JP2783244B2 - 水中音響信号処理装置 - Google Patents

水中音響信号処理装置

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JP2783244B2
JP2783244B2 JP8050942A JP5094296A JP2783244B2 JP 2783244 B2 JP2783244 B2 JP 2783244B2 JP 8050942 A JP8050942 A JP 8050942A JP 5094296 A JP5094296 A JP 5094296A JP 2783244 B2 JP2783244 B2 JP 2783244B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水中音響信号処理装
置に関し、特にソナー等の水中音響センサで取得した水
中音響信号を周波数分析し、その分析データをカーソル
で読み取って所定の表示形式で表示する水中音響信号処
理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の水中音響信号処理装置で
は、レベルが有意信号であると判定する評価尺度のレベ
ルしきい値を超える連続した周波数成分としてのクラス
タデータ(cluster data)を抽出し、表示された周波数
分析結果に対してオペレータがカーソルをあてて目標と
する信号周波数を読み取っていた。
【0003】この場合の表示は、図3に示すように、縦
軸は時間、横軸は周波数及び輝度として表現される表示
から、抽出した各周波数成分の強度を表現しており、一
定周期で分析データを更新しながら常に一定時間分の分
析データを表示している。図3にあっては、複数の周波
成分が含まれる検出周波数幅の広い分析データaと、検
出周波数幅の狭い分析データbとの2つの分析データ
が、時間経過記録の表示形式で表現されている。
【0004】オペレータは、このような表示から、抽出
信号の強度及び周波数変化を確認し、周波数読取り用の
カーソルを合わせて目標とする信号周波数を読み取って
いる。従って、こうして読み取られる信号周波数は、カ
ーソル位置に対応するものとして扱われる周波数であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の水中音
響信号処理装置には、次に述べるような問題点がある。
即ち、オペレータが迅速にカーソルを合わせて表示上の
信号周波数を読み取ることが容易でないため、オペレー
タの負荷を増大させているということである。その理由
は、図3の分析データaに示すように、表示信号が太い
線で表現されている場合には、明確な振幅最大値をとる
周波数を見出すことが容易でないため、信号の中心付近
にカーソルをあてておおよその周波数を読み取るしかな
いからである。
【0006】また、図3の分析データbに示すように、
表示信号が細い線で表示されている場合には、オペレー
タが操作したカーソル位置と信号の振幅最大値をとる周
波数が往々にしてずれて一致しないことが避けられない
からである。
【0007】本発明の目的は、上述した問題点を解決
し、分析したクラスタデータの周波数幅が広い場合は自
動的に信号の平均周波数を計算し、また分析したクラス
タデータの周波数幅が狭い場合はクラスタデータの振幅
最大値を自動的に検出することにより、オペレータの迅
速なカーソル周波数読取りを可能とする水中音響信号処
理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するために次の手段構成を有する。即ち、水中音
響信号処理装置に関する本発明の第1の構成は、水中音
響信号を周波数分析して表示する分析データのうち、振
幅レベルが有意信号であると判定する評価尺度としての
レベルしきい値を超える連続した周波数成分のクラスタ
データに対するカーソル読取り周波数を評定し、目標周
波数成分を決定することを特徴とする水中音響信号処理
装置であって、下記に示す(イ)ないし(ハ)の各構成
を有する。 (イ)前記クラスタデータの占有周波数の帯域幅をカー
ソル読取りによって判定したうえ、目標周波数成分と判
定すべき前記クラスタデータの振幅最大値を前記クラス
タデータから自動的に検出してカーソル読取り値として
出力するか、もしくは前記クラスタデータに所定の平均
化処理を施した平均値に基づいて表現するかを区分する
判断尺度として予め設定する周波数幅しきい値を前記ク
ラスタデータの占有周波数の帯域幅が超えない狭周波数
幅か、もしくは超える広周波数幅かに基づいて判定し、
前記クラスタデータの信号の形状を判断して前記狭周波
数幅のカーソル読取り値を出力する信号形状判断部 (ロ)前記信号形状判断部で、前記クラスタデータの占
有周波数の帯域幅が前記周波数幅しきい値を超えた前記
広周波数幅の場合に、このクラスタデータを入力し、所
定の平均化処理を施して目標周波数成分とすべき平均値
を算出して前記広周波数幅のカーソル読取り値として出
力する平均値計算部 (ハ)前記信号形状判断部もしくは前記平均値計算部の
