JP5565865B2 - Navigation body detection apparatus and navigation body detection method - Google Patents

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本発明は、航走体を検出する航走体検出装置に関し、特には、水上航走体および水中航走体を別々に検出する航走体検出装置に関する。   The present invention relates to a traveling body detection apparatus that detects a traveling body, and more particularly, to a traveling body detection apparatus that separately detects a surface traveling body and an underwater traveling body.

潜水艦及び潜水艦から発射される魚雷等の水中航走体は、船舶にとって大きな脅威である。水中航走体を検出する技術としては、高速回転しているスクリューから発生する音波を検出し、その音波の発信源を水中航走体として検出する技術が実用化されている。しかしながら、モーターボート等の高速航走可能な水上航走体においても、スクリューが高速回転することがあるので、上記の技術では、高速航走可能な水上航走体を誤って水中航走体として検出してしまうことがあった。   Underwater vehicles such as torpedoes fired from submarines and submarines are a great threat to ships. As a technique for detecting an underwater vehicle, a technique for detecting a sound wave generated from a screw rotating at high speed and detecting a source of the sound wave as an underwater vehicle has been put into practical use. However, even in a watercraft that can travel at high speed, such as a motor boat, the screw may rotate at a high speed, so the above technology erroneously detects a watercraft that can travel at high speed as an underwater vehicle. I had to do it.

これに対して特許文献1には、航走体の種類を判定することが可能な航走体監視装置が記載されている。   On the other hand, Patent Document 1 describes a traveling body monitoring apparatus capable of determining the type of traveling body.

特許文献1に記載の航走体監視装置は、磁気、音響、水圧および水中電界等のシグネチャの時間変化を波形信号として検出する。また、航走体監視装置では、航走体から放射されるシグネチャに関するシグネチャ情報が、航走体の種類ごとにデータベース化されている。航走体監視装置は、検出した波形信号を上記のデータベースに基づいて分析して、航走体の種類を特定する。   The navigation vehicle monitoring apparatus described in Patent Document 1 detects a time change of a signature such as magnetism, sound, water pressure, and underwater electric field as a waveform signal. Further, in the navigation body monitoring apparatus, signature information related to the signature emitted from the navigation body is stored in a database for each type of navigation body. The traveling vehicle monitoring device analyzes the detected waveform signal based on the above database, and identifies the type of the traveling vehicle.

したがって、特許文献1に記載の航走体監視装置では、水中航走体に応じたシグネチャ情報が適切にデータベース化されていれば、水中航走体の検出精度を向上させることができる。   Therefore, in the navigation body monitoring device described in Patent Document 1, if the signature information corresponding to the underwater vehicle is appropriately databased, the detection accuracy of the underwater vehicle can be improved.

特開2008−290626号公報JP 2008-290626 A

特許文献1に記載の航走体監視装置では、シグネチャ情報を予めデータベース化しなければならないため、水中航走体の検出精度を向上させるためには、水中航走体に応じたシグネチャ情報を予め知っておく必要がある。   In the navigation vehicle monitoring apparatus described in Patent Document 1, since the signature information must be stored in a database in advance, in order to improve the detection accuracy of the underwater vehicle, the signature information corresponding to the underwater vehicle is known in advance. It is necessary to keep.

しかしながら、特許文献1には、水中航走体に応じたシグネチャ情報に対する具体的な記載はない。また、水中航走体には様々な種類があるため、それらの水中航走体に応じたシグネチャ情報を予め全て知っておくことは困難である。したがって、特許文献1に記載の技術では、水中航走体の検出精度を向上させることは難しい。   However, Patent Document 1 does not specifically describe the signature information corresponding to the underwater vehicle. Further, since there are various types of underwater vehicles, it is difficult to know all the signature information corresponding to these underwater vehicles. Therefore, with the technique described in Patent Document 1, it is difficult to improve the detection accuracy of the underwater vehicle.

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、水中航走体の検出精度を向上させることが可能な航走体検出装置および航走体検出方法を実現することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to realize a traveling body detection device and a traveling body detection method capable of improving the detection accuracy of an underwater vehicle. .

本発明による航走体検出装置は、航走体で発生する音波を検出して音波信号として出力する音響センサと、前記音波信号から、雑音に対する前記音波の比率がいき値未満となる周波数成分を、水上航走体が波を切ったときに発生する砕波音の有無を示す砕波音有無信号として抽出し、当該砕波音有無信号に基づいて、航走体が水上航走体か水中航走体かを表す表示情報を生成する制御部と、前記表示情報を表示する表示部と、を有する。   The traveling body detection device according to the present invention includes an acoustic sensor that detects a sound wave generated in the traveling body and outputs the acoustic wave signal as a sound wave signal, and a frequency component at which a ratio of the sound wave to noise is less than a threshold value from the sound wave signal. , Extracted as a wave breaking sound presence / absence signal indicating the presence / absence of wave breaking sound generated when a watercraft breaks a wave, and based on the wave breaking sound presence / absence signal, the vehicle is either a watercraft or an underwater vehicle. A control unit that generates display information representing the above and a display unit that displays the display information.

また、本発明による航走体検出方法は、航走体で発生する音波を検出して音波信号として出力し、前記音波信号から、雑音に対する前記音波の比率がいき値未満となる周波数成分を、水上航走体が波を切ったときに発生する砕波音有無信号として抽出し、前記砕波音有無信号に基づいて、航走体が水上航走体か水中航走体かを表す表示情報を生成し、前記表示情報を表示する。   Further, the traveling body detection method according to the present invention detects a sound wave generated in the traveling body and outputs it as a sound wave signal.From the sound wave signal, a frequency component at which the ratio of the sound wave to noise is less than a threshold value, Extracted as a wave breaking sound presence / absence signal generated when the watercraft breaks the wave, and based on the wave breaking sound presence / absence signal, display information indicating whether the watercraft is a watercraft or underwater vehicle is generated. The display information is displayed.

本発明によれば、水中航走体の検出精度を向上させることが可能になる。   According to the present invention, it is possible to improve the detection accuracy of an underwater vehicle.

本発明の一実施形態の水中航走体判別装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the underwater vehicle identification apparatus of one Embodiment of this invention. 音響センサの設置場所および検出音波の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the installation location of an acoustic sensor, and a detection sound wave. 表示器の表示画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display screen of a display. 表示器の表示画面の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the display screen of a display. 水中航走体判別装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of operation | movement of an underwater vehicle identification apparatus. 音響センサの設置場所および検出音波の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the installation location of an acoustic sensor, and a detection sound wave.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, components having the same function may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.

図1は、本発明の一実施形態の航走体検出装置である水中航走体判別装置の構成を示す図である。図1において、水中航走体判別装置は、音響センサ1と、LPF(Low Pass Filter)2と、A/D変換部3と、FFT(Fast Fourier Transform)処理部4と、雑音平均化部5と、いき値検出部6と、砕波音抽出部7と、逆FFT処理部8と、表示器9とをする。また、A/D変換部3、FFT処理部4と、雑音平均化部5と、いき値検出部6と、砕波音抽出部7および逆FFT処理部8は、制御部10を構成する。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an underwater vehicle identification device that is a vehicle detection device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the underwater vehicle identification device includes an acoustic sensor 1, an LPF (Low Pass Filter) 2, an A / D conversion unit 3, an FFT (Fast Fourier Transform) processing unit 4, and a noise averaging unit 5. Then, the threshold value detection unit 6, the breaking sound extraction unit 7, the inverse FFT processing unit 8, and the display 9 are performed. The A / D conversion unit 3, the FFT processing unit 4, the noise averaging unit 5, the threshold value detection unit 6, the breaking wave sound extraction unit 7, and the inverse FFT processing unit 8 constitute a control unit 10.

音響センサ1は、水中の音波を検出し、その検出結果を電気信号に変換し、音波信号としてLPF2に出力する。ここで、音波信号は、時間領域のアナログ信号である。   The acoustic sensor 1 detects a sound wave in the water, converts the detection result into an electrical signal, and outputs the signal as a sound wave signal to the LPF 2. Here, the sound wave signal is a time domain analog signal.

