JPS6010190A - パツシブソ−ナ−相互信号処理方式 - Google Patents
パツシブソ−ナ−相互信号処理方式Info
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- JPS6010190A JPS6010190A JP11711083A JP11711083A JPS6010190A JP S6010190 A JPS6010190 A JP S6010190A JP 11711083 A JP11711083 A JP 11711083A JP 11711083 A JP11711083 A JP 11711083A JP S6010190 A JPS6010190 A JP S6010190A
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- G—PHYSICS
- 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
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
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- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、船舶航走音を信号として、水中音を１群の受
波器群で受信し、各受波器出力を整相加算処理し、整相
器出力の各方位ごとの信号について、時間差をもつ信号
間での相互スペクトル密度を計算処理して、信号対雑音
比の改善を図った船舶方位情報及び船舶航走音の特徴を
抽出するためのパッシブソーナー相互信号処理方式に関
するものである。
波器群で受信し、各受波器出力を整相加算処理し、整相
器出力の各方位ごとの信号について、時間差をもつ信号
間での相互スペクトル密度を計算処理して、信号対雑音
比の改善を図った船舶方位情報及び船舶航走音の特徴を
抽出するためのパッシブソーナー相互信号処理方式に関
するものである。
従来のパッシブソーナー装置で船舶の方位情報をうるに
は、受波器群の出力を整相加算処理し、乗算または自乗
処理して、方位表示器に出力していた。
は、受波器群の出力を整相加算処理し、乗算または自乗
処理して、方位表示器に出力していた。
しかし、上記従来装置での乗算処理では受波器群を２分
割して２つの整相器で整相加算処理しているため、整相
加算で得られる利得（配列利得）が全受波器出力な整相
加算した場合に比べ１／２となる。
割して２つの整相器で整相加算処理しているため、整相
加算で得られる利得（配列利得）が全受波器出力な整相
加算した場合に比べ１／２となる。
また、自乗処理は全受波器出力を整相加算し、その出力
で自乗する方式であるが、乗算処理に比べ配列利得が低
下しないかわりに、信号対雑音比改善（処理利得）が小
さくなり、それぞれに欠点がありだ。
で自乗する方式であるが、乗算処理に比べ配列利得が低
下しないかわりに、信号対雑音比改善（処理利得）が小
さくなり、それぞれに欠点がありだ。
一方、従来装置で船舶航走音の特徴を抽出するには、全
受波器出力を整相加算した出力信号をフーリエ変換し、
自己パワースペクトルの形でスペクトル表示器に表示し
ていた。しかし、この従来処理方式では相互パワースペ
クトルに比べ処理利得が小さく、かつ、移動平均処理（
累加）を行ったとき、雑音成分が残存し、記録表示上で
尾を引き、小さい信号の抽出を妨害する欠点があった。
受波器出力を整相加算した出力信号をフーリエ変換し、
自己パワースペクトルの形でスペクトル表示器に表示し
ていた。しかし、この従来処理方式では相互パワースペ
クトルに比べ処理利得が小さく、かつ、移動平均処理（
累加）を行ったとき、雑音成分が残存し、記録表示上で
尾を引き、小さい信号の抽出を妨害する欠点があった。
本発明は、」−記従来方式の欠点をなくするために、整
相器出力の雑音が第１図の遅れ時間軸上で相関性が小さ
くなる性質に着目し、全受波器出力の整相加算出力を用
い、配列利得を低下させることなく、かつ相互パワース
ペクトル処理により処理別Ｗを小さくぜずに船舶の方位
及び航走音の特徴抽出を実現するパンシブソーナー相互
信号処理方式を提供しようとするものである。
相器出力の雑音が第１図の遅れ時間軸上で相関性が小さ
くなる性質に着目し、全受波器出力の整相加算出力を用
