JPH09230033A - Pulse sound detecting method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pulse sound detecting method of which estimation of a background noise level is correctly carried out even in the case of sudden rise of the background noise. SOLUTION: A pulse component detection processing part 11 compares instant power input from a instant power computation processing part 3 with a threshold input from a threshold computation processing part 6 so as to detect the pulse components, outputs them to an output control processing part 13, and outputs the number of the detected pulse components to a control processing part 12. The control processing part 12 judges three cases, the case of no existence of pulse, the case of existence of pulse, and the case of sudden change of background noise, based on the number of pulse components input from the pulse component detection processing part 11, and hence controls a background noise level estimation processing part 5 and the output control processing part 13. The output control processing part 13 does not output the instant power and the frequency information of the background noise to an output terminal 7, based on the judged results of the three conditions from the control processing part 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、艦船等から放射さ
れたパルス音をセンサで受信し、このセンサで受信した
信号のうちパルス音の存在しない部分から背景雑音レベ
ルの推定を行い、前記背景雑音レベルの推定結果に基づ
き、パルス音の存在する部分の判定を行うパルス音探知
方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention receives a pulse sound emitted from a ship or the like by a sensor, estimates a background noise level from a portion of the signal received by the sensor where the pulse sound does not exist, and The present invention relates to a pulse sound detection method for determining a portion where a pulse sound exists based on a noise level estimation result.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図２は従来のパルス音探知方式の一構成
例を示す機能ブロック図である。このパルス音探知方式
は、入力端子１、周波数分割処理部２、瞬時パワー算出
処理部３、パルス成分検出処理部４、背景雑音レベル推
定処理部５、閾値算出処理部６および出力端子７で構成
される。2. Description of the Related Art FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration example of a conventional pulse sound detection system. This pulse sound detection method includes an input terminal 1, a frequency division processing unit 2, an instantaneous power calculation processing unit 3, a pulse component detection processing unit 4, a background noise level estimation processing unit 5, a threshold value calculation processing unit 6, and an output terminal 7. To be done.

【０００３】図３はセンサで受信するパルス音の波形例
を示す図である。波形の下に記載されている矢印の範囲
は、後述する周波数分割処理でのＦＦＴを実施する範囲
を示し、矢印の範囲の下に記載されている数字は本処理
を実施する周期の番号である。次に、図２を用いて従来
のパルス音探知方式の動作について説明する。FIG. 3 is a diagram showing a waveform example of a pulse sound received by a sensor. The range of the arrow described below the waveform shows the range in which FFT is performed in the frequency division processing described later, and the number described below the range of the arrow is the number of the cycle for performing this processing. . Next, the operation of the conventional pulse sound detection method will be described with reference to FIG.

【０００４】入力端子１では、図３で示したようなパル
ス音および背景雑音をディジタル化した信号が入力さ
れ、その信号を周波数分割処理部２に出力する。また、
周波数分割処理部２では、入力端子１から入力したその
信号に対し、図３で示したように、一定の時間幅でその
信号をオーバーラップさせながら切り出し、その切り出
した信号に適当な窓関数をかけた後、高速フーリエ変換
（以下、ＦＦＴという）等の離散フーリエ変換を行うこ
とで入力信号をＮ個の周波数ビンに分割し、この分割結
果を瞬時パワー算出処理部３に出力する。A signal obtained by digitizing the pulse sound and background noise as shown in FIG. 3 is input to the input terminal 1, and the signal is output to the frequency division processing unit 2. Also,
In the frequency division processing unit 2, as shown in FIG. 3, the signal input from the input terminal 1 is cut out while overlapping the signal with a constant time width, and an appropriate window function is applied to the cut out signal. After that, the input signal is divided into N frequency bins by performing a discrete Fourier transform such as a fast Fourier transform (hereinafter referred to as FFT), and the division result is output to the instantaneous power calculation processing unit 3.

【０００５】瞬時パワー算出処理部３では、周波数分割
処理部２の結果を入力し、各周波数ビン毎に式（１）を
用いて、その分割結果を自乗することにより、短時間積
分パワーである瞬時パワーを算出し、この瞬時パワーを
パルス成分検出処理部４および背景雑音レベル推定処理
部５に出力する。In the instantaneous power calculation processing unit 3, the result of the frequency division processing unit 2 is input, and the division result is squared using the formula (1) for each frequency bin to obtain the short-time integrated power. The instantaneous power is calculated, and the instantaneous power is output to the pulse component detection processing unit 4 and the background noise level estimation processing unit 5.

【０００６】[0006]

【数１】 [Equation 1]

【０００７】パルス成分検出処理部４では、瞬時パワー
算出処理部３から瞬時パワーを入力すると共に、閾値算
出処理部６からはパルス成分検出のための閾値を入力
し、各周波数ビン毎にその瞬時パワーとその閾値を比較
し、その閾値を越えた瞬時パワーに関してはパルス成分
（パルス音部の一部分のＦＦＴ結果であることから、以
下パルス成分と称する）として検出し、検出したその瞬
時パワーとその周波数ビンの周波数情報を出力端子７に
出力する。例えば、図３に示す周期４の瞬時パワー算出
結果は、パルス成分として検出される。さらに、パルス
成分検出処理部４ではパルス成分が検出されなかった場
合に、背景雑音レベルの推定値の更新を意味する制御信
号を、パルス成分が検出された場合に背景雑音レベルの
推定値の更新停止を意味する制御信号を背景雑音レベル
推定処理部５に出力する。In the pulse component detection processing unit 4, the instantaneous power is input from the instantaneous power calculation processing unit 3, the threshold value for pulse component detection is input from the threshold value calculation processing unit 6, and the instantaneous power is input for each frequency bin. The power is compared with the threshold value, and the instantaneous power exceeding the threshold value is detected as a pulse component (hereinafter referred to as a pulse component because it is an FFT result of a part of the pulse sound part), and the detected instantaneous power and the The frequency information of the frequency bin is output to the output terminal 7. For example, the instantaneous power calculation result of cycle 4 shown in FIG. 3 is detected as a pulse component. Further, when the pulse component is not detected in the pulse component detection processing unit 4, a control signal that means updating the estimated value of the background noise level is updated, and when the pulse component is detected, the estimated value of the background noise level is updated. A control signal indicating stop is output to the background noise level estimation processing unit 5.

