JPH1048307A

JPH1048307A - ソノブイ信号処理装置

Info

Publication number: JPH1048307A
Application number: JP21928896A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hatakeyama; 山正広畠
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 1998-02-20
Anticipated expiration: 2016-08-01
Also published as: JP2850872B2

Abstract

(57)【要約】【課題】各方位のカーディオイド処理したグラムデータ
を、１チャネル分に圧縮することにより、複数チャネル
のデータを少ない表示資源で表示できると共に、カーデ
ィオイド処理の処理利得を損なわないままで、各周波数
成分の方位を特定できることを可能としたソノブイ信号
処理装置を得る。【解決手段】カーディオイド処理回路１０００において
入力したＯＭＮＩ、ＮＳ、ＥＷの各信号を合成してカー
ディオイド処理データを作成し、周波数分析回路１００
１〜１３６０においては、この各カーディオイド処理デ
ータを周波数分析して周波数領域データに変換し、信号
検出回路４００１〜４３６０においては、各周波数領域
データについて信号検出を行い、また信号選択回路８０
００においてはこの信号検出結果に基づき信号検出デー
タから周波数領域毎に表示信号データを選択し、さらに
方位データ付与回路９０００においては、この表示信号
データに方位を付与し、信号データを一括して１つの表
示器１００００にグラムデータと方位データとを表示さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソノブイ信号処理
装置に関し、特に複数チャネルのカーディオイド処理信
号グラムデータ及び方位データを表示する方式のソノブ
イ信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カーディオイド処理を行うソノブ
イ信号処理装置は、図５にその概念の説明図を示すよう
に、ＤＩＦＡＲソノブイが出力される３つの信号、即ち
全方位からの信号を検知するオムニ（ＯＭＮＩ）信号
と、南北方向に指向性を持つＮＳ信号と、東西方向に指
向性を持つＥＷ信号とのそれぞれを周波数分析回路にお
いて、周波数分析して周波数領域データ、即ちある時間
における周波数に対するレベルデータに変換し、こうし
て得られた周波数領域の各データを合成してＮ、Ｓ、
Ｅ、Ｗの各方位に指向性利得が向上した信号を作成し、
その信号を表示処理回路において処理することによりグ
ラムデータ、即ち縦軸が時間、横軸が周波数でレベルを
濃淡で表す表示形式データ（例えば図６）に変換して表
示器に表示するものである。

【０００３】北方向の成分はオムニ（ＯＭＮＩ）信号と
ＮＳ（北南）信号との和の信号、東方向の成分はオムニ
信号とＥＷ（西東）信号との和の信号、南方向の成分は
オムニ信号と反転したＮＳ信号との和の信号、また西方
向の成分はオムニ信号と反転したＥＷ信号との和の信号
となる。

【０００４】しかしながら、このような方式では、Ｎ、
Ｓ、Ｅ、Ｗの４チャネル（ＣＨ）のパッシブ音響信号の
グラムデータを表示させる場合は、４チャネル分の表示
器５５１、５５２、５５３、５５４が必要となり、ま
た、各信号の方位はＮ、Ｓ、Ｅ、Ｗの概算の方位しか分
からなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のカ
ーディオイド処理方式のソノブイ信号処理装置は、４チ
ャネルのグラムデータを表示するために、４台の表示器
５５１、５５２、５５３、５５４がないと同時に全方位
のデータを見れないため、複数チャネルのＤＩＦＡＲソ
ノブイからのデータを表示させるためにはソノブイチャ
ネルの４倍もの表示５５１、５５２、５５３、５５４が
必要となる。したがって、チャネル数が多くなるに伴い
表示器の数も増加し、設備スペース上の問題やコスト上
の問題を生じることになる。

【０００６】また、従来のカーディオイド処理方式のソ
ノブイ信号処理装置は、Ｎ、Ｓ、Ｅ、Ｗといった概略の
目標方位しか分からないため信号の真の方位を特定でき
ず、目標の位置局限を行うには十分とはいえなかった。

【０００７】仮に、目標の位置局限を行うために、Ｎ、
Ｓ、Ｅ、Ｗの各ビームを任意の方位に設定できるように
したとしても、方位の異なる複数の目標を特定しようと
した場合、目標の数だけビーム数が必要となり、それに
伴い表示器の数が複数台必要になるという問題は解決で
きない。

【０００８】そこで、例えば、特開平５−３０２９７０
号公報及び特開平５−１９０４０号公報に開示されてい
るように、目標の方位を判断して自動的にビーム方位を
制御し、目標の位置局限を行う方式が提案されている。
しかしながら、この方式では、方位の異なる複数の目標
がいる場合、目標の数だけビーム数が必要となり、それ
に伴い表示器の数が目標数必要になるという問題が解決
できない。

【０００９】また、特開昭６３−２６５１８３号公報及
び特開昭６３−１９１９８２号公報に開示されているよ
うに、各分析周波数成分の方位を算出する方式も提案さ
れている。この方式に基づく広周波数帯域音源探知装置
は、水中の音波を受波する指向性パッシブソノブイと、
この指向性パッシブソノブイから南北方向成分の雑音信
号と東西方向成分の雑音信号および全方位方向成分を有
する雑音信号を受けて周波数分析する周波数分析部と、
南北方向成分の雑音信号および東西方向成分の雑音信号
の位相と全方位方向成分の雑音信号の位相を比較し同相
の信号には正の符号を逆相の信号には負の符号を周波数
分析後の南北方向成分の雑音信号と東西方向成分の雑音
信号とに付与する位相比較部と、位相比較部の出力信号
を時間積分する積分部と、積分部の南北方向成分の雑館
信号の出力と東西方向成分の雑音信号の出力から音源の
方向を検出する方位検出部と、所定の周波数範囲及び方
位範囲内にある南北方向成分の雑音信号と東西方向成分
の雑音信号の積分出力を累加する累加部とを備えている
から、未知であった音源の存在と方位とを検知できる。
したがって、従来の装置と較べると２本以上のソノブイ
を制限された範囲に配置し、常にその距離を管理把握し
ておく必要がなくなり容易に運用できるという利点があ
り、その結果、経済的に船舶の航行や探知など海洋利用
上極めて大きな効果が期待できる。

【００１０】しかしながら、この方式では信号検出はＯ
ＭＮＩ、ＮＳ、ＥＷのそれぞれ単独の成分を使用するこ
とになり、カーディオイド処理方式の信号処理利得が充
分に得られない。

【００１１】そこで、本発明の目的は、各方位のカーデ
ィオイド処理した信号データを１チャネル分に圧縮する
ことにより、複数チャネルの信号データを少ない表示資
源で表示可能とするとともに、カーディオイド処理の処
理利得を損なわないまま、各周波数成分の方位の特定を
可能とするソノブイ信号処理装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では、ＤＩＦＡＲ
ソノブイ出力であるＯＭＮＩ、ＮＳ、ＥＷの各信号が入
力されるカーディオイド処理回路において、３つの信号
を合成し、一定方位毎に指向性利得を有するカーディオ
イド形状の指向性合成を行う。周波数分析回路において
は、この各方位のカーディオイド処理データを周波数分
析して周波数領域データに変換する。信号検出回路にお
いては、これらの周波数領域データについて信号検出を
行い、検出された信号データには、検出ビットが付与さ
れる。信号選択回路においては、この検出ビットに基づ
いて複数の信号検出データから周波数成分毎に信号検出
データを選択する。方位データ付与回路においては、こ
の選択された周波数領域毎の信号検出データに方位を付
与し、この方位が付与された信号検出データを一括して
１つの表示器に表示させる。