出力するカーソル読取り値を表示する表示部
【0009】本発明の第2の構成は、前記第1の構成に
おいて、前記信号形状判断部における前記狭周波数幅と
広周波数幅の判定を、前記クラスタデータの含む各周波
数成分の振幅値の総和と前記クラスタデータの含む振幅
最大値との比と、前記周波数幅しきい値との大小に基づ
いて行う構成を有する。
【0010】本発明の第3の構成は、前記第1または第
2の構成において、前記平均値計算部における前記所定
の平均化処理が、前記クラスタデータの含む各周波数成
分をそれぞれの振幅値で重み付けしたものの総和と前記
それぞれの振幅値の総和との比として表現する平均周波
数の算出に基づいて行う構成を有する。
【0011】
【発明の実施の形態】従来の水中音響信号処理装置で
は、周波数分析して抽出されたクラスタデータをオペレ
ータが読み取る場合、表示信号が太い線状で表現されて
いる場合には振幅最大値の評定が困難で、また表示信号
が細い線状で表示されている場合には振幅最大値をとる
周波数のカーソル読取りの正確な設定が難しいという問
題点があった。
【0012】本発明では、カーソル位置及びレベルしき
い値に基づいて検出されたクラスタデータの周波数幅を
判定し、所定の周波数幅を超えて広いと判断した場合に
は、自動的に平均周波数を計算してその結果をカーソル
読取り値として利用する。またクラスタデータの周波数
幅が所定の周波数幅以下で狭いと判断した場合には、ク
ラスタデータの振幅最大値をとる周波数を自動的に検出
してカーソル読取り値として利用する。
【0013】このようにして、カーソル位置を信号内の
おおよその位置にあてていても自動的に正確な信号周波
数を測定することができ、オペレータに迅速なカーソル
周波数読取りを行わせることを実施の形態としている。
【0014】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例の水中音
響信号処理装置の構成を示すブロック図である。図1に
示す実施例は、水中音響信号を周波数分析して得られる
周波数分析データ101を入力し、カーソル位置データ
102に基づいて、レベルしきい値103を超えるクラ
スタデータを検出し、周波数幅しきい値WT107を利
用してクラスタデータの周波数幅を判断し、クラスタデ
ータの周波数幅が狭いと判断した場合はクラスタデータ
の振幅最大値を検出し、その周波数をカーソル読取り値
104として出力し、クラスタデータの周波数幅が広い
と判断した場合はこれをクラスタデータ105として送
出する信号形状判断部1と、クラスタデータ105の含
む各周波数成分を対象とし、それぞれの振幅値を重み付
けとする平均周波数を求め、これをカーソル読取り値1
06として出力する平均値処理を行う平均値計算部2
と、信号形状判断部1から出力されるカーソル読取り値
104もしくは平均値計算部2から出力されるカーソル
読取り値106を表示する表示部3とを備え、図1には
なお、図示しない水中音響センサから提供される水中音
響信号を周波数分析し、周波数分析データ101を出力
する周波数分析部4を併記して示す。
【0015】次に、本実施例の動作について説明する。
信号形状判断部1は、周波数分析部4から提供される周
波数分析データ101から、上位装置等から受けるカー
ソル位置データ102によって指定されるカーソル位置
の対応周波数に基づいてクラスタデータを検出し、その
周波数幅を判断する。
【0016】即ち、信号形状判断部1は、例えば図2の
(a)に示す入力した周波数分析データ101を対象と
し、カーソル位置データ102及び予め提供されたレベ
ルしきい値103を利用して図2の(b)に示すクラス
タデータを検出する。
【0017】このクラスタデータは、カーソル位置にあ
る周波数成分を起点として周波数方向の高低両方向に対
し各周波数成分の振幅値とレベルしきい値103とを比
較していき、レベルしきい値103を振幅値が下まわっ
た時点の周波数成分をクラスタデータの両端として図2
の(b)に示すf1 ,f2 ,……fn が検出される。こ
れらクラスタデータの振幅値をそれぞれA1 ,A2 ,…
…An とし、またクラスタデータの周波数幅を判断する
ための定数としての周波数幅しきい値を周波数幅しきい
値WT107とする。この周波数幅しきい値WTも予め
信号形状判断部1に提供される。
【0018】クラスタデータの各周波数成分の振幅値A
1 ,A2 ,……An の和とクラスタデータの振幅最大値
p との比を、数式1に示す如く、周波数幅しきい値W
T107と比較することにより、クラスタデータの周波
数幅を判断する。
【0019】
【数1】(ΣAn)/Ap ≦WT
【0020】数式1の関係が成り立つ時、クラスタデー
タの周波数幅は狭いと定義する。この時、振幅最大値A
p を持つ周波数fp がカーソル読取り値104として表
示部3へ出力される。
【0021】次に、数式1の関係が成立しなかった場
合、即ち、数式1の左辺が周波数幅しきい値WT107
より大きい場合にはクラスタデータの周波数幅が広いと
判断され、この時のクラスタデータはクラスタデータ1
05として平均値計算部2へ出力される。
【0022】平均値計算部2は、入力したクラスタデー
タ105の含む各周波数成分の振幅値A1 ,A2 ,……
n を、それぞれの周波数成分の周波数に対する重み付
け値として振幅値と乗算した結果の和と、振幅値の和と
の除算に基づいてクラスタデータの周波数の重心を、次
の数式2により求め、これを平均周波数fAVとする。
【0023】
【数2】fAV=(f11 +f22 +……+fnn)
/(A1 +A2 +……+An)
【0024】数式2により、各周波数成分の振幅値を重
みとして計算されたクラスタデータ105の平均周波数
AVを求めることができ、計算されたfAVがカーソル読
取り値106として表示部3へ出力される。
【0025】表示部3は、信号形状判断部1から出力さ
れたカーソル読取り値104、もしくは平均値計算部2
から出力されたカーソル読取り値106のいずれかを表
示する。こうして、カーソル読取り値を正確且つ迅速に
表示することができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、水中音響
信号を周波数分析した分析データを表示してカーソル読
取り周波数を目標周波数として評定する水中音響信号処
理装置において、レベルしきい値を超えるクラスタデー
タとして抽出される対象周波数成分に対して、占有周波
数の帯域幅が所定の周波数幅しきい値よりも大きいか小
さいかによってクラスタデータの平均値によるカーソル
読取り値とするか、振幅最大値によるカーソル読取り値
とするかを自動的に決定することにより、オペレータに
よるカーソル読取りにおいて、表示上の信号周波数を著
しく迅速に読み取ることができ、オペレータの負荷を著
しく低減させることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の水中音響信号処理装置の構
成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例の水中音響信号処理装置にお
ける周波数分析データ(a)とクラスタデータ(b)の
一例を示す図である。
【図3】従来の水中音響信号処理装置の表示例を示す図
である。
【符号の説明】
1 信号形状判断部 2 平均値計算部 3 表示部 101 周波数分析データ 102 カーソル位置データ 103 レベルしきい値 104 カーソル読取り値 105 クラスタデータ 106 カーソル読取り値 107 周波数幅しきい値WT
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の各構成を備え、水中音響信号を周波
    数分析して表示する分析データのうち、振幅レベルが有
    意信号であると判定する評価尺度としてのレベルしきい
    値を超える連続した周波数成分のクラスタデータに対す
    るカーソル読取り周波数を評定し、目標周波数成分を決
    定することを特徴とする水中音響信号処理装置。 (イ)前記クラスタデータの占有周波数の帯域幅をカー
    ソル読取りによって判定したうえ、目標周波数成分と判
    定すべき前記クラスタデータの振幅最大値を前記クラス
    タデータから自動的に検出してカーソル読取り値として
    出力するか、もしくは前記クラスタデータに所定の平均
    化処理を施した平均値に基づいて表現するかを区分する
    判断尺度として予め設定する周波数幅しきい値を前記ク
    ラスタデータの占有周波数の帯域幅が超えない狭周波数
    幅か、もしくは超える広周波数幅かに基づいて判定し、
    前記クラスタデータの信号の形状を判断して前記狭周波
    数幅のカーソル読取り値を出力する信号形状判断部 (ロ)前記信号形状判断部で、前記クラスタデータの占
    有周波数の帯域幅が前記周波数幅しきい値を超えた前記
    広周波数幅の場合に、このクラスタデータを入力し、所
    定の平均化処理を施して目標周波数成分とすべき平均値
    を算出して前記広周波数幅のカーソル読取り値として出
    力する平均値計算部 (ハ)前記信号形状判断部もしくは前記平均値計算部の
    出力するカーソル読取り値を表示する表示部
  2. 【請求項2】 前記信号形状判断部における前記狭周波
    数幅と広周波数幅の判定を、前記クラスタデータの含む
    各周波数成分の振幅値の総和と前記クラスタデータの含
    む振幅最大値との比と、前記周波数幅しきい値との大小
    に基づいて行う構成を有することを特徴とする請求項1
    記載の水中音響信号処理装置。
  3. 【請求項3】 前記平均値計算部における前記所定の平
    均化処理が、前記クラスタデータの含む各周波数成分を
    それぞれの振幅値で重み付けしたものの総和と前記それ
    ぞれの振幅値の総和との比として表現する平均周波数の
    算出に基づいて行う構成を有することを特徴とする請求
    項1または2記載の水中音響信号処理装置。
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