【０００８】背景雑音レベル推定処理部５では、瞬時パ
ワー算出処理部３から瞬時パワーを入力すると共に、パ
ルス成分検出処理部４から制御信号を入力する。この制
御信号が背景雑音レベルの推定値の更新を意味する信号
だった場合には、その瞬時パワーを用いて式（２）によ
り、各周波数ビン毎に積分処理を実施することで背景雑
音レベルの推定値を更新し、その結果を閾値算出処理部
６に出力する。In the background noise level estimation processing unit 5, the instantaneous power is input from the instantaneous power calculation processing unit 3 and the control signal is input from the pulse component detection processing unit 4. If this control signal is a signal that means updating the estimated value of the background noise level, the instantaneous power is used to perform the integration process for each frequency bin according to equation (2) to determine the background noise level. The estimated value is updated and the result is output to the threshold value calculation processing unit 6.

【０００９】また、その制御信号が背景雑音レベルの推
定値の更新停止を意味する信号だった場合には、式
（３）に示すように、前回までの背景雑音レベルの推定
値を閾値算出処理部６に出力する。Further, when the control signal is a signal indicating that the update of the estimated value of the background noise level is stopped, the estimated value of the background noise level up to the previous time is subjected to the threshold value calculation processing as shown in the equation (3). Output to the unit 6.

【００１０】[0010]

【数２】 [Equation 2]

【００１１】[0011]

【数３】 (Equation 3)

【００１２】閾値算出処理部６では、背景雑音レベル推
定処理部５から入力した背景雑音レベルの推定値から誤
警報確率等を考慮して周波数ビン毎に閾値を算出し、そ
の閾値を次回のパルス成分検出処理部で使用する閾値と
して、パルス成分検出処理部４に出力する。The threshold value calculation processing unit 6 calculates a threshold value for each frequency bin from the estimated value of the background noise level input from the background noise level estimation processing unit 5 in consideration of the false alarm probability and the like. The threshold value used in the component detection processing unit is output to the pulse component detection processing unit 4.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のパルス音探知方法では、次のような課題があっ
た。従来のパルス音探知方法では、例えば、艦船が速力
を急に上げる等、何らかの要因で背景雑音のレベルが急
激に上昇して背景雑音部の瞬時パワーが閾値を越え続け
た場合、背景雑音がパルス成分として、多数検出され続
け、パルス音ではなく背景雑音の瞬時パワーと周波数情
報が出力され続けるという問題があった。However, the above-described conventional pulse sound detection method has the following problems. In the conventional pulse sound detection method, for example, if the background noise level rises sharply for some reason, such as a ship suddenly increasing speed, and the instantaneous power of the background noise continues to exceed the threshold value, the background noise will be pulsed. As a component, there is a problem that many are continuously detected and instantaneous power and frequency information of background noise are continuously output instead of pulse sound.

【００１４】上記問題である背景雑音レベルが急激に上
昇した場合について、従来のパルス音探知方法の問題点
を具体的に説明する。ただし、入力端子１、周波数分割
処理部２、瞬時パワー算出処理部３については、処理内
容に変化がないので、説明は省略する。パルス成分検出
処理部４では、瞬時パワー算出処理部３からレベルが急
激に上昇した背景雑音の瞬時パワーを入力し、背景雑音
レベルが急激に上昇する以前に算出した閾値と、この瞬
時パワーとを周波数ビン毎に比較する。しかしながら、
今回入力した背景雑音の瞬時パワーは、そのレベルが上
昇していることにより、大半の周波数ビンがこの閾値を
越えることになる。その結果、閾値を越えた大半の周波
数ビンがパルス成分として検出され、背景雑音の瞬時パ
ワーと周波数情報が出力端子７に出力されることにな
る。The problem of the conventional pulse sound detection method in the case where the background noise level, which is the above-mentioned problem, rises rapidly will be described in detail. However, since the processing contents of the input terminal 1, the frequency division processing unit 2, and the instantaneous power calculation processing unit 3 do not change, description thereof will be omitted. The pulse component detection processing unit 4 inputs the instantaneous power of the background noise whose level has risen sharply from the instantaneous power calculation processing unit 3, and calculates the threshold value calculated before the background noise level rises sharply and this instantaneous power. Compare for each frequency bin. However,
Most of the frequency bins of the instantaneous power of the background noise input this time exceed the threshold due to the increase in the level. As a result, most frequency bins exceeding the threshold are detected as pulse components, and the instantaneous power of background noise and frequency information are output to the output terminal 7.

