JP3396798B2 - 目標位置局限方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中の目標からの
放射音及び反響音を受信するソーナー装置における目標
位置局限方法に関するものである。
放射音及び反響音を受信するソーナー装置における目標
位置局限方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】パッシブソーナーは目標の放射音を受信
し、目標の方位を知ることができる。図６は従来のパッ
シブソーナーの構成図である。図６において、目標から
の放射音は、例えば複数のアレイ素子よりなる受波器１
によって音響信号から受信信号（電気信号）に変換され
る。受波器１の各アレイ素子からの出力信号は整相器２
において、各アレイ素子出力信号の位相シフト量が制御
されることによって指向性を持つビーム信号に形成さ
れ、周波数分析器２３に入力される。周波数分析器２３
は、入力されるビーム信号をその方位毎にソーナーの操
作員の設定による周波数分析幅で周波数分析を行い、方
位周波数空間の信号強度に変換し、表示処理器５に入力
する。表示処理器５では入力信号を画面に対応したデー
タに変換し、この変換したデータを表示器（図示せず）
に出力する。この出力が表示器の画面に表示されること
で、操作員は目標の存在及び方位を検出することができ
る。
し、目標の方位を知ることができる。図６は従来のパッ
シブソーナーの構成図である。図６において、目標から
の放射音は、例えば複数のアレイ素子よりなる受波器１
によって音響信号から受信信号（電気信号）に変換され
る。受波器１の各アレイ素子からの出力信号は整相器２
において、各アレイ素子出力信号の位相シフト量が制御
されることによって指向性を持つビーム信号に形成さ
れ、周波数分析器２３に入力される。周波数分析器２３
は、入力されるビーム信号をその方位毎にソーナーの操
作員の設定による周波数分析幅で周波数分析を行い、方
位周波数空間の信号強度に変換し、表示処理器５に入力
する。表示処理器５では入力信号を画面に対応したデー
タに変換し、この変換したデータを表示器（図示せず）
に出力する。この出力が表示器の画面に表示されること
で、操作員は目標の存在及び方位を検出することができ
る。
【０００３】一方、目標の距離や運動を知るには、到来
信号の方位や周波数の時間変化を用いた運動解析による
方法もあるが、短時間で位置局限を行うには、送波器か
ら目標にむけてパルス音を送信し、目標からのエコーの
伝搬時間と方位を計測するアクティブ機能が不可欠であ
る。
信号の方位や周波数の時間変化を用いた運動解析による
方法もあるが、短時間で位置局限を行うには、送波器か
ら目標にむけてパルス音を送信し、目標からのエコーの
伝搬時間と方位を計測するアクティブ機能が不可欠であ
る。
【０００４】図７は従来の位置局限機能を実現するアク
ティブソーナーの構成図である。図７において、送信信
号は送信装置２２で増幅され、送波器２１で音響信号に
変換され、水中に放射される。水中の目標からのエコー
信号は、例えば複数のアレイ素子よりなる受波器１で受
信信号（電気信号）に変換され、整相器２により指向特
性を持つビーム信号に形成され、受信処理器２４に入力
される。なお、受波器１は送波器２１と兼ねることもで
きる。受信処理器２４はビーム形成された受信信号と送
信信号のレプリカ信号との相関処理を行い、その処理結
果を探知／表示処理器８に出力する。探知／表示処理器
８は入力された相関処理結果の振幅値を予め設定された
閾値と比較し、閾値を越えた信号をエコー信号として、
その有無を判定するとともに、画面に対応したデータに
変換し、この変換したデータを表示器（図示せず）に出
力する。
ティブソーナーの構成図である。図７において、送信信
号は送信装置２２で増幅され、送波器２１で音響信号に
変換され、水中に放射される。水中の目標からのエコー
信号は、例えば複数のアレイ素子よりなる受波器１で受
信信号（電気信号）に変換され、整相器２により指向特
性を持つビーム信号に形成され、受信処理器２４に入力
される。なお、受波器１は送波器２１と兼ねることもで
きる。受信処理器２４はビーム形成された受信信号と送
信信号のレプリカ信号との相関処理を行い、その処理結
果を探知／表示処理器８に出力する。探知／表示処理器
８は入力された相関処理結果の振幅値を予め設定された
閾値と比較し、閾値を越えた信号をエコー信号として、
その有無を判定するとともに、画面に対応したデータに
変換し、この変換したデータを表示器（図示せず）に出
力する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目標位
置局限機能を実現するためのアクティブソーナーによる
処理と、パッシブソーナーによる処理とは、従来は全く
独立に行われていた。従って一般的なパッシブソーナー
処理機能とアクティブソーナー的な位置局限機能の両方
を必要とする場合には、バッシブソーナーとアクティブ
ソーナーの２つの個別の装置が必要であった。そして２
つの別個の装置を設ける場合には、ハードウェア及びソ
フトウェアの規模が大きくなり、コストアップになると
共に、搭載スペース等の制約がある場合には、装置搭載
の実現が困難であるという問題があった。
置局限機能を実現するためのアクティブソーナーによる
処理と、パッシブソーナーによる処理とは、従来は全く
独立に行われていた。従って一般的なパッシブソーナー
処理機能とアクティブソーナー的な位置局限機能の両方
を必要とする場合には、バッシブソーナーとアクティブ
ソーナーの２つの個別の装置が必要であった。そして２
つの別個の装置を設ける場合には、ハードウェア及びソ
フトウェアの規模が大きくなり、コストアップになると
共に、搭載スペース等の制約がある場合には、装置搭載
の実現が困難であるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る目標位置局
限方法は、目標からの放射音及び反響音を受信するソー
ナー装置における目標位置局限方法において、送信信号
を音響波に変換して水中に放射し、目標からの反射波を
複数の各受波素子が受波してそれぞれ受信信号に変換し
て出力し、この複数の受信信号を整相して指向性を持つ
ビーム信号を形成し、このビーム信号を第１の周波数分
析手段によって一定時間の窓幅で周波数分析し、この周
波数分析結果を一旦記憶し、この記憶情報を用いて第２
の周波数分析手段によって各周波数成分毎に設定された
周波数分析幅による周波数分析を行い、この周波数分析
結果を表示できるように出力すると共に、前記第１の周
波数分析手段による周波数分析結果と前記送信信号のレ
プリカ信号との相関処理を行い、この相関処理結果の信
号値が所定の閾値を越える場合に、この信号を目標から
のエコー信号であると判定し、このエコー信号の伝搬所
要時間に基づく距離と前記ビーム信号の指向性に基づく
方位により目標の位置を局限するものである。その結
果、従来のパッシブソーナーに対して小規模なハードウ
ェアとソフトウェアを追加することにより目標位置局限
機能を実現することができる。
限方法は、目標からの放射音及び反響音を受信するソー
ナー装置における目標位置局限方法において、送信信号
を音響波に変換して水中に放射し、目標からの反射波を
複数の各受波素子が受波してそれぞれ受信信号に変換し
て出力し、この複数の受信信号を整相して指向性を持つ
ビーム信号を形成し、このビーム信号を第１の周波数分
析手段によって一定時間の窓幅で周波数分析し、この周
波数分析結果を一旦記憶し、この記憶情報を用いて第２
の周波数分析手段によって各周波数成分毎に設定された
周波数分析幅による周波数分析を行い、この周波数分析
結果を表示できるように出力すると共に、前記第１の周
波数分析手段による周波数分析結果と前記送信信号のレ
プリカ信号との相関処理を行い、この相関処理結果の信
号値が所定の閾値を越える場合に、この信号を目標から
のエコー信号であると判定し、このエコー信号の伝搬所
要時間に基づく距離と前記ビーム信号の指向性に基づく
方位により目標の位置を局限するものである。その結
果、従来のパッシブソーナーに対して小規模なハードウ
ェアとソフトウェアを追加することにより目標位置局限
機能を実現することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明による目標位置局限処理シ
ステムは、例えば音響信号の送波手段を本システムの設
置場所とは別の場所に設置する等によって、送波手段を
本システムに含ませない構成とする（但し前記送波手段
に供給する送信信号のレプリカ信号のみを入力して利用
する）ことによって、従来のパッシブソーナーに小規模
なハードウェアとソフトウェアを追加したシステム構成
によって、従来のバッシブソーナー処理機能とアクティ
ブソーナー的な目標位置局限機能との両方を実現できる
ようにしている。以下本発明の各実施形態について説明
する。
ステムは、例えば音響信号の送波手段を本システムの設
置場所とは別の場所に設置する等によって、送波手段を
本システムに含ませない構成とする（但し前記送波手段
に供給する送信信号のレプリカ信号のみを入力して利用
する）ことによって、従来のパッシブソーナーに小規模
なハードウェアとソフトウェアを追加したシステム構成
によって、従来のバッシブソーナー処理機能とアクティ
ブソーナー的な目標位置局限機能との両方を実現できる
ようにしている。以下本発明の各実施形態について説明
する。
【０００８】実施形態１
図１は本発明の実施形態１，２及び３に係る目標位置局
限処理システムの構成図であり、同図は前記説明のよう
に、本目標位置局限処理システムの設置場所とは別の場
所に、送信装置と送波器が設置されている場合のシステ
ム例のため、これら２つの機器を除外した構成としてい
る。なお搭載スペースに余裕がある等の場合には、送信
装置と送波器を本システム内に含ませる構成としてもよ
い。またこの場合に、送波器と受波器は兼用の送受波器
としてもよい。図１において、１は例えば複数のアレイ
素子よりなる受波器、２は整相器、３は第１の周波数分
析器、４は第２の周波数分析器、５は表示処理器、６は
レプリカ信号変換器、７は受信処理器、８は探知／表示
処理器である。
限処理システムの構成図であり、同図は前記説明のよう
に、本目標位置局限処理システムの設置場所とは別の場
所に、送信装置と送波器が設置されている場合のシステ
ム例のため、これら２つの機器を除外した構成としてい
る。なお搭載スペースに余裕がある等の場合には、送信
装置と送波器を本システム内に含ませる構成としてもよ
い。またこの場合に、送波器と受波器は兼用の送受波器
としてもよい。図１において、１は例えば複数のアレイ
素子よりなる受波器、２は整相器、３は第１の周波数分
析器、４は第２の周波数分析器、５は表示処理器、６は
レプリカ信号変換器、７は受信処理器、８は探知／表示
処理器である。
【０００９】図１においては、前記説明のように別の場
所に設置された送信装置が送波器を介して音響信号を水
中に放射する。水中に放射された音響信号が目標で反射
され戻ってくると、その反射音は受波器１で音響信号か
ら受信信号（電気信号）に変換され、この受信信号は整
相器２で指向性を持つビーム信号に形成される。第１の
周波数分析器３は、入力したビーム信号をその方位毎に
固定の時間幅で周波数分析する。第２の周波数分析器４
は、第１の周波数分析器３の出力である周波数領域の信
号を各周波数成分毎に設定された周波数分析幅で周波数
分析を行う。表示処理器５は周波数分析結果を画像デー
タに変換し、図示されない表示器に出力する。
所に設置された送信装置が送波器を介して音響信号を水
中に放射する。水中に放射された音響信号が目標で反射
され戻ってくると、その反射音は受波器１で音響信号か
ら受信信号（電気信号）に変換され、この受信信号は整
相器２で指向性を持つビーム信号に形成される。第１の
周波数分析器３は、入力したビーム信号をその方位毎に
固定の時間幅で周波数分析する。第２の周波数分析器４
は、第１の周波数分析器３の出力である周波数領域の信
号を各周波数成分毎に設定された周波数分析幅で周波数
分析を行う。表示処理器５は周波数分析結果を画像デー
タに変換し、図示されない表示器に出力する。
【００１０】レプリカ信号変換器６は、送信信号のレプ
リカ信号を入力し、受信処理器７に対応した信号に変換
して出力するものである。受信処理器７は、第１の周波
数分析器３の周波数分析結果とレプリカ変換信号との相
関処理を行い、その相関処理結果を出力する。探知／表
示処理器８は、相関処理結果の信号値と予め設定された
閾値とを比較し、閾値を越える場合にエコー信号である
と判定する。そしてエコー信号が存在する場合には、送
波時刻から受波時刻までの遅延時間を距離に換算し、こ
の換算した距離と、前記ビーム信号の指向性に基づく方
位とを出力するとともに、相関処理情報を画面に対応し
た画像データに変換し、この変換した画像データを出力
する。
リカ信号を入力し、受信処理器７に対応した信号に変換
して出力するものである。受信処理器７は、第１の周波
数分析器３の周波数分析結果とレプリカ変換信号との相
関処理を行い、その相関処理結果を出力する。探知／表
示処理器８は、相関処理結果の信号値と予め設定された
閾値とを比較し、閾値を越える場合にエコー信号である
と判定する。そしてエコー信号が存在する場合には、送
波時刻から受波時刻までの遅延時間を距離に換算し、こ
の換算した距離と、前記ビーム信号の指向性に基づく方
位とを出力するとともに、相関処理情報を画面に対応し
た画像データに変換し、この変換した画像データを出力
する。
【００１１】実施形態１の動作説明に先立ち、図１の受
信処理器７における受信処理について説明する。図１の
受信処理器７における受信処理は、送信信号のレプリカ
信号と受信信号との相関処理である。以下、信号はヒル
ベルト変換により正の周波数成分のみとして扱う。受信
信号の整相器出力をｘ(t) 、レプリカ信号をｓR （τ）
とすると、時刻ｔにおける相関処理出力は次の（１）式
のように表される。
信処理器７における受信処理について説明する。図１の
受信処理器７における受信処理は、送信信号のレプリカ
信号と受信信号との相関処理である。以下、信号はヒル
ベルト変換により正の周波数成分のみとして扱う。受信
信号の整相器出力をｘ(t) 、レプリカ信号をｓR （τ）
とすると、時刻ｔにおける相関処理出力は次の（１）式
のように表される。
【００１２】
【数１】
【００１３】なお（１）式で、＊は複素共役を示す。ｓ
R （τ）が離散表現として次の（２）式で表されるとす
る。
R （τ）が離散表現として次の（２）式で表されるとす
る。
【００１４】
【数２】
【００１５】ここで、Ψk （τ）は角周波数ωk 成分を
