JP2008309522A - Broadband signal processing system, method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、広帯域信号処理システム、方法及びプログラムに関し、例えば、広帯域音響信号を放射しているターゲット(目標体)の方位推定等を行うソナーシステムに適用し得るものである。 The present invention relates to a wideband signal processing system, method, and program, and can be applied to, for example, a sonar system that estimates the orientation of a target (target body) that emits a wideband acoustic signal.
例えば、ソナーシステムにおいては、直線又は円弧上等に配置された複数の音響センサで受信した音響信号(広帯域信号)を解析することにより、有効な音響信号の発信元であるターゲットの方位などを得たり、若しくは、各方位毎に有効な音響信号のレベル情報を提供してオペレータがターゲットの方位を認識し易くしたりするものである。 For example, in a sonar system, by analyzing acoustic signals (broadband signals) received by a plurality of acoustic sensors arranged on a straight line or an arc, the orientation of the target that is the source of effective acoustic signals is obtained. Or, the level information of the effective acoustic signal is provided for each azimuth so that the operator can easily recognize the azimuth of the target.
ソナーシステムなどに適用されている広帯域信号処理システムとして、従来、SPED(Subband Peak Energy Detection)処理を用いたシステムがある(非特許文献1、非特許文献2参照)。
Conventionally, as a wideband signal processing system applied to a sonar system, there is a system using SPED (Subband Peak Energy Detection) processing (see Non-Patent
音響信号が伝搬する環境(例えば海中)では、ターゲットからの音響だけでなく、雑音音響(例えばランダム雑音)も存在し、これら音響の合成音響は、各方位について見れば(かつ時間的にも)、ピークや谷が存在するものとなる。このうち、各方位のなかでピークを、サブバンド毎に得た後、サブバンド毎の結果を統合するシステムがSPED処理を用いたシステムである。 In an environment where an acoustic signal propagates (for example, in the sea), not only the sound from the target but also noise sound (for example, random noise) exists, and the synthesized sound of these sounds can be seen in each direction (and also in time). There will be peaks and valleys. Among these, a system that obtains a peak in each azimuth for each subband and then integrates the results for each subband is a system using SPED processing.
図2は、SPED処理を用いた従来の広帯域信号処理システムの一例を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of a conventional wideband signal processing system using SPED processing.
整相部1は、直線又は円弧上等に配置された複数(複数チャンネル)の音響センサ(音響センサアレイ)7で受信した音響信号を、高速フーリエ変換(FFT)等によって周波数領域信号に変換し、周波数ビンf(n)(但し、n=1,2,…,N)毎に、各チャンネルに対して位相調整を行い、空間サンプリング定理を満たす方位間隔Δθrで、相対方位θr(m)(但し、m=1,2,…,M)の整相結果b(f(n),θr(m))を算出し、真方位変換器2−1〜2−Nに整相結果b(f(n),θr(m))(但し、n=1,2,…,N、m=1,2,…,M)を出力する。このとき、第n番目の真方位変換器2−nには、第n番目の周波数ビンf(n)についての整相結果b(f(n),θr(m))を出力する。相対方位θr(m)は、音響センサアレイ7のその時点の位置から見た方位になっている。
The
信号源(ターゲット)と各音響センサとの距離により、信号源からの音響信号のある周波数成分が各音響センサに到達するタイミングがずれ、複数の周波数成分についてタイミングずれを勘案することにより、信号源の方位を算出することができる。整相部1は、このような考え方によって処理を行っている。
Depending on the distance between the signal source (target) and each acoustic sensor, the timing at which a certain frequency component of the acoustic signal from the signal source reaches each acoustic sensor is shifted. Can be calculated. The
第n番目の真方位変換器2−nは、外部から入力された、音響センサアレイ7の向きを指示しているアレイ方位情報を基に、第n番目の整相結果b(f(n),θr(m))を真方位に変換すると共に、変換時に補間処理するものである。すなわち、第n番目の真方位変換器2−nは、ベッセル補間やラグランジュ補間等を用いて、北(なお、北以外の所定方位であっても良い)を0度とする真方位θt(p)(但し、p=1,2,…,P)に方位補間し、補間結果である第n番目の真方位整相結果bc(f(n),θt(p))を対応する信号成分抽出部4−nに出力する。他の真方位変換器2−1〜2−N(2−nを除く)も同様に、整相結果b(f(1),θr(m))〜b(f(N),θr(m))から算出した真方位整相結果bc(f(1),θt(p))〜bc(f(N),θt(p))を対応する信号成分抽出部4−1〜4−Nへ出力する。 The nth true azimuth converter 2-n receives the nth phasing result b (f (n)) based on the array azimuth information indicating the direction of the acoustic sensor array 7 input from the outside. , Θr (m)) is converted into a true direction, and interpolation processing is performed at the time of conversion. In other words, the n-th true orientation converter 2-n uses Bessel interpolation, Lagrange interpolation, or the like to provide true orientation θt (p ) (Where p = 1, 2,..., P), and the nth true azimuth phasing result bc (f (n), θt (p)), which is the interpolation result, is extracted as a corresponding signal component. Output to the unit 4-n. Similarly, other true orientation converters 2-1 to 2-N (excluding 2-n) also output phasing results b (f (1), θr (m)) to b (f (N), θr (m). )) Calculated from true orientation phasing results bc (f (1), θt (p)) to bc (f (N), θt (p)) to corresponding signal component extraction units 4-1 to 4-N. Output.
信号成分抽出部4−1〜4−Nはそれぞれ、方位ピーク検出器5−1〜5−Nと信号成分抽出器6−1〜6−Nとを有する。以降、第n番目の周波数ビンf(n)に対応する信号成分抽出部4−n内部の方位ピーク検出器5−n及び信号成分抽出器6−nについて説明する。図3は、信号成分抽出部4−nの動作の説明図である。 The signal component extraction units 4-1 to 4-N include azimuth peak detectors 5-1 to 5-N and signal component extractors 6-1 to 6-N, respectively. Hereinafter, the azimuth peak detector 5-n and the signal component extractor 6-n inside the signal component extractor 4-n corresponding to the nth frequency bin f (n) will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the signal component extraction unit 4-n.
[S1]真方位変換器2−nから出力された真方位整相結果bc(f(n),θt(p))(但し、p=1,2,…,P)は、方位ピーク検出器5−n並びに信号成分抽出器6−nに入力される。 [S1] True azimuth phasing results bc (f (n), θt (p)) (where p = 1, 2,..., P) output from the true azimuth converter 2-n are azimuth peak detectors. 5-n and the signal component extractor 6-n.
[S2]方位ピーク検出器5−nは、真方位変換器2−nから入力した真方位整相結果bc(f(n),θt(p))のピーク方位を検出し、検出したL個のピーク方位Θl(但し、l=1,2,…,L)を信号成分抽出器6−nへ出力する。図3は、2個のピーク方位が存在する場合を示している。 [S2] The orientation peak detector 5-n detects the peak orientation of the true orientation phasing result bc (f (n), θt (p)) input from the true orientation converter 2-n, and detects the detected L pieces. The peak orientation Θl (where l = 1, 2,..., L) is output to the signal component extractor 6-n. FIG. 3 shows a case where there are two peak orientations.
