JP3367462B2 - Active sonar and target detection method thereof - Google Patents

Active sonar and target detection method thereof

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JP3367462B2
JP3367462B2 JP11288599A JP11288599A JP3367462B2 JP 3367462 B2 JP3367462 B2 JP 3367462B2 JP 11288599 A JP11288599 A JP 11288599A JP 11288599 A JP11288599 A JP 11288599A JP 3367462 B2 JP3367462 B2 JP 3367462B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブソーナ
ーに関し、特に残響環境下におけるアクティブ送受信方
式を利用したアクティブソーナーの技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active sonar, and more particularly to an active sonar technique using an active transmission / reception system in a reverberant environment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のアクティブソーナーシステムの一
例が、特開平9−281234号公報に掲載されたアク
ティブソーナー装置と題して記載されている。図12に
示すように、従来のアクティブソーナー装置は目標物の
ドップラー成分を検出するためのPCW(Pulse
Continuous Wave)信号を発生するPC
Wパルス発生部2004と、高分解能と信号処理利得を
得るためのLFM(Linear Frequency
Modulation)信号を発生するLFMパルス
発生部2003とを有する。このLFM信号によって信
号処理利得を得る手法は、例えば「近藤倫正、大橋由
昌、実森彰郎、計測・センサにおけるディジタル信号処
理44ページ〜50ページ、’93.5.30(株)昭
晃堂」に示されるように、ソーナー分野においてのみで
はなく、レーダー分野においても用いられている。
2. Description of the Related Art An example of a conventional active sonar system is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-281234 entitled "Active sonar device". As shown in FIG. 12, a conventional active sonar device is a PCW (Pulse) for detecting a Doppler component of a target.
A PC that generates a Continuous Wave signal
W pulse generator 2004 and LFM (Linear Frequency) for obtaining high resolution and signal processing gain
Modulation) signal and an LFM pulse generation unit 2003. A method for obtaining a signal processing gain by using this LFM signal is described in, for example, “Minomasa Kondo, Yoshimasa Ohashi, Akio Mimori, Digital Signal Processing in Measurement / Sensor, pages 44-50, '93 .5.30 Shokoido Co. It is used not only in sonar fields, but also in radar fields.

【0003】また、W.C.Knight,R.G.P
ridham and S.M.Kay,“Digit
al Signal Processing for
Sonar,”Proc.of IEEE,vol.6
9,NO.11,pp.1461,Nov.,1981
(ナイト、プリダーム、ケイ共著、「デジタルシグナル
プロセッシングフォーソーナー」,プロシーディングオ
ブアイトリプルイー、69巻、第11号,ページ146
1、1981年11月)には、目標が高ドップラー周波
数を有している場合は長パルス幅のPCW信号が、低ド
ップラー周波数を有する目標に対してはLFM信号が適
していることが示されており、実用に供せられている。
In addition, W. C. Knight, R.K. G. P
ridham and S.L. M. Kay, "Digit
al Signal Processing for
Sonar, "Proc. Of IEEE, vol. 6"
9, NO. 11, pp. 1461, Nov. , 1981
(Knight, Prederm, Kay, "Digital Signal Processing For Sonar", Proceeding of Eye Triple E, Vol. 69, No. 11, p. 146
1, November 1981) show that long pulse width PCW signals are suitable for targets with high Doppler frequencies and LFM signals for targets with low Doppler frequencies. It has been put to practical use.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術には以下に掲げる問題点があった。第1の問題点は、
従来のPCW及びLFM信号を用いたアクティブソーナ
ーは、伝搬路中において支配的な残響や雑音にマスクさ
れ、検出能力が低下するということである。その理由
は、送信信号や受信信号処理が、現在おかれている残響
及び雑音環境に対して最適化出来ないためである。第2
の問題点は、PCW信号では低ドップラー目標の検出が
困難であるということである。その理由は、低ドップラ
ー目標による反射エコーは送信したPCW信号の周波数
に近いため、海底や海面において発生する残響と近接し
た周波数成分を有し、分離が困難になるためである。ま
た、PCW信号のパルス幅を長くした場合は、ドップラ
ー周波数検出における周波数帯域幅が狭くなり、ドップ
ラー検出感度が向上するが、低ドップラー目標に対して
は残響周波数領域内に埋もれるために検出が困難とな
る。
However, the prior art has the following problems. The first problem is
The conventional active sonar using the PCW and LFM signals is masked by dominant reverberation and noise in the propagation path, and the detection capability is reduced. The reason is that the processing of transmitted signals and received signals cannot be optimized for the reverberant and noisy environments currently set. Second
The problem is that it is difficult to detect low Doppler targets with PCW signals. The reason is that the reflection echo due to the low Doppler target is close to the frequency of the transmitted PCW signal, and therefore has a frequency component close to the reverberation generated on the sea floor or the sea surface, making separation difficult. Further, when the pulse width of the PCW signal is increased, the frequency bandwidth in Doppler frequency detection is narrowed and the Doppler detection sensitivity is improved, but detection is difficult because it is buried in the reverberation frequency region for low Doppler targets. Becomes

【0005】第3の問題点は、ドップラー検出感度向上
の為にPCW信号パルス幅を伸長すると、距離分解能が
悪化するということである。その理由は、距離分解能は
パルス幅の長さに比例して劣化するためである。
The third problem is that when the PCW signal pulse width is extended to improve the Doppler detection sensitivity, the range resolution deteriorates. The reason is that the range resolution deteriorates in proportion to the length of the pulse width.

【0006】第4の問題点は、LFM信号ではドップラ
ー成分の検出が困難であるということである。その理由
は、時間とともに周波数が直線的に変化するLFM信号
とマッチドフィルタを用いることにより、距離分解能を
向上させることが可能であるが、ドップラー周波数はL
FM信号帯域内に分布するため、マッチドフィルタ出力
においてドップラー成分が位置方向の成分に変換される
ため、ドップラー情報を抽出することが出来ないためで
ある。
The fourth problem is that it is difficult to detect the Doppler component in the LFM signal. The reason is that it is possible to improve range resolution by using an LFM signal whose frequency changes linearly with time and a matched filter, but the Doppler frequency is L
This is because the Doppler component is distributed in the FM signal band and the Doppler component is converted into a component in the position direction at the output of the matched filter, so that the Doppler information cannot be extracted.