い、配列利得を低下させることなく、かつ相互パワース
ペクトル処理により処理別Ｗを小さくぜずに船舶の方位
及び航走音の特徴抽出を実現するパンシブソーナー相互
信号処理方式を提供しようとするものである。
第１図は、整相器出力の雑音の空間一時間相関関数を示
すもので、縦軸の左側は受波器開隔ｄと相関係数ρ（ｄ
、τ）との関係を、右側は遅れ時間τと相関係数ρ（ｄ
、τ）との関係を夫々表わしている。
すもので、縦軸の左側は受波器開隔ｄと相関係数ρ（ｄ
、τ）との関係を、右側は遅れ時間τと相関係数ρ（ｄ
、τ）との関係を夫々表わしている。
この第１図から、現整相器出力の雑音と、異った時間で
の整相器出力の雑音とは相関係数ρ（ｄ、τ）が小さく
、受波器出力信号を整相処理後、方位ごとのＪ′す米信
号に変換した場合において、現到来信号と異った時間で
の信号との相互スペクトル密度を計算処理することによ
り、信号対雑音比を改善１ノ能なことが判り、この点が
本発明の特徴となりている。
の整相器出力の雑音とは相関係数ρ（ｄ、τ）が小さく
、受波器出力信号を整相処理後、方位ごとのＪ′す米信
号に変換した場合において、現到来信号と異った時間で
の信号との相互スペクトル密度を計算処理することによ
り、信号対雑音比を改善１ノ能なことが判り、この点が
本発明の特徴となりている。
以下、本発明の一実施例を概略構成図の第２図において
詳細に説明する。
詳細に説明する。
すなわち、第２図において、受波器群１は入力信号Ｘ、
（ｔ）、Ｘ２（ｔ）！・・・、Ｘチ（Ｌ）、・・・、Ｘ
ｋ（ｔ）を受信し、その各出力Ｘ１（Ｌ）を整相器２に
加える。整相器２は受波器出力Ｘ１（ｔ）に所定の遅れ
時間を夫々付与して、第３図の如く受波器群１か特定時
間において特定方向θの指向性ビームＢＭを形成するよ
うにする。
（ｔ）、Ｘ２（ｔ）！・・・、Ｘチ（Ｌ）、・・・、Ｘ
ｋ（ｔ）を受信し、その各出力Ｘ１（Ｌ）を整相器２に
加える。整相器２は受波器出力Ｘ１（ｔ）に所定の遅れ
時間を夫々付与して、第３図の如く受波器群１か特定時
間において特定方向θの指向性ビームＢＭを形成するよ
うにする。
各受波器出力Ｘ１（ｔ）を整相処理した方位ごとの到来
信号Ｙｅ（ｔ）は、遅延回路（または記憶器）３と狭帯
域分析器４Ａとに夫々加えられる。遅延回路（または記
憶器）３は遅れ時間τを整相器出力Ｙｅ（ｔ）に与える
ものである。この遅延回路出力Ｙθ（ｔ＋τ）は狭帯域
分析器４Ｂに加えられる。狭帯域分析器４Ａは、現整相
器出力Ｙθ（１）を７−リエ変換して、その出力Ｇθ（
ｆ）を相互信号処理器５に加える。また、狭帯域分析器
４Ｂは、遅れ時間τをもつ整相器出力Ｙθ（を十τ）を
フーリエ変換した出力にｅ（ｆ、τ）を相互信号処理器
５に加える。相互信号処理器５は、２つの狭帯域分析器
４Ａ、４［３の出力を用い相互スペクトル密度を計算す
る。
信号Ｙｅ（ｔ）は、遅延回路（または記憶器）３と狭帯
域分析器４Ａとに夫々加えられる。遅延回路（または記
憶器）３は遅れ時間τを整相器出力Ｙｅ（ｔ）に与える
ものである。この遅延回路出力Ｙθ（ｔ＋τ）は狭帯域
分析器４Ｂに加えられる。狭帯域分析器４Ａは、現整相
器出力Ｙθ（１）を７−リエ変換して、その出力Ｇθ（
ｆ）を相互信号処理器５に加える。また、狭帯域分析器
４Ｂは、遅れ時間τをもつ整相器出力Ｙθ（を十τ）を
フーリエ変換した出力にｅ（ｆ、τ）を相互信号処理器
５に加える。相互信号処理器５は、２つの狭帯域分析器
４Ａ、４［３の出力を用い相互スペクトル密度を計算す
る。
６はスペクトル加算器で、従来の広い周波数帯域信号を
乗算処理し、パワー量を出力していたのに対し、本発明
では狭い帯域の相互パワースペクトルを広い帯域にわた
ってスペクトル加算することで、従来の乗算処理と同等
になることを利用するものである。７がスペクトル加算
器出力を表示する方位表示器である。
乗算処理し、パワー量を出力していたのに対し、本発明
では狭い帯域の相互パワースペクトルを広い帯域にわた
ってスペクトル加算することで、従来の乗算処理と同等
になることを利用するものである。７がスペクトル加算
器出力を表示する方位表示器である。
８は累加器で、相互信号処理器５の出力の各周波数ごと
にスペクトルを加算平均するもので、９がスペクトル表
示器で、累加器８の出力を表示し船舶航走音の周波数で
の特徴を表示する。
にスペクトルを加算平均するもので、９がスペクトル表
示器で、累加器８の出力を表示し船舶航走音の周波数で
の特徴を表示する。
なお、狭帯域分析器は説明の容易さから２個図示したが
