JPS63117284A - 測距装置 - Google Patents
測距装置Info
- Publication number
- JPS63117284A JPS63117284A JP26177386A JP26177386A JPS63117284A JP S63117284 A JPS63117284 A JP S63117284A JP 26177386 A JP26177386 A JP 26177386A JP 26177386 A JP26177386 A JP 26177386A JP S63117284 A JPS63117284 A JP S63117284A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- delay
- target
- variable delay
- correlators
- receiver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Landscapes
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は船舶等（以下、目標という）の発する航走音を
用いて、目標までの距離を測定する測距装置に関する。
用いて、目標までの距離を測定する測距装置に関する。
（従来の技術）
第４図は従来の測距装置の構成を示すブロック図である
。同図において、４１は目標、４２，４３，４４は受波
器、４５．４６は相関器、 ４７．４８はピーク点推定
器、４９は距離計算器、５０は出力端子である。ここで
、受波器４２，４３．．４４はほぼ一直線上に配置され
ているものとする。
。同図において、４１は目標、４２，４３，４４は受波
器、４５．４６は相関器、 ４７．４８はピーク点推定
器、４９は距離計算器、５０は出力端子である。ここで
、受波器４２，４３．．４４はほぼ一直線上に配置され
ているものとする。
このような構成からなる従来の測距装置によれば、以下
に説明する動作を行なって目標４１までの距離を測定す
る。
に説明する動作を行なって目標４１までの距離を測定す
る。
先ず、目標４１から放射されて伝搬して来た音波は受波
器４２，４３．４４によって電気信号に変換される。
器４２，４３．４４によって電気信号に変換される。
そして、相関器４５は受波器４２と受波器４３の出力信
号の相互相関関数φ、２（τ）を、相関器４６は受波器
４３と受波器４４の出力信号の相互相関関数φ２．（τ
）を算出する。次に、ピーク点推定器４７．４８は各々
相互相関関数φ１２（τ）、φ２３（τ）のピークを検
出△ハ し、各ピーク点の位置τ、２．τ２．を推定する。距ハ
へ 離計算器４９は各ピーク点の位置τ、２．τ２．及び音
速Ｃから目標４１の距離ｒ及び方位θを計算して出力端
子５０から出力する。ピーク点推定器４７．４８の△
△ 各出力信号であるτ１２．τ２３は、目標４１から放射
された音波が受波器４２．４３．４４に到達するまでに
要する伝搬時間を各々τ０．τ２．τ、とすると、τ□
２＝τ□−τ２．τ２３＝τ２−τ３の推定値となる。
号の相互相関関数φ、２（τ）を、相関器４６は受波器
４３と受波器４４の出力信号の相互相関関数φ２．（τ
）を算出する。次に、ピーク点推定器４７．４８は各々
相互相関関数φ１２（τ）、φ２３（τ）のピークを検
出△ハ し、各ピーク点の位置τ、２．τ２．を推定する。距ハ
へ 離計算器４９は各ピーク点の位置τ、２．τ２．及び音
速Ｃから目標４１の距離ｒ及び方位θを計算して出力端
子５０から出力する。ピーク点推定器４７．４８の△
△ 各出力信号であるτ１２．τ２３は、目標４１から放射
された音波が受波器４２．４３．４４に到達するまでに
要する伝搬時間を各々τ０．τ２．τ、とすると、τ□
２＝τ□−τ２．τ２３＝τ２−τ３の推定値となる。
よって、音波の伝搬媒質が均一で音波が球面状に拡散す
るものとし、３つの受波器４２，４３，４４の音響中心
の位置が正確に知りえるならば、簡単な幾何学的計算に
より、受波器４２，４３．４４からなる受波器系を基準
とする目標４１の距離ｒ及び方位θが計算できる。
るものとし、３つの受波器４２，４３，４４の音響中心
の位置が正確に知りえるならば、簡単な幾何学的計算に
より、受波器４２，４３．４４からなる受波器系を基準
とする目標４１の距離ｒ及び方位θが計算できる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記従来の装置では目標４１または受波
器４２，４３．４４を備えた自艦が航走して移動したと
き、相互相関関数φ□２（τ）、φ２．（τ）のピーク
点が移動するため、これらを算出するために必要な積分
時間を余り長くできず、受波器４２，４３．４４で受信
する信号のＳＮ比が低いときには相互相関関数φ、２（
τ）、φ２３（τ）に顕著なピーク点が生じ△ △ なくなり、伝搬遅延時間差の推定τ、２．τ２．には大
きな誤差を生じ、測距機能を失うことになるという問題
点があった。
器４２，４３．４４を備えた自艦が航走して移動したと
き、相互相関関数φ□２（τ）、φ２．（τ）のピーク
点が移動するため、これらを算出するために必要な積分
時間を余り長くできず、受波器４２，４３．４４で受信
する信号のＳＮ比が低いときには相互相関関数φ、２（
τ）、φ２３（τ）に顕著なピーク点が生じ△ △ なくなり、伝搬遅延時間差の推定τ、２．τ２．には大
きな誤差を生じ、測距機能を失うことになるという問題
点があった。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、相関器の
積分時間を長くすることが可能になり、測距制度を大幅
に改善できると共に、低いＳＮ比の信号に対しても測距
機能を保持できる測距装置を提供することを目的とする
。
積分時間を長くすることが可能になり、測距制度を大幅
に改善できると共に、低いＳＮ比の信号に対しても測距
機能を保持できる測距装置を提供することを目的とする
。
（問題点を解決するための手段）
本発明は前記問題点を解決するために複数の受波器の出
力信号の相互間で生じる伝搬遅延時間差を測定すること
により音波を発する目標の位置を計測する測距装置にお
いて、任意の２つの受波器のうち一方の受波器の出力信
号と、可変遅延回路を介した他方の受波器の出力信号と
の相関関数を求める手段と、相関関数のピーク点の位置
を求め。
力信号の相互間で生じる伝搬遅延時間差を測定すること
により音波を発する目標の位置を計測する測距装置にお
いて、任意の２つの受波器のうち一方の受波器の出力信
号と、可変遅延回路を介した他方の受波器の出力信号と
の相関関数を求める手段と、相関関数のピーク点の位置
を求め。
求めた値に可変遅延回路に与える遅延量を加えた値に基
づいて目標の位置を計測する手段と、可変遅延回路に与
える遅延量を、相関関数のピーク点の変動が少なくなる
ように制御する手段とを具備したことに特徴がある。
づいて目標の位置を計測する手段と、可変遅延回路に与
える遅延量を、相関関数のピーク点の変動が少なくなる
ように制御する手段とを具備したことに特徴がある。
（作用）
以上のような構成からなる本発明によれば、次のように
作用する。
作用する。
複数の受波器のうち任意の２つの受波器に着目してみる
と、一方の受波器の出力信号は直接に、他方の受波器の
出力信号は可変遅延回路を介した後に各々相関器に入力
される。この相関器では２つの受波器の出力信号の相互
相関関数が求められる。そして、この相関関数のピーク
点の位置を求め、この値に可変遅延回路に与える遅延量
を加えた値に基づいて目標の位置を計測する。この際、
可変遅延回路に与える遅延量は相関関数のピーク点の変
動が少ないように制御されている。
と、一方の受波器の出力信号は直接に、他方の受波器の
出力信号は可変遅延回路を介した後に各々相関器に入力
される。この相関器では２つの受波器の出力信号の相互
相関関数が求められる。そして、この相関関数のピーク
点の位置を求め、この値に可変遅延回路に与える遅延量
を加えた値に基づいて目標の位置を計測する。この際、
可変遅延回路に与える遅延量は相関関数のピーク点の変
動が少ないように制御されている。
したがって、本発明は前記問題点を解決することができ
、相関器の積分時間を長くすることができるので測距精
度を大幅に改善できると共に低いＳＮ比の信号に対して
も測距機能を保持できる測距装置を提供できる。
、相関器の積分時間を長くすることができるので測距精
度を大幅に改善できると共に低いＳＮ比の信号に対して
も測距機能を保持できる測距装置を提供できる。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。同図において、１，２は受波器、３は受波器アレイ
、４はビームフォーマ、５，６は可変遅延回路、７は方
位推定器、８は遅延量推定器、９，１０は相関器、１１
．１２はピーク点推定器、１３は距離計算器、１４は出
力端子である。ここで、受波器アレイ６及びビームフォ
ーマ４はその出力信号のＳＮ比の改善を図るためのもの
であり、方位推定器７は図示していない目標の方位θの
概略の推定θを得るためのものである。また、遅延量推
定器８はこのθから推定すべき遅延量の概略値を算出し
、この値を用いて可変遅延回路５，６の遅延量を変え、
相関器９，１０の出力信号φ、２（τ）。
る。同図において、１，２は受波器、３は受波器アレイ
、４はビームフォーマ、５，６は可変遅延回路、７は方
位推定器、８は遅延量推定器、９，１０は相関器、１１
．１２はピーク点推定器、１３は距離計算器、１４は出
力端子である。ここで、受波器アレイ６及びビームフォ
ーマ４はその出力信号のＳＮ比の改善を図るためのもの
であり、方位推定器７は図示していない目標の方位θの
概略の推定θを得るためのものである。また、遅延量推
定器８はこのθから推定すべき遅延量の概略値を算出し
、この値を用いて可変遅延回路５，６の遅延量を変え、
相関器９，１０の出力信号φ、２（τ）。
φ２．（τ）のピーク点の変動が少なくなるようにする
ためのものである。
ためのものである。
第２図は第１図の可変遅延回路５，６の構成を示すブロ
ック図である。同図において、２１は信号入力端子、２
２はＲＡＭ、２３はＲＯＭ、２４は乗算器、２５．２６
は加算器、２７は累積レジスタ、２８はデータ入力端子
、２９はデータレジスタ（以下、Ｄ−ＲＥＧと略す）、
３０はライトアドレスカウンタ（以下。
ック図である。同図において、２１は信号入力端子、２
２はＲＡＭ、２３はＲＯＭ、２４は乗算器、２５．２６
は加算器、２７は累積レジスタ、２８はデータ入力端子
、２９はデータレジスタ（以下、Ｄ−ＲＥＧと略す）、
３０はライトアドレスカウンタ（以下。
ＷＡＣと略す）、３１はクロックカウンタ（以下、ＣＣ
と略す）、３２は減算器、３３は２−１スイツチ、３４
は出力端子である。ここで、第１図の遅延量推定器８か
ら送られる遅延量データはデータ入力端子２８を通して
Ｄ−ＲＥＧ２９に入力され、第１図の受波器２またはビ
ームフォーマ４の出力信号の標本値は信号入力端子２１
を通してＲＡＭ２２のＷＡＣ３０で与えられるアドレス
（以下、（ＷＡＣ）と表す）の位置に順次に書き込まれ
る。Ｄ−ＲＥＧ２９に与えられる遅延量データは、信号
の標本化周期を単位に２進数で表現されているものとし
、その整数部（ｄ ｒ）は加算器２６に、小数部（ｄｐ
）はＲＯＭ２３のアドレス（Ａ）入力部の上位部に送ら
れる。信号入力端子２１に与えられた１つの信号の標本
値がＲＡＭ２２に書き込まれてから、所定の遅延量を持
った信号の標本値が出力端子３４から出力されるまでの
動作は、以下の通りである。
と略す）、３２は減算器、３３は２−１スイツチ、３４
は出力端子である。ここで、第１図の遅延量推定器８か
ら送られる遅延量データはデータ入力端子２８を通して
Ｄ−ＲＥＧ２９に入力され、第１図の受波器２またはビ
ームフォーマ４の出力信号の標本値は信号入力端子２１
を通してＲＡＭ２２のＷＡＣ３０で与えられるアドレス
（以下、（ＷＡＣ）と表す）の位置に順次に書き込まれ
る。Ｄ−ＲＥＧ２９に与えられる遅延量データは、信号
の標本化周期を単位に２進数で表現されているものとし
、その整数部（ｄ ｒ）は加算器２６に、小数部（ｄｐ
）はＲＯＭ２３のアドレス（Ａ）入力部の上位部に送ら
れる。信号入力端子２１に与えられた１つの信号の標本
値がＲＡＭ２２に書き込まれてから、所定の遅延量を持
った信号の標本値が出力端子３４から出力されるまでの
動作は、以下の通りである。
まず、ＣＣ３１は−Ｎ＋１から十Ｎまでの整数を順次発
生し、加算器２６およびＲＯＭ２３のアドレス（Ａ）入
力部の下位部に送る。これに従い、ＲＡＭ２２からはア
ドレス（ＷＡＣ）−ｄＩを中心にその前後のアドレスか
ら２Ｎ語を順次に読み出し、ＲＯＭ２３からは遅延量の
小数部ｄ、に対応する補間フィルタの係数２Ｎ語を順次
に読み出し、それらの積和を乗算器２４、加算器２５、
累算レジスタ２７によって算出し、出力端子３４に送り
出す。補間フィルタの係数は、補間フィルタのインパル
ス応答を中心からｄ、たけずれた点を中心に標本化周期
で標本化したものである。以上の動作が終ると、ＣＣ３
１からキャリを発生し、ＷＡＣ３０を歩進させ、次の入
力信号の標本値をＲＡＭ２２に書き込む。
生し、加算器２６およびＲＯＭ２３のアドレス（Ａ）入
力部の下位部に送る。これに従い、ＲＡＭ２２からはア
ドレス（ＷＡＣ）−ｄＩを中心にその前後のアドレスか
ら２Ｎ語を順次に読み出し、ＲＯＭ２３からは遅延量の
小数部ｄ、に対応する補間フィルタの係数２Ｎ語を順次
に読み出し、それらの積和を乗算器２４、加算器２５、
累算レジスタ２７によって算出し、出力端子３４に送り
出す。補間フィルタの係数は、補間フィルタのインパル
ス応答を中心からｄ、たけずれた点を中心に標本化周期
で標本化したものである。以上の動作が終ると、ＣＣ３
１からキャリを発生し、ＷＡＣ３０を歩進させ、次の入
力信号の標本値をＲＡＭ２２に書き込む。
第３図は第１図の方位推定器７の構成を示すブロック図
である。同図において、４１−１．・・・、 ４１−に
は入力端子、４２−１．・・・、 ４２−には自乗器、
４３−１．・・・。
である。同図において、４１−１．・・・、 ４１−に
は入力端子、４２−１．・・・、 ４２−には自乗器、
４３−１．・・・。
４３−には積分器、４４は補間器、４５はピーク検出器
、４６は追尾フィルタ、４７は出力端子である。第１図
におけるビームフォーマ４はに個の方位θ０．θ２゜・
・・、θ、に対応する出力信号を送り出すものとする。
、４６は追尾フィルタ、４７は出力端子である。第１図
におけるビームフォーマ４はに個の方位θ０．θ２゜・
・・、θ、に対応する出力信号を送り出すものとする。
第１図の方位推定器７はこれらの出力信号をそれぞれ入
力端子４１−１．・・・、 ４１−にで受け、自乗器４
２−１と積分器４３−１．自乗器４２−２と積分器４３
−２．・・・、自乗器４２−にと積分器４３−ｋによっ
て自乗積分した後、補間器４４によって方位方向の補間
を行い、方位θに対する受信信号電力の関係Ｐ（θ）を
求める。ついで、ピーク検出器４５は補間器４４から送
られるＰ（θ）をオペレータに対し表示し、オペレータ
の指示するピーク点を選び、その正確な位置を求める。
力端子４１−１．・・・、 ４１−にで受け、自乗器４
２−１と積分器４３−１．自乗器４２−２と積分器４３
−２．・・・、自乗器４２−にと積分器４３−ｋによっ
て自乗積分した後、補間器４４によって方位方向の補間
を行い、方位θに対する受信信号電力の関係Ｐ（θ）を
求める。ついで、ピーク検出器４５は補間器４４から送
られるＰ（θ）をオペレータに対し表示し、オペレータ
の指示するピーク点を選び、その正確な位置を求める。
追尾フィルタ４６は１次の多項式フィルタであり、ピー
ク検出器４５の出力を平滑化して出力端子４７に送り出
すとともに、ピーク点の追尾のためにその予測値をピー
ク検出器４５に送り返す。
ク検出器４５の出力を平滑化して出力端子４７に送り出
すとともに、ピーク点の追尾のためにその予測値をピー
ク検出器４５に送り返す。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、伝搬遅延時間差
の推定を可変遅延回路と相関器とを用い、可変遅延回路
の遅延時間を相関器の出力信号のピーク点の変動を少な
くなるように制御したので、相関器の積分時間を長くす
ることができることにより、測距精度を大幅に改善でき
ると共に低いＳＮ比の信号に対しても測距機能を保持で
き、その適用範囲を大幅に拡大できる測距装置を提供で
きる。
の推定を可変遅延回路と相関器とを用い、可変遅延回路
の遅延時間を相関器の出力信号のピーク点の変動を少な
くなるように制御したので、相関器の積分時間を長くす
ることができることにより、測距精度を大幅に改善でき
ると共に低いＳＮ比の信号に対しても測距機能を保持で
き、その適用範囲を大幅に拡大できる測距装置を提供で
きる。
第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図の可変遅延回路の構成を示すブロック図、
第３図は第１図の方位推定器の構成を示すブロック図、
第４図は従来の測距装置の構成を示すブロック図である
。 １．２・・・受波器、 ３・・・受波器アレイ、４
・・・ビームフォーマ、５，６・・・可変遅延回路、７
・・・方位推定器、 ８・・・遅延量推定器、９、
ＩＯ・・・相関器、 １１．１２・・・ピーク点推
定器、１３・・・距離計算機、 １４・・・出力端子
。
２図は第１図の可変遅延回路の構成を示すブロック図、
第３図は第１図の方位推定器の構成を示すブロック図、
第４図は従来の測距装置の構成を示すブロック図である
。 １．２・・・受波器、 ３・・・受波器アレイ、４
・・・ビームフォーマ、５，６・・・可変遅延回路、７
・・・方位推定器、 ８・・・遅延量推定器、９、
ＩＯ・・・相関器、 １１．１２・・・ピーク点推
定器、１３・・・距離計算機、 １４・・・出力端子
。
Claims (2)
- （１）複数の受波器の出力信号の相互間で生じる伝搬遅
延時間差を測定することにより音波を発する目標の位置
を計測する測距装置において、任意の２つの受波器のう
ち一方の受波器の出力信号と、可変遅延回路を介した他
方の受波器の出力信号との相関関数を求める手段と、 前記相関関数のピーク点の位置を求め、求めた値に前記
可変遅延回路に与える遅延量を加えた値に基づいて前記
目標の位置を計測する手段と、前記可変遅延回路に与え
る遅延量を、前記相関関数のピーク点の変動が少なくな
るように制御する手段とを具備することを特徴とする測
距装置。 - （２）前記可変遅延回路に与える遅延量を、受波器アレ
イ、ビームフォーマ、自乗器、積分器、補間器、ピーク
検出器及び追尾フィルタからなる方位推定系の出力信号
を基にして算出することを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26177386A JPH07107549B2 (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26177386A JPH07107549B2 (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63117284A true JPS63117284A (ja) | 1988-05-21 |
| JPH07107549B2 JPH07107549B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=17366495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26177386A Expired - Lifetime JPH07107549B2 (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | 測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07107549B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5280457A (en) * | 1992-07-31 | 1994-01-18 | The Administrators Of The Tulane Educational Fund | Position detecting system and method |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8873730B2 (en) | 2001-02-27 | 2014-10-28 | Verizon Patent And Licensing Inc. | Method and apparatus for calendared communications flow control |
| US9392120B2 (en) | 2002-02-27 | 2016-07-12 | Verizon Patent And Licensing Inc. | Methods and systems for call management with user intervention |
-
1986
- 1986-11-05 JP JP26177386A patent/JPH07107549B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5280457A (en) * | 1992-07-31 | 1994-01-18 | The Administrators Of The Tulane Educational Fund | Position detecting system and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07107549B2 (ja) | 1995-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111903218B (zh) | 基于中国剩余定理的干涉仪测向方法 | |
| CN109581275B (zh) | 基于非圆信号和三维正交阵的二维水下doa估计方法和装置 | |
| CN107942284B (zh) | 基于二维正交非均匀线阵的水下波达方向估计方法与装置 | |
| Itagaki et al. | Indoor positioning for moving objects using a hardware device with spread spectrum ultrasonic waves | |
| US5420827A (en) | Passive multipath target range and depth estimation using a variable depth sonar | |
| JPH03165287A (ja) | 距離測定方法、その装置および相対位置測定装置 | |
| Liu et al. | A moving source localization method for distributed passive sensor using TDOA and FDOA measurements | |
| US5610612A (en) | Method for maximum likelihood estimations of bearings | |
| JPS63117284A (ja) | 測距装置 | |
| JPH11271418A (ja) | 電波位置標定システム、装置及びその方法 | |
| CN113671519A (zh) | 一种飞行时间测距方法、装置、飞行时间相机及电子设备 | |
| CN114222362A (zh) | 定位方法及定位装置 | |
| JP2570110B2 (ja) | 水中音源位置推定システム | |
| JP2950279B2 (ja) | 目標信号距離測定装置 | |
| JPH0138270B2 (ja) | ||
| JPH0836042A (ja) | Ｇｐｓ受信機及びこれに使用する速度決定手段 | |
| US4905209A (en) | Correlation match filter for passive signal detection | |
| JP2886330B2 (ja) | 信号方位測定装置 | |
| CN109828293B (zh) | 一种信号处理方法及其相关设备 | |
| CN113890655B (zh) | 基于数字地图的全射线信道模拟装置及数字孪生方法 | |
| JPH0693017B2 (ja) | パツシブレンジングシステム | |
| JP3401374B2 (ja) | 水中位置測定システムにおける音速補正法 | |
| RU2078348C1 (ru) | Двухканальный пеленгатор | |
| CN114966708A (zh) | 一种距离测量方法及系统 | |
| JPH0341385A (ja) | 基準推定ドプラ速度測定方法及び装置 |