【0007】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、雑音・残響環境下
において低ドップラー目標を高分解能で検出できるアク
ティブソーナーに関する技術を提供する点にある。
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a technique relating to an active sonar capable of detecting a low Doppler target with high resolution in a noisy / reverberant environment. is there.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の要旨は、捜索領域に音響信号を送出し、前記捜索領域
からの反射信号のドップラー周波数を検出することによ
り、移動目標を捜索、探知するアクティブソーナーであ
って、前記音響信号に変換される送信信号を発生する第
1送信手段と、前記反射信号から変換された受信信号を
入力し、該受信信号の周波数帯域を分割して、帯域分割
信号を出力する第1受信手段と、前記第1送信手段から
入力され、比較基準の信号となる送信レプリカ信号と、
前記帯域分割信号とを各々の分割帯域毎に相関処理と二
乗検波とドップラー周波数検出とを行う第1信号処理手
段とを備え、前記第1送信手段は、各々の前記分割帯域
毎の残響エネルギーを計算し、各々の前記残響エネルギ
ーを比較し、前記分割帯域毎の相対残響エネルギーを算
出し、該相対残響エネルギーに基づき、全体の前記残響
エネルギーが最小となるように各々の前記分割帯域に対
する重み係数を制定し、また、各分割帯域毎に前記ドッ
プラー周波数検出を行い、検出された各周波数グループ
の周波数を、各分割帯域の二乗検波出力を送信信号特性
による時間遅延を補正した後にインコヒーレント加算し
た信号を所定の閾値処理により信号検出する目標検出部
からの出力信号と照会してドップラー検出精度情報を作
成し、該ドップラー検出精度情報を用いて、送信信号全
体の時間−帯域幅積が一定で、且つ、全体の前記残響エ
ネルギーが最小となるように、各々の前記分割帯域の帯
域幅と信号長とを算出することで、前記二乗検波と前記
ドップラー周波数検出とから得られる出力信号に基づ
き、前記移動目標までの伝搬路における雑音及び残響レ
ベルの周波数特性を解析し、雑音及び残響のエネルギー
が最小となる前記帯域幅と前記信号長とを設定し、適応
制御された送信信号を発生することを特徴とするアクテ
ィブソーナーに存する。本発明の請求項2に記載の要旨
は、前記第1信号処理手段は、複数のマッチドフィルタ
処理部と、複数の二乗検波部と、加算部と、目標検出部
と、ドップラー検出処理部とを備え、前記マッチドフィ
ルタ処理部は、前記帯域分割信号と、前記送信レプリカ
信号とを各々の前記分割帯域毎に相関処理を行い、各々
前記二乗検波部に信号を出力し、前記二乗検波部は、相
関処理された前記信号を、各々前記分割帯域毎に前記二
乗検波を行い、各々二乗検波出力を出力し、前記加算部
は、各々の前記二乗検波出力を、送信信号特性による時
間遅延を補正してインコヒーレント加算し、前記目標検
出部は、前記加算部からのインコヒーレント加算された
信号を所定の閾値処理により信号検出を行い、前記ドッ
プラー検出処理部は、前記分割帯域毎の前記帯域分割信
号から、前記ドップラー周波数検出を行い、前記目標検
出部で信号検出された信号と照会して、ドップラー検出
精度情報を作成し、前記第1送信手段へ出力することを
特徴とする請求項1記載のアクティブソーナーに存す
る。本発明の請求項3に記載の要旨は、前記第1送信手
段は、前記伝搬路上の残響及び雑音特性を調査するため
の調査信号である送信信号と、信号種及び帯域幅と信号
長を含む信号の諸元に基づいた送信信号とを発信し、ま
た、前記レプリカ信号を作成するコード化信号発生部を
備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のアクテ
ィブソーナーに存する。本発明の請求項4に記載の要旨
は、前記コード化信号発生部は、前記分割帯域において
PCW信号が周波数ホッピングする信号を作成すること
を特徴とする請求項3に記載のアクティブソーナーに存
する。本発明の請求項5に記載の要旨は、捜索領域に音
響信号を送出し、前記捜索領域からの反射信号のドップ
ラー周波数を検出することにより、移動目標を捜索、探
知するアクティブソーナーであって、前記音響信号に変
換される送信信号を発生する第2送信手段と、前記反射
信号から変換された受信信号を入力する第2受信部と、
前記第2送信手段から入力され、比較基準の信号となる
送信レプリカ信号と、前記反射信号から変換された受信
信号とを入力して、作成されたドップラー検出精度情報
と、加算処理された信号とに基づき帯域幅と信号長を含
前記送信信号の諸元を計算して前記第2送信手段へ出
力する第2信号処理手段とを備え、前記第2信号処理手
段は、前記送信レプリカ信号と前記受信信号とを各々周
波数領域データに変換する少なくとも2つのFFTと、
各々の前記周波数領域データを同一の帯域幅で分割し、
分割された同一の分割帯域のデータどうしを乗算して出
力する帯域分割乗算部と、該帯域分割乗算部の出力を、
一つにまとめ、逆FFTを実施して時間軸データ又は周
波数軸データに変換するIFFTと、該IF FTの出力
を二乗検波する二乗検波部と、前記IFFTからの出力
が時間軸データの場合、出現時間が異なる各々分割され
た前記分割帯域の前記二乗検波部の出力信号を、同一時
間に現れるように遅延させ、加算し、一方、前記IFF
Tからの出力が周波数軸データの場合、各々分割された
前記分割帯域の前記二乗検波部の出力信号を加算のみ行
う遅延加算部と、該遅延加算部からの出力信号を所定の
閾値処理により信号検出を行う目標検出部と、該目標検
出部から出力された信号に基づき前記ドップラー検出精
度情報を作成するドップラー検出処理部と、前記ドップ
ラー検出精度情報と前記遅延加算部からの前記出力信号
とに基づき前記送信信号の諸元を計算して前記第2送信
手段に出力する第2信号特性計算部とを備え前記第2
送信手段は、移動目標までの伝搬路上の残響及び雑音特
性を調査するための調査信号である送信信号と、信号種
及び帯域幅と信号長を含む信号の諸元で設定された送信
信号とを発信し、また、前記レプリカ信号を作成するコ
ード化信号発生部を備え、前記第2信号特性計算部は、
前記遅延加算部からの前記出力信号に基づき各々の前記
分割帯域毎の残響エネルギーを計算し、各々の前記残響
エネルギーを比較し、前記分割帯域毎の相対残響エネル
ギーを算出し、該相対残響エネルギーに基づき、全体の
前記残響エネルギーが最小となるように各々の前記分割
帯域に対する重み係数を制定し、また、前記ドップラー
検出精度情報を用いて、送信信号全体の時間−帯域幅積
が一定で、且つ、全体の前記残響エネルギーが最小とな
るように、各々の前記分割帯域の帯域幅と信号長とを算
出し、信号種及び前記帯域幅と前記信号長を含む前記送
信信号の諸元を設定することを特徴とするアクティブソ
ーナーに存する。本発明の請求項6に記載の要旨は、前
記コード化信号発生部は、前記分割帯域においてPCW
信号が周波数ホッピングする信号を作成することを特徴
とする請求項5に記載のアクティブソーナーに存する。
本発明の請求項7に記載の要旨は、捜索領域に音響信号
を送出し、前記捜索領域からの反射信号のドップラー周
波数を検出することにより、移動目標を捜索、探知する
アクティブソーナーの目標検出方法であって、第1送信
手段は、第1受信手段が受信する受信信号の周波数帯域
の帯域分割を設定する第1のステップと、前記第1受信
手段は、前記受信信号を前記第1送信手段により設定さ
れた複数の周波数帯域に分割する第2のステップと、第
1信号処理手段は、帯域分割された前記受信信号をマッ
チドフィルタ処理とインコヒーレント加算とを行う第3
のステップと、前記第1送信手段は、前記第1信号処理
手段で信号処理された結果を用いて、前記移動目標まで
の伝搬路上の雑音及び残響に対して、音響信号に変換さ
れる帯域幅と信号長を含む送信信号の諸元を適応的に計
算し、該諸元に基づき前記送信信号を発生する第4のス
テップとを有し、前記第3のステップは、前記第1信号
処理手段が、帯域分割された前記受信信号の周波数解析
を行うステップと、各々の分割帯域からの出力信号を相
互比較することにより前記ドップラー周波数を算出する
ステップとを含み前記第4のステップは、前記第1送
信手段が、前記マッチドフィルタ処理された二乗検波出
力と、前記ドップラー周波数に基づくドップラー検出情
報とを用いて、前記送信信号の諸元を適応制御するステ
ップとを含み、各々の前記分割帯域毎の残響エネルギー
を計算し、各々の前記残響エネルギーを比較し、前記分
割帯域毎の相対残響エネルギーを算出し、該相対残響エ
ネルギーに基づき、全体の前記残響エネルギーが最小と
なるように各々の前記分割帯域に対する重み係数を制定
し、また、前記ドップラー周波数検出を行い、検出され
た各周波数グループの周波数を、インコヒーレント加算
された信号を所定の閾値処理により信号検出した信号と
照会してドップラー検出精度情報を作成し、該ドップラ
ー検出精度情報を用いて、送信信号全体の時間−帯域幅
積が一定で、且つ、全体の前記残響エネルギーが最小と
なるように、各々の前記分割帯域の帯域幅と信号長とを
算出することで、前記二乗検波出力と前記ドップラー周
波数検出とから得られる出力信号に基づき、前記移動目
標までの伝搬路における雑音及び残響レベルの周波数特
性を解析し、雑音及び残響のエネルギーが最小となる前
記帯域幅と前記信号長とを設定し、適応制御された送信
信号を発生することを特徴とするアクティブソーナーの
目標検出方法に存する。本発明の請求項8に記載の要旨
は、前記第4のステップは、前記第1送信手段が、帯域
分割された分割帯域の前記送信信号においてPCW信号
を周波数ホッピングするステップを含むことを特徴とす
請求項7に記載のアクティブソーナーの目標検出方法
に存する。本発明の請求項9に記載の要旨は、制御表示
部に備えられた制御指示器から、捜索レンジ、捜索モー
ド及び送信間隔等の送信信号初期値を前記第1送信手段
に与え(基本パルスパラメータ設定;ステップF1)、
前記第1送信手段は、前記伝搬路上の残響及び雑音特性
を調査するためのLFM信号とPCW信号とを用いた前
記調査信号を発信し(環境調査パルス発信;ステップF
2)、前記第1受信手段は、発信した前記調査信号の帰
還信号を受信し(環境調査受信処理;ステップF3)、
前記第1送信手段は、前記帰還信号から得られた結果、
又は、第1信号処理手段で行われる前記マッチドフィル
タ処理と前記インコヒーレント加算と前記ドップラー周
波数の算出と前記移動目標の検出との結果に基づき、雑
音及び残響の影響が最小となる次の発信信号のパラメー
タを決定し(雑音・残響特性解析;ステップF4)、決
定された前記パラメータに基づき前記送信信号を作成し
て、発信し(コード化パルス発生;ステップF5)、第
1受信手段は、送信後のエコーを受信し(受信処理;ス
テップF6)、前記第1信号処理手段は、前記マッチド
フィルタ処理と前記インコヒーレント加算と前記ドップ
ラー周波数の算出と前記移動目標の検出とを行い(信号
処理;ステップF7)、ステップF4〜F7を繰り返す
ことにより常に帯域幅と信号長とを設定して送信パルス
を適応制御し、表示処理部は、ステップF7の結果に基
づき、情報及び表示画像を制御指示器に表示する(表示
処理;ステップF8)ことを特徴とする請求項7又は8
記載のアクティブソーナーの目標検出方法に存する。
本発明の請求項10に記載の要旨は、捜索領域に音響信
号を送出し、前記捜索領域からの反射信号のドップラー
周波数を検出することにより、移動目標を捜索、探知す
るアクティブソーナーの目標検出方法であって、前記音
響信号に変換される送信信号を発生する第1のステップ
と、前記反射信号から変換された受信信号を入力する第
2のステップと、第2送信手段から入力され、比較基準
の信号となる送信レプリカ信号と、前記反射信号から変
換された受信信号とを入力して、作成されたドップラー
検出精度情報と、加算処理された信号とに基づき帯域幅
と信号長を含む前記送信信号の諸元を計算して前記第2
送信手段へ出力する第3のステップとを有し、該第3の
ステップは、少なくとも2つのFFTが前記送信レプリ
カ信号と前記受信信号とを各々周波数領域データに変換
し、帯域分割乗算部が各々の前記周波数領域データを同
一の帯域幅で分割し、分割された同一の分割 帯域のデー
タどうしを乗算して出力し、IFFTが前記帯域分割乗
算部の出力を、一つにまとめ、逆FFTを実施して時間
軸データ又は周波数軸データに変換し、二乗検波部が前
記IFFTの出力を二乗検波し、遅延加算部が前記IF
FTからの出力が時間軸データの場合、出現時間が異な
る各々分割された前記分割帯域の前記二乗検波部の出力
信号を、同一時間に現れるように遅延させ、加算し、一
方、前記IFFTからの出力が周波数軸データの場合、
各々分割された前記分割帯域の前記二乗検波部の出力信
号を加算のみ行い、目標検出部が前記遅延加算部からの
出力信号を所定の閾値処理により信号検出を行い、ドッ
プラー検出処理部が前記目標検出部から出力された信号
に基づき前記ドップラー検出精度情報を作成し、第2信
号特性計算部が前記ドップラー検出精度情報と前記遅延
加算部からの前記出力信号とに基づき前記送信信号の諸
元を計算して前記第2送信手段に出力するステップを含
み、前記第1のステップは、前記第2送信手段は、移動
目標までの伝搬路上の残響及び雑音特性を調査するため
の調査信号である送信信号と、信号種及び帯域幅と信号
長を含む信号の諸元で設定された送信信号とを発信し、
また、前記レプリカ信号を作成するステップを含み、前
記遅延加算部からの前記出力信号に基づき各々の前記分
割帯域毎の残響エネルギーを計算し、各々の前記残響エ
ネルギーを比較し、前記分割帯域毎の相対残響エネルギ
ーを算出し、該相対残響エネルギーに基づき、全体の前
記残響エネルギーが最小となるように各々の前記分割帯
域に対する重み係数を制定し、また、前記ドップラー検
出精度情報を用いて、送信信号全体の時間−帯域幅積が
一定で、且つ、全体の前記残響エネルギーが最小となる
ように、各々の前記分割帯域の帯域幅と信号長とを算出
し、信号種及び前記帯域幅と前記信号長を含む前記送信
信号の諸元を設定することを特徴とするアクティブソー
ナーの目標検出方法に存する。本発明の請求項11に記
載の要旨は、請求項7乃至10のいずれかに記載のアク
ティブソーナーの目標検出方法を実行可能なプログラム
が記憶された記憶媒体に存する。
According to a first aspect of the present invention, a moving target is searched for by transmitting an acoustic signal to a search area and detecting a Doppler frequency of a reflected signal from the search area. An active sonar for detecting, wherein first input means for generating a transmission signal converted into the acoustic signal and a reception signal converted from the reflection signal are input, and a frequency band of the reception signal is divided. A first reception unit that outputs a band-divided signal, and a transmission replica signal that is input from the first transmission unit and serves as a comparison reference signal,
A first signal processing means for performing correlation processing, square-law detection, and Doppler frequency detection on the band-divided signal for each of the divided bands; and the first transmission means for each of the divided bands.
Calculate the reverberation energy for each
And calculate the relative reverberation energy for each of the divided bands.
The total reverberation based on the relative reverberation energy
Pair each of the sub-bands so that the energy is minimized.
To establish the weighting factor for each divided band, and
Each frequency group detected by puller frequency detection
Frequency, the square-law detection output of each divided band is transmitted signal characteristics
Incoherent addition after correcting the time delay due to
Detection unit for detecting a signal obtained by predetermined threshold processing
The Doppler detection accuracy information is created by querying the output signal from
The Doppler detection accuracy information
The time-bandwidth product of the body is constant, and the reverberation
Bands of each of the divided bands so that the energy is minimized.
By calculating the bandwidth and the signal length , based on the output signal obtained from the square-law detection and the Doppler frequency detection, analyze the frequency characteristics of noise and reverberation level in the propagation path to the moving target, noise and The present invention resides in an active sonar characterized by setting the bandwidth and the signal length that minimize reverberation energy and generating a transmission signal that is adaptively controlled. The gist of claim 2 of the present invention is that the first signal processing means includes a plurality of matched filter processing units, a plurality of square wave detection units, an addition unit, and a target detection unit.
And a Doppler detection processing unit , wherein the matched filter processing unit performs correlation processing on the band division signal and the transmission replica signal for each of the division bands, and outputs a signal to the square detection unit. Then, the square-law detection unit performs the square-law detection on each of the divided bands for each of the divided bands, and outputs each square-law detection output, and the adder unit transmits each of the square-law detection outputs. The target delay is corrected by correcting the time delay due to the signal characteristics and performing incoherent addition.
The output part is the incoherent addition from the addition part
The signal is detected by a predetermined threshold processing, and the
The puller detection processing unit is configured to perform the band division signal for each of the division bands.
Signal, the Doppler frequency detection is performed, and the target detection is performed.
Doppler detection by referring to the signal detected at the output
The active sonar according to claim 1, wherein accuracy information is created and output to the first transmitting means . The gist of claim 3 of the present invention is the first sender.
The stage is for investigating reverberation and noise characteristics on the propagation path.
Signal that is the investigation signal of the
The transmission signal based on the specifications of the signal including the length is transmitted.
In addition, a coded signal generator that creates the replica signal
The acte according to claim 1 or 2, further comprising:
Live at Sonner . A fourth aspect of the present invention resides in the active sonar according to the third aspect, wherein the coded signal generating section creates a signal in which the PCW signal is frequency hopping in the divided band. The gist of claim 5 of the present invention is an active sonar for transmitting a sound signal to a search area and detecting a Doppler frequency of a reflection signal from the search area to search for and detect a moving target, Second transmitting means for generating a transmission signal converted into the acoustic signal, and the reflection
A second receiver for receiving the received signal converted from the signal;
The Doppler detection accuracy information created by inputting the transmission replica signal, which is input from the second transmission unit and serves as a comparison reference signal, and the reception signal converted from the reflection signal, and the addition-processed signal. Includes bandwidth and signal length based on
Calculate the specifications free the transmit signal and a second signal processing means for outputting to said second transmitting means, said second signal processing hand
