JPS59195170A - ビ−ムフオ−ミング回路 - Google Patents
ビ−ムフオ−ミング回路Info
- Publication number
- JPS59195170A JPS59195170A JP7049183A JP7049183A JPS59195170A JP S59195170 A JPS59195170 A JP S59195170A JP 7049183 A JP7049183 A JP 7049183A JP 7049183 A JP7049183 A JP 7049183A JP S59195170 A JPS59195170 A JP S59195170A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- time delay
- timing
- beamforming
- sampling period
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/534—Details of non-pulse systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明゛は、ソーナー装置のような、受波センサープレ
イから受信ビームを合成するビームフォーミング回路に
関する。
イから受信ビームを合成するビームフォーミング回路に
関する。
この種のビー云フォーミング回路には、受波セフｆ−７
レイからの受波信号を時間軸でシーケンシャルにサンプ
ルし、順次メモリに蓄えておき、必要な時間遅延に相当
したメモリのデータを取９出して合成するディジタル時
間軸ビームフォーミング回路がある。この方式では時間
遅延の量子化は受波信号のサンプリング周期によって決
められる。
レイからの受波信号を時間軸でシーケンシャルにサンプ
ルし、順次メモリに蓄えておき、必要な時間遅延に相当
したメモリのデータを取９出して合成するディジタル時
間軸ビームフォーミング回路がある。この方式では時間
遅延の量子化は受波信号のサンプリング周期によって決
められる。
一般に、ディジタル信号処理する場合の入力信号のサン
プリング周期としては、ナイキストのサンプリングレー
ト程度で行うが、時間軸ビームフォーミンクの場合には
、時間遅延の量子化による誤差が主軸レスポンスのレベ
ル低下やサイドローブの乱れの原因となるため、前記の
ナイキスト・サンプリングレートに比べかなシ高くする
必要がある。従来はこの時間遅延の量子化誤差を防ぐた
めに、大容量のメモリを設けてサンプリング周期を上げ
たシ、或はサンプリング周期はナイキストレート程度に
おさえて、補間処理により見掛は上のサンプリング周期
を上げたのと同じ効果を得るなどの手段が取られていた
。
プリング周期としては、ナイキストのサンプリングレー
ト程度で行うが、時間軸ビームフォーミンクの場合には
、時間遅延の量子化による誤差が主軸レスポンスのレベ
ル低下やサイドローブの乱れの原因となるため、前記の
ナイキスト・サンプリングレートに比べかなシ高くする
必要がある。従来はこの時間遅延の量子化誤差を防ぐた
めに、大容量のメモリを設けてサンプリング周期を上げ
たシ、或はサンプリング周期はナイキストレート程度に
おさえて、補間処理により見掛は上のサンプリング周期
を上げたのと同じ効果を得るなどの手段が取られていた
。
本発明は、受波センサー信号のサンプリング周期はナイ
キストレート程度にし、しかもビームフォーミングのだ
めの時間遅延の量子化は、補間等特別な処理を施さすと
も必要にして十分な精度が得うレるディジタルビームフ
ォーミング回路を提供するものである。
キストレート程度にし、しかもビームフォーミングのだ
めの時間遅延の量子化は、補間等特別な処理を施さすと
も必要にして十分な精度が得うレるディジタルビームフ
ォーミング回路を提供するものである。
本発明のビームフォーミング回路は、受渡センサー信号
の基本サンプリング周期内をさらに細かく時間分割し、
基本サンプリング１周期内でビームフォーミングに使用
する各受波センサー出力信号のサンプルタイミングを時
間遅延に相当した分だけずらすことによって、サンプリ
ング周期を入力信号周波数に対して十分高くしたのと同
等の時間遅延精度を得ることを特徴としている。
の基本サンプリング周期内をさらに細かく時間分割し、
基本サンプリング１周期内でビームフォーミングに使用
する各受波センサー出力信号のサンプルタイミングを時
間遅延に相当した分だけずらすことによって、サンプリ
ング周期を入力信号周波数に対して十分高くしたのと同
等の時間遅延精度を得ることを特徴としている。
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第１図に示すような、円筒上に配列した受波センサ一群
で、←方向のビームフォーミングを考えると、各受波セ
ンサーに到達する音響信号はセンサー４を基準としてｄ
Ｌ ｄ２、ｄ：３の時間遅延を生じているため、ビーム
フォーミング回路では各受波センサー信号の時間遅延を
電気的に補正して位相を合わせ合成する。ディジタルビ
ームフォーミング回路では、所望の時間遅延を得るため
、各受波センサー信号を時間軸でシーケンシャルにサン
プルしてＡ／Ｄ変換したデータ群の中から、時間遅延に
相当したサンプルデータを取シ出して合成する。この時
、各受波センサー信号を同一時刻でサンプルすれば、時
間遅延の精度はサンプリング周期で決定されてしまう。
で、←方向のビームフォーミングを考えると、各受波セ
ンサーに到達する音響信号はセンサー４を基準としてｄ
Ｌ ｄ２、ｄ：３の時間遅延を生じているため、ビーム
フォーミング回路では各受波センサー信号の時間遅延を
電気的に補正して位相を合わせ合成する。ディジタルビ
ームフォーミング回路では、所望の時間遅延を得るため
、各受波センサー信号を時間軸でシーケンシャルにサン
プルしてＡ／Ｄ変換したデータ群の中から、時間遅延に
相当したサンプルデータを取シ出して合成する。この時
、各受波センサー信号を同一時刻でサンプルすれば、時
間遅延の精度はサンプリング周期で決定されてしまう。
そこで、１す／プリング周期内で時間遅延に柾轟した分
だけ、各受波センサー信号のサンプリング時刻を調整し
てやることによって、時間遅延の精度がサンプリング周
期によって影響されることがカ＜、時間遅延の量子化誤
差は無視できる。このことを第２図のタイムチャートで
説明する。第１図の受波センサー４を基準として、各受
渡センサーの時間遅延量を次の様に表わす。
だけ、各受波センサー信号のサンプリング時刻を調整し
てやることによって、時間遅延の精度がサンプリング周
期によって影響されることがカ＜、時間遅延の量子化誤
差は無視できる。このことを第２図のタイムチャートで
説明する。第１図の受波センサー４を基準として、各受
渡センサーの時間遅延量を次の様に表わす。
ｄｌ ＝ｎ Ｉ Ｔ＋ｄ’１
ｄ２＝ｎ２Ｔ＋ｄ’２
ｄ３−Ｈ３Ｔ−＋ （１’３
ｄｎ−ｎｎＴ十ｄ′。
ここで、ｄｉ（ｉ＝１〜ｎ）；基準センサーからの時間
遅延量 Ｔ ；基本サンプル周期 ｎｌ（ｉ＝１〜ｎ）；０．１．２、・・・・・・の正整
数 ｄ’１（ｉ＝ｌ〜ｎ）；基本サンプル周期内での時間遅
延量 上式の中のｄ′ｉは基本サンプル周期内の各受波センサ
ーの時間遅延量を表わもている。
遅延量 Ｔ ；基本サンプル周期 ｎｌ（ｉ＝１〜ｎ）；０．１．２、・・・・・・の正整
数 ｄ’１（ｉ＝ｌ〜ｎ）；基本サンプル周期内での時間遅
延量 上式の中のｄ′ｉは基本サンプル周期内の各受波センサ
ーの時間遅延量を表わもている。
従って１サンプル周期を時間遅延の量子化誤差が無視で
きる程度に分割してｄ′ｉのタイミングを作９、各受波
センサー信号をこのタイミングでサンプルする。さらに
真の時間遅延ｄｉを得るために各受波センサー信号にｎ
ｉＴに相当する時間遅延を与える。これはｎｌ段のレジ
スタで実現できる。一般にはｎｉは数段程度のオーダー
である。
きる程度に分割してｄ′ｉのタイミングを作９、各受波
センサー信号をこのタイミングでサンプルする。さらに
真の時間遅延ｄｉを得るために各受波センサー信号にｎ
ｉＴに相当する時間遅延を与える。これはｎｌ段のレジ
スタで実現できる。一般にはｎｉは数段程度のオーダー
である。
第２図のタイムチャートで（ａ）は基本サンプル信号を
表わし、第１図の机、４受波センサ一信号のサンプリン
グに使用される。同様に（ｂ）はＮｏ、３及びＮｏ、５
受波センサ一信号のサンプリングに使用され、（Ｃ）は
Ｎｏ、２及びＮｏ、６受波センサ一信号のサンプリング
に使用され、（ｄ）はＮｏ、’ｌ及びＮｏ、７受波セン
サ一信号のサンプリングに使用される。
表わし、第１図の机、４受波センサ一信号のサンプリン
グに使用される。同様に（ｂ）はＮｏ、３及びＮｏ、５
受波センサ一信号のサンプリングに使用され、（Ｃ）は
Ｎｏ、２及びＮｏ、６受波センサ一信号のサンプリング
に使用され、（ｄ）はＮｏ、’ｌ及びＮｏ、７受波セン
サ一信号のサンプリングに使用される。
第３図は本発明の一実施例のブロック構成図である。図
中受波センサー出力は、サンプルアンドホールド回路１
の各入力へ接続され、各受波センサー信号はｄｔｉのタ
イミングでサンプルされ、マルチプレクサ回路２で多重
化されて、Ａ／Ｄ変換器３でディジタル信号に変換され
る。変換された各センサー信号はレジスタ回路４で前記
のｎｉＴに相当する遅延量が与えられ、加算器５によっ
てビーム出力が合成される。タイミング回路６はサンプ
リングパルスｄ′ｉ及びこれに関連した各部のタイミン
グ発生回路であシ、メモリで構成する。
中受波センサー出力は、サンプルアンドホールド回路１
の各入力へ接続され、各受波センサー信号はｄｔｉのタ
イミングでサンプルされ、マルチプレクサ回路２で多重
化されて、Ａ／Ｄ変換器３でディジタル信号に変換され
る。変換された各センサー信号はレジスタ回路４で前記
のｎｉＴに相当する遅延量が与えられ、加算器５によっ
てビーム出力が合成される。タイミング回路６はサンプ
リングパルスｄ′ｉ及びこれに関連した各部のタイミン
グ発生回路であシ、メモリで構成する。
メモリ・アクセスの一周期は基本サンプリング周期と一
致して幹り、そのメモリ・ステップは時間遅延の量子化
精度によって決める。
致して幹り、そのメモリ・ステップは時間遅延の量子化
精度によって決める。
本発明は以上説明したように、ビームフォーミングのだ
めの時間遅延の量子化精度はサンプリング周期に依存し
ないため、サンプリング周期をナイキストサンプリング
レート近くまで落しても、十分々ビームフォーミング特
性を得ることができる。例えばタイミング回路にＮワー
ドのメモリを使用し、このメモリの一周のアクセス時間
をサンプリング周期Ｔとした場合、ビームフォーミング
のだめの時間遅延量子化精度がＮ倍になったのと等価に
なる。通常のビームフォーミング回路では入力信号に対
するサンプリングレートは数十倍必要とするが、この場
合前記のメモリは数十ワード程度のごく小量で実現でき
る。さらに、メモリをＲＡＭで構成しておけば、外部よ
りメモリ内容を゛変更することによシ、例えばビームフ
ォーミングの音速補正等がダイナミックに実現でき、最
適ビームフォーミング制御が行える。
めの時間遅延の量子化精度はサンプリング周期に依存し
ないため、サンプリング周期をナイキストサンプリング
レート近くまで落しても、十分々ビームフォーミング特
性を得ることができる。例えばタイミング回路にＮワー
ドのメモリを使用し、このメモリの一周のアクセス時間
をサンプリング周期Ｔとした場合、ビームフォーミング
のだめの時間遅延量子化精度がＮ倍になったのと等価に
なる。通常のビームフォーミング回路では入力信号に対
するサンプリングレートは数十倍必要とするが、この場
合前記のメモリは数十ワード程度のごく小量で実現でき
る。さらに、メモリをＲＡＭで構成しておけば、外部よ
りメモリ内容を゛変更することによシ、例えばビームフ
ォーミングの音速補正等がダイナミックに実現でき、最
適ビームフォーミング制御が行える。
第１図と第２図は本発明の詳細な説明するだめの図、第
３図は本発明の一実施例を示すビームフォーミング回路
のブロック図である。 １・・・・・・サンプルアンドホールド回路、２・・・
・・・マルチプレクサ回路、３・・・・・・Ａ／Ｄ変換
器、４・・・・・・レジスタ回路、５・・・・・・加算
回路、６・・・・・・タイミング回路。 代理人 弁理士 内 原 晋、・゛。 ゛、−７−ノ
３図は本発明の一実施例を示すビームフォーミング回路
のブロック図である。 １・・・・・・サンプルアンドホールド回路、２・・・
・・・マルチプレクサ回路、３・・・・・・Ａ／Ｄ変換
器、４・・・・・・レジスタ回路、５・・・・・・加算
回路、６・・・・・・タイミング回路。 代理人 弁理士 内 原 晋、・゛。 ゛、−７−ノ
Claims (1)
- ｎ個（ｎは正の整数）の受波センサーアレイからの信号
にそれぞれ所定の時間遅延を与えることによシ受信ビー
ムを合成するビームフォーミング回路において、前記受
波センサープレイからの信号をサンプルするサンプルア
ンドホールド回路とこのサンプルされた信号を多重化す
るマルチプレクサ回路と、このマルチプレクサ回路から
の出力アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換器と、Ａ／Ｄ変換されたデータを一定時間保持する
だめのレジスタ回路とｎ個のＡ／Ｄ変換されたデータを
加算する加算回路と、前記ｎ個の受波センサー信号のサ
ンプル時期を調整する回路とを備えることにより、サン
プリング周波数に関係なく入力信号周波数に対して十分
な時間遅延精度が得ることを特徴とするビームフォーミ
ング回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7049183A JPS59195170A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | ビ−ムフオ−ミング回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7049183A JPS59195170A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | ビ−ムフオ−ミング回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59195170A true JPS59195170A (ja) | 1984-11-06 |
Family
ID=13433035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7049183A Pending JPS59195170A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | ビ−ムフオ−ミング回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59195170A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006267016A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Honda Elesys Co Ltd | レーダ装置 |
| WO2010113926A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 日本電気株式会社 | 測定装置、測定システム、測定方法、及びプログラム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57204477A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-15 | Hitachi Medical Corp | Receiving device |
| JPS5811586A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-22 | 大部 貞利 | 石炭の液化方法 |
-
1983
- 1983-04-21 JP JP7049183A patent/JPS59195170A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57204477A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-15 | Hitachi Medical Corp | Receiving device |
| JPS5811586A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-22 | 大部 貞利 | 石炭の液化方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006267016A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Honda Elesys Co Ltd | レーダ装置 |
| WO2010113926A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 日本電気株式会社 | 測定装置、測定システム、測定方法、及びプログラム |
| JP5664869B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2015-02-04 | 日本電気株式会社 | 測定装置、測定システム、測定方法、及びプログラム |
| US9035820B2 (en) | 2009-03-31 | 2015-05-19 | Nec Corporation | Measurement device, measurement system, measurement method, and program |
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