【００１５】また、パルス成分検出処理部４では、パル
ス成分が検出されたことにより、背景雑音レベルの推定
値の更新停止を意味する制御信号を背景雑音レベル推定
処理部５に出力する。背景雑音レベル推定処理部５で
は、パルス成分検出処理部４から背景雑音レベルの推定
値の更新停止を意味する制御信号を入力するため、瞬時
パワー算出処理部３から入力した前記レベルが急激に上
昇した背景雑音の瞬時パワーを用いての背景雑音レベル
の推定値の更新は行わない。そのため、背景雑音レベル
推定処理部５では、レベルが急激に上昇する以前の背景
雑音レベルの推定値を閾値算出処理部６に出力すること
になる。In addition, the pulse component detection processing section 4 outputs a control signal to the background noise level estimation processing section 5 indicating that the updating of the estimated value of the background noise level is stopped when the pulse component is detected. In the background noise level estimation processing section 5, since the control signal indicating the stop of updating of the estimated value of the background noise level is input from the pulse component detection processing section 4, the level input from the instantaneous power calculation processing section 3 sharply increases. The estimated value of the background noise level is not updated using the instantaneous power of the background noise. Therefore, the background noise level estimation processing unit 5 outputs the estimated value of the background noise level before the level sharply increases to the threshold value calculation processing unit 6.

【００１６】閾値算出処理部６では、背景雑音レベル推
定処理部５から前周期と同じ背景雑音レベルの推定値を
入力することから、算出する閾値は前周期の閾値と同じ
となり、前回と同じ閾値をパルス成分検出処理部４に出
力する。パルス成分検出処理部４では、閾値算出処理部
６から入力した閾値に背景雑音レベルの上昇分が考慮さ
れていないことから、以後同様に、背景雑音をパルス成
分として検出し続けることになる。In the threshold value calculation processing unit 6, since the same estimated value of the background noise level as the previous period is input from the background noise level estimation processing unit 5, the calculated threshold value is the same as the threshold value of the previous period and the same threshold value as the previous time period. Is output to the pulse component detection processing unit 4. The pulse component detection processing unit 4 does not consider the increase in the background noise level in the threshold value input from the threshold value calculation processing unit 6, and therefore continues to detect the background noise as a pulse component.

【００１７】本発明は、上記問題点を除去し、背景雑音
レベルが急激に上昇した場合でも、背景雑音レベルの推
定が正しく実施され、かつ、背景雑音をパルス成分とし
て検出し続けることを防ぐことができるパルス音探知方
法を提供するものである。The present invention eliminates the above problems and prevents the background noise level from being correctly estimated even when the background noise level sharply rises, and prevents the background noise from being continuously detected as a pulse component. It provides a method for detecting a pulse sound that can be performed.

【００１８】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）艦船等から放射されたパルス音をセンサで受信
し、このセンサで受信した信号のうちパルス音の存在し
ない部分から背景雑音のレベルの推定を行い、前記背景
雑音レベルの推定結果に基づき、パルス音の存在する部
分の判定を行うパルス音探知方法において、前記センサ
で受信した信号を狭帯域成分の周波数ビンに周波数分割
し、この周波数分割信号を用いて、前記分割された各周
波数ビン毎に短時間積分パワーである瞬時パワーを求
め、背景雑音レベルの推定結果を用いて設定した閾値と
前記瞬時パワーとの比較を分割された各周波数ビン毎に
行い、この比較結果により、前記閾値を越える前記瞬時
パワーが存在し、かつその個数が予め設定した個数より
少ない場合をパルスと判定し、パルスと判定された場合
に関してのみ前記閾値を越えた前記瞬時パワーをパルス
として検出するとともに、パルスと判定されなかった場
合に関してのみ前記瞬時パワーを用いて背景雑音レベル
の推定結果の更新を行うようにしたものである。In order to achieve the above object, the present invention provides: (1) A pulse sound emitted from a ship or the like is received by a sensor, and the presence of the pulse sound is included in the signals received by the sensor. The level of the background noise is estimated from the non-existing part, and based on the estimation result of the background noise level, in the pulse sound detection method of determining the part where the pulse sound exists, the signal received by the sensor is the frequency of the narrow band component. Frequency division into bins, using this frequency division signal, the instantaneous power that is the short-time integrated power is obtained for each of the divided frequency bins, and the threshold and the instantaneous power set using the estimation result of the background noise level Is performed for each of the divided frequency bins, and as a result of this comparison, the instantaneous power exceeding the threshold value exists, and the number thereof is less than the preset number. The case is judged as a pulse, and the instantaneous power exceeding the threshold value is detected as a pulse only when it is judged as a pulse, and the background noise level is estimated using the instantaneous power only when it is not judged as a pulse. The result is updated.

【００１９】このように、ディジタル化された信号をＮ
個の周波数ビンに周波数分割し、その分割した周波数ビ
ン毎に瞬時パワーを求め、その瞬時パワーを閾値と比較
することで各周波数ビン毎にパルス成分の検出を行い、
その検出したパルス成分数に応じて、パルスが存在しな
い場合、パルスが存在する場合、背景雑音が急激に変化
した場合の３つの状態を判定し、その判定結果に基づい
て、背景雑音レベルの推定方法および検出したパルス成
分の出力を制御するようにしたので、背景雑音レベルが
急激に上昇した場合でも背景雑音レベルの推定が正しく
実施され、かつ、背景雑音をパルス成分として検出し続
けることを防ぐことができる。In this way, the digitized signal is converted into N
Frequency division into a number of frequency bins, instantaneous power is obtained for each divided frequency bin, pulse components are detected for each frequency bin by comparing the instantaneous power with a threshold,
Depending on the number of detected pulse components, three states are determined when there is no pulse, when there is a pulse, and when the background noise changes abruptly, and the background noise level is estimated based on the determination results. Since the method and the output of the detected pulse component are controlled, the background noise level is correctly estimated even when the background noise level rises sharply, and the background noise is prevented from being continuously detected as a pulse component. be able to.

【００２０】（２）上記（１）記載のパルス音探知方法
において、複数のセンサ素子からなるセンサアレイの出
力に対して時間領域での整相処理を行うことで複数のビ
ームを作成し、各ビームに対し周波数分割を行うように
したものである。このように、センサアレイの出力に対
し、時間領域で整相を行い、整相結果を用いて周波数分
割を行い、前記分割された各周波数毎に瞬時パワーを求
めるようにしている。そのため、ビームフォーマの出力
に対しても、上記（１）とほぼ同様の効果が期待でき
る。(2) In the pulse sound detection method described in (1) above, a plurality of beams are created by subjecting the output of the sensor array composed of a plurality of sensor elements to phasing processing in the time domain. The beam is frequency-divided. In this way, the output of the sensor array is phased in the time domain, frequency division is performed using the phasing result, and the instantaneous power is obtained for each of the divided frequencies. Therefore, the same effect as (1) can be expected for the output of the beam former.

【００２１】（３）上記（１）記載のパルス音探知方法
において、複数のセンサ素子からなるセンサアレイの出
力に対して各センサ毎に周波数分割を行い、この周波数
分割結果に対して周波数領域での整相処理を行うこと
で、複数のビームを形成し、各ビームに対し瞬時パワー
を求めるようにしたものである。このように、センサア
レイの出力に対し、各センサ毎に周波数分割処理を行
い、この周波数分割した結果を用いて、周波数領域で整
相を行い、整相結果から前記分割された各周波数毎に瞬
時パワーを求めるようにしている。そのため、上記
（１）とほぼ同様の効果が期待できる。(3) In the pulse sound detection method described in (1) above, frequency division is performed for each sensor with respect to the output of the sensor array composed of a plurality of sensor elements, and the frequency division result is used in the frequency domain. By performing the phasing process, the plurality of beams are formed and the instantaneous power is obtained for each beam. In this way, for the output of the sensor array, frequency division processing is performed for each sensor, and phasing is performed in the frequency domain using the frequency division result, and for each divided frequency from the phasing result. I try to find instantaneous power. Therefore, the same effect as (1) can be expected.

【００２２】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例
を示すパルス音探知方式の一構成例を示す機能ブロック
図である。この実施例では、従来技術と同じ要素である
入力端子１、周波数分割処理部２、瞬時パワー算出処理
部３、背景雑音レベル推定処理部５、閾値算出処理部
６、および出力端子７に、新たにパルス成分検出処理部
１１および制御処理部１２、出力制御処理部１３を追加
したものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of a pulse sound detection system showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment, an input terminal 1, a frequency division processing unit 2, an instantaneous power calculation processing unit 3, a background noise level estimation processing unit 5, a threshold value calculation processing unit 6, and an output terminal 7, which are the same elements as those of the prior art, are newly added. The pulse component detection processing unit 11, the control processing unit 12, and the output control processing unit 13 are added to the above.

【００２３】パルス成分検出処理部１１は、従来技術と
同様に瞬時パワー算出処理部３から入力した瞬時パワー
と閾値算出処理部６から入力した閾値とを比較してパル
ス成分を検出し、この検出したパルス成分の瞬時パワー
と周波数情報を出力制御処理部１３に出力すると共に、
従来技術で背景雑音レベル推定処理部５に送出していた
制御信号の代わりに、検出したパルス成分の数を制御処
理部１２に出力する処理を行う。The pulse component detection processing unit 11 detects the pulse component by comparing the instantaneous power input from the instantaneous power calculation processing unit 3 with the threshold value input from the threshold value calculation processing unit 6 as in the prior art, and detects this pulse component. In addition to outputting the instantaneous power and frequency information of the pulse component to the output control processing unit 13,
Instead of the control signal sent to the background noise level estimation processing unit 5 in the conventional technique, the number of detected pulse components is output to the control processing unit 12.

【００２４】制御処理部１２は、パルス音のエネルギー
が比較的狭い周波数範囲に集中しているのに対し、背景
雑音のエネルギーが広い周波数範囲に分散しているとい
う特徴に着目して制御を行うようにしたもので、パルス
成分検出処理部１１から入力したパルス成分数に基づ
き、パルスが存在していない場合、パルスが存在してい
る場合、背景雑音レベルが急激に変化した場合の３つの
状態の判定を行い、その判定結果に基づき、背景雑音レ
ベル推定処理部５および出力制御処理部１３の制御を行
う。The control processing unit 12 performs control by focusing on the feature that the energy of the pulse sound is concentrated in a relatively narrow frequency range, whereas the energy of the background noise is dispersed in a wide frequency range. Based on the number of pulse components input from the pulse component detection processing unit 11, there are three states: when there is no pulse, when there is a pulse, and when the background noise level changes abruptly. The background noise level estimation processing unit 5 and the output control processing unit 13 are controlled based on the determination result.

【００２５】出力制御処理部１３は、制御処理部１２か
らの３つの状態の判定結果に基づき、第３のケースすな
わち背景雑音が急激に変化した場合に検出される、背景
雑音の瞬時パワーと周波数情報を出力端子７へ出力しな
いようにする。次に、本発明の動作について説明する。
入力端子１では、図３で示したようなパルス音および背
景雑音をディジタル化した信号が入力され、その信号を
周波数分割処理部２に出力する。The output control processing unit 13 detects the instantaneous power and frequency of the background noise detected in the third case, that is, when the background noise changes abruptly, based on the determination result of the three states from the control processing unit 12. The information is not output to the output terminal 7. Next, the operation of the present invention will be described.
A signal obtained by digitizing the pulse sound and background noise as shown in FIG. 3 is input to the input terminal 1, and the signal is output to the frequency division processing unit 2.

【００２６】周波数分割処理部２では、入力端子１から
入力したその信号に対し、図３で示したように、一定の
時間幅でその信号をオーバーラップさせながら切り出
し、その切り出した信号に適当な窓関数をかけた後、Ｆ
ＦＴ等の離散フーリエ変換を行うことで入力信号をＮ個
の周波数ビンに分割し、その分割結果を瞬時パワー算出
処理部３に出力する。In the frequency division processing section 2, the signal input from the input terminal 1 is cut out while overlapping the signal with a constant time width, as shown in FIG. 3, and is suitable for the cut out signal. After applying the window function, F
The input signal is divided into N frequency bins by performing a discrete Fourier transform such as FT, and the division result is output to the instantaneous power calculation processing unit 3.

【００２７】瞬時パワー算出処理部３では、周波数分割
処理部２の結果を入力し、各周波数ビン毎に式（１）を
用いてこの分割結果を自乗することにより、短時間積分
パワーである瞬時パワーを算出し、この瞬時パワーをパ
ルス成分検出処理部１１および背景雑音レベル推定処理
部５に出力する。パルス成分検出処理部１１では、瞬時
パワー算出処理部３から瞬時パワーを入力すると共に閾
値算出処理部６からはパルス成分検出のための閾値を入
力し、各周波数ビン毎にその瞬時パワーとその閾値を比
較し、その閾値を越えた瞬時パワーに関してはパルス成
分として検出し、検出したその瞬時パワーとその周波数
ビンの周波数情報を出力制御処理部１３に出力する。さ
らに、パルス成分検出処理部１１では検出されたパルス
成分の数を制御処理部１２に出力する。The instantaneous power calculation processing unit 3 inputs the result of the frequency division processing unit 2 and squares the division result by using the formula (1) for each frequency bin to obtain the instantaneous power which is the short-time integrated power. The power is calculated, and this instantaneous power is output to the pulse component detection processing unit 11 and the background noise level estimation processing unit 5. In the pulse component detection processing unit 11, the instantaneous power is input from the instantaneous power calculation processing unit 3 and the threshold value for pulse component detection is input from the threshold value calculation processing unit 6, and the instantaneous power and the threshold value thereof are set for each frequency bin. The instantaneous power exceeding the threshold value is detected as a pulse component, and the detected instantaneous power and the frequency information of the frequency bin are output to the output control processing unit 13. Further, the pulse component detection processing unit 11 outputs the number of detected pulse components to the control processing unit 12.

【００２８】制御処理部１２では、パルス成分検出処理
部１１から検出パルス成分数を入力し、その検出パルス
成分数が周波数ビンの総数Ｎに対して一定値（Ｍビン）
以上であった場合に、背景雑音のレベルが変化したもの
として、もしくは、パルス成分が検出されなかった場合
に、前記瞬時パワーにパルス音が含まれておらず、背景
雑音のみであるとして、背景雑音レベルの推定値の更新
を意味する制御信号を背景雑音レベル推定処理部５に出
力する。In the control processing unit 12, the number of detected pulse components is input from the pulse component detection processing unit 11, and the number of detected pulse components is a constant value (M bin) with respect to the total number N of frequency bins.
If the level of background noise has changed, or if a pulse component is not detected, the instantaneous power does not include a pulse sound, and the background noise is assumed to be the background noise. A control signal that means updating the estimated value of the noise level is output to the background noise level estimation processing unit 5.

【００２９】また、検出パルス成分数が１以上で、Ｍビ
ンより少ない場合には、前記瞬時パワーにパルス成分を
含んだ周波数ビンが存在するとして、背景雑音レベルの
推定値の更新停止を意味する制御信号を背景雑音レベル
推定処理部５に出力する。さらに、パルス成分数がＭビ
ン以上の場合には背景雑音のレベルが変化したものとし
て、瞬時パワーと周波数ビンの周波数情報の出力停止を
意味する制御信号を出力制御処理部１３に出力する。ま
た、それ以外の場合には、出力許可を意味する制御信号
を出力制御処理部１３に出力する。When the number of detected pulse components is 1 or more and less than M bins, it means that there is a frequency bin containing a pulse component in the instantaneous power and the update of the estimated value of the background noise level is stopped. The control signal is output to the background noise level estimation processing unit 5. Further, when the number of pulse components is M bins or more, it is considered that the level of the background noise has changed, and a control signal indicating that the output of the instantaneous power and the frequency bin frequency information is stopped is output to the output control processing unit 13. In other cases, the control signal indicating output permission is output to the output control processing unit 13.

【００３０】背景雑音レベル推定処理部５では、瞬時パ
ワー算出処理部３から瞬時パワーを入力すると共に、制
御処理部１２からの制御信号を入力する。その制御信号
が背景雑音レベル推定値の更新を意味する制御信号だっ
た場合には、その瞬時パワーを用いて式（２）により、
各周波数ビン毎に積分を行うことで、背景雑音レベルの
推定値の更新を行い、その結果を閾値算出処理部６に出
力する。また、その制御信号が背景雑音レベルの推定値
の更新停止を意味する制御信号だった場合には、式
（３）に示すように前回までの背景雑音レベルの推定値
を閾値算出処理部６に出力する。In the background noise level estimation processing unit 5, the instantaneous power is input from the instantaneous power calculation processing unit 3 and the control signal from the control processing unit 12 is input. If the control signal is a control signal that means updating the background noise level estimation value, the instantaneous power is used to calculate by equation (2):
The estimated value of the background noise level is updated by performing the integration for each frequency bin, and the result is output to the threshold value calculation processing unit 6. Further, when the control signal is a control signal indicating that updating of the estimated value of the background noise level is stopped, the estimated value of the background noise level up to the previous time is stored in the threshold value calculation processing unit 6 as shown in Expression (3). Output.

