JPH05297113A - ソナー信号処理装置 - Google Patents
ソナー信号処理装置Info
- Publication number
- JPH05297113A JPH05297113A JP4102792A JP10279292A JPH05297113A JP H05297113 A JPH05297113 A JP H05297113A JP 4102792 A JP4102792 A JP 4102792A JP 10279292 A JP10279292 A JP 10279292A JP H05297113 A JPH05297113 A JP H05297113A
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- JP
- Japan
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- spectrum
- frequency
- echo
- reverberation
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- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、エコーと残響との識別を容易に
したソナー信号処理装置である。 【構成】 受信した所定時間幅の受信信号を所要時間ず
らしながらフーリエ変換して時間と周波数についての二
次元スペクトルを求めるとともに、求めた二次元スペク
トルの振幅のピーク値を規格化する前処理手段２と、こ
の前処理手段で得られた受信信号の二次元スペクトルと
予め用意した目標物からのエコーの標準二次元スペクト
ルおよび残響の標準二次元スペクトルとの類似度を比較
演算処理して、エコーか残響かを識別する識別手段３を
備えている。
したソナー信号処理装置である。 【構成】 受信した所定時間幅の受信信号を所要時間ず
らしながらフーリエ変換して時間と周波数についての二
次元スペクトルを求めるとともに、求めた二次元スペク
トルの振幅のピーク値を規格化する前処理手段２と、こ
の前処理手段で得られた受信信号の二次元スペクトルと
予め用意した目標物からのエコーの標準二次元スペクト
ルおよび残響の標準二次元スペクトルとの類似度を比較
演算処理して、エコーか残響かを識別する識別手段３を
備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＬＦＭ波を利用する
ソナースシテムおけるエコーと残響を識別するソナー信
号処理装置に関するものである。
ソナースシテムおけるエコーと残響を識別するソナー信
号処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のＬＦＭ波を用いたソナー信号の処
理装置は、図７に示すような構成になっており、送受波
器７１で受信した信号と、送信した信号のレプリカとの
相関処理をレプリカ相関圧器７２で行い、その相関出力
を識別器７３に送り、予め設定したしきい値と比較し
て、相関出力の方が大きいときは、エコーを検出したこ
とを示す信号を識別器７３より送出するものである。
理装置は、図７に示すような構成になっており、送受波
器７１で受信した信号と、送信した信号のレプリカとの
相関処理をレプリカ相関圧器７２で行い、その相関出力
を識別器７３に送り、予め設定したしきい値と比較し
て、相関出力の方が大きいときは、エコーを検出したこ
とを示す信号を識別器７３より送出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
信号処理装置では、受信信号に目標物からの本当のエコ
ーが含まれていれば、送信信号のレプリカと受信信号と
の相関処理を行った場合に、高い相関出力が得られるの
は当然であるが、残響の場合でも高い相関出力が得られ
ることがある。これは、残響が海底や海面、または海中
の特種条件などから反射してきた信号であるので、送信
した信号の性質が保存されているためである。このた
め、エコーと残響の受信レベルが同じ程度であると、相
関処理してもエコーと残響とを識別することは困難であ
った。この発明は、このような問題を解決するためにな
されたもので、エコーと残響との識別を容易にしたソナ
ー信号処理装置を提供することを目的としている。
