JPS628073A - 受波器位置のキヤリブレ−シヨン方式 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、空間上に配列した複数の受波器の相対位置を
、位置が既知な複数の信号源又は移動可能な信号源を用
いて推定する、パッシブ・ソーナーやアクティブ・ソー
ナーにおける受波器位置のキャリブレーション方式に関
する。

（従来の技術） 信号源からの信号を空間上に配列された複数の受波器で
受信し、該受信信号の受波器間における到達時間差から
該信号源の方位、距離２位置およびそれら変化率などを
推定する信号源の状態推定装置がパッシブソーナーやア
クティプソーナーで広く用いられている。

該装置に゛おいては、前記受波器の相対位置が既知であ
るという前提のもとに、信号源から各受波器までの信号
の伝搬時間又は各受波器間における伝搬時間差情報を用
いて、前記受波器配列を基準とした信号源の方位、レン
ジ及びそれら変化率等を求めている。

従って、該受波器の相対位置に誤差が存在する場合には
、該誤差により信号源の状態推定にも誤差を生ずること
になる。このため、予め該受波器の相対位置を正確に求
めておくことが装置全体の性能を高める上で重要である
。

通常、該受波器は艦船等のプラットホーム上に取付けら
れるので該受波器の相対位置は予め既知であるとしても
問題のない場合が多い。しかし、パッシブ方式による信
号源状態の推定や、アクティブ方式による高精度な信号
源状態の推定の場合には、受波器及びプラットホームの
製造精度の制約によシ生ずる相対位置誤差が無視できず
、この場合には実海域において位置の既知な信号源を用
いて該受波器の相対位置を較正（キヤリプレーショ／）
することが必要となる。例えば、３つの受波器を用い２
組の伝搬時間差から信号源の位置を推定するパッシブレ
ンジングと呼ばれる信号源状態推定装置では、必要とす
る信号源位置精度を得るためには、受波器配列間隔の１
０　〜１０　　のオダの精度で受波器の相対位置を決め
ておく必要があり、該間隔を仮にＩｏｍとすると０．１
〜１箇のオーダで該相対位置を決めなければならない。

第１１図は、位置の既知な信号源を用いる受波器位置の
キャリブレーションの原理を説明する幾可的な関係図で
ある。同図で、１１　＋　１２は各々受波器、２１１２
２．・・・＋　２ｊ−１ｙ２ｊ＋・・・、２Ｎは各々サ
ーベイ点、ｘ、ｙは原点を前記受波器１．上に置く直角
座標系のｘ、ｙ軸、×２は該直角座標系における前記受
波器、１２の位置ベクトル、Ｘ８（１）、Ｘｓ（２）、
・・・。

Ｘｓ（Ｊ　１）　、ｘｓ（Ｄ　Ｉ　−、ｘｓ（Ｎ）　ハ
各々該直角座ＭＡ　系Ｋ　オける前記サーベイ点２４，
２□、・・・ｒ　２ｊ−１，２ｊ　ｔ・・・、２Ｎの位
置ベクトル、ｒ８（ｊ）は前記受波器１１と前記第ｊ番
目す−ベイ点２．を結ぶ直線の長さく以下サーペコ イレンジという）、θ８（ｊ）は該直線がｙ軸となす角
度、ｒ、（ｊ）は前記受波器１□と前記第ｊ番目す−ベ
イ点２．を結ぶ直線の長さである。ここでは、前コ 記受波器１１，１□及び前記サーベイ点２ｊ：（ｊ＝１
．・・・、Ｎ）は全てｘ−ｙ平面上にある場合のみを考
え、前記位置ヘクトル×２及ヒ×８（ｊ）＝（ｊ＝１．
・・・、Ｎ）ハ各々Ｘ２＝（Ｘ２．）’２）”＋　Ｘ、
（ｊ）＝（ｘ、（ｊ）、ｙ８（ｊ））”：（ｊ＝ｌ　、
−、Ｎ）の２次元ベクトルで表わすものとする。ただし
添字Ｔはベクトルの転置を示す。前記サーベイ点２ｊ：
（ｊ＝１．・・・、Ｎ）は受波器位置のキャリブレーシ
ョンに用いる信号源の位置情報及び前記伝搬時間差等゛
　のデータ（以下サーベイデータという）を得たときの
信号源の位置を示す点である。

