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雑音低減回路および該雑音低減回路を有する水中探知装置

国内特許コード P07A013058
掲載日 2008年1月25日
出願番号 特願2003-110279
公開番号 特開2004-317240
登録番号 特許第3815735号
出願日 平成15年4月15日(2003.4.15)
公開日 平成16年11月11日(2004.11.11)
登録日 平成18年6月16日(2006.6.16)
発明者
  • 武捨 貴昭
  • 永田 安彦
  • 菊池 達夫
出願人
  • 防衛装備庁長官
  • ジェイ・アール・シー特機株式会社
発明の名称 雑音低減回路および該雑音低減回路を有する水中探知装置
発明の概要 【課題】保護部材の近傍に発生する雑音も低減できる雑音低減回路、および、この雑音低減回路を有する水中探知装置を提供する。
【解決手段】目標からの音波を受波する受波素子はドーム14により保護されている。ドーム14には振動センサ16や音響センサ17が取り付けられ、ドーム14自身あるいはドーム14近傍に発生する雑音を検出する。振動センサ16や音響センサ17は検出結果をデータ変換部20を介して擬似フィルタ部22へ出力する。擬似フィルタ部22はこの検出結果に基づいて参照信号を生成する。適応処理部24はこの参照信号と受信部10が出力する受波信号に基づく主信号との比較から雑音成分を推定して雑音成分を除去して目標信号成分を抽出する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


海中あるいは海水面に存在する他船舶等の位置情報等を探知する水中探知装置が知られている。水中探知装置は船舶等に搭載され、水中に設置された受波素子が、目標である他船舶等からの反射音や放射音といった音波を受波することで、目標の位置情報等を取得している。受波素子が受波する音波には目標からの音波以外に雑音も多く含まれている。受波素子が受波する雑音として、目標とは異なる船舶からの反射音や放射音、生物が発する生物音、自船が放射するプロペラ雑音等が存在する。目標からの微弱な信号を抽出するためには、これら雑音を低減する必要がある。従来、受波素子の出力に対してシェーディング係数と呼ばれる固定の数値を乗じ、これらを加算することによって雑音を低減する手法や、受波素子の出力に対して相関処理、周波数分析、適応処理等を施し、目標からの信号を抽出することで雑音を低減する手法により、雑音の低減が図られていた。

産業上の利用分野


本発明は、雑音低減回路に関し、特に雑音成分を推定して雑音成分を除去する雑音低減回路に関する。さらに本発明は、このような雑音低減回路を有する水中探知装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
目標からの音波を受波する受波素子を覆い隠すように設けられたドームからの雑音を検出する雑音センサと、
前記雑音センサが出力する雑音信号に基づいて、前記受波素子が出力する受波信号に含まれる雑音信号成分を推定し、推定した雑音信号成分を該受波信号から除去して目標信号成分を抽出する目標信号成分抽出手段と、
を有し、
前記雑音センサは、前記ドームの振動を検出する振動センサを含む、
ことを特徴とする雑音低減回路であって、
前記目標信号成分抽出手段は、擬似フィルタ部および適応処理部を有し、
前記擬似フィルタ部は、前記雑音信号に対応した参照信号を生成し、
前記適応処理部は、前記受波信号に対応した主信号および前記参照信号に基づいて、適応信号処理により雑音信号成分を推定し、
さらに、
前記受波素子および前記雑音センサはそれぞれ任意の複数個であり、
前記擬似フィルタ部は、前記各受波素子および前記各雑音センサの対毎に設けられた複数の擬似フィルタを有し、
前記各擬似フィルタは、対応する雑音センサの雑音信号を入力とし、対になる受波素子への雑音伝搬特性に対応した参照信号を出力する擬似フィルタであって、前記雑音伝搬特性は該雑音センサが検出する雑音の該受波素子への伝搬特性である、
ことを特徴とする雑音低減回路。

【請求項2】
目標からの音波を受波する受波素子を覆い隠すように設けられたドームからの雑音を検出する雑音センサと、
前記雑音センサが出力する雑音信号に基づいて、前記受波素子が出力する受波信号に含まれる雑音信号成分を推定し、推定した雑音信号成分を該受波信号から除去して目標信号成分を抽出する目標信号成分抽出手段と、
を有し、
前記雑音センサは、前記ドームの近傍に発生する雑音を検出する音響センサを含む、
ことを特徴とする雑音低減回路であって、
前記目標信号成分抽出手段は、擬似フィルタ部および適応処理部を有し、
前記擬似フィルタ部は、前記雑音信号に対応した参照信号を生成し、
前記適応処理部は、前記受波信号に対応した主信号および前記参照信号に基づいて、適応信号処理により雑音信号成分を推定し、
さらに、
前記受波素子および前記雑音センサはそれぞれ任意の複数個であり、
前記擬似フィルタ部は、前記各受波素子および前記各雑音センサの対毎に設けられた複数の擬似フィルタを有し、
前記各擬似フィルタは、対応する雑音センサの雑音信号を入力とし、対になる受波素子への雑音伝搬特性に対応した参照信号を出力する擬似フィルタであって、前記雑音伝搬特性は該雑音センサが検出する雑音の該受波素子への伝搬特性である、
ことを特徴とする雑音低減回路。