A stage circulates the transmission replica signal and the reception signal, respectively.
At least two FFTs for converting to wavenumber domain data,
Each frequency domain data is divided into the same bandwidth,
The divided data of the same divided band is multiplied and output.
Of the output band division multiplication unit and the output of the band division multiplication unit
Combine them into one and perform inverse FFT to
IFFT for converting to wavenumber axis data and output of the IFFT
Output from the IFFT and a square-law detection unit for square-law detection of
If is the time axis data, the
When the output signal of the square detection unit of the divided band is the same
Delaying so that it appears in between and adding, while the IFF
If the output from T is frequency axis data, it is divided into
The output signals of the square wave detection unit in the divided band are only added.
The delay adder and the output signal from the delay adder
A target detection unit that performs signal detection by threshold processing and the target detection unit.
The Doppler detection precision based on the signal output from the output unit
The Doppler detection processing unit that creates degree information, and the Doppler
Error detection accuracy information and the output signal from the delay adder
And calculating the specifications of the transmission signal based on
And a second signal characteristic calculating unit that outputs to the means, the second
The transmitting means has a reverberation and noise characteristic on the propagation path to the moving target.
Transmission signal, which is an investigation signal for investigating the
And transmission configured with signal specifications including bandwidth and signal length
And a signal for generating the replica signal.
And a second signal characteristic calculation unit,
Based on the output signal from the delay adder, each of the
Reverberation energy is calculated for each divided band, and each reverberation is calculated.
Energy is compared and relative reverberation energy for each of the divided bands is compared.
Gee, and based on the relative reverberation energy,
Each of the divisions so that the reverberation energy is minimized.
Establish a weighting factor for the band, and
Time-bandwidth product of the entire transmitted signal using the detection accuracy information
Is constant and the total reverberant energy is minimized.
Calculate the bandwidth and signal length of each of the divided bands as
Output, the signal type and the transmission including the bandwidth and the signal length.
The active sonar is characterized by setting the specifications of the signal . According to a sixth aspect of the present invention, the coded signal generating unit is configured to perform a PCW in the divided band.
6. The active sonar of claim 5 , wherein the signal creates a frequency hopping signal.
The gist of claim 7 of the present invention is to detect a moving target by transmitting an acoustic signal to a search area and detecting a Doppler frequency of a reflection signal from the search area to detect and detect a moving target. A first step of setting a band division of a frequency band of a reception signal received by the first reception means; and the first reception means transmitting the reception signal to the first transmission means. a second step of dividing into a plurality of frequency bands set by the first signal processing means, third intends band split line and said received signal a matched filtering and incoherently summed was
And the first transmitting means uses the result of the signal processing by the first signal processing means to convert the bandwidth converted into an acoustic signal with respect to noise and reverberation on the propagation path up to the moving target. And a fourth step for adaptively calculating specifications of the transmission signal including the signal length and generating the transmission signal based on the specifications.
And the third step comprises:
Processing means for frequency analysis of the band-divided received signal
And the output signal from each divided band
Calculate the Doppler frequency by comparing with each other
And the fourth step comprises:
The receiving means outputs the square-law detection signal subjected to the matched filter processing.
Force and Doppler detection information based on the Doppler frequency.
And a signal for adaptively controlling the specifications of the transmitted signal.
And reverberant energy for each of the divided bands.
And compare the reverberant energies of each to
The relative reverberation energy is calculated for each split band, and the relative reverberation energy is calculated.
Based on the energy, the total reverberant energy is
Establish weighting factors for each of the divided bands so that
In addition, the Doppler frequency detection is performed and detected.
Incoherent addition of the frequencies of each frequency group
The detected signal by a predetermined threshold processing
Inquire and create Doppler detection accuracy information.
-Time-bandwidth of the entire transmitted signal using the detection accuracy information
If the product is constant and the total reverberant energy is minimal,
So that the bandwidth and signal length of each of the divided bands are
By calculating the squared detection output and the Doppler frequency
Based on the output signal obtained from the wave number detection,
Frequency characteristics of noise and reverberation level in the propagation path to the target
Before the noise and reverberant energies are minimized
Transmission with adaptive control by setting the bandwidth and the signal length
A target detection method for an active sonar is characterized by generating a signal . The gist of claim 8 of the present invention is characterized in that the fourth step includes a step of frequency hopping the PCW signal in the transmission signal of the band-divided divided band by the first transmitting means. The target detection method for an active sonar according to claim 7 resides. According to a ninth aspect of the present invention, a transmission indicator initial value such as a search range, a search mode, and a transmission interval is given to the first transmission means from a control indicator provided in a control display section (basic pulse parameter). Setting; Step F1),
The first transmitting means transmits the inspection signal using an LFM signal and a PCW signal for investigating reverberation and noise characteristics on the propagation path (environmental investigation pulse transmission; step F
2), the first receiving means receives a feedback signal of the transmitted survey signal (environment survey receiving process; step F3),
The first transmitting means results from the feedback signal,
Alternatively, based on the results of the matched filter processing, the incoherent addition, the calculation of the Doppler frequency, and the detection of the moving target performed by the first signal processing means, the next transmission signal that minimizes the influence of noise and reverberation. Parameter is determined (noise / reverberation characteristic analysis; step F4), the transmission signal is created based on the determined parameter and transmitted (coded pulse generation; step F5), and the first receiving means transmits the signal. The subsequent echo is received (reception processing; step F6), and the first signal processing means performs the matched filter processing, the incoherent addition, the calculation of the Doppler frequency, and the detection of the moving target (signal processing; step F7), always transmitted pulse adaptively controlled by setting the bandwidth and signal length by repeating steps F4~F7, Table Processing unit, based on the result of step F7, and displays the information and the display image to the control indicator (display process; Step F8) according to claim 7 or 8, characterized in that
It exists in the target detection method of the active sonar described in.
The subject matter of claim 10 of the present invention is to detect a moving target by transmitting an acoustic signal to a search area and detecting a Doppler frequency of a reflection signal from the search area to detect and detect a moving target. And the sound
First step of generating a transmitted signal that is converted to a sound signal
And inputting the received signal converted from the reflected signal,
Step 2 and the comparison criteria input from the second transmitting means
Signal from the transmitted replica signal and the reflected signal.
Created Doppler by inputting the converted received signal
Bandwidth based on detection accuracy information and summed signals
And calculating the specifications of the transmission signal including the signal length,
A third step of outputting to the transmitting means,
At least two FFTs are included in the transmission replica.
Signal and the received signal are each converted into frequency domain data
Then, the band division multiplying unit applies the same frequency domain data to each other.
Divide by one bandwidth and divide the data of the same divided bandwidth.
Output the result of the IFFT.
Combine the outputs of the arithmetic unit into one and perform inverse FFT to
Converted to axis data or frequency axis data, and the square detection section
The output of the IFFT is square-law detected, and
When the output from FT is time axis data, the appearance time is different.
Output of the square detection section of the divided bands
Delay the signals so that they appear at the same time, add them, and
On the other hand, when the output from the IFFT is frequency axis data,
The output signal of the square-law detector of each of the divided bands.
Signal is only added, and the target detection unit outputs the signal from the delay addition unit.
The output signal is detected by a predetermined threshold process and the
The signal output from the target detection unit by the puller detection processing unit
The Doppler detection accuracy information is created based on
The signal characteristic calculation unit calculates the Doppler detection accuracy information and the delay.
Various components of the transmission signal based on the output signal from the adder
A step of calculating an element and outputting it to the second transmitting means.
In the first step, the second transmitting means moves
To investigate reverberation and noise characteristics on the propagation path to the target
Signal that is the investigation signal of the
Transmit the transmission signal set by the specifications of the signal including the length,
Also, including the step of creating the replica signal,
Based on the output signal from the delay adder,
The reverberation energy for each split band is calculated, and the reverberation
The energy is compared and the relative reverberation energy for each divided band is
Is calculated and based on the relative reverberation energy,
Note that each of the above-mentioned divided bands should have a minimum reverberation energy.
Establish a weighting factor for the region, and doppler detection
Using the output accuracy information, the time-bandwidth product of the entire transmitted signal is
Constant and the overall reverberant energy is minimized
To calculate the bandwidth and signal length of each said divided band
The transmission including the signal type and the bandwidth and the signal length
A method of detecting a target of an active sonar is characterized by setting specifications of a signal . The gist of claim 11 of the present invention resides in a storage medium storing a program capable of executing the target detecting method for an active sonar according to any one of claims 7 to 10 .

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。 (実施の形態1)図1に示すように、本実施の形態1に
係るアクティブソーナーは、送受波部10と第1送信部
(第1送信手段)20と第1受信部(第1受信手段)3
0と第1信号処理部(第1信号処理手段)40と制御表
示部50とで概略構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. (Embodiment 1) As shown in FIG. 1, an active sonar according to Embodiment 1 includes a wave transceiver 10, a first transmitter (first transmitter) 20, and a first receiver (first receiver). ) 3
0, a first signal processing section (first signal processing means) 40, and a control display section 50.

【0010】送受波部10は、送受波器11と接続箱1
2とを備え、第1送信部20から入力された電気信号を
音響信号に変換して送信すると共に、受信した音響信号
を電気信号に変換して第1受信部30へ出力する。
The wave transmitter / receiver 10 includes a wave transmitter / receiver 11 and a connection box 1.
2 and converts the electric signal input from the first transmission unit 20 into an acoustic signal and transmits the acoustic signal, and converts the received acoustic signal into an electric signal and outputs the electric signal to the first reception unit 30.

【0011】第1送信部20は、増幅部21と送信整相
部22とコード化信号発生部23と第1信号特性計算部
24とを備え、第1受信部30、第1信号処理部40及
び制御表示部50のそれぞれの情報を用いて、伝搬路に
おける雑音及び残響レベルの周波数特性を解析し、信号
処理利得を一定に保ったまま、雑音対受信信号比又は残
響対受信信号比が最大となるようにパルス幅、帯域幅及
び振幅を適応制御して送信信号を発生し、ビームフォー
ミング及び増幅した後、送受波部10へ出力する。
The first transmission section 20 comprises an amplification section 21, a transmission phasing section 22, a coded signal generation section 23 and a first signal characteristic calculation section 24, and a first reception section 30 and a first signal processing section 40. The frequency characteristics of noise and reverberation level in the propagation path are analyzed using the respective information of the control display unit 50 and the control display unit 50, and the noise-to-reception signal ratio or the reverberation-to-reception signal ratio is maximized while keeping the signal processing gain constant. The pulse width, the bandwidth, and the amplitude are adaptively controlled so that a transmission signal is generated, and after beam forming and amplification, the signal is output to the transmission / reception unit 10.

【0012】第1受信部30は、増幅部31と受信処理
部32と受信整相部33及び帯域分割部34とを備え、
送受波部10から入力された受信信号を増幅し、ベース
バンド変換やAD変換等を行った後、受信用ビームフォ
ーミングを行い、フィルターバンク等により周波数帯域
を分割して第1信号処理部40に出力する。
The first receiving section 30 comprises an amplifying section 31, a receiving processing section 32, a receiving phasing section 33 and a band dividing section 34.
The reception signal input from the transmission / reception unit 10 is amplified, baseband conversion, AD conversion, and the like are performed, then reception beamforming is performed, and the frequency band is divided by a filter bank or the like to the first signal processing unit 40. Output.