第１１図において、サーベイ点２ｊに置かれた信号源か
ら送信された信号は前記距離ｒ、（ｊ）及びｒ２（ｊ）
を伝搬して前記受波器１１　＋１２に到達する。

信号の伝搬速度をＣとすれば、受波器１１を基準とする
受波器１２の該信号の受信時間差τ２（ｊ）はτ２（Ｊ
）＝（ｒ２（ｊ）−ＦＢ（ｊ月パであシ、又ベクトルの
ノルムを１・１で表わすとｒ２（ｊ）＝ｌＸ、（ｊ）−
Ｘ２Ｉ　。

ｒｓＵ）＝ｌＸｓ（ｊ］であるから、前記サーベイデー
タＸ５（ｊ）、τ２　（ｊ　）　：　（ｊ＝ｘ　、・、
Ｎ）と前記受波器１２の位置ベクトルｘ２との間には次
のＮ個の方程式が成り立つ。

ｒ２（ｊ）＝−（ｌＸ、（ｊ）−Ｘ２１−ＩＸｓ（ｊ）
Ｉ）　：　Ｃｊ＝１．−、Ｎ）　Ｄ）従って、Ｎ≧２の
ｆ　−ヘイ７”−１’　Ｘ８（ｊ）、ｒ２（ｊ）　　　
　’：　（ｊ＝＝ｌ　ｔ・・・、Ｎ）が与えられれば、
前記式（１）から、受波器１□の位置ベクトル×２を求
めることができる。一般にはＮ＞２とし、最小二乗法等
によって該位置ベクトル×２を求める。

第１１図の説明は、受波器個数が２つの場合を示したが
、受波器個数が一般にＭ個になったとしても、前記受波
器１．以外の各受波器に対応した数だけの前記式（１）
と同様の関係式が得られるので、受波器個数が２個の場
合と基本的な差違はない。

このため、以下の説明では第１１図に示すような、受波
器個数が２つの場合のみについて述べる。

さて既述のように、前記サーベイデータｘ８（ｊ）。

τ２（ｊ）：（ｊ＝１．・・・、Ｎ）が完全に既知であ
れば、すなわち該データに誤差が含まれなければ、前記
式（１）から受波器位置ベクトル×２も誤差なく求めら
れ、受波器位置のキャリブレーションは完全に行ｆｘｂ
れる。

しかし、サーベイデータＸ８（ｊ）、τ２（ｊ）：（ｊ
＝１．・・・、Ｎ）も何らかの方法で測定しなければな
らないから、一般に該サーベイデータにも誤差が含まれ
る。このため、前記式（１）に基づいて求められる前記
受波器位置ベクトルＸ２の推定値にも誤差釘生ずること
になる。

従来のキャリブレーションにおいては、前記キャリブレ
ーションデータの一部である前記サーベイ点２．におけ
る信号源位置ベクトル×８（Ｊ）の測定精度が、キャリ
ブレーション終了後の信号源状態られる受波器位置ベク
トルｘ２の推定精度は実用上充分であるという前提に立
ち、前記サーベイポイント２ｊのサーベイレンジｒ８（
ｊ）＝（ｊ＝１肖Ｎ）のとシ方に対する合理的な基準が
なかった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、信号に水中音波を用いるソーナーシステ
ムに前記従来のキャリブレーション方式を適用した場合
、一般に周囲雑音が高いので前記サーベイレンジｒｓ（
ｊ）の選び方によっては前記時間差τ２（ｊ）の測定値
に大きな誤差を生じ、又前記サーベイ点の位置ベクトル
Ｘ８（ｊ）の誤差の影響の仕方も変るので、前記キャリ
ブレーション結果に大きな誤差を生ずることになったシ
、又場合によっては実用に耐えなくなシ必要な精度が得
られるまでキャリブレーションを繰返さなければならな
くなるという欠点があった。

本発明は上記従来技術の欠点を除去し、精度の高い受波
器位置のキャリブレーション−が６行なうことができ、
かつむだなサーベイデータの収集作業を大幅に減らすこ
とのできる受波器位置のキャリブレーション方式を提供
することを目的とする。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は空間上に配列された複数の受波器の相対位置を
、空間上に配列した信号源の位置情報と該信号源からの
信号が前記受波器に到達する時間差情報とから求める受
波器位置のキャリブレーション方式を対象とするもので
、前記従来技術の問題点を解決するため、前記時間差情
報に含まれる誤差を推定する第１の手段と、該第１の手
段により推定された時間差誤差と前記信号源の位置情報
に含まれる誤差及び前記受波器と前記信号源位置間の距
離であるサーベイレンジからキャリブレーションによる
受波器位置の推定誤差を算出する第２の手段とを設け、
サーベイレンジを変えながら前記第２の手段によシ前記
キャリプレー、ジョンによる受波器位置の推定誤差を算
出し、該推定誤差が最小もしくは所定のスレシュホール
ド値以下となるサーベイレンジを求め、該サーベイレン
ジに基づき前記受波器位置のキャリブレーションを行な
うようにしたものである。

