JP3511090B2 - 航走体放射雑音からの航跡標定方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航走体の放射雑音
を用いて、航走体の航跡を標定する航走体放射雑音から
の航跡標定方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の音響航跡標定装置は、「海洋音響
（基礎と応用）」海洋音響学会Ｐ２０９〜Ｐ２１３（以
下、公知文献１）と、特許第２７２３８６６号公報「発
明の名称：信号検出装置」（以下、公知文献２）に開示
されているものがあり、両装置とも原理はＬＢＬ測位方
式（Long Base-Line System）と呼ばれるものである。
その原理等を図８、図９を用いて説明する。また、公知
文献２で開示された従来の技術の構成を図１０に示す。

【０００３】図８において、水中又は水上を航走する目
標航走体の位置Ｐ(ｘ,ｙ,ｚ)と海底に設置した複数の受
波器位置Ｓ_１(ｘ_１,ｙ_１,ｚ_１)，Ｓ_２(ｘ_２,ｙ_２,
ｚ_２)，Ｓ _３(ｘ_３,ｙ_３,ｚ_３)，…，Ｓ_ｉ(ｘ_ｉ,ｙ_ｉ,ｚ
_ｉ)及びレンジＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，…，Ｒ_ｉの関係は次
式(1)によって表される。

【０００４】

【数１】 ここで航走体に取り付けられたピンガー音発信器からの
ピンガー音の計測結果から各受波器までの到達時間差τ
が求められたとすると、水中の音波伝搬速度をＷとして
到達時間差τとレンジＲの関係は次式(2)が成り立つ。 Ｒ_ｉ−Ｒ_ｊ＝τ_ｉｊＷ …(2) （但し、τ_ｉｊはレンジＲ_ｉ，Ｒ_ｊ間の到達時間差） 三次元方程式を解くために図８に示す３台の受波器につ
いて考えると次式(3)が得られる。

【０００５】

【数２】 これを、ｉ台の受波器について解くことによりレンジＲ
が算出される。

【０００６】ピンガー音の各受波器までの到達時間差τ
は、ピンガー音が絶対時間に同期して送波される場合に
は、各受波器の受波信号から直接検出することが出来
る。ピンガー音が非同期方式の場合には、各受波器の受
波信号間の相互相関係数を算出し、その値が最大となる
到達時間差からレンジＲを検出することができる。さら
に、航走体深度をダブルピングの間隔として送信するこ
とにより航走深度を求めることもできる。

【０００７】図９にダブルピンガー送受波信号の概要を
示す。図中の記号を以下に説明する。ｔｓ_１，ｔｓ
_２ ，ｔｍ_１，ｔｍ_２はピンガー音の送信及び受信時刻
の同期絶対時間、ｔｄ_１はダブルピングの間隔、Ｌは送
信周期、δｔは送波から受波までの時間である。従っ
て、レンジＲの計算式は次式(4)による。 Ｒ＝δｔ×Ｗ …(4) ここで、 δｔ＝ｔｍ_１−ｔｓ_１ …(5) 但し、ｔｍ_１−ｔｓ_１＜Ｌ

【０００８】公知文献２は、公知文献１で開示された原
理におけるピンガー音の代わりに航走体の放射雑音を含
む広帯域雑音を用いるもので、異なる２カ所に配置され
た受波器で受信した該広帯域雑音に生じる音源の移動に
伴うドップラー効果の影響を補正する信号検出装置に関
するものである。すなわち、２カ所で受信した信号の一
方の入力信号をあらかじめ定めた複数の比率でそれぞれ
時間圧縮又は時間延伸する複数のドップラー補正部と、
複数のドップラー補正部の出力と他方の信号の相互相関
をそれぞれ求める複数の相互相関部と、各相互相関部の
出力から最大値を選択する最大選択部を有しており、そ
の結果、該広帯域雑音に生じる音源の移動に伴うドップ
ラー効果の影響を補正することができるものとしてい
る。

【０００９】図１０において公知文献２で開示された装
置の各構成機器の作動状況を説明する。図中、１は水
中、２は水面、３は海底を示す。水中１又は水面２を航
走体４が航走している場合、航走体４からは航走雑音が
発生しており、受波器Ｓ_１，Ｓ _２，…，Ｓ_Ｎで受信され
た信号は受信回路５−１，５−２，…，５−Ｎで一定レ
ベルまで振幅増幅された後、Ａ／Ｄ変換器６−１，６−
２，…，６−Ｎに入力される。Ａ／Ｄ変換器６−１，６
−２，…，６−Ｎでアナログ信号はそれぞれデジタル信
号に変換され、２台毎の受波器からの信号を対として考
えたときの一方のデジタル信号はドップラー補正部７を
介して相互相関演算部８に入力され、他方のデジタル信
号は直接相互相関演算部８に入力される。ドップラー補
正部７では２台の受波器で受信した一方の受波信号を予
め定めた複数の比率で時間圧縮又は延伸してドップラー
補正を行い相互相関演算部８に出力する。相互相関演算
部８では複数の比率でドップラー補正された一方の受波
信号と直接入力された他方の信号についてそれぞれ相互
相関係数を算出し、その最大値を検出することによって
到達時間差を決定し表示部９に出力する。表示部９は入
力された到達時間差から次式(6)より目標の方位及び位
置を測位し、その結果を表示する。 θ＝ｃｏｓ^−１(τＷ／ｄ) …(6) 図１１に目標音源の方位を測位する原理図が示され、式
(6)中のθは図１１に示すように、複数の受波器Ａ，Ｂ
の配列方向と音波の到来方向とのなす方位角であり、ｄ
は隣り合う受波器の配列間隔であり、ｒ＝τＷである。
また、図１２に目標音源の方位及び位置を測位する原理
が示され、受波器Ａ，Ｂの配列方向と音波の到来方向と
のなす方位角θ_１、受波器Ｃ，Ｄの配列方向と音波の到
来方向とのなす方位角θ_２とから目標位置（音源の位
置）を求めることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、公知文献１で
開示された発明の問題点は、予め目標航走体にピンガー
音発信器を取り付ける必要があるので目標航走体が限定
されることである。

【００１１】公知文献２で開示された発明の問題点は、
各受波器により計測される航走体放射雑音信号中には、
該放射雑音が放射された同期絶対時間のデータが無いの
で２台の受波器Ｓ_ｌと受波器Ｓ_２への該航走体放射雑音
の到達時間差から各受波器間のレンジ差(Ｒ_１−Ｒ_２)は
求められるが、各受波器から音源までの距離であるレン
ジＲは求められない。また公知文献２の発明によると目
標航走体の方位を検出するためには各２台の受波器間の
距離を目標航走体までの距離に依存して決定しなくては
ならない。さらに周波数範囲が非常に広く音圧レベルが
複雑に変化する航走体放射雑音からの目標方位検出によ
る航跡標定は極めて精度が低い欠点がある。

【００１２】本発明は、上記の点に鑑み、各受波器によ
り計測される航走体放射雑音信号中に、該放射雑音が放
射された同期絶対時間のデータが無くとも各受波器への
該放射雑音の到達時間差からレンジを求めることを可能
とし、ひいては航走体の装備条件に依存することなく、
目標の航跡を正確に標定することが可能な航走体放射雑
音からの航跡標定方法及び装置を提供することを目的と
する。