【0013】第1信号処理部40は、複数のマッチドフ
ィルタ処理部41と複数の二乗検波部42及び加算部4
3と目標検出部44及びドップラー検出処理部45とを
備える。マッチドフィルタ処理部41では、受信部30
から入力された帯域分割信号と、第1送信部20から得
られる送信レプリカ信号とをそれぞれの分割帯域毎に相
関処理を行う。二乗検波部42では、各分割帯域毎に二
乗検波を行い、加算部43へ出力すると共に、第1信号
特性計算部24へも同時に出力する。加算部43では各
分割帯域の二乗検波出力を、送信信号特性による時間遅
延を補正した後にインコヒーレント加算する。目標検出
部44は閾値処理などにより信号検出を行い、ドップラ
ー検出処理部45と制御表示部50へ出力する。ドップ
ラー検出処理部45は各分割帯域毎にドップラー周波数
検出を行い、目標検出部44の出力と照会した後に、第
1信号特性計算部24へ出力する。
The first signal processing section 40 includes a plurality of matched filter processing sections 41, a plurality of square wave detection sections 42 and an addition section 4.
3, a target detection unit 44, and a Doppler detection processing unit 45. In the matched filter processing unit 41, the receiving unit 30
Correlation processing is performed on the band-divided signal input from the signal and the transmission replica signal obtained from the first transmission unit 20 for each divided band. The square-law detection unit 42 performs square-law detection for each divided band, outputs the square-law detection to the addition unit 43, and outputs the square-wave detection to the first signal characteristic calculation unit 24 at the same time. The adder 43 performs incoherent addition on the square-law detection output of each divided band after correcting the time delay due to the transmission signal characteristic. The target detection unit 44 performs signal detection by threshold processing or the like, and outputs it to the Doppler detection processing unit 45 and the control display unit 50. The Doppler detection processing unit 45 detects the Doppler frequency for each divided band, inquires about the output of the target detection unit 44, and then outputs it to the first signal characteristic calculation unit 24.

【0014】制御表示部50は、表示処理部51と制御
指示器52及び送信制御部53とを備え、第1信号処理
部40から入力されたデータに基づき、目標類別、画像
変換等を行い、制御指示器52に表示出力すると共に、
基本設定パラメータを入力し、それに基づいて第1送信
部20を制御する。
The control display section 50 comprises a display processing section 51, a control indicator 52 and a transmission control section 53, performs target classification, image conversion, etc. based on the data input from the first signal processing section 40. Display output to the control indicator 52,
The basic setting parameters are input, and the first transmitter 20 is controlled based on the input basic setting parameters.

【0015】図2を参照すると、図1に示す第1信号特
性計算部24の詳細が示されている。図1の第1信号処
理部40の二乗検波部42から入力された信号は、各分
割帯域毎にレンジゲート処理241により目的とするレ
ンジが切り出される。ゲート内積分242では、切り出
されたレンジゲート内の信号を積分することにより、分
割帯域内の残響エネルギーを計算する。残響エネルギー
比較処理243においては、各分割帯域毎の残響エネル
ギーを比較し、正規化することにより各分割帯域毎の相
対残響エネルギーを算出する。サブバンド送信信号諸元
計算244においては、相対残響エネルギーをもとに、
全体の残響エネルギーが最小値となるように各分割帯域
に対する重み係数を制定する。サブバンド送信信号諸元
計算244では、同時にドップラー検出処理部45から
入力されたドップラー検出精度情報も用いて、送信信号
全体の時間−帯域幅積(以下、BT積と称す)が一定且
つ全体の残響エネルギーが最小となるように、各分割帯
域の帯域幅と信号長とを算出する。信号パラメータ設定
245では、サブバンド送信信号諸元計算244の出力
をもとに、信号種及びその信号の諸元を設定し、第1送
信部20のコード化信号発生部23に出力する。尚、上
記説明では伝搬路中において残響が雑音より支配的な場
合を示しているが、雑音が支配的なる場合もある。その
場合においても上記構成には変更が無く、残響を雑音と
読み替えることが出来る。
Referring to FIG. 2, details of the first signal characteristic calculation unit 24 shown in FIG. 1 are shown. The target range of the signal input from the square detection section 42 of the first signal processing section 40 of FIG. 1 is cut out by the range gate processing 241 for each divided band. In the in-gate integration 242, the reverberation energy in the divided band is calculated by integrating the cut-out signal in the range gate. In the reverberation energy comparison processing 243, the reverberation energy of each divided band is compared and normalized to calculate the relative reverberation energy of each divided band. In the subband transmission signal parameter calculation 244, based on the relative reverberation energy,
A weighting factor is established for each divided band so that the total reverberation energy becomes the minimum value. In the sub-band transmission signal specification calculation 244, the time-bandwidth product (hereinafter, referred to as BT product) of the entire transmission signal is constant and the whole by using the Doppler detection accuracy information input from the Doppler detection processing unit 45 at the same time. The bandwidth and signal length of each divided band are calculated so that the reverberation energy is minimized. In the signal parameter setting 245, the signal type and the specifications of the signal are set based on the output of the subband transmission signal specification calculation 244 and output to the coded signal generation section 23 of the first transmission section 20. Although the above description shows the case where the reverberation is dominant over the noise in the propagation path, the noise may be dominant in some cases. Even in that case, there is no change in the above configuration, and reverberation can be read as noise.

【0016】また、図3を参照すると、図1に示す第1
信号処理部40のドップラー検出処理部45の詳細が示
されている。図3において、図1に示す受信部30の帯
域分割部34から入力された帯域分割信号はFFT45
1によって、各分割帯域毎に時間領域データから周波数
領域データに変換される。周波数選択452は分割帯域
内の信号を送信信号諸元に基づき、更に複数の周波数グ
ループに帯域分割して出力する。閾値処理453では、
帯域全体の雑音・残響レベルを周波数平均によって求め
ることにより閾値を定め、各周波数グループの信号レベ
ルと比較することにより、信号検出を行う。ドップラー
周波数検出454においては、検出された各周波数グル
ープの周波数と、対応する分割帯域の周波数成分とを比
較し、ドップラー量を計算する。ドップラー平均処理4
55では、各分割帯域で得られた同一目標からのドップ
ラー周波数を加重平均する事により、ドップラー周波数
の平均量を算出する。
Also referring to FIG. 3, the first shown in FIG.
Details of the Doppler detection processing unit 45 of the signal processing unit 40 are shown. In FIG. 3, the band division signal input from the band division unit 34 of the reception unit 30 shown in FIG.
1, the time domain data is converted into the frequency domain data for each divided band. The frequency selection 452 further divides the signal in the divided band into a plurality of frequency groups based on the transmission signal specifications and outputs the divided signal. In the threshold processing 453,
Signal detection is performed by determining the threshold value by obtaining the noise / reverberation level of the entire band by frequency averaging and comparing it with the signal level of each frequency group. In Doppler frequency detection 454, the detected frequency of each frequency group is compared with the frequency component of the corresponding divided band, and the Doppler amount is calculated. Doppler averaging 4
At 55, the average amount of Doppler frequencies is calculated by weighted averaging the Doppler frequencies from the same target obtained in each divided band.

【0017】以上詳細に実施の形態1の構成を述べた
が、図1の他の部分については、当業者にとってよく知
られており、また本発明とは直接関係しないので、その
詳細な構成は省略する。
Although the structure of the first embodiment has been described in detail above, other parts of FIG. 1 are well known to those skilled in the art and are not directly related to the present invention. Omit it.

【0018】次に実施の形態1に係るアクティブソーナ
ーの動作を図4のフローチャートに示す。図4におい
て、基本パルスパラメータ設定F1によって、捜索レン
ジ、捜索モード及び送信間隔等の送信信号初期値が図1
の制御指示器52より与えられると、環境調査パルス発
信F2によって、伝搬路上の残響及び雑音特性を調査す
るための調査信号がコード化信号発生部23より発信さ
れる。環境調査受信処理F3によって、発信した調査信
号の帰還信号を受信する。このときの調査信号はLFM
信号及びPCW信号の両者を用いる。図5にLFM信号
の特徴を示す。図5は時間変化と周波数変化の関係を示
す、LFM信号に対するスペクトログラムである。図5
において、LFM信号は時間変化に対して周波数が直線
的に変化する信号であることが確認できる。このLFM
信号を送信帯域全体にわたって送信し、任意に分割した
帯域においてマッチドフィルタ処理を行い、図2に示し
たレンジゲート処理241〜残響エネルギー比較処理2
43の処理を行うことにより、各分割帯域毎の残響・雑
音エネルギー特性を得ることが出来る。もう一つの調査
信号として、PCW信号の特徴図を図6に示す。図6に
おいて、PCW信号は単一周波数の有限持続時間を有す
る信号である。このPCW信号を帯域内の適切な周波数
において発信し、図3におけるFFT451〜閾値処理
453の処理を行うことにより各周波数における残響・
雑音エネルギー及び周波数変動特性を得ることが出来
る。
Next, the operation of the active sonar according to the first embodiment is shown in the flowchart of FIG. In FIG. 4, the basic pulse parameter setting F1 causes the initial values of the transmission signal such as the search range, the search mode, and the transmission interval to be set as shown in FIG.
When supplied from the control indicator 52 of 1., the coded signal generator 23 transmits a check signal for checking the reverberation and noise characteristics on the propagation path by the environment check pulse transmission F2. The environmental survey reception process F3 receives the feedback signal of the transmitted survey signal. The investigation signal at this time is LFM
Both signals and PCW signals are used. FIG. 5 shows the characteristics of the LFM signal. FIG. 5 is a spectrogram for an LFM signal, which shows the relationship between time change and frequency change. Figure 5
In, it can be confirmed that the LFM signal is a signal whose frequency changes linearly with time. This LFM
A signal is transmitted over the entire transmission band, matched filter processing is performed in an arbitrarily divided band, and range gate processing 241 to reverberation energy comparison processing 2 shown in FIG.
By performing the process of 43, the reverberation / noise energy characteristic for each divided band can be obtained. As another survey signal, a characteristic diagram of the PCW signal is shown in FIG. In FIG. 6, the PCW signal is a signal having a finite duration of a single frequency. This PCW signal is transmitted at an appropriate frequency within the band, and the processing of FFT 451 to threshold processing 453 in FIG.
Noise energy and frequency fluctuation characteristics can be obtained.

【0019】図4に戻り、雑音・残響特性解析F4は、
図2の第1信号特性計算部24において説明したよう
に、雑音及び残響の影響が最小となるような次回発信信
号のパラメータを決定する。コード化パルス発生F5で
は、決定されたパラメータにより送信信号を作成し、発
信する。受信処理F6では、送信後のエコーを受信し、
信号処理F7では、マッチドフィルタ処理、インコヒー
レント加算、ドップラー検出、目標検出を行う。この信
号処理F7の結果を基に、雑音・残響特性解析F4を行
い、次のパルス特性を設定する。従って、F4からF7
の手順を繰り返すことにより、常に伝搬路の変化に適応
した信号を次回に送信することができる。表示処理F8
は信号処理F7の結果を受けて、情報及び表示画像を制
御指示器52に表示する。
Returning to FIG. 4, the noise / reverberation characteristic analysis F4 is
As described in the first signal characteristic calculation unit 24 of FIG. 2, the parameter of the next outgoing signal that minimizes the influence of noise and reverberation is determined. In the coded pulse generation F5, a transmission signal is created and transmitted according to the determined parameters. In the receiving process F6, the echo after the transmission is received,
In the signal processing F7, matched filter processing, incoherent addition, Doppler detection, and target detection are performed. Based on the result of the signal processing F7, the noise / reverberation characteristic analysis F4 is performed to set the next pulse characteristic. Therefore, F4 to F7
By repeating the above procedure, the signal adapted to the change in the propagation path can be transmitted next time. Display process F8
Displays the information and the display image on the control indicator 52 in response to the result of the signal processing F7.