（作用） キャリブレーションによる受波器位置の推定誤差は、時
間差誤差及び信号源の位置情報に含まれる誤差によυ影
響を受け、その影響の仕方はサーベイレンジによシ異な
る。そこでサーベイデータ収集前に、サーベイレンジを
変化させながら第２の手段は第１の手段が求めた時間差
誤差等に基づき各サーベイレンジにおける推定誤差を算
出する。

そしてこの推定誤差が最小もしくは所定値以下となるサ
ーベイレンジを求めそれを真のサーベイレンジとするこ
とによシ受波器位置のキャリブレーション精度を向上す
ることが可能となる。

（実施例） はじめに、本発明の原理について説明する。

本発明は、前記サーがイデータの中の時間差τ２（ｊ）
の誤差（以下時間差誤差）がキャリブレーション誤差に
与える影響と前記サーベイ点位置ベクトルＸ、（ｊ）：
（ｊ＝ｘ、・・・、Ｎ）の誤差（以下サーベイ点位置誤
差）がキャリブレーション誤差に与える影響が前記サー
ベイレンジによって変化し、かつ両者の変化の仕方が異
なることを利用することによシ、キャリブレーション誤
差すなわち前記受波器１□の位置ベクトル×２の推定誤
差を極力小さくしようとするものであシ、前記時間差誤
差とサーベイ点位置誤差及びサーベイレンジから前記キ
ャリブレーション誤差を予測し、該キャリブレーション
誤差を最小とするサーベイレンジ又は予め定めた値以下
の誤差となるサーベイレンジを求め、該レンジを実際の
サーベイレンジとして前記サーベイデータを収集しよう
とするものである。

本発明は、次の関係に基づくものである。

■　前記式（１）から、サーベイデータτ２（ｊ）、ｘ
ｓ（ｊ）：（ｊ＝１．・・・、Ｎ）に含まれる誤差を各
々Δτ２（ｊ）、ΔＸ、（ｊ）＝〔ΔＸ　Ｂ　（Ｊ　）
　ｔΔｙ５（ｊ））Ｔ：（ｊ＝１．・・・、Ｎ）　、該
サーベイデータの誤差により生ずる前記受波器１□の位
置ベクトルｘ２に生ずる推定誤差をΔｘ２＝〔Δｘ２．
Δｙ２〕７とすると、該サーベイデータの誤差が充分に
小さくかつサーベイ点数Ｎが２以上であれば、次の関係
が収り立つ。

Δｘ２＝ＡΔＴ＋ＢΔＹ　　　　　　　　　　　　（２
）ただし、 ΔＴ！〔ＡＣＬ（１）肖Δτ２（Ｎ））”：Ｎ次元ベク
トル　　（３）ΔＹ！〔Δｘ：（１）肖Δｘ：（Ｎ）〕
Ｔ＝２Ｎ次元ベクトル（４）であシ、ＡとＢは前記位置
ベクトルｘ２及びｘ３（ｊ）：　（ｊ＝１　、・・・、
Ｎ）によって決まる係数行列で、各々２×Ｎ行列、２×
２Ｎ行列である。

■　サーベイ点２ｊ：（ｊ＝１．・・・、Ｎ）のサーベ
イレンジすなわち第１１図におけるｒ８（ｊ）を各ｊに
対してほぼ同じ値にと’）　ｒ、（ｊ）＝ｒ８：（ｊ＝
Ｌ・ＩＮ）とすると、前記式（３）　、　（４）で与え
られる誤差ΔＴ、ΔＹの統計量に対して、一般に次の関
係が成り立つ。

くΔＴＴ・ΔＹ＞りｏ（５） 〈ΔＴ↑、ΔＴ＞夕１２Ｎ、σ７２；１□Ｎ（６）くΔ
ＹＴ・ΔＹ＞夕ＩＮ・σｚ２　　　　　　　　　　　（
７）ただし、〈・〉は期待値を示し、１□、は２ＮＸ２
Ｎの単位行列、ＩＮはＮＸＮの単位行列、σ′Ｔ２及び
０８′はサーベイデータの誤差の分散で、σ７　は前記
時間差の誤差の分散、σ８′は前記サーベイ点数ョンベ
クトルの各座標の誤差の分散であり、サーベイデータの
収集中周囲雑音レベルはほぼ一定であると仮定している
。

