JPH0465994B2 - - Google Patents
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- JPH0465994B2 JPH0465994B2 JP60165077A JP16507785A JPH0465994B2 JP H0465994 B2 JPH0465994 B2 JP H0465994B2 JP 60165077 A JP60165077 A JP 60165077A JP 16507785 A JP16507785 A JP 16507785A JP H0465994 B2 JPH0465994 B2 JP H0465994B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 6
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ソーナーにおける目標音源のトラツ
キング方式に関するものである。
キング方式に関するものである。
従来ソーナーにおける目標音源のトラツキング
方法の一つとして、受波器アレイからの信号に対
して待ち受けビーム・フオーマを用いて待ち受け
ビームを形成し、当該待ち受けビーム出力のパワ
ーの極大値を求め、当該極大値方向のビーム出力
に対し周波数分析等の分析を行ない、目標音源か
らの信号が含まれるか否かの判定をし、目標音源
からの信号が含まれていると判断された方向での
周辺の待ち受けビーム出力パワーに対して補間を
行ない、その最大値の方向を目標音源の推定方向
として出力し目標音源をトラツキングする方法が
ある。
方法の一つとして、受波器アレイからの信号に対
して待ち受けビーム・フオーマを用いて待ち受け
ビームを形成し、当該待ち受けビーム出力のパワ
ーの極大値を求め、当該極大値方向のビーム出力
に対し周波数分析等の分析を行ない、目標音源か
らの信号が含まれるか否かの判定をし、目標音源
からの信号が含まれていると判断された方向での
周辺の待ち受けビーム出力パワーに対して補間を
行ない、その最大値の方向を目標音源の推定方向
として出力し目標音源をトラツキングする方法が
ある。
第２図は前記のようなソーナーにおける目標音
源のトラツキング装置のブロツク図えである。同
図において、１０は受波器アレイ、１１1，１１2
……，１１k，……，１１Kは受波素子、２０は待
ち受けビーム・フオーム、２１1，２１2……２１
ｋ……，２１kは時間遅延補償器、２２1，２２2，
……，２２k，……，２２Kは固定係数フイルタ、
２３は加算器、３０はパワー検出器、４０は極大
点検出器、４１は第１のマルチプレクサ、４２は
分析処理器、４３を判定類別器、４４ビーム方向
選定器、５０は第２のマルチプレクサ、５１は補
間器、５２は最大点検出器、６０は出力端子であ
る。また、αo （ｎ＝１、２、……、Ｎ）は前記待
ち受けビーム・フオーマ２０が形成するＮ個のビ
ームの主軸方向を表わすベクトル、Ｓ（αo ）はベ
クトルαo 方向の待ち受けビーム出力信号、Ｐ（αo ）
はαo 方向の待ち受けビーム出力信号パワー、αl
（ｌ＝１、２、……、Ｌ）は前記極大点検出器で
検出されたＬ個の極大値の方向を示すベクトルαo
の中のＬ個のベクトル、Ｓ（αl ）はベクトルα方
向の待ち受けビームの出力信号、αp （＝１、
２、……、）は前記ベクトルαl 方向の中で目標
音源が存在すると判断された方向を示すベクト
ル、αpn （＝１、２、……、、ｍ＝１、２、
……、Ｍ）は前記ベクトルαp 方向を含み、前記ベ
クトルαo の中から選ばれる補間に必要なビーム出
力信号パワーのビーム主軸方向を示すベクトル、
Ｐ（αpn ）はベクトルαpn 方向の待ち受けビーム出
力信号パワー、αは方向を示す連続したベクトル
値、Pp（α）（＝１、２、……、）はαp 方向に
関する前記補間器５１の出力信号、αp （＝１、
２、……、）は前記出力信号Pp（α）を最大値
とする方向ベクトルαを示す。
源のトラツキング装置のブロツク図えである。同
図において、１０は受波器アレイ、１１1，１１2
……，１１k，……，１１Kは受波素子、２０は待
ち受けビーム・フオーム、２１1，２１2……２１
ｋ……，２１kは時間遅延補償器、２２1，２２2，
……，２２k，……，２２Kは固定係数フイルタ、
２３は加算器、３０はパワー検出器、４０は極大
点検出器、４１は第１のマルチプレクサ、４２は
分析処理器、４３を判定類別器、４４ビーム方向
選定器、５０は第２のマルチプレクサ、５１は補
間器、５２は最大点検出器、６０は出力端子であ
る。また、αo （ｎ＝１、２、……、Ｎ）は前記待
ち受けビーム・フオーマ２０が形成するＮ個のビ
ームの主軸方向を表わすベクトル、Ｓ（αo ）はベ
クトルαo 方向の待ち受けビーム出力信号、Ｐ（αo ）
はαo 方向の待ち受けビーム出力信号パワー、αl
（ｌ＝１、２、……、Ｌ）は前記極大点検出器で
検出されたＬ個の極大値の方向を示すベクトルαo
の中のＬ個のベクトル、Ｓ（αl ）はベクトルα方
向の待ち受けビームの出力信号、αp （＝１、
２、……、）は前記ベクトルαl 方向の中で目標
音源が存在すると判断された方向を示すベクト
ル、αpn （＝１、２、……、、ｍ＝１、２、
……、Ｍ）は前記ベクトルαp 方向を含み、前記ベ
クトルαo の中から選ばれる補間に必要なビーム出
力信号パワーのビーム主軸方向を示すベクトル、
Ｐ（αpn ）はベクトルαpn 方向の待ち受けビーム出
力信号パワー、αは方向を示す連続したベクトル
値、Pp（α）（＝１、２、……、）はαp 方向に
関する前記補間器５１の出力信号、αp （＝１、
２、……、）は前記出力信号Pp（α）を最大値
とする方向ベクトルαを示す。
第３図は前記受波器アレイ１０を３次元アレイ
と仮定した場合の受波器アレイと目標方向に関す
る幾何学的な説明図である。同図において、Ｘ、
Ｙ、Ｚは各々直交座標系の座標軸、は該座標系
の原点、Ｔは目標方向、θx、θy、θzは各々前記
座標Ｘ、Ｙ、Ｚに関する目標方向Ｔの方向余弦
角、１１kは前記受波器アレイ１０の第ｋ番目素
子、Pkは該第ｋ番目素子の前記直角座標系にお
ける位置ベクトルである。
と仮定した場合の受波器アレイと目標方向に関す
る幾何学的な説明図である。同図において、Ｘ、
Ｙ、Ｚは各々直交座標系の座標軸、は該座標系
の原点、Ｔは目標方向、θx、θy、θzは各々前記
座標Ｘ、Ｙ、Ｚに関する目標方向Ｔの方向余弦
角、１１kは前記受波器アレイ１０の第ｋ番目素
子、Pkは該第ｋ番目素子の前記直角座標系にお
ける位置ベクトルである。
第３図において、前記ｋ番目素子１１kで受信
される信号は、原点で受信させる信号を基準と
して τk＝−Pk T．〓／Ｃ（ｋ＝１、２、……、Ｋ） (1) の遅延を受ける。ただしＣは信号の伝搬速度、添
字Ｔはベクトルの転置を示し、受波器アレイ１０
が３次元アレイの場合はα＝〔αx、αy、αz〕T、 αx△ ＝cosθx、αy△ ＝cosθy、αz△ ＝cosθz (2) である。
される信号は、原点で受信させる信号を基準と
して τk＝−Pk T．〓／Ｃ（ｋ＝１、２、……、Ｋ） (1) の遅延を受ける。ただしＣは信号の伝搬速度、添
字Ｔはベクトルの転置を示し、受波器アレイ１０
が３次元アレイの場合はα＝〔αx、αy、αz〕T、 αx△ ＝cosθx、αy△ ＝cosθy、αz△ ＝cosθz (2) である。
受波器アレイ１０の第ｋ番目の受波素子１１k
で受信された信号は、前記ｋ番目遅延補償器２１
ｋにおいて、待ち受けビームの主軸方向をαo （ｎ
＝１、２、……、Ｎ）とすると、 Dk（αo ）Pk T・αo ／Ｃ （ｋ＝１、２、……、Ｋ、ｎ＝１、
２、……、Ｎ） (3) の時間遅延補償を受け、希望する伝達特性を有す
る前記第ｋ番目の固定係数フイルタ２２kを通し
た後、ｋ＝１、２、……、Ｋの当該フイルタ出力
信号は、前記加算器２３で加算され、Ｎ個の待ち
受けビーム出力 Ｓ（αo ）（ｎ＝１、２、……、Ｎ） (4) が待ち受けビーム・フオーマ２０の出力信号とし
て出力される。ただしＮ個の待ち受けビームの主
軸方向αo のきざみ幅△α＝〔△αx、△αy、△αz〕
T、 △△ ＝△cosθx、△αy△ ＝△cosθy、△αz△ ＝△cosθz は、アレイの開口すなわちＸ、Ｙ、Ｚ方向のア
レイ幅によつて決まるナイキストきざみ幅（海洋
音響研究会；「海洋音響」、P112〜113、1984）以
下にとられる。
で受信された信号は、前記ｋ番目遅延補償器２１
ｋにおいて、待ち受けビームの主軸方向をαo （ｎ
＝１、２、……、Ｎ）とすると、 Dk（αo ）Pk T・αo ／Ｃ （ｋ＝１、２、……、Ｋ、ｎ＝１、
２、……、Ｎ） (3) の時間遅延補償を受け、希望する伝達特性を有す
る前記第ｋ番目の固定係数フイルタ２２kを通し
た後、ｋ＝１、２、……、Ｋの当該フイルタ出力
信号は、前記加算器２３で加算され、Ｎ個の待ち
受けビーム出力 Ｓ（αo ）（ｎ＝１、２、……、Ｎ） (4) が待ち受けビーム・フオーマ２０の出力信号とし
て出力される。ただしＮ個の待ち受けビームの主
軸方向αo のきざみ幅△α＝〔△αx、△αy、△αz〕
T、 △△ ＝△cosθx、△αy△ ＝△cosθy、△αz△ ＝△cosθz は、アレイの開口すなわちＸ、Ｙ、Ｚ方向のア