【0020】雑音・残響特性解析F4およびコード化パ
ルス発生F5によって使用される信号は、ドップラー検
出及び伝搬路の雑音・残響特性に適応させるため、図7
に示すフォーマットを有する。図7においてBは送信信
号全体の帯域幅を示し、Tは送信信号全体の持続時間を
示す。本実施の形態1に係るアクティブソーナーは、高
い信号処理利得が得られる様にBT積を一定にしたま
ま、各分割帯域における帯域幅B及び各分割帯域にお
ける信号持続時間T(k:1,2,・・・・n)を制
御して、ドップラー検出精度の向上と、雑音・残響エネ
ルギーの最小化が可能な送信信号を作成する。高信号処
理利得を得るためには、BT積を大きくする必要があ
る。又、Bを大きくすることにより、時間分解能を向上
させることが出来る。時間分解能は距離分解能と同義と
考えられる。更に、Tを大きくすることにより、周波数
分解能が向上し、ドップラー周波数検出能力を向上する
ことが出来る。しかし、一般に雑音のエネルギーはBの
大きさに比例して大きくなり、又、残響のエネルギーは
Tの大きさに比例して大きくなる。従って、B及びTの
増長には限界があり、その場の伝搬路の状態に合わせた
適切な送信信号調整が必要である。
The signals used by the noise / reverberation characteristic analysis F4 and the coded pulse generation F5 are adapted to the Doppler detection and the noise / reverberation characteristics of the propagation path, as shown in FIG.
It has the format shown in. In FIG. 7, B indicates the bandwidth of the entire transmission signal, and T indicates the duration of the entire transmission signal. The active sonar according to the first embodiment keeps the BT product constant so that a high signal processing gain can be obtained, and the bandwidth B k in each divided band and the signal duration T k (k: 1 in each divided band). , 2, ..., N) are controlled to create a transmission signal capable of improving Doppler detection accuracy and minimizing noise and reverberation energy. To obtain high signal processing gain, it is necessary to increase the BT product. Also, by increasing B, the time resolution can be improved. Time resolution is considered to be synonymous with distance resolution. Furthermore, by increasing T, the frequency resolution is improved and the Doppler frequency detection capability can be improved. However, generally, the energy of noise increases in proportion to the magnitude of B, and the energy of reverberation increases in proportion to the magnitude of T. Therefore, there is a limit to the increase of B and T, and it is necessary to appropriately adjust the transmission signal in accordance with the state of the propagation path in the field.

【0021】図8(a)に、PCW信号の曖昧度関数を、
図8(b)にLFM信号の曖昧度関数を示す。曖昧度関数
は、ドップラー周波数分解能と時間分解能との関係を示
す関数である。図8(a)において、横軸に沿って網掛
けされている部分は残響によって信号がマスクされる領
域である。図8(a)はパルス幅が長い場合におけるPC
W信号の曖昧度関数を模式的に示している。PCW信号
の場合、パルス幅と帯域幅が互いに従属関係にあるた
め、パルス幅を伸ばすとドップラー分解能が向上する。
図8(a)において、横方向に長く、縦方向に短い楕円
はこのことを示している。楕円が原点ではなく、縦軸上
にシフトして存在しているのは、ある程度の大きさのド
ップラー周波数が存在していることを示している。も
し、ドップラー周波数が小さければ、楕円は残響領域に
入ってしまいマスクされてしまう。残響領域の影響を低
減するために、パルス幅を短くすると、横に短く縦に長
い楕円になり、その結果ドップラー分解能が低下する。
一方図8(b)のLFM信号では特殊な場合をのぞいて、
曖昧度関数が斜めの楕円を有し、ドップラ分解能は悪い
が、帯域幅を広げるに従って時間分解能を向上すること
が可能である。この様に、PCW信号またはLFM信号
単体では時間及びドップラーの両分解能を併せて良くす
ることは難しい。本実施の形態1で用いる送信波形は、
精細なドップラー分解能と時間分解能を同時に得るため
に、周波数分割したPCW信号をサブバンド内で周波数
ホッピングさせ、そのサブバンドを複数持つことを特徴
としている。
The ambiguity function of the PCW signal is shown in FIG.
FIG. 8B shows the ambiguity function of the LFM signal. The ambiguity function is a function indicating the relationship between Doppler frequency resolution and time resolution. In FIG. 8A, the shaded portion along the horizontal axis is a region where the signal is masked by reverberation. Figure 8 (a) shows a PC with a long pulse width.
The ambiguity function of the W signal is schematically shown. In the case of a PCW signal, since the pulse width and the bandwidth are dependent on each other, extending the pulse width improves the Doppler resolution.
In FIG. 8A, an ellipse that is long in the horizontal direction and short in the vertical direction indicates this. The existence of the ellipse shifted from the origin instead of the origin indicates that there is a certain amount of Doppler frequency. If the Doppler frequency is low, the ellipse will enter the reverberation region and be masked. If the pulse width is shortened in order to reduce the influence of the reverberation region, an ellipse that is short in the horizontal direction and long in the vertical direction is formed, and as a result, the Doppler resolution is reduced.
On the other hand, except for a special case, the LFM signal of FIG.
The ambiguity function has an oblique ellipse and the Doppler resolution is poor, but it is possible to improve the temporal resolution as the bandwidth is widened. As described above, it is difficult to improve both the time and Doppler resolutions with the PCW signal or the LFM signal alone. The transmission waveform used in the first embodiment is
In order to obtain fine Doppler resolution and time resolution at the same time, the frequency-divided PCW signal is frequency-hopping within a subband, and has a plurality of subbands.

【0022】図9に本送信信号のスペクトログラムを示
し、図10にその曖昧度関数を示す。図9では、複数の
PCW信号が分割帯域内で周波数ホッピングしているの
が確認できる。又、図10の曖昧度特性は円形を示し、
ドップラーと時間の両者に対して高分解能を有すること
が出来有る。図4の信号処理F7で行われるサブバンド
毎のマッチドフィルタ出力を検波後に加算しているの
は、検波前加算を行うとレベル変動が大きくなるため、
検波後に加算することによりそれを防止するためであ
る。この信号に対して、更に雑音・残響特性解析F4に
よって雑音・残響エネルギーを計算し、それらが最小と
なるように帯域幅、信号長及び重み係数を適応制御する
ことにより、最適送信信号を発生させる。
FIG. 9 shows a spectrogram of this transmission signal, and FIG. 10 shows its ambiguity function. In FIG. 9, it can be confirmed that a plurality of PCW signals are frequency hopping within the divided band. Further, the ambiguity characteristic of FIG. 10 indicates a circle,
It can have high resolution for both Doppler and time. The matched filter output for each sub-band performed in the signal processing F7 of FIG. 4 is added after detection because the level fluctuation becomes large when the pre-detection addition is performed.
This is to prevent this by adding after detection. For this signal, noise / reverberation energy is further calculated by the noise / reverberation characteristic analysis F4, and the optimum transmission signal is generated by adaptively controlling the bandwidth, signal length and weighting coefficient so as to minimize them. .

【0023】実施の形態1に係るアクティブソーナーは
上記の如く構成されているので、以下に掲げる効果を奏
する。第1信号特性計算部24により伝搬路上の雑音・
残響の影響が最小となるように送信信号のパラメータを
自動調整しているので、雑音や残響にマスクされにく
く、運用環境に適応したアクティブソーナーを構築する
ことできる。
Since the active sonar according to the first embodiment is configured as described above, it has the following effects. By the first signal characteristic calculation unit 24, noise on the propagation path
Since the parameters of the transmission signal are automatically adjusted so that the influence of reverberation is minimized, it is difficult to mask the noise and reverberation, and an active sonar suitable for the operating environment can be constructed.

【0024】また、ドップラー検出処理部45によるド
ップラー情報を第1信号特性計算部24に還元している
ので、ドップラー検出精度の高い送信信号を作ることが
可能である。
Further, since the Doppler information by the Doppler detection processing unit 45 is returned to the first signal characteristic calculation unit 24, it is possible to make a transmission signal with high Doppler detection accuracy.

【0025】更に、送信に用いる信号は、ドップラー分
解能と時間分解能の両者に対して高分解能を有する構造
となっているので、雑音及び残響環境下における検出に
対してロバストであるという効果もある。
Further, since the signal used for transmission has a structure having high resolution with respect to both Doppler resolution and time resolution, there is an effect that it is robust against detection under noise and reverberant environment.

【0026】なお、実施の形態1では、使用する送信信
号として、福島正忠、蜂屋弘之編著、「バイオソーナ
ー」、海洋音響学会168ページから170ページに示
されている特殊な場合のLFM信号やLPM信号を用い
てもよい。
In the first embodiment, as transmission signals to be used, LFM signals and LPMs in special cases shown in “Bio-Sonar” by Masatada Fukushima and Hiroyuki Hachiya, “Bio-Sonar”, pp. 168 to 170. A signal may be used.

【0027】(実施の形態2)図11に示すように、実
施の形態2に係るアクティブソーナーの基本的構成は実
施の形態1と同様であるが、システム構成を変更するこ
とにより、よりソフトウェアに比重を置いた処理で実施
することが可能となる。実施の形態2に係るアクティブ
ソーナーは、送受波部100と、第2送信部200と、
第2受信部300と、第2信号処理部400と、制御表
示部500とから概略構成される。
(Second Embodiment) As shown in FIG. 11, the basic configuration of the active sonar according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but by changing the system configuration, it becomes more software. It becomes possible to carry out the treatment with a specific gravity. The active sonar according to the second embodiment includes a wave transmission / reception unit 100, a second transmission unit 200,
The second receiving unit 300, the second signal processing unit 400, and the control display unit 500 are roughly configured.

【0028】送受波部100は、実施の形態1における
送受波部10と同等である。第2送信部200は、増幅
部201、送信整相部202及びコード化信号発生部2
03とから概略構成され、それぞれの動作は、実施の形
態1における増幅部21、送信整相部22及びコード化
信号発生部23と同様であるが、第1信号特性計算部2
4が省略されている。第2受信部300は、増幅部30
1、受信処理部302及び受信整相部303とから概略
構成され、それぞれの動作は、実施の形態1における増
幅部31、受信処理部32及び受信整相部33と同等で
あるが、帯域分割部34が省略されている。
The wave transmitting / receiving section 100 is equivalent to the wave transmitting / receiving section 10 in the first embodiment. The second transmission section 200 includes an amplification section 201, a transmission phasing section 202, and a coded signal generation section 2.
03, and the respective operations are similar to those of the amplification unit 21, the transmission phasing unit 22 and the coded signal generation unit 23 in the first embodiment, but the first signal characteristic calculation unit 2
4 is omitted. The second receiving unit 300 includes the amplifying unit 30.
1, a reception processing unit 302 and a reception phasing unit 303, and the respective operations are equivalent to those of the amplification unit 31, the reception processing unit 32, and the reception phasing unit 33 in the first embodiment. The part 34 is omitted.

