JPH08320364A - パッシブソーナーにおける変調周波数検出装置 - Google Patents

パッシブソーナーにおける変調周波数検出装置

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JPH08320364A
JPH08320364A JP12804595A JP12804595A JPH08320364A JP H08320364 A JPH08320364 A JP H08320364A JP 12804595 A JP12804595 A JP 12804595A JP 12804595 A JP12804595 A JP 12804595A JP H08320364 A JPH08320364 A JP H08320364A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水中航走体までの距離の遠近や海中雑音レベ
ルの大小などによるSN比の変動に左右されずに、安定
したDEMON周波数スペクトルレベルを検出できるパ
ッシブソーナーにおける変調周波数検出装置を提供す
る。 【構成】 プロペラを持つ水中航走体の航走音を受信す
るパッシブソーナーにおいて航走音のうちのプロペラに
よる変調周波数を検出する変調周波数検出装置である。
受信信号の変調成分を検出する検波回路10と、検波回
路10からの検波出力を周波数分析する第1のFFT回
路20と、受信信号の全体を周波数分析する第2のFF
T回路30と、第2のFFT回路30からの出力に含ま
れる被変調成分の周波数スペクトルを所定のいき値でも
って検出するいき値回路40と、いき値回路40により
検出した被変調成分のスペクトルレベルの平均値を算出
するスペクトル平均回路50と、第1のFFT回路20
からの変調成分の周波数スペクトルをスペクトル平均回
路50からの被変調成分の周波数スペクトル平均値を用
いて正規化する正規化回路60とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水中航走体の航走音を
受信することができるパッシブソーナーにおいて、受信
信号のうちの航走体が発する機械ノイズや水切りノイズ
等の被変調周波数に対してプロペラ等が印加する振幅変
調の周波数である変調周波数(以後、一部を除いてDE
MON周波数と呼ぶ)を検出する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、パッシブソーナーにおける変調
周波数検出装置では、受信信号をA/D変換する際に、
信号レベルをA/D変換のダイナミックレンジ内に調整
するオートマテック・ゲイン・コントロール(以後、A
GCと記す)を行っている。また、検出するDEMON
周波数スペクトルの時間軸上の変動を防ぐため、FFT
回路による周波数分析以前に、入力信号を自身の積分値
で正規化するポスト・デイテクト・オートマテック・ゲ
イン・コントロール(以後、PDAGCと記す)を行っ
ている。
【0003】上記AGCは、広い変動範囲を持つ入力信
号レベルに対して変動範囲を狭め、ある程度安定した信
号レベルを得ようとするものであり、入力信号のレベル
に1対1で対応する変換処理である。また、PDAGC
も信号レベルの安定化が目的であり、例えば、自身の過
去信号の積分値で入力信号を正規化する処理である。こ
のため、最終的に検出するDEMON周波数スペクトル
レベルが、受信信号全体のレベル(水中航走体の航走音
+海中雑音)に影響を受ける。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
のパッシブソーナーにおける変調周波数検出装置では、
受信信号レベルの時間的変動を防ぐためのAGC及びP
DAGCが、受信信号全体のレベル(水中航走体の航走
音S+海中雑音N)を使用して正規化処理を行うことか
ら、受信信号のSN比が低い(水中航走体の距離が遠
い、または、海中雑音レベルが高い)程、検出するDE
MON周波数スペクトルレベルが低下するという問題点
がある。
【0005】本発明の課題は、水中航走体までの距離の
遠近や海中雑音レベルの大小などによるSN比の変動に
左右されずに、安定したDEMON周波数スペクトルレ
ベルを検出できるパッシブソーナーにおける変調周波数
検出装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、プロペ
ラを持つ水中航走体の航走音を受信するパッシブソーナ
ーにおいて該航走音のうちのプロペラによる変調周波数
を検出する変調周波数検出装置であって、受信信号の変