レイ幅によつて決まるナイキストきざみ幅（海洋
音響研究会；「海洋音響」、P112〜113、1984）以
下にとられる。
前記パワー検出器３０は、前記持ち受けビー
ム・フオームの出力信号Ｓ（αo ）のパワーＰ（αo ）
を出力する。前記極大点検出器４０は目標音源か
らの信号の含まれている可能性の高いＰ（αo ）の
値の大きいＬ個の方向を検出し、ベクトルαl （ｌ
＝１、２、……、Ｌ）として出力する。第１のマ
ルチプレクサ４１はＮ個の待ち受けビーム出力信
号Ｓ（αo ）の中から前記ベクトルαl 方向のビーム
出力信号を選択し、出力信号Ｓ（αl ）として出力
する。分析処理器４２は前記出力信号Ｓ（αl ）に
対して周波数分析等の処理を行ない、判定類別器
４３で目標音源からの信号が含まれているか否か
が判定され、該判定類別器４３から目標音源が含
まれているビームの主軸方向αp （＝１、２、…
…、）が出力される。ビーム方向選定器４４
は、１つのαp 方向に関し補間に必要な主軸方向αp
を含むαo の中のＭ個の方向を選定し、αpn （＝
１、２、……、、ｍ＝１、２、……、Ｍ）とし
て出力する。第２のマルチプレクサ５０は前記パ
ワー検出器３０の出力であるパワーＰ（αo ）の中
から前記ビーム方向選定器４４の出力αpn 方向の
出力Ｐ（αpn 、を選択し出力する。補間器５１は、
該出力Ｐ（αpn ）に対して補間の行ない出力Pp（α）
を出力する。前記最大点検出器５２は前記各αp 方
向について出力Pp（α）が最大となる方向αを求
め、該方向αを目標音源の推定方向αp として出力
端子６０に出力する。なお、第２図の例では受波
器アレイ１０を３次元アレイと仮定したが、受波
器アレイ１０が平面アレイ、直線アレイであつて
も同様に扱うことができる。
ム・フオームの出力信号Ｓ（αo ）のパワーＰ（αo ）
を出力する。前記極大点検出器４０は目標音源か
らの信号の含まれている可能性の高いＰ（αo ）の
値の大きいＬ個の方向を検出し、ベクトルαl （ｌ
＝１、２、……、Ｌ）として出力する。第１のマ
ルチプレクサ４１はＮ個の待ち受けビーム出力信
号Ｓ（αo ）の中から前記ベクトルαl 方向のビーム
出力信号を選択し、出力信号Ｓ（αl ）として出力
する。分析処理器４２は前記出力信号Ｓ（αl ）に
対して周波数分析等の処理を行ない、判定類別器
４３で目標音源からの信号が含まれているか否か
が判定され、該判定類別器４３から目標音源が含
まれているビームの主軸方向αp （＝１、２、…
…、）が出力される。ビーム方向選定器４４
は、１つのαp 方向に関し補間に必要な主軸方向αp
を含むαo の中のＭ個の方向を選定し、αpn （＝
１、２、……、、ｍ＝１、２、……、Ｍ）とし
て出力する。第２のマルチプレクサ５０は前記パ
ワー検出器３０の出力であるパワーＰ（αo ）の中
から前記ビーム方向選定器４４の出力αpn 方向の
出力Ｐ（αpn 、を選択し出力する。補間器５１は、
該出力Ｐ（αpn ）に対して補間の行ない出力Pp（α）
を出力する。前記最大点検出器５２は前記各αp 方
向について出力Pp（α）が最大となる方向αを求
め、該方向αを目標音源の推定方向αp として出力
端子６０に出力する。なお、第２図の例では受波
器アレイ１０を３次元アレイと仮定したが、受波
器アレイ１０が平面アレイ、直線アレイであつて
も同様に扱うことができる。
上記第２図に示す従来のトラツキング方式にお
いては、待ち受けビーム・フオーマとして、非適
応的なビーム・フオーマ以下単に「待ち受け
CBF」という）、または適応的なビーム・フオー
マ（以下単に「待ち受けABF」という）が用い
られている。
いては、待ち受けビーム・フオーマとして、非適
応的なビーム・フオーマ以下単に「待ち受け
CBF」という）、または適応的なビーム・フオー
マ（以下単に「待ち受けABF」という）が用い
られている。
しかしながら上記の如く複数の目標音源をトラ
ツキングする必要があり、待ち受けビームを待ち
受けCBFで形成する場合、該目標音源がCBFの
ビーム幅より接近してしまうと、待ち受けCBF
で構成するビーム数を増やし、ビーム主軸方向の
間隔を細かくしても接近した目標音源の分離はで
きず、精度の良いトラツキングができないという
欠点があつた。
ツキングする必要があり、待ち受けビームを待ち
受けCBFで形成する場合、該目標音源がCBFの
ビーム幅より接近してしまうと、待ち受けCBF
で構成するビーム数を増やし、ビーム主軸方向の
間隔を細かくしても接近した目標音源の分離はで
きず、精度の良いトラツキングができないという
欠点があつた。
また、前記目標音源間の受信レベルに大きな差