[S3]信号成分抽出器6−nは、真方位変換器2−nから真方位整相結果bc(f(n),θt(p))を入力すると共に、方位ピーク検出器5−nからL個のピーク方位Θlを入力し、各ピーク方位Θlについて±α度(正負でαの値が異なっていても良い)の方位範囲に対応する真方位整相結果bc(f(n),θt(Θl−α<Θl<Θl+α)をSN比に換算しながら抽出し、抽出した抽出真方位整相結果bc’(f(n),θt(p))を作成し、帯域累加器3へ出力する。ここで、SN比への換算は、例えば、周波数ビン毎に雑音レベルNL(f(n))を推定し、この推定した雑音レベルNL(f(n))で真方位整相結果bc(f(n),θt(Θl−α<Θl<Θl+α)を除算することによって行う。また、α度には、音響センサアレイの配置及び周波数によって決定されるビームパターンにおいて、最大感度の半分の感度になるまでの方位幅等が用いられる。また、抽出されなかった方位の抽出真方位整相結果bc’(f(n),θt(p))は、例えば、0、若しくは、真方位整相結果bc(f(n),θt(p))の方位方向の最小値をSN比に換算した値等にする。信号成分抽出器6−nの処理は、言い換えると、雑音に係る方位を除外する処理ということもできる。
[S3] The signal component extractor 6-n receives the true azimuth phasing result bc (f (n), θt (p)) from the true azimuth converter 2-n and from the azimuth peak detector 5-n. L peak azimuths Θl are input, and true azimuth phasing results bc (f (n), θt) corresponding to azimuth ranges of ± α degrees (positive and negative may be different from each other) for each peak azimuth Θl. (Θl−α <Θl <Θl + α) is extracted while being converted into an SN ratio, and the extracted true azimuth phasing result bc ′ (f (n), θt (p)) is created and output to the
帯域累加器3は、全ての信号成分抽出部4−1〜4−Nから入力した抽出真方位整相結果bc’(f(1),θt(p))〜bc’(f(N),θt(p))を、下記の(1)式により、方位毎に、周波数方向に累加し、累加結果bcs(θt(p))を外部の表示器8等の出力装置や方位情報の利用装置に出力する。
表示器8は、例えば、累加結果bcs(θt(p))を縦軸とし横軸を方位として表示する。あるいは、縦軸を時間とし横軸を方位として累加結果bcs(θt(p))を濃淡表示する。
上述したSPED処理を用いた従来の広帯域信号処理システムは、以下のような課題を有するものであった。 The conventional broadband signal processing system using the SPED processing described above has the following problems.
信号成分抽出器6−1〜6−Nにおいて検出したピーク方位Θl±α度内の真方位整相結果bc(f(n),θt(p))をSN比に換算しながら抽出するため、信号成分と抽出範囲内の雑音成分が抽出され、累加結果bcs(θt(p))には、信号成分と雑音成分が含まれることになる。雑音成分が多ければ、累加結果bcs(θt(p))の算出精度は低いものとなる。そのため、累加結果bcs(θt(p))において、信号成分を劣化させずに、雑音成分を低減することが課題となっている。 In order to extract the true azimuth phasing result bc (f (n), θt (p)) within the peak azimuth θl ± α degrees detected by the signal component extractors 6-1 to 6-N while converting it into the SN ratio, The signal component and the noise component within the extraction range are extracted, and the cumulative result bcs (θt (p)) includes the signal component and the noise component. If there are many noise components, the calculation accuracy of the cumulative result bcs (θt (p)) will be low. Therefore, it is a problem to reduce the noise component without degrading the signal component in the cumulative result bcs (θt (p)).
また、信号検出能力が、信号成分抽出器6−1〜6−Nにおいて信号成分を抽出する際の方位範囲α度に大きく依存している。そのため、このα度を最適な値とする必要があり、この信号抽出範囲αを最適化することが課題となっている。 In addition, the signal detection capability greatly depends on the azimuth range α degrees when the signal component extractors 6-1 to 6-N extract the signal components. Therefore, it is necessary to set the α degree to an optimum value, and it is a problem to optimize the signal extraction range α.
さらに、帯域累加器3から出力される累加結果bcs(θt(p))の方位間隔は、真方位変換器2−1〜2−Nから出力される真方位整相結果bc(f(n),θt(p))の方位間隔と同じである。しかし、表示器8で表示する際には、真方位整相結果bc(f(n),θt(p)の方位間隔を描画点の間隔に合わせる必要がある。この対策として、例えば、描画点の間隔が整相器1における整相方位間隔Δθrの1/10である場合、真方位変換器2−1〜2−Nにおいて真方位変換と同時に方位補間を実施し、真方位整相結果bc(f(n),θt(p))の方位間隔Δθtを整相器1の整相方位間隔Δθrの1/10に細かくすることが考えられる。しかし、このようにすると、真方位変換2−1〜2−N以降の処理量とデータ量が10倍になる。また、方位間隔Δθtを細かくするためにベッセル補間やラグランジュ補間等を行うと、真方位整相結果bc(f(n),θt(p))に補間誤差が含まれることになり、方位方向に信号以外のピークが作り出される恐れがあり、信号成分抽出部4−1〜4−Nで、この補間誤差に基づくピークを信号成分として抽出する恐れがある。その結果、この補間誤差によって信号成分として抽出されたピークが、誤警報として累加結果bcs(θt(p))に含まれることになる。このような補間誤差に起因する誤警報を低減することが課題となっている。
Further, the azimuth interval of the cumulative result bcs (θt (p)) output from the
そのため、帯域累加手段から出力される累加結果の精度を向上させることができる、SPED処理を適用した広帯域信号処理システム、方法及びプログラムが望まれている。 Therefore, a wideband signal processing system, method, and program to which SPED processing is applied that can improve the accuracy of the cumulative result output from the band accumulating means is desired.
第1の本発明は、複数のセンサで構成されるセンサアレイで受信した受信信号を処理する広帯域信号処理システムにおいて、(1)上記受信信号を複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域について、複数の異なる方位に対する整相出力を得る整相手段と、(2)各周波数帯域についての整相出力における方位ピーク及びピークレベルを検出すると共に、検出した方位ピークを、予め定められている分布形状に従った、しかも、検出されたピークレベルを重みとして適用した分布密度であるカーネル密度に変換する信号成分カーネル密度変換手段と、(3)変換によって得られたカーネル密度を、方位毎に、複数の上記周波数帯域について累加する帯域累加手段とを有することを特徴とする。 The first aspect of the present invention is a wideband signal processing system for processing a received signal received by a sensor array composed of a plurality of sensors. (1) The received signal is divided into a plurality of frequency bands. Phasing means for obtaining phasing outputs for a plurality of different azimuths, and (2) detecting the azimuth peak and peak level in the phasing output for each frequency band, and detecting the detected azimuth peaks in a predetermined distribution shape And a signal component kernel density converting means for converting the detected peak level into a kernel density which is a distribution density applied as a weight, and (3) a plurality of kernel densities obtained by the conversion for each direction. Band accumulating means for accumulating the frequency bands.
第2の本発明は、複数のセンサで構成されるセンサアレイで受信した受信信号を処理する広帯域信号処理方法において、(0)整相手段、信号成分カーネル密度変換手段、及び、帯域累加手段を有し、(1)上記整相手段は、上記受信信号を複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域について、複数の異なる方位に対する整相出力を得、(2)上記信号成分カーネル密度変換手段は、各周波数帯域についての整相出力における方位ピーク及びピークレベルを検出すると共に、検出した方位ピークを、予め定められている分布形状に従った、しかも、検出されたピークレベルを重みとして適用した分布密度であるカーネル密度に変換し、(3)上記帯域累加手段は、変換によって得られたカーネル密度を、方位毎に、複数の上記周波数帯域について累加することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in a wideband signal processing method for processing a received signal received by a sensor array composed of a plurality of sensors, (0) phasing means, signal component kernel density conversion means, and band accumulation means are provided. (1) The phasing means divides the received signal into a plurality of frequency bands, and obtains phasing outputs for a plurality of different orientations for each frequency band, and (2) the signal component kernel density conversion means. Detects the azimuth peak and peak level in the phasing output for each frequency band, and applies the detected azimuth peak according to a predetermined distribution shape as a weight. (3) The band accumulating means links the kernel density obtained by the conversion to a plurality of frequency bands for each direction. And characterized in that the cumulative Te.
第3の本発明の広帯域信号処理プログラムは、複数のセンサで構成されるセンサアレイで受信した受信信号が入力されるコンピュータを、(1)上記受信信号を複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域について、複数の異なる方位に対する整相出力を得る整相手段と、(2)各周波数帯域についての整相出力における方位ピーク及びピークレベルを検出すると共に、検出した方位ピークを、予め定められている分布形状に従った、しかも、検出されたピークレベルを重みとして適用した分布密度であるカーネル密度に変換する信号成分カーネル密度変換手段と、(3)変換によって得られたカーネル密度を、方位毎に、複数の上記周波数帯域について累加する帯域累加手段として機能させることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a wideband signal processing program comprising: (1) dividing a received signal into a plurality of frequency bands by inputting a received signal received by a sensor array including a plurality of sensors; Phasing means for obtaining phasing outputs for a plurality of different azimuths for the band; and (2) detecting azimuth peaks and peak levels in the phasing output for each frequency band, and detecting the detected azimuth peaks in advance. A signal component kernel density conversion means for converting the detected peak level into a kernel density which is a distribution density applied as a weight, and (3) the kernel density obtained by the conversion for each orientation. Further, it is made to function as a band accumulating means for accumulating a plurality of the frequency bands.
本発明によれば、帯域累加手段から出力される累加結果の精度を向上させることができる、SPED処理を適用した広帯域信号処理システム、方法及びプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wideband signal processing system, method, and program to which SPED processing is applied that can improve the accuracy of the cumulative result output from the band accumulating means.
(A)第1の実施形態
以下、本発明による広帯域信号処理システム、方法及びプログラムの第1の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a wideband signal processing system, method and program according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(A−1)第1の実施形態の構成
図1は、第1の実施形態に係る広帯域信号処理システムの機能的構成を示すブロック図であり、従来システムに係る図2との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
(A-1) Configuration of First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a wideband signal processing system according to the first embodiment, which is the same as or corresponding to FIG. 2 according to a conventional system. Are denoted by the same reference numerals.
第1の実施形態に係る広帯域信号処理システムは、全ての構成要素をハードウェアによって実現しても良く、音響センサアレイ及び表示器を除いた全て又は一部の構成要素を、CPUと、CPUが実行するプログラム(データを含む)で実現しても良い。いずれの場合も、機能的には、第1の実施形態に係る広帯域信号処理システムを図3で表すことができる。 In the wideband signal processing system according to the first embodiment, all the constituent elements may be realized by hardware, and all or some of the constituent elements excluding the acoustic sensor array and the display are included in the CPU and the CPU. It may be realized by a program (including data) to be executed. In any case, functionally, the wideband signal processing system according to the first embodiment can be represented by FIG.
図1において、第1の実施形態の広帯域信号処理システムは、SPED処理を用いた図2に示した従来の広帯域信号処理システムと同様の整相部1、真方位変換器2−1〜2−N、帯域累加器3を有しているが、図2における信号成分抽出部4−1〜4−Nの代りに、信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−Nが設けられている。なお、添え字の1〜Nは、従来と同様に、周波数ビンf(n)(但し、n=1,2,…,N)に対応する。
1, the wideband signal processing system of the first embodiment includes a
整相部1、真方位変換器2−1〜2−N及び帯域累加器3は従来と同様であるので、その機能説明は省略する。
Since the
各信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−Nは、方位ピーク検出器11−1〜11−N、カーネル密度作成器12−1〜12−N及び検出ピークカーネル密度加算器13−1〜13−Nを有する。 Each signal component kernel density conversion unit 10-1 to 10-N includes azimuth peak detectors 11-1 to 11-N, kernel density generators 12-1 to 12-N, and detected peak kernel density adders 13-1 to 13-1. 13-N.
以下では、第n番目の周波数ビンf(n)に対応する第n番目の方位ピーク検出器11−n、カーネル密度作成器12−n及び検出ピークカーネル密度加算器13−nについて説明する。 Hereinafter, the nth azimuth peak detector 11-n, the kernel density generator 12-n, and the detected peak kernel density adder 13-n corresponding to the nth frequency bin f (n) will be described.
方位ピーク検出器11−nは、対応する真方位変換器2−nから出力された真方位整相結果に対して、ピーク方位及びピークレベルを検出し、ピークレベルについては、SN比に換算する。方位ピーク検出器11−nは、検出結果であるピーク方位情報を検出ピークカーネル密度加算器13−nに出力すると共に、ピークSN比情報をカーネル密度作成器12−nに出力する。 The azimuth peak detector 11-n detects the peak azimuth and the peak level with respect to the true azimuth phasing result output from the corresponding true azimuth converter 2-n, and converts the peak level into an SN ratio. . The azimuth peak detector 11-n outputs peak azimuth information as a detection result to the detected peak kernel density adder 13-n, and outputs peak SN ratio information to the kernel density creator 12-n.
カーネル密度作成器12−nは、対応する方位ピーク検出器11−nから入力したピークSN比情報を基に、このピークSN比情報に応じたレベル及び方位幅を有するカーネル密度(カーネル密度分布)を、任意の方位間隔で作成する。カーネル密度作成器12−nは、作成したカーネル密度を対応する検出ピークカーネル密度加算器13−nに出力する。 The kernel density generator 12-n, based on the peak SN ratio information input from the corresponding azimuth peak detector 11-n, has a kernel density (kernel density distribution) having a level and an azimuth width corresponding to the peak SN ratio information. Are created at arbitrary azimuth intervals. The kernel density creator 12-n outputs the created kernel density to the corresponding detected peak kernel density adder 13-n.
検出ピークカーネル密度加算器13−nは、書き込み読み出し可能な記憶領域を方位バッファとして具備する。検出ピークカーネル密度加算器13−nは、対応するカーネル密度作成器12−nから入力したカーネル密度の中心方位が、方位ピーク検出器11−nから入力したピーク方位情報に一致するように、カーネル密度を上述した方位バッファに格納する。ここで、異なるピークに対するカーネル密度の方位に重なる部分が生じた場合には、これらカーネル密度の方位が重なった部分を合成した検出ピークカーネル密度加算結果を上述した方位バッファに格納する。検出ピークカーネル密度加算器13−nは、方位バッファに作成した検出ピークカーネル密度加算結果を帯域累加器3に出力する。
The detection peak kernel density adder 13-n includes a storage area that can be written and read as an azimuth buffer. The detected peak kernel density adder 13-n is configured so that the center direction of the kernel density input from the corresponding kernel density generator 12-n matches the peak direction information input from the direction peak detector 11-n. The density is stored in the orientation buffer described above. Here, in the case where a portion overlapping the azimuth of the kernel density with respect to different peaks occurs, the detection peak kernel density addition result obtained by synthesizing the portions where the azimuth of the kernel density overlaps is stored in the above azimuth buffer. The detection peak kernel density adder 13-n outputs the detection peak kernel density addition result created in the azimuth buffer to the
(A−2)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態に係る広帯域信号処理システムの動作を説明する。
(A-2) Operation of the First Embodiment Next, the operation of the wideband signal processing system according to the first embodiment will be described.