、実装置では狭帯域分析器４Ａ、４Ｂを１個とし、狭帯
域分析器出力に遅延回路３をもっことでより簡単に構成
できる。
、実装置では狭帯域分析器４Ａ、４Ｂを１個とし、狭帯
域分析器出力に遅延回路３をもっことでより簡単に構成
できる。
本発明の実施例である上記構成において、第２図でさら
に詳細な説明を加えると、狭帯域分析器４Ａ、４Ｂの出
力Ｇｅ（ｆ）及びＧｅ（ｆ、 ｒ ）はＹｏ（ｔ）及び
Ｙｅ（を十τ）のフーリエ変換で、以下のとおり示され
、周知のことである。
に詳細な説明を加えると、狭帯域分析器４Ａ、４Ｂの出
力Ｇｅ（ｆ）及びＧｅ（ｆ、 ｒ ）はＹｏ（ｔ）及び
Ｙｅ（を十τ）のフーリエ変換で、以下のとおり示され
、周知のことである。
すなわち、Ｙｅ（ｔ）の自己パワースペクトル密度を５
ｅ（ｆ）、Ｙｅ（ｔ＋τ）の自己パワースペクトル密度
をＳｏ（ｆ、τ）とすれば、以下の（３）、（４）式の
変換から（１）、（２）式で示される。
ｅ（ｆ）、Ｙｅ（ｔ＋τ）の自己パワースペクトル密度
をＳｏ（ｆ、τ）とすれば、以下の（３）、（４）式の
変換から（１）、（２）式で示される。
５ｅ（ｆ） ” １Ｇｅ（ｆ）１２−（１）Ｓｏ（ｆ、
ｒ ） ＝ １Ｇｅ（ｆ、 ｒ ） Ｐ ＝１２ ）
・・・（４） 相互信号処理器５では狭帯域分析器出力Ｇｅ（ｆ）。
ｒ ） ＝ １Ｇｅ（ｆ、 ｒ ） Ｐ ＝１２ ）
・・・（４） 相互信号処理器５では狭帯域分析器出力Ｇｅ（ｆ）。
Ｇｅ（ｆ、τ）とを用い相互スペクトル密度Ｑｅ（ｆ）
を（５）式で計算する。
を（５）式で計算する。
Ｑｅ（ｆ） ” ｌＧｅ （ｆ）・Ｇｏ（ｆ、ｒ）ｌ
・＝（５）＊は共役関係を示す。
・＝（５）＊は共役関係を示す。
本発明の原理によれば、方位表示器７で表示される信号
はスペクトル加算器６で使用周波数帯域内の相互パワー
スペクトルを加算することで４４られ、従来の乗算処理
と同じ結果となり、全受波器出力を整相加算して、配列
利得を低下することなく、かつ１群の受波器群で実現で
きる。この場合の方位表示器′ンの表示例を第４図に示
す。
はスペクトル加算器６で使用周波数帯域内の相互パワー
スペクトルを加算することで４４られ、従来の乗算処理
と同じ結果となり、全受波器出力を整相加算して、配列
利得を低下することなく、かつ１群の受波器群で実現で
きる。この場合の方位表示器′ンの表示例を第４図に示
す。
また、本発明は従来の乗算処理が方位表示のみであった
のに月し、相互パワースペクトル処理法を応用すること
により、船舶航走音の周波数での特徴を抽出するスペク
トル表示で大きな効果が得られる。
のに月し、相互パワースペクトル処理法を応用すること
により、船舶航走音の周波数での特徴を抽出するスペク
トル表示で大きな効果が得られる。
従来のスペクトル表示では１群の受波器群で整相加算し
、狭帯域分析して、（１）式の形の自己パワースペクト
ルで表示しており、その表示の１例は第５図の（、）と
（１））で示され、第５図（、）はレベルと周波数との
関係で表示するＡ表示、！＠５図（ｂ）は時間−周波数
−濃淡の関係で表示するＢ表示である。第５図（ａ）、
（Ｉ〕）によれば、信号１１は雑音１３と同時に表示さ
れる線スペクトルであるが、同時に雑音〕３よυ小さい
信号１２が埋もれている。また、第５図（ｃ）、（ｄ）
は累加をｍ回実施したもので、雑音１３は第５図（Ｃ）
で自己パワースペクトルレベルの平均値をとり、平担と
なり、ｖＳ５図（ｄ）のＢ表示では尾を引く状況となり
、弱い信号がかえって判別しにくくるなる欠点があった
。
、狭帯域分析して、（１）式の形の自己パワースペクト
ルで表示しており、その表示の１例は第５図の（、）と
（１））で示され、第５図（、）はレベルと周波数との
関係で表示するＡ表示、！＠５図（ｂ）は時間−周波数
−濃淡の関係で表示するＢ表示である。第５図（ａ）、
（Ｉ〕）によれば、信号１１は雑音１３と同時に表示さ
れる線スペクトルであるが、同時に雑音〕３よυ小さい
信号１２が埋もれている。また、第５図（ｃ）、（ｄ）
は累加をｍ回実施したもので、雑音１３は第５図（Ｃ）
で自己パワースペクトルレベルの平均値をとり、平担と
なり、ｖＳ５図（ｄ）のＢ表示では尾を引く状況となり
、弱い信号がかえって判別しにくくるなる欠点があった
。
第６図は本発明の場合のスペクトル表示器９の表示例を
示す。第６図（ａ）はレベルと周波数との関係で表示す
るＡ表示、第６図（ｂ）は時間−周波数−濃淡の関係で
表示するＢ表示である。また、第６図（Ｃ）、 （ｃｌ
＞は累加をｍ回実施したものである。
示す。第６図（ａ）はレベルと周波数との関係で表示す
るＡ表示、第６図（ｂ）は時間−周波数−濃淡の関係で
表示するＢ表示である。また、第６図（Ｃ）、 （ｃｌ
＞は累加をｍ回実施したものである。
本発明の相互信号処理方式によれば、雑音レベルを低減
することが実現でき、第５図で雑音１３に埋もれていた
信号１２を第６図（ａ）、（１））のとおり、検出でき
、かつ累加をｍ回とりでも、２つの雑音の位相が互いに
異なるところから雑音は第６図（ｃ）のとおり、レベル
が低）威し信号１２をさらに明瞭に表示でき、かつ第６
図（ｄ）では尾を引いた状態で表示されず弱い信号の検
出を妨害しなくなる。
することが実現でき、第５図で雑音１３に埋もれていた
信号１２を第６図（ａ）、（１））のとおり、検出でき
、かつ累加をｍ回とりでも、２つの雑音の位相が互いに
異なるところから雑音は第６図（ｃ）のとおり、レベル
が低）威し信号１２をさらに明瞭に表示でき、かつ第６
図（ｄ）では尾を引いた状態で表示されず弱い信号の検
出を妨害しなくなる。
以上説明したように、本発明によれば、従来、船舶の方
位検出で、配列利得か処理利得のいずれかを低下させて
いたものをいずれも低下させることなく実現でき、相互
パワースペクトル処理法を用いることにより、船舶航走
音の特徴抽出が信号対雑音比よくスペクトル表示できる
ところから、本パッシブソーナー相互信号処理方式は各
種パッシブソーナーに応用して極めて有効である。
位検出で、配列利得か処理利得のいずれかを低下させて
いたものをいずれも低下させることなく実現でき、相互
パワースペクトル処理法を用いることにより、船舶航走
音の特徴抽出が信号対雑音比よくスペクトル表示できる
ところから、本パッシブソーナー相互信号処理方式は各
種パッシブソーナーに応用して極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図はバンシブソーナー装置での雑音の空間一時間相
関々数の１例を示すグラフ、第２図は本発明のパッシブ
ソーナー相互信号処理方式の一実施例を示す概略構成図
、第３図（よ受波器出力を整相処理して特定の指向性ビ
ームを形成した場合の説明図、第４図は方位表示器の表
示例を示す説明図、第５図は従来のスペクトル表示の１
例を示す説明図、第６図は本発明によるスペクトル表示
の１例を示す説明図である。 １・・・受波床組′、２・・・整相器、３・・・遅延回
路、４Ａ 、 ４１：３・・・狭帯域分析器、５・・・
相互信号処理器、６・・・スペクトル加算器、７・・・
方位表示器、８・・・累加器、１〕・・・スペクトル表
示器、１１．１２・・・信号、１３−’Ａｋ Ｂ。 第４図 ビーム方依（θ）。 ←）′（姥 ←ｔ≦ ←眸 ←′Ｅシ ←Δンさ ←Ｉ −
関々数の１例を示すグラフ、第２図は本発明のパッシブ
ソーナー相互信号処理方式の一実施例を示す概略構成図
、第３図（よ受波器出力を整相処理して特定の指向性ビ
ームを形成した場合の説明図、第４図は方位表示器の表
示例を示す説明図、第５図は従来のスペクトル表示の１
例を示す説明図、第６図は本発明によるスペクトル表示
の１例を示す説明図である。 １・・・受波床組′、２・・・整相器、３・・・遅延回
路、４Ａ 、 ４１：３・・・狭帯域分析器、５・・・
相互信号処理器、６・・・スペクトル加算器、７・・・
方位表示器、８・・・累加器、１〕・・・スペクトル表
示器、１１．１２・・・信号、１３−’Ａｋ Ｂ。 第４図 ビーム方依（θ）。 ←）′（姥 ←ｔ≦ ←眸 ←′Ｅシ ←Δンさ ←Ｉ −
Claims (1)
- （１）船舶航走音を１群の受波器群で受信し、各受波器
出力信号を整相処理して方位ごとの到来信号に変換し、
現到来信号と異った時間での信号との相互スペクトル密
度を計算処理して、船舶の方位情報及び船舶航走音の特
徴を抽出することを特徴とするパッシブソーナー相互信
号処理方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11711083A JPS6010190A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | パツシブソ−ナ−相互信号処理方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11711083A JPS6010190A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | パツシブソ−ナ−相互信号処理方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6010190A true JPS6010190A (ja) | 1985-01-19 |
| JPH02676B2 JPH02676B2 (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=14703656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11711083A Granted JPS6010190A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | パツシブソ−ナ−相互信号処理方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6010190A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0715182A1 (de) * | 1994-12-02 | 1996-06-05 | STN ATLAS Elektronik GmbH | Verfahren zum Peilen schallabstrahlender oder schallreflektierender Ziele |
| JP2010197190A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Hitachi Ltd | 目標深度計測装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6654106B2 (ja) * | 2016-06-21 | 2020-02-26 | ジェイ・アール・シー特機株式会社 | 音波監視装置および航走体 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5166862A (ja) * | 1974-12-06 | 1976-06-09 | Boeicho Gijutsu Kenkyu Honbuch | Hoisokuteihoshiki |
| JPS53140079A (en) * | 1977-04-15 | 1978-12-06 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Automatic recognizing system for moving sound source |
-
1983
- 1983-06-30 JP JP11711083A patent/JPS6010190A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5166862A (ja) * | 1974-12-06 | 1976-06-09 | Boeicho Gijutsu Kenkyu Honbuch | Hoisokuteihoshiki |
| JPS53140079A (en) * | 1977-04-15 | 1978-12-06 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Automatic recognizing system for moving sound source |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0715182A1 (de) * | 1994-12-02 | 1996-06-05 | STN ATLAS Elektronik GmbH | Verfahren zum Peilen schallabstrahlender oder schallreflektierender Ziele |
| JP2010197190A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Hitachi Ltd | 目標深度計測装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02676B2 (ja) | 1990-01-09 |
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