【００１３】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願請求項１の発明は、航走体の放射雑音を３台以
上の受波器で受信し、受信された受波信号間の相互相関
をとることにより音源の位置を求める航走体放射雑音か
らの航跡標定方法において、各受波信号を航走体固有振
動特性に起因する航走雑音周波数帯域でバンドパスフィ
ルター処理した後ドップラー補正して、３台以上の受波
器の内の各２台の組み合わせに対し、それぞれドップラ
ー補正された受波信号について相互相関処理を行い周波
数分析間隔ｄｔ毎の相関係数を算出し放射雑音計測開始
時間ｔ_０における到達時間差を０とした仮定到達時間差
曲線を算出し、各受波信号のｎ個のサンプル信号の内の
初期のｉ個を用いて航走体位置変動量と未知バイアス変
動量を求め、前記航走体位置変動量と未知バイアス変動
量から真の放射雑音到達時間差を検出し、全放射雑音計
測時間にわたって航走体の位置を算出して航跡を標定す
ることを特徴としている。

【００１５】本願請求項２の発明は、請求項１記載の航
走体放射雑音からの航跡標定方法において、(ａ)前記３
台以上の受波器の内、各２台の組み合わせにおいて、航
走体固有振動特性に起因する航走雑音周波数帯域でバン
ドパスフィルター処理された後ドップラー補正された全
放射雑音計測時間Ｔの受波信号Ｘ_ｉ(ｔ)とＸ_ｊ(ｔ)のＦ
ＦＴ処理信号を読み込んで、前記周波数分析間隔ｄｔ毎
にｎ回（Ｔ＝ｎ×ｄｔ）逆ＦＦＴ処理したｎ個のサンプ
ル信号χ_ｉｎ(ｔ)とχ_ｊｎ(ｔ)の相互相関係数Ｃ_ｉｊｎ
を算出し、該相互相関係数の実数部を当該相互相関係数
の実数部の最大値で割り相対相互相関係数△ｄ_ｉｊｎで
表示した時間−相対相関係数信号を算出するステップ
と、(ｂ)前記相対相互相関係数△ｄ_ｉｊｎ信号を読み込
んで、放射雑音計測開始時間ｔ_０での受波器Ｓ_ｉとＳ_ｊ
の航走体放射雑音到達時間差を０とし、サンプル信号χ
_ｉｎ(ｔ)とχ_ｊｎ(ｔ)について１番目の相対相互相関係
数△ｄ_ｉｊ１と２番目の相対相関係数△ｄ_ｉｊ２の相関
を計算し、そのズレ幅△ｗ_ｉｊ１を求め、同様に、２番
目の相対相関係数△ｄ_ｉｊ２と３番目の相対相関係数△
ｄ_ｉｊ３の相関からズレ幅△ｗ_ｉｊ２、さらに△ｄ
_ｉｊ２と△ｄ_ｉｊ３の相関からズレ幅△ｗ_{ｉ ｊ３}、これ
を順次、△ｄ_ｉｊｉと△ｄ_{ｉｊｉ＋１}のズレ幅△ｗ
_ｉｊｉまで算出して、仮定到達時間差曲線τ_ｉｊ’＝ｗ
_ｉｊ(ｔ)を求めるステップと、(ｃ)前記３台以上の受波
器により計測された各受波信号のｎ個のサンプル信号χ
_１(ｔ)，χ_２(ｔ)，χ_３(ｔ)，…，χ_ｎ(ｔ)の内の初期
のｉ個について求めた仮定到達時間差τ_ｉｊｉ’と航走
体が微小時間（ｔ−１）から（ｔ＋１）間は直線上を進
行するとした航走体位置Ｐ(ｋ)にラプラシアンフィルタ
ーによる非線形最小二乗法を適用し航走体の位置変動量
と未知バイアス変動量を求めるステップと、(ｄ)求めら
れた航走体位置変動量と未知バイアス変動量を基に、航
走体の任意設定初期位置Ｐ_０について順次、ラプラシア
ンフィルター残差が最小になる航走体の位置Ｐ(０)から
Ｐ(ｉ)を決定し、その値から真の到達時間差を検出する
ステップと、(ｅ)航走体放射雑音の各受波器までの真の
到達時間差と各受波器の位置Ｓ_Ｎ（ｘ _Ｎ,ｙ_Ｎ,ｚ_Ｎ）及
び任意に設定した航走体初期位置Ｐ_０（ｘ_０,ｙ_０,
ｚ_０）とから未知バイアス変動量△Ｂ_ｉｊを０として、
目標と受波器の距離であるレンジＲ _ｉｊに関する三次元
方程式を解くことにより、全放射雑音計測時間Ｔにわた
り航走体の位置Ｐ(ｔ)を決定するステップとを具備する
ことを特徴としている。

【００１６】本願請求項３の発明は、航走体の放射雑音
を３台以上の受波器で受信し、受信された受波信号間の
相互相関をとることにより、音源の位置を求める航走体
放射雑音からの航跡標定装置において、航走体の放射雑
音を受信する受波器Ｓ_ｌ，Ｓ_２，…，Ｓ_Ｎ（但し、Ｎ：
３以上の整数）と、前記受波器からの受波信号をそれぞ
れ一定レベルまで振幅増幅する受信回路（５−１，５−
２，…，５−Ｎ）と、前記受信回路からのアナログ受波
信号をそれぞれデジタル受波信号に変換するＡ／Ｄ変換
器（６−１，６−２，…，６−Ｎ）と、前記Ａ／Ｄ変換
器からのデジタル受波信号をそれぞれＦＦＴ処理し時間
−周波数信号に変換するＦＦＴ処理器（１１−１，１１
−２，…，１１−Ｎ）と、前記ＦＦＴ処理器でＦＦＴ処
理された時間−周波数信号をそれぞれ記憶する記憶装置
（１２−１，１２−２，…，１２−Ｎ）と、航走体固有
振動特性に起因する航走雑音周波数帯域を検出する検出
器（１４）と、航走体固有振動特性に起因する航走雑音
周波数帯域で前記記憶装置からの信号をバンドパスフィ
ルター処理をするバンドパスフィルター処理器（１３−
１，１３−２，…，１３−Ｎ）と、受波信号のドップラ
ー周波数により航走体の速度を検出する航走体速度検出
器（１５）と、前記航走体速度検出器で検出された航走
体の速度により受波信号をドップラー補正するドップラ
ー補正演算器（１６）と、該ドップラー補正された受波
信号について３台以上の受波器の内の各２台の組み合わ
せに対して、該ドップラー補正された受波信号について
相互相関処理を行い放射雑音計測開始時間ｔ_０における
到達時間差を０とした仮定到達時間差曲線を算出する相
互相関による仮定到達時間差検出器（１７）と、前記仮
定到達時間差検出器で算出された仮定到達時間差から各
受波信号のｎ個のサンプル信号の内の初期のｉ個を用い
て航走体位置変動量と未知バイアス変動量を求める航走
体位置変動量と未知バイアス変動量演算器（１８）と、
前記航走体位置変動量と未知バイアス変動量演算器で演
算された航走体位置変動量と未知バイアス変動量から真
の放射雑音到達時間差を検出する真の到達時間差検出器
（１９）と、前記真の到達時間差検出器で検出された真
の到達時間差から全放射雑音計測時間にわたって航走体
の位置を求め航跡を標定する航走体の航跡標定器（２
０）を具備し、航走体が水中又は水上を航走した場合
に、３台以上の受波器で受信した受波信号から、航走体
放射雑音の各受波器までの到達時間差を検出し、航走体
の位置を標定することを特徴としている。

【００１７】本願請求項４の発明は、請求項３記載の航
走体放射雑音からの航跡標定装置において、前記ドップ
ラー補正された受波信号の相互相関処理を行う相互相関
による仮定到達時間差検出器（１７）は、(ａ)Ｎ台の受
波器の内、各２台の組み合わせに基づいて、前記航走体
固有振動特性に起因する周波数帯域でバンドパスフィル
ター処理された後ドップラー補正演算器（１６）でドッ
プラー補正された全放射雑音計測時間Ｔの受波信号Ｘ_ｉ
(ｔ)とＸ_ｊ(ｔ)のＦＦＴ処理信号を読み込んで、該信号
を周波数分析間隔ｄｔ毎にｎ回（Ｔ＝ｎ×ｄｔ）逆ＦＦ
Ｔ処理して求めたｎ個のサンプル信号χ_ｉｎ(ｔ)とχ
_ｊｎ(ｔ)の相互相関係数Ｃ_ｉｊｎを算出し、該相互相関
係数の実数部を当該相互相関係数の実数部の最大値で割
り相対相互相関係数△ｄ_ｉｊｎで表示した時間−相対相
関係数信号を算出する手段と、(ｂ)前記相対相互相関係
数△ｄ_ｉｊｎ信号を読み込んで、放射雑音計測開始時間
ｔ_０での受波器Ｓ_ｉとＳ_ｊの航走体放射雑音到達時間差
を０とし、サンプル信号χ_ｉｎ(ｔ)とχ_ｊｎ(ｔ)につい
て１番目の相対相互相関係数△ｄ_ｉｊ１と２番目の相対
相関係数△ｄ_ｉｊ２の相関を計算し、そのズレ幅△ｗ
_ｉｊ１を求め、同様に、２番目の相対相関係数△ｄ
_ｉｊ２と３番目の相対相関係数△ｄ_ｉｊ３の相関からズ
レ幅△ｗ_ｉｊ２、さらに△ｄ_ｉｊ３と△ｄ_ｉｊ４の相関
からズレ幅△ｗ_{ｉ ｊ３}、これを順次、△ｄ_ｉｊｉと△ｄ
_{ｉｊｉ＋１}のズレ幅△ｗ_ｉｊｉまで算出して、仮定到達
時間差曲線τ_ｉｊ’＝ｗ_ｉｊ(ｔ)を求める手段とを具備
し、前記航走体位置変動量と未知バイアス変動量演算器
（１８）は、前記３台以上の受波器により計測された各
受波信号Ｘ(ｔ)のｎ個のサンプル信号χ_１(ｔ)，χ
_２(ｔ)，χ_３(ｔ)，…，χ_ｎ(ｔ)の内の初期のｉ個につ
いて求めた仮定到達時間差τ_ｉｊｉ’と航走体が微小時
間（ｔ−１）から（ｔ＋１）間は直線上を進行すとした
航走体位置Ｐ(ｋ)にラプラシアンフィルターによる非線
形最小二乗法を適用し航走体の位置変動量と未知バイア
ス変動量を求める手段を具備し、前記真の到達時間差検
出器（１９）は、求められた該航走体位置変動量と未知
バイアス変動量を基に、航走体の任意設定初期位置Ｐ_０
について順次、ラプラシアンフィルター残差が最小にな
る航走体の位置Ｐ(０)からＰ(ｉ)を決定し、その値から
真の到達時間差を検出する手段を具備し、前記航走体の
航跡標定器（２０）は、前記航走体放射雑音の各受波器
までの真の到達時間差と各受波器の位置Ｓ_Ｎ（ｘ_Ｎ,ｙ
_Ｎ,ｚ_Ｎ）及び任意に設定した航走体初期位置Ｐ_０（ｘ
_０,ｙ_Ｏ,ｚ_０）とから未知バイアス変動量△Ｂ_ｉｊを０
として、目標と受波器の距離であるレンジＲ_ｉｊに関す
る三次元方程式を解くことにより、全放射雑音計測時間
Ｔにわたり航走体の位置Ｐ(ｔ)を決定する手段を具備す
ることを特徴としている。

【００１８】以下、本発明に係る航走体放射雑音からの
航跡標定方法及び装置の原理説明を行う。

【００１９】以下の原理説明の中で使用する記号の定義
は次のとおりである。 Ｐ(ｋ) ：航走体の位置 ｄＰ(ｋ)：航走体の位置変動量 Ｓ_ｉ ：受波器（音響センサー）の位置 Ｒ_ｉ ：航走体と受波器の距離 ｆ(ｔ) ：航走体放射雑音信号 ｘ(ｔ) ：受波器の航走体放射雑音受波信号 Ｗ ：水中音波伝搬速度 ｃ ：水中音波減衰係数〔ｄＢ／ｍ］｛ｘ(ｔ)＝
(Ｒ_ｉ)^ｃｆ(ｔ)｝ Ｘ(ｔ) ：ドップラー補正後の受波器の航走体放射雑音
受波信号 Ｘ(ｔ)’：航走体放射雑音受波信号のＦＦＴ処理信号 χ(ｔ) ：受波信号Ｘ(ｔ)のサンプル信号 △ｔ ：サンプリングレート Ｎ ：受波器数ｍ ：受波器のペア数 ｎ ：受波信号のサンプル数 ｄｔ ：受波信号の周波数分析間隔 Ｔ ：全放射雑音計測時間 Ｃ ：相互相関係数 △ｄ ：相対相互相関係数 △ｗ_ｎ ：△ｄ_ｎと△ｄ_ｎ＋１相関ズレ幅τ ：到達時間差(τ＝τ’＋Ｂ _ｉｊ ／Ｗ） τ’ ：仮定到達時間差 △τ’ ：仮定到達時間差変動量 Ｂ_ｉｊ ：未知バイアス △Ｂ_ｉｊ ：未知バイアス変動量 ｂ(ｋ) ：ラプラシアンフィルター残差 Ｆ(ｋ) ：到達時間残差

【００２０】本発明においては、最初に全受波器の受波
信号Ｘ_ｎ(ｔ)のｎ個のサンプル信号χ_１(ｔ)，χ
_２(ｔ)，…，χ_ｎ(ｔ)の最初のｉ個(例：ｉ＝３０)を用
いて、航走体の初期位置Ｐ_０(ｋ_０)からＰ_ｉ(ｋ_ｉ)まで
の航跡と未知バイアスＢを計算する。

【００２１】次に、求められた予期位置Ｐ_０(ｋ)を含む
航跡から、全放射雑音計測時間における到達時間差τを
用い航走体の位置Ｐ(ｉ＋１)を求める。その原理を手順
に従って、以下に説明する。

【００２２】(ａ)時刻ｔにおける航走体放射雑音の受波
器Ｓによる受波信号をｘ(ｔ)、航走体の任意に設定した
初期位置Ｐ_０(ｘ_０,ｙ_０,ｚ_０)、全受波器の位置Ｓ
_ｉ(ｘ_ｉ,ｙ _ｉ,ｚ_ｉ)を初期値として設定する。

【００２３】時刻ｔでのレンジＲ(ｔ)＝｜Ｐ(ｔ)−Ｓ｜
において、航走体が発した放射雑音ｆ(ｔ)は、時刻｛ｔ
＋Ｒ(ｔ)／Ｗ｝で、音波の減衰係数をｃ(ｄＢ／ｍ)とす
ると、受波器に届く波形は{Ｒ(ｔ)}^ｃｆ(ｔ)となる。こ
こで、ｔ＝ｔ_１，ｔ_２，…に対しては、

【００２４】

【数３】 となる。この波形を改めてサンプリングレート△ｔで分
割しなおして、受波器の受信波としたものが受波信号ｘ
(ｔ_１)，ｘ(ｔ_２)，ｘ(ｔ_３)，…，ｘ(ｔ_ｎ)である。

【００２５】(ｂ)Ｎ台の受波器の内、各２台の組み合わ
せに対し、受波信号ｘ_ｉ(ｔ)，ｘ_ｊ(ｔ)を読み込む。

【００２６】(ｃ)受波信号ｘ_ｉ(ｔ)，ｘ_ｊ(ｔ)について
周波数分析間隔ｄｔ毎にＦＦＴ処理を行う。

【００２７】(ｄ)航走体固有振動特性に起因する航走雑
音周波数帯域の最小周波数成分ｆ_{ｍｉ ｎ}Ｈｚと最大周波
数成分ｆ_ｍａｘＨｚを検出する。この検出には、本発明
者が先に提案している特願平１１−０６９９２４号に記
載の構成を利用できる。

【００２８】(ｅ)航走体固有振動特性に起因する航走雑
音周波数帯域最小周波数成分ｆ_ｍｉｎＨｚと最大周波数
成分ｆ_ｍａｘＨｚの範囲で航走放射雑音受波信号をバン
ドパスフィルター処理をする。

【００２９】(ｆ)３台以上の受波器の内の各２台の組み
合わせにおいて、各バンドパスフィルター処理された時
間−周波数受波信号をドップラー補正する。このドップ
ラー補正には、公知文献２や本発明者が先に提案してい
る特願平１１−０６９９２４号に記載の構成を利用でき
る。

【００３０】(ｇ)３台以上の受波器の内の各２台の組み
合わせにおいて、各ドップラー補正された２台の受波器
Ｓ_ｉとＳ_ｊの時間−周波数受波信号Ｘ_ｉ(ｔ)’とＸ
_ｊ(ｔ)’を逆ＦＦＴ処理し、Ｘ_ｉ(ｔ)とＸ_ｊ(ｔ)の相互
相関係数Ｃ_ｉｊを算出する。

【００３１】

【数４】 さらに、Ｃ_ｉｊ’を逆ＦＦＴ処理して相互相関係数Ｃ
_ｉｊを算出する。

【００３２】(ｈ)相互相関係数を相対値で表現するため
に、△ｄ_ｉｊを求める。 △ｄ＝real(Ｃ)／real(Ｃ_ｍａｘ) …(9) 但し、 real(Ｃ_ｍａｘ)はＣ_ｎ(ｔ)の実数部の最大値 real(Ｃ)はＣ_ｎ(ｔ)の実数部

【００３３】(ｉ)本発明である航走体放射雑音からの航
跡標定方法及び装置は、トリガー機能が無いことを前提
としているので受波器の受波信号上の計測開始絶対時間
ｔ_０が未知であることから、航走体の初期位置Ｐ_０は未
知数となる。従って、航走体の初期位置Ｐ_０を任意に仮
定した未知の初期値とする。

【００３４】(ｊ)最初に仮定到達時間差τ’を算出す
る。その算出方法を次に示す。前記相対相互相関係数△
ｄ_ｉｊｎ信号を読み込んで、放射雑音計測開始時間ｔ _０
での受波器Ｓ_ｉとＳ_ｊの航走体放射雑音到達時間差を０
とし、サンプル信号χ _ｉｎ(ｔ)とχ_ｊｎ(ｔ)について１
番目の相対相互相関係数△ｄ_ｉｊ１と２番目の相対相関
係数△ｄ_ｉｊ２の相関を計算し、そのズレ幅△ｗ_ｉｊ１
を求め、同様に、２番目の相対相関係数△ｄ_ｉｊ２と３
番目の相対相関係数△ｄ_ｉｊ３の相関からズレ幅△ｗ
_ｉｊ２、さらに△ｄ_ｉｊ３と△ｄ_ｉｊ４の相関からズレ
幅△ｗ_{ｉｊ ３}、これを順次、△ｄ_ｉｊｉと△ｄ
_{ｉｊｉ＋１}のズレ幅△ｗ_ｉｊｉまで算出して、仮定到達
時間差曲線τ_ｉｊ’＝ｗ_ｉｊ(ｔ)が求められる。

【００３５】(ｋ)仮定到達時間差τ’からレンジＲ_ｉを
求める方法について以下に説明する。仮定到達時間差τ
_ｉｊ’は、Ｎ(Ｎ−１)／２組のセンサーペアＭ_ｉｊに対
して求まる。ここで、受波信号上の時間ｔにおける仮定
到達時間差τ_ｉｊ’に未知バイアスＢ_ｉｊを付加するこ
とによって、次式が成り立つ。

【００３６】

【数５】 但し、Ｂ_ｉｊは、ｔには依存しない定数とする。これを
ｔ＝ｋｄｔとおき書き直す。 ｜Ｐ_ｉ(ｋ)−Ｓ_ｉ｜−｜Ｐ_ｊ(ｋ)−Ｓ_ｊ｜＝τ_ｉｊ’(ｋ)Ｗ＋Ｂ_ｉｊ …(11)

【００３７】本発明の放射雑音計測範囲において、航走
体の進路上の位置Ｐ(ｋ)には、微小時間(ｔ−１)から
(ｔ＋１)の間にラプラシアンフィルター残差をｂ(ｋ)と
して次式が成り立つ。 α{Ｐ(ｋ−１)−２Ｐ(ｋ)＋Ｐ(ｋ＋１)}＝ｂ(ｋ) …(12) (11)式と(12)式のｋ＝１，２，…，ｎについて連立方程
式を立てて解く。ここで、未知数Ｐ(ｋ)とＢ_ｉｊの数
は、３ｎ＋_ＮＣ_２で、式の数は、_ＮＣ_２・ｎ＋３(ｎ−
２)となる。Ｎ＝３のとき、未知数の数は３ｎ＋３で、
式の数は３ｎ＋３(ｎ−２)である。よって、ｎ≧３なら
ば式の数≧未知数の数となり、(11)，(12)式から未知数
が明らかとなる。

【００３８】また、Ｎ＝４のときには、未知数の数は、
３ｎ＋６で、式の数は、６ｎ＋３(ｎ−２)となる。ｎを
大きく取る場合、(10)式より次式が定義できる。 Ｆ(ｋ)＝｜Ｒ_ｉ(ｋ)｜−｜Ｒ_ｊ(ｋ)｜−τ_ｉｊ’(ｋ)Ｗ−Ｂ_ｉｊ …(13) ここで、Ｆ(ｋ)は、到達時間残差である。

【００３９】(ｌ)航走体の位置変動量ｄＰ(ｋ)と未知バ
イアス変動量△Ｂ_ｉｊを計算する。その方法を次に説明
する。(12)式を次式に書き直す。 Ｘ(ｋ)＝α{ｘ(ｋ−１)−２ｘ(ｋ)＋ｘ(ｋ＋１)} Ｙ(ｋ)＝α{ｙ(ｋ−１)一２ｙ(ｋ)＋ｙ(ｋ＋１)} …(14) Ｚ(ｋ)＝α{ｚ(ｋ−１)−２ｚ(ｋ)＋ｚ(ｋ＋１)} (14)式を全微分する。 ｄＸ(ｋ)＝αｄｘ(ｋ−１)−２αｄｘ(ｋ)＋αｄｘ(ｋ＋１) ｄＹ(ｋ)＝αｄｙ(ｋ−１)−２αｄｙ(ｋ)＋αｄｙ(ｋ＋１) …(15) ｄＺ(ｋ)＝αｄｚ(ｋ−１)−２αｄｚ(ｋ)＋αｄｚ(ｋ＋１)(13)式を微分 すると仮定到達時間差τ’は消去されて次
式となる。

【００４０】

【数６】 ｄＦ(ｋ)＝{(ｘ−ｘ_ｉ)／Ｒ_ｉ−(ｘ−ｘ_ｊ)／Ｒ_ｊ}ｄｘ(ｋ) ＋{(ｙ−ｙ_ｉ)／Ｒ_ｉ−(ｙ−ｙ_ｊ)／Ｒ_ｊ}ｄｙ(ｋ) ＋{(ｚ−ｚ_ｉ)／Ｒ_ｉ−(ｚ−ｚ_ｊ)／Ｒ_ｊ}ｄｚ(ｋ)−△Ｂ_ｉｊ …(17) ここで(15)式と(17)式を連立させて、最小二乗法により
ｄｘ(ｋ)，ｄｙ(ｋ)，ｄｚ(ｋ)及び△Ｂ_ｉｊを決める。

【００４１】(ｍ)航走体の位置Ｐ(ｉ)を決定する。前記
項目(ａ)から(ｌ)までの処理で求められたｄｘ(ｋ)，ｄ
ｙ(ｋ)，ｄｚ(ｋ)及び△Ｂ_ｉｊを基に、初期位置Ｐ_０に
ついて順次、(18)式のごとく更新し求められる残差が最
小になる航走体の位置Ｐ(０)からＰ(ｉ)を決定する。 ｘ(ｋ_ｎ)＝ｘ(ｋ_ｎ)＋ｄｘ(ｋ_ｎ) ｙ(ｋ_ｎ)＝ｙ(ｋ_ｎ)＋ｄｙ(ｋ_ｎ) …(18) ｚ(ｋ_ｎ)＝ｚ(ｋ_ｎ)＋ｄｚ(ｋ_ｎ)

【００４２】(ｎ)航走体の位置Ｐ(ｉ＋１)を決定する。
求められた航走体初期位置Ｐ_０(ｘ_０,ｙ_０,ｚ_０)と真の
到達時間差τから△Ｂ _ｉｊ＝０として、時刻ｔにおける
航走体の位置Ｐ(ｔ)を決定する。

【００４３】以下に処理法を説明する。航走体の位置Ｐ
(ｘ,ｙ,ｚ)に収束した初期値Ｐ(ｉ＋１)＝２Ｐ(ｉ)−Ｐ
(ｉ−１)を与える。

【００４４】次に(17)，(18)式より次式を得る。 ｄＦ(ｋ)＝Ａ_ｉｊｄｘ＋Ｂ_ｉｊｄｙ＋Ｃ_ｉｊｄｚ …(19) ここで、 Ａ_ｉｊ＝(ｘ−ｘ_ｉ)／Ｒ_ｉ−(ｘ−ｘ_ｊ)／Ｒ_ｊ Ｂ_ｉｊ＝(ｙ−ｙ_ｉ)／Ｒ_ｉ−(ｙ−ｙ_ｊ)／Ｒ_ｊ Ｃ_ｉｊ＝(ｚ−ｚ_ｉ)／Ｒ_ｉ−(ｚ−ｚ_ｊ)／Ｒ_ｊ (19)式をマトリックスで表示すると

【００４５】

【数７】 これをＦ＝Ｍ・ｄＰとする。

【００４６】

【数８】 (23)式からｄＰを求めるために、両辺に転置行列^ｔＭを
かける。^ｔ ＭＦ＝^ｔＭＭｄＰ より ｄＰ＝(^ｔＭＭ)^−１(^ｔＭＦ) …(24)

【００４７】(ｏ)二乗平均残差 (ΣｄＦ(ｋ)^２／
Ｓ_ｉｊ)^１／２ を計算する。

【００４８】(ｐ)残差が前回の残差と変わらなかったら
終了する。

【００４９】(ｑ)次式のマトリックスＭを計算する。

【００５０】

【数９】

【００５１】 (ｒ)ｄＰ＝(^ｔＭＭ)^−１(^ｔＭＦ) を計算する。

【００５２】 (ｓ)Ｐ(ｋ_ｎ)＝Ｐ(ｋ_ｎ)＋ｄＰ(ｋ_ｎ)とする。

【００５３】(ｔ)前記項目(ｎ)へ戻る。

【００５４】 (ｕ)残差が前回の残差と変わらなかったら終了する。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る航走体放射雑
音からの航跡標定方法及び装置の実施の形態を図面に従
って説明する。

【００５６】図１は本発明に係る航走体放射雑音からの
航跡標定方法及び装置の一実施の形態の構成を示してい
る。

【００５７】この図において、１は水中、２は水面、３
は海底、４は航走体、Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_Ｎは受波器
（音響センサー）、５−１，５−２，…，５−Ｎは受信
回路、６−１，６−２，…，６−ＮはＡ／Ｄ変換器、１
１−１，１１−２，…，１１−ＮはＦＦＴ処理器、１２
−１，１２−２，…，１２−Ｎは記憶装置、１３−１，
１３−２，…，１３−Ｎはバンドパスフィルター処理
器、１４は航走体固有振動特性に起因する航走雑音周波
数帯域検出器、１５はドップラー周波数による航走体速
度検出器、１６はドップラー補正演算器、１７は相互相
関による仮定到達時間差検出器、１８は航走体位置変動
量と未知バイアス変動量演算器、１９は真の到達時間差
検出器、２０は航走体の航跡標定器である。なお、Ｎは
３以上の整数である。

【００５８】受波器Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_Ｎは水面又は水
中を航走する航走体４の放射雑音をそれぞれ検出するも
のであり、例えばハイドロホン等の音響センサーであ
る。

【００５９】受信回路５−１，５−２，…，５−Ｎは受
波器Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_Ｎから入力された受波信号を一
定レベルまでそれぞれ振幅増幅した後、Ａ／Ｄ変換器６
−１，６−２，…，６−Ｎに信号をそれぞれ出力する。

【００６０】Ａ／Ｄ変換器６−１，６−２，…，６−Ｎ
は、受信回路５−１，５−２，…，５−Ｎから転送され
たアナログ受波信号をそれぞれデジタル受波信号に変換
し、該デジタル受波信号をＦＦＴ処理器１１−１，１１
−２，…，１１−Ｎにそれぞれ転送する。

【００６１】図２に受波器Ｓ_１と受波器Ｓ_２と受波器Ｓ
_３による受波信号の一例を示す。

【００６２】ＦＦＴ処理器１１−１，１１−２，…，１
１−Ｎは、デジタル受波信号をｄｔ秒毎にＦＦＴ処理
し、時間−周波数信号に変換して記憶装置１２−１，１
２−２，…，１２−Ｎにそれぞれ転送する。

【００６３】航走体固有振動特性（航走体固有振動数）
に起因する航走雑音周波数帯域検出器１４は、記憶装置
１２−１，１２−２，…，１２−Ｎから時間−周波数信
号に変換された受波信号を個々に検出器１４内に取り込
んで、航走体固有振動特性に起因する航走雑音周波数帯
域の上限値と下限値を検出しバンドパスフィルター処理
器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎに出力する。

【００６４】ここでの処理は特願平１１−０６９９２４
号の構成を用いることができる。つまり、航走体固有振
動特性に起因する航走雑音周波数帯域検出器１４は、 第１の受波器（例えばＳ_１）による受波信号に基づい
て、前記記憶装置からＦＦＴ処理された時間−周波数受
波信号を読み込んで、所定サンプリング時間毎のローフ
ァーグラムを作成する手段と、 前記ローファーグラムにおいて周波数０〜ＦＨｚ間の
スペクトルラインにおけるパワー値極大値列を抽出する
手段と、 前記及び手段の処理を前記ローファーグラムにお
いて周波数０〜ＦＨｚの範囲にある航走雑音のパワー値
の極大値列群の全部について実施する手段とを備え、 第２の受波器（例えばＳ_２）による受波信号に基づい
て、上記，及びの手段による処理を行い、前記第
１の受波器の受波信号に基づいて検出された航走雑音周
波数帯域の上限値と下限値が、前記第２の受波器の受波
信号に基づいて検出された航走雑音周波数帯域の上限値
と下限値とに一致した場合に、航走体振動特性に起因す
る航走雑音の周波数帯域と判定する手段とを具備する構
成とする。ここで、３個以上の各受波器について上記
，及びの手段による処理を行って、各受波器毎に
検出された航走雑音周波数帯域の上限値と下限値が互い
に一致するかどうかを判定するようにしてもよい。

【００６５】バンドパスフィルター処理器１３−１，１
３−２，…，１３−Ｎは航走体固有振動特性に起因する
航走雑音周波数帯域検出器１６から入力された周波数帯
域の上限値と下限値の範囲で、記憶装置１２−１，１２
−２，…，１２−Ｎに記憶された受波信号についてバン
ドパスフィルター処理を行いドップラー補正演算器１６
に転送する。

【００６６】図３に航走体固有振動数に起因する航走雑
音周波数帯域の上限値と下限値の範囲でバンドパスフィ
ルター処理を実施した受波器Ｓ_１と受波器Ｓ_２そして受
波器Ｓ_３による受波信号を示す。

【００６７】ドップラー補正演算器１６は航跡標定にお
けるドップラー現象の影響を除去するために、受波信号
をドップラー補正し相互相関による仮定到達時間差検出
器１７に出力する。このドップラー現象の影響を除去す
る処理は、公知文献２や本発明者提案の特願平１１−６
９９２４号に記載された技術を用いることができる。つ
まり、受波信号からドップラー周波数により航走体の速
度を検出する航走体速度検出器１５のドップラー周波数
による航走体速度の検出結果に基づいて、ドップラー補
正演算器１６はドップラー現象による時間伸縮率を求め
て、受波信号のドップラー補正を行うようにしている。
なお、本実施の形態では、航走体速度検出器１５は、航
走体固有振動特性に起因する航走雑音周波数帯域検出器
１４の出力を受けて航走体の速度を検出するようにして
いるが、バンドパスフィルター処理された受波信号から
ドップラー周波数により航走体の速度を検出するように
してもよい。

【００６８】図４は受波器Ｓ_ｌとＳ_２による放射雑音の
ドップラー補正受波信号Ｘ_１(ｔ)とＸ_２(ｔ)の説明図で
ある。

【００６９】ドップラー補正された受波信号の相互相関
処理を行う相互相関による仮定到達時間差検出器１７
は、(ａ)Ｎ台の受波器の内、各２台の組み合わせに基づ
いて、前記航走体固有振動特性に起因する周波数範囲で
バンドパスフィルター処理された後ドップラー補正され
た全放射雑音計測時間Ｔの受波信号Ｘ_ｉ(ｔ)とＸ_ｊ(ｔ)
のＦＦＴ処理信号を読み込んで、該信号を周波数分析間
隔ｄｔ毎にｎ回(Ｔ＝ｎ×ｄｔ)逆ＦＦＴ処理して求めた
ｎ個のサンプル信号χ_ｉｎ(ｔ)とχ_ｊｎ(ｔ)の相互相関
係数Ｃ_ｉｊｎを算出し、該相関係数の実数部を該相関係
数の実数部の最大値で割り相対相互相関係数△ｄ_ｉｊｎ
で表示した時間−相対相関係数信号を算出する手段と、
(ｂ)前記相対相互相関係数△ｄ_ｉｊｎ信号を読み込ん
で、放射雑音計測開始時間ｔ_０での受波器Ｓ_ｉとＳ_ｊの
航走体放射雑音到達時間差を０とし、サンプル信号χ
_ｉｎ(ｔ)とχ_ｊｎ(ｔ)について１番目の相対相互相関係
数△ｄ_ｉｊ１と２番目の相対相関係数△ｄ_ｉｊ２の相関
を計算し、そのズレ幅△ｗ_ｉｊ１を求め、同様に、２番
目の相対相関係数△ｄ_ｉｊ２と３番目の相対相関係数△
ｄ_ｉｊ３の相関からズレ幅△ｗ_ｉｊ２、さらに△ｄ
_ｉｊ３と△ｄ_ｉｊ４の相関からズレ幅△ｗｄ _ｉｊ３、こ
れを順次、△ｄ_ｉｊｉと△ｄ_{ｉｊｉ＋１}のズレ幅△ｗ
_ｉｊｉまで算出して、仮定到達時間差曲線τ_ｉｊ’＝ｗ
_ｉｊ(ｔ)を求める手段とを具備する。例えば、ｉ＝１，
ｊ＝２であれば、相互相関による仮定到達時間差検出器
１７では、ドップラー補正演算器１６において補正され
た受波信号Ｘ_１(ｔ)とＸ_２(ｔ)について相互相関係数の
最大値を算出し、その時の仮定到達時間差を求める。

【００７０】図５に相互相関による仮定到達時間差検出
器１７により受波器Ｓ_ｌと受波器Ｓ _２により受信された
受波信号Ｘ_１(ｔ)とＸ_２(ｔ)について受波器間の仮定到
達時間差曲線を求めた結果を示す。

【００７１】航走体位置変動量と未知バイアス変動量演
算器１８は、仮定到達時間差検出器１７で算出された仮
定到達時間差から各受波信号のｎ個のサンプル信号の内
の初期のｉ個を用いて航走体位置変動量と未知バイアス
変動量を求める。つまり、航走体位置変動量と未知バイ
アス変動量演算器１８は、３台以上の受波器により計測
された各受波信号Ｘ(ｔ)のｎ個のサンプル信号χ
_１(ｔ)，χ_２(ｔ)，χ_３(ｔ)，…，χ_ｎ(ｔ)の内の初期
のｉ個について求めた仮定到達時間差τ_ｉｊｉ’と航走
体が微小時間(ｔ−１)から(ｔ＋１)間は直線上を進行す
るとした航走体位置Ｐ(ｋ)にラプラシアンフィルターに
よる非線形最小二乗法を適用し航走体の位置変動量と未
知バイアス変動量を求める手段を具備する。

【００７２】図６に受波器Ｓ_ｌ、受波器Ｓ_２、受波器Ｓ
_３間の真の放射雑音到達時間差と受波器Ｓ_ｌとＳ_２の仮
定到達時間差及び未知バイアスの関係を示す。

【００７３】真の到達時間差検出器１９は、求められた
航走体位置変動量と未知バイアス変動量を基に、航走体
の任意設定初期値Ｐ_０について順次、ラプラシアンフィ
ルター残差が最小になる航走体の位置Ｐ(０)からＰ(ｉ)
を決定し、その値から真の到達時間差を検出する手段を
具備する。

【００７４】航走体航跡標定器２０は、前記真の到達時
間差検出器１９で検出された航走体放射雑音の各受波器
までの真の到達時間差と各受波器の位置Ｓ_ｉ(ｘ_ｉ,
ｙ_ｉ,ｚ _ｉ)及び任意に設定した航走体初期位置Ｐ_０(ｘ
_０,ｙ_０,ｚ_０)とから未知バイアス変動量△Ｂ_ｉｊを０
として、目標と受波器の距離であるレンジＲに関する三
次元方程式を解くことにより、全放射雑音計測時間Ｔに
わたり航走体の位置Ｐ(ｔ)を決定する手段を具備してお
り、これにより全放射雑音計測時間にわたって航走体の
位置を求め航跡を標定する。

【００７５】図７に航走体の任意設定初期位置Ｐ_０及び
予測標定航跡と最適予測標定軌跡を示す。

【００７６】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００７７】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、航
走体の放射雑音を３台以上の受波器で受信し、該受波信
号間の相互相関をとることにより、目標航走体の航跡を
求める標定方法及び装置において、本発明により各受波
器により計測される航走体放射雑音信号中に、該放射雑
音が放射された同期絶対時間のデータが無くとも２台の
受波器Ｓ_ｉと受波器Ｓ_ｊへの該航走体放射雑音の到達時
間差からレンジＲ_ｉを求めることができるので、航走体
の装備条件に依存することなく、目標の航跡を正確に標
定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る航走体放射雑音からの航跡標定方
法及び装置の実施の形態を示すブロック図である。

【図２】受波器Ｓ_１、受波器Ｓ_２、受波器Ｓ_３が検出す
る航走体放射雑音受波信号の一例を示す波形図である。

【図３】航走体固有振動特性に起因する航走雑音周波数
帯域の上限値と下限値の範囲でバンドパスフィルター処
理を実施した受波器Ｓ_１と受波器Ｓ_２及び受波器Ｓ_３の
受波信号の一例を示す波形図である。

【図４】受波器Ｓ_ｌとＳ_２による放射雑音のドップラー
補正受波信号の説明図である。

【図５】相互相関による仮定到達時間差曲線検出結果の
一例を示す説明図である。

【図６】３台の受波器の内の各２台について放射雑音到
達時間差と受波器Ｓ_１とＳ_２の仮定到達時間差及び未知
バイアスを求めた結果の一例を示す説明図である。

【図７】目標航走体の任意設定初期位置と予測標定航跡
と最適予測標定検出結果の一例を示す説明図である。

【図８】ピンガー音による航走体航跡標定法説明図であ
る。

【図９】ピンガー音の送波信号と受波信号関係説明図で
ある。

【図１０】公知文献２で開示された従来の技術の構成を
示すブロック図である。

【図１１】目標音源の方位検出原理説明図である。

【図１２】複数受波器による目標音源の位置測位原理説
明図である。

【符号の説明】

１ 水中 ２ 水面 ３ 海底 ４ 航走体 ５−１，５−２，…，５−Ｎ 受信回路 ６−１，６−２，…，６−Ｎ Ａ／Ｄ変換器， １１−１，１１−２，…，１１−Ｎ ＦＦＴ処理器 １２−１，１２−２，…，１２−Ｎ 記憶装置 １３−１，１３−２，…，１３−Ｎ バンドパスフィル
ター処理器 １４ 航走体固有振動特性に起因する航走雑音周波数帯
域検出器 １５ ドップラー周波数による航走体速度検出器 １６ ドップラー補正演算器 １７ 相互相関による仮定到達時間差検出器 １８ 航走体位置変動量と未知バイアス変動量演算器 １９ 真の到達時間差検出器 ２０ 航走体の航跡標定器 Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_Ｎ 受波器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−266833（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−23700（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−195986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−284481（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−347530（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−21863（ＪＰ，Ａ) 特許2723866（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 1/72 - 1/82 G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 航走体の放射雑音を３台以上の受波器で
   受信し、受信された受波信号間の相互相関をとることに
   より音源の位置を求める航走体放射雑音からの航跡標定
   方法において、 各受波信号を航走体固有振動特性に起因する航走雑音周
   波数帯域でバンドパスフィルター処理した後ドップラー
   補正して、３台以上の受波器の内の各２台の組み合わせ
   に対し、それぞれドップラー補正された受波信号につい
   て相互相関処理を行い周波数分析間隔ｄｔ毎の相関係数
   を算出し放射雑音計測開始時間ｔ_０における到達時間差
   を０とした仮定到達時間差曲線を算出し、各受波信号の
   ｎ個のサンプル信号の内の初期のｉ個を用いて航走体位
   置変動量と未知バイアス変動量を求め、前記航走体位置
   変動量と未知バイアス変動量から真の放射雑音到達時間
   差を検出し、全放射雑音計測時間にわたって航走体の位
   置を算出して航跡を標定することを特徴とする航走体放
   射雑音からの航跡標定方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の航走体放射雑音からの航
   跡標定方法において、(ａ)前記３台以上の受波器の内、
   各２台の組み合わせにおいて、航走体固有振動特性に起
   因する航走雑音周波数帯域でバンドパスフィルター処理
   された後ドップラー補正された全放射雑音計測時間Ｔの
   受波信号Ｘ_ｉ(ｔ)とＸ_ｊ(ｔ)のＦＦＴ処理信号を読み込
   んで、前記周波数分析間隔ｄｔ毎にｎ回（Ｔ＝ｎ×ｄ
   ｔ）逆ＦＦＴ処理したｎ個のサンプル信号χ_ｉｎ(ｔ)と
   χ_ｊｎ(ｔ)の相互相関係数Ｃ_ｉｊｎを算出し、該相互相
   関係数の実数部を当該相互相関係数の実数部の最大値で
   割り相対相互相関係数△ｄ_ｉｊｎで表示した時間−相対
   相関係数信号を算出するステップと、(ｂ)前記相対相互
   相関係数△ｄ_ｉｊｎ信号を読み込んで、放射雑音計測開
   始時間ｔ_０での受波器Ｓ_ｉとＳ_ｊの航走体放射雑音到達
   時間差を０とし、サンプル信号χ_ｉｎ(ｔ)とχ_ｊｎ(ｔ)
   について１番目の相対相互相関係数△ｄ_ｉｊ１と２番目
   の相対相関係数△ｄ_ｉｊ２の相関を計算し、そのズレ幅
   △ｗ_ｉｊ１を求め、同様に、２番目の相対相関係数△ｄ
   _ｉｊ２と３番目の相対相関係数△ｄ_ｉｊ３の相関からズ
   レ幅△ｗ_ｉｊ２、さらに△ｄ_ｉｊ２と△ｄ_ｉｊ３の相関
   からズレ幅△ｗ_{ｉ ｊ３}、これを順次、△ｄ_ｉｊｉと△ｄ
   _{ｉｊｉ＋１}のズレ幅△ｗ_ｉｊｉまで算出して、仮定到達
   時間差曲線τ_ｉｊ’＝ｗ_ｉｊ(ｔ)を求めるステップと、
   (ｃ)前記３台以上の受波器により計測された各受波信号
   のｎ個のサンプル信号χ _１(ｔ)，χ_２(ｔ)，χ_３(ｔ)，
   …，χ_ｎ(ｔ)の内の初期のｉ個について求めた仮定到達
   時間差τ_ｉｊｉ’と航走体が微小時間（ｔ−１）から
   （ｔ＋１）間は直線上を進行するとした航走体位置Ｐ
   (ｋ)にラプラシアンフィルターによる非線形最小二乗法
   を適用し航走体の位置変動量と未知バイアス変動量を求
   めるステップと、(ｄ)求められた航走体位置変動量と未
   知バイアス変動量を基に、航走体の任意設定初期位置Ｐ
   _０について順次、ラプラシアンフィルター残差が最小に
   なる航走体の位置Ｐ(０)からＰ(ｉ)を決定し、その値か
   ら真の到達時間差を検出するステップと、(ｅ)航走体放
   射雑音の各受波器までの真の到達時間差と各受波器の位
   置Ｓ_Ｎ（ｘ _Ｎ,ｙ_Ｎ,ｚ_Ｎ）及び任意に設定した航走体初
   期位置Ｐ_０（ｘ_０,ｙ_０,ｚ_０）とから未知バイアス変動
   量△Ｂ_ｉｊを０として、目標と受波器の距離であるレン
   ジＲ _ｉｊに関する三次元方程式を解くことにより、全放
   射雑音計測時間Ｔにわたり航走体の位置Ｐ(ｔ)を決定す
   るステップとを具備することを特徴とする航走体放射雑
   音からの航跡標定方法。
3. 【請求項３】 航走体の放射雑音を３台以上の受波器で
   受信し、受信された受波信号間の相互相関をとることに
   より、音源の位置を求める航走体放射雑音からの航跡標
   定装置において、 航走体の放射雑音を受信する受波器Ｓ_ｌ，Ｓ_２，…，Ｓ
   _Ｎ（但し、Ｎ：３以上の整数）と、 前記受波器からの受波信号をそれぞれ一定レベルまで振
   幅増幅する受信回路（５−１，５−２，…，５−Ｎ）
   と、 前記受信回路からのアナログ受波信号をそれぞれデジタ
   ル受波信号に変換するＡ／Ｄ変換器（６−１，６−２，
   …，６−Ｎ）と、 前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタル受波信号をそれぞれＦ
   ＦＴ処理し時間−周波数信号に変換するＦＦＴ処理器
   （１１−１，１１−２，…，１１−Ｎ）と、 前記ＦＦＴ処理器でＦＦＴ処理された時間−周波数信号
   をそれぞれ記憶する記憶装置（１２−１，１２−２，
   …，１２−Ｎ）と、 航走体固有振動特性に起因する航走雑音周波数帯域を検
   出する検出器（１４）と、 航走体固有振動特性に起因する航走雑音周波数帯域で前
   記記憶装置からの信号をバンドパスフィルター処理をす
   るバンドパスフィルター処理器（１３−１，１３−２，
   …，１３−Ｎ）と、 受波信号のドップラー周波数により航走体の速度を検出
   する航走体速度検出器（１５）と、 前記航走体速度検出器で検出された航走体の速度により
   受波信号をドップラー補正するドップラー補正演算器
   （１６）と、 該ドップラー補正された受波信号について３台以上の受
   波器の内の各２台の組み合わせに対して、該ドップラー
   補正された受波信号について相互相関処理を行い放射雑
   音計測開始時間ｔ_０における到達時間差を０とした仮定
   到達時間差曲線を算出する相互相関による仮定到達時間
   差検出器（１７）と、 前記仮定到達時間差検出器で算出された仮定到達時間差
   から各受波信号のｎ個のサンプル信号の内の初期のｉ個
   を用いて航走体位置変動量と未知バイアス変動量を求め
   る航走体位置変動量と未知バイアス変動量演算器（１
   ８）と、 前記航走体位置変動量と未知バイアス変動量演算器で演
   算された航走体位置変動量と未知バイアス変動量から真
   の放射雑音到達時間差を検出する真の到達時間差検出器
   （１９）と、 前記真の到達時間差検出器で検出された真の到達時間差
   から全放射雑音計測時間にわたって航走体の位置を求め
   航跡を標定する航走体の航跡標定器（２０）とを具備
   し、 航走体が水中又は水上を航走した場合に、３台以上の受
   波器で受信した受波信号から、航走体放射雑音の各受波
   器までの到達時間差を検出し、航走体の位置を標定する
   ことを特徴とする航走体放射雑音からの航跡標定装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の航走体放射雑音からの航
   跡標定装置において、前記ドップラー補正された受波信
   号の相互相関処理を行う相互相関による仮定到達時間差
   検出器（１７）は、(ａ)Ｎ台の受波器の内、各２台の組
   み合わせに基づいて、前記航走体固有振動特性に起因す
   る周波数帯域でバンドパスフィルター処理された後ドッ
   プラー補正演算器（１６）でドップラー補正された全放
   射雑音計測時間Ｔの受波信号Ｘ_ｉ(ｔ)とＸ_ｊ(ｔ)のＦＦ
   Ｔ処理信号を読み込んで、該信号を周波数分析間隔ｄｔ
   毎にｎ回（Ｔ＝ｎ×ｄｔ）逆ＦＦＴ処理して求めたｎ個
   のサンプル信号χ_ｉｎ(ｔ)とχ _ｊｎ(ｔ)の相互相関係数
   Ｃ_ｉｊｎを算出し、該相互相関係数の実数部を当該相互
   相関係数の実数部の最大値で割り相対相互相関係数△ｄ
   _ｉｊｎで表示した時間−相対相関係数信号を算出する手
   段と、(ｂ)前記相対相互相関係数△ｄ_ｉｊｎ信号を読み
   込んで、放射雑音計測開始時間ｔ_０での受波器Ｓ_ｉとＳ
   _ｊの航走体放射雑音到達時間差を０とし、サンプル信号
   χ_ｉｎ(ｔ)とχ_ｊｎ(ｔ)について１番目の相対相互相関
   係数△ｄ_ｉｊ１と２番目の相対相関係数△ｄ_ｉｊ２の相
   関を計算し、そのズレ幅△ｗ_ｉｊ１を求め、同様に、２
   番目の相対相関係数△ｄ_ｉｊ２と３番目の相対相関係数
   △ｄ_ｉｊ３の相関からズレ幅△ｗ_ｉｊ２、さらに△ｄ
   _ｉｊ３と△ｄ_ｉｊ４の相関からズレ幅△ｗ_{ｉ ｊ３}、これ
   を順次、△ｄ_ｉｊｉと△ｄ_{ｉｊｉ＋１}のズレ幅△ｗ
   _ｉｊｉまで算出して、仮定到達時間差曲線τ_ｉｊ’＝ｗ
   _ｉｊ(ｔ)を求める手段とを具備し、 前記航走体位置変動量と未知バイアス変動量演算器（１
   ８）は、前記３台以上の受波器により計測された各受波
   信号Ｘ(ｔ)のｎ個のサンプル信号χ_１(ｔ)，χ _２(ｔ)，
   χ_３(ｔ)，…，χ_ｎ(ｔ)の内の初期のｉ個について求め
   た仮定到達時間差τ_ｉｊｉ’と航走体が微小時間（ｔ−
   １）から（ｔ＋１）間は直線上を進行するとした航走体
   位置Ｐ(ｋ)にラプラシアンフィルターによる非線形最小
   二乗法を適用し航走体の位置変動量と未知バイアス変動
   量を求める手段を具備し、 前記真の到達時間差検出器（１９）は、求められた該航
   走体位置変動量と未知バイアス変動量を基に、航走体の
   任意設定初期位置Ｐ_０について順次、ラプラシアンフィ
   ルター残差が最小になる航走体の位置Ｐ(０)からＰ(ｉ)
   を決定し、その値から真の到達時間差を検出する手段を
   具備し、 前記航走体の航跡標定器（２０）は、前記航走体放射雑
   音の各受波器までの真の到達時間差と各受波器の位置Ｓ
   _Ｎ（ｘ_Ｎ,ｙ_Ｎ,ｚ_Ｎ）及び任意に設定した航走体初期位
   置Ｐ_０（ｘ_０,ｙ_Ｏ,ｚ_０）とから未知バイアス変動量△
   Ｂ_ｉｊを０として、目標と受波器の距離であるレンジＲ
   _ｉｊに関する三次元方程式を解くことにより、全放射雑
   音計測時間Ｔにわたり航走体の位置Ｐ(ｔ)を決定する手
   段を具備することを特徴とする航走体放射雑音からの航
   跡標定装置。