【請求項3】
請求項1記載の雑音低減回路であって、
前記雑音センサは、前記ドームの近傍に発生する雑音を検出する音響センサを含む、
ことを特徴とする雑音低減回路。

【請求項4】
請求項1から3のいずれか1項に記載の雑音低減回路であって、
前記適応処理部は、前記受波素子毎に設けられた複数の適応処理ブロックを有し、
前記各適応処理ブロックは、対応する受波素子の受波信号に基づいた主信号と、該受波素子と対になる前記雑音センサに対応する前記複数の擬似フィルタが出力する複数の参照信号とに基づいて適応信号処理する、
雑音低減回路。

【請求項5】
請求項1から3のいずれか1項に記載の雑音低減回路であって、
前記適応処理部は、前記複数の受波素子の受波信号の整相加算結果に基づいた主信号と、前記複数の擬似フィルタが出力する複数の参照信号とに基づいて適応信号処理する、雑音低減回路。

【請求項6】
請求項4または5記載の雑音低減回路であって、
前記適応信号処理は、前記主信号と、前記複数の参照信号を重み付け加算した適応フィルタ出力との差分が最小になるように前記重み付けを設定する信号処理である、雑音低減回路。

【請求項7】
請求項6記載の雑音低減回路であって、
前記重み付け加算において、重み付けの値が所定値より大きい対に対応する前記主信号と前記参照信号のみを重み付け加算の対象とする、雑音低減回路。

【請求項8】
請求項1から3のいずれか1項に記載の雑音低減回路であって、
前記目標信号成分抽出手段は、擬似フィルタ部および適応処理部に加えてさらに信号調整部を有し、
前記信号調整部は、前記受波信号に対応した主信号、および、前記参照信号をそれぞれ平滑化して、極端に大きい振幅および極端に小さい振幅を除去した平滑主信号および平滑参照信号を生成し、
前記適応処理部は、前記平滑主信号および前記平滑参照信号に基づいて、適応信号処理により雑音信号成分を推定する、
雑音低減回路。

【請求項9】
請求項8記載の雑音低減回路であって
記適応処理部は、前記受波素子毎に設けられた複数の適応処理ブロック、および、振幅計算器を有し、
前記各適応処理ブロックは、計算出力ブロックおよび振幅制御ブロックを有し、
前記各振幅制御ブロックは、対応する受波素子の受波信号に基づいた前記平滑主信号と、該受波素子と対になる雑音センサに対応する前記複数の平滑参照信号を重み付け加算した出力との差分が、最小になるように該重み付けを設定して、該重み付けにおける重み付け係数を出力し、
前記振幅計算器は、前記各振幅制御ブロックが出力する重み付け係数に基づいて前記各計算出力ブロックに対する振幅制御信号を算出し、
前記各計算出力ブロックは、対応する受波素子の受波信号に基づいた前記平滑主信号と、該受波素子と対になる雑音センサに対応する前記複数の平滑参照信号を重み付け加算した出力との差分に、前記振幅計算器が出力する振幅制御信号を乗じて振幅制御差分を算出し、この振幅制御差分が最小になるように該重み付けを設定する、
雑音低減回路。

【請求項10】
請求項9記載の雑音低減回路であって、
前記各振幅制御ブロックおよび前記各計算出力ブロックは、平滑参照信号を重み付け加算する際、前記各受波素子および前記各雑音センサの対の中で重み付けの値が所定値より大きい対に対応する平滑参照信号のみを重み付け加算の対象とする、
雑音低減回路。

【請求項11】
請求項1から10いずれか1項記載の雑音低減回路であって、
前記雑音信号から不要な周波数成分を除去する雑音帯域フィルタをさらに有し、
前記雑音帯域フィルタは、前記受波信号から不要な周波数成分を除去する受波帯域フィルタと同じ周波数特性である、
雑音低減回路。

【請求項12】
請求項1記載の雑音低減回路であって、
前記振動センサは、前記ドームの外側に配置される外側振動センサと、前記ドームの内側に配置される内側振動センサとの対からなり、前記外側振動センサと前記内側振動センサとの差分信号を出力とすることで、前記ドームの表面に発生する縦波成分を相殺して曲げ波成分を検出する、雑音低減回路。

【請求項13】
請求項1から12のいずれか1項に記載の雑音低減回路を有する水中探知装置であって、
目標からの音波を受波する受波素子と、
前記受波素子を覆い隠すように設けられたドームと、
前記雑音低減回路が抽出する前記目標信号成分に基づいて目標情報を生成して出力する目標情報出力手段と、
を有する、水中探知装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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出願権利状態 登録
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