信号処理装置では、受信信号に目標物からの本当のエコ
ーが含まれていれば、送信信号のレプリカと受信信号と
の相関処理を行った場合に、高い相関出力が得られるの
は当然であるが、残響の場合でも高い相関出力が得られ
ることがある。これは、残響が海底や海面、または海中
の特種条件などから反射してきた信号であるので、送信
した信号の性質が保存されているためである。このた
め、エコーと残響の受信レベルが同じ程度であると、相
関処理してもエコーと残響とを識別することは困難であ
った。この発明は、このような問題を解決するためにな
されたもので、エコーと残響との識別を容易にしたソナ
ー信号処理装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明のソナー信号処
理装置は課題を解決するために、受信した所定時間幅の
受信信号を所要時間ずらしながらフーリエ変換して時間
と周波数についての二次元スペクトルを求めるととも
に、求めた二次元スペクトルの振幅のピーク値を規格化
する前処理手段と、この前処理手段で得られた受信信号
の二次元スペクトルと予め用意した目標物からのエコー
の標準二次元スペクトルおよび残響の標準二次元スペク
トルとの類似度を比較演算処理して、エコーか残響かを
識別する識別手段とを具備した構成になっている。
理装置は課題を解決するために、受信した所定時間幅の
受信信号を所要時間ずらしながらフーリエ変換して時間
と周波数についての二次元スペクトルを求めるととも
に、求めた二次元スペクトルの振幅のピーク値を規格化
する前処理手段と、この前処理手段で得られた受信信号
の二次元スペクトルと予め用意した目標物からのエコー
の標準二次元スペクトルおよび残響の標準二次元スペク
トルとの類似度を比較演算処理して、エコーか残響かを
識別する識別手段とを具備した構成になっている。
【０００５】また、上記前処理手段は二次元スペクトル
の掃引周波数線を中心とした必要な近傍を一定周波数幅
内の掃引周波数線に沿ったスペクトル値を平均して周波
数軸の対応する位置に射影し、この一定周波数幅内のス
ペクトル値平均操作を必要範囲で行って受信信号の周波
数スペクトルを求め、上記識別手段はこの受信信号の周
波数スペクトルと予め用意したエコーの標準周波数スペ
クトルおよび残響の標準周波数スペクトルとの類似度を
比較演算処理することも特徴としている。
の掃引周波数線を中心とした必要な近傍を一定周波数幅
内の掃引周波数線に沿ったスペクトル値を平均して周波
数軸の対応する位置に射影し、この一定周波数幅内のス
ペクトル値平均操作を必要範囲で行って受信信号の周波
数スペクトルを求め、上記識別手段はこの受信信号の周
波数スペクトルと予め用意したエコーの標準周波数スペ
クトルおよび残響の標準周波数スペクトルとの類似度を
比較演算処理することも特徴としている。
【０００６】
【作用】このように構成することで、エコーか残響かの
識別はスペクトル形状を比較して行うようにしているの
で、エコーと残響の受信レベルが同じぐらいでも精度よ
い識別が可能になる。
識別はスペクトル形状を比較して行うようにしているの
で、エコーと残響の受信レベルが同じぐらいでも精度よ
い識別が可能になる。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の一実施
例を説明する。図１はこの実施例の構成を示すブロック
構成図で、図２は同実施例の受信信号の時間処理の説明
図であり、図３は受信信号の時間と周波数とを座標とし
た二次元スペクトル図で、また、図４は、この実施例に
おける受信信号の二次元スペクトルとエコーおよび残響
の標準二次元スペクトルとの比較処理の説明図である。
例を説明する。図１はこの実施例の構成を示すブロック
構成図で、図２は同実施例の受信信号の時間処理の説明
図であり、図３は受信信号の時間と周波数とを座標とし
た二次元スペクトル図で、また、図４は、この実施例に
おける受信信号の二次元スペクトルとエコーおよび残響
の標準二次元スペクトルとの比較処理の説明図である。
【０００８】図１において、１は周波数変調した超音波
（以下ＬＦＭ波と呼ぶ）を送信またはそのエコーを受信
する送受波器で、この送受波器１で受信したエコーを含
む受信信号は前処理回路２に送られる。
（以下ＬＦＭ波と呼ぶ）を送信またはそのエコーを受信
する送受波器で、この送受波器１で受信したエコーを含
む受信信号は前処理回路２に送られる。
【０００９】この前処理回路２では前処理として、受信
信号を図２に示すように、時間長Ｔの受信信号波を時間
τだけずらして取り出すとともに、取り出した時間長Ｔ
の受信信号波を順次にフーリエ変換して、図３に示すよ
うに時間ｔと周波数ｆを軸とした二次元の振幅スペクト
ルを送信信号のパルス幅Ｔ0 まで求め、さらに、振幅ス
ペクトルの振幅のピーク値を“１”に規格化して、次の
パターン比較器３に入力する。
信号を図２に示すように、時間長Ｔの受信信号波を時間
τだけずらして取り出すとともに、取り出した時間長Ｔ
の受信信号波を順次にフーリエ変換して、図３に示すよ
うに時間ｔと周波数ｆを軸とした二次元の振幅スペクト
ルを送信信号のパルス幅Ｔ0 まで求め、さらに、振幅ス
ペクトルの振幅のピーク値を“１”に規格化して、次の
パターン比較器３に入力する。
【００１０】パターン比較器３は、図４(b) と(c) に示
すようなエコーの標準二次元スペクトルＦe (t,f) と残
響の標準二次元スペクトルＦr (t,f) を予め用意して置
き、前処理回路２から送られてきた同図(a) に示すよう
な受信信号の二次元スペクトルＦ(t,f) との距離を各座
標点において比較する。パターン比較器３はこの比較演
算処理を次式で行う。
すようなエコーの標準二次元スペクトルＦe (t,f) と残
響の標準二次元スペクトルＦr (t,f) を予め用意して置
き、前処理回路２から送られてきた同図(a) に示すよう
な受信信号の二次元スペクトルＦ(t,f) との距離を各座
標点において比較する。パターン比較器３はこの比較演
算処理を次式で行う。
【００１１】
【数１】
【００１２】ここで、ｄe はエコーの標準スペクトルＦ
e (t,f) と受信信号のスペクトルＦ(t,f) との距離で、
ｄr は残響の標準スペクトルＦr (t,f) と受信信号のス
ペクトルＦ(t,f) との距離である。
e (t,f) と受信信号のスペクトルＦ(t,f) との距離で、
ｄr は残響の標準スペクトルＦr (t,f) と受信信号のス
ペクトルＦ(t,f) との距離である。
【００１３】これらｄe またはｄr の距離が小さい程、
受信信号がその標準スヘクトルに類似していることを意
味する。したがって、(1) ，(2) 式のｄe とｄr の値を
比較して、ｄe ＜ｄr ならば目標物からの反射波である
エコーと判定し、その逆の場合は残響と判定するもので
ある。
受信信号がその標準スヘクトルに類似していることを意
味する。したがって、(1) ，(2) 式のｄe とｄr の値を
比較して、ｄe ＜ｄr ならば目標物からの反射波である
エコーと判定し、その逆の場合は残響と判定するもので
ある。
【００１４】第二の実施例を図５および図６において説
明する。図５はこの実施例の前処理で得られた受信信号
の二次元振幅スペクトルからパターン比較器３に入力す
るための必要情報を抽出する説明図である。また、図６
は、この実施例における受信信号のスペクトルとエコー
および残響の標準スペクトルとの比較処理の説明図であ
る。
明する。図５はこの実施例の前処理で得られた受信信号
の二次元振幅スペクトルからパターン比較器３に入力す
るための必要情報を抽出する説明図である。また、図６
は、この実施例における受信信号のスペクトルとエコー
および残響の標準スペクトルとの比較処理の説明図であ
る。
【００１５】前処理で得られる二次元振幅スペクトルの
構造は、図５に示すように、送信信号のパルス幅をＴ0
、また掃引周波数幅をＷとすると、振幅スペクトル分
布は通常、掃引周波数線Ｗ／Ｔ0 の近くに分布してい
る。
構造は、図５に示すように、送信信号のパルス幅をＴ0
、また掃引周波数幅をＷとすると、振幅スペクトル分
布は通常、掃引周波数線Ｗ／Ｔ0 の近くに分布してい
る。
【００１６】この実施例では、掃引周波数線Ｗ／Ｔ0 に
沿ったある周波数幅Δｆの幅を、この掃引周波数線Ｗ／
Ｔ0 を中心として掃引周波数線に沿って走査し、得られ
たスペクトル値を送信信号パルス幅Ｔ0 の時間について
平均し、周波数軸上に射影するものである。
沿ったある周波数幅Δｆの幅を、この掃引周波数線Ｗ／
Ｔ0 を中心として掃引周波数線に沿って走査し、得られ
たスペクトル値を送信信号パルス幅Ｔ0 の時間について
平均し、周波数軸上に射影するものである。
【００１７】この操作を掃引周波数線Ｗ／Ｔ0 の近傍の
必要とする範囲について行い、必要周波数帯についての
スペクトル値を周波数軸上に射影することで、パターン
比較器３入力用の同図に示すような周波数スペクトルが
得られる。
必要とする範囲について行い、必要周波数帯についての
スペクトル値を周波数軸上に射影することで、パターン
比較器３入力用の同図に示すような周波数スペクトルが
得られる。
【００１８】さらに、この周波数スペクトルのピーク値
を“１”になるように規格化したあとで、図６(a) に示
すような周波数についての受信信号スペクトルＦ(f) を
パターン比較器３に入力する。
を“１”になるように規格化したあとで、図６(a) に示
すような周波数についての受信信号スペクトルＦ(f) を
パターン比較器３に入力する。
【００１９】パターン比較器３は、図６(b) および(c)
に示すような、上記した抽出方法で得られる周波数につ
いてのエコーの標準スペクトルＦe(f)と、残響の標準ス
ペクトルＦr(f)とを予め用意して置き、前処理回路２か
ら送られてきた受信信号のスペクトルＦ(f) との距離を
周波数軸上の各点において比較するものである。パター
ン比較器３はこの比較演算処理を次式で行う。
に示すような、上記した抽出方法で得られる周波数につ
いてのエコーの標準スペクトルＦe(f)と、残響の標準ス
ペクトルＦr(f)とを予め用意して置き、前処理回路２か
ら送られてきた受信信号のスペクトルＦ(f) との距離を
周波数軸上の各点において比較するものである。パター
ン比較器３はこの比較演算処理を次式で行う。
【００２０】
【数２】
【００２１】ここで、ｄe はエコーの標準スペクトルＦ
e (t,f) と受信信号のスペクトルＦ(t,f) との距離で、
ｄr は残響の標準スペクトルＦr (t,f) と受信信号のス
ペクトルＦ(t,f) との距離である。
e (t,f) と受信信号のスペクトルＦ(t,f) との距離で、
ｄr は残響の標準スペクトルＦr (t,f) と受信信号のス
ペクトルＦ(t,f) との距離である。
【００２２】これらｄe またはｄr の距離が小さい程、
受信信号がその標準スヘクトルに類似していることを意
味する。したがって、(3) ，(4) 式のｄe とｄr の値を
比較して、ｄe ＜ｄr ならば目標物からの反射波である
エコーと判定し、その逆の場合は残響と判定するもので
ある。
受信信号がその標準スヘクトルに類似していることを意
味する。したがって、(3) ，(4) 式のｄe とｄr の値を
比較して、ｄe ＜ｄr ならば目標物からの反射波である
エコーと判定し、その逆の場合は残響と判定するもので
ある。
【００２３】この実施例によれば、掃引周波数線Ｗ／Ｔ
0 から離れた部分のスペクトルデータは重要でないとし
て除くので、パターン比較器３の構成が簡単になり、同
時に処理速度を早くすることができる。なお、この発明
は上記実施例に限定されるものではなく、要旨を変更し
ない範囲で変形して実施できる。
0 から離れた部分のスペクトルデータは重要でないとし
て除くので、パターン比較器３の構成が簡単になり、同
時に処理速度を早くすることができる。なお、この発明
は上記実施例に限定されるものではなく、要旨を変更し
ない範囲で変形して実施できる。
【００２４】
【発明の効果】この発明によれば、エコーか残響かの識
別はスヘクトルの形状を比較することにより行うので、
精度高い判別が可能になり、エコーと残響の受信レベル
が同じぐらいでも識別が可能になる。
別はスヘクトルの形状を比較することにより行うので、
精度高い判別が可能になり、エコーと残響の受信レベル
が同じぐらいでも識別が可能になる。
【図１】この発明の第一，第二の実施例の構成を示すブ
ロック構成図。
ロック構成図。
【図２】これら実施例の受信信号の時間処理の説明図。
【図３】これら実施例で得られる受信信号の時間と周波
数を座標とした二次元スペクトルの説明図。
数を座標とした二次元スペクトルの説明図。
【図４】第一の実施例の二次元スペクトルの比較処理の
説明図。
説明図。
【図５】第二の実施例の周波数スペクトル抽出方法の説
明図。
明図。
【図６】第二の実施例の周波数スペクトルの比較処理の
説明図。
説明図。
【図７】従来のソナー信号処理装置の構成を説明するブ
ロック構成図。
ロック構成図。
１…送受波器、２…前処理回路、３…パターン比較器。
Claims (2)
- 【請求項１】周波数変調した超音波（ＬＦＭ）を送信し
て、その反射波を受信するソナー信号処理装置におい
て、 受信した所定時間幅の受信信号を所要時間ずらしながら
フーリエ変換して時間と周波数についての二次元スペク
トルを求めるとともに、求めた二次元スペクトルの振幅
のピーク値を規格化する前処理手段と、 この前処理手段で得られた受信信号の二次元スペクトル
と予め用意した目標物からのエコーの標準二次元スペク
トルおよび残響の標準二次元スペクトルとの類似度を比
較演算処理して、エコーか残響かを識別する識別手段
と、 を具備することを特徴としたソナー信号処理装置。 - 【請求項２】上記前処理手段は二次元スペクトルの掃引
周波数線を中心とした必要な近傍を一定周波数幅内の掃
引周波数線に沿ったスペクトル値を平均して周波数軸の
対応する位置に射影し、この一定周波数幅内のスペクト
ル値平均操作を必要範囲で行って受信信号の周波数スペ
クトルを求め、 上記識別手段はこの受信信号の周波数スペクトルと予め
用意したエコーの標準周波数スペクトルおよび残響の標
準周波数スペクトルとの類似度を比較演算処理すること
を特徴とした請求項１記載のソナー信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102792A JPH05297113A (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | ソナー信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102792A JPH05297113A (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | ソナー信号処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05297113A true JPH05297113A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14336967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4102792A Withdrawn JPH05297113A (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | ソナー信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05297113A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001296360A (ja) * | 2000-04-11 | 2001-10-26 | Nec Corp | アクティブ信号検出装置 |
| JP2012194011A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Nec Corp | Ｆｍ−ｃｗレーダ装置及びそれに用いる移動目標信号検出方法 |
| JPWO2014102938A1 (ja) * | 2012-12-26 | 2017-01-12 | トヨタ自動車株式会社 | 音検知装置及び音検知方法 |
-
1992
- 1992-04-22 JP JP4102792A patent/JPH05297113A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001296360A (ja) * | 2000-04-11 | 2001-10-26 | Nec Corp | アクティブ信号検出装置 |
| JP2012194011A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Nec Corp | Ｆｍ−ｃｗレーダ装置及びそれに用いる移動目標信号検出方法 |
| JPWO2014102938A1 (ja) * | 2012-12-26 | 2017-01-12 | トヨタ自動車株式会社 | 音検知装置及び音検知方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |