JPH06201811A - 方位測定方式 - Google Patents
方位測定方式Info
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- JPH06201811A JPH06201811A JP33838492A JP33838492A JPH06201811A JP H06201811 A JPH06201811 A JP H06201811A JP 33838492 A JP33838492 A JP 33838492A JP 33838492 A JP33838492 A JP 33838492A JP H06201811 A JPH06201811 A JP H06201811A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】指向性ソノブイにより受信された目標信号の到
来方向を測定する方位測定方式において、雑音の性質に
よって発生する方位測定誤差を低減する。 【構成】水中雑音は一般的にガウス性であり、ガウス性
雑音のバイスペクトルは統計的に零となる。本発明では
指向性ソノブイの無指向性ＯＭＮＩハイドロホン、南北
及び東西方向に最大感度を有する８字形指向性のＮＳ及
びＥＷハイドロホンの各受信信号のバイスペクトルをバ
イスペクトル推定部３で推定する。これら各バイスペク
トルそれぞれの位相から、象限決定部１で信号の到来し
ている象限を象限信号Ｑとして算出する。象限信号Ｑ
と、ＳＮ及びＥＷ各ハイドロホンの受信信号のバイスペ
クトルから方位測定部２において、雑音影響を受けない
目標信号の到来方位ＢＡを算出する。
来方向を測定する方位測定方式において、雑音の性質に
よって発生する方位測定誤差を低減する。 【構成】水中雑音は一般的にガウス性であり、ガウス性
雑音のバイスペクトルは統計的に零となる。本発明では
指向性ソノブイの無指向性ＯＭＮＩハイドロホン、南北
及び東西方向に最大感度を有する８字形指向性のＮＳ及
びＥＷハイドロホンの各受信信号のバイスペクトルをバ
イスペクトル推定部３で推定する。これら各バイスペク
トルそれぞれの位相から、象限決定部１で信号の到来し
ている象限を象限信号Ｑとして算出する。象限信号Ｑ
と、ＳＮ及びＥＷ各ハイドロホンの受信信号のバイスペ
クトルから方位測定部２において、雑音影響を受けない
目標信号の到来方位ＢＡを算出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、方位測定方式に関し、
特に指向性ソノブイで受信した目標信号の到来方位を測
定する方位測定方式に関する。
特に指向性ソノブイで受信した目標信号の到来方位を測
定する方位測定方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】目標信号の到来方位を測定するのに用い
る指向性ソノブイは、全方位にわたって一様な指向性を
有するＯＭＮＩハイドロホンと、南北方向に最大受信感
度の８の字形の指向性を有するＮＳハイドロホンと、東
西方向に最大感度の８の字形指向性を有するＥＷハイド
ロホンとを備え、これら各ハイドロホンの指向性は図２
に示すようになっている。
る指向性ソノブイは、全方位にわたって一様な指向性を
有するＯＭＮＩハイドロホンと、南北方向に最大受信感
度の８の字形の指向性を有するＮＳハイドロホンと、東
西方向に最大感度の８の字形指向性を有するＥＷハイド
ロホンとを備え、これら各ハイドロホンの指向性は図２
に示すようになっている。
【０００３】即ち、ＯＭＮＩハイドロホンは図２（ａ）
に示す如く全方位に一様な指向性、いわゆるＯＭＮＩ指
向性を有し、ＮＳハイドロホンは図２（ｂ）に示すよう
に南北方向に８の字型指向性の最大感度軸のいわゆるＮ
Ｓ指向性を有し、ＥＷハイドロホンは図２（ｃ）に示す
如く東西方向に８の字形指向性の最大感度軸のいわゆる
ＥＷ指向性を有する。
に示す如く全方位に一様な指向性、いわゆるＯＭＮＩ指
向性を有し、ＮＳハイドロホンは図２（ｂ）に示すよう
に南北方向に８の字型指向性の最大感度軸のいわゆるＮ
Ｓ指向性を有し、ＥＷハイドロホンは図２（ｃ）に示す
如く東西方向に８の字形指向性の最大感度軸のいわゆる
ＥＷ指向性を有する。
【０００４】このような指向性を有する指向性ソノブイ
でパッシブ受信により捕捉しようとする目標は３６０°
の任意の方位に存在するが、図２では第１象限において
磁北Ｎから東Ｅに方位角Ｂ傾むいた角度方向に目標が存
在するものとして表現している。
でパッシブ受信により捕捉しようとする目標は３６０°
の任意の方位に存在するが、図２では第１象限において
磁北Ｎから東Ｅに方位角Ｂ傾むいた角度方向に目標が存
在するものとして表現している。
【０００５】今、Ａを目標信号の強度とし、ＮOM，
ＮNS，ＮEWをそれぞれＯＭＮＩハイドロホン，ＮＳハイ
