスライドさせ
ながら計算し、域値検出回路８は、これを域値と比較
し、分散が所定の域値以下となる２つの零クロス点を立
上りおよび立下りする検出パルスを発生，出力する。
相差の分散を分散値計算窓ｔ４を時間的にスライドさせ
ながら計算し、域値検出回路８は、これを域値と比較
し、分散が所定の域値以下となる２つの零クロス点を立
上りおよび立下りする検出パルスを発生，出力する。
【００３４】この相関処理においては、図２（ｅ）に示
す分散値を求める場合の分散値計算窓ｔ４は、検出パル
スを得るための相関をとる一対の受信パルス信号が常に
揃っっているため、対象となる水中目標、アクティブソ
ーナー装置の性能書元に常にもとづき一定の固定値をあ
らかじめ設定しておくことができる。
す分散値を求める場合の分散値計算窓ｔ４は、検出パル
スを得るための相関をとる一対の受信パルス信号が常に
揃っっているため、対象となる水中目標、アクティブソ
ーナー装置の性能書元に常にもとづき一定の固定値をあ
らかじめ設定しておくことができる。
【００３５】このようにして、目標物体アクティブソー
ナー装置との相対位相に関係なく位相誤差分散値を計算
でき、この分散値が所定の域値以下であることを検出す
ることにより、目標を妨害信号と容易に分離することが
できる。
ナー装置との相対位相に関係なく位相誤差分散値を計算
でき、この分散値が所定の域値以下であることを検出す
ることにより、目標を妨害信号と容易に分離することが
できる。
【００３６】また、ビーム相関処理方式と比較しても、
相関をとる受信信号が同一時刻の信号でないため、残響
や海中ノイズ等の妨害信号の位相誤差分散値が大きく表
現され、目標信号の位相誤差分散値は小さいため分離が
容易にできることも上述した説明からも明白である。
相関をとる受信信号が同一時刻の信号でないため、残響
や海中ノイズ等の妨害信号の位相誤差分散値が大きく表
現され、目標信号の位相誤差分散値は小さいため分離が
容易にできることも上述した説明からも明白である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明した如く本発明は所定のパルス
幅のパルス信号を所定の送信繰返し周期で送信して得ら
れる受信信号と、この受信信号を送信繰返し周期だけ遅
延させた遅延受信信号との位相差を検出し、その分散値
が所定の域値以下であるか否かによって目標の検出を行
なうことにより、目標物体とアクティブソーナー装置と
の相対位置に関係なく一定の分散値計算窓で位相誤差分
散値を計算でき、かつ位相誤差分散値により目標を容易
に検出することができる効果がある。
幅のパルス信号を所定の送信繰返し周期で送信して得ら
れる受信信号と、この受信信号を送信繰返し周期だけ遅
延させた遅延受信信号との位相差を検出し、その分散値
が所定の域値以下であるか否かによって目標の検出を行
なうことにより、目標物体とアクティブソーナー装置と
の相対位置に関係なく一定の分散値計算窓で位相誤差分
散値を計算でき、かつ位相誤差分散値により目標を容易
に検出することができる効果がある。
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】図１の各部波形図である。
【図３】レプリカ相関の原理を説明する図である。
【図４】レプリカ相関における目標とアクティブソーナ
ー装置との相対位置による受信パルス幅伸長の説明図で
ある。
ー装置との相対位置による受信パルス幅伸長の説明図で
ある。
【図５】従来のアクティブソーナー装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１ 送波器 ２ 送信信号発生器 ３ 受波器 ４ 増幅器 ５ 遅延回路 ６ 位相差検出回路 ７ 分散値計算回路 ８ 域値検出回路 ９ フーリエ変換回路 １０ レプリカ群 １１ 乗算器 １２ 逆フーリエ変換回路
Claims (2)
- 【請求項１】 所定のパルス幅かつ繰返し周期の送信パ
ルス信号を水中に送信し、目標から反射した受信パルス
信号および前記受信パルス信号を前記繰返し周期遅延さ
せた遅延受信パルス信号を出力する送受信手段と、前記
受信パルス信号と遅延受信パルス信号との位相差を検出
する位相差検出手段と、前記位相差の分散値を求める分
散値計算手段と、前記分散値が目標を判定する所定の域
値を超えない場合には目標による分散値と判定して目標
を検出する域値検出手段とを備えて成ることを特徴とす
るアクティブソーナー装置。 - 【請求項２】 前記域値検出手段による目標の検出結果
を、前記分散値の時系列データと前記域値との相続く零
クロス点をそれぞれ立上りおよび立下り点とするパルス
で表現することを特徴とする請求項１記載のアクティブ
ソーナー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11005291A JP2652999B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | アクティブソーナー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11005291A JP2652999B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | アクティブソーナー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04337489A JPH04337489A (ja) | 1992-11-25 |
| JP2652999B2 true JP2652999B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=14525879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11005291A Expired - Lifetime JP2652999B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | アクティブソーナー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2652999B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6059892B2 (ja) * | 2012-06-07 | 2017-01-11 | 古野電気株式会社 | 物標識別装置、レーダ装置、物標識別方法およびプログラム |
| JP6275980B2 (ja) * | 2013-09-13 | 2018-02-07 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 物体検知装置 |
-
1991
- 1991-05-15 JP JP11005291A patent/JP2652999B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04337489A (ja) | 1992-11-25 |
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