がある場合、待ち受けCBFの出力を用いると、
該目標音源の方向がある程度接近すると弱いレベ
ルの目標によつてマスクされ、両者の分離ができ
ないという欠点があつた。これは弱きレベルの目
標音源方向のビームのサイドローブに前記強いレ
ベルの目標音源の信号が干渉波として入り込むた
めに生じるものである。
がある場合、待ち受けCBFの出力を用いると、
該目標音源の方向がある程度接近すると弱いレベ
ルの目標によつてマスクされ、両者の分離ができ
ないという欠点があつた。これは弱きレベルの目
標音源方向のビームのサイドローブに前記強いレ
ベルの目標音源の信号が干渉波として入り込むた
めに生じるものである。
一方待ち受けビームを待ち受けABFで構成し、
接近した複数の目標音源のトラツキングする場
合、ABFではビームの主軸方向以外の方向から
到来する信号は雑音とみなし除去するので、待ち
受けABFのビーム数を多くし、ビーム主軸方向
の間隔を細くすれば該接近した目標音源の分離は
可能であり、又、サイドローブからの強いレベル
の信号のもれ込みが小さくなるため、前記レベル
差のある目標音源も分離可能となるが、前記フイ
ルタ２２1〜２２kの伝達特性を適応的に変化させ
る必要がああるため、当該フイルタ２２kには一
般にデイジタル・フイルタが用いられ、当該フイ
ルタ２２kの次数をＪとすると、各更新時刻毎に
Ｉ（Ｉ＝Ｋ×Ｊ）個の係数を変化させる必要があ
り、前記待ち受けABFにおいて各更新時刻毎に
Ｎ×Ｉ個の係数の算出が必要となる。このため待
ち受けビーム数Ｎ及び可変係数の数Ｉの増加に比
例して単位時間当りの処理量が増大し、実時間処
理を実現するためにはハードウエア規模が増大す
るという欠点があつた。
接近した複数の目標音源のトラツキングする場
合、ABFではビームの主軸方向以外の方向から
到来する信号は雑音とみなし除去するので、待ち
受けABFのビーム数を多くし、ビーム主軸方向
の間隔を細くすれば該接近した目標音源の分離は
可能であり、又、サイドローブからの強いレベル
の信号のもれ込みが小さくなるため、前記レベル
差のある目標音源も分離可能となるが、前記フイ
ルタ２２1〜２２kの伝達特性を適応的に変化させ
る必要がああるため、当該フイルタ２２kには一
般にデイジタル・フイルタが用いられ、当該フイ
ルタ２２kの次数をＪとすると、各更新時刻毎に
Ｉ（Ｉ＝Ｋ×Ｊ）個の係数を変化させる必要があ
り、前記待ち受けABFにおいて各更新時刻毎に
Ｎ×Ｉ個の係数の算出が必要となる。このため待
ち受けビーム数Ｎ及び可変係数の数Ｉの増加に比
例して単位時間当りの処理量が増大し、実時間処
理を実現するためにはハードウエア規模が増大す
るという欠点があつた。
本発明は上述の鑑みでなされたもので、上記問
題点を除去し待ち受けてABFで形成するビーム
数を極力制限し、ビーム・フオーミングに必要な
処理量を大幅に増加させることなく、接近した複
数の目標音源が分解でき即ち、方位の推定がで
き、同時に推定精度を高くする、ソーナーにおけ
るトラツキング方式を提供することにある。
題点を除去し待ち受けてABFで形成するビーム
数を極力制限し、ビーム・フオーミングに必要な
処理量を大幅に増加させることなく、接近した複
数の目標音源が分解でき即ち、方位の推定がで
き、同時に推定精度を高くする、ソーナーにおけ
るトラツキング方式を提供することにある。
上記課題を解決するため本発明は、目標音源か
らの信号を受波器アレイで受信し、該受波器アレ
イの出力信号に対してビーム・フオーマにより待
ち受けビームを形成し、当該待ち受けビーム出力
信号を用いて前記目標音源をトラツキングするソ
ーナーシステムにおいて複数の目標音源をトラツ
キングし、該目標音源の方位が接近した場合待ち
受けビームを形成するCBFの出力から接近した
目標音源のおおよその方位を求め、該方位の情報
を用いて、該目標源の分解に必要な該目標方位周
辺の方向を選び、該方向に信号対雑音比Ｓ／Ｎ
（Ｓ：ビーム主軸方向信号パワー、Ｎ：ビーム主
軸方向以外からの信号パワー）の高い適応的なビ
ーム・フオーマでビームを形成し、該ビームを用
いて接近した目標音源を方位分解しそれぞれの方
位を推定するように構成した。
らの信号を受波器アレイで受信し、該受波器アレ
イの出力信号に対してビーム・フオーマにより待
ち受けビームを形成し、当該待ち受けビーム出力
信号を用いて前記目標音源をトラツキングするソ
ーナーシステムにおいて複数の目標音源をトラツ
キングし、該目標音源の方位が接近した場合待ち
受けビームを形成するCBFの出力から接近した
目標音源のおおよその方位を求め、該方位の情報
を用いて、該目標源の分解に必要な該目標方位周