【００１３】信号選択回路では、検出ビットが付与され
た信号検出データが１つのみの時はその信号データを選
択し、検出ビットが付与された信号検出データが２つ以
上の時は、それらの中でレベルが最大の信号検出データ
を選択し、検出ビットが付与された信号検出データが存
在しないときは各方位の信号検出データから信号レベル
が最小の信号検出データを選択し、これらを周波数成分
毎に表示器に表示させる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の全体の構成
を示す図１のブロック図、図１の信号検出回路、信号選
択回路、方位データ付与回路を詳細に示す図２のブロッ
ク図、図２の表示器の表示例の周波数一時間の特性図を
示す図３、周波数一方位の特性図を示す図４を参照す
る。

【００１５】図１〜図３において、本実施形態における
ソノブイ信号処理装置は、ＤＩＦＡＲソノブイ出力、即
ちオムミ（ＯＭＮＩ）信号、ＮＳ信号、ＥＷ信号が入力
されてカーディオイド処理データ（１°Ｃ毎）を得るカ
ーディオイド処理回路１０００と、各カーディオイド処
理データに基づいて周波数領域データを作成する周波数
分析回路１００１と、この周波数領域データに基いて雑
音成分を除去する信号検出回路４００１〜４３６０と、
唯一つの信号選択回路８０００と、方位データ付与回路
９０００と、表示器１００００とを備える。

【００１６】ＤＩＦＡＲソノブイ出力であるＯＭＮＩ、
ＮＳ、ＥＷの各信号がカーディオイド処理回路１０００
に入力される。これら３つの信号は合成され、カーディ
オイド処理データ１〜３６０が作成される。

【００１７】カーディオイド処理データ１〜３６０に対
し、それぞれ周波数分析回路１００１〜１３６０が接続
されており、各周波数分析回路には周波数分析回路１０
０１〜１３６０内の周波数分析処理部２００１〜２３６
０が設けられている。それぞれにおいて受信したカーデ
ィオイド処理データ１、２、〜３６０は周波数分析さ
れ、周波数領域データ３００１〜３３６０が作成され
る。

【００１８】周波数分析回路１００１〜１３６０には、
それぞれ信号検出回路４００１〜４３６０が接続され、
次にこれらの信号検出回路４００１〜４３６０には、１
つの信号選択回路８０００が接続され、信号選択回路８
０００には、方位データ付与回路９０００が接続され、
方位データ付与回路９０００には表示器１００００が接
続されている。

【００１９】信号検出回路４００１〜４３６０は、図２
のブロック図に示すように、それぞれの周波数分析回路
１００１〜１３６０からの周波数領域データ３００１〜
３３６０に基づいて雑音の平均レベルを計算する雑音平
均処理５００１〜５３６０と、この雑音の平均レベルに
基づいてスレッショルドレベルを設定し、このスレッシ
ョルドレベルにより信号を検出する信号検出処理部６０
０１〜６３６０と、検出された信号に信号であることを
示す検出ビットを付与する検出ビット付与処理部７００
１〜７３６０とで構成されている。

【００２０】信号選択回路８０００は、３６０個の信号
検出回路４００１〜４３６０の出力から検出ビットが付
与されている信号を抽出するための検出ビット抽出処理
部８００１と、この検出ビットの抽出結果に基づいて出
力の最高レベルを検出する最高レベル検出処理部８００
２と、最低レベルを検出する最低レベル検出処理ブロッ
ク８００３とで構成されている。

【００２１】方位データ付与回路９０００は、検出処理
部抽出処理部８００１、最高レベル検出処理部８００２
及び最低レベル抽出処理部８００３からの各周波数成分
ごとの出力に方位データを付与する方位データ付与処理
部９００１と、方位を付与された各周波数成分データ出
力に基づいて表示データを合成して表示器１００００に
グラムデータ及び方位データの表示を行う表示データ合
成部９００２とを備えている。

【００２２】次に、本実施形態の動作を説明する。カー
ディオイド処理回路１０００においては、ＤＩＦＡＲソ
ノブイ出力であるＯＭＮＩ、ＮＳ、ＥＷの各信号を入力
し、これらの３つの信号を合成して１度方向から１度刻
みに指向性利得を有するカーディオイド形状のカーディ
オイド処理データ１〜３６０を作成する。この際、任意
の方位α度（α＝１〜３６０）のカーディオイド信号の
作成（図２に示す通り）は以下の式による。 α度方位のカーディオイド信号＝ＯＭＮＩ信号＋ＮＳ信
号×ｃｏｓα＋ＥＷ信号×ｓｉｎα

【００２３】カーディオイド処理データ１〜３６０は、
各チャネル毎に周波数分析回路１００１〜１３６０に入
力される。各周波数分析回路１００１〜１３６０におい
ては、周波数分析処理部２００１〜２３６０が設けら
れ、それぞれ受信したカーディオイド処理データ１〜３
６０を周波数分析回路２００１〜２３６０で周波数分析
し、周波数領域データ３００１〜３３６０を作成する。
この周波数領域データ３００１〜３３６０は各チャネル
毎に信号検出回路４００１〜４３６０に入力される。

【００２４】各信号検出回路４００１〜４３６０の動作
においては、先ず、雑音平均処理部５００１〜５３６０
において、それぞれの周波数領域データ３００１〜３３
６０について、雑音平均値を計算する。次いで、信号検
出処理部６００１〜６３６０では、この雑音平均値から
スレッショルドレベル値を設定し、このスレッショルド
レベル値より信号レベルの高いデータを信号データとし
て検出する。そして、検出ビット付与処理部７００１〜
７３６０では、検出された信号データのみに信号検出デ
ータであることを示す検出ビットを付与する。信号検出
データに検出ビットが付与された各チャネルの各周波数
成分のデータは、一括して信号選択回路８０００に入力
される。

【００２５】信号選択回路８０００では、先ず、検出ビ
ット抽出処理部８００１において、信号検出回路４００
１〜４３６０の出力から周波数成分ごとに各チャネルの
信号レベルと検出ビットの抽出を行う。この検出ビット
の抽出結果に基づいて、次の３つの手段の選択処理を行
う。

【００２６】第１の手段は、検出ビットが付与されてい
る信号検出データが１つしかない場合、その信号検出デ
ータのレベル情報を、方位データ付与処理部９０００へ
出力する。

【００２７】第２の手段は、検出ビットが付与されてい
る信号検出データが複数ある場合、複数の検出ビットが
付与されている信号検出データを最高レベル検出処理部
８００２へ出力する。そして、この最高レベル検出処理
部８００２で信号レベルが最大の信号検出データを検出
し、信号レベルが最大の信号検出データのレベル情報を
方位データ付与処理部９００１へ出力する。

【００２８】第３の手段は、検出ビットが付与されてい
る信号検出データが存在しない場合、検出ビットが付与
されていない角方位の信号検出データの信号レベルを最
低レベル検出処理部８００３へ出力する。そして、最低
レベル検出処理部８００３で各方位の信号検出データの
中で信号レベルが最小の信号検出データを検出し、信号
レベルが最小の信号検出データのレベル情報を、方位デ
ータ付与処理部９０００へ出力する。

【００２９】次に、方位データ付与回路９０００の動作
を説明する。先ず、方位データ付与処理部９００１にお
いて、検出処理部抽出処理部８００１、最高レベル検出
処理部８００３及び最低レベル抽出処理部８００３から
の各周波数成分ごとの出力に方位データを付与し、表示
データ合成処理部９００２へ出力する。次に、表示デー
タ合成処理部９００２において、方位を付与された各周
波数成分ごとのレベルデータを１チャネル分の表示デー
タに合成して、これを表示器１００００に出力し、表示
器１００００においてグラムデータ及び方位データの表
示を行う。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のソノブイ
信号処理装置によれば、カーディオイド処理の利点であ
る指向性利得を十分確保しつつ、各方位のデータを１チ
ャネル（ＣＨ）分に圧縮させることにより表示資源の節
約及びオペレータのデータ確認の負荷を低減させ、かつ
通常のカーディオイド処理では得られない各周波数ごと
の方位情報を提供することにより、信号源の位置局限に
多大な効果があり、上述した課題が悉く解決される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のソノブイ信号処理装置機
能を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施形態のソノブイ信号処理装置の信
号検出回路、信号選択回路及び方位データ付与回路の機
能を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施形態の表示器における時間一周波
数の特性図である。

【図４】本発明の実施形態の表示器における方位一周波
数の特性図である。

【図５】従来のソノブイ信号処理装置の処理を示す説明
図を示す。

【図６】従来のソノブイ信号処理装置の表示器の表示を
示す平面図である。

【符号の説明】

５５１〜５５４表示器１０００カーディオイド処理回路１００１〜１３６０周波数分析回路２００１〜２３６０周波数分析処理部４００１〜４３６０信号検出回路５００１〜５３６０雑音平均処理部６００１〜６３６０信号検出処理部７００１〜７３６０検出ビット付与処理部８０００信号選択回路８００１検出ビット抽出処理部８００２最高レベル検出処理部８００３最低レベル検出処理部９０００方位データ付与回路９００１方位データ付与処理部９００２表示データ合成処理部１００００表示器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無指向性の受波器で受信したＯＭＮＩ信号
と、南北方向に指向性を持つ受波器で受信したＮＳ信号
と、東西方向に指向性をもつ受波器で受信したＥＷ信号
との３つの信号からなるＤＩＦＡＲソノブイ出力を合成
し、一定方位毎にカーディオイド形状の指示性合成を行
うカーディオイド処理回路と、各方位毎の前記カーディオイド処理データを周波数分析
し周波数領域データに変換する周波数分析回路と、周波数分析処理した各方位毎の前記周波数領域データに
ついて信号検出を行う信号検出回路と、これらの信号検出のデータに基づき表示信号を選択する
信号選択回路と、これらの信号選択データに方位データ
を付与する方位データ付与回路と、方位を付与した前記信号選択データを表示する表示器
と、を備えることを特徴とするソノブイ信号処理装置。
【請求項２】前記信号検出回路が、各方位毎に前記周波
数領域データから雑音レベルを測定して周波数成分毎に
雑音平均値を算出する雑音平均処理手段と、前記雑音平
均値からスレッショルドレベル値を求め、このスレッシ
ョルドレベル値よりレベルの高いデータを信号データと
して検出する信号検出手段と、検出された前記信号デー
タのみに検出ビットを付与し信号検出データを出力する
検出ビット付与処理手段とを備える請求項１に記載のソ
ノブイ信号処理装置。
【請求項３】前記信号選択回路が、各方位毎の前記周波
数領域データに対し、各周波数成分毎にデータを検索
し、検出ビットが付与された信号検出データが１つしか
ない場合、その信号検出データを方位データ付与回路に
送出する第１の手段と、前記検出ビットが付与された信
号検出データが複数の場合、複数の前記ビットが付与さ
れている信号検出データを最高レベル検出処理手段に送
出する第２の手段と、前記検出ビットが付与された信号
検出データが存在しない場合、検出ビットが付与されて
いない各方位の信号検出データを最小レベル検出処理手
段に送出する第３の手段との合計３つの手段の処理選択
を行う検出ビット抽出処理手段と、前記第２の手段の場
合に送出される複数の検出ビットが付与されている信号
検出データより信号レベルが最大の信号検出データを検
出し、信号レベルが最大の信号検出データを方位データ
付与回路に送出する最高レベル検出処理手段と、前記第
３の手段の場合に送出される検出ビットが付与されてい
ない各方位の信号検出データより信号レベルが最小の信
号検出データを検出し、信号レベルが最小の信号検出デ
ータを方位データ付与回路に送出する最小レベル検出処
理手段とを備える請求項１に記載のソノブイ信号処理装
置。
【請求項４】前記方位データ付与回路が、前記信号選択
回路から出力される各周波数成分毎の信号検出データが
どの方位のカーディオイド処理データかを判断し、出力
された信号検出データに方位データを付与する方位デー
タ付与処理手段と、その方位を付与した信号検出データ
を周波数成分の昇順に並べ、表示データを作成する表示
データ合成処理手段とを備える請求項１に記載のソノブ
イ信号処理装置。