ドロホン及びＥＷハイドロホンで受信される水中雑音の
強度とするとＯＭＮＩハイドロホンの受信信号であるＯ
ＭＮＩ受信信号ＲOMは（１）式で表され、ＮＳハイドロ
ホンの受信信号であるＮＳ受信信号ＲNSは（２）式で表
され、ＥＷハイドロホンの受信信号であＥＷ受信信号Ｒ
EWは（３）式で表される。
ＮNS，ＮEWをそれぞれＯＭＮＩハイドロホン，ＮＳハイ
ドロホン及びＥＷハイドロホンで受信される水中雑音の
強度とするとＯＭＮＩハイドロホンの受信信号であるＯ
ＭＮＩ受信信号ＲOMは（１）式で表され、ＮＳハイドロ
ホンの受信信号であるＮＳ受信信号ＲNSは（２）式で表
され、ＥＷハイドロホンの受信信号であＥＷ受信信号Ｒ
EWは（３）式で表される。
【０００６】ＲOM＝Ａ＋ＮOM …（１） ＲNS＝ＡｃｏｓＢ＋ＮNS…（２） ＲEW＝ＡｓｉｎＢ＋ＮEW…（３） 指向性ソノブイにより受信された目標信号の到来方位を
測定する従来の方位測定方式は、例えば図３に示すよう
に、象限判定部１と方位決定部２とを備えて構成され
る。
測定する従来の方位測定方式は、例えば図３に示すよう
に、象限判定部１と方位決定部２とを備えて構成され
る。
【０００７】象限判定部１では、指向性ソノブイからＯ
ＭＮＩ受信信ＲOMと、ＮＳ受信信号ＲNSと、ＥＷ受信信
号ＲEWとを受けてＲOMに対するＲNS及びＲEWの位相判定
を行い、その判定結果を象限出力Ｑとして方位決定部２
に出力する。
ＭＮＩ受信信ＲOMと、ＮＳ受信信号ＲNSと、ＥＷ受信信
号ＲEWとを受けてＲOMに対するＲNS及びＲEWの位相判定
を行い、その判定結果を象限出力Ｑとして方位決定部２
に出力する。
【０００８】象限出力Ｑは、次の４通りの位相関係にも
とづいて判定される。即ち、（１）ＲNS及びＲEWがＲOM
と同位相のときはＱ＝０°で第一象限、（２）ＲNSがＲ
OMと同位相のときはＱ＝９０°で第二象限、（３）ＲNS
とＲEWがともにＲOMと逆位相のときはＱ＝１８０°で第
三象限、（４）ＲNSがＲOMと同位相でＲEWがＲOMと逆位
相のときはＱ＝２７０°で第４象限と、それぞれ各象限
の始まる角度を示し、象限を考慮しない見掛けの方位角
をいずれかの象限に加算・設定することによって目標信
号の到来方位角が決定する。
とづいて判定される。即ち、（１）ＲNS及びＲEWがＲOM
と同位相のときはＱ＝０°で第一象限、（２）ＲNSがＲ
OMと同位相のときはＱ＝９０°で第二象限、（３）ＲNS
とＲEWがともにＲOMと逆位相のときはＱ＝１８０°で第
三象限、（４）ＲNSがＲOMと同位相でＲEWがＲOMと逆位
相のときはＱ＝２７０°で第４象限と、それぞれ各象限
の始まる角度を示し、象限を考慮しない見掛けの方位角
をいずれかの象限に加算・設定することによって目標信
号の到来方位角が決定する。
【０００９】方位決定部２は、象限出力Ｑと、ＯＭＮＩ
受信信号ＲOMとＮＳ受信信号ＲNSと、ＥＷ受信信号ＲEW
とに基づき、次の（４）式の演算を実行し、目標信号の
到来方位角ＢA を算出する。
受信信号ＲOMとＮＳ受信信号ＲNSと、ＥＷ受信信号ＲEW
とに基づき、次の（４）式の演算を実行し、目標信号の
到来方位角ＢA を算出する。
【００１０】
【００１１】（４）式のカッコ内の分子と分母の記号−
は、ＯＭＮＩ受信信号ＲOMにＥＷ受信信号ＲEW及びＮＳ
受信信号ＲNSを乗じかけたものの時間平均値を表す。こ
れら分子及び分母の時間平均値はそれぞれ次の（５），
（６）式で示される。
は、ＯＭＮＩ受信信号ＲOMにＥＷ受信信号ＲEW及びＮＳ
受信信号ＲNSを乗じかけたものの時間平均値を表す。こ
れら分子及び分母の時間平均値はそれぞれ次の（５），
（６）式で示される。
【００１２】
【００１３】
【００１４】（４）式及び（５）式の含む記号−も、そ
れぞれ時間平均値を表わす。
れぞれ時間平均値を表わす。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方位測
定方式において、式（１）、式（２）及び式（３）の含
む水中雑音ＮOM、ＮNS及びＮEWが互いに無相関な場合
は、式（５）及び式（６）において平均時間を充分長く
とることにより、Ａ・ＮEW，ＮOM・ＡｓｉｎＢ，ＮOM・
ＮEW，Ａ・ＮNS，ＮOM・ＡｃｏｓＢ及びＮOM・ＮNSの時
間平均値は、水中雑音ＮOM、ＮEW及びＮNSの統計的平均
値が零であることから零に漸近する。
定方式において、式（１）、式（２）及び式（３）の含
む水中雑音ＮOM、ＮNS及びＮEWが互いに無相関な場合
は、式（５）及び式（６）において平均時間を充分長く
とることにより、Ａ・ＮEW，ＮOM・ＡｓｉｎＢ，ＮOM・
ＮEW，Ａ・ＮNS，ＮOM・ＡｃｏｓＢ及びＮOM・ＮNSの時
間平均値は、水中雑音ＮOM、ＮEW及びＮNSの統計的平均
値が零であることから零に漸近する。
【００１６】従って、所定の平均時間、平均を施すこと