整相部1、真方位変換器2−1〜2−N及び帯域累加器3の動作は、従来システムの対応要素と同様であるので、その説明を省略し、以下では、信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−Nの動作を中心に説明する。以降、第n番目の周波数ビンf(n)に対応する第n番目の信号成分カーネル密度変換部10−nの動作について、図4を参照しながら説明する。
Since the operations of the
[S11]真方位変換器2−nから出力された真方位整相結果bc(f(n),θt(p))、(但し、p=1,2,…,P)は、信号成分カーネル密度変換部10−nの方位ピーク検出器11−nに入力される。 [S11] The true azimuth phasing result bc (f (n), θt (p)) (where p = 1, 2,..., P) output from the true azimuth converter 2-n is a signal component kernel. It is input to the azimuth peak detector 11-n of the density converter 10-n.
[S12]方位ピーク検出器11−nは、真方位変換器2−nから入力した真方位整相結果bc(f(n),θt(p))から方位方向のピークを検出し、検出したL個のピークのレベルをSN比に換算した値をピークSN比情報bcp(θtp(l))(但し、l=1,2…,L)とし、検出したL個のピークの方位をピーク方位情報θtp(l)(但し、l=1,2,…,L)とし、ピークSN比情報bcp(θtp(l))をカーネル密度作成器12−nへ出力し、ピーク方位情報θtp(l)を検出ピークカーネル密度加算器13−nへ出力する。ここで、真方位整相結果bc(f(n),θt(p))が方位についての離散値であることに鑑み、これら検出したL個のピークについて、2次曲線近似等によって詳細なピークを算出し、算出したピークレベルをSN比に換算した値とピーク方位を、ピークSN比情報bcp(θtp(l))及びピーク方位情報θtp(l)としても良い。 [S12] The azimuth peak detector 11-n detects and detects a peak in the azimuth direction from the true azimuth phasing result bc (f (n), θt (p)) input from the true azimuth converter 2-n. A value obtained by converting the level of L peaks into an SN ratio is defined as peak SN ratio information bcp (θtp (l)) (where l = 1, 2,..., L), and the detected L peak orientations are peak orientations. Information θtp (l) (where l = 1, 2,..., L), peak SN ratio information bcp (θtp (l)) is output to the kernel density generator 12-n, and peak orientation information θtp (l) Is output to the detected peak kernel density adder 13-n. Here, in consideration of the fact that the true azimuth phasing result bc (f (n), θt (p)) is a discrete value for the azimuth, a detailed peak is obtained by quadratic curve approximation or the like for these detected L peaks. And a value obtained by converting the calculated peak level into an SN ratio and a peak direction may be used as the peak SN ratio information bcp (θtp (l)) and the peak direction information θtp (l).
[S13]カーネル密度作成器12−nは、方位ピーク検出器11−nから出力されたピークSN比情報bcp(θtp(l))(但し、l=1,2,…,L)を入力すると、このbcp(θtp(l))、及び、対応する周波数ビンf(n)の中心周波数に基づき、検出ピーク毎の任意の方位幅Φ(l)(但し、l=1,2,…,L)に対し任意の方位間隔Δθkとなるようにカーネル密度k(f(n),bcp(θtp(l)),q)(但し、l=1,2,…,L、q=−Q,−(Q−1),…(Q−1),Q(ここで、Q=Φ(l)/Δθk))を作成する。このとき、カーネル密度の方位間隔Δθkは、例えば、表示器の描画点間隔とすれば良い。カーネル密度の分布にガウス分布を用いた例(ア)、(イ)を以下に記述する。 [S13] The kernel density generator 12-n receives the peak signal-to-noise ratio information bcp (θtp (l)) (where l = 1, 2,..., L) output from the azimuth peak detector 11-n. , An arbitrary azimuth width Φ (l) for each detected peak (where l = 1, 2,..., L based on this bcp (θtp (l)) and the center frequency of the corresponding frequency bin f (n). ) With a kernel density k (f (n), bcp (θtp (l)), q) (where l = 1, 2,..., L, q = −Q, − (Q-1),... (Q-1), Q (where Q = Φ (l) / Δθk)). At this time, the azimuth interval Δθk of the kernel density may be, for example, the drawing point interval of the display. Examples (a) and (b) using the Gaussian distribution for the kernel density distribution are described below.
(ア)方位幅については、ガウス分布の標準偏差σとして、音響センサアレイの配置及び周波数によって決定されるビームパターンにおいて、最大感度の半分の感度になるまでの方位幅BW(f(n))を入力する。レベルについては、方位ピーク検出器11−nから入力されるピークSN比情報分bcp(θtp(l))だけ、ガウス分布に重みを与える。このようなガウス分布を適用した場合、作成されるカーネル密度は、次の(2)式によって表される。
(イ)方位幅については、ガウス分布の標準偏差σとしてCramer−Rao Boundによって算出した方位分散σCRBを入力する。ここで、方位分散σCRBは、ピークSN比情報、音響センサアレイの配置及び波長から算出される。レベルについては、方位ピーク検出器11−nから入力されるピークSN比情報分bcp(θtp(l))だけ、ガウス分布に重みを与える。このようなガウス分布を適用した場合、作成されるカーネル密度は、次の(3)式によって表される。
上述した(ア)の方法によって作成したカーネル密度を用いた場合には、基のガウス分布の形状は周波数に依存したものになり、カーネル密度としては、このガウス分布をSN比に応じて相似形に拡大したものになる。上述した(イ)の方法によって作成したカーネル密度を用いた場合には、SN比が高い信号に対しては、カーネル密度は鋭く高くなり、分離能力は高くなる。 When the kernel density created by the method (a) described above is used, the shape of the basic Gaussian distribution depends on the frequency, and the kernel density is similar to the Gaussian distribution according to the SN ratio. It will be expanded to. When the kernel density created by the above-described method (a) is used, for a signal having a high S / N ratio, the kernel density increases sharply and the separation capability increases.
作成されたカーネル密度k(f(n),bcp(θtp(l)),q)は検出ピークカーネル密度加算器13−nへ出力される。 The created kernel density k (f (n), bcp (θtp (l)), q) is output to the detected peak kernel density adder 13-n.
[S14]検出ピークカーネル密度加算器13−nは、カーネル密度作成器12−nからカーネル密度k(f(n),bcp(θtp(l)),q)が入力され、方位ピーク検出器11−nからピーク方位情報θtp(l)が入力されると、まず、第1番目のピークに対応する前記カーネル密度k(f(n),bcp(θtp(l)),q)の中心方位と、予め全て0に初期化されている検出ピークカーネル密度加算器13−n内部の方位バッファBF(θk(u))(但し、u=1,2,…,U)の、前記ピーク方位情報θtp(1)に該当する方位とが一致するように、カーネル密度k(f(n),bcp(θtp(1)),q)を方位バッファの所定の場所に加算する。次に、第2番目のピークに対応するカーネル密度k(f(n),bcp(θtp(2)),q)の中心方位と、検出ピークカーネル密度加算器13−n内部の方位バッファBF(θk(u))の、前記ピーク方位情報θtp(2)に該当する方位とが一致するように、カーネル密度k(f(n),bcp(θtp(2)),q)を、方位バッファの所定の場所に加算する。以降同様な動作を、第L番目のピークまで繰り返す。
[S14] The detected peak kernel density adder 13-n receives the kernel density k (f (n), bcp (θtp (l)), q) from the kernel density generator 12-n, and the
以上の繰返し動作によって、方位バッファに、周波数ビンf(n)において検出された全てのピークに対応する作成したカーネル密度を方位毎に加算した検出ピークカーネル密度加算結果k(f(n),θk(u))が得られ、帯域累加器3へ出力される。検出ピークカーネル密度加算器13−nからの検出ピークカーネル密度加算結果k(f(n),θk(u))(但し、u=1,2,…,U)は、次の(4)式のように表される。
上述した[S11]から[S14]の操作を、各々の周波数ビンf(n)(但し、n=1,2,…,N)について行った信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−Nの出力である検出ピークカーネル密度加算結果k(f(n),θk(u))(但し、n=1,2,…,N、u=1,2,…,U)を帯域累加器3へ出力する。
Signal component kernel density conversion units 10-1 to 10-N in which the operations from [S11] to [S14] described above are performed for each frequency bin f (n) (where n = 1, 2,..., N). The detected peak kernel density addition result k (f (n), θk (u)) (where n = 1, 2,..., N, u = 1, 2,..., U) is output to the
帯域累加器3は、信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−Nの出力k(f(n),θk(u))を、各方位毎に、全ての周波数ビンについて累加し、(5)式に示す帯域累加結果ks(θk(u))を表示器8へ出力する。
(A−3)第1の実施形態の効果
従来の広帯域信号処理システムでは、信号成分抽出器6−1〜6−Nにおいて検出したピーク方位Θl±α度内の真方位整相結果bc(f(n),θt(p))を抽出するため、信号成分と抽出範囲内の雑音成分が抽出され、累加結果bcs(θt(p))には、信号成分と雑音成分が含まれていた。この第1の実施形態によれば、真方位整相結果bc(f(n),θt(p))の代わりに、信号成分カーネル変換部10−nにおいて検出したピークから作成したカーネル密度を帯域累加器3で累加することにより、信号成分を劣化させずに雑音成分を低減した累加結果ks(θk(u))を出力することができる。
(A-3) Effect of First Embodiment In the conventional broadband signal processing system, the true azimuth phasing result bc (f within the peak azimuth Θl ± α degrees detected by the signal component extractors 6-1 to 6-N. In order to extract (n), θt (p)), a signal component and a noise component within the extraction range are extracted, and the cumulative result bcs (θt (p)) includes the signal component and the noise component. According to the first embodiment, instead of the true azimuth phasing result bc (f (n), θt (p)), the kernel density created from the peak detected by the signal component kernel conversion unit 10-n is the band. By accumulating with the
また、第1の実施形態によれば、カーネル密度作成器12−1〜12−Nにおいてカーネル密度を作成する際に、周波数及びSN比に応じたカーネルの形状となるため、信号検出能力の高い広帯域信号処理システムを構成することができる。 Further, according to the first embodiment, when the kernel density is created by the kernel density creators 12-1 to 12 -N, the kernel has a shape corresponding to the frequency and the SN ratio, so that the signal detection capability is high. A wideband signal processing system can be constructed.
従来の広帯域信号処理システムでは、描画点の間隔が整相器1における整相方位間隔Δθrより細かい場合には、真方位変換器2−1〜2−Nの出力方位間隔Δθtを方位補間等を実施することによって表示器8の描画点間隔に合わせることになるので、真方位変換器2−1〜2−N以降の処理量とデータ量が増加していた。しかし、第1の実施形態によれば、検出ピークカーネル密度加算器13−1〜13−Nにおいて、カーネル密度の方位間隔Δθkを任意に設定可能であり、カーネル密度の方位間隔Δθkを描画点間隔とすることにより、信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−Nの結果を表示器8の描画点に合わせて出力することができるため、処理量とデータ量の増加を検出ピークカーネル密度加算器13−1〜13−N以降の処理のみに減らすことができ、システム規模を増大させることなく、細かな描画点での表示に対応することができる。
In the conventional wideband signal processing system, when the drawing point interval is smaller than the phasing azimuth interval Δθr in the
また、従来の広帯域信号処理システムでは、方位間隔を細かくする際に実施する補間処理の誤差に起因する誤警報が累加結果bcs(θt(p))に含まれていたが、第1の実施形態によれば、検出ピークカーネル密度加算器13−1〜13−Nにおいてカーネル密度の方位間隔Δθkを任意の間隔で作成するため、補間誤差に起因する誤警報が低減された累加結果ks(θk(u))を得ることができる。 Further, in the conventional wideband signal processing system, a false alarm resulting from an error in interpolation processing performed when the azimuth interval is made fine is included in the cumulative result bcs (θt (p)). Therefore, since the detected peak kernel density adders 13-1 to 13-N create kernel density azimuth intervals Δθk at arbitrary intervals, cumulative results ks (θk ( u)) can be obtained.
(B)第2の実施形態
次に、本発明による広帯域信号処理システム、方法及びプログラムの第2の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(B) Second Embodiment Next, a second embodiment of the wideband signal processing system, method and program according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第2の実施形態に係る広帯域信号処理システムは、音響センサアレイの向きの影響を排除する真方位変換を実行する、システム内の箇所が第1の実施形態と異なっている。 The broadband signal processing system according to the second embodiment is different from the first embodiment in a point in the system that performs true azimuth conversion that eliminates the influence of the orientation of the acoustic sensor array.
(B−1)第2の実施形態の構成
図5は、第2の実施形態に係る広帯域信号処理システムの機能的構成を示すブロック図であり、第1の実施形態に係る図1との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
(B-1) Configuration of Second Embodiment FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of a wideband signal processing system according to the second embodiment, which is the same as FIG. 1 according to the first embodiment. Corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
図5において、第2の実施形態に係る広帯域信号処理システムは、第1の実施形態と異なり、真方位変換器2−1〜2−Nが設けられておらず、また、信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−Nの内部構成が第1の実施形態のものと異なっている。 In FIG. 5, the wideband signal processing system according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the true azimuth converters 2-1 to 2-N are not provided, and the signal component kernel density conversion is performed. The internal configuration of the units 10-1 to 10-N is different from that of the first embodiment.
第2の実施形態の信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−Nはそれぞれ、方位ピーク検出器11−1〜11−N、カーネル密度作成器12−1〜12−N及び真方位変換カーネル密度加算器14−1〜14−Nを有する。 The signal component kernel density conversion units 10-1 to 10-N according to the second embodiment include azimuth peak detectors 11-1 to 11-N, kernel density generators 12-1 to 12-N, and true azimuth conversion kernels, respectively. It has density adders 14-1 to 14-N.
この第2の実施形態の場合、整相部1は、方位ピーク検出器11−1〜11−Nに整相結果b(f(n),θr(m))(但し、n=1,2,…,N、m=1,2,…,M)を各々出力する機能を有する。
In the case of the second embodiment, the
第n番目の周波数ビンf(n)に対応する第n番目の方位ピーク検出器11−n及びカーネル密度作成器12−nはそれぞれ、入力が真方位変換されていない、音響センサアレイ7の向きから見た相対的な方位の情報であるが、第1の実施形態と同様に機能するものである。 Each of the nth azimuth peak detector 11-n and the kernel density generator 12-n corresponding to the nth frequency bin f (n) is the direction of the acoustic sensor array 7 whose true azimuth is not converted. Information of the relative orientation viewed from the above, but functions in the same manner as in the first embodiment.
第n番目の周波数ビンf(n)に対応する第n番目の真方位変換カーネル密度加算器14−nは、書き込み読み出し可能な記憶領域を方位バッファとして具備し、方位ピーク検出器11−nから入力したピーク方位情報を、外部から入力されたアレイ方位情報、あるいは、予め与えられて保持しているアレイ方位情報を用いて、真方位に変換し、カーネル密度作成器12−nから入力したカーネル密度の中心方位が、真方位におけるピーク方位に一致するように、このカーネル密度を、当該真方位変換カーネル密度加算器14−nの内部に有する方位バッファに格納し、異なるピークに対するカーネル密度の方位に重なる部分が生じた場合には、これらカーネル密度の方位が重なった部分を合成した真方位変換カーネル密度加算結果を方位バッファに格納する機能を有すると共に、方位バッファに作成した真方位変換カーネル密度加算結果を帯域累加器3に出力する機能を有する。
The nth true azimuth transformation kernel density adder 14-n corresponding to the nth frequency bin f (n) has a readable / writable storage area as an azimuth buffer, and the azimuth peak detector 11-n The input peak azimuth information is converted into the true azimuth using the array azimuth information input from the outside or the array azimuth information given in advance and held, and the kernel input from the kernel density generator 12-n This kernel density is stored in an orientation buffer inside the true orientation transformation kernel density adder 14-n so that the center orientation of the density matches the peak orientation in the true orientation, and the kernel density orientation for different peaks is stored. If there is an overlapping part, the result of adding the true azimuth transformation kernel density, which is a combination of the overlapping parts of the kernel density, is It has a function of storing the file, and outputting the true bearing transform kernel density sum created in the azimuth buffer zone accumulate
(B−2)第2の実施形態の動作
次に、第2の実施形態に係る広帯域信号処理システムの動作を説明する。
(B-2) Operation of Second Embodiment Next, the operation of the wideband signal processing system according to the second embodiment will be described.
整相部1及び帯域累加器3は、第1の実施形態のものと同様に動作するので、その説明は省略し、第n番目の周波数ビンf(n)に対応する第n番目の信号成分カーネル密度変換部10−nの動作について、図6を参照しながら説明する。
Since the
[S21]整相部1から出力された整相出力b(f(n),θr(m))(但し、m=1,2,…,M)は、信号成分カーネル密度変換部10−nの方位ピーク検出器11−nに入力される。
[S21] The phasing output b (f (n), θr (m)) (where m = 1, 2,..., M) output from the
[S22]方位ピーク検出器11−nは、整相部1から入力された整相結果b(f(n),θr(m))から方位方向のピークを検出し、検出したL個のピークのレベルをSN比に換算した値をピークSN比情報bp(θrp(l))(但し、l=1,2,…,L)とし、検出したL個のピークの方位をピーク方位情報θrp(l)(但し、l=1,2,…,L)とし、ピークSN比情報bp(θrp(l))をカーネル密度作成器12−nに出力し、ピーク方位情報θrp(l)を真方位変換カーネル密度加算器14−nに出力する。このとき、検出したL個のピークについて2次曲線近似等によって、算出した詳細なピークレベルをSN比に換算した値とピーク方位を、ピークSN比情報bp(θrp(l))及びピーク方位情報θrp(l)とするようにしても良い。
[S22] The azimuth peak detector 11-n detects a peak in the azimuth direction from the phasing result b (f (n), θr (m)) input from the
[S23]カーネル密度作成器12−nは、方位ピーク検出器11−nから出力されたピークSN比情報bp(θrp(l))を入力すると、この情報bp(θrp(l))、及び、対応する周波数ビンf(n)の中心周波数に基づき、任意の方位幅Φ(l)に対し、任意の方位間隔Δθkとなるようにカーネル密度k(f(n),bp(θrp(l)),q)(但し、l=1,2,…,L、q=−Q,−(Q−1),…(Q−1),Q(ここで、Q=Φ(l)/Δθk))を作成する。このとき、カーネル密度の方位間隔Δθkを、例えば、表示器8の描画点間隔とするようにすれば良い。カーネル密度としてガウス分布を用いた例(あ)、(い)を以下に記述する。
[S23] When the kernel density generator 12-n receives the peak signal-to-noise ratio information bp (θrp (l)) output from the azimuth peak detector 11-n, this information bp (θrp (l)), and Based on the center frequency of the corresponding frequency bin f (n), the kernel density k (f (n), bp (θrp (l)) is set so as to have an arbitrary azimuth interval Δθk for an arbitrary azimuth width Φ (l). , Q) (where l = 1, 2,..., L, q = −Q, − (Q−1),... (Q−1), Q (where Q = Φ (l) / Δθk)) Create At this time, the azimuth interval Δθk of the kernel density may be set to, for example, the drawing point interval of the
(あ)方位幅については、ガウス分布の標準偏差αに、音響センサアレイの配置及び周波数によって決定されるビームパターンにおいて、最大感度の半分の感度になるまでの方位幅BW(f(n))を入力する。レベルについては、方位ピ−ク検出器11−nから入力されるピークSN比情報分bp(θrp(l))だけ、ガウス分布に重みを与える。このようなガウス分布を適用した場合、作成されるカーネル密度は、次の(6)式によって表される。
(い)方位幅については、ガウス分布の標準偏差σにCramer−Rao Boundによって算出した方位分散σCRBを入力する。ここで、方位分散σCRBは、ピークSN比情報、音響センサアレイの配置及び波長から算出される。レベルについては、方位ピーク検出器11−nから入力されるピークSN比情報分bp(θrp(l))だけ、ガウス分布に重みを与える。このようなガウス分布を適用した場合、作成されるカーネル密度は、次の(7)式によって表される。
上述した(あ)の方法によって作成したカーネル密度を用いた場合には、基のガウス分布の形状は周波数に依存したものになり、カーネル密度としては、このガウス分布をSN比に応じて相似形に拡大したものになる。上述した(い)の方法によって作成したカーネル密度を用いた場合には、SN比が高い信号に対しては、カーネル密度は鋭く高くなって、分離能力は高くなる。 When the kernel density created by the method (a) described above is used, the shape of the basic Gaussian distribution depends on the frequency, and the kernel density is similar to the Gaussian distribution according to the SN ratio. It will be expanded to. When the kernel density created by the method (ii) described above is used, for signals with a high S / N ratio, the kernel density is sharply increased and the separation capability is increased.
作成されたカーネル密度k(f(n),bp(θrp(l)),q)は真方位変換カーネル密度加算器14−nへ出力される。 The created kernel density k (f (n), bp (θrp (l)), q) is output to the true orientation conversion kernel density adder 14-n.
[S24]真方位変換カーネル密度加算器14−nは、方位ピーク検出器11−nからピーク方位情報θrp(l)(但し、l=1,2,…,L)が入力され、カーネル密度作成器14−nからカーネル密度k(f(n),bp(θrp(l)),q)(但し、l=1,2,…,L、q=−Q,−(Q−1),…,Q)が入力され、外部からアレイ方位情報が入力されると、まず、第1番目のピーク方位情報θrp(1)とアレイ方位情報を基に、以下の(8)式に従って、ピーク方位情報θrpを真方位のピーク方位情報θtp(l)に変換する。 [S24] The true orientation conversion kernel density adder 14-n receives peak orientation information θrp (l) (where l = 1, 2,..., L) from the orientation peak detector 11-n, and creates a kernel density. To the kernel density k (f (n), bp (θrp (l)), q) (where l = 1, 2,..., L, q = −Q, − (Q−1),. , Q) is input, and when array orientation information is input from the outside, first, based on the first peak orientation information θrp (1) and the array orientation information, the peak orientation information is expressed according to the following equation (8). θrp is converted into true azimuth peak azimuth information θtp (l).
θtp(l)=θrp(l)+アレイ方位 l=1,2,…,L …(8)
続いて、第1番目のカーネル密度k(f(n),bp(θrp(1)),q)(但し、q=−Q,−(Q−1),…,Q)の中心方位と、予め全て0に初期化されている真方位変換カーネル密度加算器14−n内部の方位バッファBF(θk(u)(但し、u=1,2,…,U)の真方位のピーク方位情報θtp(1)に該当する方位とが一致するように、カーネル密度k(f(n),bp(θrp(1)),q)を、方位バッファの所定の場所に加算する。次に、第2番目のピーク方位情報θrp(2)も真方位のピーク方位情報θtp(2)に変換し、カーネル密度k(f(n),bp(θrp(2)),q)の中心方位と真方位変換カーネル密度加算器14−n内部の方位バッファBF(θk(u)の真方位のピーク方位情報θtp(2)に該当する方位とが一致するように、カーネル密度k(f(n),bp(θrp(2)),q)を方位バッファの所定の場所に加算する。以降同様に第L番目のピークまで繰り返す。
θtp (l) = θrp (l) + array orientation l = 1, 2,..., L (8)
Subsequently, the central orientation of the first kernel density k (f (n), bp (θrp (1)), q) (where q = −Q, − (Q−1),..., Q), True azimuth peak azimuth information θtp in the azimuth buffer BF (θk (u) (where u = 1, 2,..., U) inside the true azimuth conversion kernel density adder 14-n that has been initialized to all 0s in advance. The kernel density k (f (n), bp (θrp (1)), q) is added to a predetermined location in the azimuth buffer so that the azimuth corresponding to (1) matches. The second peak azimuth information θrp (2) is also converted into true azimuth peak azimuth information θtp (2), and the center azimuth and true azimuth conversion of the kernel density k (f (n), bp (θrp (2)), q) is performed. In the azimuth buffer BF (θk (u) true peak azimuth information θtp (2) in the kernel density adder 14-n The kernel density k (f (n), bp (θrp (2)), q) is added to a predetermined location in the azimuth buffer so that the corresponding azimuth coincides, and so on until the Lth peak is repeated. .
以上の繰返し動作によって、方位バッファに、周波数ビンf(n)において検出された全てのピークに対応するカーネル密度を方位毎に加算した真方位変換カーネル密度加算結果k(f(n),θk(u))(但し、u=1,2,…,∪)が作成され、この真方位変換カーネル密度加算結果k(f(n),θk(u))が帯域累加器3へ出力される。真方位変換カーネル密度加算結果k(f(n),θk(u))は以下の(9)式のように表される。
上述した[S21]から[S24]の操作を各々の周波数ビンf(n)(但し、n=1,2,…,N)について行った真方位変換カーネル密度加算器14−1〜14−Nの結果k(f(n),θk(u))(但し、n=1,2,…,N、u=1,2,…,U)を、帯域累加器3へ出力する。
True azimuth conversion kernel density adders 14-1 to 14-N in which the operations from [S21] to [S24] are performed for each frequency bin f (n) (where n = 1, 2,..., N). The result k (f (n), θk (u)) (where n = 1, 2,..., N, u = 1, 2,..., U) is output to the
帯域累加器3は、真方位変換カーネル密度加算器14−1〜14−Nの出力である真方位変換カーネル密度加算結果k(f(n),θk(u))を、各方位毎に、全ての周波数ビンについて累加し、(10)式に示す帯域累加結果ks(θk(u))を表示器8へ出力する。
(B−3)第2の実施形態の効果
第2の実施形態によっても、第1の実施形態とほぼ同様な効果を奏することができ、さらに、以下のような効果を奏することができる。
(B-3) Effects of Second Embodiment According to the second embodiment, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and further, the following effects can be obtained.
第2の実施形態によれば、真方位変換カーネル密度加算器12−1〜12−Nにおいて、カーネル密度を方位バッファに加算する際に真方位変換も同時に行うため、第1の実施形態におけるような真方位変換器2−1〜2−Nは不要となる。従って、第1の実施形態で生じる恐れがある、真方位変換器2−1〜2−Nにおける真方位変換において実施する補間処理の補間誤差に起因する誤警報を低減した累加結果ks(θk(u))を得ることができる。 According to the second embodiment, since the true azimuth conversion kernel density adders 12-1 to 12-N simultaneously perform the true azimuth conversion when adding the kernel density to the azimuth buffer, as in the first embodiment. The true directional converters 2-1 to 2-N are not necessary. Therefore, the cumulative result ks (θk () in which false alarms due to the interpolation error of the interpolation processing performed in the true azimuth conversion in the true azimuth converters 2-1 to 2-N that may occur in the first embodiment are reduced. u)) can be obtained.
(C)他の実施形態
本発明は、上述した第1及び第2の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態(他の実施形態)を挙げることができる。
(C) Other Embodiments The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and may include modified embodiments (other embodiments) as exemplified below.
(C−1)上記各実施形態では、帯域累加器3が全ての周波数ビンf(n)の情報を累加するものを示したが、部分的な周波数ビンf(n)を累加した情報を複数作成して表示器8で表示可能としても良い。
(C-1) In each of the above embodiments, the
図7は、このような他の実施形態の説明図である。図7の例は、(11)式〜(13)式に示すような、周波数ビンf(1)からf(α)までを累加した結果ksl(θk(u))(u=1,2,…,U)と、周波数ビンf(α+1)からf(β)までを累加した結果ksm(θk(u))(u=1,2,…,U)と、周波数ビンf(β+1)からf(N)までを累加した結果ksh(θk(u))(u=1,2,…,U)とを得て表示器8に出力することによって、任意の周波数帯域を累加した複数の部分的な帯域累加結果を表示することが可能である。すなわち、上述したαやβをオペレータが指示できるようにしている。
また、これら任意の周波数帯域を累加した複数の部分的な帯域累加結果を、同一方位毎に累加することによって、周波数ビンf(1)からf(N)までの全ての周波数帯域を累加した(14)式に示す結果を表示することができる。 Further, by accumulating a plurality of partial band accumulation results obtained by accumulating these arbitrary frequency bands in the same direction, all frequency bands from frequency bins f (1) to f (N) are accumulated ( 14) The result shown in the equation can be displayed.
この変形実施形態は、上述した第1の実施形態の変形実施形態としても、第2の実施形態の変形実施形態としても適用可能である。 This modified embodiment can be applied as a modified embodiment of the first embodiment described above or a modified embodiment of the second embodiment.
(C−2)図8は、さらに、他の実施形態を説明するための図面である。 (C-2) FIG. 8 is a drawing for further explaining another embodiment.
モニタ画面に表示されているカーネル密度加算結果の表示領域ARを、表示されている方位範囲である方位A度〜B度を変化させずに伸縮した場合、画素間隔に対応する方位間隔Δθk(u)はΔθk(u)’に変化するため、表示器8において、画素補間や画素間引き等が実施される。
When the display area AR of the kernel density addition result displayed on the monitor screen is expanded and contracted without changing the displayed azimuth range azimuth A to B degrees, the azimuth interval Δθk (u corresponding to the pixel interval is displayed. ) Changes to Δθk (u) ′, the
しかしながら、画素補間や画素間引きは、補間誤差や情報の欠落を招くことがある。そこで、表示器8と信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−Nとを接続し、新たな画素間隔に対応する方位間隔Δθk(u)’を、表示器8から信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−Nに送信することによって、カーネル密度を作成する際の方位間隔をΔθk(u)’に切替える。これにより、補間誤差や間引きによる情報の欠落を防いだ表示を維持することができる。
However, pixel interpolation and pixel thinning may cause interpolation errors and loss of information. Therefore, the
この変形実施形態は、上述した第1の実施形態の変形実施形態としても、第2の実施形態の変形実施形態としても適用可能である。 This modified embodiment can be applied as a modified embodiment of the first embodiment described above or a modified embodiment of the second embodiment.
(C−3)上記各実施形態では、真方位変換を行う場合を示したが、真方位変換を省略することもできる。すなわち、音響センサアレイ7の向きとの相対的な向きで出力情報を形成するようにしても良い。 (C-3) In each of the above embodiments, the case where true azimuth conversion is performed has been described, but true azimuth conversion may be omitted. That is, the output information may be formed in a direction relative to the direction of the acoustic sensor array 7.
例えば、真方位変換を実施する必要がない場合、第1の実施形態において、アレイ方位情報及び真方位変換器2−1〜2−Nを削除し、整相部1の出力を信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−Nに入力するようにすれば良く、このようにした場合にも、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
For example, when it is not necessary to perform true azimuth conversion, in the first embodiment, the array azimuth information and true azimuth converters 2-1 to 2-N are deleted, and the output of the
(C−4)なお、帯域累加器の後段に、真方位変換部を設けるようにしても良い。 (C-4) In addition, you may make it provide a true azimuth | direction conversion part in the back | latter stage of a band accumulator.
(C−5)上記各実施形態のパラメータの数などはシステムに固定のものであっても良く、一部又は全てのパラメータはその数などをオペレータが可変設定できるようにしても良い。同様に、表示出力形式や、真方位変換するか否かなどをもオペレータが設定可能とするようにしても良い。 (C-5) The number of parameters in each of the above embodiments may be fixed to the system, and some or all of the parameters may be variably set by the operator. Similarly, the operator may be able to set the display output format, whether or not to perform true orientation conversion, and the like.
整相部1、真方位変換器2−1〜2−N、帯域累加器3、信号成分カーネル密度変換部10−1〜10−N、方位ピーク検出器11−1〜11−N、カーネル密度作成器12−1〜12−N、検出ピークカーネル密度加算器13−1〜13−N、真方位変換カーネル密度加算器14−1〜14−N。
Claims (5)
上記受信信号を複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域について、複数の異なる方位に対する整相出力を得る整相手段と、
各周波数帯域についての整相出力における方位ピーク及びピークレベルを検出すると共に、検出した方位ピークを、予め定められている分布形状に従った、しかも、検出されたピークレベルを重みとして適用した分布密度であるカーネル密度に変換する信号成分カーネル密度変換手段と、
変換によって得られたカーネル密度を、方位毎に、複数の上記周波数帯域について累加する帯域累加手段と
を有することを特徴とする広帯域信号処理システム。 In a wideband signal processing system for processing a received signal received by a sensor array composed of a plurality of sensors,
Phasing means for dividing the received signal into a plurality of frequency bands and obtaining a phasing output for a plurality of different orientations for each frequency band;
A distribution density in which the azimuth peak and peak level in the phasing output for each frequency band are detected, the detected azimuth peak is in accordance with a predetermined distribution shape, and the detected peak level is applied as a weight. A signal component kernel density converting means for converting to a kernel density of
A wideband signal processing system comprising: a band accumulating unit that accumulates the kernel density obtained by the conversion for each of the plurality of frequency bands for each direction.
整相手段、信号成分カーネル密度変換手段、及び、帯域累加手段を有し、
上記整相手段は、上記受信信号を複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域について、複数の異なる方位に対する整相出力を得、
上記信号成分カーネル密度変換手段は、各周波数帯域についての整相出力における方位ピーク及びピークレベルを検出すると共に、検出した方位ピークを、予め定められている分布形状に従った、しかも、検出されたピークレベルを重みとして適用した分布密度であるカーネル密度に変換し、
上記帯域累加手段は、変換によって得られたカーネル密度を、方位毎に、複数の上記周波数帯域について累加する
ことを特徴とする広帯域信号処理方法。 In a wideband signal processing method for processing a received signal received by a sensor array composed of a plurality of sensors,
Phasing means, signal component kernel density conversion means, and band accumulation means,
The phasing means divides the received signal into a plurality of frequency bands, and for each frequency band, obtains phasing outputs for a plurality of different directions,
The signal component kernel density converting means detects the azimuth peak and peak level in the phasing output for each frequency band, and detects the detected azimuth peak according to a predetermined distribution shape. Convert to the kernel density, which is the distribution density applied with the peak level as a weight,
The wideband signal processing method, wherein the band accumulating means accumulates the kernel density obtained by the conversion for a plurality of the frequency bands for each direction.
上記受信信号を複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域について、複数の異なる方位に対する整相出力を得る整相手段と、
各周波数帯域についての整相出力における方位ピーク及びピークレベルを検出すると共に、検出した方位ピークを、予め定められている分布形状に従った、しかも、検出されたピークレベルを重みとして適用した分布密度であるカーネル密度に変換する信号成分カーネル密度変換手段と、
変換によって得られたカーネル密度を、方位毎に、複数の上記周波数帯域について累加する帯域累加手段と
して機能させることを特徴とする広帯域信号処理プログラム。 A computer to which a received signal received by a sensor array composed of a plurality of sensors is input,
Phasing means for dividing the received signal into a plurality of frequency bands and obtaining a phasing output for a plurality of different orientations for each frequency band;
A distribution density in which the azimuth peak and peak level in the phasing output for each frequency band are detected, the detected azimuth peak is in accordance with a predetermined distribution shape, and the detected peak level is applied as a weight. A signal component kernel density converting means for converting to a kernel density of
A wideband signal processing program that causes a kernel density obtained by conversion to function as a band accumulating unit that accumulates a plurality of the frequency bands for each direction.
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