表す正規直交基底であり、次の（３）式で表される。
表す正規直交基底であり、次の（３）式で表される。
【００１６】
【数３】
【００１７】同様にして、ｘ（ｔ＋τ），０≦τ≦ＴL
についても、同じ基底を用いて表すと、次の（４）式で
表される。
についても、同じ基底を用いて表すと、次の（４）式で
表される。
【００１８】
【数４】
【００１９】前記（２），（４）式を（１）式に代入す
ると、次の（５）式が得られる。
ると、次の（５）式が得られる。
【００２０】
【数５】
【００２１】次に、（５）式を図１における第１の周波
数分析器３の出力を用いた表現に書き改める。第１の周
波数分析器３におけるフーリエ変換の窓幅をＴ、送信信
号の信号長をＴL とし、ＴとＴL との間に次の（６）式
の関係が成り立つとする。 ＴL ／Ｔ＝Ｍ＝２L …（６） 前記（３）式の正規直交基底における角周波数サンプル
は、次の（７）式を満足する。 ωk ＴL ＝２πｋ，ωk ＝２πｋ／ＴL …（７）
数分析器３の出力を用いた表現に書き改める。第１の周
波数分析器３におけるフーリエ変換の窓幅をＴ、送信信
号の信号長をＴL とし、ＴとＴL との間に次の（６）式
の関係が成り立つとする。 ＴL ／Ｔ＝Ｍ＝２L …（６） 前記（３）式の正規直交基底における角周波数サンプル
は、次の（７）式を満足する。 ωk ＴL ＝２πｋ，ωk ＝２πｋ／ＴL …（７）
【００２２】ここで、ｋを次の（８）式とおき、
ｋ＝Ｍｐ＋ｑ， ｐ，ｑ：整数，ｑ＜Ｍ …（８）
ωk を次の（９）式のように書き改める。また相関処理
を行う帯域を考慮し、帯域の下限をω0 とする。 ωk ＝２π（Ｍｐ＋ｑ）／ＴL ＝２πｐ／Ｔ＋２πｑ／ＴL ＋ω0 …（９） ここで、ω0 については周波数成分の選択操作を行うこ
とで実現することにし、計算を省略する。そうすると、
基底関数Ψk （τ）は次の（１０）式となる。
を行う帯域を考慮し、帯域の下限をω0 とする。 ωk ＝２π（Ｍｐ＋ｑ）／ＴL ＝２πｐ／Ｔ＋２πｑ／ＴL ＋ω0 …（９） ここで、ω0 については周波数成分の選択操作を行うこ
とで実現することにし、計算を省略する。そうすると、
基底関数Ψk （τ）は次の（１０）式となる。
【００２３】
【数６】
【００２４】次に前記（１０）式を用いてｓR （τ）を
表すことにする。時間長Ｔの区間ごとにｓR （τ）を区
切り、次の（１１），（１２）式とおく。
表すことにする。時間長Ｔの区間ごとにｓR （τ）を区
切り、次の（１１），（１２）式とおく。
【００２５】
【数７】
【００２６】これを直交基底を用いて展開する。展開係
数αskは次の（１３）式と近似でき、（１３）式の
Ｓp ，Θq はそれぞれ（１４），（１５）式で示され
る。
数αskは次の（１３）式と近似でき、（１３）式の
Ｓp ，Θq はそれぞれ（１４），（１５）式で示され
る。
【００２７】
【数８】
【００２８】なお（１４），（１５）式のＴは転置を示
す。またここでＳpm，θq は、それぞれ次の（１６），
（１７）式で与えられる。
す。またここでＳpm，θq は、それぞれ次の（１６），
（１７）式で与えられる。
【００２９】
【数９】
【００３０】同様に受信信号の整相器出力についても、
時間長Ｔごとに区切り、次の（１８），（１９）式とお
く。
時間長Ｔごとに区切り、次の（１８），（１９）式とお
く。
【００３１】
【数１０】
【００３２】ここで、ｗは窓関数である。これを直交基
底を用いて展開すると、展開係数βxk(t) は次の（２
０）式と近似でき、（２０）式のｘp (t) は（２１）式
で示される。
底を用いて展開すると、展開係数βxk(t) は次の（２
０）式と近似でき、（２０）式のｘp (t) は（２１）式
で示される。
【００３３】
【数１１】
【００３４】またここでｘpm(t) は次の（２２）式で与
えられる。
えられる。
【００３５】
【数１２】
【００３６】前記（１３），（２０）式を（５）式に代
入すると、次の（２３）式が得られる。
入すると、次の（２３）式が得られる。
【００３７】
【数１３】
【００３８】この（２３）式は時刻ｔにおける相関値で
ある。次に時刻ｔにおける相関処理出力を用いて、時刻
ｔ＋εにおける相関値を求めると、次の（２４Ａ）〜
（２４Ｃ）式が得られる。
ある。次に時刻ｔにおける相関処理出力を用いて、時刻
ｔ＋εにおける相関値を求めると、次の（２４Ａ）〜
（２４Ｃ）式が得られる。
【００３９】
【数１４】
【００４０】（２４Ａ）〜（２４Ｃ）式は、時刻ｔにお
けるクロススペクトルの逆フーリエ変換により、ｔ＋ε
における相関値が得られることを示している。この相関
処理周期は、たとえばレプリカ信号とのずれによる相関
の劣化を１．５dB以下に抑えることを考えると、ＴL ／
２毎に処理して、｜ε｜≦ＴL ／４の範囲の結果を用い
るようにする。
けるクロススペクトルの逆フーリエ変換により、ｔ＋ε
における相関値が得られることを示している。この相関
処理周期は、たとえばレプリカ信号とのずれによる相関
の劣化を１．５dB以下に抑えることを考えると、ＴL ／
２毎に処理して、｜ε｜≦ＴL ／４の範囲の結果を用い
るようにする。
【００４１】次に図１の動作について説明する。送信信
号が音響信号として水中に放射され、目標からの反射音
が水中の雑音とともにアレイ構成の受波器１で受波さ
れ、音響信号から受信信号（電気信号）に変換される。
受波器１の各アレイ素子からの出力信号は整相器２によ
って指向性を持つビーム信号に形成され、第１の周波数
分析器３に入力される。第１の周波数分析器３では、窓
幅をＴ、オーバーラップをＴ／２として、時間領域の入
力信号に対してフーリエ変換が行われ、周波数領域の信
号に変換され出力される。ここで整相器２の出力の時刻
ｔからｔ＋Ｔのフーリエ変換結果をｘp(t) とする。
号が音響信号として水中に放射され、目標からの反射音
が水中の雑音とともにアレイ構成の受波器１で受波さ
れ、音響信号から受信信号（電気信号）に変換される。
受波器１の各アレイ素子からの出力信号は整相器２によ
って指向性を持つビーム信号に形成され、第１の周波数
分析器３に入力される。第１の周波数分析器３では、窓
幅をＴ、オーバーラップをＴ／２として、時間領域の入
力信号に対してフーリエ変換が行われ、周波数領域の信
号に変換され出力される。ここで整相器２の出力の時刻
ｔからｔ＋Ｔのフーリエ変換結果をｘp(t) とする。
【００４２】なおここで、整相器２と第１の周波数分析
器３とは順序を入れ替えても良い。その場合、第１の周
波数分析器３は受波器１のチャネル数（前記アレイ素子
数）分だけ必要になる。また、整相器２の整相処理は、
各アレイ素子出力信号の位相シフト量を制御することに
より実現できる。
器３とは順序を入れ替えても良い。その場合、第１の周
波数分析器３は受波器１のチャネル数（前記アレイ素子
数）分だけ必要になる。また、整相器２の整相処理は、
各アレイ素子出力信号の位相シフト量を制御することに
より実現できる。
【００４３】この第１の周波数分析器３の出力は、第２
の周波数分析器４および受信処理器７に入力される。第
２の周波数分析器４では、ソーナーの操作員により設定
された周波数分析幅を実現するため、第１の周波数分析
器３の周波数分析結果を入力し記憶する。そしてこの記
憶されたデータを用いて各周波数成分ごとにフーリエ変
換が行われ、設定された分析幅での周波数分析を実現す