図2は、音響センサ1の設置場所および検出音波の一例を示す図である。図2に示すように、音響センサ1は、水中に設けられ、通信ワイヤ11を介して船舶12と接続されている。また、通信ワイヤ11の所定の位置には、海面13に浮かぶブイ14が備え付けられており、音響センサ1の位置が深くなり過ぎないように調整されている。表示器9および制御部10は、図2では図示されていないが、船舶12の内部に設けられているものとする。また、制御部10は、通信ワイヤ11を介して音響センサ1と通信可能に接続されている。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an installation location of the acoustic sensor 1 and a detected sound wave. As shown in FIG. 2, the acoustic sensor 1 is provided in water and is connected to the ship 12 via a communication wire 11. In addition, a buoy 14 floating on the sea surface 13 is provided at a predetermined position of the communication wire 11, and the position of the acoustic sensor 1 is adjusted so as not to become too deep. Although the display 9 and the control unit 10 are not illustrated in FIG. 2, it is assumed that they are provided inside the ship 12. The control unit 10 is connected to the acoustic sensor 1 via the communication wire 11 so as to be communicable.

音響センサ1が検出する音波は、航走体で発生する航走体音波である。航走体音波には、海面13を航走する海上航走体15で発生する海上航走体音21と、海中を航走する水中航走体16で発生する水中航走体音22とがある。海上航走体15は、モーターボート等の船舶であり、水上航走体と呼ばれることもある。水中航走体16は、潜水艦や魚雷等である。   The sound wave detected by the acoustic sensor 1 is a traveling body sound wave generated by the traveling body. The navigation body sound wave includes a marine navigation body sound 21 generated by the marine navigation body 15 traveling on the sea surface 13 and an underwater navigation body sound 22 generated by the underwater navigation body 16 traveling in the sea. is there. The marine vessel 15 is a ship such as a motor boat, and is sometimes called a marine vessel. The underwater vehicle 16 is a submarine, a torpedo or the like.

海上航走体音21は、海上航走体15の機械音と、海上航走体15が海面13の波に衝突して、その波を切るときの発生する砕波音とを含む。また、水中航走体16は通常、海面13の波を切ることがないので、水中航走体音22は、水中航走体16の機械音を含むが、砕波音を含まない。なお、機械音とは、エンジンや推進器(スクリューなど)のような、航走体に備わった機械類から生じる音である。   The marine navigation body sound 21 includes a mechanical sound of the marine navigation body 15 and a breaking sound generated when the marine navigation body 15 collides with a wave on the sea surface 13 and cuts the wave. Moreover, since the underwater vehicle 16 normally does not cut the wave of the sea surface 13, the underwater vehicle sound 22 includes the mechanical sound of the underwater vehicle 16, but does not include the wave breaking sound. The mechanical sound is a sound generated from machinery provided in the traveling body such as an engine or a propulsion device (such as a screw).

機械音は、通常、ほぼ一定の周波数を有し、また、連続的に発生する。一方、砕波音は、通常、様々な周波数を有し、海上航走体15が断続的に波を切るので、断続的に発生する。   The mechanical sound usually has a substantially constant frequency and is continuously generated. On the other hand, the breaking sound usually has various frequencies and is intermittently generated because the marine vehicle 15 intermittently cuts the waves.

図1の説明に戻る。制御部10は、音響センサ1から音波信号を受け付ける。制御部10は、その音波信号から、雑音に対する航走体音波の比率である信号対雑音比(S/N比:Signal/Noise比)が所定のいき値未満となる周波数成分を、砕波音の有無を示す砕波音有無信号として抽出する。そして、制御部10は、砕波音有無信号に基づいて、航走体が水上航走体か水中航走体かを表す表示情報を生成する。より具体的には、制御部10の各部が以下の処理を行う。   Returning to the description of FIG. The control unit 10 receives a sound wave signal from the acoustic sensor 1. The control unit 10 uses the sound wave signal to obtain a frequency component having a signal-to-noise ratio (S / N ratio: Signal / Noise ratio), which is a ratio of the traveling body sound wave to noise, less than a predetermined threshold value, It is extracted as a wave breaking sound presence / absence signal indicating presence / absence. And the control part 10 produces | generates the display information showing whether a navigation body is a surface navigation body or an underwater navigation body based on a wave breaking sound presence / absence signal. More specifically, each unit of the control unit 10 performs the following processing.

LPF2は、音響センサ1から音波信号を受け付け、その音波信号に対してLPF処理を行う。LPF処理は、後述のA/D変換処理の前処理であり、音波信号から高周波成分を除去する処理である。   The LPF 2 receives a sound wave signal from the acoustic sensor 1 and performs LPF processing on the sound wave signal. The LPF process is a pre-process for an A / D conversion process, which will be described later, and is a process for removing a high-frequency component from a sound wave signal.

A/D変換部3は、LPF処理が行われた音波信号に対してA/D変換処理を行い、音波信号をディジタル信号に変換する。A/D変換処理は、アナログ信号の電圧をディジタルの数値に変換することで、アナログ信号をディジタル信号に変換する処理である。   The A / D conversion unit 3 performs an A / D conversion process on the sound wave signal subjected to the LPF process, and converts the sound wave signal into a digital signal. The A / D conversion process is a process of converting an analog signal into a digital signal by converting the voltage of the analog signal into a digital numerical value.

FFT処理部4は、単に変換部とも呼ばれ、A/D変換処理が行われた音波信号に対して高速フーリエ変換(FFT)処理を行い、音波信号を周波数領域の信号である周波数信号に変換する。   The FFT processing unit 4 is also simply referred to as a conversion unit, and performs a fast Fourier transform (FFT) process on the sound wave signal subjected to the A / D conversion process to convert the sound wave signal into a frequency signal that is a frequency domain signal. To do.

雑音平均化部5は、算出部とも呼ばれ、FFT処理で変換された周波数信号の各周波数成分について、信号対雑音比を求める。   The noise averaging unit 5 is also called a calculation unit, and obtains a signal-to-noise ratio for each frequency component of the frequency signal converted by the FFT process.

ここで、一つの周波数成分に着目すると、雑音平均化部5は、その着目した周波数成分である対象成分の近傍にある周波数成分の平均値を、対象成分に含まれる雑音として求め、その雑音に基づいて、対象成分の信号対雑音比を求める。そして、雑音平均化部5は、この処理を、全ての周波数成分に対して行うことで、各周波数成分の信号対雑音比を求める。対象成分の近傍の周波数成分は、対象成分を含む所定周波数領域内の周波数成分のことである。また、対象成分の近傍の周波数成分は、所定周波数領域内の周波数成分から対象成分を除いた周波数成分であってもよい。   Here, when focusing on one frequency component, the noise averaging unit 5 obtains an average value of frequency components in the vicinity of the target component that is the focused frequency component as noise included in the target component, and the noise is included in the noise. Based on this, the signal-to-noise ratio of the target component is obtained. And the noise averaging part 5 calculates | requires the signal-to-noise ratio of each frequency component by performing this process with respect to all the frequency components. The frequency component in the vicinity of the target component is a frequency component in a predetermined frequency region including the target component. Further, the frequency component in the vicinity of the target component may be a frequency component obtained by removing the target component from the frequency component in the predetermined frequency region.

いき値検出部6は、特定部とも呼ばれ、検出信号の各周波数成分のうち、雑音平均化部5にて求められた信号対雑音比がいき値以上の周波数成分を、砕波音外信号として特定する。   The threshold value detection unit 6 is also called a specifying unit, and among the frequency components of the detection signal, a frequency component having a signal-to-noise ratio obtained by the noise averaging unit 5 that is equal to or higher than the threshold value is used as a wave breaking sound outside signal. Identify.

砕波音抽出部7は、FFT処理で変換された周波数信号から、いき値検出部6にて特定された砕波音外信号を取り除くことで、周波数信号から砕波音有無信号を抽出する。   The breaking sound extraction unit 7 extracts a breaking sound presence / absence signal from the frequency signal by removing the outside breaking wave signal specified by the threshold detection unit 6 from the frequency signal converted by the FFT processing.

機械音は、上述のようにほぼ一定の周波数を有するので、大きな機械音が発生した場合、航走体音波内の特定の周波数成分が大きくなり、その周波数成分における信号対雑音比が高くなる。一方、砕波音は様々な周波数を有しているので、大きな砕波音が発生しても、通常、特定の周波数成分における信号対雑音比が高くなることはない。   Since the mechanical sound has a substantially constant frequency as described above, when a large mechanical sound is generated, a specific frequency component in the traveling body sound wave is increased, and a signal-to-noise ratio in the frequency component is increased. On the other hand, since the breaking sound has various frequencies, even if a large breaking sound is generated, the signal-to-noise ratio at a specific frequency component does not usually increase.

このため、信号対雑音比がいき値以上の周波数成分である砕波音外信号は、比較的大きな機械音を示す信号となる。したがって、砕波音有無信号は、周波数信号から砕波音外信号が取り除かれた信号なので、航走体音波が海上航走体音21の場合、砕波音と、比較的小さな機械音とを示す信号となり、航走体音波が水中航走体音22の場合、比較的小さな機械音を示す信号となる。このため、砕波音有無信号は、砕波音の有無を示すことになる。   For this reason, a signal outside the breaking sound, which is a frequency component having a signal-to-noise ratio equal to or higher than a threshold value, is a signal indicating a relatively large mechanical sound. Therefore, the breaking sound presence / absence signal is a signal obtained by removing the breaking wave sound signal from the frequency signal. Therefore, when the traveling body sound wave is the marine traveling body sound 21, it becomes a signal indicating the breaking sound and a relatively small mechanical sound. When the traveling body sound wave is the underwater traveling body sound 22, the signal indicates a relatively small mechanical sound. For this reason, the breaking sound presence / absence signal indicates the presence / absence of breaking sound.

逆FFT処理部8は、生成部とも呼ばれ、砕波音抽出部7で生成された砕波音有無信号に基づいて、航走体が水上航走体か水中航走体かを表す表示情報を生成する。より具体的には、逆FFT処理部8は、砕波音有無信号に対して逆高速フーリエ変換(逆FFT)処理を行い、砕波音有無信号を時間領域の信号に変換した信号を表示用情報として生成する。   The inverse FFT processing unit 8 is also called a generation unit, and generates display information indicating whether the traveling body is a surface traveling body or an underwater traveling body based on the breaking sound presence / absence signal generated by the breaking wave sound extracting unit 7. To do. More specifically, the inverse FFT processing unit 8 performs inverse fast Fourier transform (inverse FFT) processing on the breaking sound presence / absence signal, and uses the signal obtained by converting the breaking wave presence / absence signal as a signal in the time domain as display information. Generate.

表示器9は、表示部とも呼ばれ、逆FFT処理部8にて生成された表示用信号を表示する。例えば、表示器9は、横軸を時間、縦軸を方位とし、表示用信号の信号強度を濃淡で表すグラフを用いて、表示用信号を表示する。方位は、音響センサ1から航走体を見た方位である。   The display 9 is also called a display unit, and displays the display signal generated by the inverse FFT processing unit 8. For example, the display unit 9 displays the display signal using a graph in which the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the azimuth, and the signal intensity of the display signal is represented by shading. The azimuth is the azimuth | direction which looked at the navigation body from the acoustic sensor 1. FIG.

方位は、例えば、それぞれ異なる位置に設けられた複数の受波器によって音響センサ1が構成される場合、各受波器の出力信号の時間差から求めることができる。しかしながら、このような音響センサ1の具体的な構成や方位検出のための具体的な処理は、本発明とは直接関係せず、また、当業者にはよく知られているので、その詳細な説明は省略する。   For example, when the acoustic sensor 1 is configured by a plurality of receivers provided at different positions, the azimuth can be obtained from the time difference between the output signals of the receivers. However, the specific configuration of the acoustic sensor 1 and the specific processing for detecting the orientation are not directly related to the present invention, and are well known to those skilled in the art. Description is omitted.

図3および図4は、表示器9の表示画面の一例を示す図である。   3 and 4 are diagrams showing an example of the display screen of the display unit 9. FIG.

図3では、音響センサ1が水中航走体音22を検出した際の表示画面例31が示されている。水中航走体16は砕波音を発生しないので、表示用信号は、比較的小さな機械音のみを示す信号となる。したがって、機械音は連続的に発生するので、表示画面例31では、連続的な濃部32が現れる。   In FIG. 3, the example 31 of a display screen when the acoustic sensor 1 detects the underwater navigation body sound 22 is shown. Since the underwater vehicle 16 does not generate breaking sound, the display signal is a signal indicating only a relatively small mechanical sound. Therefore, since the mechanical sound is continuously generated, in the display screen example 31, a continuous dark portion 32 appears.

図4では、音響センサ1が海上航走体音21を検出した際の表示画面例41が示されている。海上航走体15は砕波音を発生するので、表示用信号は、砕波音と、比較的小さな機械音とを示す信号となる。したがって、砕波音は断続的に発生するので、表示画面例41では、機械音に対応する連続的な濃部42に加えて、砕波音に対応する断続的な濃部43が現れ、横縞模様が見られる。   FIG. 4 shows a display screen example 41 when the acoustic sensor 1 detects the marine navigation body sound 21. Since the marine navigation body 15 generates breaking sound, the display signal is a signal indicating breaking sound and relatively small mechanical sound. Accordingly, since the breaking sound is generated intermittently, in the display screen example 41, in addition to the continuous dark portion 42 corresponding to the mechanical sound, the intermittent dark portion 43 corresponding to the breaking sound appears, and the horizontal stripe pattern appears. It can be seen.

図3および図4で示されたように、ユーザは、表示画面に横縞模様が見られない濃部が現れていれば、水中航走体16が船舶の近くに存在することが分かり、表示画面に横縞模様が見られる濃部が現れていれば、海上航走体15が船舶の近くに存在することが分かる。   As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the user can know that the underwater vehicle 16 is present near the ship if a dark portion where no horizontal stripe pattern is seen appears on the display screen. If a dark portion where a horizontal stripe pattern is seen appears, it can be seen that the marine vessel 15 is present near the ship.

次に、水中航走体判別装置の動作について説明する。   Next, the operation of the underwater vehicle identification device will be described.

図5は、本実施形態における水中航走体判別装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of the operation of the underwater vehicle identification apparatus in the present embodiment.

先ず、音響センサ1は、水中の音波を検出し、その検出結果を電気信号に変換し、音波信号として通信ワイヤ11を介してLPF2に出力する(ステップS501)。音波信号は、LPF2で高周波成分が除去され(ステップS502)、A/D変換部3でディジタル信号に変換されてFFT処理部4に入力される(ステップS503)。ディジタル信号の音波信号は、FFT処理部4で周波数領域の周波数信号に変換され、雑音平均化部5および砕波音抽出部7のそれぞれに入力される(ステップS504)。   First, the acoustic sensor 1 detects an underwater sound wave, converts the detection result into an electric signal, and outputs the sound signal to the LPF 2 through the communication wire 11 (step S501). A high frequency component is removed from the sound wave signal by the LPF 2 (step S502), converted into a digital signal by the A / D conversion unit 3, and input to the FFT processing unit 4 (step S503). The sound wave signal of the digital signal is converted into a frequency signal in the frequency domain by the FFT processing unit 4 and input to each of the noise averaging unit 5 and the breaking sound extraction unit 7 (step S504).

雑音平均化部5は、周波数信号の各周波数成分について信号対雑音比を求め、各周波数成分の信号対雑音比をいき値検出部6に入力する(ステップS505)。   The noise averaging unit 5 obtains a signal-to-noise ratio for each frequency component of the frequency signal, and inputs the signal-to-noise ratio of each frequency component to the threshold value detecting unit 6 (step S505).