■　前記式（２）〜（７）の関係から、前記誤差Δｘ２
の共分散くΔｘ２Ｔ・Δｘ２〉は次式で与えられる。

（ＪＸｌ−ΔＸ２）＝（ＡＡＴ）σ、”＋（Ｂｎ”）ｃ
ｒ、’　　　　（８）■　前記式（８）から、前記誤差
Δｘ２のＸ＋３’成分の分散の和Ｊ＜Δｘ２２＞　＋　
＜Δｙ２′〉は次式で与えられる。

ｅｘ＝（ｔｒａｃｅ　（ＡＡＴ）　）　・σ、’＋（ｔ
ｒａｃｅ　（ＢＢＴ）　）−σ８′＝ξ　・σ　＋ξ　
・σ２（９） τ　　　τ　　　　８　　　Ｓ ただし、 ξｒＡ　ｔｒａｃｅ　（ＡＡ”）　　　　　　　　　　
　αＱξ、　Ａ　ｔｒａｃｅ　（ＢＢＴ）　　　　　　
　　　　　　α力であシ、ξ７．ξ８は各々前記位置ベ
クトル×２とＸ８（ｊ）：　（ｊ＝１　、・・・、Ｎ）
で与えられるスカラ量である。以下ξ７は時間差誤差倍
率係数、ξ８はサーベイ位置誤差倍率係数と呼ぶ。

■　前記■におけるサーベイレンジに対する制約ｒ８（
ｊ）りｒｓ’（ｊ＝ｘ・・・・・Ｎ）をおいて、前記式
αＱ、αηで与えられる誤差倍率係数ξ７．ξ８を算出
すると、ｌ　Ｘ２１（ｒ　ｓすなわち前記受波器１□と
１．の間隔と比べてサーベイレンジｒ８が充分に長いと
き、次のように与えられる。

ξＴりｆ（θ１　：　ｌ＝１　ｔ・・・、Ｎ）　　　　
　　　　　　　　（２）ただし、ｆ（・）９ｇ（・）は
いずれも第１１図に示すサーベイ点２．のＸ軸に関する
方位角度θ１のみで決まる関数である。

上記式（６）、に）は、時間差誤差倍率係数ξ７はサー
ベイレンジｒ８に対して変化せず一定であるのに対し、
サーベイ位置誤差倍率係数ξ８はサーベイレンジｒ８の
２乗に反比例して減少することを表わしている。第８図
はβ４　ｒ　ｓ７’　ｌ　Ｘ２　ｌ　に対するξ７の計
算例、第９図はβに対するξ８の計算例である。なお、
計算条件は Ｄ　　ｘ２（ｘ２＋ｏ〕”ｐ従って１Ｘ２１＝ｌＸ２１
ｉｉ）　　Ｎ＝５．すなわちサーベイ点数を５１１１）
　　θａ（１）＞４５°、θ８（２）＝−２２，５°、
θ８（３）＝Ｏ°。

θ８（４）＝２２．５°、θｓ、（５）＝４５゜とした
場合である。

■　一方、前記時間差誤差の分散σ１は前記受波器１１
　ｅ１２における前記信号源からの信号を受信するとき
の信号対雑音比にほぼ反比例して変化し、ｔ　−に；ｌ
！？ｉｙＮ“ｆＪｔＵＭｆＥ？−４４ｖ＝ｙｙ　ｒ・０
１はぼ２乗に反比例するので、前記時間差誤差の分　　
　Ｉ散σ７　は該サーベイレンジｒ８のほぼ２乗に比例
して増加する。

■　従っ゛て、前記サーベイ点位置誤差の分散σ８′が
前記サーベイレンジｒ８に対して変化しない場合や、変
化するとしても前記時間差誤差の分散σ７′の変化と比
較して変化の度合が少ない場合は、■、■、■の関係か
ら、前記式（９）で与えられるキャリブレーション誤差
ｅｘを最小とするサーベイレンジｒＢが存在することに
なる。第１Ｏ図は、この関係を示す説明図である。第１
０図において、時間差誤差によって生ずるキャリブレー
ション誤差の１分散ξ７・σ７はほぼサーベイレンジｒ
８の２乗に比例して増大するので、サーベイ点位置誤差
によって生ずるキャリブレーション誤差の分散ξ８・σ
８′がサーベイレンジｒ８に対して減少する限りは、す
なわちサーベイ点位置誤差の分散σ８　がサーベイレン
ジｒ８の２乗以下の階乗に比例する限りは、該ξ７・σ
Ｔ′とξ８・ξ８′の和であるキャリブレーション誤差
ｅｘを最小とするサーベイレンジｒ８が存在することに
なる。