る。第２の周波数分析器４の周波数分析結果は、表示処
理器５で画像データに変換され、図示されない表示器の
画面に表示される。一方、レプリカ信号変換器６では、
送信信号のレプリカ信号ｓR （τ）から前記（１３）式
を用いてαskを求め、受信処理器７に出力する。
の周波数分析器４および受信処理器７に入力される。第
２の周波数分析器４では、ソーナーの操作員により設定
された周波数分析幅を実現するため、第１の周波数分析
器３の周波数分析結果を入力し記憶する。そしてこの記
憶されたデータを用いて各周波数成分ごとにフーリエ変
換が行われ、設定された分析幅での周波数分析を実現す
る。第２の周波数分析器４の周波数分析結果は、表示処
理器５で画像データに変換され、図示されない表示器の
画面に表示される。一方、レプリカ信号変換器６では、
送信信号のレプリカ信号ｓR （τ）から前記（１３）式
を用いてαskを求め、受信処理器７に出力する。
【００４４】図２は本発明の実施形態１に係る受信処理
器の構成例を示す図である。図２の＃１メモリ１１、＃
２メモリ１２は、それぞれ第１の周波数分析器３の出
力、レプリカ信号変換器６の出力を記憶するメモリであ
る。１３はβxk演算器、１４は乗算器、１５は逆フーリ
エ変換器である。受信処理器７では、レプリカ信号変換
器６から入力された前記（１３）式で示されるαskの複
素共役αsk * を＃２メモリ１２に記憶する。また、レプ
リカ信号の信号長ＴL にわたる相関処理を行うために、
ＴL に相当する第１の周波数分析器３からのデータを＃
１メモリ１１に記憶する。即ち時刻ｔ及びｔ＋εにおけ
る相関出力を得るために第１の周波数分析器３の時刻
｛ｔ＋（２Ｍ−１）・Ｔ／２｝の出力ｘp ｛ｔ＋（２Ｍ
−１）・Ｔ／２｝を、ｘp(2M-1) (t) として＃１メモリ
１１に記憶する。ｘp (t) からｘp ｛ｔ＋（２Ｍ−２）
・Ｔ／２｝はすでにｘpo(t) からｘp(2M-2) (t) として
＃１メモリ１１に前周期の受信処理までに記憶されてい
る。
器の構成例を示す図である。図２の＃１メモリ１１、＃
２メモリ１２は、それぞれ第１の周波数分析器３の出
力、レプリカ信号変換器６の出力を記憶するメモリであ
る。１３はβxk演算器、１４は乗算器、１５は逆フーリ
エ変換器である。受信処理器７では、レプリカ信号変換
器６から入力された前記（１３）式で示されるαskの複
素共役αsk * を＃２メモリ１２に記憶する。また、レプ
リカ信号の信号長ＴL にわたる相関処理を行うために、
ＴL に相当する第１の周波数分析器３からのデータを＃
１メモリ１１に記憶する。即ち時刻ｔ及びｔ＋εにおけ
る相関出力を得るために第１の周波数分析器３の時刻
｛ｔ＋（２Ｍ−１）・Ｔ／２｝の出力ｘp ｛ｔ＋（２Ｍ
−１）・Ｔ／２｝を、ｘp(2M-1) (t) として＃１メモリ
１１に記憶する。ｘp (t) からｘp ｛ｔ＋（２Ｍ−２）
・Ｔ／２｝はすでにｘpo(t) からｘp(2M-2) (t) として
＃１メモリ１１に前周期の受信処理までに記憶されてい
る。
【００４５】βxk演算器１３は、＃１メモリ１１に記憶
されたｘpm(t) から前記（２０）式を用いてβxk(t) を
求め、これを乗算器１４へ出力する。乗算器１４では、
このβxk(t) と＃２メモリ１２からのαsk * を乗算し、
この算出結果を逆フーリエ変換器１５へ出力する。逆フ
ーリエ変換器１５では、前記（２４Ａ）〜（２４Ｃ）式
により、入力信号を逆フーリエ変換し、時刻ｔ及びｔ＋
εにおける相関出力を得る。そしてこの相関出力が探知
／表示処理器８に入力される。探知・表示処理器８で
は、相関出力に対して予め設定された閾値を越える相関
出力をエコー信号として、すなわち目標ありと判定す
る。また相関出力から画面に対応した画像データへの変
換を行い、この画像データを出力する。画像データは図
示されない表示器の画面に表示される。
されたｘpm(t) から前記（２０）式を用いてβxk(t) を
求め、これを乗算器１４へ出力する。乗算器１４では、
このβxk(t) と＃２メモリ１２からのαsk * を乗算し、
この算出結果を逆フーリエ変換器１５へ出力する。逆フ
ーリエ変換器１５では、前記（２４Ａ）〜（２４Ｃ）式
により、入力信号を逆フーリエ変換し、時刻ｔ及びｔ＋
εにおける相関出力を得る。そしてこの相関出力が探知
／表示処理器８に入力される。探知・表示処理器８で
は、相関出力に対して予め設定された閾値を越える相関
出力をエコー信号として、すなわち目標ありと判定す
る。また相関出力から画面に対応した画像データへの変
換を行い、この画像データを出力する。画像データは図
示されない表示器の画面に表示される。
【００４６】上記のように本実施形態１によれば、目標
の位置局限機能を実現するのに、従来のパッシブソーナ
ーにおける周波数分析処理を前段と後段の処理に分割
し、前段の周波数分析処理後の信号と送信信号のレプリ
カ信号とを用いて相関処理を行うようにしたので、従来
のように独立したアクティブソーナーを必要とせず、従
来のパッシブソーナーに対して小規模のハードウェアと
ソフトウェアを追加することにより実現することができ
る。即ち目標位置局限機能をパッシブルソーナー処理と
統合することにより、実現することを可能にしている。
の位置局限機能を実現するのに、従来のパッシブソーナ
ーにおける周波数分析処理を前段と後段の処理に分割
し、前段の周波数分析処理後の信号と送信信号のレプリ
カ信号とを用いて相関処理を行うようにしたので、従来
のように独立したアクティブソーナーを必要とせず、従
来のパッシブソーナーに対して小規模のハードウェアと
ソフトウェアを追加することにより実現することができ
る。即ち目標位置局限機能をパッシブルソーナー処理と
統合することにより、実現することを可能にしている。
【００４７】実施形態２
実施形態２における目標位置局限処理システムの構成は
図１と同様である。そして実施形態２は、図１の受信処
理器７の処理内容のみが実施形態１と異っており、その
他は実施形態１と同様の動作をするので、その説明は省
略する。以下実施形態２の受信処理器の受信処理につい
て説明する。受信処理器では、レプリカ信号の信号長Ｔ
L にわたる相関処理を行うために、ＴL に相当する第１
の周波数分析器３からのデータを蓄積して使用する。こ
こで整相器２の出力の直交基底に展開された展開係数β
xk（ｔ−Ｔ／２）およびβxk(t) は、前記（２０）式に
より次の（２５），（２６）式で表される。
図１と同様である。そして実施形態２は、図１の受信処
理器７の処理内容のみが実施形態１と異っており、その
他は実施形態１と同様の動作をするので、その説明は省
略する。以下実施形態２の受信処理器の受信処理につい
て説明する。受信処理器では、レプリカ信号の信号長Ｔ
L にわたる相関処理を行うために、ＴL に相当する第１
の周波数分析器３からのデータを蓄積して使用する。こ
こで整相器２の出力の直交基底に展開された展開係数β
xk（ｔ−Ｔ／２）およびβxk(t) は、前記（２０）式に
より次の（２５），（２６）式で表される。
【００４８】
【数１５】
【００４９】（２５）式と（２６）式との比較から、次
の（２７）式の関係が導かれる。
の（２７）式の関係が導かれる。
【００５０】
【数１６】
【００５１】すなわち、パルス長分の長さの第１の周波
数分析器３の出力を記憶しておけば、前周期のβxk(t)
の値から最も古い項を差し引き、新しい項を加えるとい