【００３１】閾値算出処理部６では、背景雑音レベル推
定処理部５から入力した背景雑音レベルの推定値から誤
警報確率等を考慮して、周波数ビン毎に閾値を算出し、
その閾値を次回のパルス成分検出処理で使用する閾値と
して、パルス成分検出処理部１１に出力する。出力制御
処理部１３では、パルス成分検出処理部１１から瞬時パ
ワーと周波数ビンの周波数情報を入力すると共に、制御
処理部１２から制御信号を入力する。その制御信号が瞬
時パワーと周波数ビンの周波数情報の出力停止を意味す
る制御信号だった場合には、パルス成分検出処理部１１
からの瞬時パワーと周波数情報は背景雑音のものである
可能性が高いと判定して、出力端子７に出力しない。The threshold value calculation processing unit 6 calculates a threshold value for each frequency bin from the estimated value of the background noise level input from the background noise level estimation processing unit 5 in consideration of false alarm probability and the like.
The threshold value is output to the pulse component detection processing unit 11 as a threshold value used in the next pulse component detection processing. In the output control processing unit 13, the instantaneous power and the frequency information of the frequency bin are input from the pulse component detection processing unit 11, and the control signal is input from the control processing unit 12. If the control signal is a control signal that means the output of the instantaneous power and the frequency information of the frequency bin is stopped, the pulse component detection processing unit 11
It is determined that the instantaneous power and the frequency information from are likely to be background noise and are not output to the output terminal 7.

【００３２】一方、その制御信号が瞬時パワーと周波数
ビンの周波数情報の出力許可を意味する制御信号だった
場合で、かつパルス成分検出処理部１１からその瞬時パ
ワーとその周波数ビンの周波数情報が入力された場合に
は、出力端子７へそれらの情報を出力する。次に、本発
明の第２実施例について説明する。On the other hand, when the control signal is a control signal which means permission to output the frequency information of the instantaneous power and the frequency bin, the instantaneous power and the frequency information of the frequency bin are input from the pulse component detection processing unit 11. If so, the information is output to the output terminal 7. Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【００３３】図４は本発明の第２実施例を示すパルス音
探知方式の機能ブロック図である。この方式が図１のも
のと異なる点は、複数センサからなるセンサアレイの出
力に対して、時間領域整相処理部３２を入力端子３１−
１〜３１−Ｉの出力側に設け、時間領域整相処理部３２
の出力が周波数分割処理部３３−１〜３３−Ｌに入力さ
れるようにしたことである。FIG. 4 is a functional block diagram of a pulse sound detection system showing a second embodiment of the present invention. This system is different from that of FIG. 1 in that the time domain phasing processing unit 32 is connected to the input terminal 31- for the output of the sensor array including a plurality of sensors.
1 to 31-I provided on the output side, and the time domain phasing processing unit 32
The output of is input to the frequency division processing units 33-1 to 33-L.

【００３４】時間領域整相処理部３２では、入力端子３
１−１〜３１−Ｉからそれぞれ入力されるディジタル信
号Ｓ１（ｔｋ）〜ＳＩ（ｔｋ）に対して、整相方位に対
応する時間遅延補償τｉを施し、その遅延補償後の信号
にシェーディング係数（ウェイテング係数ともいう）ａ
ｉを掛け、このようにして得られるある時刻ｔｋにおけ
る信号ａ１・Ｓ（ｔｋ−τ１）〜ａＩ・Ｓ（ｔｋ−τ
Ｉ）を加算することにより、ビームを形成する。時間遅
延量τｉ（θｐ）は、形成するビームの主軸方向θｐに
よって決まり、一般に、ある時刻ｔｋにおける主軸方向
のビーム出力は式（４）から算出される。In the time domain phasing processor 32, the input terminal 3
The digital signals S1 (tk) to SI (tk) respectively input from 1-1 to 31-I are subjected to time delay compensation τi corresponding to the phasing direction, and the signals after the delay compensation are subjected to the shading coefficient ( Also called weighting coefficient) a
i, and signals a1.S (tk-.tau.1) to aI.S (tk-.tau.) obtained at a certain time tk in this way.
A beam is formed by adding I). The time delay amount τi (θp) is determined by the main axis direction θp of the beam to be formed, and generally, the beam output in the main axis direction at a certain time tk is calculated from the equation (4).

【００３５】[0035]

【数４】 (Equation 4)

【００３６】このように第２実施例では、入力端子３１
−１〜３１−Ｉから入力した信号から時間領域整相処理
部３２によりＬ個のビームを形成し、各ビーム毎に周波
数分割処理部３３−１〜３３−ＬによりＮ個の周波数ビ
ンに分割した結果に対して、第１実施例と同様に各ビー
ム毎に瞬時パワー算出処理部３以降の処理を実施する。
従って、第１実施例とほぼ同様の作用及び効果を得るこ
とができる。As described above, in the second embodiment, the input terminal 31
−1 to 31-I form L beams by the time domain phasing processing unit 32, and divide each beam into N frequency bins by frequency division processing units 33-1 to 33-L. With respect to the result, the processing of the instantaneous power calculation processing unit 3 and thereafter is carried out for each beam as in the first embodiment.
Therefore, it is possible to obtain substantially the same operation and effect as in the first embodiment.

【００３７】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。図５は本発明の第３実施例を示すパルス音探知処理
部の機能ブロック図である。この処理部が第１実施例の
ものと異なる点は、周波数分割処理部４２−１〜４２−
Ｉを入力端子４１−１〜４１−Ｉの出力側に設けると共
に、周波数領域整相処理部４３を周波数分割処理部４２
−１〜４２−Ｉの出力側に設け、周波数領域整相処理部
４３の出力が瞬時パワー算出処理部４４−１〜４４−Ｌ
に入力されるようにしたことである。Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a functional block diagram of a pulse sound detection processing unit showing a third embodiment of the present invention. This processing unit is different from that of the first embodiment in that frequency division processing units 42-1 to 42-
I is provided on the output side of the input terminals 41-1 to 41-I, and the frequency domain phasing processing unit 43 is used as the frequency division processing unit 42.
The output of the frequency domain phasing processing unit 43 is provided on the output side of -1 to 42-I, and the output of the frequency domain phasing processing unit 43-1 to 44-L
That is, it is input to.

【００３８】また、周波数領域整相処理部４３では、周
波数分割処理部４２−１〜４２−Ｉからの分割結果を用
いて、周波数分割された各周波数ビン毎に、Ｌ個の主軸
方向へ式（５）により整相を行う。Further, the frequency domain phasing processing unit 43 uses the division results from the frequency division processing units 42-1 to 42-I to formulate in the direction of L main axes for each frequency divided frequency bin. Phase adjustment is performed according to (5).

【００３９】[0039]

【数５】 (Equation 5)

【００４０】このように第３実施例では、入力端子４１
−１〜４１−Ｉから入力したセンサアレイの信号に対し
て、周波数分割処理部４２−１〜４２−Ｉを用いて、各
センサ毎にＮ個の周波数ビンに分割し、この分割結果か
ら周波数領域整相処理部４３により形成されたＬ個のビ
ームに対して、瞬時パワー算出処理部４４−１〜４４−
Ｌにより瞬時パワーを求め、第１実施例と同様に各ビー
ム毎にパルス成分検出処理部１１および背景雑音レベル
推定処理部５以降の処理を実施する。したがって、第１
実施例とほぼ同様の作用、効果を得ることができる。As described above, in the third embodiment, the input terminal 41
The signals of the sensor array input from -1 to 41-I are divided into N frequency bins for each sensor by using the frequency division processing units 42-1 to 42-I, and the frequency is calculated from the division result. For the L beams formed by the area phasing processing unit 43, the instantaneous power calculation processing units 44-1 to 44-
The instantaneous power is obtained from L, and the processes after the pulse component detection processing unit 11 and the background noise level estimation processing unit 5 are carried out for each beam as in the first embodiment. Therefore, the first
Functions and effects substantially the same as those of the embodiment can be obtained.

【００４１】さらに、本発明は以下のような利用形態を
有することができる。第１実施例、第２実施例および第
３実施例では、背景雑音レベル推定処理部５で使用して
いる積分について指数型の積分を用いて説明したが、加
算型の積分を用いることもできる。また、上記実施例で
は、背景雑音レベル推定処理部５で背景雑音レベルの推
定値の更新を停止する制御信号を入力したとき、積分処
理を実施しないという説明をしたが、その制御信号を入
力した時、積分定数αおよびβをそれぞれ０および１に
変更し、式（２）を用いた積分処理を行うことで、等価
的にその推定値の更新停止を行うこともできる。Further, the present invention can have the following usage forms. In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the integral used in the background noise level estimation processing unit 5 has been described by using the exponential integral, but it is also possible to use the integral integral. . Further, in the above-described embodiment, when the background noise level estimation processing unit 5 inputs the control signal for stopping the updating of the estimated value of the background noise level, it is explained that the integration processing is not performed, but the control signal is input. At this time, the integration constants α and β are changed to 0 and 1, respectively, and the integration process using the equation (2) is performed, so that the update of the estimated value can be equivalently stopped.

【００４２】上記実施例の装置は、集積回路を用いた個
別回路で構成しても構わないし、あるいは、ディジタル
・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）等でソフト的に構成
してもよい。なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。The apparatus of the above-mentioned embodiment may be constructed by an individual circuit using an integrated circuit, or may be constructed by software such as a digital signal processor (DSP). It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made based on the gist of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

【００４３】[0043]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、ディジタル化され
た信号をＮ個の周波数ビンに周波数分割し、その分割し
た周波数ビン毎に瞬時パワーを求め、その瞬時パワーを
閾値と比較することで各周波数ビン毎にパルス成分の検
出を行い、その検出したパルス成分数に応じて、パルス
が存在しない場合、パルスが存在する場合、背景雑音が
急激に変化した場合の３つの状態を判定し、その判定結
果に基づいて背景雑音レベルの推定方法および検出した
パルス成分の出力を制御するようにしたので、背景雑音
レベルが急激に上昇した場合でも、背景雑音レベルの推
定が正しく実施され、かつ、背景雑音をパルス成分とし
て検出し続けることを防ぐことができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) According to the invention of claim 1, the digitized signal is frequency-divided into N frequency bins, the instantaneous power is obtained for each of the divided frequency bins, and the instantaneous power is compared with a threshold value. The pulse component is detected for each frequency bin, and three states are determined according to the number of detected pulse components: when there is no pulse, when there is a pulse, and when background noise changes abruptly. Since the background noise level estimation method and the output of the detected pulse component are controlled based on the determination result, the background noise level is correctly estimated even when the background noise level sharply rises, and The background noise can be prevented from being continuously detected as a pulse component.

【００４４】（２）請求項２記載の発明によれば、上記
（１）において、センサアレイの出力に対し時間領域で
整相を行い、整相結果を用いて周波数分割を行い、前記
分割された各周波数毎に瞬時パワーを求めるようにして
いる。そのため、ビームフォーマの出力に対しても、第
１実施例とほぼ同様の効果が期待できる。 （３）請求項３記載の発明によれば、上記（１）におい
て、センサアレイの出力に対し、各センサ毎に周波数分
割処理を行い、その周波数分割した結果を用いて、周波
数領域で整相を行い、整相結果から前記分割された各周
波数毎に瞬時パワーを求めるようにしている。そのた
め、上記（１）とほぼ同様の効果が期待できる。(2) According to the second aspect of the invention, in the above (1), the output of the sensor array is phased in the time domain, frequency division is performed using the phased result, and the division is performed. The instantaneous power is calculated for each frequency. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be expected for the output of the beam former. (3) According to the invention described in claim 3, in the above (1), the output of the sensor array is subjected to frequency division processing for each sensor, and the result of the frequency division is used to perform phasing in the frequency domain. Then, the instantaneous power is obtained for each of the divided frequencies from the phasing result. Therefore, the same effect as (1) can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第１実施例を示すパルス音探知方式の
一構成例を示す機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of a pulse sound detection system showing a first embodiment of the present invention.

【図２】従来のパルス音探知方式の一構成例を示す機能
ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration example of a conventional pulse sound detection method.

【図３】センサで受信するパルス音の波形例を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram illustrating a waveform example of a pulse sound received by a sensor.

【図４】本発明の第２実施例を示すパルス音探知方式の
機能ブロック図である。FIG. 4 is a functional block diagram of a pulse sound detection system according to a second embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第３実施例を示すパルス音探知処理部
の機能ブロック図である。FIG. 5 is a functional block diagram of a pulse sound detection processing unit showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，３１−１〜３１−Ｉ，４１−１〜４１−Ｉ 入力
端子 ２，３３−１〜３３−Ｌ，４２−１〜４２−Ｉ 周波
数分割処理部 ３，４４−１〜４４−Ｌ 瞬時パワー算出処理部 ５ 背景雑音レベル推定処理部 ６ 閾値算出処理部 ７ 出力端子 １１ パルス成分検出処理部 １２ 制御処理部 １３ 出力制御処理部 ３２ 時間領域整相処理部 ４３ 周波数領域整相処理部1, 31-1 to 31-I, 41-1 to 41-I Input terminal 2, 33-1 to 33-L, 42-1 to 42-I Frequency division processing unit 3, 44-1 to 44-L Instant Power calculation processing unit 5 Background noise level estimation processing unit 6 Threshold calculation processing unit 7 Output terminal 11 Pulse component detection processing unit 12 Control processing unit 13 Output control processing unit 32 Time domain phasing processing unit 43 Frequency domain phasing processing unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 艦船等から放射されたパルス音をセンサ
で受信し、該センサで受信した信号のうちパルス音の存
在しない部分から背景雑音のレベルの推定を行い、前記
背景雑音レベルの推定結果に基づき、パルス音の存在す
る部分の判定を行うパルス音探知方法において、 前記センサで受信した信号を狭帯域成分の周波数ビンに
周波数分割し、 該周波数分割信号を用いて前記分割された各周波数ビン
毎に短時間積分パワーである瞬時パワーを求め、 背景雑音レベルの推定結果を用いて設定した閾値と前記
瞬時パワーとの比較を分割された各周波数ビン毎に行
い、 該比較結果により、前記閾値を越える前記瞬時パワーが
存在し、かつその個数が予め設定した個数より少ない場
合をパルスと判定し、 パルスと判定された場合に関してのみ前記閾値を越えた
前記瞬時パワーをパルスとして検出するとともに、 パルスと判定されなかった場合に関してのみ前記瞬時パ
ワーを用いて背景雑音レベルの推定結果の更新を行うこ
とを特徴とするパルス音探知方法。1. A background noise level estimation result obtained by receiving a pulse sound radiated from a ship or the like with a sensor, estimating the background noise level from a portion of the signal received by the sensor where no pulse sound exists, and estimating the background noise level. In the pulse sound detection method for determining a portion where a pulse sound exists, the signal received by the sensor is frequency-divided into frequency bins of narrowband components, and the divided frequencies are divided by using the frequency-divided signal. The instantaneous power, which is the short-time integrated power, is obtained for each bin, and the comparison between the threshold set using the estimation result of the background noise level and the instantaneous power is performed for each divided frequency bin. If the instantaneous power exceeding the threshold value exists and the number is less than the preset number, it is determined as a pulse, and the threshold value is determined only when the pulse power is determined. Wherein with the instantaneous power is detected as a pulse, the pulse sound detection method characterized by performing the updating of the background noise level estimation result using the instantaneous power only with respect to when it is not determined that pulse exceeds. 【請求項２】 請求項１記載のパルス音探知方法におい
て、複数のセンサ素子からなるセンサアレイの出力に対
して時間領域での整相処理を行うことで複数のビームを
作成し各ビームに対し周波数分割を行うことを特徴とす
るパルス音探知方法。2. The pulse sound detecting method according to claim 1, wherein a plurality of beams are created by subjecting an output of a sensor array including a plurality of sensor elements to phasing processing in a time domain. A pulse sound detection method characterized by performing frequency division. 【請求項３】 請求項１記載のパルス音探知方法におい
て、複数のセンサ素子からなるセンサアレイの出力に対
して各センサ毎に周波数分割を行い、該周波数分割結果
に対して周波数領域での整相処理を行うことで複数のビ
ームを形成し各ビームに対し瞬時パワーを求めることを
特徴とするパルス音探知方法。3. The pulse sound detection method according to claim 1, wherein frequency division is performed for each sensor with respect to the output of the sensor array including a plurality of sensor elements, and the frequency division result is adjusted in the frequency domain. A pulse sound detection method characterized in that a plurality of beams are formed by performing phase processing and an instantaneous power is obtained for each beam.