【0029】第2信号処理部400は、FFT401、
FFT402、帯域分割乗算部403,IFFT40
4,二乗検波部405,遅延加算部406、第2信号特
性計算部407、目標検出部408及びドップラー検出
処理部409から概略構成されている。FFT401は
コード化信号発生部203によって作成された送信信号
の送信レプリカ信号を周波数領域データに変換する。F
FT402は受信整相部303から入力された受信信号
を周波数領域データに変換する。帯域分割乗算部403
は、FFT401及びFFT402から出力された周波
数領域データを同一の帯域幅で帯域分割し、帯域分割さ
れた同一帯域のデータどうしを乗算して出力する。IF
FT404は、帯域分割された帯域分割乗算部403出
力を、再び一つにまとめ、逆FFTを実施して時間軸デ
ータに変換する。二乗検波部405においてはIFFT
404の出力を二乗検波する。遅延加算部406では、
出現時間が異なる各分割帯域信号を同一時間に現れるよ
うに遅延させ、加算する。IFFT404、二乗検波部
405及び遅延加算部406は、IFFT404におい
て処理を行う際に、遅延加算部406における遅延処理
を周波数軸上で行う事もできる。その際には、遅延加算
部406は二乗検波出力を加算するのみとなる。第2信
号特性計算部407は、遅延加算部406及びドップラ
ー検出処理部409の出力を元に、送信する信号の諸元
を計算する。第2信号特性計算部407は図2における
第1信号特性計算部24と同等である。目標検出部40
8及びドップラー検出処理部409はそれぞれ図1にお
ける目標検出部44及びドップラー検出処理部45と同
等である。制御表示部500は表示処理部501、制御
指示器502及び送信制御部503から、概略構成さ
れ、図1における制御表示部50と同等である。
The second signal processing section 400 includes an FFT 401,
FFT402, band division multiplication section 403, IFFT40
4, a square detection unit 405, a delay addition unit 406, a second signal characteristic calculation unit 407, a target detection unit 408, and a Doppler detection processing unit 409. The FFT 401 transforms the transmission replica signal of the transmission signal created by the coded signal generation unit 203 into frequency domain data. F
The FT 402 converts the reception signal input from the reception phasing unit 303 into frequency domain data. Band division multiplication unit 403
Divides the frequency domain data output from the FFT 401 and the FFT 402 into bands with the same bandwidth and multiplies the band-divided data in the same band and outputs the result. IF
The FT 404 combines the band-divided band-division multiplying unit 403 outputs again into one, performs inverse FFT, and converts the time-axis data. In the square-law detection unit 405, IFFT
The output of 404 is square-law detected. In the delay addition unit 406,
The divided band signals having different appearance times are delayed so as to appear at the same time and added. The IFFT 404, the square-law detection unit 405, and the delay addition unit 406 can also perform the delay processing in the delay addition unit 406 on the frequency axis when performing the processing in the IFFT 404. In that case, the delay addition unit 406 only adds the squared detection outputs. The second signal characteristic calculation unit 407 calculates the specifications of the signal to be transmitted based on the outputs of the delay addition unit 406 and the Doppler detection processing unit 409. The second signal characteristic calculation unit 407 is equivalent to the first signal characteristic calculation unit 24 in FIG. Target detection unit 40
8 and the Doppler detection processing unit 409 are respectively equivalent to the target detection unit 44 and the Doppler detection processing unit 45 in FIG. The control display unit 500 is roughly configured by a display processing unit 501, a control indicator 502, and a transmission control unit 503, and is equivalent to the control display unit 50 in FIG.

【0030】実施の形態2に係るアクティブソーナーは
上記の如く構成されているので、実施の形態1の奏する
効果の他に以下に掲げる効果を奏する。第2信号処理部
400において、信号特性計算を実施しているので、装
置構成が複雑にならないのと同時に、ソフトウェアに比
重をおいた装置の構成が可能であるという効果が得られ
る。
Since the active sonar according to the second embodiment is configured as described above, it has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. Since the signal characteristic calculation is performed in the second signal processing unit 400, it is possible to obtain an effect that the device configuration does not become complicated, and at the same time, it is possible to configure the device with an emphasis on software.

【0031】なお、本実施の形態においては、本発明は
それに限定されず、本発明を適用する上で好適な探索シ
ステムに適用することができる。
In the present embodiment, the present invention is not limited to this, and can be applied to a search system suitable for applying the present invention.

【0032】また、上記構成部材の数、位置、形状等は
上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好
適な数、位置、形状等にすることができる。
Further, the number, position, shape, etc. of the above-mentioned constituent members are not limited to those in the above-mentioned embodiment, and the number, position, shape, etc. suitable for carrying out the present invention can be adopted.

【0033】なお、各図において、同一構成要素には同
一符号を付している。
In each figure, the same constituent elements are designated by the same reference numerals.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、以下に掲げる効果を奏する。第1の効果は、周囲の
運用環境に応じて常に最適な目標検出能力を維持するこ
とが可能になることにある。その理由は、送信信号を適
応制御し、伝搬路における残響及び雑音の影響が常に最
小となるように送信信号の帯域幅、帯域分割数、パルス
幅及び重み係数を維持するためである。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. The first effect is that it is possible to always maintain the optimum target detection capability according to the surrounding operating environment. The reason is to adaptively control the transmission signal and maintain the bandwidth, the number of band divisions, the pulse width, and the weighting coefficient of the transmission signal so that the influence of reverberation and noise in the propagation path is always minimized.

【0035】第2の効果は、ドップラー分解能と距離分
解能の両者を向上できることにある。その理由は、周波
数帯域分割を施したPCW信号と周波数ホッピングの組
み合わせ信号を送信し、マッチドフィルタ処理をした後
に検波し、インコヒーレント加算するためである。
The second effect is that both Doppler resolution and range resolution can be improved. The reason is that a combined signal of frequency-divided PCW signal and frequency hopping is transmitted, matched filter processing is performed, detection is performed, and incoherent addition is performed.

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

【図1】本発明の実施の形態1に係るアクティブソーナ
ーの構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an active sonar according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の第1信号特性計算部の詳細構成を示す説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of a first signal characteristic calculation unit in FIG.

【図3】図1のドップラー検出部の詳細構成を示す説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of a Doppler detection unit in FIG.

【図4】図1の動作を説明するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating the operation of FIG.

【図5】図1のLFM信号の時間−周波数特性を示す、
スペクトログラム特性図である。
5 shows a time-frequency characteristic of the LFM signal of FIG. 1,
It is a spectrogram characteristic figure.

【図6】図1のPCW信号の時間−周波数特性を示す、
スペクトログラム特性図である。
6 shows a time-frequency characteristic of the PCW signal of FIG. 1,
It is a spectrogram characteristic figure.

【図7】図1の送信信号の時間−周波数特性を説明する
模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating time-frequency characteristics of the transmission signal of FIG.

【図8】図1におけるPCW信号の曖昧度関数の模式図
とLFM信号の曖昧度関数の模式図である。
8A and 8B are schematic diagrams of the ambiguity function of the PCW signal and the ambiguity function of the LFM signal in FIG.

【図9】図1の送信信号の時間−周波数特性を示す、ス
ペクトログラム特性図である。
9 is a spectrogram characteristic diagram showing the time-frequency characteristic of the transmission signal of FIG. 1. FIG.

【図10】図1における送信信号のドップラー対時間分
解能の関係を示す曖昧度関数の模式図である。
10 is a schematic diagram of an ambiguity function showing the relationship between Doppler and time resolution of the transmission signal in FIG.

【図11】本発明の実施の形態2に係るアクティブソー
ナーの構成を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a configuration of an active sonar according to a second embodiment of the present invention.

【図12】従来のアクティブソーナーの構成の一例を示
す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a conventional active sonar.

【符号の説明】 F1 基本パルスパラメータ設定 F2 環境調査パルス発信 F3 環境調査受信処理 F4 雑音・残響特性解析 F5 コード化パルス発生 F6 受信処理 F7 信号処理 F8 表示処理 T 送信信号全体の持続時間 T 分割帯域における信号持続時間 B 送信信号全体の帯域幅 B 分割帯域における帯域幅 10 送受波部 11 送受波器 12 接続箱 20 第1送信部(第1送信手段) 21 増幅部 22 送信整相部 23 コード化信号発生部 24 第1信号特性計算部 30 第1受信部(第1受信手段) 31 増幅部 32 受信処理部 33 受信整相部 34 帯域分割部 40 第1信号処理部(第1信号処理手段) 41 マッチドフィルタ処理部 42 二乗検波部 43 加算部 44 目標検出部 45 ドップラー検出処理部 50 制御表示部 51 表示処理部 52 制御指示器 53 送信制御部 100 送受波部 101 送受波器 102 接続箱 200 第2送信部(第2送信手段) 201 増幅部 202 送信整相部 203 コード化信号発生部 241 レンジゲート処理 242 ゲート内積分 243 残響エネルギー比較処理 244 サブバンド送信信号諸元計算 245 信号パラメータ設定 300 第2受信部 301 増幅部 302 受信処理部 303 受信整相部 400 第2信号処理部(第2信号処理手段) 401 FFT 402 FFT 403 帯域分割乗算部 404 IFFT 405 二乗検波部 406 遅延加算部 407 第2信号特性計算部 408 目標検出部 409 ドップラー検出処理部 451 FFT 452 周波数選択 453 閾値処理 454 ドップラー周波数検出 455 ドップラー平均処理 500 制御表示部 501 表示処理部 502 制御指示器 503 送信制御部 2003 LFMパルス発生部 2004 PCWパルス発生部[Description of symbols] F1 Basic pulse parameter setting F2 Environmental survey pulse transmission F3 Environmental survey reception processing F4 Noise / reverberation characteristic analysis F5 Coded pulse generation F6 Reception processing F7 Signal processing F8 Display processing T Duration of entire transmitted signal T k division Signal duration in the band B Bandwidth of the entire transmitted signal B Bandwidth in the k- divided band 10 Transducer / receiver 11 Transducer 12 Junction box 20 First transmitter (first transmitter) 21 Amplifier 22 Transmit phaser 23 Coded signal generating section 24 First signal characteristic calculating section 30 First receiving section (first receiving means) 31 Amplifier section 32 Reception processing section 33 Reception phasing section 34 Band division section 40 First signal processing section (first signal processing) 41) Matched filter processing unit 42 Square detection unit 43 Addition unit 44 Target detection unit 45 Doppler detection processing unit 50 Control display unit 51 Display processing unit 52 Indication device 53 Transmission control unit 100 Transmission / reception unit 101 Transmission / reception device 102 Junction box 200 Second transmission unit (second transmission means) 201 Amplification unit 202 Transmission phasing unit 203 Coded signal generation unit 241 Range gate processing 242 In gate Integration 243 Reverberation energy comparison processing 244 Subband transmission signal parameter calculation 245 Signal parameter setting 300 Second reception unit 301 Amplification unit 302 Reception processing unit 303 Reception phasing unit 400 Second signal processing unit (second signal processing means) 401 FFT 402 FFT 403 Band division multiplication section 404 IFFT 405 Square detection section 406 Delay addition section 407 Second signal characteristic calculation section 408 Target detection section 409 Doppler detection processing section 451 FFT 452 Frequency selection 453 Threshold processing 454 Doppler frequency detection 455 Doppler averaging processing 500 Control display section 501 Display processing unit 502 Control indicator 503 Transmission control unit 2003 LFM pulse generation unit 2004 PCW pulse generation unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 15/00 - 15/96 G01S 7/52 - 7/64 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01S 15/00-15/96 G01S 7/52-7/64

