JPS59195170A - Beam forming circuit - Google Patents
Beam forming circuitInfo
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- JPS59195170A JPS59195170A JP7049183A JP7049183A JPS59195170A JP S59195170 A JPS59195170 A JP S59195170A JP 7049183 A JP7049183 A JP 7049183A JP 7049183 A JP7049183 A JP 7049183A JP S59195170 A JPS59195170 A JP S59195170A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/534—Details of non-pulse systems
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明゛は、ソーナー装置のような、受波センサープレ
イから受信ビームを合成するビームフォーミング回路に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a beamforming circuit for synthesizing received beams from receiving sensor play, such as in a sonar device.
この種のビー云フォーミング回路には、受波セフf−7
レイからの受波信号を時間軸でシーケンシャルにサンプ
ルし、順次メモリに蓄えておき、必要な時間遅延に相当
したメモリのデータを取9出して合成するディジタル時
間軸ビームフォーミング回路がある。この方式では時間
遅延の量子化は受波信号のサンプリング周期によって決
められる。This type of beam forming circuit has a receiver f-7
There is a digital time-domain beamforming circuit that sequentially samples the received signal from the ray on the time axis, sequentially stores it in memory, and extracts and synthesizes data from the memory corresponding to the required time delay. In this method, the quantization of time delay is determined by the sampling period of the received signal.
一般に、ディジタル信号処理する場合の入力信号のサン
プリング周期としては、ナイキストのサンプリングレー
ト程度で行うが、時間軸ビームフォーミンクの場合には
、時間遅延の量子化による誤差が主軸レスポンスのレベ
ル低下やサイドローブの乱れの原因となるため、前記の
ナイキスト・サンプリングレートに比べかなシ高くする
必要がある。従来はこの時間遅延の量子化誤差を防ぐた
めに、大容量のメモリを設けてサンプリング周期を上げ
たシ、或はサンプリング周期はナイキストレート程度に
おさえて、補間処理により見掛は上のサンプリング周期
を上げたのと同じ効果を得るなどの手段が取られていた
。In general, the input signal sampling period for digital signal processing is approximately the Nyquist sampling rate, but in the case of time-domain beamforming, errors due to time delay quantization can cause a drop in the level of the main-axis response or side effects. Since this causes lobe disturbance, it is necessary to set the sampling rate much higher than the Nyquist sampling rate mentioned above. Conventionally, in order to prevent this time delay quantization error, a large capacity memory was installed to increase the sampling period, or the sampling period was kept to about the Nyquist rate, and an interpolation process was used to apparently increase the sampling period. Measures were taken to obtain the same effect as the previous one.
本発明は、受波センサー信号のサンプリング周期はナイ
キストレート程度にし、しかもビームフォーミングのだ
めの時間遅延の量子化は、補間等特別な処理を施さすと
も必要にして十分な精度が得うレるディジタルビームフ
ォーミング回路を提供するものである。In the present invention, the sampling period of the receiving sensor signal is about the Nyquist rate, and the quantization of the time delay during beamforming is a digital method that can obtain sufficient accuracy even if special processing such as interpolation is performed. It provides a beamforming circuit.
本発明のビームフォーミング回路は、受渡センサー信号
の基本サンプリング周期内をさらに細かく時間分割し、
基本サンプリング1周期内でビームフォーミングに使用
する各受波センサー出力信号のサンプルタイミングを時
間遅延に相当した分だけずらすことによって、サンプリ
ング周期を入力信号周波数に対して十分高くしたのと同
等の時間遅延精度を得ることを特徴としている。The beamforming circuit of the present invention further divides the basic sampling period of the delivery sensor signal into smaller time segments,
By shifting the sample timing of each receiving sensor output signal used for beamforming within one basic sampling period by an amount equivalent to the time delay, the time delay is equivalent to making the sampling period sufficiently high relative to the input signal frequency. It is characterized by obtaining precision.
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図に示すような、円筒上に配列した受波センサ一群
で、←方向のビームフォーミングを考えると、各受波セ
ンサーに到達する音響信号はセンサー4を基準としてd
L d2、d:3の時間遅延を生じているため、ビーム
フォーミング回路では各受波センサー信号の時間遅延を
電気的に補正して位相を合わせ合成する。ディジタルビ
ームフォーミング回路では、所望の時間遅延を得るため
、各受波センサー信号を時間軸でシーケンシャルにサン
プルしてA/D変換したデータ群の中から、時間遅延に
相当したサンプルデータを取シ出して合成する。この時
、各受波センサー信号を同一時刻でサンプルすれば、時
間遅延の精度はサンプリング周期で決定されてしまう。Considering beamforming in the ← direction with a group of receiving sensors arranged on a cylinder as shown in Figure 1, the acoustic signal reaching each receiving sensor is d with respect to sensor 4.
Since a time delay of L d2, d:3 occurs, the beamforming circuit electrically corrects the time delay of each received sensor signal, matches the phases, and synthesizes the signals. In order to obtain the desired time delay, the digital beamforming circuit extracts sample data corresponding to the time delay from among the data group that sequentially samples each received sensor signal on the time axis and A/D converts it. and synthesize. At this time, if each receiving sensor signal is sampled at the same time, the accuracy of the time delay will be determined by the sampling period.
そこで、1す/プリング周期内で時間遅延に柾轟した分
だけ、各受波センサー信号のサンプリング時刻を調整し
てやることによって、時間遅延の精度がサンプリング周
期によって影響されることがカ<、時間遅延の量子化誤
差は無視できる。このことを第2図のタイムチャートで
説明する。第1図の受波センサー4を基準として、各受
渡センサーの時間遅延量を次の様に表わす。Therefore, by adjusting the sampling time of each receiving sensor signal by the amount of time delay within one pull cycle, it is possible to prevent the accuracy of time delay from being affected by the sampling cycle. The quantization error of is negligible. This will be explained using the time chart shown in FIG. Based on the wave receiving sensor 4 in FIG. 1, the time delay amount of each delivery sensor is expressed as follows.
dl =n I T+d’1 d2=n2T+d’2 d3−H3T−+ (1’3 dn−nnT十d′。dl = n I T + d’1 d2=n2T+d'2 d3-H3T-+ (1'3 dn-nnT1d'.
ここで、di(i=1〜n);基準センサーからの時間
遅延量
T ;基本サンプル周期
nl(i=1〜n);0.1.2、・・・・・・の正整
数
d’1(i=l〜n);基本サンプル周期内での時間遅
延量
上式の中のd′iは基本サンプル周期内の各受波センサ
ーの時間遅延量を表わもている。Here, di (i = 1 to n); time delay amount T from the reference sensor; basic sampling period nl (i = 1 to n); positive integer d' of 0.1.2, ... 1 (i=l to n); Amount of time delay within the basic sampling period d'i in the above equation represents the amount of time delay of each wave receiving sensor within the basic sampling period.
従って1サンプル周期を時間遅延の量子化誤差が無視で
きる程度に分割してd′iのタイミングを作9、各受波
センサー信号をこのタイミングでサンプルする。さらに
真の時間遅延diを得るために各受波センサー信号にn
iTに相当する時間遅延を与える。これはnl段のレジ
スタで実現できる。一般にはniは数段程度のオーダー
である。Therefore, the timing of d'i is created by dividing one sampling period to such an extent that the quantization error of time delay can be ignored, and each receiving sensor signal is sampled at this timing. Furthermore, in order to obtain the true time delay di, each receiving sensor signal is
Give a time delay corresponding to iT. This can be realized with nl stages of registers. Generally, ni is on the order of several stages.
第2図のタイムチャートで(a)は基本サンプル信号を
表わし、第1図の机、4受波センサ一信号のサンプリン
グに使用される。同様に(b)はNo、3及びNo、5
受波センサ一信号のサンプリングに使用され、(C)は
No、2及びNo、6受波センサ一信号のサンプリング
に使用され、(d)はNo、’l及びNo、7受波セン
サ一信号のサンプリングに使用される。In the time chart of FIG. 2, (a) represents a basic sample signal, which is used for sampling the signals of the desk and four wave receiving sensors of FIG. Similarly, (b) is No, 3 and No, 5
(C) is used to sample the No, 2, and No. 6 reception sensor signals; (d) is the No., 'l, and No. 7 reception sensor signal. used for sampling.
第3図は本発明の一実施例のブロック構成図である。図
中受波センサー出力は、サンプルアンドホールド回路1
の各入力へ接続され、各受波センサー信号はdtiのタ
イミングでサンプルされ、マルチプレクサ回路2で多重
化されて、A/D変換器3でディジタル信号に変換され
る。変換された各センサー信号はレジスタ回路4で前記
のniTに相当する遅延量が与えられ、加算器5によっ
てビーム出力が合成される。タイミング回路6はサンプ
リングパルスd′i及びこれに関連した各部のタイミン
グ発生回路であシ、メモリで構成する。FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, the output of the receiving sensor is sample-and-hold circuit 1.
Each received sensor signal is sampled at dti timing, multiplexed by a multiplexer circuit 2, and converted into a digital signal by an A/D converter 3. Each converted sensor signal is given a delay amount corresponding to the above-mentioned niT in a register circuit 4, and a beam output is combined in an adder 5. The timing circuit 6 is a timing generating circuit for the sampling pulse d'i and various parts related thereto, and is composed of a memory.