調成分を検出する検波回路と、前記検波回路からの検波
出力を周波数分析する第1の周波数分析回路と、前記受
信信号の全体を周波数分析する第2の周波数分析回路
と、前記第2の周波数分析回路からの出力に含まれる被
変調成分の周波数スペクトルを所定のいき値でもって検
出するいき値回路と、前記いき値回路により検出した被
変調成分のスペクトルレベルの平均値を算出するスペク
トル平均回路と、前記第1の周波数分析回路からの変調
成分の周波数スペクトルを前記スペクトル平均回路から
の被変調成分の周波数スペクトル平均値を用いて正規化
する正規化回路とを有することを特徴とするパッシブソ
ーナーにおける変調周波数検出装置が得られる。
【0007】本発明によればまた、前記検波回路と前記
第1の周波数分析回路との間に設けられ、該検波回路の
検波出力のうちの低域成分のみ通過させて該第1の周波
数分析回路へ供給するローパスフィルタ回路を有する前
記パッシブソーナーにおける変調周波数検出装置が得ら
れる。
【0008】本発明によればさらに、前記いき値回路
は、前記いき値を調整可能な前記パッシブソーナーにお
ける変調周波数検出装置が得られる。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例によ
るパッシブソーナーにおける変調周波数検出装置を説明
する。
【0010】図1はパッシブソーナー受信信号の概略図
であり、図2は本実施例によるパッシブソーナーにおけ
る変調周波数検出装置を示すブロック図である。
【0011】まず、本実施例が扱うパッシブソーナーの
受信信号について概略を説明する。図1に示すように、
パッシブソーナーでの受信信号は、いくつかの信号が複
合されたものである。即ち、信号1は水中航走体の発す
る機械音及び流体抵抗音であり、信号2はプロペラによ
る変調信号である。水中航走体から受信する航走音は、
信号1に対して信号2が変調をかけたものであり、信号
3のように振幅変調信号となる。この航走音に海中雑音
(信号4)を加えたものが、水中航走体が位置する方位
の受信信号(信号5)となる。
【0012】この受信信号が図2に示す本実施例による
パッシブソーナーにおける変調周波数検出装置への入力
信号となる。
【0013】以下、図2を参照して、本装置を詳しく説
明する。
【0014】検波回路10は、受信信号の包絡線検波を
行う。
【0015】第1の周波数分析回路としての第1の高速
フーリエ変換回路(以後、第1のFFT回路と記す)2
0は、検波回路10の検波出力を周波数分析することに
よって、DEMON周波数(包絡線の周波数)のスペク
トルを検出する。尚、図示はしないが、検波回路10と
第1のFFT回路20との間には、検波回路10の検波
出力のうちの低域成分のみを通過させて第1のFFT回
路20に供給するローパスフィルタ回路を設けることが
好ましい。このローパスフィルタ回路は、検波回路10
内にて構成してもよい。
【0016】これと共に、第2の周波数分析回路として
の第2の高速フーリエ変換回路(以後、第2のFFT回
路と記す)30は、検波していない受信信号を周波数分
析する。この検波していない受信信号の周波数分析結果
を、図3に周波数軸表示する。この周波数分析結果で
は、図1の信号3(航走音)の被変調成分がラインスペ
クトルとして出力され、それとともに図1の信号4(海
中雑音)が帯域を持つスペクトルとして出力される。図
4は、図3の一部を詳細に示す図であり、図3中の1つ
のラインスペクトルについて示している。図4におい
て、中心周波数f1のスペクトル(スペクトルレベルS
1 )は、図1の信号1の周波数スペクトルである。ま
た、中心周波数f1 −f2 のスペクトル(スペクトルレ
ベル(SP2)/2)は信号1−信号2の周波数スペク
トルであり、中心周波数f1 +f2 のスペクトル(スペ
クトルレベル(SP2 )/2)は、信号1+信号2の周
波数スペクトルである。また、帯域を持つスペクトル
は、信号4の周波数スペクトルである。尚、周波数f2
は周波数f1 に対して、f2 <<f1 の関係にある。
【0017】一方、図5に、第1のFFT回路20の周
波数分析結果、即ち、検波した受信信号の周波数分析を
周波数軸表示で示す。図5において、中心周波数f2
スペクトル(スペクトルレベルSP2 )は、図1の信号
2の周波数スペクトルである。尚、図5では、検波後の
図1の信号4の周波数スペクトルは図示していない。
【0018】再び図2を参照して、次に、いき値回路4
0は、この周波数分析結果から航走音の被変調成分であ
るラインスペクトルのみを予め設定されている所定のい
き値でもって切り出す。
【0019】スペクトル平均回路50は、切り出された
ラインスペクトルの累加平均を算出する。
【0020】最後に、正規化回路60にて、切り出され
たラインスペクトルの平均値を使用し、先に第1のFF
T回路20によって検出したDEMON周波数スペクト
ルレベルを正規化する。即ち、正規化回路60は、前述
のスペクトルレベルSP2 をスペクトルレベルSP1
平均値で正規化した出力信号((SP2 )/(SP1
平均値))を出力する。
【0021】正規化回路60では、PDAGCとは異な
り、純粋な被変調信号を使用しており、SN比の変動
(水中航走体までの距離の遠近、海中雑音レベルの大
小)に左右されずに、安定したDEMON周波数スペク
トルレベルの検出が可能である。
【0022】尚、いき値回路40を、そのいき値を調整
可能にすることにより、あらゆるSN比の場合に対応で
きるように構成することができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によるパッシブソーナーにおける
変調周波数検出装置は、受信信号の変調成分を検出する
検波回路と、検波回路からの検波出力を周波数分析する
第1の周波数分析回路と、受信信号の全体を周波数分析
する第2の周波数分析回路と、第2の周波数分析回路か
らの出力に含まれる被変調成分の周波数スペクトルを所
定のいき値でもって検出するいき値回路と、いき値回路
により検出した被変調成分のスペクトルレベルの平均値
を算出するスペクトル平均回路と、第1の周波数分析回
路からの変調成分の周波数スペクトルを前記スペクトル
平均回路からの被変調成分の周波数スペクトル平均値を
用いて正規化する正規化回路とを有し、パッシブソーナ
ー受信信号において検出されるDEMON周波数(変調
周波数)スペクトルレベルを、海中雑音と切り離した純
粋な被変調周波数のスペクトルによって正規化するた
め、SN比の変動(水中航走体までの距離の遠近、海中
雑音レベルの大小)に左右されず安定したDEMON周
波数スペクトルレベルの検出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】パッシブソーナー受信信号を説明するための図
である。
【図2】本発明の一実施例によるパッシブソーナーにお
ける変調周波数検出装置を示すブロック図である。
【図3】図1に示す変調周波数検出装置の第2のFFT
回路による周波数分析結果を示す周波数軸表示図であ
る。
【図4】図3に示す周波数分析結果の詳細を示す図であ
る。
【図5】図1に示す変調周波数検出装置の第1のFFT
回路による周波数分析結果を示す周波数軸表示図であ
る。
【符号の説明】 10 検波回路 20 第1のFFT回路 30 第2のFFT回路 40 いき値回路 50 スペクトル平均回路 60 正規化回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロペラを持つ水中航走体の航走音を受
    信するパッシブソーナーにおいて該航走音のうちのプロ
    ペラによる変調周波数を検出する変調周波数検出装置で
    あって、受信信号の変調成分を検出する検波回路と、前
    記検波回路からの検波出力を周波数分析する第1の周波
    数分析回路と、前記受信信号の全体を周波数分析する第
    2の周波数分析回路と、前記第2の周波数分析回路から
    の出力に含まれる被変調成分の周波数スペクトルを所定
    のいき値でもって検出するいき値回路と、前記いき値回
    路により検出した被変調成分のスペクトルレベルの平均
    値を算出するスペクトル平均回路と、前記第1の周波数
    分析回路からの変調成分の周波数スペクトルを前記スペ
    クトル平均回路からの被変調成分の周波数スペクトル平
    均値を用いて正規化する正規化回路とを有することを特
    徴とするパッシブソーナーにおける変調周波数検出装
    置。
  2. 【請求項2】 前記検波回路と前記第1の周波数分析回
    路との間に設けられ、該検波回路の検波出力のうちの低
    域成分のみ通過させて該第1の周波数分析回路へ供給す
    るローパスフィルタ回路を有する請求項1に記載のパッ
    シブソーナーにおける変調周波数検出装置。
  3. 【請求項3】 前記いき値回路は、前記いき値を調整可
    能な請求項1または2に記載のパッシブソーナーにおけ
    る変調周波数検出装置。
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