う操作で、新しい周期のβxk(t) の値が求められること
がわかる。すなわち、時刻ｔ＝０のβxk(0) を（２０）
式から求め、以降βxk(t) は一時刻前のβxk（ｔ−Ｔ／
２）と最新の第１の周波数分析器３の出力から新しい周
期のβxk(t) の値に更新することができる。
数分析器３の出力を記憶しておけば、前周期のβxk(t)
の値から最も古い項を差し引き、新しい項を加えるとい
う操作で、新しい周期のβxk(t) の値が求められること
がわかる。すなわち、時刻ｔ＝０のβxk(0) を（２０）
式から求め、以降βxk(t) は一時刻前のβxk（ｔ−Ｔ／
２）と最新の第１の周波数分析器３の出力から新しい周
期のβxk(t) の値に更新することができる。
【００５２】図３は本発明の実施形態２に係る受信処理
器の構成例を示す図である。図３の＃１メモリ１１、＃
２メモリ１２は、それぞれ第１の周波数分析器３の出
力、レプリカ信号変換器６の出力を記憶するメモリであ
る。１３はβxk更新器、１４は乗算器、１５は逆フーリ
エ変換器である。受信処理器７では、レプリカ信号変換
器６から入力された前記（１３）式で示されるαskの複
素共役αsk * を＃２メモリ１２に記憶する。また、レプ
リカ信号の信号長ＴL にわたる相関処理を行うために、
ＴL に相当する第１の周波数分析器３からのデータを、
βxk更新器１３を介して＃１メモリ１１に記憶する。そ
して時刻ｔ及びｔ＋εにおける相関出力を得るために第
１の周波数分析器３の時刻｛ｔ＋（２Ｍ−１）・Ｔ／
２｝の出力ｘp ｛ｔ＋（２Ｍ−１）・Ｔ／２｝をβxk更
新器１３へ入力し、＃１メモリ１１に記憶されている最
古のｘp （ｔ＋Ｔ／２）から前記（２７）式を用いて、
前周期の結果βxk（ｔ−Ｔ／２）を更新し、βxk(t) を
乗算器１４に出力する。また、ｘp ｛ｔ＋（２Ｍ−１）
・Ｔ／２｝は＃１メモリ１１に記憶しておく。
器の構成例を示す図である。図３の＃１メモリ１１、＃
２メモリ１２は、それぞれ第１の周波数分析器３の出
力、レプリカ信号変換器６の出力を記憶するメモリであ
る。１３はβxk更新器、１４は乗算器、１５は逆フーリ
エ変換器である。受信処理器７では、レプリカ信号変換
器６から入力された前記（１３）式で示されるαskの複
素共役αsk * を＃２メモリ１２に記憶する。また、レプ
リカ信号の信号長ＴL にわたる相関処理を行うために、
ＴL に相当する第１の周波数分析器３からのデータを、
βxk更新器１３を介して＃１メモリ１１に記憶する。そ
して時刻ｔ及びｔ＋εにおける相関出力を得るために第
１の周波数分析器３の時刻｛ｔ＋（２Ｍ−１）・Ｔ／
２｝の出力ｘp ｛ｔ＋（２Ｍ−１）・Ｔ／２｝をβxk更
新器１３へ入力し、＃１メモリ１１に記憶されている最
古のｘp （ｔ＋Ｔ／２）から前記（２７）式を用いて、
前周期の結果βxk（ｔ−Ｔ／２）を更新し、βxk(t) を
乗算器１４に出力する。また、ｘp ｛ｔ＋（２Ｍ−１）
・Ｔ／２｝は＃１メモリ１１に記憶しておく。
【００５３】乗算器１４では、βxk更新部１３からのβ
xk(t) と＃２メモリ１２からのαsk * を乗算し、この乗
算結果を逆フーリエ変換器１５へ出力する。逆フーリエ
変換器１５では、前記（２４Ａ）〜（２４Ｃ）式によ
り、入力信号を逆フーリエ変換し、時刻ｔ及びｔ＋εに
おける相関出力を得る。
xk(t) と＃２メモリ１２からのαsk * を乗算し、この乗
算結果を逆フーリエ変換器１５へ出力する。逆フーリエ
変換器１５では、前記（２４Ａ）〜（２４Ｃ）式によ
り、入力信号を逆フーリエ変換し、時刻ｔ及びｔ＋εに
おける相関出力を得る。
【００５４】上記のように本実施形態２によれば、前記
（２７）式を用いて新しい周期のβxk(t) の算出が簡単
になるので、実施形態１に比較して大幅な処理の簡略化
が可能となる。
（２７）式を用いて新しい周期のβxk(t) の算出が簡単
になるので、実施形態１に比較して大幅な処理の簡略化
が可能となる。
【００５５】実施形態３
実施形態３における目標位置局限システムの構成は図１
と同様である。そして実施形態３は、図１のレプリカ信
号変換器６及び受信処理器７の処理内容のみが実施形態
１と異っており、その他は実施形態１と同様の動作をす
るので、その説明は省略する。実施形態３の受信処理器
とレプリカ信号変換器について説明する前に、受信処理
器における受信処理について説明する。
と同様である。そして実施形態３は、図１のレプリカ信
号変換器６及び受信処理器７の処理内容のみが実施形態
１と異っており、その他は実施形態１と同様の動作をす
るので、その説明は省略する。実施形態３の受信処理器
とレプリカ信号変換器について説明する前に、受信処理
器における受信処理について説明する。
【００５６】受信処理器では、レプリカ信号および整相
器出力をＴごとに分割し、分割されたそれぞれの相関処
理結果を加算する（以下、分割レプリカ相関処理と呼
ぶ）。なお処理する信号はヒルベルト変換により正の周
波数成分のみとして扱う。受信信号の整相器出力をｘ
(t) 、レプリカ信号をｓR （τ）とし、それぞれが前記
（１１），（１２）式及び（１８），（１９）式のよう
に時間長Ｔで区切られた信号ｓRm（τ），ｘm (t) で表
されるとすると、時刻ｔにおける分割レプリカ相関処理
出力は、次の（２８）式のように表される。
器出力をＴごとに分割し、分割されたそれぞれの相関処
理結果を加算する（以下、分割レプリカ相関処理と呼
ぶ）。なお処理する信号はヒルベルト変換により正の周
波数成分のみとして扱う。受信信号の整相器出力をｘ
(t) 、レプリカ信号をｓR （τ）とし、それぞれが前記
（１１），（１２）式及び（１８），（１９）式のよう
に時間長Ｔで区切られた信号ｓRm（τ），ｘm (t) で表
されるとすると、時刻ｔにおける分割レプリカ相関処理
出力は、次の（２８）式のように表される。
【００５７】
【数１７】
【００５８】ここでレプリカ信号の信号長をＴL 、分割
数をＭとする。そして次の（２９）式の関係が成り立つ
とする。 ＴL ／Ｍ＝Ｔ，Ｍ＝２L …（２９） またｓRm（τ）が離散表現として次の（３０）式で表さ
れるとする。ここで、Ψk （τ）は角周波数ωk 成分を
表す正規直交基底であり、次の（３１）式で示される。
数をＭとする。そして次の（２９）式の関係が成り立つ
とする。 ＴL ／Ｍ＝Ｔ，Ｍ＝２L …（２９） またｓRm（τ）が離散表現として次の（３０）式で表さ
れるとする。ここで、Ψk （τ）は角周波数ωk 成分を
表す正規直交基底であり、次の（３１）式で示される。
【００５９】
【数１８】
【００６０】そして直交基底を用いて展開した展開係数
αskm は、次の（３２）式で示される。
αskm は、次の（３２）式で示される。
【００６１】
【数１９】
【００６２】同様に受信信号の整相器２の出力ｘ
m （τ；ｔ）についても、同じ直交基底を用いて表す
と、次の（３３）式で表すことができる。またこの直交
基底を用いて展開した展開係数βxkm (t) は、次の（３
４）式で示され、この係数が第１の周波数分析器３の出
力に相当する。
m （τ；ｔ）についても、同じ直交基底を用いて表す
と、次の（３３）式で表すことができる。またこの直交
基底を用いて展開した展開係数βxkm (t) は、次の（３
４）式で示され、この係数が第１の周波数分析器３の出
力に相当する。
【００６３】
【数２０】
【００６４】前記（３０），（３３）式を（２８）式に