メモリ・アクセスの一周期は基本サンプリング周期と一
致して幹り、そのメモリ・ステップは時間遅延の量子化
精度によって決める。One period of memory access coincides with the basic sampling period, and its memory steps are determined by the quantization precision of the time delay.
本発明は以上説明したように、ビームフォーミングのだ
めの時間遅延の量子化精度はサンプリング周期に依存し
ないため、サンプリング周期をナイキストサンプリング
レート近くまで落しても、十分々ビームフォーミング特
性を得ることができる。例えばタイミング回路にNワー
ドのメモリを使用し、このメモリの一周のアクセス時間
をサンプリング周期Tとした場合、ビームフォーミング
のだめの時間遅延量子化精度がN倍になったのと等価に
なる。通常のビームフォーミング回路では入力信号に対
するサンプリングレートは数十倍必要とするが、この場
合前記のメモリは数十ワード程度のごく小量で実現でき
る。さらに、メモリをRAMで構成しておけば、外部よ
りメモリ内容を゛変更することによシ、例えばビームフ
ォーミングの音速補正等がダイナミックに実現でき、最
適ビームフォーミング制御が行える。As described above, in the present invention, the quantization accuracy of the time delay for beamforming does not depend on the sampling period, so even if the sampling period is reduced to near the Nyquist sampling rate, sufficient beamforming characteristics can be obtained. For example, if an N-word memory is used in the timing circuit, and the access time for one round of this memory is taken as the sampling period T, this is equivalent to increasing the time delay quantization accuracy of beamforming by N times. A normal beamforming circuit requires a sampling rate several tens of times higher than the input signal, but in this case, the memory described above can be realized with a very small amount of about several tens of words. Furthermore, if the memory is configured with a RAM, by changing the contents of the memory from the outside, it is possible to dynamically realize, for example, sound velocity correction for beamforming, and optimal beamforming control can be performed.
第1図と第2図は本発明の詳細な説明するだめの図、第
3図は本発明の一実施例を示すビームフォーミング回路
のブロック図である。
1・・・・・・サンプルアンドホールド回路、2・・・
・・・マルチプレクサ回路、3・・・・・・A/D変換
器、4・・・・・・レジスタ回路、5・・・・・・加算
回路、6・・・・・・タイミング回路。
代理人 弁理士 内 原 晋、・゛。
゛、−7−ノ1 and 2 are diagrams for explaining the present invention in detail, and FIG. 3 is a block diagram of a beamforming circuit showing one embodiment of the present invention. 1...Sample and hold circuit, 2...
...multiplexer circuit, 3...A/D converter, 4...register circuit, 5...addition circuit, 6...timing circuit. Agent: Susumu Uchihara, patent attorney.゛、-7-ノ
Claims (1)
にそれぞれ所定の時間遅延を与えることによシ受信ビー
ムを合成するビームフォーミング回路において、前記受
波センサープレイからの信号をサンプルするサンプルア
ンドホールド回路とこのサンプルされた信号を多重化す
るマルチプレクサ回路と、このマルチプレクサ回路から
の出力アナログ信号をディジタル信号に変換するA/D
変換器と、A/D変換されたデータを一定時間保持する
だめのレジスタ回路とn個のA/D変換されたデータを
加算する加算回路と、前記n個の受波センサー信号のサ
ンプル時期を調整する回路とを備えることにより、サン
プリング周波数に関係なく入力信号周波数に対して十分
な時間遅延精度が得ることを特徴とするビームフォーミ
ング回路。In a beamforming circuit that synthesizes a reception beam by giving a predetermined time delay to each of the signals from n reception sensor arrays (n is a positive integer), the signal from the reception sensor array is sampled. A sample-and-hold circuit, a multiplexer circuit that multiplexes this sampled signal, and an A/D that converts the output analog signal from this multiplexer circuit into a digital signal.
A converter, a register circuit for holding A/D converted data for a certain period of time, an addition circuit for adding n pieces of A/D converted data, and a sample timing of the n pieces of reception sensor signals. What is claimed is: 1. A beamforming circuit comprising: a beamforming circuit for adjusting a beamforming circuit, and thereby obtaining sufficient time delay accuracy for an input signal frequency regardless of a sampling frequency.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7049183A JPS59195170A (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | Beam forming circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7049183A JPS59195170A (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | Beam forming circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPS59195170A true JPS59195170A (en) | 1984-11-06 |
Family
ID=13433035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7049183A Pending JPS59195170A (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | Beam forming circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59195170A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006267016A (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Honda Elesys Co Ltd | Radar apparatus |
WO2010113926A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 日本電気株式会社 | Measurement device, measurement system, measurement method, and program |
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-
1983
- 1983-04-21 JP JP7049183A patent/JPS59195170A/en active Pending
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US9035820B2 (en) | 2009-03-31 | 2015-05-19 | Nec Corporation | Measurement device, measurement system, measurement method, and program |
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