いき値検出部6は、各周波数成分のうち、信号対雑音比がいき値以上の周波数成分を砕波音外信号として特定し、その特定した砕波音外信号を砕波音抽出部7に入力する(ステップS506)。   The threshold value detection unit 6 identifies a frequency component having a signal-to-noise ratio equal to or greater than the threshold value among the frequency components as a wave breaking sound outside signal, and inputs the identified wave breaking sound outside signal to the wave breaking sound extraction unit 7 ( Step S506).

砕波音抽出部7は、FFT処理部4から入力された周波数信号から、いき値検出部6から入力された砕波音外信号を取り除くことで、砕波音有無信号を抽出し、その砕波音有無信号を逆FFT処理部8に入力する(ステップS507)。   The breaking sound extraction unit 7 extracts a breaking sound presence / absence signal by removing the breaking sound outside signal input from the threshold detection unit 6 from the frequency signal input from the FFT processing unit 4, and the breaking sound presence / absence signal is extracted. Is input to the inverse FFT processing unit 8 (step S507).

逆FFT処理部8は、砕波音有無信号を時間領域の表示用情報に変換し(ステップS508)、その表示用情報を表示器9に入力して、表示器9に表示させる(ステップS509)。   The inverse FFT processing unit 8 converts the breaking sound presence / absence signal into display information in the time domain (step S508), inputs the display information to the display 9, and displays it on the display 9 (step S509).

以上説明したように本実施形態によれば、音響センサ1は、航走体で発生する音波を検出して音波信号として出力する。制御部10は、音波信号から、雑音に対する音波の比率である信号対雑音比がいき値未満となる周波数成分の信号を砕波音有無信号として抽出し、その砕波音有無信号に基づいて、航走体が水上航走体か水中航走体かを表す表示情報を生成する。表示器9は、その表示情報を表示する。   As described above, according to the present embodiment, the acoustic sensor 1 detects a sound wave generated in the navigation body and outputs it as a sound wave signal. The control unit 10 extracts, as a sound wave presence / absence signal, a signal having a frequency component in which a signal-to-noise ratio, which is a ratio of sound waves to noise, is less than a threshold value, from the sound wave signal, and based on the sound wave presence / absence signal, navigation Display information indicating whether the body is a watercraft or an underwater vehicle is generated. The display 9 displays the display information.

したがって、航走体が水上航走体か水中航走体かを表す表示情報が、信号対雑音比がいき値未満となる周波数成分である砕波音有無信号に基づいて生成されるので、水中航走体に応じたシグネチャ情報をデータベース化しなくても、航走体が水中航走体か否かを判断することが可能になり、水中航走体の検出精度を向上させることが可能になる。   Therefore, since the display information indicating whether the navigation body is a surface navigation body or an underwater navigation body is generated based on the presence / absence of a breaking sound, which is a frequency component with a signal-to-noise ratio less than a threshold value, Even if the signature information corresponding to the traveling body is not made into a database, it is possible to determine whether or not the traveling body is an underwater traveling body, and the detection accuracy of the underwater traveling body can be improved.

以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。   In each embodiment described above, the illustrated configuration is merely an example, and the present invention is not limited to the configuration.

例えば、表示情報は、航走体が水上航走体か水中航走体かを表しさえすれば、図3や図4で示した情報に限らず、適宜変更可能である。   For example, the display information is not limited to the information shown in FIG. 3 and FIG. 4 and can be changed as appropriate as long as it indicates whether the vehicle is a surface or underwater vehicle.

また、音響センサ1は海中に設けられていたが、水中に設けられていればよく、例えば、河川や湖の中に設けられてもよい。また、音響センサ1は、図6で示すように船舶12の船底に取り付けられてもよい。   Moreover, although the acoustic sensor 1 was provided in the sea, it should just be provided in water, for example, may be provided in the river or the lake. The acoustic sensor 1 may be attached to the bottom of the ship 12 as shown in FIG.

1 音響センサ
2 LPF
3 A/D変換部
4 FFT処理部
5 雑音平均化部
6 いき値検出部
7 砕波音抽出部
8 逆FFT処理部
9 表示器
10 制御部
1 Acoustic sensor 2 LPF
3 A / D conversion unit 4 FFT processing unit 5 Noise averaging unit 6 Threshold value detection unit 7 Breaking sound extraction unit 8 Inverse FFT processing unit 9 Display unit 10 Control unit

Claims (5)

航走体で発生する音波を検出して音波信号として出力する音響センサと、
前記音波信号から、雑音に対する前記音波の比率がいき値未満となる周波数成分を、水上航走体が波を切ったときに発生する砕波音の有無を示す砕波音有無信号として抽出し、当該砕波音有無信号に基づいて、航走体が水上航走体か水中航走体かを表す表示情報を生成する制御部と、
前記表示情報を表示する表示部と、を有する航走体検出装置。
An acoustic sensor that detects sound waves generated in the navigation body and outputs them as sound wave signals;
From the sound wave signal, a frequency component at which the ratio of the sound wave to noise is less than a threshold value is extracted as a wave breaking sound presence / absence signal indicating the presence / absence of wave breaking sound generated when the watercraft cuts the wave, and the wave breaking Based on the sound presence / absence signal, a control unit that generates display information indicating whether the vehicle is a surface vehicle or an underwater vehicle,
And a display unit for displaying the display information.
前記制御部は、
前記音波信号を周波数領域の信号である周波数信号に変換する変換部と、
前記周波数信号の各周波数成分について、前記比率を求める算出部と、
前記周波数信号の各周波数成分のうち、前記比率が前記いき値以上となる周波数成分を砕波音外信号として特定する特定部と、
前記音波信号から前記砕波音外信号を取り除いて、前記砕波音有無信号を抽出する砕波音抽出部と、
前記砕波音有無信号に基づいて、前記表示情報を生成する生成部と、を有する、請求項1に記載の航走体検出装置
The controller is
A converter that converts the sound wave signal into a frequency signal that is a frequency domain signal;
For each frequency component of the frequency signal, a calculation unit for obtaining the ratio;
Among the frequency components of the frequency signal, a specifying unit that specifies a frequency component whose ratio is equal to or greater than the threshold as a signal outside the breaking sound,
A wave breaking sound extraction unit that removes the wave breaking sound outside signal from the sound wave signal and extracts the wave breaking sound presence / absence signal;
The navigation body detection device according to claim 1, further comprising: a generation unit that generates the display information based on the wave breaking sound presence / absence signal.
前記算出部は、各周波数成分について、当該周波数成分を含む所定周波数領域内の周波数成分の平均値を前記雑音として求め、当該雑音に応じて前記比率を求める、請求項2に記載の航走体検出装置。   The traveling body according to claim 2, wherein the calculation unit obtains, for each frequency component, an average value of frequency components in a predetermined frequency region including the frequency component as the noise, and obtains the ratio according to the noise. Detection device. 前記生成部は、前記砕波音有無信号を時間領域の信号に変換して、前記表示情報を生成する、請求項2または3に記載の航走体検出装置。   The said generating part is a navigation body detection apparatus of Claim 2 or 3 which converts the said breaking wave sound presence / absence signal into the signal of a time domain, and produces | generates the said display information. 航走体で発生する音波を検出して音波信号として出力し、
前記音波信号から、雑音に対する前記音波の比率がいき値未満となる周波数成分を、水上航走体が波を切ったときに発生する砕波音有無信号として抽出し、
前記砕波音有無信号に基づいて、航走体が水上航走体か水中航走体かを表す表示情報を生成し、
前記表示情報を表示する、航走体検出方法。
Detect sound waves generated in the navigation body and output as sound wave signals,
From the sound wave signal, the frequency component at which the ratio of the sound wave to noise is less than a threshold value is extracted as a wave breaking sound presence / absence signal generated when the watercraft cuts the wave,
Based on the sound wave presence / absence signal, generating display information indicating whether the vehicle is a surface or underwater vehicle,
A navigation object detection method for displaying the display information.
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