JPH02676B2 - - Google Patents

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JPH02676B2
JPH02676B2 JP58117110A JP11711083A JPH02676B2 JP H02676 B2 JPH02676 B2 JP H02676B2 JP 58117110 A JP58117110 A JP 58117110A JP 11711083 A JP11711083 A JP 11711083A JP H02676 B2 JPH02676 B2 JP H02676B2
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JP
Japan
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mutual
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spectrum
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JP58117110A
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English (en)
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JPS6010190A (ja
Inventor
Shunichi Kohama
Hiroyoshi Nakajima
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.)
BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
Original Assignee
BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
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Publication date
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Publication of JPS6010190A publication Critical patent/JPS6010190A/ja
Publication of JPH02676B2 publication Critical patent/JPH02676B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/80Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G01S3/801Details

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、船舶航走音(目標信号)が海中雑音
に混在された水中音を受信し、目標信号を抽出す
るとき、1個の受信器出力を2分岐し1分岐側に
遅れ時間を与え、時間差を持つ信号間での相互ス
ペクトル処理を行い、信号対雑音比を改善し、よ
り小さな目標信号まで検出するためのパツシブソ
ーナー相互信号処理方式に関するものである。
従来のパツシブソーナー装置で船舶の方位情報
をうるには、受波器群の出力を整相加算処理し、
乗算また自乗処理して、方位表示器に出力してい
た。
しかし、上記従来装置での乗算処理では受波器
群を2分割して2つの整相器で整相加算処理して
いるため、整相加算で得られる利得(配列利得)
が全受波器出力を整相加算した場合に比べ1/2と
なる。
また、自乗処理は全受波器出力を整相加算し、
その出力で自乗する方式であるが、乗算処理に比
べ配列利得が低下しないかわりに、信号対雑音比
改善(処理利得)が小さくなり、それぞれに欠点
があつた。
一方、従来装置で船舶航走音の特徴を抽出する
には、全受波器出力を整相加算した出力信号をフ
ーリエ変換し、自己パワースペクトルの形でスペ
クトル表示器に表示していた。しかし、この従来
処理方式では相互パワースペクトルに比べ処理利
得が小さく、かつ、移動平均処理(累加)を行つ
たとき、雑音成分が残存し、記録表示上で尾を引
き、小さい信号の抽出を妨害する欠点があつた。
本発明は、上記従来方式の欠点をなくするため
に、整相器出力の雑音が第1図の遅れ時間軸上で
相関性が小さくなる性質に着目し、全受波器出力
の整相加算出力を用い、配列利得を低下させるこ
となく、かつ相互パワースペクトル処理により処
理利得を小さくせずに船舶の方位及び航走音の特
徴抽出を実現するパツシブソーナー相互信号処理
方式を提供しようとするものである。
第1図は、整相器出力の空間−時間相関関係を
示すもので、縦軸の左側は受波器間隔dと相関係
数ρ(d、τ)との関係を、右側は遅れ時間τと
相関係数ρ(d、τ)との関係を夫々表わしてい
る。この第1図から、現整相器出力の雑音と、異
つた時間での整相器出力の雑音とは相関係数ρ
(d、τ)が小さく、受波器出力信号を整相処理
後、方位ごとの到来信号に変換した場合におい
て、現到来信号と異つた時間での信号との相互ス
ペクトル密度を計算処理することにより、信号対
雑音比を改善可能なことが判り、この点が本発明
の特徴となつている。
以下、本発明の一実施例を概略構成図の第2図
において詳細に説明する。
すなわち、第2図において、受波器群1は入力
信号X1(t),X2(t),…,XK/2(t),…,Xk
(t)を受信し、その各出力Xi(t)を整相器2
に加える。整相器2は受波器出力Xi(t)に所定
の遅れ時間を夫々付与して、第3図の如く受波器
群1が特定範囲において特定方向θの指向性ビー
ムBMを形成するようにする。
各受波器出力Xi(t)を整相処理した方位ごと
の到来信号Ye(t)は、遅延回路(または記憶
器)3と狭帯域分析器4Aとに夫々加えられる。
遅延回路(または記憶器)3は遅れ時間τを整相
器出力Ye(t)に与えるものである。この遅延回
路出力Ye(t+τ)は狭帯域分析器4Bに加えら
れる。狭帯域分析器4Aは、現整相器出力Ye
(t)をフーリエ変換して、その出力Ge(f)を
相互信号処理器5に加える。また、狭帯域分析器
4Bは、遅れ時間τをもつ整相器出力Ye(t+
τ)をフーリエ変換した出力Ge(f、τ)を相互
信号処理器5に加える。相互信号処理器5は、2
つの狭帯域分析器4A,4Bの出力を用い相互ス
ペクトル密度を計算する。