により式（４）は式（７）に近似でき、目標信号の到来
方位ＢA が算出される。
により式（４）は式（７）に近似でき、目標信号の到来
方位ＢA が算出される。
【００１７】
【００１８】一方、水中雑音ＮOMとＮNS及びＮEW間に海
象条件や海中生物等の発生起因を含む何等かの相関があ
る場合は、式（５）及び式（６）において平均時間を充
分長くとると、Ａ・ＮEW，ＮOM・ＡｓｉｎＢ，Ａ・ＮNS
及びＮOM・ｓｉｎＢの時間平均値は前述と同じ理由によ
り零に漸近するが、ＮOM・ＮEW及びＮOM・ＮNSの時間平
均値はそれぞれの相関度によって定まる値に漸近する。
この漸近到達値をそれぞれＣEW及びＣNSとするの式
（４）は次の式（８）によって表現することができる。
象条件や海中生物等の発生起因を含む何等かの相関があ
る場合は、式（５）及び式（６）において平均時間を充
分長くとると、Ａ・ＮEW，ＮOM・ＡｓｉｎＢ，Ａ・ＮNS
及びＮOM・ｓｉｎＢの時間平均値は前述と同じ理由によ
り零に漸近するが、ＮOM・ＮEW及びＮOM・ＮNSの時間平
均値はそれぞれの相関度によって定まる値に漸近する。
この漸近到達値をそれぞれＣEW及びＣNSとするの式
（４）は次の式（８）によって表現することができる。
【００１９】
【００２０】式（８）より目標信号と到来方位角ＢA が
ＣEW及びＣNSの時間平均値の影響により真の目標方位Ｂ
と異なってしまい、発生する誤差は平均時間の伸張では
改善できないという問題点があった。
ＣEW及びＣNSの時間平均値の影響により真の目標方位Ｂ
と異なってしまい、発生する誤差は平均時間の伸張では
改善できないという問題点があった。
【００２１】本発明の目的は上述した問題点を解決し、
水中雑音ＮOMとＮNS及びＮEW間に何等かの相関がある場
合でも誤差の発生を著しく抑圧した方位測定方式を提供
することにある。
水中雑音ＮOMとＮNS及びＮEW間に何等かの相関がある場
合でも誤差の発生を著しく抑圧した方位測定方式を提供
することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の方式は、全方位
にわたって一様な指向性を有するＯＭＮＩハイドロホン
と、南北方向に８の字形の指向性を有するＮＳハイドロ
ホンと、東西方向に８の字形の指向性を有するＥＷハイ
ドロホンとを備えて目標の到来方向を知る指向性ソノブ
イの方位測定方式において、前記ＯＭＮＩハイドロホ
ン，ＮＳハイドロホンおよびＥＷハイドロホンによる受
信信号を受けてそれぞれの周波数成分を分析し、分析し
た周波数成分のうち位相の時間的変動の少ない２周波に
着目してそれぞれの受信信号のバイスペクトルを推定す
るバイスペクトル推定部と、前記バイスペクトル推定部
の出力にもとづいて前記指向性ソノブイに対する到来音
波の象限を判定し象限出力として送出する象限判定部
と、前記象限判定部の出力と前記バイスペクトル推定部
の出力とにもとづいて前記指向性ソノブイに対する到来
音波の方位を決定する方位決定部とを備えた構成を有す
る。
にわたって一様な指向性を有するＯＭＮＩハイドロホン
と、南北方向に８の字形の指向性を有するＮＳハイドロ
ホンと、東西方向に８の字形の指向性を有するＥＷハイ
ドロホンとを備えて目標の到来方向を知る指向性ソノブ
イの方位測定方式において、前記ＯＭＮＩハイドロホ
ン，ＮＳハイドロホンおよびＥＷハイドロホンによる受
信信号を受けてそれぞれの周波数成分を分析し、分析し
た周波数成分のうち位相の時間的変動の少ない２周波に
着目してそれぞれの受信信号のバイスペクトルを推定す
るバイスペクトル推定部と、前記バイスペクトル推定部
の出力にもとづいて前記指向性ソノブイに対する到来音
波の象限を判定し象限出力として送出する象限判定部
と、前記象限判定部の出力と前記バイスペクトル推定部
の出力とにもとづいて前記指向性ソノブイに対する到来
音波の方位を決定する方位決定部とを備えた構成を有す
る。
【００２３】また本発明の方式は、前記象限判定部で出
力する象限出力は、前記バイスペクトル推定部の出力す
る前記ＯＭＮＩハイドロホンの受信信号のバイスペクト
ルに対する前記ＮＳハイドロホンおよびＥＷハイドロホ
ンの受信信号のバイスペクトルの位相が同相であるかも
しくは逆相であるかの状態の組合せにもとづいて判定す
るものとした構成を有する。
力する象限出力は、前記バイスペクトル推定部の出力す
る前記ＯＭＮＩハイドロホンの受信信号のバイスペクト
ルに対する前記ＮＳハイドロホンおよびＥＷハイドロホ
ンの受信信号のバイスペクトルの位相が同相であるかも
しくは逆相であるかの状態の組合せにもとづいて判定す
るものとした構成を有する。
【００２４】また、本発明の方式は前記方位決定部にお
ける到来音波の方位決定は、前記象限判定部の象限出力
によって指定される象限に、前記バイスペクトル推定部
の出力する前記ＮＳハイドロホンと前記ＥＷハイドロホ
ンによる受信信号のバイスペクトル出力の比にもとづい
て決定する到来音波の象限内方位角を設定するものとし
た構成を有する。
ける到来音波の方位決定は、前記象限判定部の象限出力
によって指定される象限に、前記バイスペクトル推定部
の出力する前記ＮＳハイドロホンと前記ＥＷハイドロホ
ンによる受信信号のバイスペクトル出力の比にもとづい
て決定する到来音波の象限内方位角を設定するものとし
た構成を有する。
【００２５】
【作用】一般に、水中雑音はガウス性を有し、複数の異
る周波数成分間には相関がない。
る周波数成分間には相関がない。
【００２６】これに対し、目標の発する信号は、基本波
と高調波間や、複数の周波数成分間の干渉で生ずる周波
数成分など、複数の周波数成分間に相関性を有すること
が多い。
と高調波間や、複数の周波数成分間の干渉で生ずる周波
数成分など、複数の周波数成分間に相関性を有すること
が多い。
【００２７】本発明の構成要素であるバイスペクトル推
定部で推定するバイスペクトルは、上述した複数の周波
数成分間の相関性を表現するものであり、目標信号を周
波数分析し、位相がほぼ一定している２つの周波数のス
ペクトル強度及び２つの周波数の和の共役スペクトル強
度の積とバイスペクトルの雑音とを含む値として表現さ
れ、ガウス性を有する水中雑音では統計的に零となり、
前述したような相関性を有する目標信号では一定値とな
る性質がある。
定部で推定するバイスペクトルは、上述した複数の周波
数成分間の相関性を表現するものであり、目標信号を周
波数分析し、位相がほぼ一定している２つの周波数のス
ペクトル強度及び２つの周波数の和の共役スペクトル強
度の積とバイスペクトルの雑音とを含む値として表現さ
れ、ガウス性を有する水中雑音では統計的に零となり、
前述したような相関性を有する目標信号では一定値とな
る性質がある。
【００２８】本発明ではかかるバイスペクトルの性質を
利用し、水中雑音ＮOM、ＮNSおよびＮEWを目標信号に比
して低減し、水中雑音相互間の相関の影響を抑圧して、
この影響のもたらす方位誤差を低減する。
利用し、水中雑音ＮOM、ＮNSおよびＮEWを目標信号に比
して低減し、水中雑音相互間の相関の影響を抑圧して、
この影響のもたらす方位誤差を低減する。
【００２９】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００３０】図１は、本発明の一実施例の構成を示すブ
ロック図であり、図３に示す従来例の象限判定部１と方
位決定部２のほか、本発明に直接かかわるバイスペクト
ル推定部３を備えた構成を有する。
ロック図であり、図３に示す従来例の象限判定部１と方
位決定部２のほか、本発明に直接かかわるバイスペクト
ル推定部３を備えた構成を有する。
【００３１】バイスペクトル推定部３に入力されるＯＭ
ＮＩ受信信号ＲOM、ＮＳ受信信号ＲNS及びＥＷ受信信号
ＲEWはそれぞれ式（１），式（２），式（３）で表現さ
れる。
ＮＩ受信信号ＲOM、ＮＳ受信信号ＲNS及びＥＷ受信信号
ＲEWはそれぞれ式（１），式（２），式（３）で表現さ
れる。
【００３２】バイスペクトル推定部１は、これらの受信
信号にもとづいて、ＯＭＮＩ受信信号のバイスペクトル
ＢOM、ＮＳ受信信号のバイスペクトルＢNS及びＥＷ受信
信号のバイスペクトルＢEWを算出する。これらバイスペ
クトルＢOM，及びＢEWは、それぞれ式（９），式（１
０）及び式（１１）で表現される。
信号にもとづいて、ＯＭＮＩ受信信号のバイスペクトル
ＢOM、ＮＳ受信信号のバイスペクトルＢNS及びＥＷ受信
信号のバイスペクトルＢEWを算出する。これらバイスペ
クトルＢOM，及びＢEWは、それぞれ式（９），式（１
０）及び式（１１）で表現される。
【００３３】バイスペクトル推定部３は、入力したＯＭ
ＮＩ受信信号ＲOM、ＮＳ受信信号ＲNS及びＥＷ受信信号
ＲEWにそれぞれフーリェ変換処理を施し、周波数領域デ
ータに変換し、これら周波数領域データの含む周波数成
分のうち位相変動が少なく、かつＳ／Ｎが比較的良好な
ものに着目して選択する２周波ｆ1 とｆ2 、およびこれ
ら２つの周波数の和ｆ1 ＋ｆ2 の３周波数成分のスペク
トル及び雑音にもとづいてＯＭＮＩ受信信号のバイスペ
クトルＢOM、ＮＳ受信信号のバイスペクトルＢNS及びＥ
Ｗ受信信号のバイスペクトルＢEWをそれぞれ次の式
（９），式（１０）および式（１１）の如く推定する。
ＮＩ受信信号ＲOM、ＮＳ受信信号ＲNS及びＥＷ受信信号
ＲEWにそれぞれフーリェ変換処理を施し、周波数領域デ
ータに変換し、これら周波数領域データの含む周波数成
分のうち位相変動が少なく、かつＳ／Ｎが比較的良好な
ものに着目して選択する２周波ｆ1 とｆ2 、およびこれ
ら２つの周波数の和ｆ1 ＋ｆ2 の３周波数成分のスペク
トル及び雑音にもとづいてＯＭＮＩ受信信号のバイスペ
クトルＢOM、ＮＳ受信信号のバイスペクトルＢNS及びＥ
Ｗ受信信号のバイスペクトルＢEWをそれぞれ次の式
（９），式（１０）および式（１１）の如く推定する。
【００３４】 ＢOM＝Ｘ（ｆ1 ）・Ｘ（ｆ2 ）・Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）＋ＮBOM …（９） ＢNS＝Ｘ（ｆ1 ）・Ｘ（ｆ2 ）・Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ｃｏｓ3 Ｂ＋ＮBNS …（１０） ＢEW＝Ｘ（ｆ1 ）・Ｘ（ｆ2 ）・Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ｓｉｎ3 Ｂ＋ＮBEW …（１１） 式（９），（１０）及び（１１）において、Ｘ（ｆ1
）、Ｘ（ｆ2 ）及びＸ（ｆ1 ＋ｆ2 ）はそれぞれ、目
標信号強度Ａの周波数ｆ1 、ｆ2 及びｆ1 ＋ｆ2 におけ
るスペクトル強度を表わし、また記号＊は共役を示す。
また、ＮBOM 、ＮBNS 及びＮBEW はそれぞれ雑音成分を
示す。
）、Ｘ（ｆ2 ）及びＸ（ｆ1 ＋ｆ2 ）はそれぞれ、目
標信号強度Ａの周波数ｆ1 、ｆ2 及びｆ1 ＋ｆ2 におけ
るスペクトル強度を表わし、また記号＊は共役を示す。
また、ＮBOM 、ＮBNS 及びＮBEW はそれぞれ雑音成分を
示す。
【００３５】つまり、バイスペクトルは、目標が発する
と推定される２周波、並びにこの２周波の和の周波数の
スペクトル強度及び共役スペクトル強度と、これら周波
数成分に関する雑音とによって表現される。また、バイ
スペクトルレベルの雑音ＮBOM 、ＮBNS 及びＮBEW はそ
れぞれ式（１２）、式（１３）及び式（１４）により表
わされる。 ＮBOM ＝Ｘ（ｆ1 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮOM（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮOM（ｆ1 ） ＋Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮOM（ｆ1 ）ＮOM（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）Ｘ（ｆ2 ）ＮOM * （ｆ1 ＋ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）ＮOM（ｆ2 ）ＮOM * （ｆ1 ＋ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）ＮOM（ｆ1 ）ＮOM * （ｆ1 ＋ｆ2 ） ＋ＮOM（ｆ1 ）ＮOM（ｆ2 ）ＮOM * （ｆ1 ＋ｆ2 ）…（１２） ＮBNS ＝（Ｘ（ｆ1 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮNS（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮNS（ｆ1 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）Ｘ（ｆ2 ）Ｎ* NS(ｆ1 ＋ｆ2 ））ｃｏｓ2 Ｂ ＋（Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮNS（ｆ1 ）ＮNS（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）ＮNS（ｆ2 ）Ｎ* NS（ｆ1 ＋ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）ＮNS（ｆ1 ）Ｎ* NS（ｆ1 ＋ｆ2 ））ｃｏｓＢ ＋ＮNS（ｆ1 ）ＮNS（ｆ2 ）Ｎ* NS （ｆ1 ＋ｆ2 ）…（１３） ＮBEU ＝（Ｘ（ｆ1 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮEW（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮEW（ｆ1 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）Ｘ（ｆ2 ）Ｎ* EW （ｆ1 ＋ｆ2 ））ｓｉｎ2 Ｂ ＋（Ｘ*(ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮEW（ｆ1 ）ＮEW（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）ＮEW（ｆ2 ）Ｎ* （ｆ1 ＋ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）ＮEW（ｆ1 ）Ｎ* （ｆ1 ＋ｆ2 ））ｓｉｎＢ ＋ＮEW（ｆ1 ）ＮEW（ｆ2 ）Ｎ* EW （ｆ1 ＋ｆ2 ）…（１４） ここで、ＮOM（ｆ）、ＮNS（ｆ）及びＮEW（ｆ）はそれ
ぞれＯＭＮＩ受信信号ＲOM、ＮＳ受信ＲNS及びＥＷ受信
信号ＲEWに含まれる水中雑音ＮOM、ＮNS及びＮEWの周波
数ｆにおけるスペクトル強度である。
と推定される２周波、並びにこの２周波の和の周波数の
スペクトル強度及び共役スペクトル強度と、これら周波
数成分に関する雑音とによって表現される。また、バイ
スペクトルレベルの雑音ＮBOM 、ＮBNS 及びＮBEW はそ
れぞれ式（１２）、式（１３）及び式（１４）により表
わされる。 ＮBOM ＝Ｘ（ｆ1 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮOM（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮOM（ｆ1 ） ＋Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮOM（ｆ1 ）ＮOM（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）Ｘ（ｆ2 ）ＮOM * （ｆ1 ＋ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）ＮOM（ｆ2 ）ＮOM * （ｆ1 ＋ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）ＮOM（ｆ1 ）ＮOM * （ｆ1 ＋ｆ2 ） ＋ＮOM（ｆ1 ）ＮOM（ｆ2 ）ＮOM * （ｆ1 ＋ｆ2 ）…（１２） ＮBNS ＝（Ｘ（ｆ1 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮNS（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮNS（ｆ1 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）Ｘ（ｆ2 ）Ｎ* NS(ｆ1 ＋ｆ2 ））ｃｏｓ2 Ｂ ＋（Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮNS（ｆ1 ）ＮNS（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）ＮNS（ｆ2 ）Ｎ* NS（ｆ1 ＋ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）ＮNS（ｆ1 ）Ｎ* NS（ｆ1 ＋ｆ2 ））ｃｏｓＢ ＋ＮNS（ｆ1 ）ＮNS（ｆ2 ）Ｎ* NS （ｆ1 ＋ｆ2 ）…（１３） ＮBEU ＝（Ｘ（ｆ1 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮEW（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮEW（ｆ1 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）Ｘ（ｆ2 ）Ｎ* EW （ｆ1 ＋ｆ2 ））ｓｉｎ2 Ｂ ＋（Ｘ*(ｆ1 ＋ｆ2 ）ＮEW（ｆ1 ）ＮEW（ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ1 ）ＮEW（ｆ2 ）Ｎ* （ｆ1 ＋ｆ2 ） ＋Ｘ（ｆ2 ）ＮEW（ｆ1 ）Ｎ* （ｆ1 ＋ｆ2 ））ｓｉｎＢ ＋ＮEW（ｆ1 ）ＮEW（ｆ2 ）Ｎ* EW （ｆ1 ＋ｆ2 ）…（１４） ここで、ＮOM（ｆ）、ＮNS（ｆ）及びＮEW（ｆ）はそれ
ぞれＯＭＮＩ受信信号ＲOM、ＮＳ受信ＲNS及びＥＷ受信
信号ＲEWに含まれる水中雑音ＮOM、ＮNS及びＮEWの周波
数ｆにおけるスペクトル強度である。
【００３６】象限判定部１は、バイスペクトル推定部３
からＯＭＮＩ受信信号、ＮＳ受信信号及びＥＷ受信信号
のバイスペクトルＢOM、ＢNS及びＢEWを受け、ＯＭＮＩ
受信信号のバイスペクトルＢOMに対するＢNS、ＢEWの位
相が同相か逆相かの判定にもとづく象限判定を行い、そ
の判定結果を象限出力Ｑとして方位決定部２に出力す
る。
からＯＭＮＩ受信信号、ＮＳ受信信号及びＥＷ受信信号
のバイスペクトルＢOM、ＢNS及びＢEWを受け、ＯＭＮＩ
受信信号のバイスペクトルＢOMに対するＢNS、ＢEWの位
相が同相か逆相かの判定にもとづく象限判定を行い、そ
の判定結果を象限出力Ｑとして方位決定部２に出力す
る。
【００３７】象限出力Ｑの出力内容は次の４通りであ
る。即ち（１）ＢNS及びＢEWがＢOMと同意相のときはＱ
＝０°で第１象限、（２）ＢNSがＢOMと逆位相でＢEWが
ＢOMと同位相のときはＱ＝９０°で第２象限、（３）Ｂ
NSとＢEWがともにＢOMと逆位相のときはＱ＝１８０°で
第３象限、（４）ＢNSがＢOMと同位相でＢEWがＢOMと逆
位相のときはＱ＝２７０°で第４象限をそれぞれ指定す
る。
る。即ち（１）ＢNS及びＢEWがＢOMと同意相のときはＱ
＝０°で第１象限、（２）ＢNSがＢOMと逆位相でＢEWが
ＢOMと同位相のときはＱ＝９０°で第２象限、（３）Ｂ
NSとＢEWがともにＢOMと逆位相のときはＱ＝１８０°で
第３象限、（４）ＢNSがＢOMと同位相でＢEWがＢOMと逆
位相のときはＱ＝２７０°で第４象限をそれぞれ指定す
る。
【００３８】方位決定部２では、象限出力Ｑと、ＮＳ受
信信号のバイスペクトルＢNSと、ＥＷ受信信号のバイス
ペクトルＢEWに基づき、式（１５）の演算を実行し目標
信号の到来方位をＢＡを算出する。
信信号のバイスペクトルＢNSと、ＥＷ受信信号のバイス
ペクトルＢEWに基づき、式（１５）の演算を実行し目標
信号の到来方位をＢＡを算出する。
【００３９】
【００４０】ここで記号−は、ＥＷ及びＮＳ受信信号の
バイスペクトルの時間平均値を示す。
バイスペクトルの時間平均値を示す。
【００４１】ところで、目標が周波数ｆ1 とｆ2 の信号
を発生しており、この２信号が干渉して和の周波数ｆ1
＋ｆ2 が発生している場合や、さらにはｆ1 とｆ2 が等
しい場合の高調波成分の場合には、ｆ1 、ｆ2 及びｆ1
＋ｆ2 の３つの各周波数成分間にはほぼ一定の位相関係
があり、従って式（９）、（１０）及び（１１）のＸ
（ｆ1 ）・Ｘ（ｆ2 ）・Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）の時間平均
値は、平均時間の伸長とともに一定値に漸近する。
を発生しており、この２信号が干渉して和の周波数ｆ1
＋ｆ2 が発生している場合や、さらにはｆ1 とｆ2 が等
しい場合の高調波成分の場合には、ｆ1 、ｆ2 及びｆ1
＋ｆ2 の３つの各周波数成分間にはほぼ一定の位相関係
があり、従って式（９）、（１０）及び（１１）のＸ
（ｆ1 ）・Ｘ（ｆ2 ）・Ｘ* （ｆ1 ＋ｆ2 ）の時間平均
値は、平均時間の伸長とともに一定値に漸近する。
【００４２】また、水中雑音は一般にガウス性を有して
おり、異なる周波数における雑音成分は相関を持たない
ことから式（１２）、（１３）及び（１４）で示される
雑音の平均時間は平均時間の伸長とともに零に漸近す
る。従って、所定の時間、平均を行うことにより式（１
５）、式（１６）に近似でき、目標信号の到来方位が算
出される。
おり、異なる周波数における雑音成分は相関を持たない
ことから式（１２）、（１３）及び（１４）で示される
雑音の平均時間は平均時間の伸長とともに零に漸近す
る。従って、所定の時間、平均を行うことにより式（１
５）、式（１６）に近似でき、目標信号の到来方位が算
出される。
【００４３】
【００４４】こうして、バイスペクトルによる目標方位
測定においては、水中雑音ＮOM、ＮNS及びＮEW間の相関
性の有無に関係なく測定結果に影響を与えないですむ。
測定においては、水中雑音ＮOM、ＮNS及びＮEW間の相関
性の有無に関係なく測定結果に影響を与えないですむ。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、目標信号
の到来方向の算出にバイスペクトルを利用することによ
り、海中雑音が方位測定に与える影響を著しく抑圧し、
方位測定誤差を著しく小さくすることができるという効
果がある。
の到来方向の算出にバイスペクトルを利用することによ
り、海中雑音が方位測定に与える影響を著しく抑圧し、
方位測定誤差を著しく小さくすることができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の方位測定方式の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】指向性ソノブイのＯＭＮＩ指向性（ａ）、ＮＳ
指向性（ｂ）およびＥＷ指向性を示す図である。
指向性（ｂ）およびＥＷ指向性を示す図である。
【図３】従来の方位測定方式の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
１ 象限判定部 ２ 方位決定部 ３ バイスペクトル推定部
Claims (3)
- 【請求項１】 全方位にわたって一様な指向性を有する
ＯＭＮＩハイドロホンと、南北方向に８の字形の指向性
を有するＮＳハイドロホンと、東西方向に８の字形の指
向性を有するＥＷハイドロホンとを備えて目標の到来方
向を知る指向性ソノブイの方位測定方式において、前記
ＯＭＮＩハイドロホン，ＮＳハイドロホンおよびＥＷハ
イドロホンによる受信信号を受けてそれぞれの周波数成
分を分析し、分析した周波数成分のうち位相の時間的変
動の少ない２周波に着目してそれぞれの受信信号のバイ
スペクトルを推定するバイスペクトル推定部と、前記バ
イスペクトル推定部の出力にもとづいて前記指向性ソノ
ブイに対する到来音波の象限を判定し象限出力として送
出する象限判定部と、前記象限判定部の出力と前記バイ
スペクトル推定部の出力とにもとづいて前記指向性ソノ
ブイに対する到来音波の方位を決定する方位決定部とを
備えることを特徴とする方位測定方式。 - 【請求項２】 前記象限判定部で出力する象限出力は、
前記バイスペクトル推定部の出力する前記ＯＭＮＩハイ
ドロホンの受信信号のバイスペクトルに対する前記ＮＳ
ハイドロホンおよびＥＷハイドロホンの受信信号のバイ
スペクトルの位相が同相であるかもしくは逆相であるか
の状態の組合せにもとづいて判定することを特徴とする
請求項１記載の方位測定方式。 - 【請求項３】 前記方位決定部における到来音波の方位
決定は、前記象限判定部の象限出力によって指定される
象限に、前記バイスペクトル推定部の出力する前記ＮＳ
ハイドロホンと前記ＥＷハイドロホンによる受信信号の
バイスペクトル出力の比にもとづいて決定する到来音波
の象限内方位角を設定することによって行なうことを特
徴とする請求項１記載の方位測定方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33838492A JPH0766050B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 方位測定方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33838492A JPH0766050B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 方位測定方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06201811A true JPH06201811A (ja) | 1994-07-22 |
| JPH0766050B2 JPH0766050B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=18317651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33838492A Expired - Lifetime JPH0766050B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 方位測定方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766050B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08220209A (ja) * | 1995-02-16 | 1996-08-30 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 水中音響信号方位計算装置 |
| JP2003333680A (ja) * | 2002-05-10 | 2003-11-21 | Kenwood Corp | マイクロホン装置および音源方向判定装置 |
| JP2018091647A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-06-14 | 日本電気株式会社 | 信号処理装置、方位算出方法及び方位算出プログラム |
-
1992
- 1992-12-18 JP JP33838492A patent/JPH0766050B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08220209A (ja) * | 1995-02-16 | 1996-08-30 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 水中音響信号方位計算装置 |
| JP2003333680A (ja) * | 2002-05-10 | 2003-11-21 | Kenwood Corp | マイクロホン装置および音源方向判定装置 |
| JP2018091647A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-06-14 | 日本電気株式会社 | 信号処理装置、方位算出方法及び方位算出プログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0766050B2 (ja) | 1995-07-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960206 |