JP3529670B2 - Underwater target specification analyzer - Google Patents

Underwater target specification analyzer

Info

Publication number
JP3529670B2
JP3529670B2 JP13997299A JP13997299A JP3529670B2 JP 3529670 B2 JP3529670 B2 JP 3529670B2 JP 13997299 A JP13997299 A JP 13997299A JP 13997299 A JP13997299 A JP 13997299A JP 3529670 B2 JP3529670 B2 JP 3529670B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
time
frequency
sound wave
target
assumed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP13997299A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000329838A (en
Inventor
宗洋 矢内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Avionics Co Ltd
Original Assignee
Nippon Avionics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Avionics Co Ltd filed Critical Nippon Avionics Co Ltd
Priority to JP13997299A priority Critical patent/JP3529670B2/en
Publication of JP2000329838A publication Critical patent/JP2000329838A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3529670B2 publication Critical patent/JP3529670B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

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、水中を航走する航
走体(目標ともいう)の発する音波の受波周波数の時刻
変化を分析することにより、発生音波の周波数(目標周
波数)、目標速度、目標深度、最接近距離、最接近時刻
等の目標諸元を解析する技術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention analyzes the time change of the receiving frequency of a sound wave emitted by a running body (also referred to as a target) traveling in water to determine the frequency (target frequency) of the generated sound wave and the target. It belongs to the technical field of analyzing target specifications such as speed, target depth, closest approach distance, and closest approach time.

【0002】[0002]

【従来の技術】水中を、一定周波数の音波を発しながら
等速直線運動をしている目標がある場合、この音波を水
中に設けられた音波受信器で受波し、その周波数を時刻
周波数分析器で分析してみると、ドップラー効果による
周波数の遷移現象が確認される。即ち、遠方から近付い
てくるにつれて周波数が或る一定値g(開始周波数)
から徐々に低下して来、最接近時に最も急激に低下し、
以後遠ざかるにつれて低下の度合いが緩やかになりつつ
低下して行き或る一定値g(終了周波数)に近づく。
これを図示すると図7のようになる。従来は図7のよう
な受波周波数変化を記録用紙上に描かせ、或いは電子式
表示手段(例えばブラウン管表示装置や液晶表示装置
等)の画面上に描かせて、記録用紙上の場合には定規に
より、また電子式表示手段の場合にはGUI等によるカ
ーソル操作により開始周波数g、終了周波数gおよ
び周波数の最大変化率Kの値およびその時刻をを読みと
り、これらの値を入力データとして、最接近時刻、目標
速度、最接近距離、目標周波数等の目標諸元を算出して
いる。
2. Description of the Related Art When there is a target that is moving at a constant frequency in water while emitting a sound wave of a constant frequency, this sound wave is received by a sound wave receiver provided in the water and the frequency is analyzed by time-frequency analysis. A frequency analysis phenomenon due to the Doppler effect is confirmed when analyzed with a vessel. That is, the frequency becomes a certain constant value g 1 (starting frequency) as approaching from a distance.
Gradually decreases from the
Thereafter, as the distance increases, the degree of decrease gradually decreases and approaches a certain value g 2 (end frequency).
This is illustrated in FIG. 7. Conventionally, the received frequency change as shown in FIG. 7 is drawn on the recording paper, or is drawn on the screen of an electronic display means (for example, a cathode ray tube display device or a liquid crystal display device). The values of the start frequency g 1 , the end frequency g 2 and the maximum rate of change K of the frequency and their times are read by a ruler or, in the case of an electronic display means, a cursor operation by a GUI or the like, and these values are used as input data. , The target specifications such as the closest approach time, the target speed, the closest approach distance, and the target frequency are calculated.

【0003】また、異なる多くの周波数の音波を発信し
ながら音波受信器近傍の水中を一定深度で等速直線運動
している目標からの音波受信器までの音波伝搬経路が、
直接伝搬経路と、水面で反射されて到達する反射伝搬経
路の2つの経路がある場合には、この2つの経路の差が
波長の整数倍になるような周波数の音波は強め合って強
い信号として受波される。このような周波数は1つとは
限らず、理論的には複数考えられるので、目標が発信し
ている多数の周波数のうちの複数周波数について同時に
強め合い現象が見られる。このような受波信号を時刻周
波数スペクトラム分析器で分析して時刻軸と周波数軸か
らなる座標に表示させると図8に示すような周波数干渉
縞が観測される。
Further, the sound wave propagation path from the target to the sound wave receiver, which is performing constant velocity linear motion in the water near the sound wave receiver at a constant depth while transmitting sound waves of many different frequencies,
If there are two paths, a direct propagation path and a reflection propagation path that is reached by being reflected on the water surface, sound waves with a frequency such that the difference between these two paths becomes an integral multiple of the wavelength are mutually strengthened to form a strong signal. Received. The number of such frequencies is not limited to one, and theoretically, a plurality of such frequencies are possible, and therefore, a plurality of frequencies out of a large number of frequencies transmitted by the target are simultaneously strengthened. When such a received signal is analyzed by the time-frequency spectrum analyzer and displayed on the coordinates consisting of the time axis and the frequency axis, frequency interference fringes as shown in FIG. 8 are observed.

【0004】従来は、図8のような縞状に現れる周波数
変化を記録紙上に描かせ、或るいは電子式表示手段の画
面上に描かせて、記録紙上の場合には定規により、また
電子式表示手段の場合にはGUI等によるカーソル操作
によって、各曲線の頂点(図のG(T)線との交点)の
周波数および頂点の間隔(これは最接近時刻における周
波数および周波数間隔に等しい)および任意時刻Tにお
ける周波数G(t)を読みとり、これらを入力データ
として最接近時刻、最接近距離、目標速度、目標深度等
の目標諸元を算出している。
Conventionally, the frequency changes appearing in stripes as shown in FIG. 8 are drawn on the recording paper, or on the screen of the electronic display means. In the case of the expression display means, the frequency of the apex of each curve (intersection with the G (T) line in the figure) and the interval of the apex (this is equal to the frequency and the frequency interval at the closest approach time) by operating the cursor with a GUI or the like. Further, the frequency G n (t) at the arbitrary time T is read, and using these as input data, target specifications such as the closest approach time, the closest approach distance, the target speed, and the target depth are calculated.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように受信信号の分析により描かせた実際の観測図は図
7、図8のように明確なものではなく、ゆらぎがあった
り、曲線が明瞭な線とならずにぼやけがあったり(拡散
という)、画像の濃淡のコントラストが悪かったり、雑
音の影響を受けたりするため、定規やカーソルによって
読み取る測定値自体に少なからず誤差が混入する。読み
取った測定値に基づいて逆に画像を描かせたら果たして
実際の観測図のようになるか否かの確認手段もない。結
局、非現実的な目標諸元を算出させるような測定値を読
み取ってしまう確率が高いという問題がある。以上の問
題の根本には、実際の受波信号により得られた周波数変
化の画面上の情報の一部分しか活用されておらず、周波
数変化の様相にかかわる全体情報が利用されていないと
いう問題がある。
However, the actual observation diagrams drawn by the analysis of the received signal as described above are not clear as in FIGS. 7 and 8, and there are fluctuations and clear curves. Since it is not a straight line and is blurred (called diffusion), the contrast of light and shade in the image is poor, and it is affected by noise, the measured value itself read by a ruler or a cursor contains a large amount of error. There is also no means for confirming whether or not an actual observation map would be obtained if an image was drawn based on the read measured values. After all, there is a problem that there is a high probability that a measurement value that causes calculation of unrealistic target specifications is read. The root of the above problem is that only a part of the information on the screen of the frequency change obtained by the actual received signal is used, and the whole information related to the aspect of the frequency change is not used. .

【0006】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑みて、従来通り、受波信号の周波数或いは周波数スペ
クトラムによる実際の観測図(周波数曲線)を電子的画
像表示手段に表示させる一方、等速直線運動目標の、予
想速度、予想深度、予想周波数、予想最接近時刻、予想
最接近距離、予想水中音速を設定して、このような諸元
を有する目標から音波の受波があったとしたらどのよう
な画像が得られるかを理論的に計算して、この予想値理
論画像(周波数曲線)を前記電子的画像表示手段上の実
際の観測画像と重ねるように表示させて、画面を観察し
ながら、予想値理論画像が実際の観測画像に一致するよ
うに、上記各予想値の増減調節を繰り返し、総合的に見
て一致したと思われたときの各予想値の値を目標の主要
諸元の値とする手段を具備した水中目標諸元解析装置を
提供することにある。
In view of the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to display an actual observation diagram (frequency curve) by the frequency or frequency spectrum of the received signal on the electronic image display means as in the conventional case. Set the expected speed, expected depth, expected frequency, expected closest approach time, expected closest approach distance, and estimated underwater sound velocity of a constant-velocity linear motion target, and receive sound waves from a target having such specifications. Then, theoretically calculate what kind of image is obtained, display this predicted value theoretical image (frequency curve) so as to overlap with the actual observed image on the electronic image display means, and observe the screen. However, so that the predicted value theoretical image agrees with the actual observed image, the above-mentioned expected value increase / decrease adjustments are repeated, and the value of each expected value when it is thought that they agree on the whole Hands that are the values of specifications To provide a water target specifications analyzer provided with the.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、次の手段構成を有する。まず、第1の
発明は、下記の各手段を具備することを特徴とする水中
目標諸元解析装置である。 (イ)水中に設置される音波受信器 (ロ)一定周波数の音波を発しながら音波受信器近傍の
水中を等速直線運動している目標から発せられ音波受信
器で受波された音波の周波数の時刻経過に対応する変化
を分析する時刻周波数分析手段 (ハ)受波信号の、時刻経過に対応する周波数変化を時
刻対周波数の座標上の曲線画像として記録するための受
波信号画像メモリ (ニ)時刻周波数分析手段で分析された時刻経過に対応
する周波数変化を前記受波信号画像メモリの時刻対周波
数座標上に描画する描画手段 (ホ)想定等速直線運動目標の、想定目標速度、想定発
信周波数、想定最接近時刻、想定最接近距離および想定
水中音速の各入力値を変化させることのできる入力値可
変手段 (ヘ)前記各入力値を表示する入力値表示手段 (ト)前記想定等速直線運動目標の、目標速度、発信周
波数、最接近時刻、最接近距離および水中音速を想定設
定した場合に、音波受信器で受波されるであろう想定周
波数を時刻経過に対応させて算出する想定理論観測値計
算手段 (チ)上記理論観測値の時刻経過に対する周波数変化を
時刻対周波数の座標上の曲線画像として記録するための
理論観測値画像メモリ (リ)上記理論観測値の時刻経過に対応する周波数変化
を前記理論観測値画像メモリの時刻対周波数座標上に描
画する描画手段 (ヌ)前記受波信号画像メモリ上の画像と理論観測値画
像メモリ上の画像とを重畳する画像重畳処理手段 (ル)前記重畳された画像を表示する電子的画像表示手
In order to achieve the above object, the present invention has the following means configuration. First, a first aspect of the present invention is an underwater target parameter analysis device including the following means. (B) Sound wave receiver installed in water (b) Frequency of sound wave emitted by a sound wave receiver emitted from a target that is moving at a constant velocity in the water near the sound wave receiver while emitting sound waves of a constant frequency Time-frequency analysis means (c) for analyzing the change corresponding to the passage of time of the received signal image memory for recording the frequency change of the received signal corresponding to the passage of time as a curve image on the time-frequency coordinate ( D) Drawing means (e) for drawing the frequency change corresponding to the passage of time analyzed by the time-frequency analysis means on the time-versus-frequency coordinates of the received signal image memory, the assumed target velocity of the assumed constant velocity linear motion target, Input value varying means capable of changing the input values of the assumed transmission frequency, the assumed closest approach time, the assumed closest approach distance, and the assumed underwater sound velocity (f) Input value display means (g) for displaying the respective input values etc When the target speed, transmission frequency, closest approach time, closest approach distance, and underwater sound velocity of the linear motion target are assumed and set, the assumed frequency that will be received by the sound wave receiver is calculated in correspondence with the passage of time. Assumed theoretical observation value calculation means (h) Theoretical observation value image memory for recording the frequency change of the theoretical observation value with time as a curve image on the coordinate of time vs. frequency (i) For the passage of time of the theoretical observation value Drawing means for drawing the corresponding frequency change on the time-frequency coordinates of the theoretical observation value image memory (n) Image superimposing process for superimposing the image on the received signal image memory and the image on the theoretical observation value image memory Means (L) Electronic image display means for displaying the superimposed images

【0008】次に、第2の発明は、下記の各手段を具備
することを特徴とする水中目標諸元解析装置である。 (イ)水中に設置される音波受信器 (ロ)異なる多くの周波数の音波を発信しながら音波受
信器近傍の水中を深度一定で等速直線運動している目標
から発せら、音波受信器で受波された音波の周波数スペ
クトラムの時刻経過に対する変化を分析する時刻周波数
スペクトラム分析手段 (ハ)受波信号の、時刻経過に対応する周波数スペクト
ラムの変化を時刻対周波数の座標上の曲線画像として記
録するための受波信号画像メモリ (ニ)時刻周波数スペクトラム分析手段で分析された時
刻経過に対応する周波数スペクトラム変化を前記受波信
号画像メモリの時刻対周波数座標上に描画する描画手段 (ホ)想定等速直線運動目標の、想定目標速度、想定目
標深度、想定最接近距離、想定最接近時刻、音波受信器
深度および想定水中音速の各入力値を変化させることの
できる入力値可変手段 (ヘ)前記各入力値を表示する入力値表示手段 (ト)前記各想定入力値に基づいて、等速直線運動目標
から音波受信器までの直線距離と、音波が水面で反射し
て音波受信器に到達する距離との差が波長の整数倍とな
る複数周波数の、音波受信器での受波における時刻変化
を算出する想定理論観測値計算手段 (チ)上記理論観測値の時刻経過に対する周波数スペク
トラム変化を時刻対周波数の座標上の画像として記録す
るための理論観測値画像メモリ (リ)前記算出された、時刻経過に対応する周波数スペ
クトラムの変化を前記理論観測値画像メモリの時刻対周
波数座標上に描画する描画手段 (ヌ)前記受波信号画像メモリの画像と理論観測値画像
メモリ上の画像とを重畳する画像重畳処理手段 (ル)前記重畳された画像を表示する電子的画像表示手
Next, a second invention is an underwater target parameter analyzing device comprising the following means. (B) Sound wave receiver installed in water (b) Sound wave receiver emits sound waves of many different frequencies and is emitted from a target that is moving at a constant depth in water near the sound wave receiver at a constant speed. Time-frequency spectrum analysis means for analyzing changes in the frequency spectrum of the received sound wave over time (c) Recording changes in the frequency spectrum of the received signal over time as a curve image on time-frequency coordinates A received signal image memory (d) for drawing a drawing means (e) which draws a frequency spectrum change corresponding to the passage of time analyzed by the time frequency spectrum analysis means on the time-frequency coordinate of the received signal image memory. Assuming the target speed, target depth, target closest distance, target closest time, sonic receiver depth and target underwater sound velocity Input value variable means (f) capable of changing the input value display means for displaying the input values (g), based on the assumed input values, a linear distance from the constant velocity linear motion target to the sound wave receiver, Assumed theoretical observation value calculation means (h) for calculating the time change in reception at the sound wave receiver at multiple frequencies whose difference from the distance at which the sound wave is reflected by the water surface and reaches the sound wave receiver is an integer multiple of the wavelength Theoretical observation value image memory for recording the frequency spectrum change of the theoretical observation value over time as an image on the coordinate of time versus frequency (i) The calculated change of the frequency spectrum corresponding to the passage of time Drawing means for drawing on the time-versus-frequency coordinates of the observation value image memory (n) Image superimposing processing means (l) for superimposing the image of the received signal image memory and the image on the theoretical observation value image memory Electronic image display means for displaying the superimposed image

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、従来の水
中目標諸元解析装置と同様の、少なくとも音波受信器、
時刻周波数分析手段(或いは時刻周波数スペクトラム分
析手段)、受波信号画像メモリ、描画手段および電子的
画像表示手段を具備するとともに、想定等速直線運動目
標の想定目標速度、想定目標深度、想定目標周波数、想
定最接近距離、想定最接近時刻等の主要諸元と想定水中
音速、音波受信器深度等の値を入力するとともにこの入
力値を変化させることのできる入力値可変手段と、この
入力値を表示する入力表示手段と、前記の主要諸元値を
有する等速直線運動する目標が存在するとしたならば、
音波受信器で受波されるであろう音波の周波数或いは周
波数スペクトラムを理論的に算出する想定理論観測値計
算手段と、この理論観測値を、実際の受波信号の場合と
同様に画像化して記録するための理論観測値画像メモリ
と、このメモリへの描画手段と、前述の受波信号画像メ
モリ上の画像と理論観測値画像メモリ上の画像を重ねて
電子的画像表示手段に表示させる画像重畳処理手段を具
備し、その使用方法は、理論観測値による曲線像を実際
の受波信号による曲線像に一致されるように入力値可変
手段で前記主要諸元値を増減変化させて、丁度一致した
ときの主要諸元値を入力値表示手段から読み取り、この
値を実際の目標の主要諸元値とするものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention include at least a sound wave receiver similar to a conventional underwater target parameter analyzer,
A time-frequency analysis unit (or time-frequency spectrum analysis unit), a received signal image memory, a drawing unit, and an electronic image display unit are provided, and an assumed target velocity, an assumed target depth, an assumed target frequency of an assumed constant velocity linear motion target are provided. , Input closest variable such as estimated closest distance, estimated closest time, and estimated underwater sound velocity, sound wave receiver depth, etc., and input value changing means that can change this input value, and this input value If it is assumed that there is an input display means for displaying and a target having a constant speed linear motion having the above-mentioned main specification values,
Assuming theoretical observation value calculation means for theoretically calculating the frequency or frequency spectrum of the sound wave that will be received by the sound wave receiver, and this theoretical observation value is imaged in the same way as for the actual received signal. An image to be displayed on the electronic image display means by superposing the image on the received signal image memory and the image on the theoretical observation image memory, the theoretical observation value image memory for recording, the drawing means on this memory A superimposing processing means is provided, and the method of using the superimposing processing means is to increase or decrease the main specification values by the input value varying means so that the curve image based on the theoretical observation value is matched with the curve image based on the actual received signal. The main specification value at the time of coincidence is read from the input value display means, and this value is used as the actual target main specification value.

【0010】今、第1の発明について図9に示すよう
に、目標12が水中に固定設置された音波受信器7の近
傍を、一定周波数fの音波を発信しながら速度Vで右
方へ等速直線運動する場合、音波受信器7で受波される
音波の周波数が時刻の経過に対してどのように変化する
かを見てみることとする。図9中のtは目標の移動につ
いての時刻を表しており、Pは、音波受信器7からコ
ースに対して引いた法線との交点であり音波受信器7に
対する最接近位置を示す。tは目標12がこの最接近
位置Pに来たときの時刻であり、X(t )は最接近
距離を示す。V(t−t)は時刻tにおける目標12
の位置と最接近位置Pとの間の距離を示す。(t−t
)は目標12が最接近位置Pより左に存在するとき
は負、右にあるときは正である。X(t)は時刻tにお
ける目標12の位置と音波受信器7との間の距離であ
り、目標12が移動するから時刻tの関数である。t
は、以上のように目標12の移動についての時刻である
から目標12が時刻tに発信した音波が音波受信器7へ
到達するまで要する伝搬時間は、水中音速をCとすれ
ば、前述のところからX(t)/Cとなる。従って、目
標12が時刻tで発信した音波が音波受信器7で受波さ
れる時刻Tは数式1のようになる。
Now, as shown in FIG. 9 for the first invention.
The target 12 is close to the sound wave receiver 7 fixedly installed in the water.
By the constant frequency fMRight at speed V while transmitting the sound wave of
When moving in a straight line at a constant speed, it is received by the sound wave receiver 7.
How the frequency of sound waves changes over time
Let's take a look. In FIG. 9, t indicates the movement of the target.
Represents the time of day, P0From the sound wave receiver 7
It is the intersection with the normal line drawn to the
The closest position is shown. t0Target 12 is the closest
Position P0Is the time when I came to X (t 0) Is the closest
Indicates the distance. V (t-t0) Is target 12 at time t
Position and closest position P0Indicates the distance between. (T-t
0) Indicates that the target 12 is the closest position P0When it is to the left of
Is negative and positive when on the right. X (t) is at time t
The distance between the position of the target 12 and the sound wave receiver 7
Is a function of time t since the target 12 moves. t
Is the time about the movement of the target 12 as described above.
From the target 12 to the sound wave receiver 7 at the time t
For the propagation time required to reach the point, let C be the speed of sound in the water.
For example, X (t) / C from the above. Therefore, the eyes
The sound wave emitted by the mark 12 at time t is received by the sound wave receiver 7.
The time T to be turned is as shown in Formula 1.

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】図9において目標12がコース上を右方へ
移動するとX(t)も当然変化するから目標12は音波
受信器7に対して相対速度を有することになる。そこ
で、この相対速度をVで表すこととする。この相対速
度はVはX(t)の時刻微分で表される。そこで、ま
ずX(t)を求める。X(t)は時刻tにおける目標の
位置、最接近位置Pおよび音波受信器7の位置の3点
を結ぶ直角三角形の斜辺になるから、ピタゴラスの定理
により、X(t)は数式2で表される。
In FIG. 9, when the target 12 moves rightward on the course, X (t) naturally changes, so that the target 12 has a relative speed with respect to the sound wave receiver 7. Therefore, this relative speed is represented by V m . In this relative velocity, V m is represented by the time derivative of X (t). Therefore, first, X (t) is obtained. Since X (t) is the hypotenuse of a right-angled triangle that connects the target position at time t, the closest position P 0, and the position of the sound wave receiver 7, X (t) can be calculated according to the Pythagorean theorem by Equation 2. expressed.

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】このX(t)を時刻tで微分すると相対速
度Vが数式3のように得られる。
When this X (t) is differentiated at time t, the relative velocity V m is obtained as shown in equation 3.

【0015】[0015]

【数3】 [Equation 3]

【0016】一方、目標12が移動することにより音波
受信器7との間に相対速度Vが存在するとドップラー
現象が生ずる。今、相対速度がV(接近するときは
負、遠ざかるときは正)、目標12の発信音の周波数
(目標周波数)がf、水中音速がCとすれば、ドップ
ラー効果により、目標12の発信音の周波数は、次の数
式4のf(t)のようになる。
On the other hand, when the target 12 moves and the relative velocity V m exists between the target 12 and the sound wave receiver 7, the Doppler phenomenon occurs. Now, if the relative speed is V m (negative when approaching, positive when moving away), the frequency of the emitted sound of the target 12 (target frequency) is f M , and the underwater sound velocity is C, the Doppler effect causes The frequency of the dial tone is as shown by f (t) in the following Expression 4.

【0017】[0017]

【数4】 [Equation 4]

【0018】そして数式4のVに数式3のVを代入
すれば数式5のようになる。
[0018] The so Equation 5 by substituting V m of Equation 3 to V m of Equation 4.

【0019】[0019]

【数5】 [Equation 5]

【0020】即ち、これが、ドップラー効果を受けた、
時刻tにおける移動中の目標12の発信音の周波数であ
る。この周波数の音波が数式1で示される時刻Tで音波
受信器7に受波されるとするならば、時刻Tにおける周
波数がいかなる周波数であるかと言えば、時刻Tからt
を逆算し、そのtの時の周波数f(t)ということにな
る。そこで、Tとtの関係を示す数式1のX(t)に数
式2のX(t)を代入して次の数式6とし、この数式6
からtについての解を求めと次の数式7のようにTの関
数h(T)となる。
That is, this undergoes the Doppler effect,
It is the frequency of the dial tone of the moving target 12 at time t. If a sound wave of this frequency is received by the sound wave receiver 7 at time T shown in Formula 1, what frequency is at time T is t from time T.
Is calculated back to obtain the frequency f (t) at the time t. Therefore, by substituting X (t) in Equation 2 into X (t) in Equation 1 showing the relationship between T and t, the following Equation 6 is obtained.
When a solution for t is obtained from the above, a function h (T) of T is obtained as in the following Expression 7.

【0021】[0021]

【数6】 [Equation 6]

【0022】[0022]

【数7】 [Equation 7]

【0023】このt即ちh(T)を数式5のtに代入す
ることにより、時刻Tにおける音波受信器での受信音波
周波数g(T)を求めることができる。即ち、数式8が
成立することになる。
By substituting this t, that is, h (T) into t of the equation 5, the sound wave frequency g (T) received by the sound wave receiver at the time T can be obtained. That is, Equation 8 is established.

【0024】[0024]

【数8】g(T)=f(t)=f(h(T))G (T) = f (t) = f (h (T))

【0025】結局、時刻Tにおける音波受信器における
受波音波周波数g(T)は目標12の発信音周波数
、目標速度V、最接近時刻t、最接近距離X(t
)および水中音速Cをパラメータとする時刻Tの関数
g(T)として表されることになる。従って、数式8の
演算を想定理論観測値計算手段で行うことによって時刻
Tの経過に対する周波数g(T)の変化を求めることが
できる。こうして得られる理論観測値の、時刻経過に対
する周波数変化を理論観測値画像メモリ上の時刻対周波
数の座標上に、描画手段によって描くことにより、図7
の実際の受波信号による曲線画像と同様の曲線画像が得
られることになる。この曲線と、受波信号画像メモリ上
の実際の受信音波に基づく曲線とを、画像重畳処理手段
によって、電子的画像表示手段の画面上で重ねて表示さ
せ、理論観測値による曲線が実際の受波音波に基づく曲
線に一致するように、入力値可変手段で想定値として
の、目標周波数f、目標速度V、最接近時刻t、最
接近距離X(t)および水中音速Cの入力値を増減調
整する。このうち、水中音速Cは基本的には定まった物
理量であり温度その他の条件によって変化し得る範囲内
の増減となる。こうして理論観測値による曲線が、実際
の受波信号に基づく曲線に丁度一致したときの、目標周
波数f、目標速度V、最接近時刻tおよび最接近距
離X(t)の値を入力値表示手段から読み取り、これ
を目標の主要諸元値と判断することになる。
After all, the received sound wave frequency g (T) at the sound wave receiver at the time T is the transmitted sound frequency f M of the target 12, the target speed V, the closest approach time t 0 , and the closest approach distance X (t.
0 ) and the underwater sound velocity C as parameters, and is expressed as a function g (T) of the time T. Therefore, the change of the frequency g (T) with respect to the passage of the time T can be obtained by performing the calculation of Expression 8 by the assumed theoretical observation value calculation means. By drawing the frequency change of the theoretical observation value thus obtained with time with the drawing means on the coordinate of time versus frequency on the theoretical observation value image memory,
A curved line image similar to the curved line image based on the actual received signal of is obtained. This curve and the curve based on the actual received sound wave in the received signal image memory are displayed on the screen of the electronic image display means by the image superimposition processing means so as to be superimposed, and the curve based on the theoretical observation value is actually received. Input of the target frequency f M , the target speed V, the closest approach time t 0 , the closest approach distance X (t 0 ) and the underwater sound velocity C as assumed values by the input value varying means so as to match the curve based on the wave sound waves. Increase or decrease the value. Of these, the underwater sound velocity C is basically a fixed physical quantity and increases or decreases within a range that can change depending on temperature and other conditions. In this way, the values of the target frequency f M , the target velocity V, the closest approach time t 0, and the closest approach distance X (t 0 ) when the curve based on the theoretical observation value exactly matches the curve based on the actual received signal are input. It is read from the value display means, and this is judged to be the main specification value of the target.

【0026】次に、第2の発明について述べる。第2の
発明においては、第1の発明と異なり、次の2点が前提
となっている。その1は、水中を等速直線運動する目標
が発信する音波は1周波数ではなく異なる多数の周波数
の音波を同時に発信していること、その2は、音波の伝
搬経路が、目標から音波受信器へ直接伝搬する経路の他
に、一旦海面で反射してから音波受信器へ到達する反射
伝搬経路が存在し、その2つの伝搬路長の差が波長の整
数倍になる周波数の音波は音波受信器で受波される際に
強め合い、2つの伝搬路長の差が半波長の奇数倍になる
周波数の音波は音波受信器で受波される際互いに弱め合
う現象が生ずるということである。このうち強め合って
受波される受波信号を時刻周波数スペクトラム分析器で
分析して時刻軸と周波数軸とが直交する座標に、強め合
う周波数を表示させると図8のように縞状の曲線画像が
観測される。
Next, the second invention will be described. In the second invention, unlike the first invention, the following two points are premised. The first is that the sound wave emitted from the target that moves in a straight line in water at a constant speed is not one frequency but simultaneously emits sound waves of different frequencies. The second is that the propagation path of the sound wave is from the target to the sound wave receiver. In addition to the direct propagation path to the sound wave, there is a reflection propagation path that is reflected by the sea surface and then reaches the sound wave receiver. Sound waves with a frequency at which the difference between the two propagation path lengths is an integral multiple of the wavelength is received by the sound wave. This means that sound waves having a frequency that strengthens each other when they are received by the receiver and has a difference in the two propagation path lengths that is an odd multiple of a half wavelength weaken each other when received by the sound receiver. Of these, the received signals received constructively are analyzed by the time-frequency spectrum analyzer, and the constructive frequencies are displayed at the coordinates where the time axis and the frequency axis are orthogonal to each other. The image is observed.

【0027】そこで、今、水中の深度hの点に音波受信
器7が設置され、その近傍を深度一定で等速直線運動す
る目標12が存在する場合の、音波受信器7の設置点
と、目標が移動する直線とを含む面上における位置関係
を図10の(a)に示し、(b)に音波受信器7の設置
点と、時刻tにおける目標の位置を含む垂直面および水
面の位置関係を示す。(a)は目標12の深度一定とい
う点を除いては図9と同じである。図10の(a)およ
び(b)において、目標12から音波受信器7への直接
伝搬路長はX(t)である。一方、一度水面で反射して
から音波受信器7に達する反射伝搬路長Y(t)は
(b)に示されるY(t)とY(t)の和である。
即ち、Y(t)=Y(t)+Y(t)である。音波
受信器7で受波の際、音波が強め合うということは、直
接伝搬路長X(t)と反射伝搬路長Y(t)との差Y
(t)−X(t)がその音波の波長の整数(n)倍にな
っているということである。このようなn倍になるとい
うような音波の周波数をF(t)とし、水中音速をC
とすればその波長はC/F(t)である。この波長の
n倍が上記伝搬路長の差ということであるから、次の数
式9が成立する。
Therefore, when the sound wave receiver 7 is installed at a point of the depth h in the water and the target 12 that moves in a constant speed linear motion at a constant depth exists in the vicinity thereof, the installation point of the sound wave receiver 7, FIG. 10A shows the positional relationship on a plane including the straight line along which the target moves, and FIG. 10B shows the installation point of the sound wave receiver 7 and the positions of the vertical plane and the water surface including the target position at time t. Show the relationship. 9A is the same as FIG. 9 except that the depth of the target 12 is constant. In FIGS. 10A and 10B, the direct propagation path length from the target 12 to the sound wave receiver 7 is X (t). On the other hand, the reflection propagation path length Y (t) that reaches the sound wave receiver 7 after being reflected on the water surface once is the sum of Y 1 (t) and Y 2 (t) shown in (b).
That is, Y (t) = Y 1 (t) + Y 2 (t). When the sound waves are received by the sound wave receiver 7, the fact that the sound waves strengthen each other means that the difference Y between the direct propagation path length X (t) and the reflection propagation path length Y (t).
That is, (t) -X (t) is an integer (n) times the wavelength of the sound wave. Let F n (t) be the frequency of the sound wave that is multiplied by n, and let the underwater sound velocity be C.
Then, the wavelength is C / F n (t). Since n times this wavelength is the difference in the propagation path length, the following formula 9 is established.

【0028】[0028]

【数9】 [Equation 9]

【0029】従って、F(t)は、次の数式10のよ
うになる。
Therefore, F n (t) is given by the following formula 10.

【0030】[0030]

【数10】 [Equation 10]

【0031】まず、図10の(a)から図9のときと同
様に数式2が成立する。反射伝搬路長Y(t)について
も、最接近時刻tにおける最短距離をY(t)とす
れば、次の数式11が成立する。
First, as in the case of FIG. 10A to FIG. 9, the equation 2 is established. Regarding the reflection propagation path length Y (t), if the shortest distance at the closest approach time t 0 is Y (t 0 ), the following formula 11 is established.

【0032】[0032]

【数11】 [Equation 11]

【0033】一方、図10の(b)から、ピタゴラスの
定理により、次の数式12および数式13が成立する。
On the other hand, from FIG. 10B, the following equations 12 and 13 are established by the Pythagorean theorem.

【0034】[0034]

【数12】Y(t)=(D+D+D(t)## EQU12 ## Y 2 (t) = (D R + D T ) 2 + D 2 (t)

【0035】[0035]

【数13】X(t)=(D−D+D(t)X 2 (t) = (D R −D T ) 2 + D 2 (t)

【0036】この数式12から数式13を減算すると、
次の数式14のようになる。
Subtracting Equation 13 from Equation 12 gives
The following Expression 14 is obtained.

【0037】[0037]

【数14】Y(t)−X(t)=4D ## EQU14 ## Y 2 (t) -X 2 (t) = 4D R D T

【0038】従って、最接近時刻tにおいては、次の
数式15になる。
Therefore, at the closest time t 0 , the following equation 15 is obtained.

【0039】[0039]

【数15】Y(t)−X(t)=4D ∴Y(t)=X(t)+4D [Equation 15] YTwo(T0) -XTwo(T0) = 4DRDT ∴YTwo(T0) = XTwo(T0) + 4DRDT

【0040】数式15のY(t)を数式11のY
(t)に代入するとY(t)は数式16のようにな
る。
[0040] Y 2 of Y 2 (t 0) the formula 11 of the formula 15
Substituting for (t 0 ) yields Y (t) as in Equation 16.

【0041】[0041]

【数16】 [Equation 16]

【0042】次に、数式10の右辺の分母と分子にY
(t)+X(t)を乗ずると数式17のようになる。
Next, Y is added to the denominator and the numerator on the right side of Expression 10.
Multiplying by (t) + X (t) yields Equation 17.

【0043】[0043]

【数17】 [Equation 17]

【0044】この数式17の分母に数式14を代入し、
分子の、X(t)に数式2を代入し、Y(t)に数式1
6を代入するとF(t)は数式18のようになる。
Substituting equation 14 into the denominator of equation 17,
Substituting Equation 2 into X (t) of the numerator and Equation 1 into Y (t)
Substituting 6 gives F (t) as in Eq.

【0045】[0045]

【数18】 [Equation 18]

【0046】即ち、音波受信器7で受波の際、強め合う
目標音波周波数F(t)は、目標速度V、目標深度D
、最接近時刻t、最接近距離X(t)、音波受信
器深度Dおよび水中音速Cをパラメータとする、時刻
tの関数として表される。数式18で示される目標周波
数F(t)の音波が時刻tに発せられ、それが音波受
信器7で受波される時刻Tは数式6で表される。数式6
をtについて解きtをTの関数h(T)として表したの
が数式7であるから、数式7のtを数式18に代入する
ことにより、時刻Tにおける音波受信器7での音波周波
数G(T)を求めることができる。即ち、数式19が
成立することになる。
That is, when the sound wave is received by the sound wave receiver 7, the mutually strengthening target sound wave frequency F n (t) has a target velocity V and a target depth D.
It is expressed as a function of time t, with T 1 , the closest time t 0 , the closest distance X (t 0 ), the sound receiver depth D R and the underwater sound velocity C as parameters. The sound wave of the target frequency F n (t) shown in Expression 18 is emitted at time t, and the time T when the sound wave is received by the sound wave receiver 7 is shown in Expression 6. Formula 6
Equation 7 is a solution of t to t as a function h (T) of T. Therefore, by substituting t in Equation 7 into Equation 18, the sound wave frequency G n at the sound wave receiver 7 at time T is calculated. (T) can be obtained. That is, Equation 19 is established.

【0047】[0047]

【数19】 G(T)=F(t)=F(h(T))G n (T) = F n (t) = F n (h (T))

【0048】以上述べて来たように、時刻Tにおいて、
音波受信器7で、直接伝搬波と反射伝搬波が強め合う音
波の周波数G(T)は、数式18および数式19に見
られるように、目標速度V、目標深度D、最接近時刻
、最接近距離X(t)、音波受信器深度Dおよ
び水中音速Cをパラメータとする時刻Tの関数として表
されることになる。従って、数式19の演算を想定理論
観測値計算手段で行うことによって、時刻Tの経過に対
する周波数G(T)の変化を求めることができる。
As described above, at time T,
In the sound wave receiver 7, the frequency G n (T) of the sound wave in which the direct propagating wave and the reflected propagating wave are intensified is, as shown in Expression 18 and Expression 19, the target velocity V, the target depth D T , and the closest time t. 0 , the closest distance X (t 0 ), the sound wave receiver depth D R, and the underwater sound velocity C as a function of the time T. Therefore, the change of the frequency G n (T) with respect to the passage of the time T can be obtained by performing the calculation of the mathematical formula 19 by the assumed theoretical observation value calculation means.

【0049】こうして得られる理論観測値の、時刻経過
に対する周波数変化を理論観測値画像メモリ上の時刻対
周波数の座標上に、描画手段によって描くことにより、
実際の受波信号による曲線画像と同様の曲線画像が得ら
れることになる。この曲線と、受波信号画像メモリ上の
実際の受信音波に基づく曲線とを、画像重畳処理手段に
よって、電子的画像表示手段の画面上で重ねて表示さ
せ、理論観測値による曲線が、実際の受信音波に基づく
曲線に一致するように、入力値可変手段で、想定値とし
ての、目標速度V、目標深度D、最接近時刻T、最
接近距離X(t)、水中音速Cの入力値を増減調節す
る。このうち、水中音速Cは基本的には定まった物理量
であり、温度その他の条件によって変化し得る範囲内の
増減となる。
By drawing the frequency change of the theoretical observation value thus obtained with time with the drawing means on the coordinate of time versus frequency on the theoretical observation value image memory,
A curved line image similar to the curved line image based on the actual received signal is obtained. This curve and the curve based on the actual received sound wave in the received signal image memory are displayed on the screen of the electronic image display means by the image superposition processing means in an overlapping manner, and the curve based on the theoretical observation value is the actual The target value V, the target depth D T , the closest approach time T 0 , the closest approach distance X (t 0 ), and the underwater sound velocity C, which are assumed values, are adjusted by the input value varying means so as to match the curve based on the received sound waves. Increase or decrease the input value. Of these, the underwater sound velocity C is basically a fixed physical quantity, and increases or decreases within a range that can change depending on temperature and other conditions.

【0050】また、音波受信器深度Dは実際に音波を
受信したときの深度と同じ深度値を設定する。こうし
て、理論観測値による曲線が実際の受信音波に基づく曲
線に一致したときの、目標速度V、目標深度D、最接
近時刻Tおよび最接近距離X(t)を入力値表示手
段から読み取り、これを目標の主要諸元値として判断す
ることになる。
[0050] Furthermore, wave receiver depth D R is set to the same depth value as the depth at the time of receiving the actual waves. Thus, the target velocity V, the target depth D T , the closest approach time T 0 and the closest approach distance X (t 0 ) when the curve based on the theoretical observation value matches the curve based on the actual received sound wave are input from the input value display means. Read and judge this as the main specification value of the target.

【0051】以上は、第1の発明と第2の発明とを分け
て実施の形態を述べたが、第1の発明と第2の発明を1
装置で実施する形態も可能である。その場合の手段構成
は、課題解決手段で述べた第1の発明の構成に対し、そ
の(ロ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)について、第2の発
明の(ロ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)の機能をも併せ持
つ構成とすることにより実現可能である。
Although the first and second aspects of the invention have been separately described above, the first and second aspects of the invention have been described.
A device-implemented form is also possible. The means configuration in that case is the same as the configuration of the first invention described in the problem solving means, but in (b), (e), (f) and (g), This can be realized by having a configuration that also has the functions of (e), (f), and (g).

【0052】[0052]

【実施例】以下、本発明の水中目標諸元解析装置の実施
例を図面を参照して説明する。図1は、第1の発明の実
施例および第2の発明の実施例に共通の構成ブロック図
である。図中、音波受信器7、時刻周波数(或いは時刻
周波数スペクトラム)分析手段8、描画手段9、受波信
号画像メモリ10および電子的画像表示手段11は、従
来の水中目標諸元解析装置の具備する構成と同様の構成
であり、一定周波数の音波を発しながら音波受信器7近
傍の水中を等速直線運動している目標が存在する場合に
は、この音波を受波して、受波信号画像メモリ10上の
時刻対周波数の座標上に図7に対するような時刻周波数
曲線を描き出し、この曲線画像を電子的画像表示手段1
1の画面上に表示する。また、異なる多くの周波数の音
波を発しながら音波受信器7近傍の水中を深度一定で等
速直線運動する目標が存在する場合にはこの音波を受波
して、受波信号画像メモリ10上の時刻対周波数の座標
上に図8に示すような縞状の時刻対周波数曲線を描き出
し、この曲線画像を電子的画像表示手段11の画面上に
表示する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an underwater target parameter analyzing apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration block diagram common to the first embodiment of the invention and the second embodiment of the invention. In the figure, a sound wave receiver 7, a time frequency (or time frequency spectrum) analyzing means 8, a drawing means 9, a received signal image memory 10 and an electronic image displaying means 11 are included in a conventional underwater target parameter analyzing device. With the same configuration as the configuration, when there is a target performing constant velocity linear motion in the water in the vicinity of the sound wave receiver 7 while emitting a sound wave of a constant frequency, this sound wave is received and the received signal image is received. A time-frequency curve as shown in FIG. 7 is drawn on the time-frequency coordinates on the memory 10, and this curve image is displayed on the electronic image display means 1.
Display on the screen of 1. Further, when there is a target that performs constant velocity linear motion in the water near the sound wave receiver 7 while emitting sound waves of many different frequencies, this sound wave is received and stored on the received signal image memory 10. A striped time-frequency curve as shown in FIG. 8 is drawn on the time-frequency coordinate, and this curve image is displayed on the screen of the electronic image display means 11.

【0053】第1の発明においては、想定理論観測値計
算手段3へ、想定値として、目標速度V、目標周波数f
、最接近時刻t、最接近距離X(T)および水中
音速Cが入力されており、これらの各入力値は入力値可
変手段2によって増減変化させられるようになってお
り、現に入力されている各値が入力値表示手段1に表示
されるようになっている。想定理論観測値計算手段3
は、数式8により、受波時刻(観測時刻)Tに対する理
論観測周波数g(T)を、Tを変化させながら演算出力
する。この演算出力を描画手段4によって理論観測値画
像メモリ5の時刻T対周波数g(T)の座標上に図7の
ような曲線を描画させる。この曲線の形状は、入力値可
変手段2によって、目標速度V、目標周波数f、最接
近時刻t、最接近距離X(t)および水中音速Cの
値を増減変化させることにより様々に変化する。
In the first aspect of the invention, the assumed theoretical observed value calculation means 3 is provided with the assumed values of the target velocity V and the target frequency f.
M , the closest approach time t 0 , the closest approach distance X (T 0 ) and the underwater sound velocity C are input, and these input values can be increased or decreased by the input value varying means 2 and are actually input. The respective values are displayed on the input value display means 1. Assumed theoretical observation value calculation means 3
[Mathematical formula-see original document] calculates and outputs the theoretical observation frequency g (T) with respect to the reception time (observation time) T by changing the T according to Expression 8. This calculation output is drawn by the drawing means 4 on the coordinate of the time T vs. frequency g (T) in the theoretical observation value image memory 5 as shown in FIG. The shape of this curve is variously changed by changing the target speed V, the target frequency f M , the closest approach time t 0 , the closest approach distance X (t 0 ) and the underwater sound velocity C by the input value varying means 2. Change.

【0054】こうして描画された理論観測値画像メモリ
5上の曲線画像と受波信号画像メモリ10上の曲線画像
を、画像重畳処理手段6によって重畳合成して電子的画
像表示手段11へ送りその画面上に図2のように表示さ
せる。実線は実際の受波信号に基づく曲線であり、点線
が理論観測値による曲線である。解析操作者はこの画面
を観ながら理論観測値による曲線(点線)を実際の受波
信号に基づく曲線(実線)に一致させるように、入力値
可変手段2により各パラメータの値を増減変化させ、一
致したときの目標速度V、目標周波数f、最接近時刻
、および最接近距離X(t)を、入力値表示手段
1から読み取りそのとき受波された目標の諸元値と判断
する。
The curve image on the theoretical observation value image memory 5 and the curve image on the received signal image memory 10 thus drawn are superimposed and synthesized by the image superposition processing means 6 and sent to the electronic image display means 11 to display the screen. It is displayed as shown in FIG. The solid line is a curve based on the actual received signal, and the dotted line is a curve based on theoretical observation values. While viewing this screen, the analysis operator increases or decreases the value of each parameter by the input value varying means 2 so that the curve (dotted line) based on the theoretical observed value matches the curve (solid line) based on the actual received signal, The target speed V, the target frequency f M , the closest approach time t 0 , and the closest approach time X (t 0 ) when they match are read from the input value display means 1 and judged to be the specifications of the target received at that time. To do.

【0055】図4に入力値可変手段2と入力値表示手段
1を一体化して構成した操作パネルの具体例を示す。各
パラメータの値はスライダーのカーソルを左右させるこ
とにより上限値と下限値の間で増減変化させることがで
きる。微調整は微減ボタン、微増ボタンを押すことによ
り可能である。現在値の欄には、各パラメータの現に入
力している値が表示される。結局、スライダーおよび微
減ボタン、微増ボタンが入力値可変手段2に該当し、現
在値欄が入力値表示手段1に該当することになる。
FIG. 4 shows a specific example of the operation panel in which the input value varying means 2 and the input value displaying means 1 are integrated. The value of each parameter can be increased / decreased between the upper limit value and the lower limit value by moving the cursor of the slider. Fine adjustment is possible by pressing the fine decrease button and the fine increase button. The currently input value of each parameter is displayed in the current value column. After all, the slider, the slightly decrease button, and the slightly increase button correspond to the input value changing means 2, and the current value column corresponds to the input value display means 1.

【0056】第2の発明においては、想定理論観測値計
算手段3へ、想定値として、目標速度V、目標深度
、最接近時刻t、最接近距離X(t)、音波受
信器深度Dおよび水中音速Cが入力され、これらの各
入力値は入力値可変手段2によって増減変化させられる
ようになっており、現に入力されている各値は入力値表
示手段1に表示させるようになっている。想定理論観測
値計算手段3は数式19により、受波時刻(観測時刻)
Tに対する理論観測周波数はG(T)を、Tを変化さ
せながら演算出力する。この演算出力を描画手段4によ
って理論観測値画像メモリ5の時刻T対周波数G
(T)の座標上に図8のような曲線を描画させる。こ
の曲線の形状は、入力値可変手段2によって、目標速度
V、目標深度D、最接近時刻t、最接近距離X(t
)、音波受信器深度Dおよび水中音速Cの値を増減
変化させることにより様々に変化する。このうち、音波
受信器深度Dは実際に音波を受信したときの深度と同
じ深度値に設定すべきであるし、水中音速も基本的には
定まった物理量であり温度その他の条件によって変化し
得る範囲内の増減とすべきことすでに述べた通りであ
る。
In the second aspect of the invention, the assumed theoretical observation value calculating means 3 is provided with the assumed values of the target velocity V, the target depth D T , the closest approach time t 0 , the closest approach distance X (t 0 ), and the sound wave receiver. The depth D R and the underwater sound velocity C are input, and these input values can be increased / decreased by the input value changing means 2, and the values currently input are displayed on the input value display means 1. It has become. Assumed theoretical observation value calculation means 3 calculates the reception time (observation time) according to Equation 19.
As a theoretical observation frequency for T, G n (T) is calculated and output while changing T. This calculation output is drawn by the drawing means 4 from the time T of the theoretical observation value image memory 5 to the frequency G.
A curve as shown in FIG. 8 is drawn on the coordinates of n (T). The shape of this curve is determined by the input value changing means 2 by the target speed V, the target depth D T , the closest approach time t 0 , and the closest approach distance X (t.
0 ), the sound wave receiver depth D R and the underwater sound velocity C are increased / decreased to be variously changed. Of these, the sound wave receiver depth D R should be set to the same depth value as the depth at which the sound wave is actually received, and the underwater sound velocity is basically a fixed physical quantity and changes depending on temperature and other conditions. What should be increased / decreased within the obtainable range As described above.

【0057】こうして描画された理論観測値画像メモリ
5上の曲線画像と受波信号画像メモリ10上の曲線画像
を、画像重畳処理手段6によって重畳合成して電子的画
像表示手段11へ送りその画面上に図3のように表示さ
せる。実線は実際の受波信号に基づく曲線であり、点線
が理論観測値による曲線である。解析操作者は、この画
面を観ながら理論観測値による曲線(点線)を実際の受
波信号に基づく曲線(実線)に一致させるように、入力
値可変手段2により各パラメータの値を増減変化させ、
一致したときの、目標速度V、目標深度D、最接近時
刻tおよび最接近距離X(t)を入力値表示手段1
から読み取り、そのとき受波された目標の諸元値と判断
する。
The curve image on the theoretical observation value image memory 5 and the curve image on the received signal image memory 10 thus drawn are superimposed and synthesized by the image superimposition processing means 6 and sent to the electronic image display means 11 to display the screen. It is displayed as shown in FIG. The solid line is a curve based on the actual received signal, and the dotted line is a curve based on theoretical observation values. While viewing this screen, the analysis operator increases or decreases the value of each parameter by the input value varying means 2 so that the curve (dotted line) based on the theoretical observation value matches the curve (solid line) based on the actual received signal. ,
The target value V, the target depth D T , the closest approach time t 0, and the closest approach distance X (t 0 ) at the time of coincidence are input value display means 1.
It is judged from the specifications of the target received at that time.

【0058】図5に入力値可変手段2と入力値表示手段
1を一体化して構成した操作パネルの具体例を示す。操
作および表示は図4の場合と同様である。図6は、第1
の発明と第2の発明を1装置で実施する場合の操作パネ
ルの具体例を示す。
FIG. 5 shows a concrete example of the operation panel in which the input value varying means 2 and the input value displaying means 1 are integrated. The operation and display are the same as in the case of FIG. FIG. 6 shows the first
A specific example of the operation panel when the invention of FIG.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、目標の諸
元値を想定し、そのような諸元値で目標が音波を発しな
がら、音波受信器の近傍を等速直線運動したとしたなら
ば、音波受信器で受波されるであろう音波の時刻毎の周
波数を理論的に算出し、これを時刻対周波数の座標上に
曲線として描き出し、一方、現実の目標から実際に受波
される音波については従来と同様に周波数或いは周波数
スペクトラムの分析を行い、時刻対周波数の座標上に曲
線として描き出し、両方の曲線を同一の表示画面上に表
示させ、理論値による曲線を、実際の受波信号による曲
線に一致させるよう想定諸元値をいろいろ変えてみて、
一致したときの想定諸元値を目標の諸元値と判断するよ
うにしているので、従来のように、図7のような曲線像
から開始周波数、終了周波数、周波数の最大変化率を読
み取りそれをデータとして目標諸元値を計算したり、或
いは図8のような曲線群から各曲線の頂点の周波数やそ
の間隔、および着目した曲線について任意の時刻の周波
数を読み取りそれらをデータとして目標諸元値を計算し
たりするように、得られた曲線像の部分的な読出しデー
タを基にするのに較べて、本発明は受波信号による曲線
像全体からの情報をフルに活用して目標諸元を求めてい
ることになり、得られた目標諸元の確度は従来に較べ非
常に高いものになるという効果がある。特に、実際の受
波信号による曲線画像に、ゆらぎがあったり、曲線にぼ
やけがあったり、画像のコントラストが悪かったり、雑
音が強かったりする場合には、従来では画像からのデー
タ読み取りが非常に不正確或いはばらついたものになり
算出される目標諸元が不確かなものになるのに対し、曲
線像全体を情報源とする本発明では上記のような悪条件
の影響を受ける度合いは非常に低くなるという効果があ
る。
As described above, according to the present invention, it is assumed that the target values are assumed, and the target emits a sound wave with such a value value while performing a uniform linear motion near the sound wave receiver. Then, theoretically calculate the frequency of the sound wave that will be received by the sound wave receiver at each time, and draw this as a curve on the time-frequency coordinate, while receiving the actual wave from the actual target. For sound waves to be generated, the frequency or frequency spectrum is analyzed in the same manner as in the past, and it is drawn as a curve on the time-frequency coordinate, both curves are displayed on the same display screen, and the curve based on the theoretical value Try changing various assumed specifications to match the curve of the received signal,
Since the assumed specification values when they match are determined as the target specification values, the start frequency, end frequency, and maximum rate of change of frequency are read from the curve image as shown in FIG. To calculate the target specification values, or read the frequencies of the vertices of each curve and their intervals from the curve group as shown in FIG. 8 and the frequency at an arbitrary time for the focused curve, and use them as data. The present invention makes full use of the information from the entire curve image by the received signal, as compared with the case where the partial read-out data of the curve image obtained is used to calculate the value. Since we are seeking the original, the accuracy of the obtained target specifications is much higher than in the past. In particular, when the curve image due to the actual received signal has fluctuations, the curve is blurred, the contrast of the image is poor, or the noise is strong, it is very difficult to read data from the image in the past. While the target specifications to be calculated become inaccurate or scattered and are uncertain, in the present invention in which the entire curve image is the information source, the degree of being affected by the adverse conditions as described above is extremely low. There is an effect that.

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

【図1】本発明の水中目標諸元解析装置の実施例の構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an underwater target parameter analyzer of the present invention.

【図2】第1の発明の実施例において、表示画面上で理
論観測値による曲線を実際の受信音波による曲線に一致
させようとする場合の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram in a case where an attempt is made to match a curve based on a theoretical observation value with a curve based on an actual received sound wave on the display screen in the embodiment of the first invention.

【図3】第2の発明の実施例において、表示画面上で理
論観測値による曲線を実際の受信音波による曲線に一致
させようとする場合の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram in a case where an attempt is made to match a curve based on a theoretical observation value with a curve based on an actual received sound wave on a display screen in the embodiment of the second invention.

【図4】第1の発明の実施例におけるパラメータの操作
パネルの構成例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a parameter operation panel in the embodiment of the first invention.

【図5】第2の発明の実施例におけるパラメータの操作
パネルの構成例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of an operation panel for parameters in an embodiment of the second invention.

【図6】第1の発明と第2の発明を1装置で実施する場
合のパラメータの操作パネルの構成例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of an operation panel for parameters when the first invention and the second invention are implemented by one device.

【図7】水中に設置された音波受信器の近傍を、一定周
波数の音波を発している目標が等速直線運動する場合
に、音波受信器で観測される音波の時刻対周波数の変化
曲線を示す図である。
FIG. 7 shows a time-frequency variation curve of a sound wave observed by the sound wave receiver when a target emitting a sound wave of a constant frequency makes a uniform linear motion in the vicinity of the sound wave receiver installed in water. FIG.

【図8】水中に設置された音波受信器の近傍を、異なる
多くの周波数の音波を発している目標が音波受信器への
伝搬経路が直接伝搬路の他に水面での反射伝搬路を生ず
る一定深度で等速直線運動する場合に、音波受信器で強
め合って観測される音波の時刻対周波数の変化曲線が干
渉縞として表れることを示す図である。
FIG. 8: A target that emits sound waves of many different frequencies near the sound wave receiver installed in water has a propagation path to the sound wave receiver that is a direct propagation path and a reflection propagation path on the water surface. It is a figure which shows that the change curve of the time versus frequency of the sound wave observed mutually constructively by a sound wave receiver appears as an interference fringe when performing a constant velocity linear motion at a constant depth.

【図9】水中に設置された音波受信器の近傍を、一定周
波数の音波を発している目標が等速直線運動する場合
に、音波受信器で観測される音波の時刻対周波数変化を
解析するための説明図である。
FIG. 9: Analyzes time-frequency changes of the sound wave observed by the sound wave receiver when a target emitting a sound wave of a constant frequency makes a uniform linear motion in the vicinity of the sound wave receiver installed in water. FIG.

【図10】水中に設置された音波受信器の近傍を、異な
る多くの周波数の音波を発している目標が音波受信器へ
の伝搬路が直接伝搬路の他に水面での反射伝搬路を生ず
る一定深度で等速直線運動する場合に、音波受信器で強
め合って観測される音波の時刻対周波数変化を解析する
ための説明図である。
FIG. 10: A target that emits sound waves of many different frequencies near the sound wave receiver installed in water has a propagation path to the sound wave receiver that is a direct propagation path and a reflection propagation path on the water surface. FIG. 6 is an explanatory diagram for analyzing a time-frequency change of sound waves that are observed constructively by a sound wave receiver when performing uniform linear motion at a constant depth.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力値表示手段 2 入力値可変手段 3 想定理論観測値計算手段 4 描画手段 5 理論観測値画像メモリ 6 画像重畳処理手段 7 音波受信器 8 時刻周波数分析手段或いは時刻周波数スペクトラム
分析手段 9 描画手段 10 受波信号画像メモリ 11 電子的画像表示手段 12 目標
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 input value display means 2 input value varying means 3 assumed theoretical observed value calculation means 4 drawing means 5 theoretical observed value image memory 6 image superposition processing means 7 sound wave receiver 8 time frequency analysis means or time frequency spectrum analysis means 9 drawing means 10 Received signal image memory 11 Electronic image display means 12 Target

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 1/72 - 1/82 G01H 3/08 G01S 7/52 - 7/64 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01S 1/72-1/82 G01H 3/08 G01S 7/52-7/64

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記の各手段を具備することを特徴とす
る水中目標諸元解析装置。 (イ)水中に設置される音波受信器 (ロ)一定周波数の音波を発しながら音波受信器近傍の
水中を等速直線運動している目標から発せられ音波受信
器で受波された音波の周波数の時刻経過に対応する変化
を分析する時刻周波数分析手段 (ハ)受波信号の、時刻経過に対応する周波数変化を時
刻対周波数の座標上の曲線画像として記録するための受
波信号画像メモリ (ニ)時刻周波数分析手段で分析された時刻経過に対応
する周波数変化を前記受波信号画像メモリの時刻対周波
数座標上に描画する描画手段 (ホ)想定等速直線運動目標の、想定目標速度、想定発
信周波数、想定最接近時刻、想定最接近距離および想定
水中音速の各入力値を変化させることのできる入力値可
変手段 (ヘ)前記各入力値を表示する入力値表示手段 (ト)前記想定等速直線運動目標の、目標速度、発信周
波数、最接近時刻、最接近距離および水中音速を想定設
定した場合に、音波受信器で受波されるであろう想定周
波数を時刻経過に対応させて算出する想定理論観測値計
算手段 (チ)上記理論観測値の時刻経過に対する周波数変化を
時刻対周波数の座標上の曲線画像として記録するための
理論観測値画像メモリ (リ)上記理論観測値の時刻経過に対応する周波数変化
を前記理論観測値画像メモリの時刻対周波数座標上に描
画する描画手段 (ヌ)前記受波信号画像メモリ上の画像と理論観測値画
像メモリ上の画像とを重畳する画像重畳処理手段 (ル)前記重畳された画像を表示する電子的画像表示手
1. An underwater target parameter analyzer comprising the following means. (B) Sound wave receiver installed in water (b) Frequency of sound wave emitted by a sound wave receiver emitted from a target that is moving at a constant velocity in the water near the sound wave receiver while emitting sound waves of a constant frequency Time-frequency analysis means (c) for analyzing the change corresponding to the passage of time of the received signal image memory for recording the frequency change of the received signal corresponding to the passage of time as a curve image on the time-frequency coordinate ( D) Drawing means (e) for drawing the frequency change corresponding to the passage of time analyzed by the time-frequency analysis means on the time-versus-frequency coordinates of the received signal image memory, the assumed target velocity of the assumed constant velocity linear motion target, Input value varying means capable of changing the input values of the assumed transmission frequency, the assumed closest approach time, the assumed closest approach distance, and the assumed underwater sound velocity (f) Input value display means (g) for displaying the respective input values etc When the target speed, transmission frequency, closest approach time, closest approach distance, and underwater sound velocity of the linear motion target are assumed and set, the assumed frequency that will be received by the sound wave receiver is calculated in correspondence with the passage of time. Assumed theoretical observation value calculation means (h) Theoretical observation value image memory for recording the frequency change of the theoretical observation value with time as a curve image on the coordinate of time vs. frequency (i) For the passage of time of the theoretical observation value Drawing means for drawing the corresponding frequency change on the time-frequency coordinates of the theoretical observation value image memory (n) Image superimposing process for superimposing the image on the received signal image memory and the image on the theoretical observation value image memory Means (L) Electronic image display means for displaying the superimposed images
【請求項2】 下記の各手段を具備することを特徴とす
る水中目標諸元解析装置。 (イ)水中に設置される音波受信器 (ロ)異なる多くの周波数の音波を発信しながら音波受
信器近傍の水中を深度一定で等速直線運動している目標
から発せられ、音波受信器で受波された音波の周波数ス
ペクトラムの時刻経過に対する変化を分析する時刻周波
数スペクトラム分析手段 (ハ)受波信号の、時刻経過に対応する周波数スペクト
ラムの変化を時刻対周波数の座標上の曲線画像として記
録するための受波信号画像メモリ (ニ)時刻周波数スペクトラム分析手段で分析された時
刻経過に対応する周波数スペクトラム変化を前記受波信
号画像メモリの時刻対周波数座標上に描画する描画手段 (ホ)想定等速直線運動目標の、想定目標速度、想定目
標深度、想定最接近距離、想定最接近時刻、音波受信器
深度および想定水中音速の各入力値を変化させることの
できる入力値可変手段 (ヘ)前記各入力値を表示する入力値表示手段 (ト)前記各想定入力値に基づいて、等速直線運動目標
から音波受信器までの直線距離と、音波が水面で反射し
て音波受信器に到達する距離との差が波長の整数倍とな
る複数周波数の、音波受信器での受波における時刻変化
を算出する想定理論観測値計算手段 (チ)上記理論観測値の時刻経過に対する周波数スペク
トラム変化を時刻対周波数の座標上の画像として記録す
るための理論観測値画像メモリ (リ)前記算出された、時刻経過に対応する周波数スペ
クトラムの変化を前記理論観測値画像メモリの時刻対周
波数座標上に描画する描画手段 (ヌ)前記受波信号画像メモリの画像と理論観測値画像
メモリ上の画像とを重畳する画像重畳処理手段 (ル)前記重畳された画像を表示する電子的画像表示手
2. An underwater target parameter analyzer comprising the following means. (B) Sound wave receiver installed in water (b) Sound waves are emitted from a target that is performing constant velocity linear motion in the water near the sound wave receiver at a constant depth while transmitting sound waves of many different frequencies. Time-frequency spectrum analysis means for analyzing changes in the frequency spectrum of the received sound wave over time (c) Recording changes in the frequency spectrum of the received signal over time as a curve image on time-frequency coordinates A received signal image memory (d) for drawing a drawing means (e) which draws a frequency spectrum change corresponding to the passage of time analyzed by the time frequency spectrum analysis means on the time-frequency coordinate of the received signal image memory. Input values of assumed target velocity, assumed target depth, assumed closest approach distance, assumed closest approach time, sound wave receiver depth, and assumed underwater sound velocity of constant velocity linear motion target Variable input value changing means (f) Input value display means for displaying each input value (g) Based on each assumed input value, a linear distance from the constant velocity linear motion target to the sound wave receiver, Assumed theoretical observation value calculation means (h) for calculating the time change in reception at the sound wave receiver at multiple frequencies whose difference from the distance at which the sound wave is reflected by the water surface and reaches the sound wave receiver is an integer multiple of the wavelength Theoretical observation value image memory for recording the frequency spectrum change of the theoretical observation value over time as an image on the coordinate of time versus frequency (i) The calculated change of the frequency spectrum corresponding to the passage of time Drawing means for drawing on the time-versus-frequency coordinate of the observation value image memory (n) Image superimposition processing means (l) for superimposing the image of the received signal image memory and the image on the theoretical observation value image memory Electronic image display means for displaying the serial superimposed image
JP13997299A 1999-05-20 1999-05-20 Underwater target specification analyzer Expired - Fee Related JP3529670B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13997299A JP3529670B2 (en) 1999-05-20 1999-05-20 Underwater target specification analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13997299A JP3529670B2 (en) 1999-05-20 1999-05-20 Underwater target specification analyzer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000329838A JP2000329838A (en) 2000-11-30
JP3529670B2 true JP3529670B2 (en) 2004-05-24

Family

ID=15257967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13997299A Expired - Fee Related JP3529670B2 (en) 1999-05-20 1999-05-20 Underwater target specification analyzer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3529670B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101281571B1 (en) 2012-01-06 2013-07-03 국방과학연구소 Method for user interface target motion analysis with two-dimensional parameter control

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2018047805A1 (en) * 2016-09-09 2019-06-24 日本電気株式会社 Moving sound source speed estimation device, speed monitoring system, moving sound source speed estimation method, and moving sound source speed estimation program

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101281571B1 (en) 2012-01-06 2013-07-03 국방과학연구소 Method for user interface target motion analysis with two-dimensional parameter control

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000329838A (en) 2000-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11304677B2 (en) Ultrasonic blood flow parameter displaying method, and ultrasonic imaging system therefor
US7532747B2 (en) Method and apparatus for ultrasonic imaging in mmode
US6761689B2 (en) Biplane ultrasonic imaging
JP2812670B2 (en) 3D ultrasonic diagnostic image processing device
US4566459A (en) Ultrasonic diagnosis system
US6709394B2 (en) Biplane ultrasonic imaging
JP2001503853A (en) Apparatus and method for determining motion and velocity of a moving object
JPS6332138B2 (en)
CN109975814A (en) Ultrasonic imaging method, system and equipment
CN105266848B (en) A kind of method of ultrasonic spectral Doppler Automatic Optimal
JP3529670B2 (en) Underwater target specification analyzer
JP4939199B2 (en) Image interpolation method, image interpolation apparatus, and ultrasonic diagnostic apparatus
JPH09509603A (en) Method for automatically measuring Doppler angle and apparatus for implementing the same
CN108577891B (en) Method and equipment for simultaneously imaging blood flow Doppler and pulse Doppler
JPWO2020110500A1 (en) Control method of ultrasonic diagnostic equipment and ultrasonic diagnostic equipment
CN112120734B (en) Doppler frequency spectrum generation method and device in blood flow direction and related equipment
JPH09182752A (en) Doppler angle adjustment in ultrasonic inspection and unit thereof
JP2001074836A (en) Display device for bistatic active sonar
US20180038955A1 (en) Ultrasound imaging flow vector velocity estimation with directional transverse oscillation
CN108180974A (en) A kind of ultrasound two-slit interference acoustic velocity measutement instrument and its measuring method
JP3602113B2 (en) Doppler ultrasonic flowmeter, flow measurement method using Doppler ultrasonic flowmeter, and flow measurement program
JPH0833625A (en) Ultrasonic blood flow measuring instrument
JPH07270528A (en) Method and device for measuring specific inductive capacity and equipment of probing buried object
CN117353831A (en) Deep sea channel modeling method based on sound ray theory
JP3401374B2 (en) Sound velocity correction method for underwater position measurement system

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040213

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040225

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3529670

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090305

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090305

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100305

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110305

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110305

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120305

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120305

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140305

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees