JPH08220209A - 水中音響信号方位計算装置 - Google Patents
水中音響信号方位計算装置Info
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- JPH08220209A JPH08220209A JP7027784A JP2778495A JPH08220209A JP H08220209 A JPH08220209 A JP H08220209A JP 7027784 A JP7027784 A JP 7027784A JP 2778495 A JP2778495 A JP 2778495A JP H08220209 A JPH08220209 A JP H08220209A
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 10
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- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 3
- 101100221616 Halobacterium salinarum (strain ATCC 29341 / DSM 671 / R1) cosB gene Proteins 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】全方向指向性と、東西および南北方向を最大感
度方向とする２つの８の字形指向性とを有する指向性ソ
ノブイで受信した目標信号の到来方位を算出する場合
に、持続時間の短い信号でも信号到来方位の象限判定を
確実とする。 【構成】指向性ソノブイの全方位指向性入力と、２つの
８の字形指向性入力のと受信信号ＳOM１０１，ＳNS１０
２およびＳEW１０３を入力とする相互相関処理回路１で
ＳOMとＳNS，ＳOMとＳEWの相互相関をとり、その後フー
リエ変換により振幅スペクトルＡO-N １０６およびＡ
O-E １０７並びに位相スペクトルＰO-N １０４及びＰ
O-E １０５を算出する。象限判定回路２は、位相スペク
トルを入力として目標信号の到来象限を表わす象限出力
Ｑ２０１を算出する。方位計算回路３は、振幅スペクト
ルから象限内の目標信号到来方位を算出し、更に象限出
力Ｑを用いて目標信号の到来方位を計算する。
度方向とする２つの８の字形指向性とを有する指向性ソ
ノブイで受信した目標信号の到来方位を算出する場合
に、持続時間の短い信号でも信号到来方位の象限判定を
確実とする。 【構成】指向性ソノブイの全方位指向性入力と、２つの
８の字形指向性入力のと受信信号ＳOM１０１，ＳNS１０
２およびＳEW１０３を入力とする相互相関処理回路１で
ＳOMとＳNS，ＳOMとＳEWの相互相関をとり、その後フー
リエ変換により振幅スペクトルＡO-N １０６およびＡ
O-E １０７並びに位相スペクトルＰO-N １０４及びＰ
O-E １０５を算出する。象限判定回路２は、位相スペク
トルを入力として目標信号の到来象限を表わす象限出力
Ｑ２０１を算出する。方位計算回路３は、振幅スペクト
ルから象限内の目標信号到来方位を算出し、更に象限出
力Ｑを用いて目標信号の到来方位を計算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水中音響信号方位計算装
置に関し、特に全方向に一様な指向性を有するＯＭＮＩ
ハイドロホンと、南北方向に８の字形指向性の最大感度
軸を有すＮＳハイドロホンと、東西方向に８の字形指向
性の最大感度軸を有するＥＷハイドロホンとを組合せ利
用し、水中における目標の方位を求める指向性ソノブイ
で捕捉した目標信号の到来方位を計算する水中音響信号
方位計算装置に関する。
置に関し、特に全方向に一様な指向性を有するＯＭＮＩ
ハイドロホンと、南北方向に８の字形指向性の最大感度
軸を有すＮＳハイドロホンと、東西方向に８の字形指向
性の最大感度軸を有するＥＷハイドロホンとを組合せ利
用し、水中における目標の方位を求める指向性ソノブイ
で捕捉した目標信号の到来方位を計算する水中音響信号
方位計算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の水中音響信号方位計算装
置は、図２（ａ）に示すように全方向に一様なＯＭＮＩ
指向性パターンＰＩを有して第１の受信信号を出力する
第１のハイドロホンとしてのＯＭＮＩハイドロホンと、
図２（ｂ）に示すように磁方位の南北方向に８の字形指
向性のＮＳ指向性パターンＰ２の最大感度軸を有し第２
の受信信号を出力する第２のハイドロホンとしてのＮＳ
ハイドロホンと、図２（ｃ）に示すように磁方位の東西
方向に８の字形指向性のＥＷ指向性パターンＰ３の最大
感度軸を有し第３の受信信号を出力する第３のハイドロ
ホンとしてのＥＷハイドロホンとを備える指向性ソノブ
イを利用し、ＯＭＮＩハイドロホンで受信する第１の受
信信号（以下ＯＭＮＩ受信信号と呼ぶ）と、ＮＳハイド
ロホンで受信した第２の受信信号（以下ＮＳ受信信号と
呼ぶ）と、ＥＷハイドロホンで受信した第３の受信信号
（以下ＥＷ信号と呼ぶ）とを入力し、これら３つの受信
入力にもとづいて目標信号の到来方位を計算していた。
置は、図２（ａ）に示すように全方向に一様なＯＭＮＩ
指向性パターンＰＩを有して第１の受信信号を出力する
第１のハイドロホンとしてのＯＭＮＩハイドロホンと、
図２（ｂ）に示すように磁方位の南北方向に８の字形指
向性のＮＳ指向性パターンＰ２の最大感度軸を有し第２
の受信信号を出力する第２のハイドロホンとしてのＮＳ
ハイドロホンと、図２（ｃ）に示すように磁方位の東西
方向に８の字形指向性のＥＷ指向性パターンＰ３の最大
感度軸を有し第３の受信信号を出力する第３のハイドロ
ホンとしてのＥＷハイドロホンとを備える指向性ソノブ
イを利用し、ＯＭＮＩハイドロホンで受信する第１の受
信信号（以下ＯＭＮＩ受信信号と呼ぶ）と、ＮＳハイド
ロホンで受信した第２の受信信号（以下ＮＳ受信信号と
呼ぶ）と、ＥＷハイドロホンで受信した第３の受信信号
（以下ＥＷ信号と呼ぶ）とを入力し、これら３つの受信
入力にもとづいて目標信号の到来方位を計算していた。
【０００３】図２によって方位決定の基本を説明すると
次のとおりである。
次のとおりである。
【０００４】即ち、同一の目標Ｔに対してＮＳ指向性パ
ターンＰ２とＥＷ指向性パターンＰ３とが共通の目標Ｔ
から受ける入力は互いに直交する８字形の指向性を介し
て捕捉され、従って２つの入力の振幅比が到来方向に対
応し、この到来方向の存在象限を決定することによって
磁北を０度方向とする直交座標での到来方位が決定でき
る。到来方向の座標決定は、図２（ａ）に示す０ＭＮＩ
指向性パターンＰ１を基準パターンとし、図２（ｂ）お
よび（ｃ）に示す実線が基準パターンと同位相かつ点線
が逆相であるとし、これらの位相関係から求められる。
ターンＰ２とＥＷ指向性パターンＰ３とが共通の目標Ｔ
から受ける入力は互いに直交する８字形の指向性を介し
て捕捉され、従って２つの入力の振幅比が到来方向に対
応し、この到来方向の存在象限を決定することによって
磁北を０度方向とする直交座標での到来方位が決定でき
る。到来方向の座標決定は、図２（ａ）に示す０ＭＮＩ
指向性パターンＰ１を基準パターンとし、図２（ｂ）お
よび（ｃ）に示す実線が基準パターンと同位相かつ点線
が逆相であるとし、これらの位相関係から求められる。
【０００５】図３は従来の水中音響信号方位計算装置の
構成図で、ＯＭＮＩ受信信号（ＳOM）１０１とＮＳ受信
信号（ＳNS）１０２とＥＷ受信信号（ＳEW）１０３とを
入力してそれぞれをＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ
Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により周波数分析するＦＦＴ回
路４と、ＳOM１０１に対するＳNS１０２とＳEW１０３と
の位相関係にもとづいて目標信号の到来方位の象限を判
定する象限判定回路５と、ＳNS１０２およびＳEW１０３
の振幅情報と象限判定回路３の判定象限にもとづいて目
標信号の到来方位を計算する方位計算回路６とを備え
る。
構成図で、ＯＭＮＩ受信信号（ＳOM）１０１とＮＳ受信
信号（ＳNS）１０２とＥＷ受信信号（ＳEW）１０３とを
入力してそれぞれをＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ
Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により周波数分析するＦＦＴ回
路４と、ＳOM１０１に対するＳNS１０２とＳEW１０３と
の位相関係にもとづいて目標信号の到来方位の象限を判
定する象限判定回路５と、ＳNS１０２およびＳEW１０３
の振幅情報と象限判定回路３の判定象限にもとづいて目
標信号の到来方位を計算する方位計算回路６とを備え
る。
【０００６】ＦＦＴ回路４は、ＳOM１０１，ＳNS１０２
およびＳEW１０３を受けてフーリエ変換による周波数分
析を行い、一定周波数で時間的連続性を有する信号を目
標信号の実数成分Ｒｅと複素数成分Ｉｍとから目標信号
の振幅スペクトルＡと位相スペクトルＰとを求め、それ
ぞれ方位計算回路６と象限判定回路５に出力する。
およびＳEW１０３を受けてフーリエ変換による周波数分
析を行い、一定周波数で時間的連続性を有する信号を目
標信号の実数成分Ｒｅと複素数成分Ｉｍとから目標信号
の振幅スペクトルＡと位相スペクトルＰとを求め、それ
ぞれ方位計算回路６と象限判定回路５に出力する。
【０００７】目標信号に関する振幅スペクトルＡおよび
位相スペクトルＰはそれぞれ次の(1) および(2) 式で求
められる。 Ａ＝（Ｒｅ2 ＋Ｉｍ2 ）1/2 ……（１） Ｐ＝ｔａｎ-1（Ｒｅ／Ｉｍ） ……（２） 象限判定回路５では、ＦＦＴ回路４の出力するＯＭＮ
Ｉ，ＮＳおよびＥＷの各受信信号の位相スペクトルＰOM
４０１，ＰNS４０２およびＰEN４０３を受けてＯＭＮ
Ｉ，ＮＳおよびＥＷの各受信信号の位相関係にもとづい
て目標信号の到来方位の象限を判定し、その判定結果を
象限出力Ｑ５０１として方位計算回路６に出力する。こ
の象限出力Ｑ５０１は、具体的には第１，２，３および
４象限の開始角度である０度，９０度，１８０度および
２７０度を指定する。
位相スペクトルＰはそれぞれ次の(1) および(2) 式で求
められる。 Ａ＝（Ｒｅ2 ＋Ｉｍ2 ）1/2 ……（１） Ｐ＝ｔａｎ-1（Ｒｅ／Ｉｍ） ……（２） 象限判定回路５では、ＦＦＴ回路４の出力するＯＭＮ
Ｉ，ＮＳおよびＥＷの各受信信号の位相スペクトルＰOM
４０１，ＰNS４０２およびＰEN４０３を受けてＯＭＮ
Ｉ，ＮＳおよびＥＷの各受信信号の位相関係にもとづい
て目標信号の到来方位の象限を判定し、その判定結果を
象限出力Ｑ５０１として方位計算回路６に出力する。こ
の象限出力Ｑ５０１は、具体的には第１，２，３および
４象限の開始角度である０度，９０度，１８０度および
２７０度を指定する。
【０００８】象限出力Ｑ５０１によって指定する象限は
図２からも明らかな如く、次の（１）〜（４）に示す第
１〜第４象限即ち、（１）ＰNS４０２とＰEW４０３がい
ずれもＰOM４０１と同位相のときはＱ５０１は０度で第
１象限、（２）ＰNS４０２がＰOM４０１と逆位相でかつ
ＰEW４０３がＰOM４０１と同位相のときはＱ５０１は９
０度で第２象限、（３）ＰNS４０２とＰEW４０３とが共
にＰOM４０１と逆位相とのきはＱ５０１は１８０度で第
３象限、（４）ＰNS４０２がＰOM４０１と同位相でかつ
ＰEW４０３がＰOM４０１と逆位相のときはＱ５０１は２
７０度で第４象限を指定する。
図２からも明らかな如く、次の（１）〜（４）に示す第
１〜第４象限即ち、（１）ＰNS４０２とＰEW４０３がい
ずれもＰOM４０１と同位相のときはＱ５０１は０度で第
１象限、（２）ＰNS４０２がＰOM４０１と逆位相でかつ
ＰEW４０３がＰOM４０１と同位相のときはＱ５０１は９
０度で第２象限、（３）ＰNS４０２とＰEW４０３とが共
にＰOM４０１と逆位相とのきはＱ５０１は１８０度で第
３象限、（４）ＰNS４０２がＰOM４０１と同位相でかつ
ＰEW４０３がＰOM４０１と逆位相のときはＱ５０１は２
７０度で第４象限を指定する。
【０００９】方位計算回路６は、象限出力Ｑ５０１とＦ
ＦＴ回路４の出力するＮＳ受信信号およびＥＷ受信信号
の振幅スペクトルＡNS４０４およびＡEW４０５を受けて
次の（３）式の演算を実行し、目標信号の到来方位Ｂを
算出する。 Ｂ＝Ｑ＋ｔａｎ-1（ＡEW／ＡNS）……（３）
ＦＴ回路４の出力するＮＳ受信信号およびＥＷ受信信号
の振幅スペクトルＡNS４０４およびＡEW４０５を受けて
次の（３）式の演算を実行し、目標信号の到来方位Ｂを
算出する。 Ｂ＝Ｑ＋ｔａｎ-1（ＡEW／ＡNS）……（３）
【発明が解決しようとする課題】この従来の水中音響信
号方位計算装置は、一定の周波数で時間連続性を有する
目標信号を対象とし、周波数分析にフーリエ変換を採用
しているため、出力の位相スペクトルは指向性ソノブイ
のＯＭＮＩ受信信号、ＮＳ受信信号およびＥＷ受信信号
のそれぞれが持っている位相情報をそのまま保存して求
めることができ、これにより目標信号の到来方位の算出
に必要な信号の到来象限の正しい判定を行なうことがで
きていた。
号方位計算装置は、一定の周波数で時間連続性を有する
目標信号を対象とし、周波数分析にフーリエ変換を採用
しているため、出力の位相スペクトルは指向性ソノブイ
のＯＭＮＩ受信信号、ＮＳ受信信号およびＥＷ受信信号
のそれぞれが持っている位相情報をそのまま保存して求
めることができ、これにより目標信号の到来方位の算出
に必要な信号の到来象限の正しい判定を行なうことがで
きていた。
【００１０】しかしながら、従来の水中音響信号方位計
算装置においては、持続時間の短い目標信号を対象とす
ると、フーリエ変換のデータ切出し区間の長さに応じた
時間長で平均されるため周囲雑音との区別が困難とな
り、目標信号の方位計算が不可能となるという問題点が
あった。
算装置においては、持続時間の短い目標信号を対象とす
ると、フーリエ変換のデータ切出し区間の長さに応じた
時間長で平均されるため周囲雑音との区別が困難とな
り、目標信号の方位計算が不可能となるという問題点が
あった。
【００１１】本発明の目的は上述した問題点を解決し、
持続時間の短い目標信号でも方位計算が可能な水中音響
信号方位計算装置を提供することにある。
持続時間の短い目標信号でも方位計算が可能な水中音響
信号方位計算装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の水中音響信号方
位計算装置は、全方向に一様な指向性を有する第１のハ
イドロホンと、南北方向に８字形の指向性の最大感度軸
を有する第２のハイドロホンと、東西方向に８字形の指
向性の最大感度軸を有する第３のハイドトホンとを備え
た指向性ソノブイによって取得する受信信号の含む目標
信号の到来方位を計算する水中音響信号方位計算装置に
おいて、前記第１のハイドロホンで受信した第１の受信
信号と前記第２のハイドロホンで受信した第２の受信信
号との第１の相互相関と前記第１の受信信号と前記第３
のハイドロホンで受信した第３の受信信号との第２の相
互相関とを求め前記第１および第２の相互相関の結果を
周波数分析してそれぞれ振幅スペクトルと位相スペクト
ルとを出力する相互相関処理回路と、前記相互相関処理
回路の出力する前記位相スペクトルにもとづいて前記目
標信号の到来方位の象限を判定する象限判定回路と、前
記相互相関処理回路の出力する前記振幅スペクトルと前
記象限判定回路の象限判定結果とにもとづいて前記目標
信号の到来方向を算出する到来方位計算回路とを有す
る。
位計算装置は、全方向に一様な指向性を有する第１のハ
イドロホンと、南北方向に８字形の指向性の最大感度軸
を有する第２のハイドロホンと、東西方向に８字形の指
向性の最大感度軸を有する第３のハイドトホンとを備え
た指向性ソノブイによって取得する受信信号の含む目標
信号の到来方位を計算する水中音響信号方位計算装置に
おいて、前記第１のハイドロホンで受信した第１の受信
信号と前記第２のハイドロホンで受信した第２の受信信
号との第１の相互相関と前記第１の受信信号と前記第３
のハイドロホンで受信した第３の受信信号との第２の相
互相関とを求め前記第１および第２の相互相関の結果を
周波数分析してそれぞれ振幅スペクトルと位相スペクト
ルとを出力する相互相関処理回路と、前記相互相関処理
回路の出力する前記位相スペクトルにもとづいて前記目
標信号の到来方位の象限を判定する象限判定回路と、前
記相互相関処理回路の出力する前記振幅スペクトルと前
記象限判定回路の象限判定結果とにもとづいて前記目標
信号の到来方向を算出する到来方位計算回路とを有す
る。
【００１３】また本発明の水中音響方位計算装置は、前
記象限判定回路が、前記第１と第２の相互相関の位相ス
プクトルが同位相であるが逆位相であるかの位相関係
と、前記第１の相互相関の位相スペクトルの位相存在象
限との組合せを判定条件として前記目標信号の方位を含
む象限を判定する構成を有する。
記象限判定回路が、前記第１と第２の相互相関の位相ス
プクトルが同位相であるが逆位相であるかの位相関係
と、前記第１の相互相関の位相スペクトルの位相存在象
限との組合せを判定条件として前記目標信号の方位を含
む象限を判定する構成を有する。
【００１４】さらに本発明の水中音響方位計算装置は、
前記方位計算回路が、前記第１と第２の相互相関の振幅
スペクトルの比にもとづいて表現される象限内角度と前
記象限判定回路の象限判定結果とによって前記目標信号
の到来方位を決定する構成を有する。
前記方位計算回路が、前記第１と第２の相互相関の振幅
スペクトルの比にもとづいて表現される象限内角度と前
記象限判定回路の象限判定結果とによって前記目標信号
の到来方位を決定する構成を有する。
【００１５】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の構成図である。図１に示
す水中音響信号方位計算装置は、ＯＭＮＩ，ＮＳおよび
ＥＷ各受信信号を入力してＯＭＮＩ受信信号とＮＳおよ
びＥＷ受信信号との相互相関をとり、その後相互相関信
号のフーリエ変換による周波数分析を行なう相互相関処
理回路１と、相互相関処理回路１の出力する相互相関信
号の位相スペクトルを入力して目標信号の到来方位の象
限を決定する象限判定回路２と、相互相関処理回路１の
出力する相互相関信号の振幅スペクトルと象限判定回路
２の出力する象限情報とにもとづいて目標信号の到来方
位を決定する方位計算回路３とを備える。
る。図１は本発明の一実施例の構成図である。図１に示
す水中音響信号方位計算装置は、ＯＭＮＩ，ＮＳおよび
ＥＷ各受信信号を入力してＯＭＮＩ受信信号とＮＳおよ
びＥＷ受信信号との相互相関をとり、その後相互相関信
号のフーリエ変換による周波数分析を行なう相互相関処
理回路１と、相互相関処理回路１の出力する相互相関信
号の位相スペクトルを入力して目標信号の到来方位の象
限を決定する象限判定回路２と、相互相関処理回路１の
出力する相互相関信号の振幅スペクトルと象限判定回路
２の出力する象限情報とにもとづいて目標信号の到来方
位を決定する方位計算回路３とを備える。
【００１６】相互相関処理回路１は、次の（４），
（５）および（６）式で示されるＯＭＮＩ受信信号のＳ
OM１０１，ＮＳ受信信号のＳNS１０２およびＥＷ受信信
号のＳEW１０３を入力し、ＳOM１０１とＳＮＳ１０２お
よびＳOM１０１とＳEW１０３の相互相関を求め、その後
この相互相関結果をフーリエ変換で周波数分析する。
（５）および（６）式で示されるＯＭＮＩ受信信号のＳ
OM１０１，ＮＳ受信信号のＳNS１０２およびＥＷ受信信
号のＳEW１０３を入力し、ＳOM１０１とＳＮＳ１０２お
よびＳOM１０１とＳEW１０３の相互相関を求め、その後
この相互相関結果をフーリエ変換で周波数分析する。
【００１７】持続時間の短い目標信号を対象としてその
ままフーリエ変換を施すとデータ切出し区間の長さに応
じた時間長で平均化されるため周囲雑音との区別が困難
となることを回避する手法としては、受信した目標信号
に前処理として自己相関処理を施すことも考えられる
が、これでは目標信号の有する位相情報が失なわれてし
まうので、本発明では相互相関による前処理を行なって
対雑音性著しく改善し上述した問題の回避を図ってい
る。
ままフーリエ変換を施すとデータ切出し区間の長さに応
じた時間長で平均化されるため周囲雑音との区別が困難
となることを回避する手法としては、受信した目標信号
に前処理として自己相関処理を施すことも考えられる
が、これでは目標信号の有する位相情報が失なわれてし
まうので、本発明では相互相関による前処理を行なって
対雑音性著しく改善し上述した問題の回避を図ってい
る。
【００１８】ＳOM＝Ａｓｉｎ ωｔ……（４） ＳNS＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋θ1 ）ｃｏｓＢ……（５） ＳEW＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋θ2 ）ｓｉｎＢ……（６） 上述した（４）〜（６）式は、図２に示す第１象限で磁
北から東にＢ度の方位に目標Ｔが存在し、Ａが目標信号
の強度、またＳOM１０１の位相を基準としたＳNS１０２
およびＳEW１０３の位相差をそれぞれθ1 ，θ2 とした
場合を例としている。
北から東にＢ度の方位に目標Ｔが存在し、Ａが目標信号
の強度、またＳOM１０１の位相を基準としたＳNS１０２
およびＳEW１０３の位相差をそれぞれθ1 ，θ2 とした
場合を例としている。
【００１９】ＳOM１０１とＳNS１０２，ＳOM１０１とＳ
EW１０３との相互相関（ＳO-N ，ＳO-E はそそれぞれ次
の（７），（８）式で示される。 ＳO-N ＝Ａ2 ｃｏｓＢ ｓｉｎ（ωｔ−ωτ／２） ｓｉｎ（ωｔ＋ωｔ／２＋θ1 ）……（７） ＳO-E ＝Ａ2 ｓｉｎＢ ｓｉｎ（ωｔ−ωτ／２） ｓｉｎ（ωｔ＋ωτ／２＋θ2 ）……（８） 相互相関ＳO-N とＳO-E の振幅スペクトルＡO-N および
ＡO-E と、位相スペクトルＰO-N およびＰO-E はそれぞ
れ次の（９），（１０）式と、（１１），（１２）式で
示される。
EW１０３との相互相関（ＳO-N ，ＳO-E はそそれぞれ次
の（７），（８）式で示される。 ＳO-N ＝Ａ2 ｃｏｓＢ ｓｉｎ（ωｔ−ωτ／２） ｓｉｎ（ωｔ＋ωｔ／２＋θ1 ）……（７） ＳO-E ＝Ａ2 ｓｉｎＢ ｓｉｎ（ωｔ−ωτ／２） ｓｉｎ（ωｔ＋ωτ／２＋θ2 ）……（８） 相互相関ＳO-N とＳO-E の振幅スペクトルＡO-N および
ＡO-E と、位相スペクトルＰO-N およびＰO-E はそれぞ
れ次の（９），（１０）式と、（１１），（１２）式で
示される。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】（９）〜（１２）式における記号−は平均
化処理を示す。
化処理を示す。
【００２５】相互相関結果の振幅スペクトルＡO-N １０
６はＡO-E １０７とはそれぞれ方位計算回路３に、また
位相スペクトルＰO-N １０４とＰO-E １０５とはそれぞ
れ象限判定回路２に供給される。
６はＡO-E １０７とはそれぞれ方位計算回路３に、また
位相スペクトルＰO-N １０４とＰO-E １０５とはそれぞ
れ象限判定回路２に供給される。
【００２６】象限判定回路２では、相互相関処理回路１
からＳOM１０１とＳNS１０２との相互相関信号の位相ス
ペクトルＰO-N １０４と、ＳOM１０１とＳEW１０３との
相互相関信号の位相スペクトルＰO-E １０５とを入力し
てＰO-N １０４とＰO-E １０５との位相関係を判定し、
その判定結果を象限出力Ｑ２０１として方位計算回路３
に出力する。象限出力Ｑ２０１指定する象限は次の
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）の４通りである。
からＳOM１０１とＳNS１０２との相互相関信号の位相ス
ペクトルＰO-N １０４と、ＳOM１０１とＳEW１０３との
相互相関信号の位相スペクトルＰO-E １０５とを入力し
てＰO-N １０４とＰO-E １０５との位相関係を判定し、
その判定結果を象限出力Ｑ２０１として方位計算回路３
に出力する。象限出力Ｑ２０１指定する象限は次の
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）の４通りである。
【００２７】すなわち、（Ａ）ＰO-N １０４とＰO-E １
０５とが同位相で、かつＰO-N １０４が−π／２≦Ｐ
O-N ≦π／２の範囲にあるときＱ２０１＝０度で第１象
限を指定、（Ｂ）ＰO-N １０４とＰO-E １０５とが逆位
相で、かつＰO-N １０４がπ／２＜ＰO-N ＜３／２πの
範囲にあるときＱ２０１＝９０度で第２象限を指定、
（Ｃ）ＰO-N １０４とＰO-E １０５とが同位相でかつＰ
O-N １０４がπ／２＜ＰO-N ＜３／２πの範囲にあると
きＱ２０１＝１８０度で第３象限を指定、（Ｄ）ＰO-N
１０４とＰO-E １０５とが逆位相で、かつＰO-N １０４
が−π／２≦ＰO-N≦π／２の範囲にあるときＱ２０１
＝２７０度で第４象限を指定する。
０５とが同位相で、かつＰO-N １０４が−π／２≦Ｐ
O-N ≦π／２の範囲にあるときＱ２０１＝０度で第１象
限を指定、（Ｂ）ＰO-N １０４とＰO-E １０５とが逆位
相で、かつＰO-N １０４がπ／２＜ＰO-N ＜３／２πの
範囲にあるときＱ２０１＝９０度で第２象限を指定、
（Ｃ）ＰO-N １０４とＰO-E １０５とが同位相でかつＰ
O-N １０４がπ／２＜ＰO-N ＜３／２πの範囲にあると
きＱ２０１＝１８０度で第３象限を指定、（Ｄ）ＰO-N
１０４とＰO-E １０５とが逆位相で、かつＰO-N １０４
が−π／２≦ＰO-N≦π／２の範囲にあるときＱ２０１
＝２７０度で第４象限を指定する。
【００２８】上述した（Ａ）〜（Ｄ）による象限決定の
基本的背景は、図２で説明した象限判定の考え方を相互
相関領域に適用したものであり、たとえば（Ａ）では、
ＯＭＮＩ指向性パターンＰ１で捕捉したＯＭＮＩ受信信
号と、ＮＳ指向性パターンＰ２およびＥＷ指向性パター
ンＰ３で捕捉したＮＳ受信号およびＥＷ受信信号とがそ
れぞれ同極性状態であり、従って目標の到来方位が第１
象限である場合に対応する。
基本的背景は、図２で説明した象限判定の考え方を相互
相関領域に適用したものであり、たとえば（Ａ）では、
ＯＭＮＩ指向性パターンＰ１で捕捉したＯＭＮＩ受信信
号と、ＮＳ指向性パターンＰ２およびＥＷ指向性パター
ンＰ３で捕捉したＮＳ受信号およびＥＷ受信信号とがそ
れぞれ同極性状態であり、従って目標の到来方位が第１
象限である場合に対応する。
【００２９】方位計算回路３は象限判定回路２の出力す
る象限出力Ｑ２０１と、相互相関処理回路１の出力する
振幅スペクトルＡO-N １０６およびＡO-E １０７にもと
づき、次の（１３）式によって目標の到来方位Ｂを算出
する。 Ｂ＝Ｑ＋ｔａｎ-1（Ａ０−Ｅ／ＡＯ−Ｎ）……（１３） このようにして、持続時間の短い信号でも相互相関によ
り著しく対雑音性を改善し確実に到来方位を把握するこ
とができる。
る象限出力Ｑ２０１と、相互相関処理回路１の出力する
振幅スペクトルＡO-N １０６およびＡO-E １０７にもと
づき、次の（１３）式によって目標の到来方位Ｂを算出
する。 Ｂ＝Ｑ＋ｔａｎ-1（Ａ０−Ｅ／ＡＯ−Ｎ）……（１３） このようにして、持続時間の短い信号でも相互相関によ
り著しく対雑音性を改善し確実に到来方位を把握するこ
とができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、全方向指
向性と、東西および南北方向を最大感度方向とする２つ
の８の字形指向性とを有する指向性ソノブイで受信した
目標信号の方位を計算する場合に、全方向指向性による
受信信号と２つの８の字形指向性による受信信号との相
互相関を前処理とするフーリエ変換によって求めた振幅
スペクトルと位相スペクトルとにもとづいて目標信号の
方位を求めることにより、持続時間の短い目標信号も対
雑音比を著しく改善しつ正確な方位決定を行なうことが
できる効果を有する。
向性と、東西および南北方向を最大感度方向とする２つ
の８の字形指向性とを有する指向性ソノブイで受信した
目標信号の方位を計算する場合に、全方向指向性による
受信信号と２つの８の字形指向性による受信信号との相
互相関を前処理とするフーリエ変換によって求めた振幅
スペクトルと位相スペクトルとにもとづいて目標信号の
方位を求めることにより、持続時間の短い目標信号も対
雑音比を著しく改善しつ正確な方位決定を行なうことが
できる効果を有する。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【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（ｃ）を示す図である。
指向性（ｂ）およびＥＷ指向性（ｃ）を示す図である。
【図３】従来の水中音響信号方位計算装置の構成図であ
る。
る。
１ 相互相関処理回路 ２ 象限判定回路 ３ 方位計算回路 ４ ＦＦＴ回路 ５ 象限判定回路 ６ 方位計算回路 ７ 周波数分析回路 ８ 自己相関回路 ９ ＦＦＴ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 康 千葉県印旛群白井町大山口２−４−16− 203 (72)発明者 阿部 正典 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 全方向に一様な指向性を有する第１のハ
イドロホンと、南北方向に８字形の指向性の最大感度軸
を有する第２のハイドロホンと、東西方向に８字形の指
向性の最大感度軸を有する第３のハイドトホンとを備え
た指向性ソノブイによって取得する受信信号の含む目標
信号の到来方位を計算する水中音響信号方位計算装置に
おいて、前記第１のハイドロホンで受信した第１の受信
信号と前記第２のハイドロホンで受信した第２の受信信
号との第１の相互相関と前記第１の受信信号と前記第３
のハイドロホンで受信した第３の受信信号との第２の相
互相関とを求め前記第１および第２の相互相関の結果を
周波数分析してそれぞれ振幅スペクトルと位相スペクト
ルとを出力する相互相関処理回路と、前記相互相関処理
回路の出力する前記位相スペクトルにもとづいて前記目
標信号の到来方位の象限を判定する象限判定回路と、前
記相互相関処理回路の出力する前記振幅スペクトルと前
記象限判定回路の象限判定結果とにもとづいて前記目標
信号の到来方向を算出する到来方位計算回路とを備える
ことを特徴とする水中音響信号方位計算装置。 - 【請求項２】 前記象限判定回路が、前記第１と第２の
相互相関の位相スプクトルが同位相であるが逆位相であ
るかの位相関係と、前記第１の相互相関の位相スペクト
ルの位相存在象限との組合せを判定条件として前記目標
信号の方位を含む象限を判定することを特徴とする請求
項１記載の水中音響信号方位計算装置。 - 【請求項３】 前記方位計算回路が、前記第１と第２の
相互相関の振幅スペクトルの比にもとづいて表現される
象限内角度と前記象限判定回路の象限判定結果とによっ
て前記目標信号の到来方位を決定することを特徴とする
請求項１記載の水中音響信号方位計算装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7027784A JP2852196B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 水中音響信号方位計算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7027784A JP2852196B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 水中音響信号方位計算装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08220209A true JPH08220209A (ja) | 1996-08-30 |
| JP2852196B2 JP2852196B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=12230611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7027784A Expired - Lifetime JP2852196B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 水中音響信号方位計算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2852196B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP2010169644A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Nec Corp | 目標信号検出装置、方法及びプログラム |
| CN112955753A (zh) * | 2018-11-20 | 2021-06-11 | 株式会社岛津制作所 | 扫描型探针显微镜和扫描型探针显微镜的光轴调整方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0587903A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 音源方向推定方法 |
| JPH06201811A (ja) * | 1992-12-18 | 1994-07-22 | Nec Corp | 方位測定方式 |
-
1995
- 1995-02-16 JP JP7027784A patent/JP2852196B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0587903A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 音源方向推定方法 |
| JPH06201811A (ja) * | 1992-12-18 | 1994-07-22 | Nec Corp | 方位測定方式 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP2010169644A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Nec Corp | 目標信号検出装置、方法及びプログラム |
| CN112955753A (zh) * | 2018-11-20 | 2021-06-11 | 株式会社岛津制作所 | 扫描型探针显微镜和扫描型探针显微镜的光轴调整方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2852196B2 (ja) | 1999-01-27 |
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