JP6973170B2 - 方位変化処理装置、方位変化処理システム、及び方位変化処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、ソナー装置等で受信した信号の方位変化に関するデータ処理を行う方位変化処理装置、方位変化処理システム、及び方位変化処理方法に関する。

従来から、方位変化処理システムは、音響センサで受信した信号から信号源の方位及び方位変化を把握するために、任意の方位に関して整相処理を行い、その結果を利用している（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の方位変化処理システムは、整相処理で得られた信号につき、各時刻における方位ごとの強度をＢＴＲ表示によって出力する。そして、操作員は、２つの時刻について、信号強度がピークとなる方位をＢＴＲ表示から読み取ることにより、信号源の方位変化を示す情報を取得する。ここで、ＢＴＲ表示とは、横軸を方位とし、縦軸を時間として、時間及び方位ごとの信号強度を濃淡表示したものである。

例えば、ＢＴＲ表示から、時刻ｔ_１で信号強度がピークになっている方位θ_１と、時刻ｔ_２で信号強度がピークになっている方位θ_２とを読み取ったとする。この場合、信号源の方位の変化率である方位変化率は、方位の変化量（θ_２−θ_１）を経過時間（ｔ_２−ｔ_１）で除算することにより求めることができる。

特開２０１４−３８０２８号公報

ところで、ＳＮ比の大きな信号であれば、ＢＴＲ表示において、信号強度の濃淡が明瞭に表れるため、２つの時刻のそれぞれに応じた方位を読み取ることができる。しかしながら、ＳＮ比の小さい信号の場合、ＢＴＲ表示では、信号強度の濃淡が不明瞭になるため、信号の方位を測定することが困難となる。また、ＳＮ比の大きな信号の場合も、従来の方位変化処理システムでは、信号源の方位変化を取得するために、操作員は、２つの時刻に応じた方位を読み取った上で方位変化率を求める必要がある。そのため、方位変化率を求めるための作業が煩雑となる。よって、信号源の方位及び方位変化を示す情報を精度よく且つ容易に求める方位変化処理装置、方位変化処理システム、及び方位変化処理方法が望まれている。

本発明に係る方位変化処理装置は、発信源からの信号を含む受波信号への複数の方位についての整相による整相データに対し、少なくとも１つの方位につき、複数の方位変化率での方位変化に沿って信号レベルの積分を行うことで複数の積分値を求める積分処理部と、積分処理部において求められた複数の積分値をもとに、発信源の方位及び方位変化率を示す方位情報を生成して出力する出力制御部と、を有するものである。

本発明に係る方位変化処理システムは、上記の方位変化処理装置と、積分処理部において求められた複数の積分値について、出力制御部から出力される方位情報をもとに、方位及び方位変化率ごとの信号強度を示すＢ−ＢＲ表示を行う表示装置と、を有するものである。

本発明に係る方位変化処理方法は、発信源からの信号を含む受波信号への複数の方位についての整相による整相データに対し、少なくとも１つの方位につき、複数の方位変化率での方位変化に沿って信号レベルの積分を行うことで複数の積分値を求める積分処理ステップと、積分処理ステップで求めた複数の積分値をもとに、発信源の方位及び方位変化率を示す方位情報を生成して出力する出力制御ステップと、を有する。

本発明によれば、整相データに対する信号レベルの積分で求めた複数の積分値をもとに方位情報を生成して出力する。ここで、各積分値には、信号源の方位変化との一致度合いが反映されることから、積分値に基づく方位情報には、発信源の方位及び方位変化率が精度よく現れる。そのため、信号源の方位及び方位変化を示す情報を精度よく且つ容易に求めることができる。

本発明の実施の形態１に係る方位変化処理装置及び方位変化処理システムの構成を示すブロック図である。 図１の積分処理部による積分値の演算手法を説明するための説明図である。 図１の表示装置にＢＴＲ表示とＢ−ＢＲ表示とが出力された状態を示す説明図である。 図１の方位変化処理システムの動作のうち、ＢＴＲ表示及びＢ−ＢＲ表示を行うまでの処理を例示したフローチャートである。 図１の方位変化処理システムの動作のうち、ＢＴＲ表示上での時刻カーソルＴの移動に伴う処理を例示したフローチャートである。 本発明の実施の形態１の変形例に係る方位変化処理装置及び方位変化処理システムの構成を示すブロック図である。 図６の表示装置にＢＴＲ表示とＢＲ−Ｌ表示とが出力された状態を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る方位変化処理装置及び方位変化処理システムの構成を示すブロック図である。 図８の方位変化処理システムの動作のうち、ＢＴＲ表示及びＢ−ＢＲ表示を行うまでの処理を例示したフローチャートである。 図８の方位変化処理システムの動作のうち、ピーク判定閾値よりも大きな最大積分値に対応する方位及び方位変化率を取得して出力する処理を例示したフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る方位変化処理装置及び方位変化処理システムの構成を示すブロック図である。図２は、図１の積分処理部による積分値の演算手法を説明するための説明図である。図３は、図１の表示装置にＢＴＲ表示とＢ−ＢＲ表示とが出力された状態を示す説明図である。