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 捜索領域に音響信号を送出し、前記捜索
領域からの反射信号のドップラー周波数を検出すること
により、移動目標を捜索、探知するアクティブソーナー
であって、 前記音響信号に変換される送信信号を発生する第1送信
手段と、 前記反射信号から変換された受信信号を入力し、該受信
信号の周波数帯域を分割して、帯域分割信号を出力する
第1受信手段と、 前記第1送信手段から入力され、比較基準の信号となる
送信レプリカ信号と、前記帯域分割信号とを各々の分割
帯域毎に相関処理と二乗検波とドップラー周波数検出と
を行う第1信号処理手段とを備え、 前記第1送信手段は、各々の前記分割帯域毎の残響エネ
ルギーを計算し、各々の前記残響エネルギーを比較し、
前記分割帯域毎の相対残響エネルギーを算出し、該相対
残響エネルギーに基づき、全体の前記残響エネルギーが
最小となるように各々の前記分割帯域に対する重み係数
を制定し、また、各分割帯域毎に前記ドップラー周波数
検出を行い、検出された各周波数グループの周波数を、
各分割帯域の二乗検波出力を送信信号特性による時間遅
延を補正した後にインコヒーレント加算した信号を所定
の閾値処理により信号検出する目標検出部からの出力信
号と照会してドップラー検出精度情報を作成し、該ドッ
プラー検出精度情報を用いて、送信信号全体の時間−帯
域幅積が一定で、且つ、全体の前記残響エネルギーが最
小となるように、各々の前記分割帯域の帯域幅と信号長
とを算出することで、前記二乗検波と前記ドップラー周
波数検出とから得られる出力信号に基づき、前記移動目
標までの伝搬路における雑音及び残響レベルの周波数特
性を解析し、雑音及び残響のエネルギーが最小となる
記帯域幅と前記信号長とを設定し、適応制御された送信
信号を発生することを特徴とするアクティブソーナー。
1. An active sonar for searching and detecting a moving target by transmitting an acoustic signal to a search area and detecting a Doppler frequency of a reflection signal from the search area, which is converted into the acoustic signal. First transmitting means for generating a transmitting signal; first receiving means for inputting a received signal converted from the reflected signal, dividing a frequency band of the received signal, and outputting a band-divided signal; A transmission replica signal that is input from the transmission means and that serves as a comparison reference signal, and a first signal processing means that performs correlation processing, square detection, and Doppler frequency detection for each of the band division signals, The first transmitting means is configured to generate reverberation energy for each of the divided bands.
Calculate the luge and compare each of the reverberant energies,
The relative reverberation energy is calculated for each of the divided bands, and the relative reverberation energy is calculated.
Based on the reverberant energy, the total reverberant energy is
Weighting factor for each said sub-band to be the minimum
And the Doppler frequency for each divided band.
The frequency of each detected frequency group is detected,
The square-law detection output of each divided band is delayed by the time delay due to the transmission signal characteristics.
Predetermined signal after incoherent addition after correction of delay
Output signal from the target detection unit that detects the signal by the threshold processing of
No. to generate Doppler detection accuracy information,
Using the puller detection accuracy information,
The bandwidth product is constant, and the total reverberant energy is maximum.
Bandwidth and signal length of each of the divided bands to be small
By calculating the , based on the output signal obtained from the square-law detection and the Doppler frequency detection, the frequency characteristics of the noise and reverberation level in the propagation path to the moving target is analyzed, and the energy of noise and reverberation is minimized. Before
Transmission with adaptive control by setting the bandwidth and the signal length
An active sonar characterized by generating a signal .
【請求項2】 前記第1信号処理手段は、複数のマッチ
ドフィルタ処理部と、複数の二乗検波部と、加算部と、
目標検出部と、ドップラー検出処理部とを備え、 前記マッチドフィルタ処理部は、前記帯域分割信号と、
前記送信レプリカ信号とを各々の前記分割帯域毎に相関
処理を行い、各々前記二乗検波部に信号を出力し、 前記二乗検波部は、相関処理された前記信号を、各々前
記分割帯域毎に前記二乗検波を行い、各々二乗検波出力
を出力し、 前記加算部は、各々の前記二乗検波出力を、送信信号特
性による時間遅延を補正してインコヒーレント加算し、前記目標検出部は、前記加算部からのインコヒーレント
加算された信号を所定の閾値処理により信号検出を行
い、 前記ドップラー検出処理部は、前記分割帯域毎の前記帯
域分割信号から、前記ドップラー周波数検出を行い、前
記目標検出部で信号検出された信号と照会して、ドップ
ラー検出精度情報を作成し、前記第1送信手段へ出力す
ことを特徴とする請求項1記載のアクティブソーナ
ー。
2. The first signal processing means includes a plurality of matched filter processing sections, a plurality of square wave detection sections, and an addition section.
A target detection unit and a Doppler detection processing unit , wherein the matched filter processing unit is the band division signal,
Correlation processing is performed for each of the divided bands with the transmission replica signal, and a signal is output to each of the square detection units, and the square detection unit outputs the correlation-processed signals for each of the divided bands. Square detection is performed, and each square detection output is output, and the addition unit performs incoherent addition on each of the square detection outputs by correcting the time delay due to the transmission signal characteristic, and the target detection unit includes the addition unit. Incoherent from
Signal detection is performed on the added signal by predetermined threshold processing.
The Doppler detection processing unit is configured to
From the domain-divided signal, the Doppler frequency detection is performed.
Inquires about the signal detected by the target detection unit,
Error detection accuracy information, and outputs it to the first transmission means.
Active sonar of claim 1, wherein the that.
【請求項3】 前記第1送信手段は、前記伝搬路上の残
響及び雑音特性を調査するための調査信号である送信信
号と、信号種及び帯域幅と信号長を含む信号の諸元に基
づいた送信信号とを発信し、また、前記レプリカ信号を
作成するコード化信号発生部を備えることを特徴とする
請求項1又は2に記載のアクティブソーナー。
3. The first transmitting means is a residual device on the propagation path.
Transmission signal, which is a survey signal for investigating sound and noise characteristics
Signal and signal specifications including signal type and bandwidth and signal length.
And the replica signal.
Characterized by having a coded signal generation unit to be created
The active sonar according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記コード化信号発生部は、前記分割帯
域においてPCW信号が周波数ホッピングする信号を作
成することを特徴とする請求項3に記載のアクティブソ
ーナー。
4. The active sonar according to claim 3 , wherein the coded signal generator creates a signal in which the PCW signal is frequency hopping in the divided band.
【請求項5】 捜索領域に音響信号を送出し、前記捜索
領域からの反射信号のドップラー周波数を検出すること
により、移動目標を捜索、探知するアクティブソーナー
であって、 前記音響信号に変換される送信信号を発生する第2送信
手段と、前記反射信号から変換された受信信号を入力する第2受
信部と、 前記第2送信手段から入力され、比較基準の信号となる
送信レプリカ信号と、前記反射信号から変換された受信
信号とを入力して、作成されたドップラー検出精度情報
と、加算処理された信号とに基づき帯域幅と信号長を含
前記送信信号の諸元を計算して前記第2送信手段へ出
力する第2信号処理手段とを備え、前記第2信号処理手段は、前記送信レプリカ信号と前記
受信信号とを各々周波数領域データに変換する少なくと
も2つのFFTと、各々の前記周波数領域データを同一
の帯域幅で分割し、分割された同一の分割帯域のデータ
どうしを乗算して出力する帯域分割乗算部と、該帯域分
割乗算部の出力を、一つにまとめ、逆FFTを実施して
時間軸データ又は周波数軸データに変換するIFFT
と、該IFFTの出力を二乗検波する二乗検波部と、前
記IFFTからの出力が時間軸データの場合、出現時間
が異なる各々分割された前記分割帯域の前記二乗検波部
の出力信号を、同一時間に現れるように遅延させ、加算
し、一方、前記IFFTからの出力が周波数軸データの
場合、各々分割された前記分割帯域の前記二乗検波部の
出力信号を加算のみ行う遅延加算部と、該遅延加算部か
らの出力信号を所定の閾値処理により信号検出を行う目
標検出部と、該目標検出部から出力された信号に基づき
前記ドップラー検出精度情報を作成するドップラー検出
処理部と、前記ドップラー検出精度情報と前記遅延加算
部からの前記出力信号とに基づき前記送信信号の諸元を
計算して前記第2送信手段に出力する第2信号特性計算
部とを備え前記第2送信手段は、移動目標までの伝搬路上の残響及
び雑音特性を調査するための調査信号である送信信号
と、信号種及び帯域幅と信号長を含む信号の諸元で設定
された送信信号とを発信し、また、前記レプリカ信号を
作成するコード化信号発生部を備え、 前記第2信号特性計算部は、前記遅延加算部からの前記
出力信号に基づき各々の前記分割帯域毎の残響エネルギ
ーを計算し、各々の前記残響エネルギーを比較し、前記
分割帯域毎の相対残響エネルギーを算出し、該相対残響
エネルギーに基づき、全体の前記残響エネルギーが最小
となるように各々の前記分割帯域に対する重み係数を制
定し、また、前記ドップラー検出精度情報を用いて、送
信信号全体の時間−帯域幅積が一定で、且つ、全体の前
記残響エネルギーが最小となるように、各々の前記分割
帯域の帯域幅と信号長とを算出し、信号種及び前記帯域
幅と前記信号長を含む前記送信信号の諸元を設定する
とを特徴とするアクティブソーナー。
5. An active sonar for searching and detecting a moving target by transmitting an acoustic signal to a search area and detecting a Doppler frequency of a reflection signal from the search area, which is converted into the acoustic signal. Second transmitting means for generating a transmitting signal, and second receiving means for inputting the received signal converted from the reflected signal
A signal unit, is inputted from said second transmission means and transmitting a replica signal which is a signal of the comparison reference, and inputs the received signal converted from the reflected signal, and Doppler detection accuracy information created, addition processing Bandwidth and signal length based on the
And second signal processing means for calculating the specifications of the transmission signal and outputting the specifications to the second transmission means, the second signal processing means including the transmission replica signal and the second replica signal.
At least convert the received signal into frequency domain data
Also the two FFTs and each of the frequency domain data is the same
Data of the same divided band divided by the bandwidth of
A band division multiplication unit that multiplies and outputs the
The outputs of the division and multiplication units are combined into one, and inverse FFT is performed.
IFFT for converting time axis data or frequency axis data
And a square-law detector for square-law detecting the output of the IFFT,
If the output from IFFT is time axis data, the time of appearance
The square-law detector of the divided bands divided into different
The output signals of are delayed and added so that they appear at the same time.
On the other hand, the output from the IFFT is the frequency axis data.
In this case, the square detection section of each of the divided bands is divided.
A delay adder that only adds output signals and a delay adder
The output signal from the above is detected by a predetermined threshold processing.
Based on the target detection unit and the signal output from the target detection unit
Doppler detection to create the Doppler detection accuracy information
Processing unit, the Doppler detection accuracy information and the delay addition
The specifications of the transmission signal based on the output signal from the
Second signal characteristic calculation for calculating and outputting to the second transmitting means
And a part, the second transmitting means is the reverberation及propagation path to the mobile target
And transmitted signals that are survey signals for investigating noise characteristics
And signal specifications including signal type and bandwidth and signal length
And the replica signal is transmitted.
A coded signal generation unit for generating the second signal characteristic calculation unit;
Reverberation energy for each of the divided bands based on the output signal
And calculate the reverberation energy of each,
The relative reverberation energy is calculated for each divided band, and the relative reverberation is calculated.
Based on energy, the total reverberant energy is minimal
The weighting coefficient for each of the divided bands is controlled so that
And using the Doppler detection accuracy information
The time-bandwidth product of the entire received signal is constant and
Note that each of the above divisions is performed so that the reverberation energy is minimized.
The bandwidth and signal length of the band are calculated, and the signal type and the band are calculated.
An active sonar characterized by setting specifications of the transmission signal including a width and the signal length .
【請求項6】 前記コード化信号発生部は、前記分割帯
域においてPCW信号が周波数ホッピングする信号を作
成することを特徴とする請求項5に記載のアクティブソ
ーナー。
6. The active sonar according to claim 5 , wherein the coded signal generator creates a signal in which the PCW signal is frequency hopping in the divided band.
【請求項7】 捜索領域に音響信号を送出し、前記捜索
領域からの反射信号のドップラー周波数を検出すること
により、移動目標を捜索、探知するアクティブソーナー
の目標検出方法であって、 第1送信手段は、第1受信手段が受信する受信信号の周
波数帯域の帯域分割を設定する第1のステップと、 前記第1受信手段は、前記受信信号を前記第1送信手段
により設定された複数の周波数帯域に分割する第2のス
テップと、 第1信号処理手段は、帯域分割された前記受信信号をマ
ッチドフィルタ処理とインコヒーレント加算とを行う第
3のステップと、 前記第1送信手段は、前記第1信号処理手段で信号処理
された結果を用いて、前記移動目標までの伝搬路上の雑
音及び残響に対して、音響信号に変換される帯域幅と信
号長を含む送信信号の諸元を適応的に計算し、該諸元に
基づき前記送信信号を発生する第4のステップとを有
し、 前記第3のステップは、前記第1信号処理手段が、帯域
分割された前記受信信号の周波数解析を行うステップ
と、各々の分割帯域からの出力信号を相互比較すること
により前記ドップラー周波数を算出するステップとを含
前記第4のステップは、前記第1送信手段が、前記マッ
チドフィルタ処理された二乗検波出力と、前記ドップラ
ー周波数に基づくドップラー検出情報とを用いて、前記
送信信号の諸元を適応制御するステップとを含み、 各々の前記分割帯域毎の残響エネルギーを計算し、各々
の前記残響エネルギーを比較し、前記分割帯域毎の相対
残響エネルギーを算出し、該相対残響エネルギーに基づ
き、全体の前記残響エネルギーが最小となるように各々
の前記分割帯域に対する重み係数を制定し、また、前記
ドップラー周波数検出を行い、検出された各周波数グル
ープの周波数を、インコヒーレント加算された信号を所
定の閾値処理により信号検出した信号と照会してドップ
ラー検出精度情報を作成し、該ドップラー検出精度情報
を用いて、送信信号全体の時間−帯域幅積が一定で、且
つ、全体の前記残響エネルギーが最小となるように、各
々の前記分割帯域の帯域幅 と信号長とを算出すること
で、前記二乗検波出力と前記ドップラー周波数検出とか
ら得られる出力信号に基づき、前記移動目標までの伝搬
路における雑音及び残響レベルの周波数特性を解析し、
雑音及び残響のエネルギーが最小となる前記帯域幅と前
記信号長とを設定し、適応制御された送信信号を発生す
ことを特徴とするアクティブソーナーの目標検出方
法。
7. A target detection method for an active sonar, which detects and detects a moving target by transmitting an acoustic signal to a search area and detecting a Doppler frequency of a reflection signal from the search area, which comprises a first transmission. A first step of setting a band division of a frequency band of a received signal received by the first receiving means, and the first receiving means sets the received signal to a plurality of frequencies set by the first transmitting means. The second split into bands
A step, a first signal processing means, intends row and matched filtering and incoherent summing said received signal band-split second
Step 3 and the first transmitting means uses the result of the signal processing by the first signal processing means to convert the noise and reverberation on the propagation path up to the moving target into a band converted into an acoustic signal. Width and confidence
A fourth step of adaptively calculating specifications of the transmission signal including the signal length and generating the transmission signal based on the specifications.
Then, in the third step, the first signal processing means
Step of performing frequency analysis of the divided received signal
And comparing the output signals from each split band with each other
And calculating the Doppler frequency according to
In the fourth step, the first transmitting means sets the map.
And the Doppler
-Using Doppler detection information based on frequency,
Adaptively controlling the specifications of the transmitted signal, calculating reverberation energy for each of the divided bands, and
Of the reverberant energies of
The reverberation energy is calculated and based on the relative reverberation energy.
Each so that the total reverberant energy is minimized.
A weighting factor for the divided band of
Doppler frequency detection is performed, and each detected frequency group is detected.
The frequency of the loop, and the incoherent summed signal
Dop by querying the detected signal by constant threshold processing
Error detection accuracy information is created, and the Doppler detection accuracy information is generated.
, The time-bandwidth product of the entire transmitted signal is constant, and
, So that the total reverberant energy is minimized.
Calculating the bandwidth and signal length of each of the divided bands
Then, the squared detection output and the Doppler frequency detection
Propagation to the moving target based on the output signal obtained from
Analyze the frequency characteristics of noise and reverberation level in the road,
Before the bandwidth and the minimum noise and reverberation energy
Set the signal length and generate the adaptively controlled transmission signal.
Target detection method of the active sonar, characterized in that that.
【請求項8】 前記第4のステップは、前記第1送信手
段が、帯域分割された分割帯域の前記送信信号において
PCW信号を周波数ホッピングするステップを含むこと
を特徴とする請求項7に記載のアクティブソーナーの目
標検出方法。
Wherein said fourth step, said first transmission means, according to claim 7, characterized in that it comprises a step of frequency hopping PCW signal in the transmission signal band divided sub-bands Target detection method for active sonar.
【請求項9】 制御表示部に備えられた制御指示器か
ら、捜索レンジ、捜索モード及び送信間隔等の送信信号
初期値を前記第1送信手段に与え(基本パルスパラメー
タ設定;ステップF1)、 前記第1送信手段は、前記伝搬路上の残響及び雑音特性
を調査するためのLFM信号とPCW信号とを用いた前
記調査信号を発信し(環境調査パルス発信;ステップF
2)、 前記第1受信手段は、発信した前記調査信号の帰還信号
を受信し(環境調査受信処理;ステップF3)、 前記第1送信手段は、前記帰還信号から得られた結果、
又は、第1信号処理手段で行われる前記マッチドフィル
タ処理と前記インコヒーレント加算と前記ドップラー周
波数の算出と前記移動目標の検出との結果に基づき、雑
音及び残響の影響が最小となる次の発信信号のパラメー
タを決定し(雑音・残響特性解析;ステップF4)、 決定された前記パラメータに基づき前記送信信号を作成
して、発信し(コード化パルス発生;ステップF5)、 第1受信手段は、送信後のエコーを受信し(受信処理;
ステップF6)、 前記第1信号処理手段は、前記マッチドフィルタ処理と
前記インコヒーレント加算と前記ドップラー周波数の算
出と前記移動目標の検出とを行い(信号処理;ステップ
F7)、 ステップF4〜F7を繰り返すことにより常に帯域幅と
信号長とを設定して送信パルスを適応制御し、 表示処理部は、ステップF7の結果に基づき、情報及び
表示画像を制御指示器に表示する(表示処理;ステップ
F8)ことを特徴とする請求項7又は8に記載のアクテ
ィブソーナーの目標検出方法。
9. A control indicator provided on a control display unit gives initial values of a transmission signal such as a search range, a search mode and a transmission interval to the first transmitting means (basic pulse parameter setting; step F1), The first transmitting means transmits the inspection signal using the LFM signal and the PCW signal for investigating the reverberation and noise characteristics on the propagation path (environmental investigation pulse transmission; step F
2), the first receiving unit receives a feedback signal of the transmitted survey signal (environment survey receiving process; step F3), and the first transmitting unit obtains the result obtained from the feedback signal,
Alternatively, based on the results of the matched filter processing, the incoherent addition, the calculation of the Doppler frequency, and the detection of the moving target performed by the first signal processing means, the next transmission signal that minimizes the influence of noise and reverberation. (Noise / reverberation characteristic analysis; step F4), creates the transmission signal based on the determined parameters, and transmits the signal (coded pulse generation; step F5). Receive the subsequent echo (reception processing;
Step F6), the first signal processing means performs the matched filter processing, the incoherent addition, the Doppler frequency calculation, and the moving target detection (signal processing; Step F7), and repeats Steps F4 to F7. Always bandwidth and
A transmitting pulse adaptively controlled by setting the signal length, the display processing section based on the result of step F7, and displays the information and the display image to the control indicator (display process; Step F8) be characterized according Item 7. A method for detecting a target of an active sonar according to Item 7 or 8 .
【請求項10】 捜索領域に音響信号を送出し、前記捜
索領域からの反射信号のドップラー周波数を検出するこ
とにより、移動目標を捜索、探知するアクティブソーナ
ーの目標検出方法であって、前記音響信号に変換される送信信号を発生する第1のス
テップと、 前記反射信号から変換された受信信号を入力する第2の
ステップと、 第2送信手段から入力され、比較基準の信号となる送信
レプリカ信号と、前記反射信号から変換された受信信号
とを入力して、作成されたドップラー検出精度情報と、
加算処理された信号とに基づき帯域幅と信号長を含む前
記送信信号の諸元を計算して前記第2送信手段へ出力す
る第3のステップとを有し、 該第3のステップは、少なくとも2つのFFTが前記送
信レプリカ信号と前記受信信号とを各々周波数領域デー
タに変換し、帯域分割乗算部が各々の前記周波数領域デ
ータを同一の帯域幅で分割し、分割された同一の分割帯
域のデータどうしを乗算して出力し、IFFTが前記帯
域分割乗算部の出力を、一つにまとめ、逆FFTを実施
して時間軸データ又は周波数軸データに変換し、二乗検
波部が前記IFFTの出力を二乗検波し、遅延加算部が
前記IFFTからの出力が時間軸データの場合、出現時
間が異なる各々分割された前記分割帯域の前記二乗検波
部の出力信号を、同一時間に現れるように遅延させ、加
算し、一方、前記IFFTからの出力が周波数軸データ
の場合、各々分割された前記分割帯域の前記二乗検波部
の出力信号を加算のみ行い、目標検出部が前記遅延加算
部からの出力信号を所定の閾値処理により信号検出を行
い、ドップラー検出処理部が前記目標検出部から出力さ
れた信号に基づき前記ドップラー検出精度情報を作成
し、第2信号特性計算部が前記ドップラー検出精度情報
と前記遅延加算部からの前記出力信号とに基づき前記送
信信号の諸元を計算して前記第2送信手段に出力するス
テップを含み、 前記第1のステップは、前記第2送信手段は、移動目標
までの伝搬路上の残響 及び雑音特性を調査するための調
査信号である送信信号と、信号種及び帯域幅と信号長を
含む信号の諸元で設定された送信信号とを発信し、ま
た、前記レプリカ信号を作成するステップを含み、 前記遅延加算部からの前記出力信号に基づき各々の前記
分割帯域毎の残響エネルギーを計算し、各々の前記残響
エネルギーを比較し、前記分割帯域毎の相対残響エネル
ギーを算出し、該相対残響エネルギーに基づき、全体の
前記残響エネルギーが最小となるように各々の前記分割
帯域に対する重み係数を制定し、また、前記ドップラー
検出精度情報を用いて、送信信号全体の時間−帯域幅積
が一定で、且つ、全体の前記残響エネルギーが最小とな
るように、各々の前記分割帯域の帯域幅と信号長とを算
出し、信号種及び前記帯域幅と前記信号長を含む前記送
信信号の諸元を設定する ことを特徴とするアクティブソ
ーナーの目標検出方法。
10. A target detection method for an active sonar, which detects and detects a moving target by transmitting an acoustic signal to a search area and detecting a Doppler frequency of a reflection signal from the search area, the method comprising: A first switch for generating a transmitted signal that is converted to
And a second input for receiving the received signal converted from the reflected signal.
Step, and transmission that is input from the second transmitting means and becomes a comparison reference signal
Replica signal and received signal converted from the reflected signal
Enter and, and the Doppler detection accuracy information created,
Before including bandwidth and signal length based on the summed signal
The specifications of the transmission signal are calculated and output to the second transmission means.
A third step of transmitting at least two FFTs to the transmitter.
The signal replica signal and the received signal are respectively frequency domain data.
To the frequency domain data of each frequency domain.
Data is divided by the same bandwidth, and the same divided band
The area data is multiplied and output, and the IFFT
Integrate the outputs of the band division multiplication unit into one and perform inverse FFT
Converted to time-axis data or frequency-axis data, and squared
The wave unit squares the output of the IFFT, and the delay addition unit
When the output from the IFFT is time axis data, when it appears
The square-law detection of each of the divided bands divided with different intervals
The output signal of the unit is delayed so that it appears at the same time,
On the other hand, the output from the IFFT is frequency axis data.
In the case of, the square detection section of each of the divided bands
The output signal of
The output signal from the unit is detected by a predetermined threshold processing.
The Doppler detection processing unit outputs from the target detection unit.
Creates the Doppler detection accuracy information based on the received signal
Then, the second signal characteristic calculation unit sets the Doppler detection accuracy information.
And the transmission signal based on the output signal from the delay adder.
Signal for calculating the specifications of the received signal and outputting it to the second transmitting means.
Includes a step, said first step, said second transmitting means, the movement target
For investigating reverberation and noise characteristics on the propagation path up to
The transmitted signal, which is a check signal, and the signal type, bandwidth, and signal length
The transmission signal set by the specifications of the signal including
And including the step of creating the replica signal, each of the
Reverberation energy is calculated for each divided band, and each reverberation is calculated.
Energy is compared and relative reverberation energy for each of the divided bands is compared.
Gee, and based on the relative reverberation energy,
Each of the divisions so that the reverberation energy is minimized.
Establish a weighting factor for the band, and
Time-bandwidth product of the entire transmitted signal using the detection accuracy information
Is constant and the total reverberant energy is minimized.
Calculate the bandwidth and signal length of each of the divided bands as
Output, the signal type and the transmission including the bandwidth and the signal length.
A target detection method for an active sonar, which is characterized by setting the specifications of the signal .
【請求項11】 請求項7乃至10のいずれかに記載の
アクティブソーナーの目標検出方法を実行可能なプログ
ラムが記憶された記憶媒体。
11. A storage medium in which a program capable of executing the target detecting method for an active sonar according to claim 7 is stored.
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