TOP > 国内特許検索 > 面アレイマルチチャンネル適合整相方法及び装置

面アレイマルチチャンネル適合整相方法及び装置

国内特許コード P05A008074
整理番号 1898
掲載日 2005年12月2日
出願番号 特願平11-032679
公開番号 特開2000-230973
登録番号 特許第3208424号
出願日 平成11年2月10日(1999.2.10)
公開日 平成12年8月22日(2000.8.22)
登録日 平成13年7月13日(2001.7.13)
発明者
  • 菊池 達夫
  • 武捨 貴昭
出願人
  • 防衛装備庁長官
発明の名称 面アレイマルチチャンネル適合整相方法及び装置
発明の概要 【課題】 平面アレイにおいて、雑音源がサイドビーム方向であれば、いずれの距離に存在しても、いずれの方向に存在しても、常に雑音レベルを最小にする最適な整相方法及び装置を得ること。
【解決手段】 面上に中心の受波器1を共有するいくつかの直線アレイ3チャンネル適合整相のための受波器1~13を配置し、各受波器の組の両端の受波器出力の和の0.5倍と中央の受波器出力にLMSアルゴリズムによる適合処理を適合処理器56で行う。適合処理はフロストの適合処理又は誤差信号を適合処理器出力にマイナス1を掛けた値とし、両端の受波器出力の和に0.5を掛けた値と中央の受波器出力の和が1という拘束条件を付けた適合処理を用いる。
従来技術、競合技術の概要


水中又は空中において、音波を発信し目標からの反響音を受信する受波器出力或いは目標からの放射音を受信する受波器出力は周囲に存在する雑音に覆われている。このため、目標からの受信信号を見つけるために、受波器出力を整相処理して雑音レベルを低減させる必要がある。
水中又は空中において、音波を発信し目標からの反響音を受信する受波器出力或いは目標からの放射音を受信する受波器出力の従来の整相方法及び装置は、各受波器出力にシェーディング係数と呼ばれる固定の数値を掛けそれらを加算していた。
一方、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムは以下の計算により出力を計算する。
入力ベクトルをX、タップ重みをWとすると、出力y
=W (但し、k:サンプリング時期)
となる。瞬時誤差信号εは希望応答dと出力yの差を取り
ε=d-y=d-W
で表す。タップ重みは
k+1=W+2με
で計算する。μはステップパラメータである。
しかし、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムは、信号出力と雑音出力との間に相関がある場合には信号出力も削減されるため、現在のところ我が国のソーナーの整相処理には用いられていない。
また、フロストの適合処理{O. L. Frost,“An Algorithm for LinearyConstraind Adaptive Array Processing”, Proc. IEEE, vol 60, No8, August,926-935(1972)}においては、Xをk番目のサンプル、Wをk番目のサンプルに対するタップ重みとし、k+1番目のタップ重みを次式で求めて順次出力yを計算する。
=W
k+1/2=W+2μy
[e1 k+1/2…eL k+1/2]=[f-[1 1 … 1]Wk+1/2]/D
【数1】
k+1=W+2μy+Ek+1/2
k+1=Wk+1k+1
ここで、μはステップパラメータ、Dは素子数、Lはタップ数、fはフィルターである。

産業上の利用分野


本発明は、水中又は空中において、音波又は振動を発信し目標からの反響音又は振動を受信するか或いは目標からの放射音又は振動を受信する音波又は振動のセンサー群を有するソーナー等の装置に適用してサイドビーム方向から到来する雑音を低減可能な面アレイマルチチャンネル適合整相方法及び装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
音波又は振動を発信し目標からの反響音又は振動を受信するか或いは目標からの放射音又は振動を受信する音波又は振動のセンサー出力の整相方法において、
直線上に等間隔に配置された3つのセンサーからなるセンサーの組を複数配置し、複数配置された前記センサーの組がすべて中央のセンサーを共有しており、各組における両端の2つのセンサーの加算出力と中央のセンサー出力の受信指向性の差並びに位相の差に適合処理計算を適用し、サイドローブ方向から到来する雑音を低減させることを特徴とする面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項2】
複数の前記センサーの組はM(1≦M)本の直線上に配置されている請求項1記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項3】
前記M本の直線は面状配置であり、各直線同士のなす角を等しい角度とした請求項記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項4】
前記M本の直線は面状配置であり、各直線同士のなす角の一部又は全部を異なる角度とした請求項記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項5】
i(1≦i≦M)本目の直線上に、前記センサーの組をN(1≦N)個配置した請求項記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項6】
=N=…=N=…=Nとした請求項記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項7】
一部又は全部のNを異なる数にした請求項記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項8】
i本目の直線上の1組目の両端のセンサー間隔をdi1、2組目の両端のセンサー間隔をdi2、j組目の両端のセンサー間隔をdij、N組目の両端のセンサー間隔をdiNiとしたとき、di2=2×di1、di3=3×di1、…、dij=j×di1、…、diNi=N×di1のように1組目の両端のセンサー間隔の整数倍とした請求項記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項9】
i本目の直線上のj組目の両端のセンサー間隔をdij(1≦j≦N)としたとき、前記センサー間隔dijの一部又は全部を1組目の両端のセンサー間隔の整数倍とは異なる間隔にした請求項記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項10】
1本目の直線の両端のセンサー間隔をd11、2本目の直線の両端のセンサー間隔をd21、i本目の直線の両端のセンサー間隔をdi1、M本目の直線の両端のセンサー間隔をdM1としたとき、d11=d21=…=di1=…=dM1とした請求項記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項11】
i本目の直線の両端のセンサー間隔をdi1(1≦i≦M)としたとき、前記センサー間隔di1の一部又は全部を異なる間隔にした請求項記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項12】
前記センサーの組における両端の2つのセンサー出力の和の0.5倍の値と中央のセンサー出力との和が最小になるように、適合処理計算を行う請求項1から11のいずれかに記載の面アレイ3チャンネル適合整相方法。

【請求項13】
前記適合処理計算を、LMSアルゴリズムを用いて行う請求項12記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項14】
前記適合処理計算を、フロストの適合処理を用いて行う請求項13記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項15】
前記適合処理計算を、LMSアルゴリズムを用いて行う場合に、前記センサーの組における両端の2つのセンサーの加算出力に対するタップ重みと中央のセンサー出力に対するタップ重みの和を常に1に保つことによって、目標からの受信信号に対する利得を常に1に保つ請求項13記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項16】
前記センサーの組における両端の2つのセンサーの加算出力に対するタップ重みと中央のセンサー出力に対するタップ重みの和を常に1に保つために、適合処理計算毎にタップ重みの和を求め、それぞれのタップ重みをこの和で割り戻してタップ重みの合計を常に1に保つ請求項15記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項17】
前記LMSアルゴリズムのタップ重みの計算において、前記タップ重みとして正負いずれの数値も選択し、前記タップ重みが負になった場合に当該タップ重みの絶対値の上限値を定める請求項13,15又は16記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項18】
前記LMSアルゴリズムのタップ重みの計算において、前記タップ重みが負になったら、その絶対値を取り、正の数値のみを選択する請求項13,15又は16記載の面アレイマルチチャンネル適合整相方法。

【請求項19】
音波又は振動を発信し目標からの反響音又は振動を受信するか或いは目標からの放射音又は振動を受信する音波又は振動のセンサー出力の整相装置において、
直線上に等間隔に配置された3つのセンサーからなるセンサーの組が複数配置されかつ複数の前記センサーの組がすべて中央のセンサーを共有しているとともに、
各センサー出力をそれぞれ遅延させる遅延器と、各センサーの組における両端の2つのセンサーの遅延出力をそれぞれ加算する加算器と、各加算器出力に0.5をそれぞれ乗じる乗算器と、各センサーの組における中央の受波器の遅延出力と各乗算器出力とを受けて適合処理計算を行う適合処理器とを備え、
該適合処理器の適合処理計算によりサイドローブの受信感度を下げて雑音を低減させることを特徴とする面アレイマルチチャンネル適合整相装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP1999032679thum.jpg
出願権利状態 登録
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、問合せボタンを押してください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close