辺の方向を選び、該方向に信号対雑音比Ｓ／Ｎ
（Ｓ：ビーム主軸方向信号パワー、Ｎ：ビーム主
軸方向以外からの信号パワー）の高い適応的なビ
ーム・フオーマでビームを形成し、該ビームを用
いて接近した目標音源を方位分解しそれぞれの方
位を推定するように構成した。
上記の如く構成することにより、複数の目標音
源をトラツキングし、該目標音源が接近した場
合、待ち受けCBFでおおよその該目標音源の方
位を得、該目標音源方位の情報を用いて接近した
目標音源の方位分解に必要な最小限の方向のみ信
号対雑音比Ｓ／Ｎが高く方位分解能のよいABF
でビームを形成し、該ABFのビーム出力信号を
用いて該複数目標音源の方位の推定をし、トラツ
キングを行なうようにするので待ち受けCBFの
ビーム出力からでは分解不可能だつた接近した複
数の目標音源が分解でき、トラツキングが可能と
なる。
源をトラツキングし、該目標音源が接近した場
合、待ち受けCBFでおおよその該目標音源の方
位を得、該目標音源方位の情報を用いて接近した
目標音源の方位分解に必要な最小限の方向のみ信
号対雑音比Ｓ／Ｎが高く方位分解能のよいABF
でビームを形成し、該ABFのビーム出力信号を
用いて該複数目標音源の方位の推定をし、トラツ
キングを行なうようにするので待ち受けCBFの
ビーム出力からでは分解不可能だつた接近した複
数の目標音源が分解でき、トラツキングが可能と
なる。
以下、本発明の一実施例を第１図を用いて説明
する。
する。
同図において、第２図と同一符号を付した部分
は同一又は相当部分を示す。３１は第２のパワー
検出器、７０はABF、７１1，７１2，……，７
１k，……，７１kは第２の時間遅延補償器、７２
１，７２2，……，７２k，……，７２kは可変係数
フイルタ、７３は第２の加算器、７４は係数算出
器である。また、Sa（αpn ）はαpn 方向のABF７０
のビーム出力信号、Pa（αpn ）ビーム主軸がαpn 方
向の時のビーム出力信号のパワー、Pap（α）はビ
ーム出力パワーPa（αpn ）を補間して得られる信号
パワー、αap はパワーPap（α）が最大となる信号
の方向αの値であり、本実施例での目標音源の推
定方位である。
は同一又は相当部分を示す。３１は第２のパワー
検出器、７０はABF、７１1，７１2，……，７
１k，……，７１kは第２の時間遅延補償器、７２
１，７２2，……，７２k，……，７２kは可変係数
フイルタ、７３は第２の加算器、７４は係数算出
器である。また、Sa（αpn ）はαpn 方向のABF７０
のビーム出力信号、Pa（αpn ）ビーム主軸がαpn 方
向の時のビーム出力信号のパワー、Pap（α）はビ
ーム出力パワーPa（αpn ）を補間して得られる信号
パワー、αap はパワーPap（α）が最大となる信号
の方向αの値であり、本実施例での目標音源の推
定方位である。
第１図において、ビーム方向選定器４４は前記
判定類別器４３で選ばれた目標音源のおおよその
方向αp の情報に基づいて、該各方向αp の近傍にお
いて補間計算に用いるＭ個のビーム方向αpn （
＝１、２、……、、ｍ＝１、２、……、Ｍ）を
決め、前記ABF７０の第２の時間遅延補償器７
１1〜７１kに出力する。第２の時間遅延補償器７
１1〜７１kは前記第１時間遅延補償器２１1〜２
１kと同様に前記ビーム方向選定器４４で与えら
れるの各αp に関しＭ個の方向αpn に対応した時間
遅延補償を前記受波素子１１1〜１１kの出力信号
に対して施す。可変係数フイルタ７２1〜７２k
は、第２の時間遅延補償器７１1〜７１kにより時
間遅延補償した後の信号を通過させる適応型のフ
イルタであり、前記固定係数フイルタ２２1〜２
２kと同程度の次数を有する。該可変係数フイル
タ７２1〜７２kの各係数は、前記係数加算器７４
で加算され遂次更新される。前記第２の時間遅延
補償器７１1〜７１kが前記ABF７０で構成する
ビーム方向αpn （＝１、２、……、、ｍ＝１、
２、……、Ｍ）の１つの方向αpn に対応する遅延
量を発生するたびに、該可変係数フイルタ７２1
〜７２kの出力は前記第２の算出器７３で加算さ
れ、ビーム方向αpn のABF７０のビーム出力信号
Sa（αpn ）が出力される。１つのαp の方向に関し該
動作を前記ｍ＝１、２、……、Ｍの各αpn に対し
て繰り返すことにより、Ｍ個のABF７０の出力
信号Sa（αpn ）（＝１、２、……、、ｍ＝１、
２、……、Ｍ）を得る。第２のパワー検出器３１
は、ABF７０の出力信号のパワーを各αpn 方向に
対して求めPa（αpn ）（＝１、２、……、、ｍ
＝１、２、……、Ｍ）として出力する。
判定類別器４３で選ばれた目標音源のおおよその