代入すると、次の（３５）式が得られる。
代入すると、次の（３５）式が得られる。
【００６５】
【数２１】
【００６６】上記（３５）式は時刻ｔにおける相関値で
あり、時刻ｔ＋εの相関値は、次の（３６Ａ）〜（３６
Ｃ）式となる。
あり、時刻ｔ＋εの相関値は、次の（３６Ａ）〜（３６
Ｃ）式となる。
【００６７】
【数２２】
【００６８】（３６Ａ）〜（３６Ｃ）式は、時刻ｔの時
間長Ｔごとに区切られた各ブロックのクロススペクトル
の逆フーリエ変換の絶対値を加算することにより、時刻
ｔ＋εの相関値が得られることを示している。また、絶
対値の代わりに２乗値を用いることもできる。
間長Ｔごとに区切られた各ブロックのクロススペクトル
の逆フーリエ変換の絶対値を加算することにより、時刻
ｔ＋εの相関値が得られることを示している。また、絶
対値の代わりに２乗値を用いることもできる。
【００６９】次に実施形態３のレプリカ信号変換器及び
受信処理器の動作について説明する。実施形態３におけ
るレプリカ信号変換器６では、レプリカ信号ｓR (t) を
分割した信号ｓRm(t) から、前記（３２）式を用いて係
数αskm を計算し、受信処理器７に出力する。
受信処理器の動作について説明する。実施形態３におけ
るレプリカ信号変換器６では、レプリカ信号ｓR (t) を
分割した信号ｓRm(t) から、前記（３２）式を用いて係
数αskm を計算し、受信処理器７に出力する。
【００７０】図４は本発明の実施形態３に係る受信処理
器の構成例を示す図である。図４の＃１メモリ１１、＃
２メモリ１２は、それぞれ第１の周波数分析器３の出
力、レプリカ信号変換器６の出力を記憶するメモリであ
る。１４は乗算器、１５は逆フーリエ変換器、１６は加
算器である。受信処理器７では、レプリカ信号変換器６
から入力されたαskm の複素共役αskm * を＃２メモリ
１２に記憶する。また、第１の周波数分析器３からのデ
ータを＃１メモリ１１に記憶する。時刻ｔ及びｔ＋εに
おける相関出力を得るために第１の周波数分析器３の時
刻｛ｔ＋（２Ｍ−１）・Ｔ／２｝の出力ｘp ｛ｔ＋（２
Ｍ−１）・Ｔ／２｝を、βxk(2M-1)(t) として＃１メモ
リ１１に記憶する。ｘp (t) からｘp ｛ｔ＋（２Ｍ−
２）・Ｔ／２｝はすでにβxk0 (t）からβxk(2M- 2)(t)
として＃１メモリ１１に前周期の受信処理までに記憶さ
れている。
器の構成例を示す図である。図４の＃１メモリ１１、＃
２メモリ１２は、それぞれ第１の周波数分析器３の出
力、レプリカ信号変換器６の出力を記憶するメモリであ
る。１４は乗算器、１５は逆フーリエ変換器、１６は加
算器である。受信処理器７では、レプリカ信号変換器６
から入力されたαskm の複素共役αskm * を＃２メモリ
１２に記憶する。また、第１の周波数分析器３からのデ
ータを＃１メモリ１１に記憶する。時刻ｔ及びｔ＋εに
おける相関出力を得るために第１の周波数分析器３の時
刻｛ｔ＋（２Ｍ−１）・Ｔ／２｝の出力ｘp ｛ｔ＋（２
Ｍ−１）・Ｔ／２｝を、βxk(2M-1)(t) として＃１メモ
リ１１に記憶する。ｘp (t) からｘp ｛ｔ＋（２Ｍ−
２）・Ｔ／２｝はすでにβxk0 (t）からβxk(2M- 2)(t)
として＃１メモリ１１に前周期の受信処理までに記憶さ
れている。
【００７１】乗算器１４は、＃１メモリ１１に記憶され
たβxkm (t) と、＃２メモリ１２に記憶されたαskm *
とから各ｍのβxkm (t) αskm * の乗算を行い、その乗
算結果を逆フーリエ変換器１５に出力する。逆フーリエ
変換器１５で、前記乗算結果は逆フーリエ変換され、加
算器１６で、その絶対値がｍ＝０から２Ｍ−１にわたり
加算され、時刻ｔ及びｔ＋εにおける相関出力が得られ
る。また、前記絶対値の代わりに２乗値を用いることが
できる。
たβxkm (t) と、＃２メモリ１２に記憶されたαskm *
とから各ｍのβxkm (t) αskm * の乗算を行い、その乗
算結果を逆フーリエ変換器１５に出力する。逆フーリエ
変換器１５で、前記乗算結果は逆フーリエ変換され、加
算器１６で、その絶対値がｍ＝０から２Ｍ−１にわたり
加算され、時刻ｔ及びｔ＋εにおける相関出力が得られ
る。また、前記絶対値の代わりに２乗値を用いることが
できる。
【００７２】上記のように本実施形態３によれば、前記
（３６Ａ）〜（３６Ｃ）式を用いて、時間長Ｔごとに区
切られた各ブロックのクロススペクトルの逆フーリエ変
換の絶対値又は２乗値を加算して相関出力を求めるよう
にしたので、マルチパスやエコーの伸長した受信信号に
対して抵抗力のあるじょうぶな位置局限機能を提供する
ことができる。
（３６Ａ）〜（３６Ｃ）式を用いて、時間長Ｔごとに区
切られた各ブロックのクロススペクトルの逆フーリエ変
換の絶対値又は２乗値を加算して相関出力を求めるよう
にしたので、マルチパスやエコーの伸長した受信信号に
対して抵抗力のあるじょうぶな位置局限機能を提供する
ことができる。
【００７３】実施形態４
図５は本発明の実施形態４に係る目標位置局限処理シス
テムの構成図であり、図の１〜５は実施形態１と同様の
ものである。図５の９はレプリカ信号発生器であり、目
標と受波器１の間における複数の相対速度を考慮し、複
数のドップラシフトに対応したレプリカ信号を生成す
る。６Ａはレプリカ信号変換器であり、レプリカ信号発
生器９から複数のレプリカ信号を入力し、それぞれ複数
の各受信処理器に対応した信号に変換して出力する。７
はそれぞれ受信処理器であり、レプリカ信号発生器９で
発生したレプリカ信号の数だけ存在する。８Ａは探知／
表示処理器であり、複数の各受信処理器の出力を入力
し、それぞれの探知／表示処理を行う。
テムの構成図であり、図の１〜５は実施形態１と同様の
ものである。図５の９はレプリカ信号発生器であり、目
標と受波器１の間における複数の相対速度を考慮し、複
数のドップラシフトに対応したレプリカ信号を生成す
る。６Ａはレプリカ信号変換器であり、レプリカ信号発
生器９から複数のレプリカ信号を入力し、それぞれ複数
の各受信処理器に対応した信号に変換して出力する。７
はそれぞれ受信処理器であり、レプリカ信号発生器９で
発生したレプリカ信号の数だけ存在する。８Ａは探知／
表示処理器であり、複数の各受信処理器の出力を入力
し、それぞれの探知／表示処理を行う。
【００７４】図５のレプリカ信号発生器９、レプリカ信
号変換器６Ａ及び探知／表示処理器８Ａを除いて、その
他は実施形態１と同様の動作をするので説明を省略す
る。レプリカ信号発生器９の動作を以下に説明する。送
信信号波形をｓ（τ）とし、ｓ（τ）を次の（３７）式
とおく。
号変換器６Ａ及び探知／表示処理器８Ａを除いて、その
他は実施形態１と同様の動作をするので説明を省略す
る。レプリカ信号発生器９の動作を以下に説明する。送
信信号波形をｓ（τ）とし、ｓ（τ）を次の（３７）式
とおく。
【００７５】
【数２３】
【００７６】受波器１に対して相対近接速度ｖの運動を
する目標を想定すると、ドップラーシフトを受けた、目
標からのエコー信号のレプリカｓR （τ）は、次の（３
８）式と表される。ここで、ｃは水中の音速である。
する目標を想定すると、ドップラーシフトを受けた、目
標からのエコー信号のレプリカｓR （τ）は、次の（３
８）式と表される。ここで、ｃは水中の音速である。
【００７７】
【数２４】
【００７８】すなわちレプリカ信号発生器９は、相対近
接速度ｖに対応するレプリカ信号を、送信波形ｓ（τ）