本発明は、該誤差倍率係数ξ７及びξ８が、サーベイレ
ンジｒｓ及び方位角度分布θ、（ｊ）：（ｊ＝１．・・
・、Ｎ）のみで与えられ、かつξ７はｒ８に対してほぼ
一定となるのに対して、ξ８はｒＢの２乗に比例して減
少することを利用したものであシ、サーベイデータの収
集に先だって、サーベイレンジｒ８を変えながら前記キ
ャリブレーション誤差ｅＸのｒ　’ｓに対する変化から
該ｅ　を最小とするようなサーベイレンジｒｓ又は該ｅ
Ｘが予め定めた値以下となるｒ８を求め、該ｒＢ上にサ
ーベイポイントを配列してサーベイデータを収集しよう
とするものである。−次に本発明の実施例について説明
する。

第１図は本発明の第１の実施例を示−す機能構成図であ
って、１１．１□は各々受波器、１０１，１０□は各々
増幅器、１１１，１１□は各々フィルタ、１２は時間差
測定装置、１３は信号源位置測定装置、１４は時間差誤
差推定器、１５はサーベイ位置誤差レジスタ、１６は入
力端子、１７はキャリブレーション誤差算出器、１８は
最小点検出器、１９は出力端子、２０はサーベイデータ
記憶器、２１は受波器位置算出器、２２は出力端子であ
シ、Ｘ、（ｍ：ｉ）は第ｍ番目のサーベイレンジにおけ
る第ｉ番目の信号源位置ベクトルの測定値、τ２（ｍ：
１）は第ｍ番目のサーベイレンジにおける第ｉ番目の時
間差の測定値、σｒ（ｍ）は第ｍ番目のサーベイレンジ
における時間差誤差の分散の推定値、ｅｘ（ｍ）は第ｍ
番目のサーベイレンジにおけるキャリブレーション誤差
の算出値ｓ　’ｓ、ｍｉｎは最小キャリブレーション誤
差サーベイレンジである。

第１図において、受波器１１，１□の出力信号は前記増
幅器１０１．１０□で各々適正全レベルまで増幅された
後、前記フィルタ１１１，１１□で適正な帯域に帯域制
限され、時間差測定装置１２に入力される。時間差測定
装置１２は受波器１１と１２の出力信号間の時間差τ２
（ｍ：ｉ）を求め、該時間差τ２　（ｍ　：　ｉ　）は
前記時間差誤差推定器１４と前記サーベイデータ記憶器
２０に入力される。時間差測定装置１２は、例えば良く
知られた受波器１□と１□の出力信号間の相関をとる相
関器と該相関器出力の最大点検出器等で実現することが
できる。前記時間差誤差推定器１４は前記２ｍ番目のサ
ーベイレンジにおける第１番目のデータτ２（ｍ：ｉ）
のｉに関する時系列入力から、時間差誤差の分散σＴ２
（ｒｎ）を推定し、該σ、’　（ｍ）を前記キャリブレ
ーション誤差算出器１７に入力する。前記サーベイ位置
誤差レジスタ１５はサーベイ位置誤差の分散σ８　を記
憶しておくレジスタであシ、第１図の実施例は該位置誤
差の分散σ８′が前記第ｍ番目のサーベイレンジｒ８（
ｍ）に対して一定の場合を示している。前記信号源位置
測定装置ｉ３は前記受波器１．に対する信号源位置を測
定し、第ｍ番目のサーベイレンジｒＢ（ｍ）における第
ｉ番目のデータＸｓ　（ｍ　：　１　）を前記キャリブ
レーション誤差算出器１７と前記サーベイデータ記憶器
２０に入力する。