方向αp の情報に基づいて、該各方向αp の近傍にお
いて補間計算に用いるＭ個のビーム方向αpn （
＝１、２、……、、ｍ＝１、２、……、Ｍ）を
決め、前記ABF７０の第２の時間遅延補償器７
１1〜７１kに出力する。第２の時間遅延補償器７
１1〜７１kは前記第１時間遅延補償器２１1〜２
１kと同様に前記ビーム方向選定器４４で与えら
れるの各αp に関しＭ個の方向αpn に対応した時間
遅延補償を前記受波素子１１1〜１１kの出力信号
に対して施す。可変係数フイルタ７２1〜７２k
は、第２の時間遅延補償器７１1〜７１kにより時
間遅延補償した後の信号を通過させる適応型のフ
イルタであり、前記固定係数フイルタ２２1〜２
２kと同程度の次数を有する。該可変係数フイル
タ７２1〜７２kの各係数は、前記係数加算器７４
で加算され遂次更新される。前記第２の時間遅延
補償器７１1〜７１kが前記ABF７０で構成する
ビーム方向αpn （＝１、２、……、、ｍ＝１、
２、……、Ｍ）の１つの方向αpn に対応する遅延
量を発生するたびに、該可変係数フイルタ７２1
〜７２kの出力は前記第２の算出器７３で加算さ
れ、ビーム方向αpn のABF７０のビーム出力信号
Sa（αpn ）が出力される。１つのαp の方向に関し該
動作を前記ｍ＝１、２、……、Ｍの各αpn に対し
て繰り返すことにより、Ｍ個のABF７０の出力
信号Sa（αpn ）（＝１、２、……、、ｍ＝１、
２、……、Ｍ）を得る。第２のパワー検出器３１
は、ABF７０の出力信号のパワーを各αpn 方向に
対して求めPa（αpn ）（＝１、２、……、、ｍ
＝１、２、……、Ｍ）として出力する。
前記補間器５１は第２図の補間器５１と同様に
該第２のパワー検出器３１の出力Pa（αpn ）（＝
１、２、……、、ｍ＝１、２、……、Ｍ）を用
いて連続的な方向αの領域において補間計算を行
ない、各αp 方向に関する補間信号Pap（α）（＝
１、２、……、）を出力する。最大点検出器５
２は、第２図の最大点検出器５２と同様補間信号
Pap（α）が最大とする方向αを求め、該αを目標
音源の方向の推定方向αap として出力端子６０に
出力する。
該第２のパワー検出器３１の出力Pa（αpn ）（＝
１、２、……、、ｍ＝１、２、……、Ｍ）を用
いて連続的な方向αの領域において補間計算を行
ない、各αp 方向に関する補間信号Pap（α）（＝
１、２、……、）を出力する。最大点検出器５
２は、第２図の最大点検出器５２と同様補間信号
Pap（α）が最大とする方向αを求め、該αを目標
音源の方向の推定方向αap として出力端子６０に
出力する。
なお、前記ABF７０の可変係数フイルタ７２1
〜７２kの各係数を算出する前記係数算出器７４
は、該可変係数フイルタ７２1〜７２kの各係数
を、前記各出力信号Sa（αpn ）のＳ／Ｎを最大とす
るように前記各方向αom（＝１、２、……、
Ｏ、ｍ＝１、２、……、Ｍ）に対して算出する。
すなわち、前記各可変係数フイルタ７２1〜７２k
の次数はＪとすると、前記係数算出器７４は各更
新時刻毎に合計×Ｍ×Ｉ（ただし、Ｉ＝Ｋ×Ｊ）
個の係数を算出することになる。
〜７２kの各係数を算出する前記係数算出器７４
は、該可変係数フイルタ７２1〜７２kの各係数
を、前記各出力信号Sa（αpn ）のＳ／Ｎを最大とす
るように前記各方向αom（＝１、２、……、
Ｏ、ｍ＝１、２、……、Ｍ）に対して算出する。
すなわち、前記各可変係数フイルタ７２1〜７２k
の次数はＪとすると、前記係数算出器７４は各更
新時刻毎に合計×Ｍ×Ｉ（ただし、Ｉ＝Ｋ×Ｊ）
個の係数を算出することになる。
前記信号対雑音比、即ちＳ／Ｎを最大化するよ
うに可変係数フイルタ７２1〜７２kの係数を適応
的に更新する方法としては、例えば、ABF７０
の出力信号Sa（αpn ）のパワーを最小とするような
LMSアルゴリズム（B.Widrow et al.、
Adaptive Noise Cancelling Princples and
Applications.Pros、IEEE.63（1975）、P1692〜
1716）に基づく方法などが用いられる。
うに可変係数フイルタ７２1〜７２kの係数を適応
的に更新する方法としては、例えば、ABF７０
の出力信号Sa（αpn ）のパワーを最小とするような
LMSアルゴリズム（B.Widrow et al.、
Adaptive Noise Cancelling Princples and
Applications.Pros、IEEE.63（1975）、P1692〜
1716）に基づく方法などが用いられる。
また、ABF７０としては、第１図の例で示す