を時刻τ・（ｃ＋ｖ）／（ｃ−ｖ）、（但し０≦τ≦Ｔ
L ）でサンプリングし直し、生成する。本実施形態では
目標との相対近接速度をｖ1からｖL までＬ個を想定
し、それぞれの相対近接速度に対するレプリカ信号を
（３８）式で発生し、レプリカ信号変換器６Ａに出力す
る。
接速度ｖに対応するレプリカ信号を、送信波形ｓ（τ）
を時刻τ・（ｃ＋ｖ）／（ｃ−ｖ）、（但し０≦τ≦Ｔ
L ）でサンプリングし直し、生成する。本実施形態では
目標との相対近接速度をｖ1からｖL までＬ個を想定
し、それぞれの相対近接速度に対するレプリカ信号を
（３８）式で発生し、レプリカ信号変換器６Ａに出力す
る。
【００７９】 レプリカ信号変換器６ＡはＬ個のレプリカ
信号を入力し、各レプリカ信号に対する変換動作は、実
施形態１と同様であり、それぞれの変換結果を別々の受
信処理器７に出力する。各々の受信処理器７の動作は、
実施形態１と同様であるが、各レプリカ信号に対応する
受信処理を並列に行う。第１の周波数分析器３からの入
力は各受信処理機７で同一である。探知／表示処理器８
Ａの動作は、実施形態１と同様であるが、各受信処理器
７からのそれぞれの入力について探知／表示処理を行
う。
信号を入力し、各レプリカ信号に対する変換動作は、実
施形態１と同様であり、それぞれの変換結果を別々の受
信処理器７に出力する。各々の受信処理器７の動作は、
実施形態１と同様であるが、各レプリカ信号に対応する
受信処理を並列に行う。第１の周波数分析器３からの入
力は各受信処理機７で同一である。探知／表示処理器８
Ａの動作は、実施形態１と同様であるが、各受信処理器
７からのそれぞれの入力について探知／表示処理を行
う。
【００８０】以上のように実施形態４によれば、受信信
号の周波数が、目標の運動によってドップラーシフトを
受けた場合に、複数の相対近接速度にそれぞれ対応する
複数のレプリカ信号を用いて相関処理を並列に行うこと
により、相関処理における処理利得の劣化を抑圧するこ
とができる。
号の周波数が、目標の運動によってドップラーシフトを
受けた場合に、複数の相対近接速度にそれぞれ対応する
複数のレプリカ信号を用いて相関処理を並列に行うこと
により、相関処理における処理利得の劣化を抑圧するこ
とができる。
【００８１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、目標から
の放射音及び反響音を受信するソーナー装置における目
標位置局限方法において、送信信号を音響波に変換して
水中に放射し、目標からの反射波を複数の各受波素子が
受波してそれぞれ受信信号に変換して出力し、この複数
の受信信号を整相して指向性を持つビーム信号を形成
し、このビーム信号を第１の周波数分析手段によって一
定時間の窓幅で周波数分析し、この周波数分析結果を一
旦記憶し、この記憶情報を用いて第２の周波数分析手段
によって各周波数成分毎に設定された周波数分析幅によ
る周波数分析を行い、この周波数分析結果を表示できる
ように出力すると共に、前記第１の周波数分析手段によ
る周波数分析結果と前記送信信号のレプリカ信号との相
関処理を行い、この相関処理結果の信号値が所定の閾値
を越える場合に、この信号を目標からのエコー信号であ
ると判定し、このエコー信号の伝搬所要時間に基づく距
離と前記ビーム信号の指向性に基づく方位により目標の
位置を局限するようにしたので、その結果、従来のパッ
シブソーナーに対して小規模なハードウェアとソフトウ
ェアを追加することにより目標位置局限機能を実現する
ことができる。
の放射音及び反響音を受信するソーナー装置における目
標位置局限方法において、送信信号を音響波に変換して
水中に放射し、目標からの反射波を複数の各受波素子が
受波してそれぞれ受信信号に変換して出力し、この複数
の受信信号を整相して指向性を持つビーム信号を形成
し、このビーム信号を第１の周波数分析手段によって一
定時間の窓幅で周波数分析し、この周波数分析結果を一
旦記憶し、この記憶情報を用いて第２の周波数分析手段
によって各周波数成分毎に設定された周波数分析幅によ
る周波数分析を行い、この周波数分析結果を表示できる
ように出力すると共に、前記第１の周波数分析手段によ
る周波数分析結果と前記送信信号のレプリカ信号との相
関処理を行い、この相関処理結果の信号値が所定の閾値
を越える場合に、この信号を目標からのエコー信号であ
ると判定し、このエコー信号の伝搬所要時間に基づく距
離と前記ビーム信号の指向性に基づく方位により目標の
位置を局限するようにしたので、その結果、従来のパッ
シブソーナーに対して小規模なハードウェアとソフトウ
ェアを追加することにより目標位置局限機能を実現する
ことができる。
【図１】本発明の実施形態１、２及び３に係る目標位置
局限処理システムの構成図である。
局限処理システムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る受信処理器の構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る受信処理器の構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る受信処理器の構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】本発明の実施形態４に係る目標位置局限処理シ
ステムの構成図である。
ステムの構成図である。
【図６】従来のパッシブソーナーの構成図である。
【図７】従来のアクティブソーナーの構成図である。
１ 受波器
２ 整相器
３ 第１の周波数分析器
４ 第２の周波数分析器
５ 表示処理器
６，６Ａ レプリカ信号変換器
７ 受信処理器
８，８Ａ 探知／表示処理器
９ レプリカ信号発生器
１１ ＃１メモリ
１２ ＃２メモリ
１３ βxk演算器
１４ 乗算器
１５ 逆フーリエ変換器
１６ 加算器
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−242586（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−248381（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−120553（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−174839（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−100022（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−281234（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−329660（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 3/80 - 3/86
G01S 5/18 - 5/30
G01S 7/52 - 7/64
G01S 15/00 - 15/96
Claims (8)
- 【請求項１】 目標からの放射音及び反響音を受信する
ソーナー装置における目標位置局限方法において、 送信信号を音響波に変換して水中に放射し、目標からの
反射波を複数の各受波素子が受波してそれぞれ受信信号
に変換して出力し、この複数の受信信号を整相して指向
性を持つビーム信号を形成し、このビーム信号を第１の
周波数分析手段によって一定時間の窓幅で周波数分析
し、この周波数分析結果を一旦記憶し、この記憶情報を
用いて第２の周波数分析手段によって各周波数成分毎に
設定された周波数分析幅による周波数分析を行い、この
周波数分析結果を表示できるように出力すると共に、前
記第１の周波数分析手段による周波数分析結果と前記送
信信号のレプリカ信号との相関処理を行い、この相関処
理結果の信号値が所定の閾値を越える場合に、この信号
を目標からのエコー信号であると判定し、このエコー信
号の伝搬所要時間に基づく距離と前記ビーム信号の指向
性に基づく方位により目標の位置を局限することを特徴
とする目標位置局限方法。 - 【請求項２】 前記第１の周波数分析手段による周波数
分析結果と送信信号のレプリカ信号とをそれぞれ所定時
間毎に分割し、この分割した周波数分析結果とレプリカ
信号との相関処理を行い、この相関処理結果を結合する
ことによりレプリカ信号の信号長にわたる相関処理を行
うようにしたことを特徴とする請求項１記載の目標位置
局限方法。 - 【請求項３】 前記第１の周波数分析手段による周波数
分析結果と送信信号のレプリカ信号とをそれぞれ所定時
間毎に分割し、この分割した周波数分析結果とレプリカ
信号との相関処理を行い、この相関処理結果の絶対値又
は２乗値を加算するようにしたことを特徴とする請求項
１記載の目標位置局限方法。 - 【請求項４】 前記送信信号のレプリカ信号として、前
記目標からの反射波における複数のドップラーシフトを
想定してこの複数のドップラーシフトに対応した複数の
レプリカ信号をそれぞれ発生し、この複数の各レプリカ
信号と前記第１の周波数分析手段による周波数分析結果
との相関処理を並列に行うようにしたことを特徴とする
請求項１記載の目標位置局限方法。 - 【請求項５】 目標からの放射音及び反響音を受信する
ソーナー装置における目標位置局限方法において、 送信信号を音響波に変換して水中に放射し、目標からの
反射波を複数の各受波素子が受波してそれぞれ受信信号
に変換して出力し、この複数の受信信号を第１の周波数
分析手段によってそれぞれ一定時間の窓幅で周波数分析
し、この複数の周波数分析結果を整相して指向性を持つ
ビーム信号を形成し、このビーム信号を一旦記憶し、こ
の記憶情報を用いて第２の周波数分析手段によって各周
波数成分毎に設定された周波数分析幅による周波数分析
を行い、この周波数分析結果を表示できるように出力す
ると共に、前記形成された指向性を持つビーム信号と前
記送信信号のレプリカ信号との相関処理を行い、この相
関処理結果の信号値が所定の閾値を越える場合に、この
信号を目標からのエコー信号であると判定し、このエコ
ー信号の伝搬所要時間に基づく距離と前記ビーム信号の
指向性に基づく方位により目標の位置を局限することを
特徴とする目標位置局限方法。 - 【請求項６】 前記形成された指向性を持つビーム信号
と送信信号のレプリカ信号とをそれぞれ所定時間毎に分
割し、この分割したビーム信号とレプリカ信号との相関
処理を行い、この相関処理結果を結合することによりレ
プリカ信号の信号長にわたる相関処理を行うようにした
ことを特徴とする請求項５記載の目標位置局限方法。 - 【請求項７】 前記形成された指向性を持つビーム信号
と送信信号のレプリカ信号とをそれぞれ所定時間毎に分
割し、この分割したビーム信号とレプリカ信号との相関
処理を行い、この相関処理結果の絶対値又は２乗値を加
算するようにしたことを特徴とする請求項５記載の目標
位置局限方法。 - 【請求項８】 前記送信信号のレプリカ信号として、前
記目標からの反射波における複数のドップラーシフトを
想定してこの複数のドップラーシフトに対応した複数の
レプリカ信号をそれぞれ発生し、この複数の各レプリカ
信号と前記形成された指向性を持つビーム信号との相関
処理を並列に行うようにしたことを特徴とする請求項５
記載の目標位置局限方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14529197A JP3396798B2 (ja) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | 目標位置局限方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14529197A JP3396798B2 (ja) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | 目標位置局限方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10332818A JPH10332818A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3396798B2 true JP3396798B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=15381755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14529197A Expired - Fee Related JP3396798B2 (ja) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | 目標位置局限方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3396798B2 (ja) |
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| JP5668516B2 (ja) * | 2011-02-16 | 2015-02-12 | 日本電気株式会社 | ソーナーシステム、受信装置、ソーナー用目標物特定方法、及びそのプログラム |
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| DE102013021845A1 (de) * | 2013-12-21 | 2015-06-25 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Verfahren zum Detektieren von Zielechos in einem Empfangssignal eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensoreinrichtung und Kraftfahrzeug |
| JP6451382B2 (ja) * | 2015-02-16 | 2019-01-16 | 日本電気株式会社 | 目標物検出装置、目標物検出方法、目標物検出プログラムおよび記憶媒体 |
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-
1997
- 1997-06-03 JP JP14529197A patent/JP3396798B2/ja not_active Expired - Fee Related
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