前記入力端子１６は、実際のキャリブレーション計算に
用いるサーベイデータ数Ｎとサーベイレンジｒｓ（ｍ）
上の方位角分布θｓ　（ｊ　）　：　（ｊ＝１．−、Ｎ
）を前記キャリブレーション誤差算出器１７に入力する
ための入力端子であシ、前記キャリブレーション誤差算
出器１７は前記第ｍ番目のサーベイレンジｒ、（ｍ）と
該Ｎ及び該θｓ（Ｄ”（ｊ＝ｉ、−ｅＮ）から、前記式
（９）に基づいて第ｍ番目のサーベイレンジｒ８（ｍ）
におけるキャリブレーション誤差の予測値ｅＸ（ｍ）を
算出する。最小点検出器１８は前記キャリブレーション
誤差の算出値ｅＸ（ｍ）を最小とする前記サ　　　□゛
−ベイレンジｒ　、＋・を求める最小点検出器であり、
８＋ｍｌｎ 出力端子１９は該　　・　を出力する出力端子であｒｓ
　Ｉｍｔ庁 る。前記サーベイデータ記憶器２０は前記サーベイデー
タを記憶する記憶器であシ、サーベイレンジが前記ｒ　
Ｂ　１ｍ１ｎ！上に配列された信号源位置Ｘ、（ｊ）”
Ｃｒ　Ｂ　）ｍｌｄ　’　ＣＱＳθＢ　（ｊ　）　＋　
ｒ　Ｂ、ｍｔｎ’ｌ　−ｄｎθ５（ｊ）：ｌ”：（ｊ＝
ｉ、−２Ｎ）におけるサーベイデータｘｓ（ｊ）、τ２
（ｊ）：（ｊ＝１．・・・、Ｎ）を記憶する。また、前
記受波器位置算出器２１は該サーベイデータＸ、（ｊ）
ｔτ２（ｊ）：（ｊ＝ｔ、・・・、Ｎ）を用いて前記式
（１）に基づいて前記受波器１２の位置ベクトルの推定
値×２を算出し、出力端子２２は該推定値Ｘ２をキャリ
ブレーション結集として出力する出力端子である。

第２図は前記時間差誤差推定器１４の詳細な例であシ、
３０は前記時間差測定装置１２の出力τ２（ｍ：ｉ）が
入力される入力端子、３１は第１の平滑器、３２は加算
器、３３は２乗算出器、３４は第２の平滑器、３５は前
記時間差誤差推定器１４の出力端子である。第２図にお
いて、第１の平滑器３１は、入力データτ２（ｍ：ｉ）
を１．領域において平滑化する平滑器であり、例えば平
滑後の時間差算出し出力する。ただしＫはｉ領域におけ
る使用データ数である。前記加算器３２は前記入力デー
タτ（、、：ｉ）と前記平滑後の時間差データ下□（ｍ
）との差Δτ２（ｍ：ｉ）＝τｚ（ｍ：ｉ）　”□（ｍ
）を算出し、前記２乗算出器３３は該出力Δτ２（ｍ：
ｉ）の２乗値Δτ２（ｍ：、ｉ）を算出して、前記第２
の平滑器３４は゛該２乗値Δτ２’　（ｍ　：　１　）
をｉ領域において平滑化する平滑器であシ、例えば該平
滑後の出力Δτ２′（ｍ）すなわち時間／にのように算
出して、前記出力端子３５に出力する。

第３図は前記キャリブレーション誤差算出器１７の詳細
な例であり、４０は前記サーベイ位置誤差レジスター５
の出力である。サーベイ位置誤差の分散σＳ′の入力端
子、４１は前記時間差誤推定器１４の出力である時間差
誤差の分散σ、’（ｍ）の入力端子、４２は前記信号源
位置測定装置１３の出力である第ｍ番目のサーベイレン
ジにおける第１番目の信号源位置測定値Ｘｓ　（ｒｎ　
：　ｉ）の入力端子、４３は前記入力端子１６から前記
サーベイデータ数Ｎとサーベイレンジｒ８（ｍ）上の方
位角分布θＢ（ｊ）：（ｊ＝１．・・・、Ｎ）を入力す
る入力端子、４４はサーベイレンジ算出器、４５はサー
ベイ位置誤差倍率係数算出器、４６は時間差誤差倍率係
数算出器、４７は第１の掛算器、４８は第２の掛算器、
４９は加算器、５０は該キャリブレーション誤差算出器
１７の出力端子である。第３図において、前記サーベイ
レンジ算出器４４は前記データＸｓ（ｍ：ｉ）から第ｍ
番目のサーベイレンジｒｓ（ｍ）を算出し、前記サーベ
イ位置誤差倍率係数算出器４５は該サーベイレンジｒｓ
（ｍ）と前記サーベイデータ数Ｎ及び方位角分布θ８（
ｊ）：（ｊ＝１．・・・、Ｎ）から前記式θカ又は０１
に基づいてサーベイ位置誤差倍率係数ξ８を算出し、前
記時間差誤差倍率係数算出器４６は前記サーベイデータ
数Ｎ及び方位角分布θ８（ｊ）：（ｊ＝１．・・・、Ｎ
）から前記式０１又は（ロ）に基づいて時間差誤差倍率
係数ξ７を算出する。第１の掛算器４７は前記サーベイ
位置誤差倍率誤差倍率係数ξ８と前記サーベイ位置誤差
の分散σ８′との積を算出し、前記第２の掛算器４８は
前記時間差誤差倍率係数ξ７と前記時間差誤差の分散σ
７′との積を算出する。前記加算器４９は前記第１の掛
算器４７の出力ξ８・σ♂と前記第２の掛算器４８の出
力ξ７・σ１の和を算出して、第ｍ番目サーベイレンジ
におけるキャリブレーション誤差ｅｘ（ｍ）＝ξ８・０
８′＋ξ７・σア′を算出し、前記出力端子５０に出力
する。

第４図は、本発明の第２の実施例を示す機能構成図であ
シ、第１図と同じ要素には同一符号を付して各要素の詳
細説明は省略する（第６図及び第７図も同様とする）。

第４図の２３はサーベイ位置誤差推定器である。サーベ
イ位置誤差推定器２３は前記信号源位置測定器１３の出
力Ｘｓ　（ｍ　：　１　）のサーベイレンジｒ、（ｍ）
毎のサーベイ位置の誤差の分散σ、’（ｍ）を推定して
、前記キャリブレーション誤差算出器１７に出力する。

前記第１の実施例は前記サーベイ位置誤差の分散が一定
とみなされる場合であったが、本第２の実施例は該誤差
の分散がサーベイレンジｒ、（ｍ）によりて変化する場
合の本発明の実施例でちる。前記キャリブレーション誤
差算出器１７は該サーベイ位置誤差推定器２３から各ｍ
番目のサーベイレンジｒ８（ｍ）　毎に算出される該サ
ーベイ位置誤差の分散σ８’（ｍ）を用いて、第１の実
施例と同様に前記キャリブレーション誤差ｅｘ（ｍ）を
算出する。

第５図は前記サーベイ位置誤差推定器２３の詳細な例で
あり、５１は前記信号源位置測定装置゛１３の出力Ｘｓ
（ｍ：ｉ）が入力される入力端子、５２は第１の平滑器
、５３は加算器、５４はノルム２乗値算出器、５５は第
２の平滑器、５６は前記サーベイ位置誤差推定器２３の
出力端子である。第５図において、第１の平滑器５２は
、入力データＸｓ（ｍ二ｉ）をｌ領域において平滑化す
る平滑器である。前記加算器５３は前記入力データＸｓ
（ｍ：ｉ）と前記平滑後のサーベイ位置データＸｓ　（
ｍ）との差Δｘｓ　（ｍ　：　ｉ　）αｓ　（ｍ　：　
ｔ　）　Ｘ　ｓ　（ｍ）を算出し、前記ノルム２乗値算
出器５４は該ベクトルΔＸｓ　（ｍ　：　ｉ）のノルム
の２乗値すなわちＸ、Ｙ成分の２乗和（Ｖ２）１ΔＸ　
ｓ　（ｍ　：　ｉ）　ｌ　２を算出する。前記第２の平
滑器５５は該ノルムの２乗値（１／’２月ΔＸ　ｓ　（
ｒｎ　：　ｉ）　ｌ　２をｌ領域において平滑化する平
滑器であり、例えば該平滑後の出力ＣＶ２月ΔＸ、（ｍ
１２すなわ出して、前記出力端子５６に出力する。

第６図は本発明の第３の実施例を示′す機能構成図であ
シ、２４は比較器、２５は入力端子である。

この実施例は、前記第１の実施例の最小点検出器１８を
比較器２４でおきかえたものであシ、前記キャリブレー
ション誤差算出器１７で算出される第ｍ番目のサーベイ
レンジにおけるキャリブレーション誤差ｅ　（ｍ）は、
前記入力端子２５から入力されるスレシュホールド値ｅ
　　と前記比較器ｘ、ｔｈ ２４において比較され、該誤差の算出値ｅｘ（ｍ）が該
スレシュホールド値ｅ　　以下になるときのすｘ、　ｔ
ｈ −ペイレンジ範囲ｒ８，１〜ｒ　ｓ　、　２が前記出力
端子１９に出力される。前記サーベイデータ記憶器２０
は、サーベイレンジｒｓがｒ８，１≦ｒｓ≦ｒｓ、２と
なるようなサーベイレン・ゾ上に配列された信号源位置
Ｘ５（Ｄ＝Ｃｒｓ・邸θ５（ｊ）、ｒｓ−＊θｓ　（ｊ
　）］：　（］ｊ＝１．−、Ｎにオケるサーベイデータ
Ｘ５（ｊ）、τ２（ｊ）：（ｊ＝１．・・・、Ｎ）を記
憶し、以下第１の実施例と同様にしてキャリブレーショ
ン結果×２を得る。

第７図は本発明の第４の実施例を示す機能構成図である
。この実施列は前記第３の実施例では前記サーベイ位置
誤差の分散がサーベイレンツｒｓ（ｍ）に対して一定と
仮定できるような場合の実施例であるのに対して、水筒
４の実施例は前記第２の実施例と同様、誤差の分散がサ
ーベイレンジｒａ（ｍ）に対して変化するような場合の
実施例である。第４の実施例は第３の実施例の前記サー
ベイ位置誤差レジスタ１５を前記第２の実施例の前記サ
ーベイ位置誤差推定器２３でおきかえたものであシ、前
記キャリブレーション誤差算出器１７に入力、されるサ
ーベイ位置誤差の分散値が各ｍ番目のサーベイレンジｒ
８（ｍ）毎に変化するだけであシ、以下第３の実施例と
同様にしてキャリブレーション結果×２を得ることがで
きる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように本発明では、受波器位置の
キャリブレーションにおけるサーベイデータの収集に先
だって、サーベイ位置誤差と時間　　　□差誤差及びサ
ーベイレンジから該サーベイレンジにおけるキャリブレ
ーション誤差を算出し、該キャリブレーション誤差を予
測するとともに、該サーベイレンジを変化させて該サー
ベイレンジに対する前記キャリブレーション誤差の変化
から該キャリブレーション誤差を最小とするサーベイレ
ンジ又は予め定めた規定値以下になるサーベイレンジを
求め、このようにして求めたサーベイレンジ上に信号源
を配列して実際のキャリブレーションのだめのサーベイ
データを収集するので、精度の高い受波器位置のキャリ
ブレーションを行つことができるとともに、むだなサー
ベイデータの収集ブレーションに好適に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す機能構成図、第２
図は時間差誤差推定器の構成例を示す図、第３図はキャ
リブレーション誤差算出器の構成例を示す図、第４図は
本発明の第２の実施例を示す機能構成図、第５図はサー
ベイ位置誤差推定器の構成例を示す図、第６図は本発明
の第３の実施例を示す機能構成図、第７図は本発明の第
４の実施例を示す機能構成図、第８図はサーベイレンジ
に対するサーベイ位置誤差倍率係数の計算例を示す図、
第９図はサーベイレン・ジに対する時間差誤差倍率係数
の計算例を示す図、第１０図はサーベイレンジに対する
キャリブレーション誤差の関係を示す説明図、第１１図
は受波器位置のキャリブレーションの原理を説明する幾
何的関係図である。 １１．１□・・・受波器、２４，２□、・・・、２Ｎ・
・・サーベイ点、１０４，１０□・・・増幅器、１１１
．１１２・・・フィルタ、１２・・・時間差測定装置、
１３・・・信号源位置測定装置、１４・・・時間差誤差
推定器、１５・・・サーベイ位置誤差レジスタ、１７・
・・キャリブレーション誤差算出器、１８・・・最小点
検出器、２ｏ・・・サーベイデータ記憶器、２１・・・
受波器位置算出器、２３・・・サーベイ位置誤差推定器
、２４・・・比較器、３１・・・第１の平滑器、３２・
・・加算器、３３・・・２乗算出器、３４・・・第２の
平滑器、４４・・・サーベイレンジ算出器、４５・・・
サーベイ位置誤差倍率係数算出器、４６・・・時間差誤
差倍率係数算出器、４７・・・第１の掛算器、４８・・
・第２の掛算器、４９・・パ加算器、５２・・・第１の
平滑器、５３・・・加算器、５４・・・ノルム２乗値算
出器、５５・・・第２の平滑器。 特許出願人　　沖電気工業株式会社 特許出願代理人弁理士　山　本　恵　−ρ＝　ｉｓ／ｎ
ｘ２ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 空間上に配列された複数の受波器の相対位置を、空間上
   に配列した信号源の位置情報と該信号源からの信号が前
   記受波器に到達する時間差情報とから求める受波器位置
   のキャリブレーション方式において、 前記時間差情報に含まれる誤差を推定する第１の手段と
   、 該第１の手段により推定された時間差誤差と前記信号源
   の位置情報に含まれる誤差及び前記受波器と前記信号源
   位置間の距離であるサーベイレンジからキャリブレーシ
   ョンによる受波器位置の推定誤差を算出する第２の手段
   とを設け、 前記サーベイレンジを変えながら前記第２の手段により
   前記キャリブレーションによる受波器位置の推定誤差を
   算出し、該推定誤差が最小もしくは所定のスレシュホー
   ルド値以下となるサーベイレンジを求め、該サーベイレ
   ンジに基づき前記受波器位置のキャリブレーションを行
   なうことを特徴とする受波器位置のキャリブレーション
   方式。