図１に示すように、方位変化処理システム１００は、方位変化処理装置１０と、表示装置８０と、入力装置９０と、により構成されている。表示装置８０は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）からなり、種々のデータを表示する。例えば、表示装置８０は、ＢＴＲ表示及びＢ−ＢＲ表示を行うことができる。ここで、ＢＴＲ表示の「ＢＴＲ」は、「Ｂｅａｒｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」の略である。また、Ｂ−ＢＲ表示の「Ｂ」は「方位：Ｂｅａｒｉｎｇ」の略であり、「ＢＲ」は「方位変化率：Ｂｅａｒｉｎｇ Ｒａｔｅ」の略である。

ＢＴＲ表示は、横軸を方位とし、縦軸を時刻として、時刻及び方位ごとの信号強度を濃淡表示あるいはカラー表示するものである。よって、ＢＴＲ表示には、方位ごとの信号強度の経時変化が表れる。Ｂ−ＢＲ表示は、方位と方位変化率との組ごとの信号強度を濃淡表示あるいはカラー表示するものである。ＢＴＲ表示及びＢＴＲ表示では、表示される色彩が濃いほど、信号の強度が大きいことを示す。

入力装置９０は、マウス又はトラックボールなどのポインティングデバイスと、複数の物理ボタンを含むキーボードなどにより構成される。入力装置９０は、ユーザによる入力操作を受け付ける。例えば、入力装置９０は、時刻を指定する操作を受け付ける。本実施の形態１において、入力装置９０は、時刻を指定する操作として、後述する時刻カーソルＴを移動させる操作を受け付ける。入力装置９０は、ユーザによる入力操作に応じた操作信号を出力制御部４０へ出力する。

ここで、入力装置９０は、ユーザによってタッチされた位置を検出し、検出した位置の情報を出力制御部４０へ出力するタッチパネルであってもよい。この場合、表示装置８０と入力装置９０とは、積層されて一体的に形成される。

方位変化処理装置１０は、信号入力端子１１と、表示出力端子１２と、操作入力端子１３と、を有している。また、方位変化処理装置１０は、整相処理部２０と、積分処理部３０と、出力制御部４０と、記憶部５０と、を有している。

信号入力端子１１は、受波器アレイなどの音響センサから出力される受波信号が入力される端子である。ここで、音響センサは、信号源から放射される信号を含む受波信号を逐次受信し、受信した受波信号を、信号入力端子１１を介して方位変化処理装置１０へ出力するようになっている。表示出力端子１２は、出力制御部４０から表示装置８０に送信される制御信号を中継する端子である。操作入力端子１３は、操作員などのユーザによる入力操作に応じて入力装置９０から送信される操作信号を出力制御部４０に受け渡す端子である。

整相処理部２０は、信号入力端子１１を介して入力される受波信号に対し、任意の複数の方位についての整相を行うものである。ここで、任意の複数の方位をθ_１〜θ_Ｍ（Ｍは２以上の自然数）とする。この場合、整相処理部２０は、発信源からの信号を含む受波信号に対し、方位θ_１〜θ_Ｍについての整相を行い、各方位の信号レベルを示す整相データを生成する。整相処理部２０は、生成した整相データを出力制御部４０及び積分処理部３０へ出力する。

積分処理部３０は、整相処理部２０から出力される整相データに対し、少なくとも１つの方位につき、複数の方位変化率での方位変化に沿って信号レベルの積分を行うことで、方位と方位変化率とに対応する複数の積分値を求める。ここで、複数の方位変化率をＤ_１〜Ｄ_Ｋ（Ｋは２以上の自然数）とする。この場合、積分処理部３０は、方位θ_１…θ_ｍ…θ_Ｍ（１＜ｍ＜Ｍ）ごとに、各方位変化率Ｄ_１…Ｄ_ｋ…Ｄ_Ｋ（１＜ｋ＜Ｋ）での方位変化に沿って信号レベルの積分を行い、方位ごとにＭ個の積分値を求める。つまり、積分処理部３０は、方位と方位変化率との組ごとの積分値を求めるようになっている。

ここで、時刻ｔにおけるθ方位への整相データの信号レベルをＬ（θ，ｔ）とする。すると、図２に示すような、任意の時刻ｔ_ｒの方位θ_ｍについて、方位変化率Ｄ_ｋに対する積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）の計算は、例えば下記の式（１）により行うことができる。なお、式（１）の左辺のＬ上のバーは、積分値であることを示す記号である。

整相データの積分間隔をΔｔとすると、ｔ_ｒ−ｎは、下記の式（２）のようになる。

積分処理部３０は、複数の時刻ｔのそれぞれについて、方位θ_ｍと方位変化率Ｄ_ｋとに対応する積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）を求める。ここで、ｍは１〜Ｍまでの値をとり、ｋは１〜Ｋまでの値をとる。すなわち、積分処理部３０は、方位θ_１〜θ_Ｍと方位変化率Ｄ_１〜Ｄ_Ｋとの組み合わせのそれぞれに対応する積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）を求める。そして、積分処理部３０は、求めた複数の積分値である積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）を出力制御部４０へ出力する。

ここで、各積分値には、信号源の方位変化との一致度合いが反映される。すなわち、実際の信号源の方位変化と一致する積分値は、積分処理部３０による積分により信号レベルが向上する。一方、実際の信号源の方位変化と一致しない積分値は、積分処理部３０による積分により信号レベルが低下する。したがって、方位と方位変化率との組ごとの積分値は、信号源を探知するための受波信号のＳＮ比を向上させた高精度のデータとして用いることができる。

出力制御部４０は、積分処理部３０において求められた積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）をもとに、発信源の方位及び方位変化率を示す方位情報を生成して出力する。本実施の形態１において、出力制御部４０は、ＢＴＲ制御部４１と、Ｂ−ＢＲ制御部４２と、を有している。

ＢＴＲ制御部４１は、整相処理部２０から出力される整相データの各方位の信号レベルを表示装置８０にＢＴＲ表示させる。また、ＢＴＲ制御部４１は、図３に示すように、時刻指定用の時刻カーソルＴと、時刻カーソルＴに連動して動作する方位カーソルＮとを、表示装置８０のＢＴＲ表示上に表示させる。つまり、ＢＴＲ制御部４１は、時刻カーソルＴの指す時刻において積分値が最大となる方位に対応づけて、方位カーソルＮを表示させる。

ＢＴＲ制御部４１は、入力装置９０からの操作信号に応じて、ＢＴＲ表示上の時刻カーソルＴを移動させる。また、ＢＴＲ制御部４１は、時刻カーソルＴを移動させるとき、時刻カーソルＴの時刻で積分値が最大となる方位を指すよう、方位カーソルＮを、時刻カーソルＴに連動させて移動させる。

ＢＴＲ制御部４１は、時刻カーソルＴを表示させるとき、時刻カーソルＴの指す時刻を示す時刻情報をＢ−ＢＲ制御部４２へ出力する。また、ＢＴＲ制御部４１は、時刻カーソルＴをＢＴＲ表示上で移動させているとき、時刻カーソルＴの指す時刻を示す時刻情報を継続的にＢ−ＢＲ制御部４２へ出力する。

Ｂ−ＢＲ制御部４２は、図３のＢ−ＢＲ表示部分に示すように、積分処理部３０から入力された積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）を濃淡あるいはカラーで表示装置８０に表示させる。つまり、Ｂ−ＢＲ制御部４２は、積分処理部３０から入力された積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）をもとに、発信源の方位及び方位変化率を示す方位情報を生成し、表示装置８０へ出力する。表示装置８０は、Ｂ−ＢＲ制御部４２から出力される方位情報をもとに、横軸を方位、縦軸を方位変化率としたＢ−ＢＲ表示を行う。なお、図３のＢ−ＢＲ表示では、方位の目盛りに「θ_１…θ_ｍ…θ_Ｍ」を例示し、方位変化率の目盛りに「Ｄ_１…Ｄ_ｋ…Ｄ_Ｋ」を例示している。

また、Ｂ−ＢＲ制御部４２は、表示装置８０上のＢ−ＢＲ表示を経時的に変化させる。つまり、Ｂ−ＢＲ制御部４２は、整相処理部２０に受波信号が入力され、積分処理部３０から新たな積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）が入力される度に、表示装置８０上のＢ−ＢＲ表示を更新する。ここで、Ｂ−ＢＲ表示において、積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）を濃淡あるいはカラーで表示した情報を積分値出力データＯという。

Ｂ−ＢＲ制御部４２は、ＢＴＲ制御部４１からの時刻情報が示す時刻での積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）に応じた積分値出力データＯを、Ｂ−ＢＲ表示として表示装置８０に表示させる。そして、Ｂ−ＢＲ制御部４２は、ＢＴＲ制御部４１からの時刻情報の変化に応じて積分値出力データＯを変化させる。すなわち、Ｂ−ＢＲ制御部４２は、入力装置９０を介してユーザがＢＴＲ表示上の時刻カーソルＴを移動させると、時刻カーソルＴの指す時刻に応じた積分値出力データＯをＢ−ＢＲ表示部分に表示させる。これにより、Ｂ−ＢＲ表示上の積分値出力データＯは、ＢＴＲ表示上の時刻カーソルＴの移動に連動して変化する。

図３では、ＢＴＲ表示上で時刻カーソルＴを合わせた時刻ｔ_ｒにおける積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）の表示イメージとして、積分値出力データＯを示している。なお、図３では、便宜上、相対的に濃く表示された積分値出力データＯを破線で囲っている。

記憶部５０には、方位変化処理装置１０に上記の各機能を実現させるための動作プログラムなど、整相処理部２０、積分処理部３０、及び出力制御部４０が演算処理に用いる種々のデータが記憶されている。

整相処理部２０、積分処理部３０、及び出力制御部４０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算装置と、こうした演算装置と協働して上記の各種機能を実現させるソフトウェアとによって構成することができる。記憶部５０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等のＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、又はＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等により構成することができる。もっとも、方位変化処理装置１０は、上記の各機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアにより構成してもよい。

図４は、図１の方位変化処理システムの動作のうち、ＢＴＲ表示及びＢ−ＢＲ表示を行うまでの処理を例示したフローチャートである。図５は、図１の方位変化処理システムの動作のうち、ＢＴＲ表示上での時刻カーソルＴの移動に伴う処理を例示したフローチャートである。図４及び図５を参照して、本実施の形態１における方位変化処理方法について説明する。

整相処理部２０は、信号入力端子１１を介して受波信号を入力する（ステップＳ１０１）。次いで、整相処理部２０は、取得した受波信号に対して複数の方位に整相を行い、各方位の信号レベルを示す整相データを生成する。そして、整相処理部２０は、生成した整相データを積分処理部３０及びＢＴＲ制御部４１へ出力する（ステップＳ１０２）。

ＢＴＲ制御部４１は、整相処理部２０から出力される整相データの各方位の信号レベルを表示装置８０にＢＴＲ表示させる。このとき、ＢＴＲ制御部４１は、図３に示すように、ＢＴＲ表示上に、時刻カーソルＴと方位カーソルＮとを表示させる（ステップＳ１０３）。

また、積分処理部３０は、整相処理部２０から出力される整相データに対し、複数の方位につき、複数の方位変化率での方位変化に沿って信号レベルの積分を行うことにより複数の積分値を求める。本実施の形態１において、積分処理部３０は、各積分値の算出に式（１）を用いる。そして、積分処理部３０は、求めた積分値をＢ−ＢＲ制御部４２へ出力する（ステップＳ１０４）。

Ｂ−ＢＲ制御部４２は、積分処理部３０から入力された積分値を表示装置８０にＢ−ＢＲ表示させる。すなわち、Ｂ−ＢＲ制御部４２は、図３に示すように、積分処理部３０から入力された積分値に基づく積分値出力データＯを、Ｂ−ＢＲ表示として表示装置８０に表示させる（ステップＳ１０５）。

ここで、音響センサからの受波信号は、信号入力端子１１を介して経時的に方位変化処理装置１０へ入力される。そして、方位変化処理装置１０は、上記のステップＳ１０１〜Ｓ１０５の一連の処理を、受波信号を入力する度に実行する。なお、ステップＳ１０３と、ステップＳ１０４及びＳ１０５とは、並行して行うことができる。

続いて、図５を参照して、Ｂ−ＢＲ表示上の積分値出力データＯを変化させる処理について説明する。ＢＴＲ制御部４１及びＢ−ＢＲ制御部４２は、入力装置９０から時刻カーソルＴの移動を指示する操作信号が入力されるまで待機する。この間、出力制御部４０は、表示装置８０のＢＴＲ表示及びＢ−ＢＲ表示を、受波信号が入力される度に更新し、経時的に変化させる（ステップＳ１０６／Ｎｏ）。

そして、ＢＴＲ制御部４１は、ユーザによるマウスの操作などに応じて、時刻カーソルＴの移動を指示する操作信号が入力されると（ステップＳ１０６／Ｙｅｓ）、時刻カーソルＴを移動させる。また、ＢＴＲ制御部４１は、時刻カーソルＴの移動に連動させて、方位カーソルＮを移動させる。その際、ＢＴＲ制御部４１は、時刻カーソルＴの指す時刻を示す時刻情報をＢ−ＢＲ制御部４２へ出力する。Ｂ−ＢＲ制御部４２は、時刻情報が示す時刻の変化に応じて、表示装置８０の積分値出力データＯを変化させる（ステップＳ１０７）。

以上のように、方位変化処理装置１０は、時刻ごとの各方位の整相データに対し、各方位につき、各方位変化率での方位変化に沿った信号レベルの積分値を求める。そして、方位変化処理装置１０は、求めた複数の積分値をもとに、発信源の方位及び方位変化率を示す方位情報を生成し、表示装置８０に積分値出力データＯを表示させる。ここで、各積分値には、信号源の方位変化との一致度合いが反映されることから、積分値に基づく積分値出力データＯには、発信源の方位及び方位変化率が精度よく現れる。そのため、方位変化処理装置１０によれば、信号源の方位及び方位変化を示す情報を精度よく且つ容易に求めることができる。

また、表示装置８０は、積分処理部３０において求められた複数の積分値について、方位及び方位変化率ごとの信号強度を示すＢ−ＢＲ表示を行う。つまり、方位変化処理システム１００は、方位と方位変化率との組ごとに求められた積分値の信号レベルを、Ｂ−ＢＲ表示により濃淡あるいはカラーで表示する。そのため、ユーザは、表示装置８０を視認することにより、信号源の方位変化率を容易に取得することができる。

さらに、Ｂ−ＢＲ制御部４２は、入力装置９０を介して指定された時刻に応じて、表示装置８０上のＢ−ＢＲ表示を変化させる。そのため、ユーザは入力装置９０を介して時刻を指定する操作を行うことにより、時刻ごとの積分値出力データＯを表示装置８０に表示させることができる。よって、ユーザは、表示装置８０を視認することにより、時刻ごとの積分値出力データＯから、信号源の方位及び方位変化率を取得することができる。

また、ＢＴＲ制御部４１は、整相データの各方位の信号レベルを表示装置８０にＢＴＲ表示させると共に、ＢＴＲ表示上に時刻カーソルＴを表示させる。加えて、ＢＴＲ制御部４１は、入力装置９０への操作に応じて時刻カーソルＴを移動させる機能を有している。そして、Ｂ−ＢＲ制御部４２は、時刻カーソルＴの指す時刻に応じたＢ−ＢＲ表示を表示装置８０上に表示させる。そのため、ユーザは、入力装置９０を介して時刻カーソルＴを移動させることにより、時刻カーソルＴの指す時刻に対応する積分値出力データＯを連続的に表示させることができる。よって、ユーザは、信号源の方位及び方位変化率をさらに容易に取得することができる。加えて、ＢＴＲ制御部４１は、ＢＴＲ表示上に、時刻カーソルＴに連動して動作する方位カーソルＮを表示させる。そのため、ユーザは、方位カーソルＮの指す方位を、積分値出力データＯに対応する方位として容易に読み取ることができる。

＜変形例＞
図６は、本発明の実施の形態１の変形例に係る方位変化処理装置及び方位変化処理システムの構成を示すブロック図である。図７は、図６の表示装置にＢＴＲ表示とＢＲ−Ｌ表示とが出力された状態を示す説明図である。図６及び図７を参照して、本変形例における方位変化処理システム１００の構成について説明する。図１と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。

ここで、図１における積分処理部３０は、上述したように、方位（θ_１…θ_ｍ…θ_Ｍ）ごとに、各方位変化率（Ｄ_１…Ｄ_ｋ…Ｄ_Ｋ）での方位変化に沿って信号レベルの積分を行うようになっている。一方、本変形例１の積分処理部１３０は、全ての方位のそれぞれに対してではなく、特定の１方位のみに対して、各方位変化率（Ｄ_１…Ｄ_ｋ…Ｄ_Ｋ）での方位変化に沿った信号レベルの積分を行うようになっている。

すなわち、積分処理部１３０は、整相処理部２０から出力される整相データに対し、１つの方位につき、複数の方位変化率での方位変化に沿って信号レベルの積分を行うことにより、方位と方位変化率とに対応する複数の積分値を求める。ここで、複数の方位変化率をＤ_１〜Ｄ_Ｋ（Ｋは２以上の自然数）とする。この場合、積分処理部１３０は、式（１）により、１つの方位θ_ｍについて、各方位変化率Ｄ_１…Ｄ_ｋ…Ｄ_Ｋ（１＜ｋ＜Ｋ）での方位変化に沿って信号レベルの積分を行うことにより、方位変化率ごとの積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）を求める。

また、本変形例の出力制御部４０は、図６に示すように、図１におけるＢ−ＢＲ制御部４２の代わりに、ＢＲ−Ｌ制御部１４２を有している。ＢＲ−Ｌ制御部１４２は、積分処理部１３０が求めた積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）に基づくＢＲ−Ｌ表示を表示装置８０に行わせる。ＢＲ−Ｌ表示の「ＢＲ」は「方位変化率：Ｂｅａｒｉｎｇ Ｒａｔｅ」の略であり、「Ｌ」は「信号レベル：Ｌｅｖｅｌ」の略である。

すなわち、ＢＲ−Ｌ制御部１４２は、積分処理部３０から入力された積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）をもとに、発信源の方位及び方位変化率を示す方位情報を生成し、表示装置８０へ出力する。表示装置８０は、ＢＲ−Ｌ制御部１４２から出力される方位情報をもとに、図７に示すような、方位変化率と信号レベルとを対応づけたＢＲ−Ｌ表示を行う。

また、ＢＲ−Ｌ制御部１４２は、表示装置８０上のＢＲ−Ｌ表示を経時的に変化させる。つまり、ＢＲ−Ｌ制御部１４２は、整相処理部２０に受波信号が入力され、積分処理部３０から新たな積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）が入力される度に、表示装置８０上のＢＲ−Ｌ表示を更新する。本変形例において、ＢＲ−Ｌ制御部１４２は、表示装置８０のＢＲ−Ｌ表示部分に、複数の方位変化率ごとの信号レベルを示すグラフであるレベルデータＳを表示させる。

図７では、ＢＴＲ表示上において、時刻カーソルＴを合わせた時刻、及び方位カーソルＮを合わせた方位に対応するレベルデータＳの表示イメージを示している。ここで、時刻カーソルＴを合わせた時刻は、式（１）及び式（２）のｔ_ｒに相当する。

また、ＢＲ−Ｌ制御部１４２は、ＢＴＲ制御部４１からの時刻情報の変化に応じてレベルデータＳを変化させる。すなわち、ＢＲ−Ｌ制御部１４２は、入力装置９０を介してユーザがＢＴＲ表示上の時刻カーソルＴを移動させると、時刻カーソルＴの指す時刻に応じたレベルデータＳをＢＲ−Ｌ表示部分に表示させる。これにより、ＢＲ−Ｌ表示上のレベルデータＳは、ＢＴＲ表示上の時刻カーソルＴの移動に連動して変化する。本変形例における方位変化処理システム１００の動作は、図４及び図５の場合と同様であるため説明は省略する。

以上のように、本変形例の方位変化処理装置１０は、時刻ごとの各方位の整相データに対し、１つの方位につき、各方位変化率での方位変化に沿った信号レベルの積分値を求める。そして、方位変化処理装置１０は、求めた複数の積分値をもとに、発信源の方位及び方位変化率を示す方位情報を生成し、表示装置８０にレベルデータＳを表示させる。ここで、各積分値には、信号源の方位変化との一致度合いが反映されるため、積分値に基づくレベルデータＳには、発信源の方位及び方位変化率が精度よく現れる。つまり、方位変化処理装置１０によれば、信号源の方位及び方位変化を示す情報を精度よく且つ容易に求めることができる。

また、表示装置８０は、積分処理部１３０において求められた複数の積分値について、特定の方位における方位変化率ごとの積分値の信号レベルを示すＢＲ−Ｌ表示を行う。つまり、本変形例の方位変化処理システム１００は、方位変化率ごとに求められた積分値の信号レベルを、ＢＲ−Ｌ表示によりグラフ化する。そのため、ユーザは、表示装置８０を視認することにより、指定した方位に対する信号源の方位変化率を容易に取得することができる。つまり、ユーザは、１つの方向から来ている信号の方位変化率を容易に把握することができる。

さらに、ＢＲ−Ｌ制御部１４２は、入力装置９０を介して指定された時刻に応じて、表示装置８０上のＢＲ−Ｌ表示を変化させる。そのため、ユーザは入力装置９０を介して時刻を指定する操作を行うことにより、時刻ごとのレベルデータＳを表示装置８０に表示させることができる。よって、ユーザは、表示装置８０を視認することにより、時刻ごとのレベルデータＳから、信号源の方位及び方位変化率を取得することができる。

また、ＢＲ−Ｌ制御部１４２は、時刻カーソルＴの指す時刻に応じたＢＲ−Ｌ表示を表示装置８０上に表示させる。そのため、ユーザは、入力装置９０を介して時刻カーソルＴを移動させることにより、時刻カーソルＴの指す時刻に対応するレベルデータＳを連続的に表示させることができる。よって、ユーザは、信号源の方位及び方位変化率をさらに容易に取得することができる。加えて、ＢＴＲ制御部４１は、ＢＴＲ表示上に、時刻カーソルＴに連動して動作する方位カーソルＮを表示させる。そのため、ユーザは、現在のＢＲ−Ｌ表示に対応する方位を、方位カーソルＮの位置を確認することで容易に把握することができる。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る方位変化処理装置及び方位変化処理システムの構成を示すブロック図である。図８に示すように、本実施の形態２の方位変化処理システム１００Ａにおいて、方位変化処理装置１０Ａは、方位変化取得処理部４３を有する出力制御部４０Ａを備えている。また、方位変化処理装置１０Ａは、方位変化取得処理部４３において抽出された方位及び方位変化率の情報を目標運動解析装置２００へ出力する方位情報出力端子１４を有している。前述した実施の形態１と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。

積分処理部３０は、上述したように、受波信号が入力される各時刻において、複数の方位ごとに、複数の方位変化率のそれぞれに応じた積分値を求める。方位変化取得処理部４３は、予め設定された取得周期ごとに、現時刻における複数の積分値のうちの最大値である最大積分値Ｌ_ＭＡＸを求める。つまり、最大積分値Ｌ_ＭＡＸとは、同時刻における複数の積分値の中の最大値である。最大積分値Ｌ_ＭＡＸは、方位方向及び方位変化率方向にみて、両隣の積分値よりも大きな積分値を抽出することにより特定することができる。なお、取得周期は、方位変化処理装置１０Ａが受波信号を入力する周期と同じであってもよく、受波信号を入力する周囲より長くてもよい。

また、方位変化取得処理部４３は、最大積分値Ｌ_ＭＡＸとピーク判定閾値Ｖｔｈとを比較し、最大積分値Ｌ_ＭＡＸがピーク判定閾値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する。方位変化取得処理部４３は、最大積分値Ｌ_ＭＡＸがピーク判定閾値Ｖｔｈよりも大きければ、最大積分値Ｌ_ＭＡＸに対応する方位及び方位変化率を取得して、目標運動解析装置２００へ出力する。ここで、方位変化取得処理部４３が出力する最大積分値Ｌ_ＭＡＸに対応する方位及び方位変化率の情報は、発信源の方位及び方位変化率を示す方位情報に相当する。

本実施の形態２において、方位変化取得処理部４３は、入力装置９０を介してピーク判定閾値Ｖｔｈの設定を受け付ける。つまり、ユーザが入力装置９０を操作してピーク判定閾値Ｖｔｈを設定すると、方位変化取得処理部４３は、ピーク判定閾値Ｖｔｈの情報を記憶部５０に記憶させる。もっとも、ピーク判定閾値Ｖｔｈの情報は、ユーザの設定によらず、予め記憶部５０に記憶されていてもよい。なお、ピーク判定閾値Ｖｔｈは、適宜変更することができる。

目標運動解析装置２００は、方位変化取得処理部４３から送信された方位及び方位変化率をもとに、信号源の位置、針路、及び速力を推定し、推定の結果を外部の機器へ出力する。信号源の位置、針路、及び速力の推定方法としては、公知の技術を用いることができる（例えば、[1] J. H¨orst, M. Oispuu, “Target Localization and Course Change Detection Using Bearing and Bearing Rate Measurements”, in Proc. ISIF 14th International Conference on Information Fusion,July, 2011, pp.865-872参照）。

図９は、図８の方位変化処理システムの動作のうち、ＢＴＲ表示及びＢ−ＢＲ表示を行うまでの処理を例示したフローチャートである。図１０は、図８の方位変化処理システムの動作のうち、ピーク判定閾値よりも大きな最大積分値に対応する方位及び方位変化率を取得して出力する処理を例示したフローチャートである。図９及び図１０を参照して、本実施の形態２における方位変化処理方法について説明する。なお、方位変化処理システム１００Ａの動作のうち、ＢＴＲ表示上での時刻カーソルＴの移動に伴う処理は図５の場合と同様であるため、説明は省略する。

方位変化処理装置１０Ａは、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理を図４の場合と同様に実行する。また、積分処理部３０は、ステップＳ１０４と同様に求めた積分値を、Ｂ−ＢＲ制御部４２と共に、方位変化取得処理部４３へ出力する（ステップＳ２０１）。Ｂ−ＢＲ制御部４２は、図４の場合と同様に、ステップＳ１０５の処理を実行する。

続いて、図１０を参照して、方位変化処理装置１０Ａが方位及び方位変化率を出力する処理について説明する。方位変化取得処理部４３は、積分処理部３０から、複数の方位ごとに、複数の方位変化率に対応づけられた複数の積分値を取得する（ステップＳ２０２）。次いで、方位変化取得処理部４３は、複数の積分値の中から最大積分値Ｌ_ＭＡＸを求める（ステップＳ２０３）。

次に、方位変化取得処理部４３は、記憶部５０からピーク判定閾値Ｖｔｈを読み出し、最大積分値Ｌ_ＭＡＸがピーク判定閾値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。方位変化取得処理部４３は、最大積分値Ｌ_ＭＡＸがピーク判定閾値Ｖｔｈよりも大きければ（ステップＳ２０４／Ｙｅｓ）、最大積分値Ｌ_ＭＡＸに対応する方位及び方位変化率を目標運動解析装置２００へ出力する。一方、方位変化取得処理部４３は、最大積分値Ｌ_ＭＡＸがピーク判定閾値Ｖｔｈ以下であれば（ステップＳ２０４／Ｎｏ）、方位及び方位変化率を出力せずに、ステップＳ２０２の処理へ戻る。

図１０では、方位変化処理装置１０Ａが受波信号を入力する度に、方位変化取得処理部４３がステップＳ２０２〜Ｓ２０５の一連の処理を実行する場合を例示しているが、これに限定されない。上述したように、方位変化取得処理部４３は、取得周期ごとに、ステップＳ２０２〜Ｓ２０５の一連の処理を実行してもよい。

以上のように、方位変化取得処理部４３は、同時刻における複数の積分値の中の最大値である最大積分値Ｌ_ＭＡＸを求める。そして、方位変化取得処理部４３は、最大積分値Ｌ_ＭＡＸがピーク判定閾値Ｖｔｈよりも大きい場合、その最大積分値Ｌ_ＭＡＸに対応する方位及び方位変化率を外部へ出力する。すなわち、方位変化取得処理部４３は、積分処理部３０から入力した積分値Ｌ（θ_ｍ，Ｄ_ｋ）から、最大積分値Ｌ_ＭＡＸのうちでピーク判定閾値Ｖｔｈよりも大きいピーク値を自動的に検出することができる。そして、方位変化取得処理部４３は、検出したピーク値の方位及び方位変化率を取得して外部に出力することができる。

したがって、本実施の形態２における方位変化処理装置１０Ａは、信号源の位置、針路、及び速力を推定する目標運動解析装置２００に方位及び方位変化率を出力する装置として適用することができる。そして、目標運動解析装置２００の上位装置として方位変化処理装置１０Ａを用いることにより、目標運動解析装置２００による推定精度の向上を図ることができる。他の効果については、前述した実施の形態１と同様である。

また、本実施の形態２の方位変化処理システム１００Ａにも、実施の形態１の変形例の構成を適用することができる。つまり、方位変化処理装置１０Ａは、積分処理部３０の代わりに積分処理部１３０を設け、Ｂ−ＢＲ制御部４２の代わりにＢＲ−Ｌ制御部１４２を設けてもよい。このようにすれば、上記の効果に加え、実施の形態１の変形例と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施の形態２の方位変化処理システム１００Ａは、ＢＴＲ制御部４１及びＢ−ＢＲ制御部４２を設けずに構成してもよい。このようにしても、上記の効果を得ることができる。

上述した各実施の形態は、目標運動解析システム及び目標運動解析方法における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記の各実施の形態では、積分処理部３０及び１３０による積分処理として、式（１）に示すブロック型の処理を例示したが、これに限定されない。すなわち、積分処理部３０及び１３０は、例えば指数型積分のように、方位変化に沿って行う種々の積分処理により積分値を求めるようにしてもよい。

また、上記の各実施の形態では、ＢＴＲ制御部４１が、ＢＴＲ表示上に時刻カーソルＴを表示させ、入力装置９０への操作に応じて時刻カーソルＴを移動させる場合を例示したが、これに限定されない。すなわち、ＢＴＲ制御部４１は、ＢＴＲ表示上に時刻カーソルＴを表示させなくてもよい。この場合、入力装置９０は、時刻を指定する操作を、ユーザのキー入力などを介して受け付け、指定された時刻を示す時刻情報を、Ｂ−ＢＲ制御部４２又はＢＲ−Ｌ制御部１４２へ出力してもよい。加えて、上記各実施の形態の出力制御部４０及び４０Ａは、ＢＴＲ制御部４１を設けずに構成してもよい。

１０、１０Ａ 方位変化処理装置、１１ 信号入力端子、１２ 表示出力端子、１３ 操作入力端子、１４ 方位情報出力端子、２０ 整相処理部、２１ 信号入力端子、３０、１３０ 積分処理部、４０、４０Ａ 出力制御部、４１ ＢＴＲ制御部、４２ Ｂ−ＢＲ制御部、４３ 方位変化取得処理部、５０ 記憶部、８０ 表示装置、９０ 入力装置、１００、１００Ａ 方位変化処理システム、１４２ ＢＲ−Ｌ制御部、２００ 目標運動解析装置、Ｌ_ＭＡＸ 最大積分値、Ｎ 方位カーソル、Ｏ 積分値出力データ、Ｓ レベルデータ、Ｔ 時刻カーソル、Ｖｔｈ ピーク判定閾値。

Claims (10)

1. 発信源からの信号を含む受波信号への複数の方位についての整相による整相データに対し、少なくとも１つの前記方位につき、複数の方位変化率での方位変化に沿って信号レベルの積分を行うことで複数の積分値を求める積分処理部と、
   前記積分処理部において求められた複数の前記積分値をもとに、前記発信源の前記方位及び前記方位変化率を示す方位情報を生成して出力する出力制御部と、を有する、方位変化処理装置。
2. 前記出力制御部は、
   同時刻における複数の前記積分値の中の最大値である最大積分値を求める方位変化取得処理部を有し、
   前記方位変化取得処理部は、
   前記最大積分値がピーク判定閾値よりも大きい場合、前記最大積分値に対応する前記方位及び前記方位変化率を前記方位情報として外部へ出力するものである、請求項１に記載の方位変化処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の方位変化処理装置と、
   前記積分処理部において求められた複数の前記積分値について、前記出力制御部から出力される前記方位情報をもとに、前記方位及び前記方位変化率ごとの信号強度を示すＢ−ＢＲ表示を行う表示装置と、を有する、方位変化処理システム。
4. 時刻を指定する操作を受け付ける入力装置を有し、
   前記出力制御部は、
   前記入力装置を介して指定された時刻に応じて、表示装置上の前記Ｂ−ＢＲ表示を変化させるＢ−ＢＲ制御部を有する、請求項３に記載の方位変化処理システム。
5. 前記出力制御部は、
   前記整相データの複数の前記方位の信号レベルを前記表示装置にＢＴＲ表示させると共に、前記ＢＴＲ表示上に時刻指定用の時刻カーソルを表示させるＢＴＲ制御部を有し、
   前記ＢＴＲ制御部は、
   前記入力装置への操作に応じて前記時刻カーソルを移動させる機能を有し、
   前記Ｂ−ＢＲ制御部は、
   前記時刻カーソルの指す時刻に応じたＢ−ＢＲ表示を前記表示装置上に表示させるものである、請求項４に記載の方位変化処理システム。
6. 請求項１又は２に記載の方位変化処理装置と、
   前記積分処理部において求められた複数の前記積分値について、前記出力制御部から出力される前記方位情報をもとに、特定の前記方位における前記方位変化率ごとの前記積分値の信号レベルを示すＢＲ−Ｌ表示を行う表示装置と、を有する、方位変化処理システム。
7. 時刻を指定する操作を受け付ける入力装置を有し、
   前記出力制御部は、
   前記入力装置を介して指定された時刻に応じて、表示装置上のＢＲ−Ｌ表示を変化させるＢＲ−Ｌ制御部を有する、請求項６に記載の方位変化処理システム。
8. 前記出力制御部は、
   前記整相データの複数の前記方位の信号レベルを前記表示装置にＢＴＲ表示させると共に、前記ＢＴＲ表示上に時刻指定用の時刻カーソルを表示させるＢＴＲ制御部を有し、
   前記ＢＴＲ制御部は、
   前記入力装置への操作に応じて前記時刻カーソルを移動させる機能を有し、
   前記ＢＲ−Ｌ制御部は、
   前記時刻カーソルの指す時刻に応じたＢＲ−Ｌ表示を前記表示装置上に表示させるものである、請求項７に記載の方位変化処理システム。
9. 前記ＢＴＲ制御部は、
   前記ＢＴＲ表示上に、前記時刻カーソルに連動して動作する方位カーソルを表示させるものである、請求項５又は８に記載の方位変化処理システム。
10. 発信源からの信号を含む受波信号への複数の方位についての整相による整相データに対し、少なくとも１つの前記方位につき、複数の方位変化率での方位変化に沿って信号レベルの積分を行うことで複数の積分値を求める積分処理ステップと、
    前記積分処理ステップで求めた複数の前記積分値をもとに、前記発信源の前記方位及び前記方位変化率を示す方位情報を生成して出力する出力制御ステップと、を有する、方位変化処理方法。

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