6はスペクトル加算器で、従来の広い周波数帯
域信号を乗算処理し、パワー量を出力していたの
に対し、本発明では狭い帯域の相互パワースペク
トルを広い帯域にわたつてスペクトル加算するこ
とで、従来の乗算処理と同等になることを利用す
るものである。7がスペクトル加算器出力を表示
する方位表示器である。
8は累加器で、相互信号処理器5の出力の各周
波数ごとにスペクトルを加算平均するもので、9
がスペクトル表示器で、累加器8の出力を表示し
船舶航走音の周波数での特徴を表示する。
なお、狭帯域分析器は説明の容易さから2個図
示したが、実装置では狭帯域分析器4A,4Bを
1個とし、狭帯域分析器出力に遅延回路3をもつ
ことでより簡単に構成できる。
本発明の実施例である上記構成において、第2
図でさら詳細な説明を加えると、狭帯域分析器4
A,4Bの出力Ge(f)及びGe(f、τ)はYe
(t)及びYe(t+τ)のフーリエ変換で、以下
のとおり示され、周知のことである。
すなわち、Ye(t)の自己パワースペクトル密
度をSe(f)、Ye(t+τ)の自己パワースペクト
ル密度をSe(f、τ)とすれば、以下の(3)、(4)式
の変換から(1)、(2)式で示される。
Se(f)=|Ge(f)|2 …(1) Se(f、τ)=|Ge(f、τ)|2 …(2) Ge(f)=∫T -TYe(t)exp(−jωt)dt …(3) Ge(f、τ)=∫T -TYe(t+τ)exp(−jωt)dt
…(4) 相互信号処理器5では狭帯域分析器出力Ge
(f)、Ge(f、τ)とを用い相互スペクトル密度
Qe(f)を(5)式で計算する。
Qe(f)=|Ge*(f)・Ge(f、τ)| …(5) *は共役関係を示す。
本発明の原理によれば、方位表示器7で表示さ
れる信号はスペクトル加算器6で使用周波数帯域
内の相互パワースペクトルを加算することで得ら
れ、従来の乗算処理と同じ結果となり、全受波器
出力を整相加算して、配列利得を低下することな
く、かつ1群の受波器群で実現できる。この場合
の方位表示器7の表示例を第4図に示す。
また、本発明は従来の乗算処理が方位表示のみ
であつたのに対し、相互パワースペクトル処理法
を応用することにより、船舶航走音の周波数での
特徴を抽出するスペクトル表示で大きな効果が得
られる。
従来のスペクトル表示では1群の受波器群で整
相加算し、狭帯域分析して、(1)式の形の自己パワ
ースペクトルで表示しており、その表示の1例は
第5図のaとbで示され、第5図aはレベルと周
波数との関係で表示するA表示、第5図bは時間
−周波数−濃淡の関係で表示するB表示である。
第5図a,bによれば、信号11は雑音13と同
時に表示される線スペクトルであるが、同時に雑
音13より小さい信号12が埋もれている。ま
た、第5図c,dは累加をm回実施したもので、
雑音13は第5図cで自己パワースペクトルレベ
ルの平均値をとり、平担となり、第5図dのB表
示では尾を引く状況となり、弱い信号がかえつて
判別しにくくなる欠点があつた。
第6図は本発明の場合のスペクトル表示器9の
表示例を示す。第6図aはレベルと周波数との関
係で表示するA表示、第6図bは時間−周波数−
濃淡の関係で表示するB表示である。また、第6
図c,dは累加をm回実施したものである。本発
明の相互信号処理方式によれば、雑音レベルを低
減することが実現でき、第5図で雑音13に埋も
れていた信号12を第6図a,bのとおり、検出
でき、かつ累加をm回とつても、2つの雑音の位
相が互いに異なるところから雑音は第6図cのと
おり、レベルが低減し、信号12をさらに明瞭表
示にでき、かつ第6図dでは尾を引いた状態で表
示されず弱い信号の検出を妨害しなくなる。
以上説明したように、本発明によれば、従来、
船舶の方位検出で、配列利得か処理利得のいずれ
かを低下させていたものを低下させることなく実
現でき、相互パワースペクトル処理法を用いるこ
とにより、船舶航走音の特徴抽出が信号対雑音比
よくスペクトル表示できるところから、本パツシ
ブソーナー相互信号処理方式は各種パツシブソー
ナーに応用して極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図はパツシブソーナー装置での雑音の空間
−時間相関々係の1例を示すグラフ、第2図は本
発明のパツシブソーナー相互信号処理方式の一実
施例を示す概略構成図、第3図は受波器出力を整
相処理して特定の指向性ビームを形成した場合の
説明図、第4図は方位表示器の表示例を示す説明
図、第5図は従来のスペクトル表示の1例を示す
説明図、第6図は本発明によるスペクトル表示の
1例を示す説明図である。 1……受波器群、2……整相器、3……遅延回
路、4A,4B……狭帯域分析器、5……相互信
号処理器、6……スペクトル加算器、7……方位
表示器、8……累加器、9……スペクトル表示
器、11,12……信号、13……雑音。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 目標信号等を含む水中音を1個の受波器群で
    受信し、該1個の受波器群を構成する各受波器の
    出力信号を整相器で整相整理して方位ごとの到来
    信号{Ye(t)}に変換し、該到来信号を2分岐
    してそのままフーリエ変換して信号{Ge(f)}
    を作成して相互信号処理器に加え、他方は遅れ時
    間τを与えてからフーリエ変換して信号{Ge
    (f、τ)}を作成して前記相互信号処理器に加
    え、該相互信号処理器で相互スペクトル密度を計
    算処理して、雑音レベルを低減し、信号対雑音比
    を改善して目標信号を検出することを特徴とする
    パツシブソーナー相互信号処理方式。
JP11711083A 1983-06-30 1983-06-30 パツシブソ−ナ−相互信号処理方式 Granted JPS6010190A (ja)

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JPS6010190A JPS6010190A (ja) 1985-01-19
JPH02676B2 true JPH02676B2 (ja) 1990-01-09

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017227480A (ja) * 2016-06-21 2017-12-28 ジェイ・アール・シー特機株式会社 音波監視装置および航走体

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