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ドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置及び方法

国内特許コード P05A008075
整理番号 1891
掲載日 2005年12月2日
出願番号 特願平11-069924
公開番号 特開2000-266833
登録番号 特許第3199240号
出願日 平成11年3月16日(1999.3.16)
公開日 平成12年9月29日(2000.9.29)
登録日 平成13年6月15日(2001.6.15)
発明者
  • 倉野 重光
  • 中野 武吉
  • 高橋 秀幸
出願人
  • 防衛装備庁長官
  • 沖電気工業株式会社
発明の名称 ドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置及び方法
発明の概要 【課題】 受波器Aによる受波信号から音源の航走速度が求まることを基にして、航走体が発生する航走雑音を複数の受波器で受信して、航走体の位置を検出するドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置及び方法を提供する。
【解決手段】 航走体の放射雑音を2つ以上の受波器で受信し、受信され受波信号間の相互相関をとることにより音源の方位を求める測位装置において、受波器A5、受波器B6と受信回路7、8とA/D変換器9、10とFFT処理器11、12と記憶装置13、14と航走体振動特性に起因する航走雑音周波数帯域検出器15とバンドパスフィルター処理器16、17とドップラー周波数による航走体速度検出器18とドップラー補正演算器19、相互相関演算器20と表示器21を備えて構成され、音源が高速で航走した場合に、2つ以上の受波器で受信した受波信号間に生じるドップラー効果の影響を補正し、正確に各受波信号間の相互相関の最大値の算出を可能にして、航走体放射雑音の各受波器までの到達時間差を検出し、音源の位置を特定する。
従来技術、競合技術の概要


従来の音響測位装置は、文献1:「海洋音響(基礎と応用)」 海洋音響学会P.209~213と、文献2:特許公報 特許番号第2723866号「発明の名称:信号検出装置」に開示されているものがあり、原理は文献1で示されたSBL測位方式又はSSBL方式と同様である。文献1で開示された装置のブロック図は、図2に示すものであり、原理等を説明するために、図3、図4及び図5を示す。
図2において、1は水中、2は水面、3は海底、4は航走体、5は受波器A、6は受波器B、7,8は受信回路、9,10はA/D変換器、20は相互相関演算部、21は表示器である。
以下、各構成機器の作動状況を説明する。
水中1及び水面2を航走体4が航走している場合、航走体4からは航走雑音が発生しており、受波器A5及び受波器B6で受信された信号は受信回路7及び8で一定レベルまで振幅増幅された後、A/D変換器9及び10に入力される。ここでアナログ信号はデジタル信号に変換され、相互相関演算部20に入力される。相互相関演算部20ではA/D変換器9と10から送られてきたデジタル信号である受波信号Aと受波信号Bについて、図3に原理を示すように相互相関処理により雑音の到達時間差を求める。さらに、図4と図5に示す受波信号Aと、受波信号Bの到達時間差から音源の方位及び位置を測位し、その結果を表示器21に表示する。

産業上の利用分野


本発明は、航走体の放射雑音を用いて、航走体の位置を測定する音響測位装置及び方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
航走体の放射雑音を2つ以上の受波器で受信し、受信された受波信号間の相互相関をとることにより、音響の方位を求める測位装置において、航走体の放射雑音を検出する受波器A(5),受波器B(6)と、入力された波形信号を一定レベルまで振幅増幅する受信回路(7,8)と、アナログ波形信号をデジタル波形信号に変換するA/D変換器(9,10)と、該デジタル波形信号をFFT処理し時間-周波数信号に変換するFFT処理器(11,12)と、FFT処理された時間-周波数信号を記憶する記憶装置(13,14)と、航走体振動特性に起因する航走雑音周波数帯域を検出する検出器(15)と、航走体振動特性に起因する航走雑音周波数帯域でバンドパスフィルター処理をするバンドパスフィルター処理器(16,17)と、ドップラー周波数による航走体速度検出器(18)と、前記バンドパスフィルター処理された波形信号についてドップラー現象による時間伸縮率を求めて、ドップラー補正を行うドップラー補正演算器(19)と、ドップラー補正された受波信号について相互相関処理を行いその最大値から航走雑音の受波器A(5)と受波器B(6)への到達時間差を検出する相互相関演算器(20)と、相互相関演算の結果から目標航走体の方位と位置を算出し表示する表示器(21)を具備し、音源が高速で航走した場合に、2つ以上の受波器で受信した受波信号間に生じるドップラー効果の影響を補正し、各受波信号間の相互相関の最大値の算出を可能にして、航走体放射雑音の各受波器までの到達時間差を検出し、音源の位置を特定することを特徴とするドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置。

【請求項2】
請求項1記載のドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置において、前記航走体振動特性に起因する航走雑音周波数帯域を検出する検出器(15)は、
(a)第1の受波器による受波信号に基づいて、前記記憶装置(13,14)からFFT処理された時間-周波数受波信号を読み込んで、サンプリング時間N秒毎のローファーグラムを作成する手段と、
(b)前記ローファーグラムにおいて周波数0~FHz間のスペクトルラインにおけるパワー値極大値列を抽出する手段と、
(c)前記(a)及び(b)手段の処理を前記ローファーグラムにおいて周波数0~FHzの範囲にある航走雑音のパワー値の極大値列群の全部について実施する手段とを備え、
(d)第2の受波器による受波信号に基づいて、上記(a)、(b)及び(c)手段による処理を行い、前記第1の受波器受波信号に基づいて検出された航走雑音周波数帯域の上限値と下限値が、前記第2の受波器受波信号に基づいて検出された航走雑音周波数帯域の上限値と下限値とに一致した場合に、航走体振動特性に起因する航走雑音の周波数帯域と判定する手段とを具備することを特徴とするドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置。

【請求項3】
請求項1記載のドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置において、ドップラー周波数による航走体速度検出器(18)以外の他の手段によって、目標航走体速度が検出される場合には、ドップラー周波数による航走体速度検出器(18)に代えて、前記他の手段による目標航走体速度の値をドップラー補正演算器(19)に入力することによって、各受波信号間の相互相関の最大値の算出を可能にして、航走体放射雑音の各受波器までの到達時間差を検出し、音源の位置を特定することを特徴とするドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置。

【請求項4】
請求項1記載のドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置を水平方向に多数設置し、それぞれの装置が求めた音源の方位からその交点を求め、音源位置を特定することを特徴とするドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置。

【請求項5】
請求項1記載のドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置を垂直方向に多数設置し、それぞれの装置が求めた音源の方位からその交点を求め、音源位置を特定することを特徴とするドップラー補正を行う航走雑音用音響測位装置。

【請求項6】
航走体の放射雑音を2つ以上の受波器で受信し、受信された受波信号間の相互相関をとることにより、音響の方位を求める測位方法において、第1の受波器による受波信号から音源の航走速度が求まることを基にして、航走体が発生する航走雑音を複数の受波器で受信して、音源が高速で航走した場合に、2つ以上の受波器で受信した受波信号間に生じるドップラー効果の影響を補正し、各受波信号間の相互相関の最大値の算出を可能にして、航走体放射雑音の各受波器までの到達時間差を検出し、音源の位置を特定するドップラー補正を行う航走雑音用音響測位方法であって、
(a)第1の受波器による受波信号に基づいて、記憶装置からFFT処理された時間-周波数受波信号を読み込んで、サンプリング時間N秒毎のローファーグラムを作成し、
(b)該ローファーグラムにおいて周波数0~FHz間のスペクトルラインにおけるパワー値極大値列を抽出し、
(c)前記(a)及び(b)の処理を前記ローファーグラムにおいて周波数0~FHzの範囲にある航走雑音のパワー値の極大値列群の全部について実施し、
(d)前記(a)、(b)及び(c)の処理を第2の受波器受波信号に基づいて行い、そこで検出された航走雑音周波数帯域の上限値と下限値が第1の受波器による受波信号の周波数帯域の上限値と下限値とに一致した場合に、航走体振動特性に起因する航走雑音の周波数帯域とすることを特徴とするドップラー補正を行う航走雑音用音響測位方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1999069924thum.jpg
出願権利状態 登録
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