構成と異なる方式（例えば、L.J.
GRIFFITHS、：An Alternative Approach to
Linearly Constrained Adaptive
Beawforming、IEEE.Trans、Antennas＆
Propag.30−１、1982、P27−34）も用いられる。
構成と異なる方式（例えば、L.J.
GRIFFITHS、：An Alternative Approach to
Linearly Constrained Adaptive
Beawforming、IEEE.Trans、Antennas＆
Propag.30−１、1982、P27−34）も用いられる。
以上、説明したように本発明によれば、複数の
目標音源をトラツキングし、該目標音源が接近し
た場合、待ち受けCBFでおおよその目標音源の
方位情報を得、該目標音源方位の情報を用いて、
該接近した目標音源の方向分解に必要最小限の方
向にのみ信号雑音比Ｓ／Ｎが高く方位分解能の良
いABFでビームを形成し、該ABFのビーム出力
信号を用いて複数目標音源の方位を推定し、トラ
ツキングを行なうようにしたので、従来のように
待ち受けABFを形成する程ビーム・フオーミン
グに必要な処理量を大幅に増加させることなく、
即ち各更新時刻当りＮ×Ｉ個の係数算出数をＯ×
Ｍ×Ｉ個に減ずることができ、待ち受けてCBF
のビーム出力からでは分離不可能であつた接近し
た複数の目標音源が分解可能となりとなり、その
方向推定ができ、トラツキングが可能となる。ま
た、単独の目標音源のトラツキングに用いれば、
待ち受けCBFで形成するビーム間隔より細かい
方向にＳ／Ｎの高いABFでビームを作るので精
度の高い方向推定が可能となる等の効果が得られ
る。
目標音源をトラツキングし、該目標音源が接近し
た場合、待ち受けCBFでおおよその目標音源の
方位情報を得、該目標音源方位の情報を用いて、
該接近した目標音源の方向分解に必要最小限の方
向にのみ信号雑音比Ｓ／Ｎが高く方位分解能の良
いABFでビームを形成し、該ABFのビーム出力
信号を用いて複数目標音源の方位を推定し、トラ
ツキングを行なうようにしたので、従来のように
待ち受けABFを形成する程ビーム・フオーミン
グに必要な処理量を大幅に増加させることなく、
即ち各更新時刻当りＮ×Ｉ個の係数算出数をＯ×
Ｍ×Ｉ個に減ずることができ、待ち受けてCBF
のビーム出力からでは分離不可能であつた接近し
た複数の目標音源が分解可能となりとなり、その
方向推定ができ、トラツキングが可能となる。ま
た、単独の目標音源のトラツキングに用いれば、
待ち受けCBFで形成するビーム間隔より細かい
方向にＳ／Ｎの高いABFでビームを作るので精
度の高い方向推定が可能となる等の効果が得られ
る。
第１図は本発明に係るソーナーにおけるトラツ
キング方式のシステム構成を示すブロツク図、第
２図は従来のソーナーにおけるトラツキング方式
のシステム構成を示すブロツク図、第３図は受波
器アレイと目標音源方位に関する幾何学的説明図
である。 図中、１０……受波器アレイ、１１1〜１１k…
…受波素子、２０……待ち受けビーム・フオーマ
２１1〜２１k……第１の時間遅延補償器、２２1
〜２２k……固定係数フイルタ、２３……加算器、
３０……第１のパワー検出器、３１……第２のパ
ワー検出器、４０……極大点検出器、４１……第
１のマルチプレクサ、４２……分析処理器、４３
……判定類別器、４４……ビーム方向選定器、５
０……第２のマルチプレクサ、５１……補間器、
５２……最大点検出器、６０……出力端子、７０
……ABF、７１1〜７k……第２の時間遅延補償
器、７２1〜７２k……可変フイルタ、７３……第
２の加算器、７４……係数算出器。
キング方式のシステム構成を示すブロツク図、第
２図は従来のソーナーにおけるトラツキング方式
のシステム構成を示すブロツク図、第３図は受波
器アレイと目標音源方位に関する幾何学的説明図
である。 図中、１０……受波器アレイ、１１1〜１１k…
…受波素子、２０……待ち受けビーム・フオーマ
２１1〜２１k……第１の時間遅延補償器、２２1
〜２２k……固定係数フイルタ、２３……加算器、
３０……第１のパワー検出器、３１……第２のパ
ワー検出器、４０……極大点検出器、４１……第
１のマルチプレクサ、４２……分析処理器、４３
……判定類別器、４４……ビーム方向選定器、５
０……第２のマルチプレクサ、５１……補間器、
５２……最大点検出器、６０……出力端子、７０
……ABF、７１1〜７k……第２の時間遅延補償
器、７２1〜７２k……可変フイルタ、７３……第
２の加算器、７４……係数算出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 目標音源からの信号を受波器アレイで受信
し、該受波器アレイの出力信号に対してビーム・
フオーマにより待ち受けビームを形成し、当該待
ち受けビーム出力信号を用いて前記目標音源をト
ラツキングするソーナーシステムにおいて、 複数の目標音源をトラツキングし、該目標音源
の方位が接近した場合、前記待ち受けビームを形
成する非適応的ビーム出力から前記接近した複数
の目標音源のおおよその方位を求め、該方向周辺
に接近した複数の目標音源の分離に必要な方位間
隔で適応ビーム・フアーマでビームを形成し、該
ビーム出力信号を用いて、前記接近した複数の目
標音源を方位分解し、トラツキングすることを特
徴とするソーナーにおけるトラツキング方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16507785A JPS6225275A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | ソ−ナ−におけるトラッキング方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16507785A JPS6225275A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | ソ−ナ−におけるトラッキング方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6225275A JPS6225275A (ja) | 1987-02-03 |
| JPH0465994B2 true JPH0465994B2 (ja) | 1992-10-21 |
Family
ID=15805430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16507785A Granted JPS6225275A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | ソ−ナ−におけるトラッキング方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6225275A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014013162A (ja) * | 2012-07-04 | 2014-01-23 | Furuno Electric Co Ltd | 探知装置、探知方法及び探知プログラム |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0373878A (ja) * | 1989-05-12 | 1991-03-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | 船舶位置標定装置 |
| CN112269179B (zh) * | 2020-09-30 | 2023-10-27 | 中国船舶重工集团公司七五0试验场 | 一种低噪声目标的空域高分辨检测方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60147202A (ja) * | 1984-01-10 | 1985-08-03 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 流体分離装置 |
-
1985
- 1985-07-26 JP JP16507785A patent/JPS6225275A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60147202A (ja) * | 1984-01-10 | 1985-08-03 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 流体分離装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014013162A (ja) * | 2012-07-04 | 2014-01-23 | Furuno Electric Co Ltd | 探知装置、探知方法及び探知プログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6225275A (ja) | 1987-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |